5.2 Определение средней высоты насыпи

Средняя площадь поперечного сечения линейных земляных работ с учетом коэффициента уплотнения определяется по формуле:

F_ср = ; м²

Fср=645300/34315*0.98=19,18 м²

где F_ср – средняя площадь поперечного сечения, м²;

L_л.з.р – протяженность линейных земляных работ, м;

V_{общ.лин} – общий объем линейных земляных работ, м³;

К_упл – коэффициент уплотнения грунта (1,1).

Зная толщину дорожной одежды рассчитываем ширину земляного полотна по верху.

В=В_норм+2m*h_д/о (11)

В=12+2*1,5*0,38=13,14м

где В – ширина земляного полотна по верху;

В_норм – нормативная ширина земляного полотна согласно СНиП 2.05.02 – 85.

З ная среднюю площадь поперечного сечения, находим среднюю высоту насыпи. В

1/m 1/m

Н Н

Нm В Нm

F_ср=((В+(В+2*Н*m))/2)*Н (12)

F_ср=Н*В+Н²*m (13)

Н²*m+Н*В-F_ср=0 (14)

где Н – средняя высота насыпи, м;

В – ширина земляного полотна, м;

1:m – заложение откоса.

Принимаем х=Н, тогда

mх²+Вх-F_ср=0

Находим корни квадратного уравнения:

Д= b² – 4ac =13,14²-4*1,5*(-19,18)= 287,64

х₁=( - b+ ) / 2*a =(-13.14+√287,73)/2*1,5=1,27

х₂=( - b - ) / 2*a =(13.14+√287,73)/2*1,5=10,03

Принимаем х₁=1,17 за высоту насыпи и определяем толщину каждого слоя:

h₁=0,3 м, h₂=0,4 м, h₃=0,57 м

Исходя из полученной высоты насыпи, устанавливаем рациональные способы строительства земляного полотна на каждом участке дороги.

5.3 Расчет технологической карты по выполнению линейных земляных работ

Разработку и перемещение грунта на заданное расстояние можно осуществлять с использованием следующих вариантов ведущей машины: бульдозера, скрепера, экскаватора и автомобилей – самосвалов. Каждый из указанных вариантов ведущей машины имеет экономически целесообразную область применения.

Бульдозеры используют при дальности транспортирования не более 100м, что связано с потерей грунта при перемещении из призмы волочения. Прицепной скрепер ввиду низкой производительности (малой скорости) уступает в технико – экономическом отношении самоходному скреперу и автосамосвалам даже при малой дальности транспортировки грунта, до 0,5км. При дальности транспортировки до 2,8 км рациональной ведущей машиной является самоходный скрепер а при дальности возки свыше 2,8 км – экскаватор и автомобили-самосвалы. Таким образом, можно установить зоны применения в качестве ведущих различных землеройно-транспортных машин.

Для окончательного выбора необходимо провести технико-экономическое сравнение вариантов отрядов с учетом не только ведущих, но и комплектующих машин. Для выполнения каждой операции технологического процесса по строительству земляного полотна можно использовать различные марки ведущих и комплектующих дорожных машин. Все машины, включаемые в отряд, должны быть согласованы по производительности.

Для сравнения берем 3 марки экскаваторов с разными объемами ковшей 1,25м³, 1,6м³, 2.5м³

1. Экскаватор Е – 300С емкость ковша 1,25 м³, с производительностью

П=T*И/Н_вр

где Т – продолжительность рабочей смены (8 часов);

И – измеритель (1000 м²);

Н_вр - норма времени, маш.ч.

П=8*1000/10,18=785,85м³/см

2. Экскаватор Э-219 емкость ковша 1,6 м³, с производительностью П=8*1000/10,48=778,2 м³/см

3. Экскаватор Э – 195 емкость ковша 2,5 м³, с производительностью

П=8*1000/7,95=1006,3 м³/см

N= V_см/П (15)

где V_см - сменный объем линейных земляных работ, м³/см

П - производительность, м³/см

N₁=3 822 / 763,4=5,12, принимаем 6

N₂=3 822 / 778,2=4,91 , принимаем 5

N₃=3 822 / 1 006,3=3,79 принимаем 4

Рассчитываем коэффициент загруженности для каждого экскаватора:

K_заг1=5,12/6=0,85

K_заг2=5/5=1

K_заг3=3,79/4=0,94

В качестве ведущей машины принимаем экскаватор Э-219 с емкостью ковша 1,6 м³. Выбор машины был обусловлен её экономической и производственной эффективностью.

Разработанные способы строительства земляного полотна и дорожной одежды, а также оптимизация составов отрядов дорожно – строительных машин и темпов ведения ими работ позволяют составить подробные технологические карты строительства автомобильной дороги с использованием наиболее рациональных в данных условиях дорожно – строительных машин.

В технологической карте приводятся: описание последовательности выполнения технологических операций с распределением их по захваткам, расчет количества машин, схема потока с расстановкой машин по захваткам, состав специализированого звена. Для составления технологической карты определяем объемы работ: площадь снятия растительного грунта, объем грунта для каждого слоя, площадь планировки поверхности верха земляного полотна и дня резервов, площадь планировки откосов.

