Отрывка котлована под здание.

котлован - это земляное сооружение в виде выемки с соизмеримыми размерами в плане, длила не превышает, как правило, 10кратного размера ширины, образующегося при разработке грунта Разработка технологии производства земляных работ по отрывке котлованов вкл. в себя:  1) изучение планировочного и конструктивного решения подземной части возводимого здания. 2) проектирование котлована и определение основных его размеров. 3) расчет объёмов переработки грунта и составление баланса земляных масс. 4) расчёт требуемых технических параметров и выбор землеройных машин 5) расчёт потребности в тс для вывозки излишков грунта 6) определение состава земляных работ и выбор технологии их выполнения. На основании результатов разработки компоновочные и конструктивных решений объектов строительства принимаем следующие предварительные решения. 1. возведение подземной части здания будет производиться в открытом котловане с откосами, обеспечивающими их устойчивость. 2. монтажно-укладочные работы по устройству строительной конструкции подземной части здания будут производиться с использованием стреловых кранов с заездом их на днище котлована с целью минимизации рабочего вылета стрелы крана. 3. грунт для обратной засыпки пазух будет размещаться на берме котлована параллельно крайним осям здания оси 1и4. 4. съезды в котлован, будут размещаться между осями здания 1,2 и 3,4

Проектирование котлована и определение основных ее размеров.

Размеры котлована зависят от габаритов возводимого здания и от технологии производства монтажно-укладочных работ (технология возведения строительных конструкций). Для монтажно-укладочных работ будет использоваться стреловой кран, его работа будет выполняться с заездом на днище котлована, Данный вид работы использовать лучше т.к.здание одноэтажное и широкое. Для уменьшение вылита стрелы крана.

Проектирование котлована.

При проектировании котлована устраиваем как минимум 2 съезда, их количество выбирается в зависимости от формы и размеров возводимого здания. Ширина проезжей части съезда b принимается в приделах от 3,5 до 4 м, как для однополосного движения транспорта.

b=4м крутизна съезда М` = 8-15м, принимаем М`=8м Чем меньше М`, тем меньше габариты сьездов здания. Расстояния в плане от наружного края фундаментов здания, до подошвы котлована при отсутствие съезда принимается 0,5м, со стороны съезда вычисляется по формуле:

с=1+2r+1, м

где r – радиус поворотной платформы клана, принимаемой по каталогу на краны

Принимаем r=2,5м

с=1+2*2,5+1=7м

Определение основных размеров котлована.

Глубина котлована равна высоте здания за вычетом цоколя.

H_K=h+h_щб+h_б-h_цок=4,0+0,2+0,2-0,8=3,6м

h- высота подземной части по заданию + часть цоколя

h_щб- толщена слоя щебеночной подготовки

h_б- толщина слоя бетонной подготовки

h_цок- высота цоколя

длина съезда:

H_K *8= 3,6*8= 28,8м

(Не выходит за пределы строительной площадки.)

Крутизна откоса котлована

определяется отношением его глубины к заложению, обозначается как m=0,5 ( СНиП 12 04-2002.2 для песка при глубине котлована не более 5м)

Размер заложения откоса котлована:

a= m*H_K =0,5*3,6=1,8м

Определим размеры котлована по низу и верху:

при размещении съездов на двух противоположных сторонах котлована

В_к^н = В_c +2∙ а′ + 2 ∙ в_оп - ширина котлована по днищу

L_к^н = L_с +2∙ а + 2 ∙ в_оп - длина котлована по днищу

где: В_с и L_с - соответственно ширина и длина габарита сооружения (здания) по

фундаменту, м;

в_оп - ширина используемой опалубки, м

(значение в_оп в может быть принято в пределах 0,3…0,5 м). Принимаем в_оп = 0,5м.

В_с =B+b

B – размер между осями

b – расстояние от оси фундамента до края фундамента

В_с(1,2,3,4)= 15+0,75∙2= 16,5 м.

