Проект производства работ по проектированию земляного полотна автомобильной дороги

Размещено на http://www.allbest.ru/

Введение

Автомобильная дорога - комплекс инженерных сооружений, предназначенный для экономичной перевозки автомобилями пассажиров и грузов и обеспечивающий круглогодичное, круглосуточное, непрерывное, безопасное и удобное движение легковых автомобилей с расчетными скоростями и грузовых автомобилей с заданными нагрузками.

В состав комплекса входят земляное полотно, проезжая часть, мосты, трубы, дорожные и транспортные здания и другие конструктивные элементы.

В данном курсовом проекте рассматривается технология строительства земляного полотна, одного из основных конструктивных элементов автомобильной дороги, от устойчивости и прочности которого зависит срок службы дорожных одежд. Земляное полотно должно быть прочным, устойчивым и стабильным, т. е. его элементы не должны разрушаться или давать деформации, недопустимые с точки зрения нормальных условий эксплуатации дороги с учетом и срока ее службы. Прочность и устойчивость земляного полотна должна обеспечиваться за счет уплотнения грунтов, регулирования водно-теплового режима, назначения соответствующей крутизны откосов, а также их укрепления для предотвращения от оползания, размыва или развевания.

Целью курсового проектирования является закрепление теоретических знаний и приобретение практических навыков в области технологии и организации строительства земляного полотна.

I. Исходные данные для производства работ по строительству земляного полотна

Район строительства - Томская область,

Категория дороги - II

Толщина дорожной одежды - 0,58м.

Средняя высота насыпи - 1,6 м.

Длина дороги - 10 км.

Отверстие водопропускной трубы - 1,5м.

1. Характеристика района строительства

1.1 Физико-географический очерк

Томская область, в Российской Федерации. Площадь 314 000 кмІ. Население 1043759 человек, городское 67%. 6 городов,16 районов.

Административный город - Томск. Другие крупные города: Асино, Колпашево, Стрежевой. Образована 13 августа 1944 г. Входит в состав Сибирского Федерального округа. Томская область расположена в среднем течении реки Оби на юго - востоке Западно - Сибирской равнины. Граничит на западе и севере с Тюменской областью и входящим в её состав Ханты - Мансийским автономным округом, на юге - с Кемеровской и Новосибирской областями, на западе - с Омской областью, на востоке с Красноярским краем [1].

1.2 Транспортная характеристика района строительства

Томская область имеет следующие автомобильные дороги:

1. ответвление федеральной автомобильной дороги М53;

2. региональная автомобильная дорога Р-398 Томск - Колпашево;

3. региональная автомобильная дорога Р-399 Каргала - Бакчар;

4. региональная автомобильная дорога Р-400 Томск - Мариинск;

5. строится Северная широтная магистраль;

и другие территориальные и местные автомобильные дороги [2,3]

1.3 Рельеф местности

Томская область расположена в среднем течении р. Оби в юго-восточной части Западно-Сибирской равнины.

Бомльшая часть территории области труднодоступна, так как представляет собой тайгу (леса занимают 63 % площади) и болота (28,9 %, в частности одно из крупнейших в мире Васюганское болото). Самая высокая точка области -- 274 м над уровнем моря, самая низкая -- 34 м над уровнем моря. строительство полотно автомобильная дорога

Значительную часть области занимают лесные массивы, где четко прослеживаются основные зоны: средней тайги, южной тайги и лесостепная. Ценные породы деревьев сибирской тайги: кедр, ель, пихта, сосна, лиственница[1].

1.4 Гидрография района

В Томской области насчитывается 18,1 тыс. рек, ручьёв и др. водотоков, общей протяжённостью около 95 тыс. км, в том числе -- 1620 рек протяжённостью более 10 км (суммарная длина этих рек составляет 57,2 тыс. км). Главной водной артерией является река Обь, которая пересекает область с юго-востока на северо-запад на расстоянии около 1000 километров, деля область на две почти равные части. Основные притоки Оби, впадающие в нее на территории Томской области: Томь, Чулым, Чая, Кеть, Парабель, Васюган, Тым. Продолжительность навигационного периода -- 170--180 дней.

Количество озер в Томской области достигает 95 тысяч, особенно их много в поймах рек. Крупнейшее озёро на территории Томской области - Мирное озеро расположено на плоском междуречье рек Чузик и Чижапка, (Парабельский район), площадью зеркала 18,4 кв. км. Возвышенное правобережье в меньшей степени заболочено и отличается лучшей заселенностью. Левобережье включает громадное Васюганское болото - (самое крупное болото в мире) - 53 тыс. кв. км. На долю речных долин приходится 1/5 всей территории области.

Степень заболоченности Томской области достигает 37%. Особая экологическая ценность болот заключается в том, что они являются регулятором гидрологического режима стоков рек, служат гигантским фильтром-накопителем, поглощающим элементы из атмосферы [1].

1.5 Полезные ископаемые, местные грунты и дорожно - строительные материалы

Томская область богата природными ресурсами, такими как нефть (100 месторождений, 1449 млн т), природный газ (632 млрд мі), чёрные и цветные металлы, бурый уголь -- 74,7 млрд т (первое место по запасам в России), торф (второе место по запасам в России) и подземные воды. В области находится Бакчарское железорудное месторождение, являющееся одним из крупнейших в мире (57 % всей железной руды России), общий объём запасов 90 млрд т. На территории Томской области расположено множество месторождений сырья для строительных материалов: глины, песка, известняков, глинистых сланцев, гравия.