В – ширина верха земляного полотна, м

1:m – 1:1,5 – заложение откоса;

Н – высота насыпи(0,98), м;

hк – глубина кювета (0,3), м;

bк – ширина кювета (2), м;

b₁ , b₂ – ширина нижнего основания каждого слоя, м.

Последовательность выполнения расчета:

1. Определяем объем снятия плодородного слоя V_почв

V_почв = b_почв*h_почв*L_з (16)

V_почв =17,75*0,13*342= 789,165 м³

b_почв = В+2m(Н_нас+h_к)+2b_к+2n*h_к+2 (17)

b_почв =13,14+2*1,5*(0,41+0.3)+2*2*0,3+2=17,75

где h_почв – толщина плодородного слоя, м

В – ширина верха земляного полотна с учетом дорожной одежды

2. Определяем ширину основания подошвы насыпи S_осн

S_осн =b₃*L_зах= м² (18)

S_осн=16,95*342=5796,9 м²

3. Определяем объем каждого слоя V₁; V₂; V₃

b₁ = B+2m*h₁ (19)

V₁ = (B+b₁)/2*h₁*L_зах*K_упл (20)

b₁ = 13.14+3*0,3=14,04м³

V₁ = (13.14+14,04)/2*0,3*327*0.98=1366,44 м³

b₂ = b₁ +2m*h₂

b₂ =14,04+3*0,4=15,24м³

V₂ = (b₁+ b₂)/2*h₂*L_зах*K_упл

V₂ =(14,04+15,24)/2*0,4*342*0.98=1962,69 м³

b₃ = b₂ +2m*h₃

b₃ = 15,24+3*0,57=16,95 м³

V₃ = (b₂+ b₃)/2*h₃*L_зах*K_упл

V₃ =(15,24+16,95)/2*0.57*342*0.98=3074,8м³

V_общ=V₁ +V₂ +V₃

V_общ=1366,44+1962,69+3074,8=6403,93м³

Контроль:

b₃ = В +2m*Н_нас

b₃=13,14+3*1,27=16,95м³

V_общ=(B + b₃)/2*Н_нас*L_зах*K_упл

V_общ=(13,14+16,95)/2*1,27*342*0.98=6403,93 м³

1. Определяем S_верх

S_верх = В * L_зах (21)

S_верх = 13,14*342= 4493,88м²

2. Определяем S_отк

= * L_зах (22)

= √(1,27+0,3)²*((1,27+0,3)*1,5)²342 =1342,35м²

= * L_зах (23)

=√(0,3)²*(0,3*1)²*342=205,2м²

S_отк=2*( + ) (24)

S_отк=2*(205,2+1342,35)= 3095,1м²

3. Определяем

= 2* * L_зах (26)

= 2 *2* 342 =1368 м²

Для составления технологической карты также необходимо рассчитать производительность каждого механизма.

Производительность рассчитывается по ГЭСН сборник №1.

Производительность механизмов определяется по формуле:

П=Т*И/Н_вр (27)

где П – производительность, маш/см

Т – продолжительность смены, 8 часов

И – измеритель, определяется согласно ГЭСН, м³, м²

Н_вр – норма времени, определяется согласно ГЭСН, маш/час, чел/час

1. I

Производительность бульдозера ДЗ – 20 для снятия плодородного слоя

ГЭСН 01-01-030-1

И=1000м³

Н_вр=10,82+2*5,24=21,13 м/ч

П=8*1000/21,13=345,87 м³/см

2- I

Производительность катка ДУ-30 при 4 проходах по следу

ГЭСН 01-02-001-5

И=1000м²

Н_вр=1,38+1,38*3=5,52м/ч

П=8*1000/5,52=1 449,3 м²/см

3- II; 8- III; 13- IV

Производительность экскаватора Э-219 с объемом ковша 1,6 м³

ГЭСН 01-01-012-10

И=1000м³

Н_вр=21м/ч

П=8*1000/21=308,95 м³/см

4-II; 9-III; 14-IV

Производительность автомобилей-самосвалов грузоподъемностью 16т

Расчет

П=(Т*К*g)/((2L_ср)/V)+t; м³/см (25)

где к – коэффициент использования рабочего времени, к=0,85

g – грузоподъемность автомобиля, т;

L_ср – средняя дальность возки материалов, км;

V – средняя скорость, км/ч;

t – время погрузо-разгрузочных работ, ч.

