1.6.Определение объема котлована прямой формы размерами в плане по дну.

Дано:

Размеры котлована – см. задание. б’=c’=19.2 м, B’=73.2м, z- переменная равная z=mh.где m-коэффициент заложения , h- глубина катлована.

Грунт –супесь

Глубина котлована максимальная – 4 м. в связи с уклоном.

Глубина котлована минимальная – 3,8 м

Расстояние до отвала – 4км.

Коэффициент заложения откосов – m=0,85.

Рис. 1.5.1 схема котлована.

Для простоты расчета объема котлована разобьем его на две части(рис. 1.5.2) и произведем расчет V_k1 и V_k1.

Рис. 1.5.2. схема расчета котлована.

V_k1=с’Б’h+0,5zh(l₁+2l₂+2l₃)-0.5 h₄l₁(2zh+l₂) = =19.2*73.2*4+0.5*3.4(80+18*2+30.4*2)-0.5*0.2*80(2*0.85*4+18)= 5723,92м³.

Рис. 1.5.3. схема распределения разности отметок.

h₁, h₂, h₃, h₄ - разность отметок высот относительно отметки + 153,5(по варианту)

l₁=Б’+∑z=73.5+3.4+3.2=80м.

l₂=c’=18м.

l₃=( l₁-b’)/2=(80-18)/2=31м

V_k1=с’c’h+0.5zh(l₄+l₅)-0.5(∆h₂+∆h₃)*( c* l₅+ l₅*z)=

=19.2²*4+0.5*3.4*4*319.2-0.5*0.2*(18*19.2+19.2*3.4)=1852.16м³

Общий объем котлована будет равен :

V_k= V_k1 + V_k1=1852,16+6689,39=8541,55 м³

Определим оббьем пазух котлована:

=8541,55-6318=2224 м³

V_фд.- объем подземной части фундамента.

V_фд.=Бсh-0.5∆h₄Бс+с²h-0.5(∆h₂+∆h₃)c²=72*18*4-0,5*0,2*72*18+18²*4-0,5(0,7+0,13)18²=6318м³.

В соответствии с Приложением учебного пособия Ерофеева по таблице 3 имеем:

Коэффициент остаточного разрыхления К_ор.=4%=0.04

Коэффициент первоначального увеличения объема после разрыхления К_р.=14,5%=0.145

Учитывая данные коэффициента получим:

V_{обратной засыпки} ==2138м³.

V_{кавальера} =V_{обратной засыпки}* (Кр+100)_.= 2449м³.

V_{вывоза в отвал в плотном состоянии} =V_кот- V_{обратной засыпки}.= _. 6404 м³.

V_{вывоза в отвал в рыхлом состоянии} =V_{вывоза в отвал в плотном состоянии}* (К_р+100) _.= 7333 м³.

План котлована и разрезы см. Приложение 3.

1.7 Составление плана распределения земляных масс, определение среднего расстояния перемещения.

Средняя средней дальности перемещения грунта при вертикальной планировкой – это расстояние между центрами тяжести участков выемки и насыпи.

При аналитическом способе координаты центров тяжести выемок и насыпи вычисляю с помощью статических моментов объемов, взятых относитешно координатных осей, за которые в данном случае удобнее принимать линии, представляющие собой границ планируемой площадки:

Возьмем начала координат в точке Н₄₁ разбивочной сетке .

X_н=

У_н=

X_в=

У_в=

l_ср.==246м

2.Разработка технологии производства работ.

Технологическое проектирование включает основной выбор механизмов для производства основных видов земляных процессов, определение состава этих процессов с подсчетом их трудоемкости.

Необходимо обеспечить выбор следующих основных механизмов :

-машин для осуществления планировочных работ;

-машин для разработки котлована;

-машин для вывоза грунта из котлована или для подвоза недостающего грунта из карьера.

2.1. Выбор машин для планировочных работ.