В_к^н_{(1, 4)}= 16,5+7+2∙0,5+7+2,4 = 26,9

В_к^н_(2,3)= 16,5+7-2,4-2∙0,75= 19,6

L_с =L+l

L – размер между осями

l – расстояние от оси фундамента до края фундамента

L_{с(1 ,2,3,4)}= 78+0,75∙2= 79,5 м.

L_к^н_{(1 ,4)}= 79,5+2∙2,4+2∙0.5= 85,3 м.

L_к^н_(2,3)= 79,5+2,4-2∙0,75-2,4= 78 м.

В_к^в = В_к^н + 2 ∙ m ∙ H_к - ширина котлована по верху

L_к^в = L_к^н + 2 ∙ m ∙ H_к - длина котлована по верху

где m – показатель крутизны откоса

H_к – глубина котлована

В_к^в_{(1, ,4)} = 26,9+2∙1∙2,4 =31,7 м.

L_к^в_{(1 ,4)}= 85,3+2∙1∙2,4 =90,1 м.

В_к^в_(2,3) = 19,6 м.

L_к^в_(2,3)= 78 м.

См рис. 6.

3.2. Определение объемов земляных работ. Баланс земляных масс.

Согласно определенным выше размерам объем котлована будет равен:

V_к = [L_к^н • В_к^н + L_к^в •В_к^в + (L_к^н + L_к^в) • (В_к^н + В_к^в)] • H_к/6 , м³

V_к = [(85,3+78) • (19,6+26,9) + (90,1+78) •(31,7+19,6) +(163,3+168,1)∙(46,5+51,3)] • 2,4/6 = 19451,16 м³

Объем выемки грунта из двух съездов:

V_c = n_c • V_1с = n_c • [3 • в_с + 2 • m • H_к • (m׳ –m) / m׳] • (m׳ –m) • H_к² / 6 , м³ ,

где: n_c – количество съездов в котлован

в_с и m′ - соответственно ширина и крутизна съездов

V_c = 2 • [3 • 4 + 2 • 1 • 2,4 • (10 –1) / 10] • (10 –1) • 2,4² / 6= 282 м³

Объем обратной засыпки пазух сооружения:

V_п.с. = V_к – V_пчс + V_c , м³

где: V_пчс – объем подземной части здания (сооружения), м³

V_пчс=78∙15∙2∙2,4= 5616

V_п.с. = 19451– 5616+ 282= 14117

Потребность в грунте для обратной засыпки пазух сооружений находится с учетом

коэффициента остаточного разрыхления К_о.р. , т.е.

V_гр.п.c. = V_п.с. • К_о.р. , м³

К_о.р.= 100/(100 + П_о.р.),

где П_о.р. - показатель остаточного разрыхления грунта, %, принимаемый по данным

ЕНиР Е2-1. П_о.р.= 4%

К_о.р.= 100/(100 + 4)= 0,96

V_гр.п.c. = 14117∙0,96=13552

Полученные результаты сведем в таблицу балансов земляных масс таб.3.

Баланс земляных масс

Таблица 3

Выемка					Насыпь
№ п/п	Место Разработки грунта	Объем разработки грунта	Место укладки грунта и его объем	№ п/п		Место устройства насыпи	Геом. объем насыпи	Потребность в грунте
1	Котлован	19451	Отвал-15897	1		Обратная засыпка пазух	14117	13552
2	2 съезда	282	Транспт. средство- 5910	2		Обратная засыпка съездов	282	271
		19733						13823

коэффициент остаточного разрыхления грунта;

коэффициент первоначального разрыхления грунта

Выбор технических средств.

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

Обосновываем выбор следующих основных механизмов:

- машин для разработки котлована;

- машин для отвозки грунта из котлована.

Расчет технических параметров и выбор экскаваторов:

При выборе экскаватора учитываются два основных критерия- разрабатываемое сооружение и предполагаемый тип экскаватора. В зависимости от объема грунта в котловане подбирается емкость ковша экскаватора, а затем его марка.

