Определение объемов земляных работ 1 страница

Объемы земляных работ рассчитаны для участков 2-7 кольцевой водопроводной сети. Длина трубопровода 1010 м. Участки запроектированы из полиэтиленовых труб ГОСТ 18599-2001* d_у = 400 мм. Масса 1 м трубы 42,3 кг.

При устройстве траншей вследствие малой прочности труб из ПВХ и ПЭВП требования к ним при прокладке трубопроводов из этих материалов намного выше. Правильное устройство траншей необходимо для контроля осевого отклонения, которое является единственным критерием, предусмотренным при проектировании труб из ПВХ и ПЭВП с учетом внешних нагрузок. Стандарты, связанные с рекомендуемой практикой установки пластиковых подземных трубопроводов, предусматривают засыпку трубы частицами минимального размера, зависящего от диаметра трубы, так, чтобы почва была равномерно уплотнена для того, чтобы обеспечить равномерные пассивные боковые силы почвы. Почва также не должна содержать органические вещества. Ложе траншеи должно быть гладким и не должно содержать большие камни, комки грязи, замерзшие материалы, так как эти предметы могут ослабить прочность материала из-за царапин и проницания. Такие жесткие требования непрактичны, достаточно дороги и не всегда реализуемы во многих регионах.

Однако пластиковые трубы достаточно широко используются строителями из-за их дешевизны и продолжительного срока службы. Это дает таким трубам некоторое преимущество перед остальными, при этом принято считать, что пластик не взаимодействует с водой.

Грунт на участке строительства – супесь. Сезон строительства – лето.

Наименьшая глубина h₁^в заложения трубопровода водопроводных систем для труб с условным проходом до 400 мм включительно принимается равной глубине h_пр, м, сезонного промерзания грунта плюс 0,5 м, считая понизу.

В начале участка (точка 2):

м. (6.1)

где h_пр – глубина промерзания грунта, 2,7 м.

Глубина h₂ прокладки труб в конце участка (точка 6):

м. (6.2)

Средняя глубина траншеи:

h_ср = (h₁ + h₂)/2 = (3,1+6,13):2=4,61 м. (6.3)

При трапецеидальной форме поперечного сечения траншеи площадь сечения поперечника, м², определяется по формуле

F_ср = h_ср(B + E_ср)/2 = h_ср(B + mh_ср), (6.5)

F_ср = 4,61(0,9 + 7,01)/2 = 18,23 м²

F₁ = h₁(B + E₁)/2 = h₁(B + mh₁) (6.6)

F₁= 3,1(0,9 + 4,92)/2 = 9,02м²

F₂ = h₂(B + E₂)/2= h₂(B + mh₂), (6.7)

F₂ = 6,13(0,9 + 9,11)/2 = 30,68м²

где E –ширина траншеи по верху, м;

т – коэффициент заложения траншеи

h – глубина траншеи, м;

Е – ширина траншеи поверху, м;

m – коэффициент откоса (для супеси m = 0,85);

В – ширина траншеи по дну, м.

Ширина В траншеи по дну определяется в зависимости от материала труб и их наружного диаметра (при наружном диаметре до 0,5 м) по формуле

В=d_нар+0,5=0,4+0,5=0,9 м. (6.8)

Ширина траншеи поверху в точке 2

Е₁=В+2·m·h₁=0,9+2×0,67×3,1=4.92 м. (6.9)

Ширина траншеи поверху в точке 6

Е₂=В+2·m·h₂=0,9+2×0,67×6,13=9,11 м. (6.10)

Е_ср = (Е₁ + Е₁)/2 =(4.92 + 9,11)/2 =7,01 м. (6.11)

Площадь поперечного сечения отвала F_отв, м²исходя из расчёта угла откоса насыпи 45⁰ определяется по формуле

Изм.

Лист

№ докум.

Подпись

Дата

Лист

ДП ―270112.65 – 2014 ПЗ

F_отв = F_срК_перв К, (6.12)

F_отв = 18,23 · 1,12 · 0,99 = 20,21 м²

где К_перв – коэффициент первоначального увеличения объёма грунта при рыхлении;

К – коэффициент, учитывающий уменьшение площади поперечного сечения отвала при вывозе за пределы строительной площадки избыточного грунта в объёме V_отв^в, равном объёму грунта, вытесняемому трубопроводомV_тр и колодцами V_кол, т.е.

V_отв^в = V_тр + V_кол, (6.13)

V_отв^в =126,85 + 4,49 = 131,34 м³

К = (V - V_отв^в)/ V, (6.14)

К = (21359,16 – 131,34)/ 21359,16 = 0,99.

Значение К_перв определяется по таблице 4, для супеси К_перв = 1,15

Высота Н_отв отвала, м (рисунок 1), которая должна приниматься на 0,5 м меньше высоты Н_в выгрузки экскаватора/4/, м, и ширина b отвала по низу, м, определяются по формулам:

Н_отв = F_отв^1/2 = 20,21=4,49 м. (6.15)

b = 2 Н_отв = 2 4,49 = 8,98 м. (6.17)

Разработку грунта в траншеях одноковшовыми экскаваторами следует вести без нарушения естественной структуры грунта в основании с недобором, принимаемым равным 0,2 м и разрабатываем вручную. Таким образом, весь объём грунта V, подлежащего разработке, складывается из двух величин:

Объем грунта, подлежащий разработке, V, м³

V=V_м+V_р, (6.18)

V=21532,35+192,52=21359.

где V_м – объем грунта, разрабатываемый механизированным способом, м³;

V_р – объем грунта, разрабатываемый вручную, м³.

Объем грунта разрабатываемый экскаватором

, (6.19)

Изм.

Лист

№ докум.

Подпись

Дата

Лист

ДП ―270112.65 – 2014 ПЗ

.

где – объем грунта, извлекаемого экскаватором при отрывке из траншеи под трубопровод, м³;

– объем грунта, извлекаемого экскаватором для устройства котлованов под колодцы, м³.

Объем грунта, извлекаемого экскаватором из траншеи под трубопровод, определяется по формуле

, (6.20)

где 0,2 м – высота недобора грунта при работе одноковшового экскаватора;

ℓ₁ – длина трубопровода без суммарной длины котлована под колодцы по всей трассе трубопровода:

ℓ ₁=L–а₂·N=1010–8,89 11=914,41 м, (6.21)

а₂ = а₁ + 2тh_ср, (6.22)

а₂= 3,2 + 2 0,67 4,61 =8,69 м.

N – количество котлованов, равное количеству колодцев

. (6.23)

Объем грунта, извлекаемый экскаватором для устройства котлованов под колодцы, определяется по формуле

. (6.24)

где h_ср – средняя глубина траншеи за вычетом недобора грунта, 4,5 м;

а₁ и b₁ – размеры котлованаподколодецпонизу, 3,7м;

а₂, b₂ – размеры котлована под колодец поверху, м;

N – количество котлованов под колодцы,11 шт.

Изм.

Лист

№ докум.

Подпись

Дата

Лист

ДП ―270112.65 – 2014 ПЗ

Объем грунта, разрабатываемого вручную

Изм.

Лист

№ докум.

Подпись

Дата

Лист

ДП ―270112.65 – 2014 ПЗ

, м³, (6.25)

.

Объем грунта, извлекаемого при разработке недобора

, (6.26)

.

где N – число колодцев, 11;

ℓ₁^н – длина трубопровода без суммарной длины котлованов под колодцы, считая по низу;

В – ширина траншеи понизу.

ℓ₁^н=L–а₁N=1010–0,6 11=1003,4 м. 6.27)

Объем грунта, извлекаемого при устройстве приямков

V_р²=V_пр·N₁=0,108·99,35=10,72 м³. (6.28)

где V_пр – объем одного приямка;

N₁ – количество приямков.

N₁= = . (6.29)

Размер приямков для колодца Д_кол=2,0 м:

длина a¹=0,6 м;

ширина b¹=0,43+0,5=0,9 м;

глубина c¹=0,2 м.

