Разработка проекта производства работ основных этапов строительства водопропускной трубы и организация монтажа её сборных элементов

Размещено на http://www.allbest.ru

Размещено на http://www.allbest.ru

Разработка проекта производства работ основных этапов строительства водопропускной трубы и организация монтажа её сборных элементов



Введение

Водопропускные сооружения устраиваются в местах пересечения автомобильной дороги с ручьями, оврагами иди балками, по которым стекает вода от дождей или таяния снега. Количество водопропускных сооружений зависит от климатических условий и рельефа, а стоимость их составляет 8-15% от общей стоимости автомобильной дорога с усовершенствованным покрытием. Поэтому правильный выбор типа и рациональное проектирование водопропускных сооружений имеют большое значение для снижения стоимости строительства автомобильной дороги.

Большую часть водопропускных сооружений, строящихся на автомобильных дорогах, составляют трубы. Водопропускные трубы - это искусственные сооружения, предназначенные для пропуска под насыпями дорог небольших постоянных или периодически действующих водотоков. Они не меняют условий движения автомобилей, поскольку их можно располагать при любых сочетаниях плана и профиля дорога. Они практически не чувствительны к возрастанию временной нагрузки и динамическим ударам, требуют меньшего расхода материала на постройку и меньших затрат на содержание и ремонт, допускают более высокие скорости течения воды в сооружении по сравнению с мостами, а поэтому при разных размерах пропускная способность их выше. Для увеличения водопропускной способности применяют одноочковые и многоочковые трубы.

Трубы не стесняют проезжую часть и обочины, а также не требуют изменения типа дорожного покрытия. Кроме того, трубы строятся полностью сборными из железобетонных и бетонных элементов небольшой массы, что позволяет пользоваться кранами малой грузоподъемности.

Труба состоит из средней части, входного и выходного оголовков. Средняя часть трубы обычно разделена на звенья, установленные на фундамент, объединяющий их в секции, или на грунтовую подушку. Между секциями устраивают сквозные деформационные швы для предотвращения трещин или других повреждений трубы от воздействия неравномерной осадки. Нижнюю часть отверстия или дно трубы оформляют в виде лотка, которому придают продольный уклон с учетом уклона лога на месте устройства трубы. Уклон трубы обеспечивают путем ступенчатого расположения ее секций.

Трубы под насыпями можно классифицировать по следующим признакам:

- по характеру протекания воды;

- по форме поперечного сечения трубы:

- по конструкции входной части грубы;

- по материалу труб.

Актуальность темы дипломной работы - строительство водопропускной трубы для решения проблемы водоотведения и уменьшения риска разрушения дорожной насыпи, в соответствии с технологической картой с учетом прогрессивных методов организации строительства и производства работ, в соответствии с нормативными требованиями и методами наилучшей организации труда.

Объектом исследования в данной дипломной работе является изучение технологии строительства водопропускного сооружения и организации процессов по монтажу трубы на участке строящейся автомобильной дороги IV технической категории.

Предмет исследования: технология производства строительных работ по возведению водопропускного сооружения и организация монтажных работ.

Практическая значимость дипломной работы: дипломный проект на строительство сборной железобетонной водопропускной трубы может быть применен в практических и производственных целях.

Цель дипломной работы: разработка проекта производства работ основных этапов строительства водопропускной трубы и организация монтажа её сборных элементов.

Задачи выполнения дипломной работы: для реализации цели нами поставлены следующие задачи

1) Описать природно-климатические условия места расположения строящегося объекта и дать характеристику строительной организации-подрядчика;

2) Описать техническую характеристику строящейся водопропускной трубы и разработать конструктивную схему, подобрать сборные железобетонные элементы для её сооружения;

3) Расчитать объемы строительно-монтажных работ;

4) Разработать и описать технологию производства строительно-монтажных работ;

5) Разработать организацию процессов по монтажу сборных элементов водопропускной трубы;

6) Описать мероприятия по охране труда и технике безопасности.

7) Рассчитать примерные затраты на строительно-монтажные работы по сооружению водопропускной трубы.



1. Исследовательская часть

Строительство объекта производится на территории Кабардино-Балкарской Республики.

1.1 Транспортная сеть Кабардино-Балкарской республики

Одним из важнейших факторов развития и размещения производительных сил Кабардино-Балкарии является транспортная система. Транспорт осуществляет перевозки грузов и пассажиров и играет большую роль: в развитии производства не только на местном, но и на привозном сырье; в обеспечении потребностей населения продукцией, не производимой на месте; в сокращении времени обращения товаров, дающих большую экономию в общественном производстве; в формировании территориально-производственных комплексов; В обеспечении внешних экономических, культурных и других связей.

В транспортную систему Кабардино-Балкарской Республики входят автомобильный, воздушный и железнодорожный транспорт.

Автомобильный и железнодорожный, обеспечивающие экономические связи с другими регионами России . В последние годы в результате укрепления внешних связей Кабардино - Балкарии с другими государствами повысилось значение авиационного транспорта. Из аэропорта Нальчик осуществляются рейсы в Турцию, Сирию, Иорданию и Объединенные Арабские Эмираты.

Автомобильный транспорт занимает ведущее место в транспортном комплексе республики. На его долю приходится свыше 80% общего объема грузовых и пассажирских перевозок. Дороги с твердым покрытием составляют 91 % (3 тыс. км.), доля дорог с усовершенствованным покрытием - 94% в общей длине автодорог. Густота автомобильных дорог 314,8 км на 1000 кв.км территории.

Особенностью дорог является то, что в КБР встречаются территории со сложным рельефом (горная и предгорная зоны).

1.2 Географическое положение, рельеф местности

Рельеф территории Кабардино-Балкарской Республики имеет три «ступени»:

- первая «ступень» (33% площади) - наклонная к северо-востоку равнина от 170 до 500 м. над уровнем моря;

- вторая «ступень» (16% площади) - предгорья, представляющие собой увалистые возвышенности, местами невысокие отроги гор и плато от 500 до 1000 метров над уровнем моря;

- третья «ступень» (51% площади) - горная часть республики, состоящая из пяти параллельных хребтов, идущих с северо-запада на юго-восток: Главный Кавказский хребет, Боковой хребет, Скалистый хребет, Пастбищный хребет, Лесистый хребет.

