Курсовая работа на тему «Технология разработки, перемещения и укладки грунта»

КУРСОВАЯ РАБОТА НА ТЕМУ «ТЕХНОЛОГИЯ РАЗРАБОТКИ, ПЕРЕМЕЩЕНИЯ И УКЛАДКИ ГРУНТА»

2.1. Цель и задачи курсовой работы

Целью выполнения курсовой работы является овладение сту­дентом основами проектирования технологии разработки, пере­мещения и укладки грунта при отрывке котлована под сооруже­ние и при вертикальной планировке строительной площадки. Кроме того, студент должен познакомиться с методикой разра­ботки основных документов проекта производства работ: техно­логической карты на отрывку котлована под сооружение; тех­нологических схем разработки, перемещения и укладки грунта при вертикальной планировке площадки; календарного графика выполнения всех видов земляных работ на строительной пло­щадке.

Для выполнения курсовой работы студенту выдают задание, которое включает: план строительной площадки размерами ори­ентировочно 300X500 м с нанесенными на нем горизонталями через 0,5 м по высоте, с контурами котлованов под сооружение и с направлением уклона планировочной плоскости. Контуры кот­лованов с их размерами в плане и глубиной от планировочной плоскости дают в нескольких вариантах.

Исходные данные по вариантам включают в себя: номер ва­рианта, проектный уклон планировочной плоскости, вид и тол­щину слоя грунта, расстояние от строительной площадки до места отвала грунта (или до карьера), размер планировочной отметки и продолжительность выполнения земляных работ. В задании указывают фамилию студента, факультет, курс, груп­пу, дату выдачи задания и срок сдачи готовой работы. Задание подписывает преподаватель.

При указанном перечне исходных данных студент сначала выполняет геодезические подсчеты, связанные с определением отметок рельефа, планировки и рабочих отметок, методика под­счета которых приведена в гл. 1 настоящего пособия и учебниках по курсу технологии строительного производства.

В задании могут быть приведены заранее подсчитанные рабо­чие отметки, в этом случае начальную стадию указанных расче­тов не выполняют, а большее внимание уделяют технологии раз­работки, перемещения и укладки грунта, разработке технологических карт на те или иные процессы и связанные с этим расче­ты, выполнению элементов научных исследований и т. д.

В курсовой работе студент последовательно решает следую­щие задачи: изучает отметки планировки и рельефа, уклоны, форму и привязку котлованов под сооружение, грунтовые усло­вия; определяет объемы грунта при вертикальной планировке и отрывке котлована; составляет сводный баланс грунта на пло­щадке; определяет среднюю дальность перемещения грунта, со­ставляет схему перемещения грунта на площадке; назначает и обосновывает способы разработки, перемещения и уплотнения грунта; выбирает комплект машин; выбирает технологические схемы разработки, перемещения и укладки грунта при верти­кальной планировке площадки; выбирает механизм для разра­ботки грунта в котловане и транспортные средства для вывоза лишнего грунта из котлована; разрабатывает технологическую карту на отрывку котлована; составляет календарный график работ на строительной площадке; проводит исследования для разработки предложений по совершенствованию технологии зем­ляных работ (факультативно).

Курсовая работа, подготовленная к защите, состоит из расчетно-пояснительной записки и графической части.

Расчетно-пояснительная записка включает: введение; опреде­ление положения линии нулевых работ; подсчет объемов грунта при вертикальной планировке, отрывке котлована и обратной засыпке; сводный баланс грунта и план его распределения по площадке; определение средней дальности перемещения грунта на площадке; разработку способов комплексно-механизированно­го производства работ при вертикальной планировке; расчет экономической эффективности различных вариантов механиза­ции работ при сооружении котлована; технологическую карту на отрывку котлована; элементы научных исследований по со­вершенствованию технологии земляных работ (факультативно); мероприятия по технике безопасности. О графической части ра­боты будет сказано ниже.

2.2. Определение объемов земляных работ при вертикальной планировке и отрывке котлована под сооружение. Определение положения линии нулевых работ.