Объем одного приямка

V_пр=a¹b¹·c¹=0,6×0,9×0,2=0,11 м³. (6.30)

6.1.1 Подбор колодца

Характеристика задвижки:

1 Материал: сталь, ГОСТ 10926-75*

2 Высота задвижки: h =1,500 м.

3 Масса задвижки: m = 344 кг.

4 Длина задвижки: l = 550 мм.

Изм.

Лист

№ докум.

Подпись

Дата

Лист

ДП ―270112.65 – 2014 ПЗ

Размеры колодца в плане:

Требуемый размер: строительная длина задвижки 0,55+ 1м = 1,55 м

Принимаем размер колодца в плане 3,7 м.

Высота рабочей камеры колодца равна: высота задвижки + 0,7м = 2,2м

Принимаю кольца для сбора рабочей камеры высотой 590 см и 890 см

Марка колец КЦ –20– 6 (1 шт.) и КЦ –20 – 9 (2 шт.). Основные характеристики колец приведены в таблице 6.1.

Таблица 6.1 – Характеристики колец.

Размеры колец	Марка колец
КЦ –20 – 6	КЦ –20 – 9
Внутренний диаметр, м	2,0	2,0
Наружный диаметр, м	2,2	2,2
Высота, м	0,59	0,89
Масса колец, кг

Плита днища: КЦД – 20 (круглая в плане), d = 2,5 м

1) Толщина плиты: 0,12 м

2) Масса плиты: m = 1470 кг

Определяем параметры горловины

Высота горловины рассчитывается по формуле

H_горл = h_ср – 3,3 = 4,61 – 4 = 0,61 м. 6.31)

Следовательно, горловина есть, принимаем кольца стеновые для горловины. Основные характеристики колец стеновых приведены в таблице 6.2.

Размеры колец	Марка кольца
КЦ –7 – 9 (1 шт)
Внутренний диаметр, м	0,7
Наружный диаметр, м	0,84
Высота, м	0,89
Толщина стенки, см	0,7
Масса колец, кг

Таблица 6.2 – Характеристики колец.

Данные для плиты перекрытия:

1) Марка плиты: КЦП 1 – 20

2) Внутренний диаметр лаза: d = 0,7м,

3) Наружный диаметр: d = 2,2 м,

4) Масса плиты: m = 1280 кг

На плиту перекрытия опирается плита опорная КЦО – 2

– внутренний диаметр которой равен d_вн= 1м,

– толщина плиты составляет δ=0,15м,

– длина и ширина l×b=1,7м,

– масса m=800кг.

Кольцо опорное вставляется внутрь, его марка КЦО – 1

– внутренний диаметр d_вн=0,58м,

– наружный d_нар=0,84м,

– толщина δ=0,07м,

– масса m=50 кг.

6.2 Определение объёма земли подлежащей вывозу в отвал за

пределы стройки

Основная часть грунта, извлекаемого при разработке траншеи, понадобится для обратной засыпки после монтажа и предварительного испытания трубопровода. Вместе с тем часть грунта окажется лишней, так как вытиснится трубопроводом и колодцами. Этот объем земли подлежит вывозу в отвал за пределы строительства. После окончания земляных работ по разработке траншеи осуществляют монтаж трубопровода.

После этого производят частичную засыпку траншеи грунтом и проводят предварительные испытания трубопровода. Стыки труб при этом оставляют не засыпанными от верха труб на 0,1 м. При частичной засыпке труб сначала производится подбивка пазух слоями по 0,1 м с уплотнением грунта одновременно с двух сторон трубопровода. После частичной засыпки трубопровод подвергается предварительному испытанию.

После проведения предварительных испытаний успешно выдержавший их трубопровод окончательно засыпается грунтом. Засыпка осуществляется

бульдозером, для чего используется грунт, полученный при разработке траншеи и находящийся в отвале.

Объем грунта, вывозимого в отвал за пределы строительства:

, (6.32)

где К_пр – коэффициент первоначального увеличения объема грунта при его рыхлении, для супеси 1,15.