П=(8*0,85*16)/((2*7,8)/60)+0,35=178,36 м³/см

5- II;10- III;15-IV

Производительность бульдозера ДЗ-18

ГЭСН 01-01-030-5

И=1000м³

Н_вр=6,05 м/ч

П=8*1000/6,05=1322 м³/см

6- II; 11- III; 16-IV

Производительность поливомоечной машины ПМ-130

Н_вр=11.0 маш/см

П=8*1000/11,0=727,27

7- II

Производительность катка ДУ-30 при 8 проходах по следу при уплотнении нижнего слоя насыпи

ГЭСН 01-02-001-8

И=1000м³

Н_вр=1,38+7*1,38=11,04 м/ч

П=8*1000/11,04=724,64 м³/см

12- III

Производительность катка ДУ-30 при 10 проходах по одному следу при уплотнении среднего слоя насыпи

ГЭСН 01-02-001-8

И=1000м³

Н_вр=1,38+7*1,38=11,04 м/ч

П=8*1000/11,04=724,64 м³/см

17- IV

Производительность катка ДУ-30 при 14 проходах по одному

следу при уплотнении верхнего слоя насыпи

ГЭСН 01-02-001-8

И=1000м³

Н_вр=1,38+7*1,38=11,04 м/ч

П=8*1000/11,04=724,64 м³/см

18-V

Производительность автогрейдера ДЗ-1 при планировке верха насыпи

ГЭСН 01-01-027-3

И=1000м²

Н_вр=0,98*2=1,96 м/ч

П=8*1000/1,96=4 081 м²/см

19-V

Производительность автогрейдера АГ-15 при планировке откосов насыпи

ГЭСН 01-02-027-13

И=1000м²

Н_вр=2,17*2=4,34 м/ч

П=8*1000/4,34=1 843,3 м²/см

Таблица 11 – Технологическая последовательность процессов возведения насыпи ведущей машиной экскаватор

№ п/п	№ зах	Источ. обоснован.	Описание рабочих процессов	Ед из	Кол-во работ	Производительность	Потребность	Марка машины
1	2	3	4	5	6	7	8	9
1	I	ГЭСН 01-01-030-5-13	Снятие плодородного слоя бульдозером с перемещением до 50 м	м3	789,76	367,47	2,15	Бульдозер ДЗ - 20
2	I	Расчёт	Уплотнение основания насыпи катком при 4 проходах по 1 следу	м2	5796,9	2531,65	2,3	Каток ДУ-30
3	II	ГЭСН 01-01-012-4	Разработка грунта 4 группы экскаватором	м3	3074,8	308,95	9,95	Экскаватор Э-219
4	II	Расчет	Транспортировка грунта 4 группы автосамосвалами	м3	3074,8	151,1	20,34	А/самосвал КамАЗ 55111
5	II	Расчёт	Разравнивание грунта 4 группы бульдозером для нижнего слоя	м3	3074,8	177,34	17,33	Бульдозер ДЗ - 20
6	III	Расчёт	Увлажнение грунта 4 группы поливомоечной машиной для нижнего слоя	м3	922,44	727,27	1,26	ПМ-130
7	III	ГЭСН 01-02-001-3-9	Уплотнение нижнего слоя насыпи катком при 8 проходах по следу	м	3074,8	1060	2,9	Каток ДУ-30
8	IV	ГЭСН 01-01-013-4	Разработка грунта 4 группы среднего слоя насыпи экскаватором	м	1962,69	308,95	6,35	Экскаватор Э-219
9	IV	Расчет	Транспортировка грунта 4 группы автосамосвалами	м	1962,69	151,1	12,98	А/самосвал КамАЗ 5411
10	IV	Расчёт	Разравнивание грунта 4 группы бульдозером для среднего слоя	м	1962,69	177,34	11,06	Бульдозер ДЗ – 20

11	V	Расчёт	Увлажнение грунта 4 группы поливомоечной машиной для среднего слоя	м3	588,8	727,27	0,8	ПМ-130
12	V	ГЭСН 01-02-001-2-8	Уплотнение среднего слоя насыпи катком при 8 проходах по следу	м	1962,69	644	3,04	Каток ДУ-30
13	VI	ГЭСН 01-01-013-4	Разработка грунта 4 группы верхнего слоя насыпи экскаватором	м	1366,44	308,95	4,42	Экскаватор Э-219
14	VI	Расчет	Транспортировка грунта 4 группы автосамосвалами	м	1366,44	151,1	9,04	А/самосвал КамАЗ 5411
15	VI	Расчёт	Разравнивание грунта 4 группы бульдозером для верхнего слоя	м	1366,44	177,34	7,7	Бульдозер ДЗ - 20
16	VII	Расчёт	Увлажнение грунта 4 группы поливомоечной машиной для верхнего слоя	м3	409,93	727,27	0,56	ПМ-130
17	VII	ГЭСН 01-02-001-1-7	Уплотнение верхнего слоя насыпи катком при 8 проходах по следу	м	1366,44	742	1,84	Каток ДУ-30
18	VIII	ГЭСН 01-02-027-2	Планировка автогрейдером верха насыпи и дна резерва за 2 прохода по следу	м	4493,88	4 081	1,1	Автогрейдер ДЗ-1
19	VIII	ГЭСН 01-02-027-13	Планировка откосов насыпи автогрейдером за 2 прохода по следу	м	2977,44	1843	1,61	Автогрейдер АГ-15

Состав отряда:

1. Экскаватор – маш/см

2. Бульдозер – маш/см

3. Автосамосвал – маш/см

4. Автогрейдер – маш/см

5. Каток – маш/см

Поливомоечная машина – маш/см