1.3 Инженерно-геологические условия

В геологическом строении принимают участие следующие отложения:

­ известняки, мергели, аргиллиты, песчаники, алевролиты юрской и меловой системы, залегающие на глубине более 2000 м;

­ мергели, алевролиты, аргиллиты, глины палеогенового возраста;

­ глины с прослоями алевролитов и мергелей, конгломераты неогенового возраста;

­ четвертичные отложения общей мощностью до 150 м имеют повсеместное распространение, перекрывая все более древние породы, представлены аллювиальными валунно-галечниковыми грунтами, перекрытые делювиально-пролювиальными суглинками, с поверхности макропористыми.

В строении верхней части геологического разреза территории принимает участие толща верхнечетвертичных делювиальных и пролювиальных отложений, представленные суглинками, глинами, перекрытыми техногенными насыпными грунтами. Подстилаются они аллювиально-пролювиальными галечниковыми грунтами. Мощность суглинков и глин достигает 20,0 и более метров.

Грунтовые воды залегают с глубины более 30 м.

1.4 Гидрология и гидрография

Гидрографическая сеть Кабардино-Балкарской Республики представляет собой 206 рек протяженностью 3794 км. Акватории рек на территории республики относятся к категории горных рек и их русла подвержены боковой и донной эрозии.

Поверхностные водные объекты республики представлены речной сетью, входящей в бассейн реки Терек. Наиболее крупные реки: Терек, Малка, Баксан.

По виду питания и внутригодовому распределению стока рек КБР относятся к условно выделенному «Кавказскому» типу с половодьем (паводками) в теплый период года, который имеет продолжительность 3 - 4 месяца и совпадает обычно с летними месяцами.

1.5 Осадки

На территории республики осадки распределяются крайне неравномерно: очень малое количество выпадает на северо-востоке - менее 300мм, в то время как на наветренных склонах в высокогорьях выпадает свыше 1000мм. На распределение осадков в большой степени влияет характер поверхности. В режиме осадков наблюдается следующая особенность: большая часть осадков выпадает в теплое время года - с апреля по октябрь осадки увеличиваются по сравнению с холодным периодом в 3-4 раза.

Самый сухой месяц Январь, с 31 мм осадков. В июне, количество осадков достигает своего пика, в среднем 95 мм.

1.6 Климат

В соответствии со СП 131.13330.2012 Кабардино-Балкарская Республика относится к 3 климатической зоне.

Среднемесячная температура воздуха за год представлена в таблице 1.

Таблица 1. Среднемесячная температура воздуха

I

II

III

IV

V

VI

VII

VII

IX

X

XI

XII

-3

-2

+4+

+10

+15

+20

+22

+21

+16

+10

+4

-2

Статистика по скорости ветра за 2018 год представлена на рисунке 1.и 2.

Рис. 1. Графики среднегодовой скорости ветра



Рис. 2. Графическое изображение направления ветра за год - роза ветров

На основании анализа природно-климатических условий района строительства, целесообразно начало строительства объекта принимать после окончания весенней распутицы и окончание - не позднее начала осенней распутицы.

1.7 Характеристика строительной организации

Все строительные работы выполняются строительной компанией ООО «Автомостстрой» зарегистрированной по адресу 360016, Кабардино-Балкарская Республика, г. Нальчик, ул.Комарова, 73, 12 декабря 2003 года.

Основной вид деятельности - строительство автомобильных дорог и автомагистралей. Дополнительные виды деятельности по ОКВЭД - 2:

41.20 Строительство жилых и нежилых зданий

42.12 Строительство железных дорог и метро

42.13 Строительство мостов и тоннелей

43.99.4 Работы бетонные и железобетонные

43.99.5 Работы по монтажу стальных строительных конструкций

ООО «Автомострой» имеет постоянный состав рабочих, средней численностью 61 человек, состав строительных маши, оборудование и постоянную производственную базу. Способ выполнения работ - подрядный. Виды строительных работ: земляные, бетонные и транспортные. Задачи строительного производства:

- повышение производительности труда и качества работ;

- снижение сроков выполнения и стоимости работ;

- охрана природы.



2. Технологическая часть

2.1 Разработка эскизной конструктивной схемы водопропускной трубы и определение объемов работ по её строительству

В соответствии с заданием на дипломное проектирование, необходимо разработать технологию производства строительно-монтажных работ по возведению водопропускной трубы на участке автомобильной дороги на ПК 55+30.

Проектным решением для максимального расхода воды, поступающего к искусственному сооружению Q = 9,78 м3/с были приняты параметры сечения трубы в свету 3 м. Форма сечения звеньев трубы - прямоугольная. Техническая категория автомобильной дороги III, ширина земляного полотна 12,0 м.

Глубина фундаментов под оголовки 2,6 м, глубина средней части трубы - 1,0 м. Уклон лотка трубы - 5%.

Показатели крутизны откосов насыпи m = 1,5.

Положение трубы на местности перпендикулярно оси трассы на прямом участке дороги. Грунт в районе строительства - суглинок.

Размер отверстия водопропускной трубы при проектировании назначен из условия:

- размещения трубы в насыпи заданной высоты до 6 м, принятой при проектировании продольного профиля дороги;

- заполнения трубы на входе при пропуске расчетного расхода воды в соответствии с действующими нормами гидравлических расчетов, и представляет собой безнапорный режим работы трубы.

Определение минимальной высоты насыпи у трубы.

Минимальная высота насыпи земляного полотна Н min, обеспечивающая размещение трубы, зависит от режима протекания потока, высоты трубы в свету h тр, конструктивной толщины перекрытия прямоугольной трубы hкон и толщины дорожной одежды (см. Рис. 3).

Рис. 3. Расчетная схема для определения минимальной высоты насыпи у трубы при безнапорном режиме

При безнапорном режиме протекания потока минимальная высота насыпи земляного полотна определяется по формуле:

H min = hтр + hкон + hзас + hд.о (2.1)

где, hтр - высота трубы в свету, 3,0 м.;

hкон - толщина перекрытия прямоугольной трубы, 0,3 м.;

hзас - толщина засыпки над плитами перекрытия труб, 1.0 м.;

hд.о - толщина дорожной одежды, 0,85 м.

H min = 3,0 + 0,3·2 + 1,0 + 0,85 = 5, 45 м

Определение длины трубы.

