Определение потребности в ресурсах и разработка технологии строительства водопропускных труб
Сооружение водопропускных труб следует начинать после завершения подготовительных работ до начала сооружения земляного полотна.
К основным конструктивным параметрам водопропускной трубы относятся: длина трубы, параметры оголовков, общая длина трубы [11].
Длина трубы зависит от высоты насыпи. При hн 6 м длину трубы l без оголовков рассчитывают по формуле
0,5B+m(hн – d-) 0,5B+m(hн – d-) 1
l= [---------------------- + --------------------- + n]------ (4.1)
1+m im 1-m im sin
где В – ширина земляного полотна, м;
m – коэффициент заложения откоса земляного полотна (принять 1,5);
im – уклон трубы (принять 20 %о);
n = 0,35 м – толщина стенки оголовка (необходимо помнить, что первое и последнее кольцо входят в оголовок на 0,5n);
– угол между осью дороги и трубы (принять 90);
hн – высота насыпи над трубой, которую принимают равной рабочей отметке земляного полотна;
d – диаметр трубы, м;
– толщина стенки кольца трубы (табл. Д.3 [11] или табл. Б.1), м.
А при hн 6м расчет выполняют по формуле
0,5B-1,5+1,75(hн-d-) 0,5B-1,5+1,75(hн d-) 1
l = [---------------------------- + ----------------------------- + n] ------ (4.2)
1+1,75 im 1-1,75 im sin
Общая длина трубы L
L = l + 2r (4.3)
где l – длина трубы без оголовков, м;
r – длина оголовков, м.
Следует учесть, что при диаметре трубы 1 м с нормальным (цилиндрическим) входным кольцом rвх=rвых = 1,47 м, а с коническим входным кольцом при hвх=1,2 м, rвх=1,78 м. Для трубы с диаметром 1,25 м и цилиндрическим входным кольцом rвх=rвых=1,86 м, а с коническим входным кольцом и hвх=1,5 м, rвх=2,26 м. Для трубы диаметром 1,5 м и цилиндрическим входным кольцом rвх=rвых=2,26 м, а с коническим входным кольцом при hвх=1,8 м, rвх=2,74 м (рис. 3 [11]).
Необходимое количество колец трубы
(4.4)
где l – длина трубы без оголовков;
lкол – длина кольца трубы, м (табл. Д.3 [11] или табл. Б.3).
Расчетную продолжительность строительства искусственных сооружений определяют в такой последовательности
(4.5)
где
–
суммарные расходы времени отряда на
устройства водопропускных труб, смен;
–
суммарное
время передислокации отряда с одного
объекта на другой, принимается 3–5 дней;
–
расходы
времени на непредвиденные обстоятельства,
принимается 2–3 дня;
n – количество водопропускных труб, шт.
(4.6)
где tо – расход времени на устройство оголовков, смен (прил. Б.1);
tТ – расход времени на устройство тела трубы (прил. Б.1);
l – длина трубы, м;
tр.о. – расход времени на укрепление русел и откосов (прил. Б.1);
k –коэффициент, учитывающий сложность выполнения работ, k=1,05...1,15.
Рассчитанный темп работ сравнивают с производительностью крана.
Выбор крана выполняют по трем критериями:
Р
Qнв
;
Н hв + 0,5; (4.7)
lв Rd.
где Р – грузоподъемность крана при заданном вылете стрелы lв, т;
Qнв – масса наиболее тяжелого элемента трубы, т;
Н – высота подъема элементов трубы, м;
hв – высота наиболее высокой преграды на монтажной площадке, м;
Rd – расстояние от центра стоянки крана к наиболее отдаленному элементу в зоне монтажной площадки, м.
Следует выбирать кран, выполняющий монтаж без установки выносных опор, при этом повышается производительность труда [11].
На стадии проектирования следует определить способ монтажа: с колес (то есть непосредственно из кузова автомобиля) или из состава, расположенного на площадке. Важно правильно спланировать места складирования отдельных элементов трубы, вспомогательных механизмов, материалов. Так, элементы трубы можно разместить с одной или с обеих сторон от нее. Оптимальный вариант способствует удобству в работе, дает наименьшие расходы времени на монтаж трубы.
После выбора ведущей машины планируют состав МДО для комплектующих машин.
После определения конструктивных параметров водопропускной трубы выполняют расчет параметров строительной площадки и объемов земляных работ и материалов для строительства.
Площадь строительной площадки
(4.8)
где
–
длина строительной площадки, м. В реальных
проектах ее определяют по расчету. В
этом учебном проекте принять
(4.9)
–
ширина
расчистки и планирования площадки
(условно принять 10 м в каждую сторону
от оси трубы).
Объем трубы
.
