Определение объемов земляных сооружений

ОГЛАВЛЕНИЕ

	1. Исходные данные		2
	2. Определение объемов работ по планировке площадки		4
	2.1 Определение натурных (черных), проектных (красных) и рабочих отметок		4
	2.2 Подсчет объемов земляных работ по способу четырехгранных призм		5

Определение объемов земляных сооружений

9

 

3.1 Подсчет объемов котлованов и въездных траншей

9

 

3.2 Подсчет объемов траншей

11

 

3.3 Подсчет объемов недобора грунта

11

4. Выбор способа производства работ и комплектов машин для планировки площадки

13

 

4.1 Определение средней дальности перемещения грунта

13

 

4.2 Определение структуры планировочных работ

15

 

Предварительный выбор ведущей машины по техническим параметрам

дляпланировки площадки

16

 

5.Выбор методов производства работ и вариантов комплектов машин для разработки котлованов и траншей

18

 

Искусственное понижение уровня грунтовых вод

18

 

Предварительный выбор ведущей машины по техническим параметрам

Для разработки котлованов и траншей

18

 

5.3 Забои для экскаваторов с прямой лопатой

19

 

5.4 Забои для экскаваторов с обратной лопатой

22

 

5.5 Транспортирование грунта

24

 

Экономическое обоснование выбора машин и механизмов

25

 

6.1 Расчет производительности основных и комплектующих машин

25

 

7. Составление калькуляции трудовых затрат

30

 

Техника безопасности работ

32

 

Список используемой литературы

33

           

 

 

 

                                                               1. Исходные данные

Вариант № 24828

1. Размеры площадки 700×400 м;

Примечание:

а) Глубина котлованов принимается от наинизшей планировочной отметки площадки в пределах котлована.

б) Работа по планировке площадки и разработка котлованов производится в летнее время. Разработка отдельных котлованов начинается в зимнее время.

в) Работа механизмов принимается в две смены.

2. Уклон площадки i = 0,0026;

3. Грунтовые напластования:   Растительный слой - 0,10 м

                                                     Супесь                  - 4,0 м

                                                     Глина мягкая          - 6,0 м

4. УГВ от Н_о ср. = 3,0 м.

5. Расстояние до отвала = 2,5 км

6. Скорость транспортирования = 20 км/час.

7. Район проектирования: г. Смоленск    

8. Номера котлованов и траншей по плану:

                                                    В летний период – 4; 2; 6

                                                    В зимний период – 1

 

Схема №2

 

 

Размеры котлованов и траншей

 

№ котлована	Форма в плане	Размеры (м)
		Длина B и b	Ширина a	Глубина h
4		D=50	-	5
2		60	24	2
6		По плану	1,8	2
1		110	60	5

 

2. Определение объёмов работ по планировке площадки

Таблица А. Коэффициенты первоначального и остаточного разрыхления грунта

Вид грунта	Коэффициент первоначального разрыхления, Kпр	Коэффициент остаточного разрыхления, Kор
Глина жирная	1,24-1,30	1,04-1,07
Растительный грунт	1,20-1,25	1,03-1,04
Лес мягкий	1,18-1,24	1,03-1,06
Песок	1,10-1,15	1,02-1,05
Суглинок легкий	1,18-1,24	1,03-1,06
Суглинок тяжелый	1,24-1,30	1,05-1,08
Супесь	1,12-1,17	1,03-1,05
Торф	1,24-1,30	1,08-1,10
Шлак	1,14-1,18	1,08-1,10

K_ор1 и K_ор2 - коэффициенты остаточного разрыхления слоёв грунта по таблице А;

K_ор1=1,03, K_ор2=1,04

H₁ и H₂ – мощность слоёв грунта, затронутых при планировке, м

Для определения мощности слоёв грунта подсчитывается средняя рабочая отметка в зоне выемки:

где:

n₁ - количество рабочих отметок в зоне выемки.

h^в_ср=(0,24+1,07+1,83+1,69+1,55+1,31+1,22+1,08+0,97+0,89+0,41+0,16+0,96+0,08+0,74+ +0,03+0,61+0,57+0,54+0,48)/20=0,26 (м)