При определении длины трубы учитывается ширина земляного полотна в зависимости от технической категории автомобильной дороги, минимальной высоты насыпи, крутизны откосов, уклона трубы и её конструкция. Первоначально длина трубы определяется по формулам, а затем уточняется с учетом длины звеньев и оголовка.

Длина трубы состоит из верховой L1 и низовой L2 длин, без длины оголовков (см. Рис. 4).



Рис. 4. Расчетная схема для определения длины трубы

Для категории грунта - суглинок принимаем крутизну откоса 1:1,5 и высоту насыпи до 6,0 м, что соответствует наиболее распространенным условиям применения труб прямоугольной формы.

Длина трубы определяется по формуле:

L тр= L1 + L2 + Mвх + M вых (2.2)

где, L1 - длина верховой части трубы, м. рассчитывается по формуле:

L2 - длина низовой части трубы, м., рассчитывается по формуле:

где, В - ширина земляного полотна, принимаема в зависимости от категории дороги, м., категория автомобильной дороги - IV, В=10,0 м;

Н - высота насыпи земляного полотна, м., 6,0 м;

d - диаметр (высота в свету) трубы, м., 3,0 м;

hкон - толщина плиты перекрытия, м., 0,3 м;

i - уклон трубы, принимаем равный 0,005;

mог - толщина портальной части оголовка, м., 1,0 м.

Mвх - длина лотка входного оголовка, м., 2,5 м;

M вых - длина лотка выходного оголовка, м., 2,5 м.

Полученное значение L округляем (по правилам округления) до целого числа, т.к. длина звеньев трубы равна 1 метр.

Длина тела трубы (трубы без оголовков):

L= L1 + L2 = 9,0 + 9,0 = 18,0 м

Длина трубы (см. Рис 2.4):

Lтр = 9,0 + 9,0 + 2,5 + 2,5 = 23,0 м

Конструктивные характеристики нормальных звеньев трубы (длиной 1 метр) приведем в таблице 2.

Таблица 2. Характеристики железобетонной трубы прямоугольного сечения

Прямоугольные железобетонные трубы
Отверстие трубы, см	Высота насыпи, м	Толщина, см	Масса звена, т
ширина	высота	6,0	стенки	ригеля	6,23
300	250		16	22

Конструктивная характеристика блоков оголовков приведем в таблице3

Таблица 3. Количество и масса сборных блоков на 1 оголовок трубы.

Отверстие трубы, м	Распределение блоков на группы по массе, т
	до 3	3,1 - 5	5,1 - 10	до 3	3,1 - 5	5,1 - 10
3,0	-	-	1/9,9	2/2,84	-	2/6,8

Сводная классификация типовых сборных элементов водопропускного сооружения ПЖБТ - 3,0 приведены в приложении 6. На основании исходных данных и расчета параметров трубы, строим конструктивную схему. (см. Рис. 4., приложение 1).

Определение площадей укреплений у входных и выходных оголовков.

При входе в трубу скорость течения увеличивается, из-за чего может произойти размыв русла и откосов насыпи. Что бы предотвратить процесс размыва в пределах возможного влияния скоростей течения, русло и откосы насыпи укрепляют сборными бетонными плитами или монолитным бетоном на слое щебня на слое щебня или гравия. Пределы укрепления откоса назначают на 0,5 м выше подпертого горизонта (Нп) (см. Рис. 5).

Рис. 5. Поперечный разрез

Крепление производится по всей поверхности конусов и на 2 м за пределы оголовка в обе стороны с уширением к основанию откоса.

Скорость растекания воды за трубой возрастает в 1,5 раза относительно скорости на выходе из трубы. Тип укрепления принимаем по типовому проекту 3.501.1-156 «Укрепление русел, конусов и откосов насыпей у малых и средних мостов и водопропускных труб», приведены в таблице 4 (см. приложение 2).

Определение земляных работ под фундамент тела трубы и оголовки.

Определяем объем земляных работ, при чем раздельно, механизированным способом и ручной доработкой.

В проекте задан котлован без крепления стенок. Устойчивость стенок котлована обеспечивается за счет предания им определенной крутизны. Согласно СНиП принимает значение заложения откоса m = 0,5. Расчетная схема котлована под трубу приведена на рисунке 6.

Объем котлована с откосными стенками определяем по формуле:



где, а и b - ширина и длина котлована по низу, м;

с и d - ширина и длина котлована поверху, м;

h - глубина котлована, м.

Рис. 6. Схема котлована под трубу. 1 - котлован под фундамент тела трубы; 2 - котлован под фундамент входного оголовка; 3 - котлован под фундамент выходного оголовка; 4 - котлован под откосные крылья входного оголовка; 5 - котлован под откосные крылья выходного оголовка; 6 - котлован под лоток входного оголовка; 7 - котлован под лоток выходного оголовка

При этом, объем ручной разработки определяется по формуле:

Объем механизированной разработки определяется по формуле:



где, с! и d! - ширина и длина котлована на уровне ручной разработки, м.

hpp - толщина слоя ручной разработки, м;

hм - глубина механизированной разработки, м;

Котлован под водопропускную трубу прямоугольного сечения имеет сложную конфигурацию, поэтому разбиваем его на простейшие фигуры и ведем подсчет объемов земляных работ для каждой из них в отдельности.

Размеры котлована в плане а и b определяем проектными размерами фундамента с уширением в каждую сторону по 0,5 м. для возможности проведения других работ (см. Рис. 7).

Рис 7. Схема элементарного котлована с откосными стенками

Котлован разрабатываем в направлении от выходного оголовка к входному, дно котлована под фундаменты оголовков и откосные крылья устраиваем в одном уровне. Разработку котлована производим в сжатые сроки без нарушения несущей способности грунта в основании.

Механизированным способом котлован разрабатываем с недобором грунта до проектной отметки на 20 см. Зачистку дна котлована производим вручную лопатами под рейку с учетом продольного уклона и строительного подъема трубы устройством подготовки под фундамент.

Входной и выходной оголовок (фундамент):

а = (1,8 + 2·0,14 + 0,2)·2 +1 = 4,32 м;

b = 1.7 + 0,5 = 2,5 м;

d! = 2,5+ 0.5 ·0,2 = 2,6 м;

d = 2,5 + 0.5·1,55 = 2,97 м;

с! = 4.32 + 2·0,5·0.2 = 4,42 м;

с = 4,32 + 2·0.5 · 1.55 + 5.92 м;

h = 1,45 + 0.1 = 1,55 м;

hм = 1,55 - 0.2 = 1,35 м;

hр = 0.2 м;

Входной и выходной оголовок (откосные крылья):

а = 0.5 + 1 = 1,5 м;

с! = 1.5 + 2·0.5·0.2 = 1,7 м;

с = 1.5 + 2·0.5·1,55 = 3,05 м;

b = d! = d = 3.22 - 0.15 + 0.2 + 0.3 = 3,57 м;

h = 1,45 + 0.1 = 1,55 м;

Лоток:

h рр = 0.2 м;

h мр = 0.5 м;

Тело трубы (фундамент):

а = (1,8 + 2·0,14 + 0.2)·2 + 1 +0.15·2 = 4,5 м;

с! = 4,5 + 2·0.5 ·0.2 = 5,86 м;

с = 4,5 + 2·0.5·1 6,06 м;

h = 1,45 + 0.1 = 1,55 м;

hмр = 1.55 - 0.2 = 1,35 м;

hрр = 0,2 м;

hмр = 1- 0.2 = 0.8 м (тело трубы);

h = 0,9 + 0,1 = 1 м.

Для систематизации расчетов составляем ведомость расчетных параметров котлована по форме таблицы 5



Таблица 4. Ведомость расчетных параметров для определения объемов работ нулевого цикла

Конструктивная часть сооружения	Расчетные параметры, м
	a	b	c !	d !	c	d	hpp	hмр
Входной оголовок: - фундамент -откосные крылья - лоток	4.32 1.5 -	2.5 3.57 -	4.42 1.7 -	2.6 3.57 -	5.92 3.05 -	2.97 3.57 -	0.2 0.2 -	1,35 1,35 -
Тело трубы: - фундамент	4.5	18.0	5.86	18.8	6.06		0.2	0.8
Выходной оголовок: - фундамент -откосные крылья - лоток	4.32 1.5 -	2.5 3.57 -	4.42 1.7 -	2.6 3.57 -	5.92 3.05 -	2.97 3.57 -	0.2 0.2 0.2	1,35 1,35 0.5

Объем ручной разработки на один оголовок равен:

Объем ручной разработки под тело трубы равен:

Объем механизированной разработки на один оголовок равен:

Объем механизированной разработки под тело трубы:

Обратная засыпка 1,4,5 (см.Рис.2.4):

Vобр.ог. = 40 + 3,7 - 1,7 16,86 = 25,14 м3;

Vобр.т.тр. = 323 + 767 - 38,18 - 163,29 = 198,22 м3Vобр.ог = 40 + 3,7 - 1,7 16,86 = 25,14 м3;

Обратная засыпка 2,6 (см. Рис. 6):

Vобр.отк.кр. = (23 + 2.5)· 2 - 1,071 - 31 = 18,72 м3

Результаты подсчета земляных работ заносим в таблицу 6.

Таблица 5. Ведомость объемов работ при сооружении котлована под фундамент

Конструктивная часть сооружения	Объем грунта, м3	Объем обратной засыпки
	механизир. разработка	Ручная разработка
Входной оголовок
фундамент	22	3.02	25.14
откосные крылья	17	1,1	18.72
лоток	1	0.8
Тело трубы
фундамент	161	17.7	198.2
Выходной оголовок
фундамент	22	3.02	25,14
откосные крылья	17	1.1	18,72
лоток	1	0.8
Итого на трубу	У286.6	У23.9	У276

После отрыва котлована производится устройство щебеночной подготовки под фундамент тела трубы и оголовки и гравийно-песчанной подготовки в основании котлованов под откосные крылья. Подача щебня и гравийно-песчаной смеси осуществляется краном в бадьях, затем выгруженный материал разравнивается слоем 10 см и уплотняется электротрамбовками. Щебеночную подготовку поливают цементным раствором. Гравийно-песчаную подготовку под лотки устраивают требуемой толщины так же слоями по 10 см. Устройство её производят после засыпки пазух котлована около входного и выходного огловков. Отметки верха подготовки проверяют нивелиром.

Гравийно-песчаная смесь:

Откосные крылья:

Агп = 2·1,5·3,57 = 10,71 м2;

Лоток:

Алгп = 3,64 ·5 = 18,22 м2

Щебень (фундамент):

Ащ. ог = 4,32·2.2 = 9,5 м2 ;

Ащ. т.тр = 4,5 ·23 = 103,5 м2 ;

Ащ.ог = 4,32·2.2 = 9,5 м2 .

Для систематизации вычислений данные сводим в таблицу 7.

Таблица 6. Ведомость объемов работ по устройству подготовки под фундамент

Конструктивная часть сооружения	Гравийно-песчаная смесь м2	Щебень
		м 2	м 3
Входной оголовок
фундамент	-	9.5	1.2
откосные крылья	10.71	-	-
лоток	18.22	-	-
Тело трубы
фундамент	-	103.5	16.3
Выходной оголовок
фундамент	-	9.5	1.2
откосные крылья	10.71	-	-
лоток	18.22	-	-
Итого на трубу	У57.86	У122.5	У18.7

2.2 Технология строительства водопропускной трубы

Подготовительные работы.

Территорию строительной площадки очищают от растительного грунта и планируют бульдозером на расстоянии не менее 20 м в каждую сторону от оси трассы, за три прохода по одному следу, с уклоном, обеспечивающим сток воды от трубы. Объем подготовительных работ определяется проектом и зависит от рельефа местности.

В соответствии со СНиП 3.01.01 - 85 «Организация строительного производства» до начала строительства проектная организация должна закрепить а натуре и сдать по акту Генподрядчику в присутствии заказчика точку пересечения осей трассы и трубы, не менее двух створовых столбов с каждой стороны дороги, закрепляющих продольную ось трубы и высотный репер, как показано на рисунке 8. (см. Приложение 3,а).

Промерами от оси трубы намечают контур котлована и обозначают его колышками.

На расстоянии 1, 5 метра от контура котлована устраивают обноску из досок и закрепляют положение элементов трубы и характерные точки фундамента (см. Рис. 9., см. приложение 3,б) и по возможности заглубляют в землю для предохранения от повреждений бульдозером или экскаватором.

Прием и размещение оборудования, материалов и элементов трубы на строительной площадке.

Размер строительной площадки определяем с учетом размещения на ней сборных конструкций, а так же мест складирования материалов, необходимого оборудования и обеспечения свободного передвижения транспортных средств и монтажного крана (см. Рис. 10, приложение 4).

Транспортировка сборных конструкций на строительную площадку обеспечивают до начала монтажных работ. Доставленные элементы разгружают на площадки, расположенные возможно ближе к месту сборки трубы, что бы избежать излишних перегрузок. Порядок размещения сборных элементов увязывают с технологической последовательностью монтажа трубы, при этом, большую часть сборных элементов сгружают на одной половине строительной площадки, а другую половину используют для размещения технологического оборудования и складирования материалов.

Устройство котлована под трубу.

Так как глубина заложения фундамента оголовков и тела трубы находятся на разных отметках заложения, то не ограждаемый котлован рекомендуется разрабатывать экскаватором с оборудованием обратной лопатой.

Котлован разрабатывают в направлении от выходного оголовка к входному. Дно котлована под фундаменты оголовков и под откосные крылья устраивают в одном уровне.

Разработка производится с разгрузкой навымет, грунт складируется в отвал с последующим использованием его. Экскаватор выбираем таким образом, чтобы расстояние от наиболее удаленной точки котлована до оси экскаватора с учетом нормативного расстояния от границ котлована до рабочей машины не превышало максимального радиуса копания. Для выполнения этой работы принимаем одноковшовый экскаватор ЭО - 3322А, классический полноповоротный гидроуправляемый, оборудованный обратной лопатой, использование которого не требует устройства въезда, имеющий следующие технические характеристики, приведенные в таблице 8

Таблица 7. Технические характеристики экскаватора Э - 3322А

Наименование показателя	Единица измерения	Характеристика
Ёмкость ковша с зубьями	м 3	0.4
Глубина копания	м	5.0
Радиус копания	м	8.0
Масса экскаватора	т	14.5
Мощность	кВт	79
Габариты: радиус вращения кабины высота колея	мм м м	2800 3.14 2.08
Максимальная скорость	км/ч	19, 68
Производительность гидравлической системы	л/мин.	18

Производим расчет эксплуатационной производительности экскаватора по формуле:

Пэ = 60 · q · n · Ке · Кв, м3/ч



где, Пэ - часовая эксплуатационная производительность, м3/ч

q - геометрическая вместимость ковша, q = 0,4 м3;

n - число циклов в одну минуту, n = 3.0 шт.;

Ке - коэффициент использования объема ковша (отношение объема грунта в плотном теле к его геометрической вместимости) Ке = 0,8;

Кв - коэффициент использования рабочего времени, по §Е2-1, прил.3

принимаем Кв = 0,65;

Пэ = 60 · 0,4 · 3,0 · 0,8 · 0,65 = 37,44 м3/ч

Так как, при разработке котлована под водопропускное сооружение обычно применяют только один экскаватор, то принимается решение о выполнении работ одной машиной в течении нескольких смен Nсм. Количество смен будет равно требуемому количеству единиц техники

Nсм = Nэпр = 1.

труба безнапорный котлован откосный

Разрабатываемый экскаватором грунт укладывается в отвал, с последующим перемещением за пределы строительной площадки бульдозером.

Определяем высоту отвала отрываемого грунта, при разработке экскаватором на вымет по формуле:

Пэ = 60 · q · n · Ке · Кв, м3/ч

где, Пэ - часовая эксплуатационная производительность, м3/ч

q - геометрическая вместимость ковша, q = 0,4 м3;

n - число циклов в одну минуту, n = 3.0 шт.;

Ке - коэффициент использования объема ковша (отношение объема грунта в плотном теле к его геометрической вместимости) Ке = 0,8;

Кв - коэффициент использования рабочего времени, по §Е2-1, прил.3

принимаем Кв = 0,65;

Пэ = 60 · 0,4 · 3,0 · 0,8 · 0,65 = 37,44 м3/ч

Так как, при разработке котлована под водопропускное сооружение обычно применяют только один экскаватор, то принимается решение о выполнении работ одной машиной в течении нескольких смен Nсм. Количество смен будет равно требуемому количеству единиц техники

Nсм = Nэпр = 1.

Разрабатываемый экскаватором грунт укладывается в отвал, с последующим перемещением за пределы строительной площадки бульдозером.

Определяем высоту отвала отрываемого грунта, при разработке экскаватором на вымет по формуле:

где, Sотв - площадь отвала, м2, определяется по формуле:

n - коэффициент заложения откоса отвала, 1,25;

где, Lотв - длина отвала, равная длине котлована Lотв = Lкот = 23,0 м;

Vразр - объем разработанного грунта, м3, определяется по формуле:

Vразр= Vкотл · ·Кразр, м3

где, Vкотл = объем котлована, м3

Кразр - коэффициент разрыхления, Кразр. = 1,2….1,25.

Vразр = 310 · 1,25 = 387,5 м3

Определяем ширину основания грунтового вала по формуле:

Вотв = 2 · n · Нотв, м

Вотв = 2 ·1,25·3,23 = 8,0 м

Объем работ V = 23,9 мі.

После доработки грунта рабочими дно котлована уплотняется до требуемой степени уплотнения грунта виброплитой, с коэффициентом уплотнения Куп = 0,95.

Устройство щебеночной подготовки.

По спланированному и зачищенному дну котлована устраивают щебеночную подготовку толщиной 10 см под фундаментные плиты и под упоры. Щебень доставляют автосамосвалами, разгружают непосредственно в котлован в разных местах, разравнивают бульдозером, затем лопатами выравнивают слой толщиной 10 см вручную и уплотняют электротрамбовками (см. табл. 9)

Источник обоснования ЕНиР §Е2 - 1 - 59 табл. 3, п.4,а. Используемая машина - электротрамбовка ИЭ 4505. Единица 100 м2. Норма времени Нвр = 4,8 при толщине трамбуемого слоя от 0,1 до 0,2 м.