Среднее Приобье имеет минерализованные подземные воды на глубине 1100--2250 м. В районе города Томска имеются выходы радоновых вод. Общие запасы подземных вод оцениваются в 14,2 млрд куб. м. Кроме того, имеются разведанные запасы каолина, тугоплавких глин, стекольных и ильменит-цирконовых песков (ильменит -- 3,4 млн т, циркон -- 1380 тыс. т), лейкоксена и рутила (600 тыс. т), бокситов (11,5 млн тонн), бурого угля (3 млрд 625,6 млн тонн), цинка (559 тыс. тонн), золота, платины и титана.

Леса -- один из наиболее значимых активов области: около 20 % (более 26,7 млн га) лесных ресурсов Западной Сибири находятся в Томской области. Запасы древесины составляют 2,8 млрд куб. м. На территории области обитают 28 видов млекопитающих, более 40 видов птиц и 15 видов рыб, имеющих промысловое значение, проводится заготовка кедрового ореха (общие запасы -- 27 тыс. тонн), грибов (86 тыс. тонн), ягод (25 тыс. тонн), лекарственных трав (12 тыс. тонн).

В Томской области 15 зоологических заказников (Томский, Верхне-Соровский, Иловский, Калтайский, Карегодский, Кеть-Касский, Мало-Юксинский, Октябрьский, Осетрово-нельмовый, Панинский, Першинский, Поскоевский, Тонгульский, Оглатский, Чичка-Юльский), 3 ландшафтных (Ларинский и Поль-То, Васюганский) и 1 ботанический (Южнотаёжный).

В области выявлено 145 памятника природы, из которых 69 расположены в Томском районе, в частности, Таловские чаши, Синий Утёс, Дызвездный ключ, Озеро Песчаное и другие [1].

1.6 Климатические характеристики района строительства

1.6.1 Климат

Климат Томской области - умеренно-континентальный циклический, отличается значительными суточными и годовыми амплитудами, более длительным зимним периодом. Зима холодная и продолжительная, лето относительно жаркое с периодически повторяющимися засухами. Среднегодовая температура - 0,6 °С, средняя температура июля + 18,1 °С, средняя температура января -19,2 °С. Безморозный период составляет 100-105 дней. Осадки -- 568 мм. Климатические условия южных и северных районов Томской области заметно отличаются ввиду того, что расстояние между северной и южной границами области по меридиану достигает 600 километров. Климатические характеристики северных районов области отличаются большей суровостью и продолжительностью зимнего сезона[1].

1.6.2 Температура воздуха

Температура воздуха - это мера его теплового состояния, пропорциональная энергии беспорядочных тепловых движений молекул воздуха.

Температура воздуха района строительства - это центральный климатический элемент, который оказывает принципиальное влияние на организацию строительства, методы производства работ, производительность машин и рабочих [4].

Среднемесячная температура воздуха за 12 месяцев требуется для построения дорожно - климатического графика (ДКГ), а дата перехода температуры по весне через ноль градусов и количество дней в году с положительной температурой учитывается при расчете даты весенней распутицы.

Значения температуры воздуха, среднее по месяцам, для Томской области сведём в таблицу 1.1 [5].

Таблица 1.1. Среднемесячная температура воздуха по месяцам, ?С

I	II	III	IV	V	VI	VII	VIII	IX	X	XI	XII
-19,2	-16,7	-10,1	0,1	8,6	15,3	18,1	15,2	9,2	0,9	-10,4	-17,5

Данные таблицы 1.1 сведены в дорожно - климатический график (приложение А).

1.6.3 Атмосферные осадки

Осадки выпадают в виде дождя, мороси, снега, мокрого снега, снежной и ледяной крупы, снежных зерен, града. Непосредственно из воздуха выделяется роса, иней, изморозь. Осаждение переохлажденного дождя, мороси, тумана на дорожных покрытиях является причиной гололеда. Осадки характеризуются их количеством, продолжительностью, интенсивностью, числом дней с осадками различной величины, видом осадков. Для дорожного строительства практический интерес представляют осадки в виде снега, дождя и смешанные [4].

Среднемесячное выпадение атмосферных осадков за 12 месяцев требуется для построения ДКГ.

Значения атмосферных осадков по месяцам, для Томской области сведём в таблицу 1.2 [6].

Таблица 1.2 Среднемесячное количество атмосферных осадков, мм

I	II	III	IV	V	VI	VII	VIII	IX	X	XI	XII
35	24	25	34	41	61	75	67	50	55	52	49

Данные таблицы 1.2 сведены в дорожно - климатический график (приложение А)

1.6.4 Высота снежного покрова

Нахождение величины снежного покрова необходимо для определения условий снегонезаносимости насыпи.

Высоту насыпи на участках дорог, проходящих по открытой местности, по условию снегонезаносимости во время метелей следует определять расчетом по формуле:

h = h_s + h,

где h - высота незаносимой насыпи, м;

h_s - расчетная высота снегового покрова в месте, где возводится насыпь, с вероятностью превышения 5 %, м. При отсутствии указанных данных допускается упрощенное определение h_s с использованием метеорологических справочников;

h - возвышение бровки насыпи над расчетным уровнем снегового покрова, необходимое для ее незаносимости, м. [7]

По заданию имеется дорога II технической категории, согласно п.6.33 [7] h=0,7 м, а максимальная высота снежного покрова в Томской области 29 см=0, 29 м, тогда

h = 0,29+0,7=0,99 м

по заданию высота земляного полотна h=1,3 м, по расчету минимальная высота земляного полотна должная быть 0,99 м, т.е условие снегонезаносимости выполняется.

Значения высоты снежного покрова по месяцам, для Томской области сведём в таблицу 1.3 [8].