Общая мощность слоёв будет равна средней рабочей отметке в выемке

h^в_ср=H₁+H₂

Зная H₁ и определив h^в_ср, находим H₂, (H₁=0,10 м)

H₂= h^в_ср-H₁=0,26-0,10=0,16 (м)

 

Рис. Определение средней рабочей отметки в зоне выемки

 

                          

Ведомость подсчета объемов работ

по планировки площадки

 

№	Рабочие отметки, м			h1+h2+h3	Vпризмы	Vпир	Vкл	Выемка	Насыпь
пр.	h1	h2	h3	м	м3	м3	м3	м3	м3
1	-1,09	-0,51	-1,09	-2,69	-4483,33	0	-4483,33	0	-4483,33
2	-1,09	-0,51	-0,44	-2,04	-3400	0	-3400	0	-3400
3	-1,11	-0,44	-1,09	-2,64	-4400	0	-4400	0	-4400
4	-1,11	-0,44	-0,45	-2	-3333,33	0	-3333,33	0	-3333,33
5	-0,45	-1,11	-1,29	-2,85	-4750	0	-4750	0	-4750
6	-0,45	-1,29	-0,54	-2,28	-3800	0	-3800	0	-3800
7	-1,29	-0,54	-1,42	-3,25	-5416,67	0	-5416,67	0	-5416,67
8	-1,42	-0,54	-0,7	-2,66	-4433,33	0	-4433,33	0	-4433,33
9	-0,7	-1,42	-1,42	-3,54	-5900	0	-5900	0	-5900
10	-0,7	-1,42	-0,81	-2,93	-4883,33	0	-4883,33	0	-4883,33
11	-0,81	-1,42	-1,55	-3,78	-6300	0	-6300	0	-6300
12	-1,55	-0,81	-0,9	-3,26	-5433,33	0	-5433,33	0	-5433,33
13	-0,9	-1,55	-1,65	-4,1	-6833,33	0	-6833,33	0	-6833,33
14	-1,65	-0,9	-1,06	-3,61	-6016,67	0	-6016,67	0	-6016,67
15	-0,51	-0,44	0,24	-0,71	-1183,33	45,18	-1138,16	45,18	-1138,16
16	0,24	0,16	-0,44	-0,04	-66,67	-347,97	281,31	281,31	-347,97
17	-0,45	-0,44	0,16	-0,73	-1216,67	18,65	-1198,01	18,65	-1198,01
18	0,08	0,16	-0,45	-0,21	-350	-469,76	119,76	119,76	-469,76
19	-0,54	-0,45	0,08	-0,91	-1516,67	2,6	-1514,07	2,6	-1514,07
20	0,03	0,08	-0,54	-0,43	-716,67	-742,61	25,95	25,95	-742,61
21	-0,7	-0,54	0,03	-1,21	-2016,67	0,11	-2016,56	0,11	-2016,56
22	-0,7	-0,03	0,03	-0,7	-1166,67	1,03	-1165,64	1,03	-1165,64
23	-0,03	-0,7	-0,81	-1,54	-2566,67	0	-2566,67	0	-2566,67
24	-0,81	-0,03	-0,11	-0,95	-1583,33	0	-1583,33	0	-1583,33
25	-0,11	-0,81	-0,9	-1,82	-3033,33	0	-3033,33	0	-3033,33
26	-0,9	-0,11	-0,19	-1,2	-2000	0	-2000	0	-2000
27	-0,19	-0,9	-1,06	-2,15	-3583,33	0	-3583,33	0	-3583,33
28	-1,06	-0,19	-0,29	-1,54	-2566,67	0	-2566,67	0	-2566,67
29	0,24	1,07	0,16	1,47	2450	0	2450	2450	0
30	0,16	1,07	0,96	2,19	3650	0	3650	3650	0
31	0,96	0,16	0,08	1,2	2000	0	2000	2000	0
32	0,08	0,96	0,74	1,78	2966,67	0	2966,67	2966,67	0
33	0,74	0,08	0,03	0,85	1416,67	0	1416,67	1416,67	0
34	0,03	0,74	0,61	1,38	2300	0	2300	2300	0
35	0,61	0,03	-0,03	0,61	1016,67	-1,17	1015,49	1015,49	-1,17
36	0,57	0,61	-0,03	1,15	1916,67	-0,12	1916,55	1916,55	-0,12
37	-0,11	-0,03	0,57	0,43	716,67	756,51	-39,84	756,51	-39,84
38	0,54	0,57	-0,11	1	1666,67	-5,02	1661,65	1661,65	-5,02
39	-0,19	-0,11	0,54	0,24	400	553,09	-153,09	553,09	-153,09
40	0,48	0,54	-0,19	0,83	1383,33	-23,37	1359,96	1359,96	-23,37
41	-0,29	-0,19	0,48	0	0	357,28	-357,28	357,28	-357,28
42	0,41	0,48	-0,29	0,6	1000	-75,41	924,59	924,59	-75,41
43	1,07	1,83	0,96	3,86	6433,33	0	6433,33	6433,33	0
44	0,96	1,83	1,69	4,48	7466,67	0	7466,67	7466,67	0
45	1,69	0,96	0,74	3,39	5650	0	5650	5650	0
46	0,74	1,69	1,55	3,98	6633,33	0	6633,33	6633,33	0
47	1,55	0,74	0,61	2,9	4833,33	0	4833,33	4833,33	0
48	0,61	1,55	1,31	3,47	5783,33	0	5783,33	5783,33	0
49	1,31	0,61	0,57	2,49	4150	0	4150	4150	0
50	0,57	1,31	1,22	3,1	5166,67	0	5166,67	5166,67	0
51	1,22	0,57	0,54	2,33	3883,33	0	3883,33	3883,33	0
52	0,54	1,22	1,08	2,84	4733,33	0	4733,33	4733,33	0
53	1,08	0,54	0,48	2,1	3500	0	3500	3500	0
54	0,48	1,08	0,97	2,53	4216,67	0	4216,67	4216,67	0
55	0,97	0,48	0,41	1,86	3100	0	3100	3100	0
56	0,41	0,97	0,89	2,27	3783,33	0	3783,33	3783,33	0