Таблица 8. Технические характеристики ИЭ 4505

Наименование показателя	Единица измерения	Марка эл/трамбовки
		ИЭ 4505
Глубина уплотнения (за 2 прохода)	см	20
Диаметр трамбующего башмака	мм	200
Размеры трамбующего башмака	мм	350ч450
Характеристика электродвигателя:
мощность	кВт (л. с.)	0,6 (0,8)
напряжение	В	222
частота тока	Гц	50
Частота ударов	«	6,3
Габариты	мм	255Ч440Ч785
Масса	кг	27

Определяем часовую производительность электротрамбовки:

где, Vр - рабочая скорость, м/ч., Vр = 1008 м/ч;

b - ширина уплотняемой полосы за один проход, м., b = 0,28 м;

а - ширина перекрытия следа, м., a = 0,08 м;

Кз.у. - коэффициент запаса на уплотнение, Кз.у = 1,1;

n - число проходов по одному следу, n = 9;

Кв - коэффициент использования внутрисменного времени, Кв = 0,75;

Кт - коэффициент перехода от технической производительности к эксплуатационной, Кт = 0,75;

Объем работ равен: V= 122,5 + 57,86 = 180,36 м2

Определяем сменную производительность ручной вибротрамбовки:

Псмтр = 8·Пчтр = 8 · 13,86 = 110,8 м2/ч.

Определяем расчетное количество ручных трамбовок по формуле:

? 2 шт.



Окончательно принимаем две электротрамбовки марки ИЭ 4505.

Коэффициент использования ручных вибротрамбовок по формуле:

где, Nпртр - принятое количество ручных вибротрамбовок, определяется как расчётное количество ручных вибротрамбовок, округлённое в большую сторону, Nпртр= 1;

Сооружение фундамента.

Фундамент водопропускной трубы устраиваем сборным, из унифицированных бетонных фундаментных плит блоков №45, типовые размеры которых приведены в таблице 9.

Таблица 9. Спецификация фундаментной плиты блока №45

Марка	Геометрические характеристики, мм	Объем бетона, м 3	Масса, т
	длина	ширина	высота
Плита блок №45	1500	1500	200	0,45	1,1

Перед монтажом сборных элементов фундамента, проверяют уклон продольного профиля подготовки и производят осмотр всех сборных элементов на соответствие марке, размерам и пригодности для укладки в сооружение. Допустимые отклонения в размерах плит фундамента по высоте ±5мм, по остальным размерам ±10 мм.

Сборные фундаментные плиты монтируются на подготовленное основание стреловым краном, начиная с монтажа фундамента оголовков, со стороны выходного оголовка, в соответствии с рабочим чертежом (см. Рис. 8).

В первую очередь укладывают блоки фундаментов оголовков до уровня подошвы фундамента средней части тела трубы (см. Рис. 8, 1 этап). После укладки каждого блоков вертикальные швы заливаются цементным раствором марки М 150 с уплотнением его плоской металлической шуровкой.

Толщина слоя раствора на каждый укладываемый очередной блок - 2 см, класс раствора В12,5 ГОСТ 28013. Затем, до того же уровня заполняют пазухи и скосы котлована песчанно-щебеночной смесью по ГОСТ 8267 с заливкой цементным раствором и тщательным уплотнением (см. Рис. 8, 2 этап).

Рис. 8. Последовательность устройства сборного фундамента трубы

Последующие ряды блоков фундамента, в направлении от выходного оголовка к входному (см. Рис. 8, 3 этап) под тело трубы, укладывают посекционно, на слой цемента, толщиной 2 см с перевязкой швов. Толщина шва 10 мм. Разрывы в фундаменте заливают бетонным раствором класса В20 по ГОСТ18105. По окончании монтажа фундаментных плит производят засыпку пазух котлована с тщательным уплотнением грунта (см. Рис. 8, 4 этап).



2.3 Технологическая схема монтажа тела трубы

Объемы работ по монтажу блоков оголовков и звеньев трубы.

Объем монтажных работ, т.е. количество штук сборных деталей, определяем по эскизной конструктивной схеме трубы, (см. рис. 4. приложение 1).

Результаты подсчета объемов работ по монтажу сборных элементов надфундаментной части трубы приведем в виде спецификации в таблице 11. Общее количество элементов одного типа разбито на группы с учетом градации, принятой ЕНиР - 88. Е4-3 «Монтаж сборных и устройство монолитных железобетонных конструкций». Выпуск 3 «Мосты и трубы».

Таблица 10. Спецификация сборных элементов трубы ПЖБТ - 3,0 (Нн = 6 м)

Элемент	Марка	Кол-во на трубу	Объем, м3	Масса, т
			На 1 элемент	Общий	На 1 элемент	Общий
Блоки откосных крыльев до 3 тонн	№58л №58п	4	2,72	10,88	6,8	27,2
Блоки откосных крыльев массой от 5-10 тонн	№59л №59п	4	1,134	4,544	2,84	11,36
Звенья прямоугольной трубы с отверстием 3,0 м	№91	18	2,48	44,64	6,2	111,6
Звено оголовочное для прямоугольной трубы	Т106.1-м	2	3,0	6.0	7,5	15,0
Итого:		28		67,86		169,65

В расчетах принято теоретическое значение массы одного кубического метра железобетона (м3), равное 2,5 т.

Проверяем таблицу 3.7: 67,86 · 2,5 = 169,65 т. Разность 169,65 - 169 = 0, что составляет 0% допустима. Средняя масса одного элемента:

Требуемая грузоподъемность монтажного крана.

Ведущей машиной при производстве монтажных работ является монтажный кран. Кроме монтажного крана в комплект входит так же кран для погрузочно-разгрузочных работ, транспортные средства, машины и оборудование для заделки монтажных стыков и гидроизоляции, для приготовления и укладки бетонной смеси, приспособления для организации рабочих мест на высоте и в зимних условиях.

Выбор моделей и числа машин, входящих в комплект, производится на стадии разработки проектов производства работ с учетом конкретных производственных условий.

В общем случае требуемая грузоподъемность крана Gтр при монтаже любого элемента сооружения определяется по формуле:

Gтр = m1 + m2

где, m1 - масса монтируемого элемента, т;

m2 - масса грузозахватного приспособления, т.

При монтаже элементов сборных фундаментов используют следующие унифицированные грузозахватные приспособления: для блоков оголовков и фундаментных плит стропы двух - и четырехветвевые, их средняя масса равна 100….150 кг;для монтажа звеньев труб траверсы и скобы, их масса составляет, при грузоподъемности грузозахватного приспособления до 10 тонн - 500…700 кг, при большей грузоподъёмности - 900…1200 кг.

