Объем грунта, подлежащего уплотнению грунтоуплотняющими машинами или трамбовками

Объем грунта, подлежащего уплотнению грунтоуплотняющими машинами или трамбовками, равен объему обратной засыпки на первой стадии, т.е объему засыпки грунтом котлована на уровне обреза фундаментов после монтажа подземной части здания (на уровне 1,5 м. от дна котлована). Уплотнение ведется послойно.

Принимаю толщину уплотняемого слоя 0,3 м. Всего слоёв 2,7/0,3 = 9, где

2,7 м. – высота котлована.

Тогда площадь каждого из уплотненных слоёв определяется по формуле:

, где

S, Z – ширина и длина котлована по низу, м;

K_i – величина, на которую увеличивается ширина и длина котлована по мере засыпки слоёв:

K_i = m ∙ h ∙ i, где

m – коэффициент откоса котлована по прил. 1 М.У., m = 0,5;

h – толщина уплотняемого слоя, h = 0,3 м.;

i – номер уплотняемого слоя, i = 1….9.

1 слой: K_i = 0,5 ∙ 0,3 ∙ 1 = 0,15 м.;

2 слой: K_i = 0,5 ∙ 0,3 ∙ 2 = 0,30м.;

3 слой: K_i = 0,5 ∙ 0,3 ∙ 3 = 0,45 м.;

4 слой: K_i = 0,5 ∙ 0,3 ∙ 4 = 0,60 м.;

5 слой: K_i = 0,5 ∙ 0,3 ∙ 5 = 0,75 м.;

6 слой: K_i = 0,5 ∙ 0,3 ∙ 6 = 0,9 м.;

7 слой: K_i = 0,5 ∙ 0,3 ∙ 7 = 1,05 м.;

8 слой: K_i = 0,5 ∙ 0,3 ∙ 8 = 1,2 м.;

9 слой: K_i = 0,5 ∙ 0,3 ∙ 9 = 1,35 м.;

F_ф-1i и F_ф-1i – площади поперечного сечения фундаментов Ф-1 и Ф-2 по мере засыпки слоёв (уменьшается при каждом последующем слое):

1 слой: F_ф-1i = (а₃ ∙ в₃) ∙ n₁ = (3 ∙ 2,4) ∙ 110 = 792 м²;

F_ф-2i = (а₃ ∙ в₆) ∙ n₂ = (3 ∙ 3,3) ∙ 5 = 49,5 м²;

2 слой: F_ф-1i = (а₂ ∙ в₂) ∙ n₁ = (2,4 ∙ 1,8) ∙ 110 = 475,2 м²;

F_ф-2i = (а₂ ∙ в₅) ∙ n₂ = (2,4 ∙ 2,7) ∙ 5 = 32,4 м²;

3 - 5 слой: F_ф-1i = (а₁ ∙ в₁) ∙ n₁ = (1,2 ∙ 1,2) ∙ 110 = 158,4 м²;

F_ф-2i = (а₁ ∙ в₄) ∙ n₂ = (1,2 ∙ 2,1) ∙ 5 = 12,6 м²;

Итак, площади слоёв, подлежащих уплотнению грунтоуплотнительными машинами:

1 слой: м²;

2 слой: м²;

3 слой: м²;

4 слой: м²;

5 слой: м²;

6 слой: м²;

7 слой: м²;

8 слой: м²;

9 слой: м².

Суммарная площадь слоёв, подлежащих уплотнению:

Объём грунта, подлежащий уплотнению: .

В суммарную площадь уплотняемого грунта входит площадь грунта подлежащего уплотнению грунтоуплотняющими машинами и площадь грунта подлежащего уплотнению в ручную электрическими трамбовками. В стесненных условиях и на расстоянии 0,8 м от фундаментов уплотнение ведется ручными трамбовками.

Определяем площадь слоев грунта, подлежащих уплотнению ручными трамбовками:

Вокруг фундамента Ф-1:

1 слой: ;

2 слой:

;

3 - 5 слой:

Суммарная площадь уплотняемого грунта вокруг фундамента Ф-1:

Вокруг фундамента Ф-2:

1 слой:

2 слой:

3 - 5 слой:

Суммарная площадь уплотняемого грунта вокруг фундамента Ф-2:

Общая площадь грунта, уплотняемого ручными трамбовками:

Тогда, площадь грунта, подлежащего уплотнению самоходными катками:

3.2.2. Выбор и исследование технологической взаимосвязи машин для комплексной механизации работ и технико-экономическое обоснование вариантов

Земляные работы должны выполняться с разработкой и применением комплексной механизации всех процессов и рациональных способов производства работ.

Комплексная механизация земляных работ предусматривает выполнение основных и вспомогательных процессов с помощью звеньев машин, увязанных между собой по технологическому назначению, технологическому уровню и производительности. Отдельные машины комплекта работают как единый агрегат, выполняя операции в последовательном порядке непрерывным потоком.