Объем выемки:	93156,36 м3
Объем насыпи:	-93964,76 м3

Разница объёмов

0,8 %

 

По окончании подсчёта объёма земляных работ составляется ведомость баланса земляных масс

КОТЛОВАН №1

а, b - размеры котлована по дну, м; а = 60 (м); b = 110 (м);

c, d - размеры котлована по верху с учётом принятых откосов;

m - показатель естественного откоса котлована. m = 0,85 (табл. П.2).

H_k = 5 м; H_k =4,80 (с учетом недобора 20 см);

Объём котлована:  

Объём въездной траншеи определяется по формуле:

где Н - глубина котлована в месте примыкания траншеи, м;

  b - ширина траншеи по дну, м;

  m- показатель откоса котлована;

  m'=10

КОТЛОВАН №2

а = 24 (м); b = 60 (м);

m = 0,67 (табл. П.2).

H_k = 2 м; H_k =1,80 (с учетом недобора 20 см);

Объём котлована:  

Объём въездной траншеи определяется по формуле:

  m'=10

КОТЛОВАН №4

Объём круглого в плане котлована с откосами (рис. 11.4, в) определяют по формуле опрокинутого усечённого конуса:

где R и r - радиусы верхнего и нижнего оснований котлована.

r= 25м;

m = 0,85

H_k = 5 м; H_k =4,80 (с учетом недобора 20 см);

Объём котлована:  

Объём въездной траншеи определяется по формуле:

  m'=10

Подсчет объемов траншей

Если по заданию следует разработать траншею для коммуникаций, в летних условиях её следует разрабатывать в отвал, без вывозки грунта. Её объём может быть подсчитан по формуле:

h=3.0

V_тр = (b + m×h)×l×h,

где:

b - ширина траншеи по низу, м: b=1,8 м.

l - длина траншеи; l=570 м

h - глубина траншеи, м: h = 2,0 (м);

h = 1,80 (м) (с учетом недобора 20 см)

b=1,8 В=5,8

m - показатель крутизны откоса. m=0,67 (табл. П.2);

V_тр = (1,8+0,67×1,8)×570×1,8=3084.15 (м³);

 

Котлован №1:

F=60×110= 6600 (м²)

V_подч = 6600×0,2= 1320 (м³)

Котлован №2:

F=24×60= 1440 (м²)

V_подч = 1440×0,2= 288 (м³)

 

Котлован №4:

F=3.14×25²= 1962.5 (м²)

V_подч = 1962.5×0,2= 392.5 (м³)

Траншея:

F=570×1.8= 1026 (м²)

V_подч = 1026×0,2= 205.2 (м³)

 

В траншеях срезка всего объёма недобора производится вручную.