Таблица 1.3 Среднемесячная высота снежного покрова, см

I	II	III	IV	V	VI	VII	VIII	IX	X	XI	XII
58	68	70	30	0	0	0	0	0	2	15	41

Данные таблицы 1.3 сведены в дорожно - климатический график (приложение А)

1.6.5 Промерзание грунта

Промерзание грунта - процесс превращения грунтовой влаги в лед, наступающий при температуре несколько ниже нуля градусов.

Глубина промерзания грунта зависит от температуры воздуха, влажности грунта, толщины снежного покрова, вида грунта.

При промерзании грунта его сопротивление механическим воздействием возрастает иногда в 100 раз, что оказывается принципиальным моментом для принятия конкретных организационных технологических решений [4].

Значения глубины промерзания по месяцам, для Томской области сведём в таблицу 1.4 [9].

Таблица 1.4 Среднемесячная глубина промерзания, см

I	II	III	IV	V	VI	VII	VIII	IX	X	XI	XII
68	94	109	110	0	0	0	0	0	0	2	38

Данные таблицы 1.4 сведены в дорожно - климатический график (приложение А)

1.6.6 Ветер

Ветер - движение воздуха относительно земной поверхности. В понятие ветер включают числовые значения скорости ветра в м/с и румбы направления ветра (С, СВ, В, ЮВ, Ю, ЮЗ, З, СЗ).

Центральными месяцами зимы и лета, являются январь и июль

Направление и скорость ветра следует учитывать при следующих обстоятельствах:

1. при определении местоположения производственных предприятий, складских территорий, чтобы избежать загрязнения близлежащих населенных пунктов, зон проживания и отдыха работающих;

2. при проектировании карьеров дорожно - строительных материалов;

3. при проектировании снегозадержания в местах грунтовых карьеров, предназначенных для разработки в зимнее время;

4. в расчетах времени остывания материалов в период строительства, при их перевозке, укладке и твердении;

5. для предупреждающих мероприятий определения направления в зимнее время наноса снежных масс на автомобильные дороги, особенно в период метель.

Значения скорости ветра и повторяемости направлений ветра для Томской области сведём в таблицу 1.5 [10].

Таблица 1.5 Скорость ветра (м/с) и повторяемость направлений ветра (%)

месяц	характеристика	румбы	штиль
		с	св	в	юв	ю	юз	з	сз
январь	повторяемость направлений ветра, %	6	10	8	5	49	17	2	3	9
июль		15	17	10	8	28	9	6	7	12
январь	скорость ветра м/с	2,8	3,3	3,1	3,4	5,6	5,0	2,8	2,4	0
июль		2,8	3,4	3,0	2,9	3,2	2,8	2,2	2,5	0

Данные таблицы 1.5 сведены в график розы ветров (приложение Б).

1.6.7 Распутица

Распутица - это период времени, в течение которого из-за сильного переувлажнения грунтов, грунтовых дорог резко снижается их несущая способность и движение автомобильного транспорта становится затруднительным или практически невозможным.

Осенняя распутица наступает в период, когда средняя суточная температура воздуха снижается до +5°С, что способствует уменьшению испарения влаги, а повторяемость обложных дождей, насыщающих влагой верхний слой грунта возрастает. Прекращающаяся осеняя распутица с наступлением устойчивых отрицательных температур воздуха, когда верхний слой грунта промерзает. Промерзание грунта на глубину примерно 15 см обеспечивает нормальную проходимость груженых автомобилей.

Весной распутица наступает вслед за сходом снежного покрова, когда начинается оттаивание верхнего слоя грунта и достигает максимума в период оттаивания грунта до 20-30 см. Прекращение распутицы совпадает с моментом просыхания грунта на глубину более 20 см.

Средние даты начала () и конца () весенней распутицы можно рассчитать по формулам:

=2,46.04=3.04

где Т₁ - дата перехода температуры воздуха через 0°C;

- скорость оттаивания грунта, см/сут;

Определяется по формуле:

,

где Н - максимальная глубина промерзания, см;

Т₂ - количество дней с положительной температурой;

Для II ДКЗ принято принимать = 4 см/сут

Для III - IV ДКЗ =5 см/сут

Конец весенней распутицы определяется по формуле:

=3.04 + 22,45=26.04

Сроки весенней распутицы: с 3 апреля по 26 апреля.

Сроки осенней распутицы: с 28 ноября по 11 декабря.

Результатом рассмотрения климатических особенностей района строительства, в связи с производством дорожно-строительных работ, является его дорожно-климатический график (ДКГ), в верхней части которого приводятся основные климатические показатели района строительства, а в нижней календарная продолжительность отдельных дорожно-строительных работ.

Классификация дорожных работ по допускаемой температуре их производства:

0 - сосредоточенные земляные работы, разработка скального грунта, работы по строительству мостов, труб и др. сооружений (круглогодично, кроме распутицы).

I - линейные земляные работы, устройство слоев дорожной одежды из каменных материалов (температура должна быть не ниже 0°С).

II - устройство слоев дорожной одежды: из цементобетона, асфальтобетона, черного щебня , грунтов, укрепленных вяжущими, смешением в установках (весной не ниже +5°С, осенью не ниже + 10°С).

III - устройство слоев дорожной одежды из каменных материалов, укрепленных органическими вяжущими, смешением на дороге (не ниже +10°С).

IV - Устройство поверхностных обработок (не ниже +15°С).

В распутицу никакие работы не ведутся!

1.6.8 Гражданский день

Гражданский день (световой день) - часть суток, в течение которых глубина погружения солнца за горизонтом не превышает - 7°. С момента восхода солнца до того момента, пока оно не опустится ниже горизонта на 7° , естественная освещенность такова, что возможно введение дорожно - строительных работ.

Гражданские сумерки включают в себя гражданский день и период суток между ночью и днем (серое время суток, про которое говорят «светает», «смеркается»).

Длительность одной смены (8,0 часов) и длительность двух смен (16,0 часов).

По данным светового дня строится график гражданского дня и вычисляется коэффициент сменности. Данные, по которым строится график гражданского дня (приложение В) сумерек, зависят от широты расположения района строительства.

По графику гражданского дня определяется коэффициент сменности К_см,:

где: n₁, n₂ - соответственно, количество дней в месяце, с возможностью выполнения работ в одну смену и в две смены. Значение полученного коэффициента сменности варьируется от 1 до 3. В холодное время года (при пониженных температурах воздуха), работы выполняются в одну смену, К_см=1,0.

Значения восхода и захода солнца по месяцам, для Томской области сведём в таблицу 1.6 [11].

Таблица 1.6 Восхода и заход солнца по месяцам, часы

Месяц

I

II

III

IV

V

VI

VII

VIII

IX

X

XI

XII

Восход

9:46

8:50

7:34

6:14

5:03

4:30

4:54

5:53

6:52

7:55

9:00

9:51

Заход

17:14

18:21

19:26

20:28

21:32

22:13

21:59

20:58

19:40

18:17

17:11

16:43

Данные таблицы 1.6 сведены в график гражданского дня (приложение В)

Ксм = (4*1+18*1+13*2+30*2+28*2+3*1+31*1+15*1)/142=1,5.

1.7 Определение сроков производства работ

Продолжительность строительного периода является одной из важнейших характеристик строительного производства. Как правило, для повышения ритмичности работы дорожно-строительного подразделения, проектируется круглогодичное использование материальных и человеческих ресурсов.

Сосредоточенные работы - работы, которые встречаются на отдельных участках или площадях (работы большого объема, выполняемые на коротких участках строительства).

К сосредоточенным работам можно отнести полное или частичное выторфовывание на заболоченных участках, строительство двух - или трехочковой трубы, возведение высоких насыпей, разработку глубоких выемок, постройку малых и больших мостов и т.д.

Линейные работы - работы небольших объемов на большом протяжении.

К линейным относят работы по строительству слоев дорожной одежды, отсыпку невысоких насыпей, разработка неглубоких выемок, строительство труб, устройство ограждений и дорожных знаков и т.д.

Определим сроки строительства участка автомобильной дороги по формуле:

Тстр=(Тк - Тв - Тм - Тр)*Ксм,

где, Тстр - продолжительность строительного периода;

Тк - продолжительность календарного периода строительных работ;

Тв - выходные, праздничные дни;

Тв - простой по метеоусловиям. ( примерно 13 дней );

Тр - время развертывания потока,

Тр = n*2 + 3, где n - количество слоёв. n=h/0,3

h - заданная высота насыпи

Ксм - коэффициент сменности.

Тстр = (142 - 48 - 13 - 11,67)*1,5 = 104 смены.

2. Характеристики строящейся дороги

Проектируемая автомобильная дорога является дорогой III технической категории, что обуславливает определённые нормативы и показатели при её строительстве в соответствии со СНиПом 2.05.02- 85.

Основные технические нормативы проектируемой автомобильной дороги представлены в таблице 2.

Основные параметры и нормы. Таблица 2.

Технические показатели	Ед.изм.	Рекомендуется СниПом 2.05.02-85
Число полос движения	шт	2
Ширина обочин	м	3,75
Ширина земляного полотна	м	15,0
Ширина проезжей части	м	7,5
Ширина укрепительной полосы	м	0,75
Расчетная скорость	км/ч	120
Поперечный уклон проезжей части	‰	20
Продольный уклон	‰	не более 30

3. Поперечные профили земляного полотна

Поперечный профиль - изображение сечения дороги плоскостью, перпендикулярной к ее оси.

II. Технология и организация работ по возведению земляного полотна.

1. Виды и объёмы работ

До начала основных работ на участках, отведенных для строительства дороги и ее сооружений, а также на участках временного отвода земли для нужд строительства должны быть выполнены подготовительные работы: внеплощадные и внутриплощадные.

К внеплощадным относятся: производственные базы, карьеры, временные железнодорожные и автомобильные дороги и другие коммуникации.

К внутриплощадным относят работы по подготовке территории непосредственно внутри полосы отвода для сооружения земляного полотна. В состав подготовительных работ входят:

- Создание геодезической разбивочной основы, переносы и переобустройство воздушной и капельной линий связи и электропередач, трубопроводов, коллекторов и др.

- Восстановление и закрепление трассы дороги.

- Отвод и закрепление земель на постоянные и временные пользования.

- Расчистка дорожной полосы.

- Расчистка территорий, отведенных под карьеры и резервы.

- Подготовка и усиление сети автомобильных дорог.

- Строительство производственных предприятий и временных поселков.

В особых климатических и грунтовых условиях проекты строительства могут быть дополнены другими видами подготовительных работ.

Подготовительные работы выполняются в сроки, установленные общим графиком организации строительства, в основном до начала основных работ.

Основные работы.

В состав основных работ по сооружению земляного полотна входят следующие работы:

- Снятие и складирование плодородного слоя почвы.

-Устройство постоянных или временных сооружений, обеспечивающих отвод поверхностных или грунтовых вод, подготовка грунтовых оснований под насыпь или слой дорожной одежды, включающих в себя разравнивание, уплотнение, устройство дренажей.

- Разработка выемок с перемещением грунта в насыпь или отвал.

- Возведение насыпей из грунтов, если требуется, и уплотнением до требуемой плотности.

- Планировка и уплотнение поверхности откосов земляного полотна.

- Укрепление откосов насыпей и выемок.

- Подготовка поверхности земляного полотна для устройства дорожной одежды.

Последовательность и сроки выполнения работ по устройству постоянных дренажных и водоотводных сооружений, досыпки и укреплении обочин, рекультивации карьеров и других временных сооружений, ликвидации резервов, временных дорог и площадок, устанавливает проект строительства с учетом сроков выполнения работ по устройству слоев дорожной одежды и других конструктивных элементов.

Так как земляное полотно играет важную роль в обеспечении прочности и стабильности дорожной конструкции, целесообразна промежуточная приемка земляного полотна перед устройством дорожной одежды.

Окончательные работы.

К окончательным работам относят работы обустройства дорог. К обустройству дорог относятся технические средства организации дорожного движения (знаки, озеленение, остановки). На автомобильных дорогах всех категорий следует предусматривать оформление и озеленение с учетом соблюдения принципов ландшафтного проектировании, охраны природы, обеспечение естественного проветривания дороги, защиты природных территорий от шума. А также к окончательным работам относят работы по обеспечению защиты природы от эксплуатации автомобильной дороги.

2. Определение объёмов основных работ

Для определения объемов работ необходимо выбрать способ возведения земляного полотна и местоположение грунтового резерва.

В практике дорожного строительства, в основном, используют два способа возведения земляного полотна: корытный и возведение насыпи с присыпными обочинами. В первом случае, при возведении насыпи на ее поверхности нарезается корыто, для последующей укладки в него слоев дорожной одежды -- этот способ является достаточно трудоемким и используется, в основном, для строительства городских дорог. В дождливую погоду в корыте собирается влага, что приводит к переувлажнению земляного полотна. В рассматриваемом проекте принимаем второй, наиболее распространенный и простой способ, при котором насыпь отсыпается на высоту Н до низа дорожной одежды. Обочины в этом случае отсыпаются позднее, параллельно с укладкой слоев дорожной одежды.

Грунт для отсыпки насыпи земляного полотна разрабатывают и перемещают следующими способами:

- из боковых резервов (вдоль строящегося участка). Этот способ может использоваться при выполнении линейных работ. Из-за короткого пути транспортировки грунта он является наиболее экономичным, но имеет ряд недостатков: увеличивается ширина полосы земли, отводимой на время строительства; на протяжении строящегося участка могут меняться характеристики грунта, что отрицательно сказывается на качестве отсыпаемой насыпи; увеличивается объем работ по восстановлению отводимых земель, осложняется отвод воды от земляного полотна и т.д.

- из сосредоточенного резерва, находящегося на расстоянии от места строительства. Этот способ наиболее распространен и применяется в том случае, когда грунт боковых резервов непригоден для строительства, или по каким-либо причинам, его нецелесообразно использовать для отсыпки насыпи: городская зона застройки; заболоченная местность; ценные земли; проходящие рядом коммуникации. Он эффективен при отсыпке мостовых подходов, а также высоких насыпей.

В реальных условиях, определение объемов грунта, необходимого для выполнения земляных работ, выполняют на каждые 100 м («по пикетам»), или на более короткое расстояние, если меняется тип поперечника («рубленый пикет»). При этом на каждом участке определяют среднюю высоту насыпи или глубину выемки.

Для упрощения расчетов в работе объемы земляных работ считаем по километрам. Для выполнения расчетов объемов основных работ принимаем поперечный профиль земляного полотна с высотой насыпи Н, полученной как среднее значение высот насыпей на всем протяжении строящегося участка (рис.2.1).

Рисунок. 2.1 Схема к определению объемов работ

В- ширина земляного полотна по верху, м;

В_ср- ширина земляного полотна по низу дорожной одежды, м;

В_пон- ширина основания насыпи, м;

Н - средняя высота насыпи с учетом дорожной одежды, м;

h_до- толщина дорожной одежды, м;

h_н- высота насыпи без учета дорожной одежды;

h_рс- толщина растительного слоя;

1:m - коэффициент заложения откоса насыпи

Высота насыпи без учета дорожной одежды h_н определяется выражением:

где Н - средняя высота насыпи с учетом толщины слоев дорожной одежды

h_до принимается по заданию, м;

h_рс- толщина растительного слоя (условно принимается равной 0,12 м).

h_н=1,6 - 0,58 + 0,18=1,2 м.

Объем грунта V, необходимого для отсыпки насыпи, определяется следующим выражением:

(1)где;

S - площадь поперечного сечения насыпи, м ;

L_тр - протяженность строящегося участка, м;

- коэффициент относительного уплотнения



Определим объемы основных работ на каждый километр и на всю протяженность строящегося участка по формуле, полученные результаты заносятся в табл.2.1 (в данные объемы не входят объемы земляных работ по отсыпке обочин, которые учитываются при составлении калькуляции трудовых затрат при строительстве дорожной одежды).

Таблица 2.1. Объем грунта для возведения насыпи

№ км	Протяжен-ть, м	Площадь попереч. сечения, м2	Значение	Объем земляных работ, м3
1	100	89,46	-	-8946,0
2	100	53,76	-	-5376,0
3	100	50,28	-	-5028,4
4	100	65,84	-	-6583,5
5	100	93,63	-	-9363,4
6	100	70,88	-	-7087,5
7	100	37,05	-	-3705,4
8	100	43,53	-	-4353,4
9	100	76,04	-	-7603,5
10	100	135,84	-	-13584,4
				Итого: -71631,5

3. Расчёты основных параметров

Определение объемов работ для остальных видов работ.

1. После выполнения разбивочных работ необходимо снять растительный слой под подошвой будущей насыпи. Растительный слой сдвигается за границы будущей насыпи в бурты (валы) и в дальнейшем используется для укрепления откосов. Объем работ по срезке растительного слоя измеряется в м²

,где

S_рс- площадь участка расчистки, м²;

В_пон- ширина участка расчистки, в данном случае, ширина насыпи по низу или ширина основания насыпи, м.

Основание насыпи - массив грунта в условиях естественного залегания, располагающийся ниже насыпного слоя, а при низких насыпях - и ниже границы рабочего слоя

2.Грунт основания насыпи, как правило, недостаточно уплотнен и имеет естественную плотность, значения которой не удовлетворяют нормативным требованиям. В связи с этим необходимо провести доуплотнение грунта основания насыпи до требуемых значений. Объем работ по доуплотнению основания (подошвы) насыпи определяют в

3. Основной или ведущей операцией при возведении земляного полотна, как правило, является операция по разработке и перемещению грунта, а машина, выполняющая эту операцию - ведущей. Ведущей машиной считают машину, выполняющую наиболее трудоемкие и сложные операции. Объем грунта, потребный для отсыпки насыпи, является основой для определения объемов работ для всех технологических процессов группы основных работ. Объем работ по разработке и перемещению грунта измеряется в м³ и равен

4. Привезенный грунт необходимо разровнять по ширине слоя. При выполнении этой операции разравнивается, практически, только верхняя треть перемещенного грунта, что учтено при определении норм времени. Объем работ на разравнивании определяется по формуле:

= 653410,8м³

5. Эффективное уплотнение грунта возможно при значениях естественной (фактической) влажности грунта, близкой к значениям оптимальной.

Оптимальная влажность - влажность грунта, при которой достигается максимальная плотность скелета грунта при стандартном уплотнении.

Значения оптимальной влажности определяется в лабораторных условиях или примерно рассчитывается по значению влажности на границе текучести W_т

, %

где:- переходный коэффициент, зависящий от вида грунта (0,75-0,70 для песка).

Степень увлажнения грунта характеризуют величиной коэффициента увлажнения K_w, с помощью которого физическая влажность грунта W_ф сравнивается с оптимальной влажностью W_опт.

Требуемая плотность не достигнута, так как фактическая влажность грунта W_ф отличается от оптимальной W_опт в 0,74 раза, данный коэффициент не входит в допустимые значения (0,80-1,35), необходимо произвести увлажнение грунта.

6. Подсчет количество воды

г/см³

т/м³

7.Увлажнение грунта

8. Весь объем перемещенного грунта V после разравнивания должен быть уплотнен до значений требуемой плотности, следовательно, объем работ по уплотнению грунта, измеряемый м³, определяется выражением:

=м³

Отделочные работы - выполняются после завершения основных работ и включают в себя планировочные работы и укрепление откосов.

9. Планировочные работы

При выполнении планировочных работ различают планировку горизонтальных и наклонных плоскостей, площадь которых и определяет объем работ (рис. 2.2).

Рисунок 2.2. Схема к определению объемов планировочных работ

Так как трудоемкость работ по планировке горизонтальных и наклонных поверхностей различна, определяем раздельно площадь планирования верха насыпи S_п и площади откосов S_o с длиной откоса l_н

10. Укрепление откосов

Укрепление откосов в данном проекте выполняем растительным грунтом, срезанным в начале выполнения основных работ. Для невысоких насыпей натяжка грунта на откосы производится бульдозером, в этом случае объем работ определяется в м³.

Рассчитанные объемы для каждого вида выполняемых работ заносятся в таблицу 2.2.

Таблица 2.2. - Виды и объемы работ

№№	Вид работы	Ед. изм.	Объем выполняемых работ на всю дорогу
	I. Основные работы
1	Срезка растительного слоя	м2	574560
2	Доуплотнение основания насыпи	м2	574560
3	Разработка и перемещение грунта	м3	653410,8
4	Разравнивание грунта	м3	653410,8
5	Увлажнение грунта	т	27443,3
6	Уплотнение грунта	м3	653410,8
	II. Отделочные работы
7	Планировка верха насыпи	м2	356160
8	Планировка площади откосов	м2	225121
9	Укрепление откосов	м3	68947,2

4. Определение сроков производства работ.

Т_стр - период строительства;

Т_к - календарная продолжительность строительного сезона, дни (строительство земляного полотна), равна 142 день;

Т_в - выходные и праздничные дни, равно 48 день;

Т_м - простой по метеоусловиям, равен 13дней;

Т_р - время развертывания потока

Период развертывания потока - период времени, необходимый по технологическим и организационным условиям для последовательного ввода в работу всех средств механизации потока. При возведении насыпи, ориентировочно, определяется по формуле:

дней

где n - количество слоев в насыпи

Определим коэффициент сменности, используя значения, взятые из графика гражданских сумерек, по формуле:

;

где T_i - количество дней в месяце.

n_i - количество рабочих смен в день, в которые работают рабочие в соответствующем месяце.

Ксм = (4*1+18*1+13*2+30*2+28*2+3*1+31*1+15*1)/142=1,5

Тогда продолжительность строительного периода равна:

Т_стр = (142-48-13-9)*1,5=108 смен.

Определение параметров потока, выбор ведущей машины, подбор состава отряда машин.

Организация строительства автомобильной дороги - комплекс мероприятий, разработанных и осуществляемых с целью повышения эффективности, то есть достижения поставленных задач в плановые сроки при наилучшем использовании производственных ресурсов и соблюдения требований качества работ и охраны окружающей среды. В комплекс мероприятий входит: определение методов строительства, определение состава бригад, расчет числа машин и их участие в процессе строительства. Одним из ее важнейших вопросов является выбор метода работ: поточного или непоточного (участкового, циклического).

Участковый метод заключается в том, что всю строящуюся дорогу разбивают на отдельные участки, строительство которых выполняют и заканчивают в строгой последовательности друг за другом.

При циклическом (последовательном) методе все виды работ выполняют поочередно (последовательно) на всем протяжении строящейся дороги.

Поточным методом организации работ называют такой метод, при котором происходит непрерывный и равномерный выпуск продукции и, соответственно, непрерывное и равномерное потребление трудовых и материально-технических ресурсов.

Одной из основных характеристик потока является его скорость. Потоки с постоянной скоростью в равные промежутки времени проходят равные по длине участки дороги (поток по строительству слоев дорожной одежды). Потоки с переменной скоростью проходят в равные промежутки времени различные по длине участки дороги (поток по возведению земляного полотна). Объединение всех специализированных потоков образует комплексный поток по строительству автомобильной дороги.

Принимаем распространенный способ выполнения линейных работ - поточный, при котором подразделения строят сооружения и элементы дороги, передвигаясь непрерывно и параллельно в технологической последовательности. Определяются основные параметры потока по возведению земляного полотна.

III. Технология организации строительства земляного полотна автомобильной дороги

1. Комплектование состава отряда

1. Минимальная скорость потока - минимальная протяженность участка дороги L_min, которую должен строить специализированный отряд в единицу времени (в смену), чтобы успеть закончить строительство всего запланированного участка L за отведенное время Т_см, м/смену:

L_min=L/Т_стр

L_min=10000/108=93 м/смену

2. Минимальный темп потока - минимальный объем земляных работ Q_min, который должен выполнять специализированный отряд в единицу времени (в смену), чтобы успеть выполнить весь объем V за отведенное время T_см, м³/смену:

V_min=V/T_стр

V_min=302079/108=2797 м³/смену

Скорость потока и его темп, т.е. производительность отряда в смену, находятся в прямой пропорциональной зависимости от производительности ведущей машины. В зависимости от вида и свойств используемого грунта, рельефа местности, высоты насыпи, дальности транспортирования грунта, наличия парка дорожно-строительных машин организации, для выполнения этой операции могут быть приняты землеройно-транспортные или землеройные машины.

Землеройно-транспортные - машины с ножевым рабочим органом, выполняющие послойное отделение от массива и перемещение грунта к месту укладки при своем поступательном движении. Эти машины выполняют операции разработки и перемещения грунта: бульдозеры, грейдеры, скреперы, грейдер - элеваторы. У землеройных машин рабочим органом является ковш, с помощью которого они выполняют операцию по разработке грунта с последующей погрузкой его в транспортные средства (экскаватор, работающий в звене с автомобилями - самосвалами).

При возведении высоких насыпей из грунтов сосредоточенного резерва, с дальностью перемещения грунта автосамосвалами 3 км и более, обычно используются строительные экскаваторы. Строительными называются одноковшовые универсальные экскаваторы с основными ковшами вместимостью 0,25-2,5м³.

В соответствии со сроками производства работ по строительству земляного полотна, погодными и климатическими условиями района строительства, видами и объемами работ намечаем ведущую операцию по строительству земляного полотна. В данной курсовой работе ведущей операцией является разработка и перемещение грунта.

Так как в данной курсовой работе возводится насыпь высотой 1,2м из сосредоточенного резерва, то в качестве основной машины принимаем скрепер самоходный ДЗ-13 (Д-392) (ЕНиР §Е2-1-21): Грунт - I

Вместимость ковша =15 м³

Ширина захвата = 2,93м

Глубина резания = 0,35м

Толщина отсыпаемого слоя = 0,5м

Мощность = 265(360) кВт

Масса скрепера = 34 т

3. Производительность ведущей машины:

 м³/смену

П - производительность машины, м³/смену;

Т_см - продолжительность смены, 8,0 часов;

V - единица измерителя, V = 100 м³

H_вр - норма времени на единицу измерителя для выполнения конкретной операции, маш.-ч.

4. Сменный объем работ:

,

N - количество ведущих машин в звене

м³/смену

5. Уточненный (фактический) срок строительства:

V - объём земляных работ на весь строящийся участок.

смены

На основании фактического срока строительства определяем длину сменной захватки L_захв. Сменная захватка - участок дороги (в метрах), на котором звено машин, или несколько звеньев выполняют одну или несколько технологических операций, время работы которых ограничено продолжительностью смены.

6. Длина захватки:

м/смену

Следует отметить, что в реальных условиях выполнения строительных работ по возведению насыпей, их высота постоянно меняется из-за неровностей рельефа местности, в связи с чем длина захватки L_захв является меняющейся величиной, в отличие от постоянного значения сменного объема работ V_см.

Определение сменных объемов:

Для принятой ведущей машины назначаем отряд вспомогательных машин, выполняющих следующие технологические операции:

1. Срезка растительного слоя бульдозером ДЗ-25 (§Е2-1-5)(132кВт)

группа грунта - II (бульдозер)

N - принятое количество машин

N = 1; с составом рабочих: машинист 6-го разряда - 1.

2. Доуплотнение подошвы насыпи катком самоходным ДУ - 31А массой 30т (§Е2-1-31). (96кВт)

N - принятое количество машин

N = 1; с составом рабочих: машинист 6-го разряда -2.

3. Разработка и перемещение грунта 1-го слоя самоходным скрепером ДЗ-13 (§Е2-1-21).



N - принятое количество машин

N = 5; с составом рабочих: машинист 6-го разряда -1.

4.Разравнивание грунта 1-го слоя бульдозером ДЗ-25 (§Е2-1-5) (132кВт).

N - принятое количество машин

N = 1; с составом рабочих: машинист 6-го разряда - 1.