(4.10)
Необходимое количество железобетона на кольца (звенья) трубы
(4.11)
где
,
–
соответственно количество колец и их
объем (прил. Б.3).
Необходимое количество железобетона на кольца (конические оголовки)
(4.12)
где
–
объем кольца оголовка (прил. Б.4), м3.
Необходимое количество железобетона на портальные стенки трубы
(4.13)
где
–
объем портальной стенки (прил. Б.4), м3.
Необходимое количество железобетона на откосные крылья трубы
(4.14)
где
– объем откосного крыла (прил. Б.4), м3.
Необходимое количество дополнительного грунта (из карьера) для засыпки
(4.15)
где
–
объем грунта обсыпки;
– объем
грунта для засыпки пазух;
–
объем
вырытого грунта.
,
(4.16)
aоб.
hоб.
bоб.
(4.17)
где аоб. – ширина обсыпки поверху, м;
bоб. – ширина обсыпки понизу, м;
hоб. – высота засыпки водопропускной трубы, м.
(4.18) Объемы
работ по строительству водопропускных
труб необходимо определять по рабочим
чертежом или ориентировочно по типовым
проектам. При разработке курсовой работы
объемы строительных работ и потребность
материалов принять по приложению Б.2.
Объем земляных работ по сооружению трубы следует определять как сумму объемов котлована под тело трубы и двух оголовков.
Проектирование технологических процессов выполняют с использованием знаний, полученных из учебников, монографий, справочников и типовых технологических карт на устройство искусственных сооружений, а также методических указаний [6, 7, 8, 9, 11, 12, 13, 14].
Калькуляция трудовых затрат на устройство водопропускной трубы составляется в табличной форме (табл. 4.1). Производительность труда машины в смену определяют по таблицам ДБН [16, 17] и формулам [9, 12, 14].
Правила заполнения граф рассмотренной калькуляции трудовых затрат идентичные подобным документам для выполнения других дорожно-строительных работ.
Производительность автомобилей при транспортировке железобетонных изделий определяется (рейсов в смену) по формуле
(4.18)
где Tсм (прил. Б.3). продолжительность смены, час.;
Кв – коэффициент использования автомобиля во времени, составляет 0,9;
L – дальность транспортировки, км;
– средняя
скорость движения автомобиля (табл.
5.2), км/час;
tПР – время на погрузку и разгрузку автомобиля, составляет 0,6 час.
Так, например, для автосамосвала КамАЗ-6520 (грузоподъемностью 21 т)
= 3,42
4 рейса
Таблица 4.1 – Калькуляция трудовых затрат на строительство круглой железобетонной водопропускной трубы (d = 1,5 м; l = 27 м; L = 32 м; nкол = 23 шт. длиной 1 м)
№ п/п |
Технологические операции |
Источник обоснования |
Состав работ |
Измеритель |
Машины и механизмы |
Объем работ |
Норма времени |
Производительность |
Количество машинно-смен |
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
7 |
8 |
9 |
10 |
1 |
Снятие бульдозером рас растительного слоя грунта толщиной 0,35 м с перемещением на расстояние до 30 м
|
ДБН Д.2.2-1-99, группа 24 норма 1-24-5, 1-24-13 |
Разработка грунта с перемещением
|
м3 грунта |
бульдозер Б-170М
|
9800,35 = 343 |
9,35 + 28,09 = 25,53
|
313,4
|
1,09 |
2 |
Планирование строительной площадки бульдозером за 4 проходи по одному следу |
ДБН Д.2.2-1-99, группа 30 норма 1-30-2 |
Предварительное (грубое) планирование площадей со срезанием неровностей грунта и засыпкой впадин
|
м2 спланированной поверхности за 1 проход бульдозера |
бульдозер ДЗ-18 |
980 |
40,39=1,56 |
5128,2 |
0,19 |
3 |
Устройство водоотвода от площадки экскаватором «обратная лопата» с ковшом емкостью 0,25 м3 |
ДБН Д.2.2-1-99, группа 13 норма 1-13-4
|
Устройство и содержание водоотводных канав или отделяющих валиков
|
м3 грунта |
экскаватор ЭО2621В-3 |
– |
Учтено в п. 9 |
||
Продолжение таблицы 4.1