Основным критерием является дальность перемещения грунта, которая диктует выбор механизмов. При дальности перемещения:

- до 50м принимаем бульдозер, мощностью до 108 л.с.;

- 51…80 м – бульдозеры мощностью до 160 л.с.;

- 81…120 м – бульдозеры мощностью от 180 л.с. или прицепные скреперы с ковшом до 3 м³;

- 121…1000 м – прицепной скрепер с ковшом от 7 до 15 м³;

- 1 км и более – самоходные скреперы.

При дальности перевозки l_ср=246м рабочий механизм будет скрепер. Разрабатываем грунт (согласно заданию) – супесь, которая для скреперов относится к первой группе по трудности разработка(ЕНиР табл. 1).

Сравнивается три скрепера (ЕНиР2-2-21) с разными тракторами и емкостями ковша:

- ДЗ – 20 на тракторе Т-100, емкость ковша 7 м³;

- ДЗ – 26 на тракторе Т-180, емкость ковша 10 м³;

- ДЗ – 23 на тракторе ДЭТ-250, емкость ковша 15 м³;

Норма времени на 100 м³ грунта в ЕНиР дается составной – основная до 100м перемещения и дополнительная на каждые 10 м перемещения (сверх 100м). тогда 246 м=100+15*10.

Для ДЗ-20 норма времени составляет

1,5+15*0,9=2,85 маш.-ч.

Для ДЗ-26 норма времени составляет

0,95+15*0,05=1,7 маш.-ч.

Для ДЗ-23 норма времени составляет

0,79+0,04*15=1,39маш.-ч.

Время работы машин на весь объем перемещаемого грунта 25689,26 м³ при продолжительности рабочей смены 8 ч. составляет:

T_ДЗ-20=256,89*2,85/8=92,4 маш.-см.;

T_ДЗ-26=256,89*1,7/8=55,10 маш.-см.;

T_ДЗ-23=256,89*1,39/8=45,0 маш.-см.;

Стоимость маш.-см. механизмов принимается по прил.4 и5

ДЗ-20 и Т-100 – 23,44+19,29=42,73р;

ДЗ-26 и Т-180 – 40,67+32,10=72,77р;

ДЗ-23 и ДЭТ-250 – 79,21+46,08=125,29р.

Стоимость эксплуатации комплектов машин:

ДЗ-20 и Т-100 С=92,4*42,73=3948,25р;

ДЗ-26 и Т-180 С=55,10*72,77=4009,63р;

ДЗ-23 и ДЭТ-250 С=45*125,29=5638,05р;

Принимаем скрепер ДЗ-20 на базе Т-100.Весь комплект машин для планировки (бульдозер, катки) используем на базе трактора Т-100.

Механизированный комплект машин для разработки грунта скрейпером.

1

2 3

5

4 5

Схема разработки грунта скрепером.

Схема движения скрепера.

2. Выбор экскаватора для разработки котлована.

При выборе экскаватора учитывается два основных критерия : разрабатываемое сооружение и предполагаемый тип (вид) экскаватора. В зависимости от объема грунта в котловане подбирается емкость ковша экскаватора ( табл. 1) , а затем и его марку.

При разработке выемки под сооружение целесообразно применять следующие типы экскаваторов:

для ям под отдельно стоящие фундаменты одноэтажных промышленных зданий - экскаватор «обратная лопата»;

для узких (шириной по низу до Зм.) траншей - «об­ратная лопата»;

для широких траншей - «обратная лопата» или драглайн;

для котлованов - драглайн или «прямая лопата»;

работа в карьере или разработка сгуртованного грунта - «прямая лопата».

Подобрав тип экскаватора, определяют оптимальную ёмкость ковша в соответствии с таблицей 1. Возможные вари­анты для сравнения:

-два экскаватора с одинаковой ёмкостью ковша, но с разным оборудованием;

-экскаватор с одним оборудованием, но с разной ём­костью ковша.

Зависимость ковша экскаватора от объема работ.

Ёмкость ковша экскаватора, м^3	Объём разрабатываемого грунта, м^3
0,15	До 500
0,25 и 0,3	500 ... 1500
0,5	1500 ... 5000
0,65	2000 ... 8000
0,8	6000 ... 11000
1,0	11000 ... 15000
1,25	13000 ... 18000
1,5 и более	Свыше 17000

Для котлована объёмом 8542м сравниваются два экскаватора:

Э-801 с ёмкостью ковша 0,8м³ - «прямая лопата» и драглайн.

Для спуска экскаватора «прямая лопата» в котлован, необходимо выкопать наклонный пандус с заложением 10% и шириной 4...4,5 м для котлована глубиной 3,8м, при длине пандуса 4

38м и ширине 4,5м сечение в нижней части пандуса составит:

м²

Объем пандуса V=м³.

Объём разрабатываемого грунта для экскаваторов раз личных типов приводится в табл.

Наименование	Разрабатываемый грунт
экскаватора	В транспорт	Навымет	Всего
Драглайн	6404	2449	8853
«Прямая лопата»	6404	2449+558,6=3007,6	9411,6

Грунт - супесь, для обоих экскаваторов I категории: нормы времени на 100м³ грунта по ЕНиР составят:

в транспорт навымет

драглайн, ЕНиР 2-1-7, табл.1 и 4 1.3 1.2

«прямая лопата», ЕНиР 2-1-8, табл.1,3 1.2 1

Трудоёмкость разработки грунта в маш.-см.:

для драглайна

маш.-см.

маш.-см.

Навесное оборудование разное, но тип (марка) экскаватора Э-801 одинаковый, и стоимость маш.см. работы (прил.З методичка) одинакова и равна 30,18 р. Для разработки котлована прямой лопате требуется меньше смен работы, поэтому и стоимость его эксплуатации окажется меньше.

2.3. Выбор самосвалов для перевозки грунта из котлована в отвал.

Для отвозки лишнего грунта из котлована необходимо подобрать марку самосвала, определить их количество, обеспечивающее бесперебойную работу ведущего механизма - экскаватора.

Выбор самосвалов и определение их потребного коли­чества осуществляется по следующим формулам:

объём грунта V м³ в плотном теле в ковше экскаватора:

где V_ковша - ёмкость ковша принятого экскаватора;

К_нап - коэффициент наполнения ковша, принимаемый для

«обратной лопаты» -0,8 ... 1,0,

драглайна - 0,9 ... 1,15,

«прямой лопаты» - 1,0 ... 1,25;

К _{перв.разр}. -" коэффициент первоначального разрыхления грунта (ЕНиР, прил.2);

масса грунта в ковше экскаватора Q = V_гр х у, т,

где у - плотность грунта (ЕНиР,прил.2). В кузов самосвала должно быть загружено от 3 до 8 ков­шей с грунтом. Подбор марки самосвала осуществляется на основании этого условия по прил.7 норм.(1).

Количество ковшей с грунтом, загружаемых в самосвал:

, где П - грузоподъемность самосвала, т.

Объём грунта в плотном теле, загружаемого в кузов са­мосвала:

V_caм=V_гр*n.

Продолжительность цикла работы самосвала в минутах, начиная с погрузки и заканчивая снова установкой под погрузку:

где t_noгp - время погрузки грунта в самосвал;

l - дальность перевозки грунта, км. (из задание l=4 км);

v_гр и v_пог - скорость движения самосвала в груженом и

порожнем состоянии (табл. 14 Ерафеев.) можно принемать одинаковой;

и- время самосвала в пути_, соответственно, гружёном и порожнем состоянии, мин;

t_разгр - время разгрузки самосвала в отвале, включая необходимые развороты перед установкой, обычно 1.. .2 мин.;

t_мон- время установки самосвала под погрузку, включая маневрирование, принимается 1...3 мин.