5. Уплотнение 1-го слоя насыпи самоходным катком ДУ-29 (96кВТ) (§Е2-1-31).

N - принятое количество машин

N = 2; с составом рабочих: машинист 6-го разряда - 1.

6. Разработка и перемещение грунта 2-го слоя самоходным скрепером ДЗ-13 (§Е2-1-21).

N - принятое количество машин

N = 5; с составом рабочих: машинист 6-го разряда - 1.

7. Разравнивание грунта 2-го слоя бульдозером ДЗ-25 (§Е2-1-5)(132кВт).

N - принятое количество машин

N = 1; с составом рабочих: машинист 6-го разряда - 1.

8. Уплотнение 2-го слоя насыпи самоходным катком ДУ-29 (96кВТ) (§Е2-1-31).

N - принятое количество машин

N = 2; с составом рабочих: машинист 6-го разряда - 1.

9. Разработка и перемещение грунта 3-го слоя самоходным скрепером ДЗ-13 (§Е2-1-21).

N - принятое количество машин

N = 4; с составом рабочих: машинист 6-го разряда - 1.

10. Разравнивание грунта 3-го слоя бульдозером ДЗ-25 (§Е2-1-5) (132кВт).



N - принятое количество машин

N = 1; с составом рабочих: машинист 6-го разряда - 1.

11. Уплотнение 3-го слоя насыпи самоходным катком ДУ-29 (96кВТ) (§Е2-1-31).

N - принятое количество машин

N = 2; с составом рабочих: машинист 6-го разряда - 1.

12. Планировка верхнего слоя земляного сооружения автогрейдером ДЗ-99 (66кВт) (§Е2-1-37)

N - принятое количество машин

N = 1; с составом рабочих: машинист 6-го разряда - 1.

13. Планировка откосов насыпи и выемок земляного сооружения автогрейдером ДЗ-99 (66кВт) (§Е2-1-39)

N - принятое количество машин

N = 1; с составом рабочих: машинист 6-го разряда - 1.

14. Укрепление откосов насыпи надвижкой растительного грунта бульдозером ДЗ-25(§Е2-1-22)

;

N - принятое количество машин

N = 1; с составом рабочих: машинист 6-го разряда - 1.

Калькуляция трудовых затрат для возведения насыпи земляного полотна.

№ рабоч операции	Источник обоснования норм	Описание рабочих операций в порядке их технологической последовательности с расчетом объемов работ	Единица измерения	Сменный объем работ	Производительность машины в смену	Количество маш.-смен	Кисп
						расчетное	принято
1	ЕНиР №2-1-5	Снятие (срезка) растительного слоя бульдозером ДЗ-25		3362,6	16666,667	0,20	1	0,20
2	ЕНиР №2-1-31	Доуплотнение подошвы насыпи катком самоходным ДУ-31А		3362,6	5128,21	0,66	1	0,66
3	ЕНиР №2-1-21	Разработка и перемещение грунта l-слоя скрепером самоходным ДЗ-13		1309,583	285,0	4,6	5	0,92
4	ЕНиР №2-1-28	Разравнивание грунта 1-слоя бульдозером ДЗ-25		1309,583	5000	0,26	1	0,26
5	ЕНиР №2-1-31	Уплотнение 1-слоя насыпи самоходным катком ДУ-29А Подкадка: 8 проходов Укатка: 6 проходов		1309,583	975,610	1,34	2	0,67
6	ЕНиР №2-1-21	Разработка и перемещение грунта 2-слоя скрепером самоходным ДЗ-13		1157,967	285	4,06	5	0,81
7	ЕНиР №2-1-28	Разравнивание грунта 2-слоя бульдозером ДЗ-25		1157,967	5000	0,23	1	0,23
8	ЕНиР №2-1-31	Уплотнение 2-слоя насыпи самоходным катком ДУ-29А Подкадка: 8 проходов Укатка: 6 проходов		1157,967	975,610	1,19	2	0,60
9	ЕНиР №2-1-21	Разработка и перемещение грунта 3-слоя скрепером самоходным ДЗ-13		1006,351	285	3,53	4	0,88
10	ЕНиР №2-1-28	Разравнивание грунта 3-слоя бульдозером ДЗ-25		1006,351	5000	0,20	1	0,20
11	ЕНиР №2-1-31	Уплотнение 3-слоя насыпи самоходным катком ДУ-29А Подкадка: 8 проходов Укатка: 6 проходов		1006,351	975,610	1,03	2	0,52
12	ЕНиР №2-1-39	Окончательная планировка верха земляного полотна автогрейдером ДЗ-99 при 4 проходах		2258,6	11111,111	0,20	1	0,20
13	ЕНиР №2-1-39	Окончательная планировка откосов насыпи автогрейдером ДЗ-99 при 4 проходах		1137,977	8333,33	0,14	1	0,14
14	ЕНиР №2-1-28	Надвижка растительного слоя на откос насыпи бульдозером ДЗ-25		605,268	2666,67	0,23	1	0,23

2. Технико-экономическое обоснование варианта состава отряда

Технико-экономическую оценку отряда производим по 6 технико-экономическим показателям:

1. Производительность отряда в смену:

2. Средняя выработка в смену:

где N - количество рабочих в отряде.

3. Энергоемкость работ:

где T - продолжительность смены, ч;

n - количество однотипных машин в отряде, шт;

М - мощность двигателей механизмов в отряде, кВт.

4. Энерговооруженность в отряде:

3.Технологическая схема на устройство земляного полотна и составление линейно-календарного графика производства работ

Для организации дорожно-строительных работ составим технологическую схему возведения земляного полотна. (Приложение Г)

На линейных кален...