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
7 |
8 |
9 |
10 |
4 |
Разбивка оси трубы и котлована с устройством обноски |
- |
Разбивка оси трубы и котлована с устройством обноски |
люд-год |
рабочие |
6 |
1
|
8 |
0,75 |
5 |
Транспортировка блоков оголовков трубы автомобилем самосвалом на расстояние 30 км |
Расчет №1
|
Транспортировка блоков оголовков трубы
|
1 рейс |
автомобиль КамАЗ-6520 |
1+2=3 |
– |
4 |
0,75 |
6 |
Выгрузка и сортировка блоков оголовков трубы краном 25 т |
ДБН Д.2.2-30-99, группа 62 норма 30-62-3 |
Подача и сортировка блоков оголовков
|
1 м3 сборных конструкций |
кран МТА-200 |
– |
Учтено в п. 13 |
||
7 |
Транспортировка колец трубы автомобилем на расстояние 30 км |
Расчет №2 |
Транспортировка колец трубы |
1 рейс |
автомобиль КамАЗ-6520 |
5 |
– |
4 |
1,25 |
8 |
Выгрузка и сортировка колец трубы краном 25 т |
ДБН Д.2.2-30-99, группа 54 норма 30-54-9 |
Подача и сортировка колец
|
1 м3 сборных конструкций |
кран МТА-200 |
– |
Учтено в п. 14 |
||
9 |
Отрывка котлована под тело трубы и оголовки экскаватором «обратная лопата» с ковшом емкостью 0,25 м3, грунт І группы (90% от общего объема) |
ДБН Д.2.2-1-99, группа 13 норма 1-13-4
|
1.Разработка грунта с выбросом 2. Устройство и содержание водоотводных канав или отделяющих валиков 3. Вспомогательные работы, связанные с перемещением экскаватора |
м3 грунта |
экскаватор ЭО2621В-3 |
70,5 |
65,79 |
121,6 |
0,64 |
Продолжение таблицы 4.1
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
7 |
8 |
9 |
10 |
10 |
Зачистка дна котлована под телом трубы и оголовками вручную толщиной 0,1 м (10% от общего объема) |
ДБН Д.2.2-1-99, группа 164 норма 1-164-1 |
1. Разработка грунта с выбросом. 2. Зачистка дна и поверхности котлована 3. Отброс грунта от бровки |
м3 грунта |
рабочие |
7,8 |
200,6 |
3,99 |
1,95 |
11 |
Транспортировка щебня автомобилем-самосвалом на расстояние 25 км |
Расчет №3 |
Транспортировка щебня
|
м3/смену |
авто самосвал КамАЗ-55118 |
13,2 |
– |
49,32 |
0,27 |
12 |
Устройство щебеночной подушки под тело трубы и оголовки трубы толщиной 0,3 м |
ДБН Д.2.2-30-99, группа 3 норма 30-3-1 |
Укладка щебеночного слоя с уплотнением
|
м3 подушки |
компрессор передвижной, давление 686 кПа |
13,2 |
11,47 |
69,75 |
0,19 |
трамбовки пневмат. |
22,93 |
34,89 |
0,38 |
||||||
13 |
Установка выходного оголовка с откосными крыльями
|
ДБН Д.2.2-30-99, группа 62 норма 30-62-3 |
1. Подача и сортировка блоков оголовков 2. Установка железобетонных конструкций оголовков на цементном растворе 3. Конопатка, заливка и расширение швов 4. Заполнение пазух бетоном 5. Устройство бетонного лотка |
1 м3 сборных конструкций |
кран МТК-200 |
14,64 |
1,01 |
7,92 |
1,85 |
битумный передвижной, емкостью 400 л |
0,02 |
400 |
0,04 |
Продолжение таблицы 4.1
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
7 |
8 |
9 |
10 |
14 |
Монтаж колец труби |
ДБН Д.2.2-30-99, группа 54 норма 30-54-9 |
1. Подача и сортировка колец 2. Укладка колец трубы на цементном растворе 3. Конопатка, заливка и затирание швов
|
1 м3 сборных конструкций |
кран МТК-200 |
16,56 |
1,88 |
4,26 |
3,89 |
котел битумный передвижной, емкостью 400 л |
0,13 |
61,54 |
0,27 |
||||||
15 |
Установка входного оголовка с откосными крыльями |
ДБН Д.2.2-30-99, группа 62 норма 30-62-3 |
1. Подача и сортировка блоков оголовков 2. Установка железобетонных конструкций оголовков на цементном растворе 3. Конопатка, заливка и расширение швов 4. Заполнение пазух бетоном 5. Устройство бетонного лотка |
1 м3 сборных конструкций |
кран МТК-200 |
– |
Учтено в п. 13 |
||
котел битумный передвижной, емкостью 400 л |
|||||||||
16 |
Транспортировка гравийно-песчаной смеси автомобилем-самосвалом на расстояние 25 км |
Расчет №4 |
Транспортировка гравийно-песчаной смеси |
м3/смену |
авто самосвал КамАЗ-55118 |
10,2 |
– |
49,32 |
0,21 |
17 |
Устройство гравийно-песчаной подушки под укрепление лотков на входе и выходе трубы |
ДБН Д.2.2-30-99, группа 3 норма 30-3-2 |
Укладка гравийно-песчаного слоя с уплотнением
|
м3 подушки |
компрессор передвижной, давление 686 кПа |
10,2 |
10,05 |
79,6 |
0,13 |
трамбовки пневмат. |
20,1 |
39,8 |
0,26 |
||||||
Продолжение таблицы 4.1
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
7 |
8 |
9 |
10 |
18 |
Транспортировка изоляционного материала (клочья, битум, мастика и т.д.) для устройства гидроизоляции швов автомобилем на расстояние 25 км |
Расчет №5 |
Транспортировка изоляционного материала (клочья, битум, мастика и т.д.) |
т/смену |
автомобиль КамАЗ-6510 |
0,04 |
– |
112 |
0,01 |
19 |
Устройство подгрунтовки и обмазочной двухслойной гидроизоляции битумной мастикой |
ДБН Д.2.2-30-99, группа 78 норма 30-78-3 |
1. Очистка и подготовка поверхности изоляции 2. Приготовление битумных мастик 3. Устройство битумной гидроизоляции
|
м2 поверхности изоляции
|
компрессор передвижной, давление 686 кПа |
197,9 |
4,06 |
197,04 |
1,0 |
котел битумный передвижной, емкостью 400 л |
7,42 |
107,82 |
1,84 |
||||||
20 |
Устройство клеевой изоляции швов мешковиной (2 слоя и 3 слоя мастики)
|
ДБН Д.2.2-30-99, группа 78 норма 30-78-2 30-78-3 30-78-4 |
1. Очистка и подготовка поверхности изоляции 2. Приготовление битумных мастик 3. Устройство битумной гидроизоляции
|
м2 поверхности изоляции |
компрессор передвижной, давление 686 кПа |
22,41 |
6,14 + 4,06 = 10,2 |
78,43 |
0,29 |
котел битумный передвижной, емкостью 400 л |
11,22+ 7,42+ 3,63 = 22,27 |
35,92 |
0,62 |
||||||
21 |
Транспортировка дополнительного количества грунта, необходимого для засыпки трубы автосамосвалом на расстояние 10 км. |
Расчет №6 |
Транспортировка грунта |
м3/смену |
авто самосвал КамАЗ-55118 |
552,21 |
– |
97,81 |
5,65 |
Окончание таблицы 4.1
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
7 |
8 |
9 |
10 |
22 |
Засыпка грунтом (1 группы) пазух котлована вручную с трамбовкой |
ДБН Д.2.2-1-99, группа 166 норма 1-166-1 |
1. Засыпка ранее выкинутым грунтом и трамбование 2. Поливка водой при необходимости |
м3 грунта |
рабочие |
5,6 |
150,45 |
5,32 |
1,05 |
23 |
Засыпка трубы грунтом 1 группы бульдозером с перемещением его на расстояние до 15 м |
ДБН Д.2.2-1-99, группа 27 норма 1-27-4 1-27-10 |
Перемещение грунта с засыпкой траншей и котлована
|
м3 грунта |
бульдозер ДЗ-18 |
597,26 |
9,13+ 24,4= 17,93 |
446,18 |
1,34 |
24
|
Уплотнение грунта пневматическими трамбовками слоями 0,2 м |
ДБН Д.2.2-1-99, группа 134, норма 1-134-1 |
Уплотнение грунта |
м3 уплотненного грунта |
компрессор передвижной, давление 686 кПа. |
150 |
4,45 |
179,78 |
0,83 |
трамбовки пневмат. |
17,85 |
44,82 |
3,35 |
||||||
25
|
Послойное уплотнение грунта катком за 6 проходов по одному следу слоями 0,2 м |
ДБН Д.2.2-1-99, группа 130 норма 1-130-3 |
Уплотнение грунта |
м3 уплотненного грунта |
каток ДУ-29 |
447,26 |
1,726 = 10,32 |
775,2 |
0,58 |
26 |
Транспортировка бетонной смеси автосамосвалом на расстояние 30 км |
Расчет №7 |
Транспортировка бетонной смеси |
т бетонной смеси |
авто самосвал КамАЗ-55118 |
2,2 |
– |
36,06 |
0,06 |
27 |
Устройство укрепления около входного и выходного оголовков |
ДБН Д.2.2-30-99, группа 62 норма 30-62-3 |
Устройство бетонного лотка |
1 м3 сборных конструкций |
- |
- |
Учтено в п.15 |
||
За один рейс КамАЗ-6520 может перевести для трубы диаметром 1,5 м: 5 колец (при транспортировке горизонтально); 2 портальные стенки; 2 откосных крыла.