4.Выбор способов производства работ и комплектов машин для планировки площадки.

План площадки

 

Где:

 

 

Среднюю дальность перемещения грунта определяем относительно координат центров тяжести объемов выемки и насыпи:

X_в =178,64 (м)

Y_в=189,55 (м)

X_н=560 (м)

Y_н=270 (м)

 

Перемещение грунта

 

 

4.2 Определение структуры планировочных работ

Состав работ по планировке площадки определяется для заданной площадки и условий в соответствии с рекомендациями табл.П.4. После определения состава работ (процессов) следует вычислить их объемы и записать в таблицу.

Разработка грунта скрепером: объем выемки принимаем по сводной ведомости земляных масс на строительной площадке 95105,24м³

Уплотнение грунта катками: объем уплотнения принимаем объем насыпи по сводной ведомости земляных масс на строительной площадке 95027,78м³

Разработка грунта в котлованах прямой лопатой:

Котлован №1: 35115,82м³ – объем котлована; 662,8м³ – объем въездной траншеи

Котлован №4: 12829,21м³ – объем котлована; 683,97м³ – объем въездной траншеи; учитываем что котлованов №4 два

Всего: 35115,82+662,8+(12829,21+683,97)*2=62804,98м³

Разработка грунта в котлованах и траншее обратной лопатой:

Котлован №2: 2777,68м³ – объем котлована; 71,79м³ – объем въездной траншеи

Объем траншеи: 3084,15м³

Всего: 2777,68+71,79+3084,15=5933,62м³

Разработка недобора грунта:

котлован№1 1320м³; котлован№2 288м³ котлован№4 392,5м³

Всего: 1320+288+392,5*2=2393м³

Ручная доработка грунта в траншее: 205,2м³

 

Таблица «Определение объемов работ»

№	Наименование рабочих процессов	Ед. измерения	Объем работ
1	Разработка грунта скрепером	м3	95105,24
2	Уплотнение грунта катком	м3	95027,78
3	Разработка грунта в котловане прямой лопатой	м3	62804,98
4	Разработка грунта обратной лопатой	м3	5933,62
5	Разработка недобора грунта	м3	2393
6	Ручная доработка в траншее	м3	205,2

 

Предварительный выбор ведущей машины по техническим параметрам

для планировки площадки

Выбор ведущей машины зависит от условий производства работ: дальности перемещения, объёма работ, вида грунта и т.д. При выборе машин следует учесть также объем работ, группу грунтов по трудности разработки и технические характеристики машин.

 По средней дальности перемещения грунта (Z_ср=346,08 м) подбираем тип ведущей машины -прицепной скрепер. По объему выемки определяем объем ковша- 9-18 м³.Объединяя выбранные параметры, выбираем прицепные скреперы Д-511 и Д-213А (табл. П 8)

  I вариант ведущей машины:

Показатели	Марка скрепера
	Д-511
Емкость ковша, кбм	15
Тягач: тип	ДЭТ-250
Мощность, л. с	271
Ширина резания, м	2,85
Наибольшая толщина отсыпаемого слоя, м	0,35
Толщина отсыпаемого слоя, м	0,15—0,5
Скорость движения скрепера, км/час:
при загрузке	1,5 —1,8
при разгрузке	3,75—7,5
при движении с грузом	4,5 —7,3
при движении без груза	9,0 —12
Минимальный путь загрузки, м	40
Время разгрузки ковша, сек	42—48
Габаритные размеры, м:
длина	11,38
ширина	3,40
высота	3,19
Масса (без трактора), т	16,5

  Затем для ведущей машины выбираем комплектующие - каток. Толщину отсыпаемого слоя данного скрепера сравниваем с глубиной уплотнения предполагаемого катка. Выбираем Д - 326 - каток на пневматических шинах:

Показатели	Марка катка
	Д-326
Тип одноосного катка	полуприцепной
Количество колес	5
Ширина укатываемой полосы	3,30 м
Вес катка с балластом, кН	42
То же без балласта, кН	130
Число проходов по одному следу	4-6
Глубина уплотнения	до 40 см
Буксирная машина	Трактор Т-140

 

 

II вариант ведущей машины:

Показатели	Марка скрепера
	Д-213А
Емкость ковша, кбм	10
Тягач: тип	Т-140
Мощность, л. с	140
Ширина резания, м	2,82
Наибольшая толщина отсыпаемого слоя, м	0,32
Толщина отсыпаемого слоя, м	0,45
Скорость движения скрепера, км/час:
при загрузке	1,5 —1,8
при разгрузке	4,5—6,5
при движении с грузом	4,2 —5,2
при движении без груза	7,5 —11
Минимальный путь загрузки, м	30
Время разгрузки ковша, сек	23
Габаритные размеры, м:
длина	9,15
ширина	3,22
высота	3,06
Масса (без трактора), т	9,5

Затем для ведущей машины выбираем комплектующие - каток. Толщину отсыпаемого слоя данного скрепера сравниваем с глубиной уплотнения предполагаемого катка. Выбираем ДСК - 1 - каток на пневматических шинах:

Показатели	Марка катка
	Д-551А
Тип одноосного катка	полуприцепной
Количество колес	4
Ширина укатываемой полосы	2,80 м
Вес катка с балластом, кН	380
То же без балласта, кН	204
Число проходов по одному следу	2-6
Глубина уплотнения	до 60 см
Буксирная машина	МАЗ-529В, МОАЗ-546

 

Выбор рационального типа экскаватора, его мощности и рабочего оборудования является одним главных вопросов проектирования технологии производства земляных работ.

На выбор типа экскаватора оказывают влияние многие факторы:

— объем земляных работ;

— размеры выемки котлована (ширина, глубина, площадь)

— гидрогеологические условия (вид грунтов, наличие грунтовых вод);

— способы  разработки котлованов, траншей («навымет», погрузкой в транспортные средства).

Окончательно выбираем 1 вариант ведущей машины.

5.Выбор методов производства работ и вариантов комплектов машин для разработки котлованов и траншей.

Котлованы №4

Средняя отметка планировочной площадки: H_ср= 143,46 м

Уровень грунтовых вод = 3 м от H_ср.

Отметка уровня грунтовых вод: H_угв= H_ср- УГВ= 143,46-3=140,46 м

Найдем отметку дна котлована:H_дна =H_ср- h_кот. =143,46-5=138,46м

Требуемое водопонижение: S = H_угв – (H_дна –0,5) = 140,46-(138,46-0,5) = 1,5

Вывод: Необходим водоотлив или водопонижение т.к. уровень грунтовых вод находится выше отметки дна котлована на 1,5 м.  

Предварительный выбор ведущей машины по техническим параметрам

Котлован №1

Глубина котлована 5 м, это более 3 м, поэтому при механизированной разработке котлована №1 в качестве ведущей машины применяем экскаватор Э-652Б, оборудованный прямой лопатой.

Технические характеристики экскаватора Э-652Б:

Показатели	Марка экскаватора
	Э-652Б
Радиус копания на уровне стоянки наименьший, м	2,8
Наибольший радиус копания, м	7,8
Наибольшая высота копания, м	7,9
Наибольший радиус выгрузки, м	7,2
Высота выгрузки при наибольшем радиусе	2,7
Наибольшая высота выгрузки, м	5,6
Радиус выгрузки при наибольшей высоте выгрузки, м	5,4
Продолжительность цикла, сек	15
Глубина копания ниже уровня стоянки	1,5
Длина рукояти, м	4,5
Длина стрелы, м	5,5
Емкость ковша, кбм	0,65
Тип ходового устройства	гусеничный
Ширина гусен. хода	3,42

 

Организация работы экскаватора.

Ширина котлована по верху с учетом скоса: 67,29м

Радиус резания:

Rp=(0,8…0,9)Rmax, Rр=0,85*7,8=6,6м

7,8м – наибольший радиус копания (из технических характеристик экскаватора Э-652Б)

Количество проходок: 67,29м/(6,6*2)=5,1шт.