.

Изм.

Лист

№ докум.

Подпись

Дата

Лист

ДП ―270112.65 – 2014 ПЗ

Объем грунта, вытесняемый трубопроводом, V_тр, м³

. (6.33)

где К_р – коэффициент, учитывающий объём земли, вытесняемый раструбами или муфтами, для гладких труб К_р = 1;

ℓ ₁ – длина трубопровода за вычетом суммарного диаметра всех колодцев.

Объем грунта, вытесняемый колодцами

м³, (6.34)

где h_кол – глубина колодца, м.

Результаты расчета объемов земляных работ приведены в таблице 6.3.

Таблица 6.3 - Бланк объемов земляных масс

Вид работы	Основные параметры выемки	Объем грунта
Ширина, м	Глубина, hср м	Длина, м	Обозначение	Количество, м^3
По верху, Еср	По низу, В
Механизированные земляные работы
Разработка траншеи	7,01	0,90	4,61	914,41	Vм^1	20647,37
Разработка котлованов под колодцы	3,20	3,20	4,89	35,2	Vм^2	519,21
Вывоз грунта в отвал за пределы строительства	27,12	27,12	0,20	27,12	Vотв	147,10
Ручные земляные работы
Разработка недобора грунта	0,90	0,90	0,20		Vp^1	181,8
Рытье приямков	0,60	0,60	0,90	0,20	Vp^2	10,72
Общий объем разработки:					V	21359,16
в т. ч. механизированной;					Vм	21166,64
в т. ч. ручной					Vр	192,52

Изм.

Лист

№ докум.

Подпись

Дата

Лист

ДП ―270112.65 – 2014 ПЗ

6.3 Предварительный выбор машин

Состав комплекта машин определяется видами работ, которые должны быть механизированы. К ним относятся следующие: разработка грунта в траншее и котлованов под колодцы, вывоз избыточного грунта в отвал за пределы строительства, разгрузка труб, элементов колодцев, арматуры, монтаж трубопровода и арматуры в проектное положение, разравнивание грунта в отвале, обратная засыпка траншеи и котлованов под колодцы, планировка траншеи.

Ведущей машиной в данном комплекте является экскаватор. Марки и тип остальных машин подбираются в зависимости от производительности экскаватора.

Для механизированной отрывки траншеи используются одноковшовые экскаваторы, оборудованные обратной лопатой или экскаваторы – драглайны.

Подбор экскаватора начинают с определения объёма его ковша. Для этого необходимо определить оптимальную продолжительность строительства (табл. 8)

Продолжительность строительства трубопровода по СН 440-72 диаметром до 1000 мм длиной 1 км 4 месяца (для условий односменной работы экскаватора и монтажников).

Т.к. месячный объём механизированных земляных работ менее 20 тыс.м³рекомендуемый объём ковша экскаватора V_ковш= 0,65 - 0,8 м³(табл. 9).

Основываясь на рекомендуемом объёме ковша, по справочнику /4/подбирают и выписывают основные параметры экскаватора с обратной лопатой (табл. 25.5 /4/) и экскаватора – драглайна (табл. 25.7 /4/).

- марка экскаватора	ЭО-4111В	ЭО-652Б
- вместимость ковша Vковш	0,65	0,65
- наибольшая глубина копания Нк	5,8	4,4
- наибольшая высота выгрузки Нв	6,1	3,5
- наибольший радиус выгрузки Rв
- наибольший радиус резанья Rв	7,8	11,1

После выбора двух марок экскаваторов оценивают техническую возможность их применения. Для этого выполняют проверку, которая заключается в сравнении наибольшей глубины копания экскаватора Н_к и наибольшей глубины h₂ = 5,1 м траншеи.

Для ЭО-4111В: Н_к>h₂ 5,8 > 5,1 – условие выполняется.

Для ЭО-652Б: Н_к>h₂ 4,4 > 5,1 – условие не выполняется.

Изм.

Лист

№ докум.