В комплекте выделяются ведущая машина по разработке грунта и вспомогательные машины. В качестве ведущей машины выбираю экскаватор, который определяет производительность всего комплекса машин, его состав и организацию работ. В качестве ведомой машины выбираю бульдозер, автомобильный транспорт, катки, ручные трамбовки. А именно: производительность бульдозера беру на 10-20% больше, чем производительность экскаватора в отвал, для обеспечения непрерывности выполнения работ.

Рабочее место экскаватора, включая стоянки автотранспорта, называется забоем, а разрабатываемые по мере передвижения экскаватора участки грунта – проходками.

3.2. Выбор экскаватора. Выбор типа экскаватора зависит от типа грунта, рельефа местности, объема и глубины котлована, условий выполнения работы

(в отвал, в транспорт), транспортных средств и дальности перемещения грунта.

Подбор экскаватора для разработки грунта осуществляется в два этапа:

1) подбирают два - три варианта экскаваторов, способных выполнить поставленную задачу;

2) производится их экономическая оценка.

По приложению 3 МУ произвожу ориентировочный расчет двух емкостей ковша экскаватора. Для отрывки котлована глубиной до 3 м. и объемом до 15000 м³ в грунтах I группы (по ЕНиР Е2, вып. 1, гл. 1, табл. 1) принимаю ёмкость ковша 1,0 м³.

Для сравнения выбираю 2 вида экскаватора:

1. Экскаватор обратная лопата ЭО – 4322 объемом ковша 1,0 м³.

2. Экскаватор драглайн ЭО – 5111Б объемом ковша 1,0 м³.

Таблица 2. Производственные характеристики экскаваторов (по ЕНиР)

Индекс экскаватора	Объем ковша	Наибольший радиус резанья, R1, м	Высота, глубина копания H1, м	Высота, выгрузки H2, м	Сменная производительность
					ПТсм	Посм
1	2	4	7	8	9	10
ЭО – 4322	1,0	9,0	5,85	5,5	615,4	734
ЭО – 5111Б	1,0	13,5	9,4	6,6	727,30	909

П^Т_см – производительность экскаватора при работе в транспорт;

П^о_см - производительность экскаватора при работе в отвал;

Сменная производительность экскаваторов определяется делением продолжительности смены на норму времени по формуле: %,

где П – сменная производительность экскаватора;

Н_вр – норма времени по ЕНиР (§ Е2-1-7, § Е2-1-8 и § Е2-1-9);

Т – продолжительность смены (Т = 8 час).

Для экскаватора обратная лопата с емкостью ковша 1,0 м³ (по ЕНиР § Е2-1-9, табл. 3):

П^Т_см = 8/1,3 · 100 = 615,4 м³ – с погрузкой в транспортные средства;

П^о_см = 8/1,09 · 100 = 734 м³ – в отвал (навымет).

Для экскаватора драглайн с емкостью ковша 1,0 м³ (по ЕНиР § Е2-1-7, табл. 3):

П^Т_см = 8/1,1 · 100 = 727,30 м³ – с погрузкой в транспортные средства;

П^о_см = 8/0,88 · 100 = 909 м³ – в отвал (навымет).

Вывод: предварительно делаем вывод о целесообразности применения экскаватора драглайн ЭО – 5111Б.

Принимаем окончательное решение о выбре экскаватора на основании экономической оценки результатов его работы.

Число смен работы экскаватора N_эф определяется по формуле:

,

Для экскаватора обратная лопата ЭО – 4322:

маш.-смен.

Для экскаватора драглайн ЭО – 5111Б:

маш.-смен

Определяем эксплуатационные расходы вариантов экскаваторов по формуле:

С_е = С_ед · 8 · N_эф,

где С_ед – стоимость маш-ч., руб;

Для экскаватора обратная лопата ЭО – 4322:

С_е = 358 · 8 · 16,53 = 47341,92 руб.

Для экскаватора драглайн ЭО – 5111Б:

С_е = 358 · 8 · 13,70 = 39236,8 руб.

Таблица № 3. Экономическая эффективность работы экскаваторов

Индекс экскаватора	Стоимость маш-ч. Сед, руб	Эксплуатационные расходы за период Се, руб	Число смен работы экскаватора Nэф, маш.-смен
ЭО – 4322	358	47341,92	16,53
ЭО – 5111Б	358	39236,8	13,70

Вывод: на основании приведенных расчетов производительности и эксплуатационных затрат принимаем для земляных работ экскаватор драглайн ЭО-5111Б, т.к. у него большая производительность и меньшие эксплуатационные затраты.

Рассчитываем объем разработки недобранного грунта в котловане V_нг:

V_нг = S_{котл. понизу} · 0,25 = 3823,92 · 0,25 = 955,98 м³,

где 0,25 – величина недобора для экскаватора ЭО-5111Б (по прил. 2 МУ)

S_{котл. понизу} - площадь дна котлована:

S_{котл. понизу} = S · Z = 28,2 · 135,6 = 3823,92 м²

Другие средства механизации

Земляные работы ведутся с применением комплекса механизации работ.

Для перемещения разработанного грунта на поверхности земли от места выгрузки до места укладки в отвал используем бульдозер. Этой же машиной производим разработку недобора грунта на дне котлована, обратную засыпку

фундаментов и разравнивание грунта. Таким образом, увязывая производительности комплекса машин, применяю производительность бульдозера на 10 – 15 % больше производительности экскаватора, т.е.:

П_б = П_э × 15 % = 909 % × 15 % = 1045,35 м³/см

Грунт – лёсс с примесью гальки. Для данного грунта по ЕНиР:

- средняя плотность в естественном залегании – 1,80 т/ м ³;

- группа грунта (немерзлого) – I.

По ЕНиР (§Е2-1-22) для грунта I группы и расстоянием для перемещения грунта L = 36,3 м ≈ 40 м подбираю бульдозер со сменной производительностью:

, где

Н_вр – норма времени по ЕНиР (§Е2-1-22, табл.2):

Н_вр = ((0,22 ∙ 3) + 0,25) ∙ 0,85 = 0,91 ∙ 0,85 = 0,77

0,85 – коэффициент, учитывающий первоначальное разрыхление грунта;

Тогда производительность бульдозера составит:

Что составляет: .

Принимаю бульдозер марки Д – 385 на базе трактора ДЭТ – 250.

Таблица № 4. Технические характеристики принятого бульдозера Д - 385

Наименование показателя	Д-385
Тип отвала	Поворотный
Длина отвала, м	4,53
Высота отвала, м	1,4
Управление	Гидравлическое
Мощность, кВт (л.с.)	228 (310)
Марка трактора	ДЭТ-250
Масса бульдозерного оборудования, т	4,5

Определение расстояния перемещения разработанного грунта

бульдозером

Для составления калькуляции затрат труда и машинного времени на производство работ таких, как перемещение грунта от места выгрузки до места укладки в отвал на поверхности земли, разработка недобора грунта на дне котлована и обратная засыпка, составляем схему.

Рис. 3. Схема перемещения грунта

L₁ - расстояние от места разработки до места выгрузки, L₂ - расстояние от места выгрузки до места укладки в отвал, L₃ – из отвала в пазухи фундамента, 1 – котлован, 2 - временный отвал, 3 – кавальер, Н – высота треугольного отвала, h – высота трапециидального отвала

Площадь сечения треугольного отвала:

, где

2L – длина котлована по верху плюс по 3 м с каждой стороны, т.е (2 ∙ 138,3) + 6 = 282,6 м;

Высота треугольного отвала: , где

tg α - берем по прил. № 1 М.У. для лёссового грунта.

Ширина треугольного отвала d:

Площадь сечения отвала трапеции:

Пусть высота трапеции h = 2 м, а нижнее основание больше верхнего на 4 м. Тогда b = c + 4.

=> 20,22 = 2с + 4 => с = 8,11 м.

b = 8,11 + 4 = 12,11 м

Определим расстояние L₁ – перемещение от места разработки до места выгрузки грунта: м.

Определим расстояние L₂ – перемещение от места выгрузки грунта до места укладки в отвал: м.

Определим расстояние L₃ – перемещение грунта из отвала в пазухи фундамента: м.

Рис. 4. Схема перемещения грунта с расчитанными параметрами

Уплотнение насыпного грунта

Искусственное уплотнение грунтов производят для повышения устойчивости, уменьшения осадки грунтов. Плотность грунта выражается коэффицие-

нтом уплотнения, величина которого устанавливается в зависимости от назначения сооружения и свойств грунтов. Уплотнять грунт следует при оптимальной влажности. Производительность грунтоуплотняющих машин должна

соответствовать производительности ОЭ и бульдозера. Толщина уплотняемого слоя должна соответствовать характеристике уплотняющих машин. Каждый последующий ход катка должен перекрывать предыдущий на 0,1 - 0,2 м.

Принимаю машины для уплотнения грунта:

1. Каток марки ДУ – 10А (по прил. № 6 М.У.) со схемой движения по замкнутому кругу.

2. Ручную пневматическую трамбовку ИЭ – 4505 для работы в стесненных условиях и по периметру (0,8 м) фундаментов.

Верхняя часть обратной засыпки может уплотняться катками.

Таблица № 5.Технические характеристики катка ДУ – 10А

Показатели	ДУ-10 А
Масса, т: без балласта с балластом	1,5 1,3
Число вальцов	2
Ширина уплотняемой массы, м	0,85
База, м	1,3
Радиус поворота по внутреннему следу, м	1,5
Габаритные размеры, м: длина ширина высота	2,7 0,98 2,2

Таблица № 6.Технические характеристики ручной трамбовки ИЭ – 4505

Наименование показателя	Единица измерения	Значение
Глубина уплотнения (за 2 прохода)	см	20
Диаметр трамбующего башмака	мм	200
Размеры трамбующего башмака	мм	-
Характеристика электродвигателя:
мощность	кВт (л. с.)	0,6 (0,8)
напряжение	В	222
частота тока	Гц	50
Частота ударов	"	6,3
Габариты	мм	255440785
Масса	кг	27