Округляем в большую сторону, поэтому количество проходок принимаем равное 6

Таким образом, ширина проходки: 67,29/6=11,22 м.

 

Котлован №4

В состав комплекта при механизированной разработке котлована №4 в качестве ведущей машины применяем экскаватор Э-652Б, оборудованный прямой лопатой.

Ведущая машина – экскаватор Э-652Б, оборудованный прямой лопатой. Для данного котлована расчет производится аналогично, как и для котлована №2.

Радиус резания:

Rp=(0,8…0,9)Rmax, Rр=0,85*7,8=6,6м

Количество проходок определяем для наиболее широкой части котлована

Ширина по верху в наиболее широкой части с учетом скоса: 66,32м

Количество проходок: 66,32м/(6,6*2)=5шт.

Ширина проходки: 66,32/5=13,2 м.

Для закругленной части котлована ширину проходки и количество стоянок принимаем графически

Схема разработки указана на листе А-1

Котлован №2

Глубина котлована менее 3 м, объем котлована от 1 до 3 тыс., объем ковша экскаватора должен быть 0,4-0,5 м³

При разработке траншеи в качестве ведущей машины применяем экскаватор Э-652Б, оборудованный обратной лопатой:

Рис Схема работы экскаватора ЭО-652Б с удлиненной рукоятью и планировочным отвалом

 

I - зона горизонтальной планировки;

 

II - зова планировки пря нижней стоянке экскаватора;

 

III - зова планировки при верхней стоянке экскаватора

Показатели	Марка экскаватора
	Э-652Б
Наибольший радиус копания, м	7,8
Наибольшая глубина копания, м	8,2
Наибольший радиус выгрузки, м	7,2
Высота выгрузки при наибольшем радиусе	2,7
Наибольшая высота выгрузки, м	5,6
Радиус выгрузки при наибольшей высоте выгрузки, м	5,4
Продолжительность цикла, сек	15
Глубина копания ниже уровня стоянки	1,5
Длина рукояти, м	4,5
Длина стрелы, м	5,5
Емкость ковша, кбм	0,65
Тип ходового устройства	гусеничный
Ширина гусен. хода	3,42

 

 

 

Рис. Схема разработки котлована обратной лопатой

Параметры такого забоя:

 

Организация работы экскаватора.

 

Радиус резания:

Rp=(0,8…0,9)Rmax, Rр=0,85*7,8=6,6м

 

Ширина проходки принимаем по ширине котлована:

Ширина забоя по верху, м:

Количество проходок: 26,41м/(6,6*2)=3шт.

Ширина проходки: 26,41/3=8,8 м.

 

Траншея

При разработке траншеи в качестве ведущей машины применяем экскаватор Э-302Б, оборудованный обратной лопатой:

 

Показатели	Марка экскаватора
	Э-302Б
Емкость ковша, кбм	0,4
Длина стрелы, м	4,9
Длина рукояти, м	2,3
Наибольшая глубина копания, м	4
Наибольший радиус копания, м	7,8
Угол наклона стрелы, град	─
Начальный радиус выгрузки, м	4,15
Конечный радиус выгрузки, м	6,8
Начальная высота выгрузки, м	3,06
Конечная высота выгрузки, м	5,6
Продолжительность цикла, сек	15
Тип ходового устройства:	пневмоколёсный

 

Перемещение грунта на короткие расстояния в местах, где затруднена работа скрепера, тягач для катка, послойное разравнивание грунта, планировка площадок и откосов осуществляется бульдозером. Принят бульдозер Д-535Б:

Технические характеристики бульдозера Д-535Б:

Мощностью двигателя - 74 л.с.

Объем грунта, перемещаемого отвалом - 0,75 м3.

Масса трактора и оборудования - 6300кг.

 

При разработке траншеи в качестве ведущей машины применяем экскаватор Э-302Б.

Экскаваторами с обратной лопатой можно разрабатывать выемки любой ширины за одну лобовую или одну лобовую и несколько боковых проходок.

 

При выгрузке грунта на одну сторону и перемещении экскаватора по оси траншеи ширина проходки по верху равна: