Выбор комплекта машин и производства земляных работ в зимний период

Размещено на http://www.allbest.ru/

ДВГУПС кафедра «Строительство»

Контрольная работа

Разработал: Байкина В.В.

Проверил: Васильев Д.А.

Хабаровск, 2022



Содержание

Введение

1. Выбор комплекта машин

1.1 Определение объемов работ

1.2 Расчет требуемых параметров ведущей машины

1.3 Определение состава строительных процессов и используемых средств механизации

1.4 Расчет размеров блоков и длины нарезаемых щелей

1.5 Разработка технологических схем отрывки траншеи

1.6 Определение производительности машин

1.7 Расчет технико-экономических показателей и сравнение вариантов

2. Проектирование технологии земляных работ

Заключение

Список используемых источников



Введение

В промышленном и гражданском строительстве возведение объектов любого назначения начинается с земляных работ, под которыми понимается совокупность процессов по разработке, перемещению и укладке грунта для получения земляного сооружения. Земляные работы относятся к наиболее трудоемким видам работ, поэтому они должны осуществляться с использованием принципов комплексной механизации и применением рациональной технологии строительного производства.

Способы выполнения земляных работ и типы привлекаемых средств механизации определяются, прежде всего, грунтовыми, климатическими и сезонными факторами. При возведении зданий и сооружений на железнодорожном транспорте к этим факторам добавляются первопроходческий и рассредоточенный характер строительства, необходимость ведения работ в стесненных условиях, отсутствие постоянных источников энергоснабжения, удаленность ремонтной базы, сложности перебазирования строительной техники и пр.

Еще одной особенностью строительства на территории Дальнего Востока является значительная продолжительность зимнего периода (до семи и более месяцев). Суровые климатические условия вызывают целый ряд проблем, связанных с производством строительно-монтажных работ при низких температурах.

Разнообразие условий производства земляных работ, с одной стороны, и многочисленность возможных способов и средств их выполнения, с другой, требуют от технолога знаний и навыков по нахождению рациональных решений в конкретных производственных условиях.



1. Выбор комплекта машин

1.1 Определение объемов работ

Исходные данные:

*Протяженность траншеи - L=790 (м);

*Вид грунта - песок с примесью гравия свыше 10 % по объему;

*Ширина траншеи по дну - а=0,35 (м);

*Глубина траншеи - h=2,45 (м);

*Глубина промерзания грунта - hпр=1,15 (м).

Устойчивость грунта при отрывке траншеи обеспечивается пологими откосами в области талого грунта (рис. 1).

Рис. 1. Поперечное сечение траншеи

В табл. 1 указана допустимая крутизна откосов выемок, взятая из источника.

Таблица 1 Допустимая крутизна откосов траншеи

Вид грунта	Глубина выемки, до
	3 м	5м
1. Песок	1: 1	1: 1

С учетом принятой крутизны откоса определяем ширину отрываемой траншеи поверху с:

с = a + 2 m (h - h_пр)=0,35+2*1 (2,45-1,15)=2,95 (м).

Находим объем мерзлого грунта Vм, разрабатываемого в траншее,

V_м = c h_пр L=2,95*1,15*790=2680 (м³)

и объем талого грунта Vт:

V_т = (a + c) (h - h_пр) L/2=((0,35+2,95)*(2,45-1,15)*790)/2=1694,5 (м³),

где L - длина траншеи в метрах.

1.2 Расчет требуемых параметров ведущей машины

Принцип комплексной механизации предусматривает выполнение всех строительных процессов с помощью машин, увязанных в комплект по основным параметрам (производительность, количество и т. п.).

В комплект входят одна или несколько ведущих и вспомогательные машины. Ведущей машиной комплекта является средство механизации, выполняющее основной строительный процесс, а вспомогательные машины производят остальные процессы.

При отрывке траншеи основным процессом является разработка грунта. Отрывка траншей в строительстве чаще всего производится одноковшовым экскаватором, оборудованным обратной лопатой.

Для выбора ведущих машин на базе рис. 2 рассчитываются показатели, определяющие значения технических характеристик экскаватора.

Рис. 2. Схема для определения технических параметров экскаватора

Площадь поперечного сечения траншеи:

F_тр = с h_пр + (a + c) (h - h_пр)/2=2,95*1,15+(0,35+2,95)(2,45-1,15)/2=3,8 (м2),

а площадь поперечного сечения отвала F_от, с учетом первоначального разрыхления грунта, после его разработки

F_от = F_тр К_р =3,8*1,1=4,2 (м²),

где Кр - коэффициент первоначального разрыхления грунта, принимаемый по данным табл. 2.

