Установление ширины основной площадки земляного полотна 4 page

Таблица 7.3

Значения удельного сопротивления грунта резанию

(7.9)

где - сопротивление от веса столба грунта, поднимающегося в ковше, Н.

(7.10)

где Н – высота наполнения ковша, м.

Таблица 7.4

Ориентировочное значение высоты наполнения ковша скрепера

Сопротивление трению грунта по грунту :

(7.11)

(7.12)

где j₂ – угол внутреннего трения грунта, град.

Таблица 7.5

Значения угла внутреннего трения грунта

(7.13)

где Y = 0,5…0,7 – коэффициент объема призмы волочения перед заслонкой и ножами ковша (наибольшее значение относится к сыпучим грунтам);

m₂ = 0,3…0,5 – коэффициент трения грунта по грунту (для суглинков и песков).

Значение касательной силы тяги, приложенной на ободе ведущих колес или гусеницах тягача в кН, определяется по формуле

, (7.14)

где N – мощность тягача, кВт;

V₁ – скорость скрепера на первой передаче, км/ч (табл. 7.6);

h - коэффициент полезного действия, принимаемый 0,85…0,95.

Таблица 7.6

Скорости перемещение скрепера во время рабочего цикла

В результате расчета необходимо при заданном типе тягача, скрепера и грунта из уравнения движения определить толщину стружки при известной силе тяги.

Если тяговых усилий скрепера недостаточно, то кроме разрыхления грунта используют также работу скрепера совместно с толкачом (рис. 7.11).

Мощность толкача обычно превышает мощность скрепера в 1,5…2 раза и как минимум может равняться мощности скрепера. Скорость при этом возрастает в 1,5…2 раза.

Один толкач обслуживает обычно 2…3 скрепера, а при большой дальности транспортирования их число может быть увеличено до 5…6.

Технические характеристики скреперов приведены в приложении 2.

Рис. 7.11. Технологическая схема сооружения железнодорожного земляного полотна с использованием прицепных скреперов, работающих с толкачом: 1- прицепной скрепер; 2 – полуприцепной пневмокаток; 3- толкач

7.2.3. Производство земляных работ бульдозерами

Разработка выемки бульдозером с продольным перемещением грунта в насыпь осуществляется слоями 30-40 см, начиная от откосов выемки по всей длине забоя и ширине выемки (рис. 7.12). Для облегчения режима резания грунта и улучшения его транспортирования набор и перемещение грунта производятся под уклон. Наиболее производительна работа бульдозеров при уклоне 10…15°. Рациональная дальность перемещения грунта принимается в пределах до 100 м.

Для образования откоса выемки разработку каждого нижеследующего слоя начинают, отступив от края не менее 1,5 h, где h – глубина срезаемой стружки грунта. Для уменьшения потерь грунта при его перемещении из выемки в насыпь применяется траншейный способ разработки выемки (рис. 7.12), повышающий производительность бульдозера в 1,5…2 раза. При этом способе бульдозер перемещается по траншее, образуемой в выемке предыдущими проходами. Глубина траншеи принимается равной 1,5…2 м.

При увеличении глубины траншеи примерно до высоты отвала бульдозера объем перемещаемого грунта увеличивается в 2 раза. При траншейной разработке выемки или резерва срезку грунта первой траншеи начинают от бровки на расстоянии 1,5 м (при откосе выемки 1:1,5) с тем, чтобы при заглублении траншеи на 1 м выдержать уклон откоса.

Последующие траншеи в каждом слое разрабатывают на расстоянии 0,5…1 м от первой в зависимости от ширины выемки и свойств грунта, оставляя между траншеями гребни шириной 0,5…1 м. После разработки последней траншеи первого слоя приступают к зачистке гребней, а затем к разработке второго слоя и т.д. В лёгких грунтах применяется ленточная схема резания грунта, более плотных – клиновая и гребенчатая (рис. 7.13).

Рис. 7.12. Технологическая схема сооружения железнодорожного земляного полотна с использованием бульдозера (траншейный способ разработки выемки с перемещением грунта в насыпь)

Рис. 7.13. Схемы резания грунта бульдозером

На горизонтальных участках наилучшим способом срезки грунта является гребенчатый. При этом способе в начале набора грунта нож отвала бульдозера заглубляется на максимально возможную по условиям работы глубину, а затем в процессе работы 2…3 раза выглубляется и снова заглубляется на половину первоначальной глубины.

Отсыпка насыпи бульдозерами производится горизонтальными слоями по всей ширине. Толщина слоя назначается в зависимости от принятого способа уплотнения грунта. Отсыпку насыпей бульдозерами с перемещением грунта из резервов производят попеременно на двух смежных захватках, на одной из них производят отсыпку слоя, разравнивание и предварительное уплотнение грунта в насыпи бульдозером, а на другой – дополнительное уплотнение грунто-уплотняющими машинами.

При перемещении бульдозерами грунта из выемки в насыпь отсыпка насыпи также осуществляется захватками длиной 30…35 м. Укладка первого слоя грунта начинается с дальней от выемки захватки.

7.3. Расчет производительности ведущих машин при производстве земляных работ

В этой части проекта выполняются расчеты по определению эксплуатационной производительности ведущих машин по участкам.

7.3.1. Расчет производительности экскаватора

Часовая производительность экскаватора определяется по формуле

(7.15)

где q_э – геометрическая емкость ковша, м³;

К_в – коэффициент использования экскаватора по времени;

К_е – коэффициент использования емкости ковша;

а, b – расчетные параметры, данные в таблице 7.7.

Таблица 7.7

Значения параметров а, в и коэффициентов К_В , К_е

Римскими цифрами в таблице 7.7 обозначены группы трудности разрабатываемых грунтов. В числителе даны значения для прямых лопат, в знаменателе – для драглайнов.

Время цикла обратных лопат с канатным приводом больше, чем у аналогичных прямых лопат, в 1,3…1,35 раза, лопат с гидравлическим приводом – в 1,1…1,3 раза. Расчетные значения эксплуатационной производительности справедливы при среднем угле поворота на разгрузку порядка 90°. При повороте на 110° время цикла принимают с коэффициентом 1,1, на 135° - с коэффициентом 1,2, на 150° - с коэффициентом 1,3.

Хотя рабочий цикл у обратной лопаты в целом несколько больше, чем у прямых лопат, но вследствие уменьшения затрат времени на повороты она может быть вполне эффективна, несмотря на частые передвижки по фронту копания. Большие удобства появляются и для работы транспорта: автомобили-самосвалы подъезжают к экскаватору не по разрыхленному дну забоя, а по достаточно плотной естественной земной поверхности.

7.3.2. Выбор марок автосамосвалов и определение их потребного количества

при экскаваторной разработке

Оптимальная грузоподъемность автосамосвала для транспортирования грунта при экскаваторной разработке определяется по формуле

(7.16)

где t_пр - время маневров автосамосвала, в среднем равно 2 минутам;

g_гр – объемный вес насыпного грунта, т/м³, принимаемый согласно таблице 7.8.

К_G – коэффициент использования грузоподъемности (К_G = 0,8…0,9);

L_ср – расстояние транспортирования (в один конец), км.

Таблица 7.8

Средние значения объемного веса насыпного грунта

По опт. G_а подбирается автосамосвал, грузоподъемность которого G_а максимально приближена к оптимальной грузоподъемности (см. приложения). При известном значении G_а определяется потребное количество самосвалов и число погружаемых в автосамосвал ковшей грунта:

(7.17)

(7.18)

коэффициенты t_пр и t_дв принимаются по таблице 7.9

Таблица 7.9

Значения коэффициентов t_пр и t_дв

Число ковшей п_к сначала принимается без округления, а число самосвалов п_а округляется до целого числа в большую сторону. Затем из формулы для п_а определяется п¹_к и округляется до целого числа п¹¹_к, в результате находится коэффициент использования грузоподъемности

, (7.19)

который дополнительно характеризует выбор самосвала.

Рассчитанное по формуле (7.17) количество автосамосвалов п_а предназначено для обслуживания одного экскаватора. Если по расчету на участке задействовано два экскаватора, то число п_а удваивается, если три – увеличивается в три раза и т.д.

7.3.3. Расчет производительности скрепера

Часовая производительность скрепера рассчитывается по формуле

(7.20)

где L_с – расстояние транспортирования грунта, м;

а₀ , в₀ - расчетные параметры, данные в таблице 7.10.

Таблица 7.10

Значения расчетных параметров а₀ , в₀

7.3.4. Расчет производительности бульдозера

Эксплуатационная производительность бульдозера в м³/ч определяется по формуле

, (7.21)

где q_б - геометрический объем грунта в призме, перемещаемой отвалом, м³; примерное значение этого объема можно считать равным q_б = (0,7…0,8) b₀h₀ (b₀ – ширина отвала бульдозера, h₀ – высота отвала в метрах). Значение 0,7 соответствует сыпучим грунтам, 0,8 – связным;

к_в – коэффициент использования бульдозера по времени, принимаемый 0,75…0,80;

к_р – коэффициент разрыхления грунта в призме, равный 1,1…1,3;

t_цб – время цикла бульдозера, с:

, (7.22)

где t₁ – время перемещения грунта отвалом

; (7.23)

t₂ – время подъема отвала в транспортное положение (10 с);

t₃ – время на переключение передач и повороты в конце рабочего хода (20 с);

t₄ – время обратного хода (порожнего)

; (7.24)

t₅ – время на переключение передач и повороты в конце обратного хода (20 с);

t₆ – время на опускание отвала в рабочее положение (10 сек);

S_cp – средняя дальность перемещения грунта в метрах.

V₁ в расчётах можно принять от 0,67 до 0,81 м/с, V₄ – 0,89…2,1 м/с (при движении задним ходом), 1,25…2,5 м/с(при движении передним ходом).

Технические характеристики бульдозеров приведены в приложении 2.

7.4. Расчет необходимого количества машино-смен для разработки грунта

на производственном участке сооружения земляного полотна

Необходимое количество машино-смен определяется по формуле

(7.25)

где М_см – необходимое количество машино-смен ведущей машины;

П_см – эксплуатационная производительность ведущей машины, м³/смену.

7.5. Расчет необходимого количества ведущих машин и продолжительности производства работ

Потребное количество ведущих машин для выполнения земляных работ на данном участке определяем по формуле

(7.26)

где N – количество ведущих машин (экскаваторов, скреперов и др.), необходимых для выполнения работ на данном участке;

М_см – количество машино-смен, определенное по формуле (7.25);

Т _зад – продолжительность выполнения работ в сутках, указанная в задании на курсовой проект, или срок выполнения земляных работ Т_з.р, определенный путём соответствующих расчетов в дипломном проекте;

b - количество смен работы ведущей машины в сутки (2…3 смены).

Если по расчету количество машин N получается меньше единицы или единица с десятыми долями, то необходимо принимать величину с округлением до целого в сторону большего числа (например, N по расчету получилось равным 1,75, принимаем N_пр = 2,0). В итоге расчета окончательно записывается, что для выполнения требуемого объема работ на данном участке приняты 2 ведущие машины. Тогда фактическое время работы в сутках, необходимое для выполнения земляных работ при принятом количестве ведущих машин в смену N_пр = 2, определяется по формуле

. (7.27)

Фактическое время используется в дальнейшем при составлении календарного графика производства земляных работ.

7.6. Организация труда при производстве земляных работ

Работы по сооружению земляного полотна с применением различных землеройных и землеройно-транспортных машин осуществляются комплексными бригадами в определенной технологической последовательности, в рассчитанные сроки и методами, указанными в утвержденных проектах производства работ и технологических картах, составленных студентом в соответствии с требованиями [12].

В связи с этим в процессе курсового и дипломного проектирования при разработке проекта производства работ и технологических карт, при выборе механизированных модулей необходимо установить звенья комплексной бригады.

Численный и квалификационный состав звеньев комплексной бригады следует установить по ЕНиР [4], в соответствии с работой, подлежащей выполнению каждым звеном.

В пояснительной записке проекта производства земляных работ необходимо кратко описать намечаемые мероприятия по созданию соответствующих условий труда рабочим в местах производства земляных работ (укрытие от атмосферных осадков, оборудование для обогрева рабочих в зимнее время), обеспечение рабочих горячей пищей в обеденные перерывы, освещение рабочих мест в соответствии с нормами и правилами [14].

8. Проектирование календарного графика производства земляных работ

Календарный график производства земляных работ – это план, устанавливающий последовательность и сроки выполнения строительных работ по сооружению земляного полотна. График составляется для основных работ с учетом установленных расчетом сроков сооружения земляного полотна на каждом рабочем участке, а также учитывая установленный заданием общий срок производства работ на всем 3-х километровом участке. Сокращение сроков производства работ обосновывается. При проектировании работ следует учитывать возможность использования комплектов машин последовательно на двух, трех рабочих участках с одинаковыми условиями выполнения работ. При этом возможна корректировка числа ведущих машин и принятого режима их работы.

Календарный график вычерчивается на миллиметровой бумаге под полосой со способами производства основных работ. Горизонтальный масштаб графика должен соответствовать горизонтальному масштабу продольного профиля. По вертикали (снизу вверх) откладываются рабочие дни на весь заданный срок работ.

На графике обозначаются условными линиями или прямоугольниками начало, продолжительность, направление продвижения механизированных модулей или средств гидромеханизации и конец производства работ на каждом рабочем участке (рис. 5.1).

9. Проектирование технологической карты

Технологическая карта – основной документ, определяющий технологию производства земляных работ на объекте. Технологические карты составляются с учетом использования прогрессивной технологии, комплексной механизации и методов научной организации труда. Технологические карты обязательны к применению при составлении проекта производства работ.

Технологические карты разрабатываются с целью:

а) установления способов производства работ и организации рабочих мест;

б) установления последовательности и продолжительности выполнения рабочих процессов;

в) определения количества трудовых и материально-технических ресурсов, необходимых, для производства работ, и упорядочения их расходов.

Составление технологической карты способствует улучшению качества строительно-монтажных работ, снижению себестоимости строительства, повышению производительности труда, рациональному использованию механизированных модулей, сокращению продолжительности строительства, безопасному выполнению работ. Технологическая карта разрабатывается на основе ЕНиР. Студент разрабатывает проект технологической карты для одного из производственных участков заданного профиля. При выполнении курсового проекта необходимо взять тот участок, для которого было произведено технико-экономическое сравнение вариантов производства земляных работ. Состав и содержание технологической карты регламентированы [12].

9.1. Область применения

В пояснительной записке в разделе «Область применения» приводят характеристику участка производства работ: объем массива, подлежащего разработке, характер перемещения земляных масс (из выемки в насыпь, из карьера в насыпь и т.д.), среднюю дальность возки грунта, состояние землевозных дорог (тип покрытия), характеристику разрабатываемых грунтов и условий производства работ (природно-климатических, геологических, гидрогеологических), режим работы машин, т.е. коэффициент сменности, и другие необходимые сведения.

9.2. Организация и технология строительного процесса

9.2.1. Схема производства работ

В данном пункте необходимо представить технологическую схему производства работ в виде плана и требуемых разрезов. Фронт работ должен быть разделан на захватки. На плане и разрезах указываются все основные размеры, размещение машин и оборудования, указывается направление перемещения машин, порядок разработки массива грунта, а также устройства, приспособления и другие средства, обеспечивающие безопасные условия производства работ. Схему производства работ можно дополнить поясняющими узлами, например, изобразить схему экскаваторного забоя с указанием его размеров, а также рабочих параметров самого экскаватора.

Схема производства работ и все требуемые узлы вычерчиваются на отдельном чертеже.

9.2.2. Указания по производству работ

В указаниях по производству работ описывают по пунктам последовательность выполнения строительного процесса.

В первом пункте приводится перечень мероприятий, касающихся подготовки фронта работ. В последующих пунктах идет описание процесса возведения земляного полотна (разработка грунта, транспортирование его к месту отсыпки, выгрузка и разравнивание слоем определенной толщины, послойное уплотнение). Заключительный пункт содержит указания по производству отделочных работ.

Здесь же даются сведения об используемых машинах и механизмах, составах звеньев рабочих, приводится состав комплексной бригады.

9.2.3. Калькуляция затрат труда и заработной платы на производство земляных работ

Калькуляция затрат труда и заработной платы на производство земляных работ приведена в таблице 9.1

Таблица 9.1

Примечание: расценка взята с учетом индексации на начало 2009 г.

9.2.4. График производства работ

В отличие от календарного плана, входящего в состав ПОС, и общего календарного плана ППР, график производства работ технологической карты строят без привязки к календарю (табл. 9.2).

Таблица 9.2 (левая часть)