Линия нуле­вых работ является границей между планировочной выемкой и насыпью. Для ее определения переносят из задания на милли­метровую бумагу план участка в масштабе 1:2000 с сохранени­ем взаимного расположения горизонталей. Разбивают площадь участка на квадраты со стороной, равной от 50 до 100 м. Над левым верхним углом каждого квадрата из задания (или после предварительного определения) записывают значения рабочих

отметок планировки. Положительное значение рабочих отметок соответствует насыпи, а отрицательное — выемке.

Линия нулевых работ проходит между смежными вершинами квадратов, рабочие отметки которых имеют противоположные знаки, и на расстояниях от вершин, пропорциональных абсолют­ным значениям рабочих отметок (рис. 2.1):

где hв и hн — абсолютные значения рабочих отметок вершин.

Линию нулевых работ наносят на план участка, определяя таким образом зоны выемки и насыпи грунта.

На план участка из задания переносят числовое значение ук­лона плоскости планировки и контуры проектируемого котлова­на. В задании котлован обычно дается без конкретной привязки, поэтому для удобства последующих построений угол котлована совмещают с осями сетки элементарных квадратов.

Ниже и справа от плана участка строят соответственно продольный и поперечный разрезы, которые проходят по осям сетки квадратов, пересекая при этом линию нулевых работ и кот­лован под сооружение. Для наглядности вертикальный масштаб увеличивают от 10 до 20 раз.

Построение разрезов выполняют в такой последовательности: по заданному уклону и принятому вертикальному масштабу про­водят линию, соответствующую плоскости планировки. На эту линию переносят вершины элементарных квадратов, которые по­падают в данный разрез, и в этих точках в масштабе отклады­вают значения рабочих отметок: с отрицательным знаком над линией планировки и положительным под ней. Соединяют полу­ченные точки прямыми, получая профиль естественного релье­фа. На разрезы переносят сечения котлованов, глубину которых определяют от плоскости планировки в центре сооружения.

Рис. 2.1. Определение по­ложения линии нулевых работ

Определение объемов грунта при вертикальной планировке площадки.

При спокойном рельефе строительной площадки объе­мы грунта насыпей и выемок определяют по формуле многогран­ной призмы:

где hn — рабочие отметки вершин элементарного участка; f — площадь элементарного участка; n — количество вершин элемен­тарного участка.

Объемы отдельных участков выемок и насыпей записывают в ведомость объемов работ по вертикальной планировке (табл. 2.1).

Таблица 2.1. Ведомость объемов работ по вертикальной планировке площадки

	Выемка	Насыпь
Уча­стки	h1+h2+...+hn	hср	f	Vв	h1+h2+...+hn	hср	f	Vн	Vн
	п	n	kо
1	2	3	4	5	6	7	8	9	10

kо — коэффициент остаточного разрыхления грунта, равный 1 + ρо, где ρо — мера остаточного разрыхления грунта, опреде­ляемая в зависимости от вида грунта по ЕНиРЕ 2-1 или по табл. 2.2.

Таблица 2.2. Показатели разрыхления грунтов

Грунты	Первоначальное увеличение объема грунта после раз­работки, %	Остаточное разрыхление грунта, %
Глина ломовая и сланцевая	28...32	6...9
Мягкая, жирная, лесотвердевший и тя-	24...30	4...7
желый суглинок
Грунт:
гравийно-галечный	16...20	5...8
растительный	20...25	3...4
разборно-скальный	30...45	15...20
скальный	45...50	20...30
Лёсс:
мягкий	18...24	3...6
отвердевший	24...30	4...7
Мергель, опока	33...37	11...15
Песок	10...15	2...5
Солончак и солонец:
мягкие	20...26	3...6
отвердевшие	28...32	5...9
Суглинок:
легкий и лёссовидный	18...24	3...6
тяжелый	24...30	5...8
Супесок	12...17	3...5
Чернозем и каштановый грунт	22...28	5...7
Шлак	14...18	8...10

В случае расположения на участке замкнутых горизонталей объемы грунта определяют по формулам для трехгранных призм, а для протяженных площадок — способом поперечных сечений, изложенных в учебниках по курсу технологии строительного про­изводства.