Время загрузки одного самосвала можно рассчитать на основании нормы времени из ЕНиР на погрузку грунта в транс­порт.

Расчётное количество самосвалов составит: N = Т_цикла /Т _погр ;(шт)

Необходимое количество самосвалов определяется с учётом того, что экскаватор параллельно с погрузкой грунта в транспорт отсыпает часть грунта на бровку котлована для обратной засыпки. Определив в процентах время работы в транспорт от общего времени работы экскаватора и умножив на расчётное количество самосвалов, можно найти их фактическое количество.

расчёт:

Грунт -супесь, объёмная масса у= 1,65 т/м³ Принимаем К_нап= 1,04 и К_{пер.раз.} ⁼ 1,145, V_ковша = 0,8 м ³;

V_гр=0,8*1,05/1,145=0,72

Q = 0,72 х 1,65 = 1,16 т.

При загружении трёх ковшей в кузов самосвала масса грунта составит 1,16 х 3 = 3,6 т, при загружении восьми ковшей- 1,16x8 = 9,2 т.

По прил.7 методички принимаем самосвал КАМАЗ 5510 грузоподъём­ностью 7т.

, принимаем 6 ковшей, тогда объём грунта в кузове

самосвала составит

V_caм = 6 х 0,72 = 4,32 м³.

Для определения времени цикла находим t_pазг⁼ 1 мин., t_ман = 2мин.,^ = 4 км (по заданию), v_пор = 30 км/ч, v_гр = 30 км/ч.

Исходя из нормы времени на погрузку 100м³ грунта, определяем загрузку одного самосвала:

100 м³ погружается в транспорт за 1,2 маш.ч или 72 мин(ЕНиР 2-1-8).

4,2 х

100 72

Х=4,2*72/100=3,1 мин.

Продолжительность цикла самосвала:

Т_цикла=3,1+2*60*4/30+1+2=22,1 мин.

Чётное количество самосвала: N = Т_цикла /Т _погр =20,1/3,1= 7самосвалов.

Время работы в транспорт (см.разд.2.2.): 10,4:13,4=0,78. Потребное количество самосвалов: 7х 0,78 = 5,46. Принимается 5

самосвалов КАМАЗ-5510.

Схема механизации:

2.4.Выбор самосвалов для перевозки грунта из карьера в насыпь.

Для разработки карьера используем экскаватор с обратной лопатой ЭКГ-4 с емкостью ковша 4 м³.

V_гр=4*1,05/1,145=3,67м³

Q = 3,67х 1,65 = 6т.

При загружении четырех ковшей в кузов самосвала масса грунта составит 6 х 4 = 24 т, при загружении пяти ковшей- 6x5 = 30 т.

По прил.7 методички принимаем самосвал БелАЗ 540 грузоподъём­ностью 27т.

, принимаем 6 ковшей, тогда объём грунта в кузове

самосвала составит

V_caм = 6 х 3,67 = 22 м³.

Для определения времени цикла находим t_pазг⁼ 1 мин., t_ман = 2мин., l= 4 км (по заданию), v_пор = 25 км/ч, v_гр = 25 км/ч Ерафеев табл.14 .

Исходя из нормы времени на погрузку 100м³ грунта, определяем загрузку одного самосвала:

100 м³ погружается в транспорт за 0,41 маш.ч или 25 мин(ЕНиР 2-1-8).

22 х

100 25

Х=22*25/100=5,5 мин.

Продолжительность цикла самосвала:

Т_цикла=5,5+2*60*4/25+1+2=27,7 мин.

Чётное количество самосвала: N = Т_цикла /Т _погр =27,7/5,5= 4самосвалов.

Время работы в транспорт (см.разд.2.2.): 10,4:13,4=0,78. Потребное количество самосвалов: 4х 0,78 = 3,12. Принимается 3 самосвалов БелАЗ 540.

Схема комплексной механизации при перемещения грунта экскаватором из карьера в насыпь.

2 2