Таблица 2 .Значения коэффициентов первоначального разрыхления Кр

Вид грунта	Значения Кр
1. Песок	1,1

Высота отвала d, которая не должна превышать высоту выгрузки принятого экскаватора Н_вт, составит

d = < H_вт

d = =2,05 < 4,8

Расстояние от оси траншеи до оси отвала е, которое не должно превышать наибольший радиус выгрузки экскаватора R_вт, е = c / 2 + 0,5 + d < R_вт.

е = 2,95 / 2 + 0,5 + 2,05= 4 < 6,6

После произведенных расчетов на базе прил. 2 подбираем 2 марки экскаваторов с обратной лопатой, у которых высота выгрузки грунта не менее величины d, а радиус выгрузки грунта - не менее величины е. Технические параметры выбранных экскаваторов свели в таблицу (табл. 4).

Таблица 3 Технические характеристики экскаваторов

Наименование параметра	Един. изм.	Марка экскаватора
		ЭО-3322Б	ЭО-3122
1. Вместимость ковша 2. Наибольший радиус резания 3. Наибольшая глубина копания 4. Радиус выгрузки 5. Наибольшая высота выгрузки 6. Мощность двигателя 7. Масса	куб.м м м м м кВт т	0,5 7,6 4,2 6,6 4,8 55 12,5	0,63 7,75 4,8 6,8 4,5 55 13,8

1.3 Определение состава строительных процессов и используемых средств механизации

Необходимо подобрать один из трех вариантов комплексной механизации отрывки траншеи. Под вариантом механизации подразумевается любое сочетание принятых способов производства работ и используемых средств механизации.

В каждом варианте определяется набор простых процессов и используемых при этом строительных машин на основе области их применения и рекомендаций, изложенных в соответствующих параграфах ЕНиР.

В зависимости от глубины промерзания грунта рекомендуются следующие способы его подготовки к разработке:

при h_пр не более 0,5 м - рыхление грунта тракторными рыхлителями (§ Е2-1-2);

при h_пр не более 1,3 м - рыхление грунта клин-молотом, подвешенным к стреле экскаватора (§ Е2-1-3);

при h_пр не более 1,8 м - нарезка мерзлого грунта на крупные или мелкие блоки баровой машиной (§ Е2-1-4).

Описание вариантов разработки траншеи:

1-й вариант

1. Сплошное рыхление мерзлого грунта - клин-молот, подвешенный к стреле экскаватора-драглайна Э-652В (§ Е2-1-3).

2. Разработка мерзлого и талого грунта в отвал - экскаватор ЭО-3322Б с обратной лопатой (§ Е2-1-13).

2-й вариант

1. Нарезка мерзлого грунта на крупные блоки - баровая машина КМП-3 (§ Е2-1-4).

2. Транспортирование блоков в отвал - бульдозер ДЗ-42 на тракторе ДТ-75 (§ Е2-1-23).

3. Разработка талого грунта в отвал - экскаватор ЭО-3322Б с обратной лопатой (§ Е2-1-13).

3-й вариант

1. Нарезка мерзлого грунта на мелкие блоки - боровая машина КМП-3 (§ Е2-1-4).

2. Разработка мерзлого и талого грунта в отвал - экскаватор ЭО-3322Б с обратной лопатой (§ Е2-1-13).

1.4 Расчет размеров блоков и длины нарезаемых щелей

2-й вариант. Размеры крупных блоков в плане зависят от ширины траншеи поверху с и определяются из условий:

масса одного блока должна составлять 4-6 т;

во избежание разрушения блока при транспортировке его форма в плане должна быть близка к квадрату. В крайнем случае, размеры блока в плане не должны различаться более чем на 40 %.

Для траншеи шириной 4,3 м, изображенной на рис. 3, принимается нарезка двух продольных щелей по краям траншеи. При нарезке поперечных щелей.

Рис. 3. Нарезка мерзлого грунта на крупные блоки

Следовательно, соотношение сторон блока в плане

2,95: 2 = 1,475 ?1,4.

А масса блока при глубине промерзания грунта h пр = 1,15м:

Q = 2 Ч 2,95 Ч 1,15 Ч 1,7 = 10 т ?6 т,

где 1,7 - плотность грунта (песок с примесью щебня до 10 %), принимаемая по прил. 1 или табл.1 технической части ЕНиР, т / м3.

Таким образом, оба условия, изложенные выше, не соблюдаются.

Количество продольных щелей при нарезке крупных блоков равно 2, а число поперечных щелей, нарезаемых через 2 м по длине траншеи, составляет:

N _поп = 790: 2 + 1 = 396 шт,

где 790 - длина траншеи, м.

Общая длина нарезаемых продольных и поперечных щелей во втором варианте

L _Щ = 790 Ч 2 + 2,95Ч 396 = 2748,2 м.

3-й вариант

При мелкоблочном способе для удобства извлечения ковшом экскаватора нарезанных блоков они должны иметь:

объем, не превышающий 80 % от вместимости ковша экскаватора, применяемого для извлечения блоков;

в плане форму ромба со стороной d

d=0,8 ,

d=0,8 =0,63

где q - вместимость ковша экскаватора, используемого для извлечения мелких блоков, м3.

Рис. 4. Нарезка мерзлого грунта на мелкие блоки

Количество нарезаемых продольных щелей при мелкоблочном методе

N_пр = c / d + 1 (шт),

N_пр = 2,95/ 0,63 + 1=5,7 ?6 шт.

где с - ширина траншеи поверху, м.

Полученная величина N_пр округляется в большую сторону до целого числа.

Так как поперечные щели нарезаются под углом 60 град к оси траншеи, то их длина составит

f = с / sin 60 = c / 0,866=2,95/0,866=3,4 ,

а их количество

N_поп = L / d + 1 (шт)=790/0,63+1=1254

Общая длина нарезаемых щелей по третьему варианту

L_щ = L Ч N_пр + f Ч N_поп = 790*6+3,4*1254=9003,6 (м).

1.5 Разработка технологических схем отрывки траншеи

Отрывка траншеи ведется по трем вариантам.

1-й вариант. Рыхление грунта клин-молотом

В выполнении работ занято 2 человека

Рис. 5 Технологические схемы разработки траншеи: 1 - экскаватор Э-652 В с клин-молотом; 2 - экскаватор ЭО-3322Б ; 3 - отвал

2-й вариант. Нарезка мёрзлого грунта на крупные блоки

В выполнении работ занято 5 человек

Рис. 6. Продолжение: 1 - баровая машина КМП-3; 2 - бульдозер ДЗ-42; 3 - экскаватор ЭО-3322Б; 4 - отвал

3-й вариант. Нарезка мёрзлого грунта на мелкие блоки

В выполнении работ занято 2 человека

Рис. 7 Окончание: 1 - баровая машина КМП-3; 2 - экскаватор ЭО-3322Б; 3 - отвал

1.6 Определение производительности машин

Нормативная производительность используемых средств механизации за смену Пн рассчитывается по данным ЕНиР.

Пн = 8 И / (К Нвр.м) (ед.продукции / смену),

где И - измеритель, на который рассчитана норма машинного времени (100 куб. м для клин-молота и экскаватора и 100 пог. м для баровой машины ); К - поправочный коэффициент; Н_вр.м - норма машинного времени, маш-ч на измеритель продукции.

Поправочные коэффициенты применяются:

*в первом варианте при рыхлении мерзлого грунта экскаватором, оборудованным клин-молотом, на полосе шириной менее 3 м К = 1,2 (ПР-1, § Е2-1-3).

*во втором и третьем вариантах при нарезке щелей длиной менее 2 м К = 1,7 (ПР-3, § Е2-1-4).

Так как при крупноблочном и мелкоблочном методах поправочный коэффициент применяется только к коротким (поперечным) щелям, то усредненный поправочный коэффициент Кср, вводимый при расчете нормативной производительности баровой машины, определяется:

К_{ср 2} = (L_пр + К L_поп) / (L_пр + L_поп)=(1580+1,7*1168,2)/(1580+1168,2)=1,3;

К_{ср 3} = (L_пр + К L_поп) / (L_пр + L_поп)=(4740+1,7*4263,6)/( 4740+4263,6)=1,33,

где L_пр и L_поп - соответственно общая длина продольных и поперечных щелей, м; К = 1,7 - величина поправочного коэффициента, вводимого на длину коротких щелей.

Величина нормы машинного времени зависит от группы талого и мерзлого грунта, которая указана табл. 1 и 2 технической части сборника ЕНиР.

1. Сменная нормативная производительность клин-молота на экскаваторе Э-652 В согласно § Е2-1-3, 2; а (грунт группы Iм, глубина промерзания 1,15 м, ширина траншеи поверху 2,45 м) составит:

П_н = 8 Ч 100 / (5,2 Ч 1,2) = 128,2 м3/ смену.

Сменная нормативная производительность гидравлического экскаватора ЭО-3322Б с обратной лопатой при разработке разрыхленного мерзлого грунта согласно § Е2-1-13, табл. 5, 3; з (группа грунта I м).

П_н = 8 Ч 100 / 2,5 = 320 м3/ смену.

Сменная нормативная производительность экскаватора ЭО-3322Б при разработке талого грунта согласно § Е2-1-13, табл. 5, 3; ж (группа грунта I)

П_т = 8 Ч 100 / 2,1 = 380 м3/ смену.

2. Сменная нормативная производительность баровой машины КМП-3 согласно § Е2-1-4, 1; в (грунт группы IIIм, глубина щели 1,15 м, ширина траншеи поверху 2,45м) составит:

П_н = 8 Ч 100 / (4,3 Ч 1,2) = 155,0 м3/ смену.

Сменная нормативная производительность бульдозера ДП-385 на тракторе ДЭТ-250 при разработке разрыхленного мерзлого грунта согласно § Е2-1-23, 1; б (группа грунта III м).

П_н = 8 Ч 100 / (0,48Ч2) = 833,3 м3/ смену.

Сменная нормативная производительность экскаватора ЭО-3322Б при разработке талого грунта согласно § Е2-1-13, табл. 5, 3; ж (группа грунта IIм)

П_т = 8 Ч 100 / 2,1 = 380 м3/ смену.

3. Сменная нормативная производительность баровой машины КМП-3 согласно § Е2-1-4, 3; в (грунт группы IIIм, глубина щели 1,15 м, ширина траншеи поверху 2,45 м) составит:

П_н = 8 Ч 100 / (4,8 Ч 1,33) = 77,11 м3/ смену

Сменная нормативная производительность гидравлического экскаватора ЭО-3322Б с обратной лопатой при разработке разрыхленного мерзлого грунта согласно § Е2-1-13, табл. 5, 3; 3 (группа грунта III м).

П_н = 8 Ч 100 / 2,5 = 320 м3/ смену.

Сменная нормативная производительность экскаватора ЭО-3322Б при разработке талого грунта согласно § Е2-1-13, табл. 5, 3; ж (группа грунта II)

П_т = 8 Ч 100 / 2,1 = 380 м3/ смену.

1.7 Расчет технико-экономических показателей и сравнение вариантов

1. Продолжительность выполнения строительных процессов.

по 1 варианту.

t₁ = V / П_н=2680м3/128,2м3/см?21 (cмен),

t₂ = V / П_н=2680/320 м3/см ?9 (cмен),

t₃ = V / П_т=1694,5/380 м3/см ?7 (cмен)

по 2 варианту.

t₁ = V / П_н=2680м3/155м3/см?18 (cмен),

t₂ = V / П_н=2680/833.3 м3/см ?4 (cмен),

t₃ = V / П_т=1694,5/380 м3/см ?5 (cмен)

по 3 варианту.

t₁ = V / П_н=2680м3/77,11м3/см?35 (cмен),

t₂ = V / П_н=2680/320 м3/см ?9 (cмен),

t₃ = V / П_т=1694,5/380 м3/см ?5(cмен)

где V - объем работ по строительному процессу; П_н - нормативная сменная производительность машины, рассчитанная в подразд. 2.6.

2. Общая трудоемкость работ

по 1 варианту

Т₁ = ? n Ч t₁=2 чел*21смен=42 (чел.-смен),

Т₁ = ? n Ч t₁=2*9=18(чел.-смен),

Т₂ = ? n Ч t₁=2*7=14 (чел.-смен),

по 2 варианту

Т₁ = ? n Ч t₁=1*18=18 (чел.-смен),

Т₁ = ? n Ч t₁=3*4=12 (чел.-смен),

Т₂ = ? n Ч t₁=1*5 =5 (чел.-смен),

по 3 варианту

Т₁ = ? n Ч t₁=2*35=70 (чел.-смен),

Т₁ = ? n Ч t₁=2*9=18 (чел.-смен),

Т₂ = ? n Ч t₁=2*5 =10 (чел.-смен),

где n - количество рабочих, занятых на выполнении процесса.

3. Удельные энергозатраты по варианту

Э₁ = W / П_вед= 190/ 343,3= 0,55 (кВт / ед. продукции),

Э₂ = W / П_вед=363/657,7=0,55 (кВт / ед. продукции),

Э₃ = W / П_вед= 190/ 343,3=0,55 (кВт / ед. продукции),

где W - суммарная мощность двигателей всех средств механизации, используемых в варианте, кВт; П_вед - сменная нормативная производительность ведущей машины в варианте, ед. продукции / смену.