Таким образом, для установки звеньев ПЖБТ - 3,0 с массой 6,2 т:

Gтр = 6,2 + 0,105 = 6,305 т

Для установки оголовочных звеньев с массой 7,5 т:

Gтр = 7,7 + 0,125 = 7,62 т

Для установки откосных крыльев №58 и №59:

Gтр = 6,8 + 0,125 = 6,925 т; Gтр = 2,84 + 0,14 = 2,98 т

Такую грузоподъемность выбранный кран должен иметь на соответствующем вылете крюка Lтр.

Требуемый вылет и высота подъема крюка крана.

Монтажный кран выбирают с учетом его использования не только для монтажа надфундаментной части трубы, но и для устройства фундамента и выполнения погрузочно-разгрузочных работ на объекте.

В данном проекте применяем схему монтажа, когда при устройстве фундамента и монтаже на фундаментной части трубы, кран движется по бровке котлована (см. Рис. 9).

Рис. 9. Расчетная схема расположения монтажного крана на бровке котлована

При такой схеме монтажа требуемый вылет крюка крана определяют с учетом минимального допустимого расстояния от подошвы откоса до ближайших опор крана, величина которого регламентируется СНиП 12 -03 - 2001 «Безопасность труда в строительстве», часть 1. Таким образом, при расположении крана на берме котлована требуемый вылет крюка можно определить по формуле:

Lтр = 0,5 · БК + ББ + БЦ

где, БК - ширина опорной базы крана, принимаемая в предварительных расчетах 5,0 м;

ББ - безопасное расстояние от опоры крана до грани фундаментов трубы, м.

Расстояние ББ определяется с учетом размеров котлована и вида грунта по формуле:

ББ = bа + bс

где, bа - регламентируемое СНиП 13 -04 - 2002 допустимое расстояние от опор крана до основания котлована, м, определяется путем интерполирования значений, принимаем при монтаже откосных крыльев bа = 3,25 м, при монтаже звеньев - bа =1,0 м; bс - расстояние от наружной грани фундамента до основания откоса котлована, принимается от 0,3 …. 0,5 м.

ББ = 3.25 + 0,5 = 3,75 м

ББ = 1 + 0,5 = 1,5 м

БЦ - расстояние от грани фундамента (со стороны крана) до центра опоры монтируемого элемента, м. При этом возможны два варианта. В проекте принимаем вариант 1, когда часть стоянок крана находятся с одной стороны котлована; другая часть стоянок с противоположной стороны котлована.

При такой схеме монтажа расстояние БЦ будет равно половине ширины монтируемого элемента bэ:



БЦ = 0,5 · bэ

где, bэ откосных крыльев 0,35 м., bэ звеньев трубы 3,32 м.

БЦ = 0,5 · 0,35 = 0,17 м БЦ = 0,5 · 3,32 = 1,66 м

Параметры расчета и расчетные данные представим в табличной форме (таблица 12).

Таблица 11. Расчет требуемого вылета крюка крана при монтаже трубы ПЖБТ - 3,0

Расчетные параметры	Ед.изм.	Элементы тубы
		Откосные крылья	Звенья
Грунт	-	суглинок
Глубина заложения фундамента	м	2,6	0,8
Допустимое расстояние от котлована до крана, bа (интерполяция по табл.3.3 СНиП 13 -04 - 2002 )	м	3,25	1,0
Величина bс	м	0,5	0,5
Ширина монтируемого элемента, bэ	м	0,35	3,32
Примерное значение ширины опорной базы стрелового крана, БК	м	5,0
Требуемый вылет, Lтр (при расположении крана с одной стороны котлована)	м	4,325 (11,135)	6,91

При сооружении водопропускной трубы принят вариант монтажа сборных конструкций в уровне стоянки крана, поэтому, учитывая размеры крана и конструкции трубы, специальной проверки крана по высоте подъема крюка расчетом не требуется.

Определяем требуемую высоту подъема стрелы по формуле:

HCT = hэл + hз + hп + hс



где, hэл - высота элемента (звена тела трубы, портальной стенки) в монтируемом положении, hэл = 3,40 м; hз - запас по высоте, требующийся по условиям монтажа для заводки конструкции к месту установки, принимаем 0,5 м; hп - высота полиспаста в стянутом состоянии, принимаем 2 м; hс - высота строповки в рабочем положении от верха монтируемого элемента до крюка крана, hс = 4,00 м;

HCT = 3,40 + 0,5 + 2 + 4,00 = 9,90 (м)

Определяем требуемую длину стрелы по формуле:

hш - высота шарнира пяты стрелы от уровня стоянки крана, принимаем hш = 1,5 м;

Остальные обозначения приведены выше.

Выбор монтажного крана.

После определения расчетных параметров, по техническим характеристикам, выбираем тип крана, рабочие параметры которого будут удовлетворять расчетным, т.е. должны быть соблюдены следующие условия:

Мгр ? Мгртрmax и Lст ? Lсттрmax

где, Мгр - грузовой момент крана, н·м;

Мгртрmax - максимальное значение грузового момента, соответствующее требуемому значению Lсттрmax, н·м, определяется по формуле:

Мгртрmax = ?сттр·G, нм



где, ?сттр - требуемый вылет стрелы, 6,91 м

G - вес, поднимаемого груза, Н;

G = m·a = 7500 · 9,81 = 73575 Н = 73,57 кН

Мгртрmax = 6,91·73,57 = 508,3 (кН·м)

Lсттрmax = 14.0 (м)

На рис. 10 приведен график грузовысотной характеристики крана КС-5573, который характеризует зависимость его грузоподъемности от вылета стрелы, в таблице 13 - технические характеристики крана. С помощью этого графика грузоподъемности определяем массу груза, которую кран может поднять на заданном вылете. Кран принимаем с наличием выносных опор.