Подпись

Дата

Лист

ДП ―270112.65 – 2014 ПЗ

Выбираем обратную лопату ЭО-4111В.

6.4 Выбор средств транспортировки грунта за пределы строительства

Выбор марки самосвала производится с учётом следующих требований 6 технические данные автомобиля (высота борта кузова и его размеры) должны соответствовать марке экскаватора; вместимость кузова должна обеспечивать погрузку не менее трёх ковшей экскаватора.

По табл. 10 выбираем грузоподъёмность самосвала (4,5 м³).

Предварительно выбираем самосвал (ЗИЛ – ММЗ 555, грузоподъёмность 3,8 м³, высота автомобиля 2520 мм).проверяем на совместимость с высотой экскаватора

2520 + 300 = 2850мм < 6100 – условие выполняется.

Количество ковшей экскаватора n, определяем по формуле

n = G/(γ V_ковшК_н) =3,8/(1,3 · 0,65 · 0,85) = 5. (6.35)

где G – грузоподъёмность самосвала, т;

γ – плотность грунта, т/м³

К_н – коэффициент наполнения ковша

Длительность погрузки одного самосвала

t_погр =n/ n_цК_т =4/1 · 0,85 = 4,7мин (6.36)

где n_ц–число циклов экскаватора в минуту;

К_т – коэффициент, учитывающий условия подачи самосвала в забой, К_т=0,85.

Количество П_р рейсов самосвала в смену

П_р = 60t_см/(t_погр + 2l/60υ_ср + t_р + t_м)=60·8/(4,7+2·10/60·20+1+3)=40. (6.37)

где L –длительность перевозки грунта, км;

υ_ср – средняя скорость движения;

t_р – длительность разгрузки, принимаем равной 1 мин;

t_м – длительность маневрирования машины 3 мин;

t_см – продолжительность смены 8 ч.

Производительность самосвала в смену

П_а = G/ γ П_р =4,5/1,3·17=58,8м³

Продолжительность работы самосвала Т_а равна продолжительность работы экскаватора Т_э, тогда объём V_см грунта, вывозимого автосамосвалом за смену

Изм.

Лист

№ докум.

Подпись

Дата

Лист

ДП ―270112.65 – 2014 ПЗ

V_см = V_отв^в/ Т_а =524,9/8 = 65,61м³

Количество N_а самосвалов, необходимых для транспортировки избыточного грунта, находим так

N_а = V_см / П_а = 28,93/58,8 = 0,49. (6.38)

т.е. достаточно одного самосвала.

Производительность самосвала при работе на вылет определяем по формуле

П_нав = t_см100(1-Р)/Н_вр1 =8·100(1-0,13)/1,8=386,66. (6.39)

где 100 –единица измерения, м³, грунта, разрабатываемого экскаватором;

Р – объём избыточного грунта, погружаемого в транспорт, в долях единицы (за единицу принят весь объём грунта, разрабатываемого экскаватором, т.е.)

Р = V_отв^в/ V_м =524,9/4033,27=0,13. (6.40)

Н_вр1 – норма времени на разработку грунта экскаватором при работе на вылет

Производительность экскаватора при работе в транспорт определяется по формуле

П_трансп =100 t_смР/ Н_вр2 =100·8·0,13/2,9=35,86. (6.41)

где Н_вр2 –норма времени на разработку грунта экскаватором при погрузке в транспорт

Значение объёма V_нав грунта, разрабатываемого навымет, следует определять по формуле

V_нав = V – V_р - V_отв^в = 4730,99-697,7-524,9=3508,39м³

6.5 Выбор механизмов для обратной засыпки траншеи и её планировки

Обратная засыпка траншеи производится после успешных предварительных испытаний трубопровода.

В этих целях используется грунт, находящийся в отвале. После засыпки траншеи производят планировку её поверхности. Для обратной засыпки используем средний по мощности бульдозер, марку подбираем по /4/. Для планировки грунта, отвозимого на место свалки, также используем бульдозер.

Дата добавления: 2015-08-17