П_{вед 1} = (П_м Ч V_м + П_т Ч V_т) / (V_м + V_т)=

(320*2680+380*1694,5)/(2680+1694,5)=343,2 (м³/ смену),

П_{вед 2} = (П_м Ч V_м + П_т Ч V_т) / (V_м + V_т)=

(833,3*2680+380*1694,5)/(2680+1694,5)=657,7(м³/ смену),

П_{вед 3} = (П_м Ч V_м + П_т Ч V_т) / (V_м + V_т)=

(320*2680+380*1694,5)/(2680+1694,5)=343,2 (м³/ смену),

Рассчитанные по трем вариантам производства земляных работ показатели сводятся в таблицу для их сопоставления (табл. 5).

Таблица 4 Сравнение вариантов производства земляных работ

Наименование показателя	Ед. изм.	Варианты
		1	2	3
1. Продолжительность работ	смен	37	27	49
2. Трудоемкость работ	чел-смен	74	35	98
3. Удельная энергоемкость	кВт / ед. продукции	0,55	0,55	0,55

В результате сопоставления полученных показателей наиболее рациональным оказался второй вариант. Хоть и количество используемой техники больше, так же как и машинистов, но за, счет этого, идет экономия времени.



2. Проектирование технологии земляных работ

При поточном строительстве весь фронт работ разбивается на равновеликие захватки, а выполняемый производственный процесс - на частные потоки, в качестве которых выступают простые строительные процессы. Графическим изображением строительного потока в пространстве и времени является циклограмма, на которой по оси абсцисс откладывается продолжительность работ, а по оси ординат - захватки.

В результате сопоставления полученных показателей наиболее рациональным оказался второй вариант, по которому:

продолжительность рыхления мерзлого грунта - 18 смен;

продолжительность перемещения грунта в отвал - 4 смен;

продолжительность разработки талого грунта - 5 смен.

Для построения циклограммы производство работ по трем процессам принимается в одну смену. Тогда сроки выполнения простых процессов составят: траншея экскаватор зимний

рыхление мерзлого грунта - 9 дней;

перемещения грунта в отвал - 4 дней;

разработки талого грунта - 5 дня.

Общая продолжительность разработки траншеи, осуществляемая поточным методом, при ритмичном потоке.

Общая продолжительность разработки траншеи, осуществляемая поточным методом, при ритмичном потоке.

t = К (m + n - 1) = 1 (9 + 3 - 1) = 11 дней,

где К = 1 дню - ритм потока; m - число захваток, равное продолжительности частного потока с наибольшим сроком работ; n - количество частных потоков.

Таким образом, при разработке траншеи будет три частных потока и шесть захваток (по максимальной продолжительности процессов в варианте).

Средняя длина захватки L_з, разрабатываемой за один день, при длине траншеи L = 790 м составит

L_з = 790 /11 = 71,8 м.

Рис. 8. Циклограмма поточного производства земляных работ: 1 - нарезка мерзлого грунта на блоки баровой машиной КМП-3; 2 - перемещение блоков в отвал бульдозером ДП-385; 3 - разработка талого грунта экскаватором ЭО-3322 Б



Заключение

В выполняемой работе запроектированы и сравниваются три варианта разработки траншеи в зимний период. В результате оценки и сравнения нескольких конкурентоспособных вариантов производства земляных работ, был отобран самый оптимальных способ и средства механизации.



Список используемых источников

1. СНиП 3.02.01 - 87. Земляные сооружения, основания и фундаменты. - М.: 2001.

2. СНиП 12-01-2004. Организация строительного производства. - М., 2005.

3. СНиП 12-03-2001. Безопасность труда в строительстве. Ч. 1. Общие требования. - М., 2002.

4. СНиП 12-04-2002. Безопасность труда в строительстве. Ч. 2. Строительное производство. - М., 2004.

5. ЕНиР. Сборник Е 2. Земляные работы. Вып. 1. Механизированные и ручные земляные работы. - М., 1989.

6. Янковский, Ф. И. Проектирование работ по вертикальной планировке площадок и возведению земляных сооружений: учеб. пособие / Ф. И. Янковский. - Хабаровск: Изд-во ДВГУПС, 2003.

7. Строительные машины: учеб. для вузов по спец. ПГС / под ред. Д. П. Волкова. - М., 1988.

8. Технология строительных процессов: учеб. для вузов по спец. «Пром. и гражданское стр-во» / под ред. Н.Н. Данилова, О.М. Терентьева. - М., 1997

Размещено на Allbest.ru

...