Рис. 10. Грузовысотные характеристики крана КС -5573

Таблица 12. Технические характеристики автомобильного крана КС -5573

п/п	Показатель	Измер-ль	Значен.
1	Максимальная грузоподъемность	т	8.3
2	Длина стрелы	м	15
3	Тип стрелы		подъемная
4	Марка базового автомобиля		МАЗ-73101
5	Скорость передвижения крана, транспортная	км/ч	65
6	Расстояние между выносными опорами
	- поперек продольной оси	м	4.5
7	Расстояние между выносными опорами
	- вдоль опорной оси	м	4.6
8	Мощность двигателя	кВт	176
9	Конструктивная масса	т	28

Вычисляем грузовой момент:

Мгр = ?ст·G = 7 ·73,57 = 515,02 (кН·м)

?ст = 7 м;

G = 7,5 ·9,81 = 7500 ·9,81 =73575 (н) = 73,575 (кН)

Длина стрелы: Lст = 15 (м)

Проверяем условия:

515,02 ? 508,3 и 15,0 ? 14,0 Условия выполняются.

На рис.15. приведен график грузовысотной характеристики крана КС-557Кр, который характеризует зависимость его грузоподъемности от вылета стрелы, в таблице 13 - технические характеристики крана. С помощью этого графика грузоподъемности определяем массу груза, которую кран может поднять на заданном вылете. Кран принимаем с наличием выносных опор.

Таблица 13. Технические характеристики автомобильного крана КС 557Кр

п/п	Показатель	Измер-ль	Значен.
1	Максимальная грузоподъемность	т	11.5
2	Длина стрелы	м	10
3	Тип стрелы		подъемная
4	Марка базового автомобиля		КрАЗ-65101
5	Скорость передвижения крана, транспортная	км/ч	75
6	Расстояние между выносными опорами
	- поперек продольной оси	м	6,5
7	Расстояние между выносными опорами
	- вдоль опорной оси	м	5,9
8	Мощность двигателя	кВт	170
9	Конструктивная масса	т	27,3

Вычисляем грузовой момент:

Мгр = ?ст·G = 7 ·99.08 = 693.58 (кН·м)

где, ?ст = 7 м;

G = 10.1 ·9,81 = 10100 ·9,81 = 99081 (н) = 99.08 (кН)

Длина стрелы: Lст = 15 (м)

Проверяем условия:

693.58 ? 508,3 и 15.0 ? 14.0 Условия выполняются.

Рис. 11. Технические характеристики крана КС 557Кр

Выбранные по техническим параметрам краны должны быть близки между собой по грузоподъёмности. Проведем технико-экономическое сравнение кранов.

Сравнение различных монтажных кранов производят по величине удельных приведённых затрат (Суд) на 1 тонну смонтированных конструкций.

Суд для каждого из выбранных кранов определяется по формуле:

Cуд = Се + Ен +Куд

где, Се - себестоимость монтажа 1 тонны, тыс.руб;

Ен - нормативный коэффициент экономической эффективности капитальных вложений (в строительстве Ен =0,15);

Куд -удельные капитальные вложения, тыс.руб./т.

Определяем себестоимость монтажа 1 тонны конструкции по формуле:

(тыс.руб./т)

где, 1,08 и 1,5 - коэффициенты накладных расходов соответственно на эксплуатацию машин и заработную плату монтажников;

См.см - себестоимость машиносмены, тыс.руб.;

Сз.м - средняя заработная плата рабочих в смену, занятых на монтаже конструкций, сварке и заделке стыков (Сз.м ? 40 тыс. руб);

Сп - затраты на подготовительные работы, для самоходных стреловых кранов Сп=0;

m - для самоходных стреловых кранов m = 0;

Робщ - общая масса монтажных элементов сооружения, т.;

Рпорт.ст = 2 ·9.1 = 18.2 т;

Ротк.ст №58 = 4 ·6.5 = 26,0 т;

Ротк.ст №59 = 4 ·2.8 = 11.2 т;

Рзв.сред.части = 18 · 6.23 = 112.14 т;

Р общ. = 18,2 + 26,0 + 11.2 + 112,14 = 167.54 т.

Пн.см - нормативная сменная эксплуатационная производительность крана на монтаже конструкций данного объекта,., определяется по формуле:



где nм.см - количество машино-смен крана для монтажа сборных элементов сооружения, определяется по формуле:

, маш.см.

где, Nэ - количество монтажных элементов, устанавливаемых краном на объекте, Nэ = 28 шт;

8,2 -продолжительность смены, часы (с учётом рабочих суббот);

Кв -коэффициент использования машины по времени в смену, Кв=0,85;

Тц - время выполнения краном одного рабочего цикла, определяем по формуле:

Тц = У tм + tэ + tу мин

где, ?tм - суммарное время машинных операций, определяем по формуле:

Т_ц = У t_м + t_э + t_у мин

где hср - средняя высота подъёма и опускания груза, принимается равной половине высоты строящегося объекта, м;

Vп и Vоп - скорости подъёма и опускания груза, м/мин;

б - угол поворота стрелы (б=1350);

nоб - скорость вращения поворотной платформы крана, об/мин.,;

А - коэффициент совмещения операций, при б=1350 А=0,8;

tз - время зацепки грузов tз=1,3 мин.;

tу - время наводки груза, его установки в заданное место и отцепки tу=12мин.

Величину удельных капитальных вложений определяют по формуле

где, Си.р - инвентарно-расчётная стоимость крана, тыс. руб ;

Тr - нормативное число работы крана в году, ч.

Вычисляем величину удельных приведённых затрат (Суд) для крана

КС 5573:

- суммарное время машинных операций крана, если hср = 10,85 м, Vоп = 6,1 м/мин, nоб = 1,5 мин-1,

- время выполнения краном одного рабочего цикла,

Тц = 3,9 + 1,3 + 12 =17,2 мин

- количество машино-смен крана для монтажа сборных элементов сооружения,

- нормативна сменная эксплуатационная производительность крана на монтаже конструкций данного объекта,

Себестоимость монтажа 1 тонны конструкции составит:

См.см = 64,0 тыс.руб;

Вычисляем величину удельных капитальных вложений, если

Си.р.=32000 т.руб, Тr = 2070 м/ ч:

Величина удельных приведённых затрат на 1 тонну смонтированных конструкций составит: Суд = 1,2 + 0,15 + 0,87 = 2,2 тыс. руб/т

Вычисляем величину удельных приведённых затрат (Суд) для крана

КС 557Кр:

- суммарное время машинных операций крана, если hср = 10.85 м, Vоп = 7,0 м/мин, nоб = 2,0 мин-1,

- время выполнения краном одного рабочего цикла,...