Определение объемов грунта при отрывке котлована под со­оружение. В зависимости от места расположения котлована (траншеи) в выемке или насыпи существуют различные вариан­ты подсчета объемов грунта.

При расположении котлована в планировочной выемке с целью уменьшения экскаваторных работ сначала выполняют планировочные работы до заданной отметки, а затем отрывают котлован на проектную глубину.

При расположении котлована в планировочной насыпи сна­чала определяют рабочую отметку центра котлована. Фактиче­ская глубина отрывки котлована будет равна разности задан­ной глубины и рабочей отметки центра котлована.

В случае пересечения котлована линией нулевых работ опре­деляют среднее значение рабочих отметок по углам котлована с их знаками. При отрицательной средней рабочей отметке котло­ван относят к выемке, а при положительной — к насыпи.

В задании обычно указывают наружный контур котлована на уровне низа фундамента, поэтому размеры сооружения на этом же уровне следует принимать на 0,3 м с каждой стороны менее указанных размеров. Размеры котлована на уровне плоскости планировки подсчитывают, учитывая допустимую крутизну отко­сов, которую определяют в зависимости от вида грунта по табл. 2.3.

Таблица 2.3. Наибольшая допустимая крутизна откосов временных котлова­нов и траншей, выполняемых без креплений

	Глубина выемки, м
	до 1,5	от 1,5 до 3	от 3 до 5
Вид грунта	Угол между направле­нием откоса и горизон­талью, град	Отношение высоты от­коса к его заложению	Угол между направлени­ем откоса и горизонта­лью, град	Отношение высоты от­коса к его заложению	Угол между направлени­ем откоса и горизонта­лью, град	Отношение высоты от­коса к его заложению
Насыпной Песчаный, гра­вийный влажный (ненасыщенный) Супесь Суглинок Глина Лёссовый сухой	56 63 76	1 : 0,67 1 : 0,5 1 : 0,25 1 : 0 1 :0 1 :0	45 45 56	1 : 1 1 : 1 1 : 0,67 1 : 0,5 1 : 0,25 1 : 0,5	38 45 50	1 : 1,25 1 : 1 1 : 0,8.5 1 : 0,75 1 : 0,5 1 : 0,5

Объем котлована подсчитывают по следующим формулам (рис. 2.2):

где a1 = a + 2mhк; b1 = b + 2mhк; m — показатель крутизны отко­сов.

Для определения объема траншеи строят ее продольный про­филь и поперечные сечения по торцам. В одном из торцов отмет­ку дна траншеи принимают по зада­нию от плоскости планировки, а в другом торце подсчитывают в соот­ветствии с заданным уклоном дна траншеи. По длине траншею разби­вают на участки длиной до 100 м и для каждого участка определяют рабочие отметки на торцах. Ширину сооружения понизу определяют пу­тем уменьшения ширины траншеи на 0,3 м с каждой стороны. Размер на уровне плоскости планировки определяют, учитывая допустимую крутизну откосов, по табл. 2.3.

Рис. 2.2. Схема для определе­ния объема котлована

Объем отдельных участков траншеи подсчитывают по следу­ющим формулам (рис. 2.3):

Общий объем грунта в траншее подсчитывают как сумму объемов отдельных участков.

Объем грунта в яме для отдельно стоящего фундамента

Общий объем грунта определяют умножением V1 на коли­чество ям для фундаментов.

Среднюю рабочую отметку заданного количества ям опреде­ляют по аналогии с определением средней рабочей отметки для котлована.

В случае пересечения откосов смежных ям в рядах, в этих рядах устраивают траншеи, а три пересечении откосов смеж­ных ям в двух взаимно перпендикулярных направлениях устра­ивают общий котлован.

Объем сооружения определяют как произведение его пло­щади на высоту. Высоту принимают как разность между отметками плоскости планировки и низа котлована. Объем отдельно стоящих фундаментов, труб и коллекторов подсчитывают в со­ответствии с их размерами в задании.

Объем обратной засыпки определяют как разность объемов котлована и сооружения.