Так как экскаватор используется для отрыва котлована, а котлован имеет значительные размеры, то для таких работ предпочтительнее использовать экскаватор тс рабочим органом драглайн. В зависимости от общего объема разработки грунта ∑Vв=19733м³ для отрыва котлована согласно рекомендациям принимаем емкость ковша экскаватора 1,6 м³.

Глубина котлована 4,0 м.

. Схема работы экскаватора-драглайна при отрывке котлована

Требуемые значения R_к и R_в рассчитываются по проходке, при которой экскаватор работает

навымет. Они определяются из условия, что

R_к + R_в ≥ В_з / 0,8 ,

где В_з – ширина крайнего расчетного забоя, м.

Учитывая также, что R_к экскаватора в среднем на 15…25 % больше R_в , ориентировочно получаем:

R_к = 0,7 • В_з , м и R_в = 0,57 • В_з , м

Ширина крайнего забоя В_з складывается из ширины зоны разработки грунта навымет b_з , заложения откоса m • H_к , половины ширины отвала грунта на берме b_отв и допустимого расстояния b (принимаемого не менее 1 м) от подошвы отвала до бровки котлована:

В_з = b_з + m • H_к + b + b_отв , м

При расположении отвалов грунта вдоль всех четырех сторон котлована значения b_отв и b_з определяются по формулам:

b_отв = √( b_з • H_к • К_п.р.), м

b_з = V_отв / (ℓ_з.• H_к), м

где ℓ_з принимается ориентировочно равной полусумме периметров котлована по его

дну и верху (ℓ_з = L_к^н + В_к^н + L_к^в + В_к^в).

ℓ_з = 163,3 + 46,5 + 168,1 + 51,3 = 429,2 м.

b_з = 13823 / (429,2 • 2,4) = 13,4 м.

b_отв = √( 13,4 • 2,4 • 1,15) = 6 – половина ширины отвала

В_з = 13,4 + 1 • 2,4 + 1 + 6 = 22,8 м.

Радиус резания R_к = 0,7∙22,8 = 15,96 м.

Радиус выгрузки R_в = 0,57∙22,8 = 13 м.

Согласно значениям из таблицы ЕНиРа, принимаем экскаватор с рабочим органом драглайн: марки ЭО-7111 (Э-2503), ЭО-7111С, (Э-2505); вместимостью ковша с зубьями 1,5 м³; управление электрическое; длина стрелы 25м; наибольший радиус копания 27,4м; наибольшая глубина копания: при боковом проходе 14 м, при концевом проходе 20,5 м; наибольший радиус выгрузки 23,8м; наибольшая высота выгрузки 15,9м; мощность 160 кВт (218л.с.); масса экскаватора 94т; нормы времени на 100 м³ грунта с погрузкой в ТС 0,78 и на выем 0,67.

Расчет потребности в автосамосвалах для вывоза излишнего грунта

Для транспортировки излишнего грунта из выемки при отрывке котлована применяем автосамосвалы в количестве, необходимом для обеспечения бесперебойной работы ведущей машины — экскаватора.

Т.к. вместимость ковша экскаватора , средняядальность транспортировки излишнего грунта ,выбираем автосамосвал грузоподъемностью

Определим потребное количество автосамосвалов N_авт исходя из условия, как указывалось выше, обеспечения бесперебойной работы экскаватора, т.е.:

N_авт = Т_ц / τ_п ,

где: Т_ц - продолжительность рабочего цикла одного автосамосвала, мин;

τ_п - продолжительность загрузки грунта экскаватором в кузов одного самосвала,

мин.

Длительность рабочего цикла автосамосвала складывается из продолжительности установки его под погрузку τ_уп , продолжительности загрузки грунта в кузов τ_п , продолжительности пробега до места разгрузки и обратного холостого пробега τ_пр. , продолжительности установки под разгрузку τ_ур , продолжительности разгрузки τ_р и продолжительности технологических перерывов в течение рейса (маневрирование, пропуск встречного транспорта на разъезде и др.) τ_м , т.е.:

Т_ц = τ_уп + τ_п + τ_пр + τ_ур + τ_р + τ_м , мин

(При выполнении расчетов следует принять: τ_уп = 0,3…0,5 мин; τ_ур = 0,5…1,0 мин;

τ_р = 1,0…2,0 мин и τ_м = 1,0…3,0 мин.)