2.3. Сводный баланс грунта и план его распределения

Сводный баланс включает объемы грунта в планировочных выемке и насыпи, в котловане (траншее, ямах), а также грунт обратной засыпки (табл. 2.4).

Сводный баланс позволяет установить, вывозят ли лишний грунт с площадки в отвал (при А>В), подвозят ли недостающий грунт из резерва (при В>А), куда и в каком объеме перемеща­ют грунт из планировочной выемки и из котлована, куда подвозят недостающий грунт.

План распределения грунта дополня­ет сводный баланс. На нем графически показывают, куда и в каком размере пе­ремещают тот или иной элементарный объем грунта. Для этого на плане пло­щадки (без горизонталей, с разбивкой на квадраты) наносят линию нулевых ра­бот, обозначают площади выемки и на­сыпи. В левом верхнем углу каждой эле­ментарной фигуры указывают ее номер и объем грунта в фигуре (для фигур пла­нировочной насыпи — с учетом остаточ­ного разрыхления грунта по табл. 2.2). Указывают объем котлована (или участ­ков траншеи), а также объемы грунта из сводного баланса, которые вывозят в от­вал или подвозят из резерва (карьера).

В планировочной насыпи или выемке обозначают наиболее удаленные от линии нулевых работ фигу­ры, из которых в случае избытка грунт вывозят в отвал, а в слу­чае недостатка грунт подвозят из резерва.

В результате на плане распределения грунта наглядно пока­зывают динамику его перемещения из зон выемок в зоны насы­пей, подвоз недостающего и вывоз лишнего грунта, его соответ­ствие сводному балансу грунта.

Рис. 2.3. Схема для оп­ределения объема тран­шей

2.4. Определение средней дальности перемещения грунта на площадке

Среднюю дальность перемещения грунта определяют для по­следующего выбора комплекта землеройно-транспортных машин.

Таблица 2.4. Сводный баланс грунта

Актив		Пассив
Место разра­ботки грунта	Объем грунта, м3	Место укладки грунта из выемок	Объем уклады­ваемого грунта, м3	Место образова­ния на­сыпей	Геометри­ческий объем грунта, м3	Потреб­ность в грунте (с учетом коэффи­циента k0)
Плани­ровочная выемка Котло­ван под здание		В планировоч­ную насыпь Подвоз или вы­воз Для засыпки па­зух в планировоч­ную насыпь Подвоз или вы­воз		Плани­ровочная насыпь Засып­ка пазух сооруже­ний
		Σ = А			Σ = В

Примечание. А—В — объем грунта, который вывозят или подвозят на строительную площадку в соответствии с балансом грунта.

Для ее определения применяют метод статистических моментов. Выбирают систему прямоугольных координат, находят цент­ры тяжести площадей элементарных фигур выемки и насыпи расстояния от этих центров тяжести до соответствующих осей координат. За оси координат принимают стороны планируемой площадки (рис. 2.4). Определяют статические моменты объемов

Рис. 2.4. Схема для определения средней дальности переме­щения грунта

элементарных фигур относительно осей координат, принимая центры тяжести площадей фигур за центры тяжести их объемов. Координаты центров тяжести объемов грунта в планировоч­ных выемках и насыпях определяют по следующим формулам:

За среднюю дальность перемещения грунта принимают рас­стояние между центрами тяжести выемки и насыпи

где х5в, ..., х8в — расстояния от центров тяжести площадей эле­ментарных фигур выемки до оси ординат; y5в,..., y8в — то же, до оси абсцисс; x1н, ..., x4н — расстояния от центров тяжести площа­дей элементарных фигур насыпи до оси ординат; у1в, ..., у4в — то же, до оси абсцисс; ΣMвх, ΣМву — суммы статических моментов объемов элементарных фигур выемки относительно осей коор­динат; ΣMнх, ΣMнх — то же, для фигур насыпи; ΣVв, ΣVн — сум­мы объемов грунта элементарных фигур выемки и насыпи, м3; xв, yв — координаты центра тяжести планировочной выемки; хн, ун — то же, насыпи.