Принимаем:

τ_уп = 0,5 мин;

τ_ур = 1 мин;

τ_р = 2 мин;

τ_м = 3 мин.

Продолжительность пробега автосамосвала до места разгрузки и обратно ориентировочно может быть определена по формулам:

τ_пр = 2 • L_тр • 60 / υ_ср , мин, или τ_пр = L_тр • 60 / υ_гр + L_тр • 60 / υ_хол , мин,

где: L_тр - дальность транспортирования грунта, км;

υ_ср , υ_гр и υ_хол - скорости автосамосвала соответственно средняя, в груженном

состоянии и при холостом пробеге, км/ч.

(В расчетах можно принять: υ_ср = 35…40 км/ч; υ_гр = 30…35 км/ч и υ_хол = 45 …50 км/ч.)

υ_ср = 40 км/ч;

υ_гр = 30 км/ч;

υ_хол = 50 км/ч.

τ_пр = 2 • 1,5 • 60 / 40=4,5

Продолжительность работы экскаватора по загрузке грунта в кузов одного

автосамосвала определяется по формуле:

τ_п = 0,6 • V_авт • Н_маш.вр , мин,

где: V_авт - объем грунта в кузове загруженного автосамосвала, м³ ;

Н_маш.вр - норма машинного времени на разработку 100 м³ грунта с погрузкой в

транспортное средство, маш·ч (принимается по ЕНиР Е2-1-7 в зависимости от

вида используемого экскаватора, емкости его ковша и группы трудности

разработки грунта). Н_маш.вр = 0,84

Объем грунта, загружаемого в кузов одного автосамосвала, определяется по

формуле:

V_авт = V_ковша • n_эк.к • К_н / К_п.р. , м³ ,

где: n_эк.к – количество целых экскаваторных ковшей грунта, загружаемых в кузов

одного автосамосвала;

К_н - коэффициент действительного наполнения экскаваторного ковша

разрыхленным грунтом (принимается равным 1,1…1,4). Примем К_н=1,4

Количество целых экскаваторных ковшей грунта, загружаемых в кузов одного

автосамосвала, находится по формуле (с округлением до ближайшего целого числа):

n_эк.к = Q_авт / (V_ковша • γ_гр. • К_н / К_п.р. ),

где γ_гр – плотность грунта, т/м³ (принимается по данным табл.1 ЕНиР [3] или по

любым другим справочным данным). Примем для песка γ_гр=2,65 т/м³

n_эк.к = 12 / (1,5 •2,65_. • 1,4/ 1,15)=3

V_авт = 1,6 • 3 • 1,4 / 1,15 = 5,84 м³.

τ_п = 0,6 • 5,84• 0,84 = 2,9 мин.

Т_ц = 0,5+ 2,9 +4,5+ 1 + 2 + 3= 13,9 мин

n_авт. ≥ Т_ц/ τ_пр=13,9/4,5= 3,1

Принимаем количество автосамосвалов nавт=4

Определение состава, технологии и объемов работ по отрывке котлована

При разработке котлована экскаватором до проектной отметки доходить нельзя, чтобы не разрушить дно котлована. Недобор грунта составляет 20 см, следовательно, требуется зачистка дна котлов.

Эта зачистка проводится в 2 этапа: зачистка на глубину 0,15 м бульдозером, и на 0,05 м вручную землекопами.

1. Площадь дна котлована S_д=3125м², значит объем работ по зачистке бульдозером V=2241,28∙0,15=336,2 м³. Принимаем бульдозер ДЗ-28(Д-533) на базе трактора Т-130 (ЕНиР Е2-1-22).

2. Объем работ по зачистке землекопами: V=2241,28∙0,05=112,1 м³(ЕНиР Е2-1-47).