7. Выбор способа производства работ и комплектов машин для разработки котлована

В зависимости от объема и характера грунтов, условий их перемещения и др. факторов котлована (траншеи) разрабатывают различными способами и с помощью различных комплектов машин. Разработку ведут с погрузкой грунта в транспортные места и в отвал.

Технологический процесс устройства котлованов (траншей) включает в себя разработку грунта, его перегрузку и перемещение или укладку в отвал, а также отделку.

В состав каждого комплекта включена ведущая машина, по параметрам и производительности увязывают работу всех остальных машин (комплектующих).

Типоразмер ведущей машины и комплекта машин выбирают в увязке с темпом (объемами и сроками) производства работ, требуемыми параметрами котлована (трением), видом и группой грунта по трудоемкости разработки и, наконец, себестоимости разработки 1 м³грунта или 1 м длинны траншеи.

Для рытья котлованов (траншей) применяют экскаваторы (одноковшовые и многоковшовые), скреперы и бульдозеры. Наиболее распространенной машиной для рытья котлованов (траншей) является универсальный одноковшовый экскаватор.

Одноковшовые экскаваторы могут иметь различное сменное оборудование: прямая лопата, обратная лопата, драглайны, грейфер и др.В настоящее время в строительстве применяют одноковшовые экскаваторы емкостью ковша от 0,15-2 м³,реже до 4 м³.

Предварительный выбор навесного оборудования при разработке грунта одноковшовыми экскаваторами можно осуществись пользуясь табл.4

Таблица 4

Сменное оборудование	Вместимость ковша м3,при разработке грунта групп		Вид работ	Условия работ
	I-III	IV-VI
Прямая лопата	0,15-2	0,5-5	Разработка котлованов, траншей с погрузкой грунта в транспорт и в количестве в отвал	При уровне гр.ниже подошвы, разработки при уровне гр.выше с применением водоотлива или водопонижения
Обратная лопата	0,15-0,65	0,5-1,6	Рытье траншей, небольших котлованов с погрузкой грунта в транспорт и укладкой в отвал	Независимо от уровня гр.вод. при притоке воды препятствующем пр-ву работ, с водопонижением или водоотливом
Драглайн	0,25-2	0,5-2	Разработка котлованов, траншей и каналов с укладкой грунта в отвал и погружают в транспорт	То же
Грейфер	0,35-1,5	-	Разработка глубоких котлованов с вертикальными стенками	То же

Объем земляных работ ,тыс. м3	Объем ковша, м3
До 1,5	0,15-0,40
1,5-20	0,50-0,80
20-50	1,00-1,50
50-100	1,60-2,50
Более100	2,50-4

В зависимости от объема земляных работ выбирается и соответствующая вместимость ковша экскаватора по таб.5

Таблица 5

Многоковшовые экскаваторы, цепные и роторные успешно работают в грунтах I-III групп при условии отсутствия в них камня, корней и т.п. До начала работы экскаватор вдоль трассы траншеи бульдозером планируется полоса земли шириной не менее ширины гусеничного хода. За тем разбивается и закрепляется ось траншеи, после чего начинают отрывку ее со старены низких отметок (для стока воды).

Многоковшовые цепные и роторные экскаваторы разрабатывают тран­шеи ограниченных размеров глубиной соответственно до 3,5 и 2 м, а шириной до 0,8 а 1,45 м. Как правило, траншеи разрабатываются с вертикальными стенками, поэтому вслед за отрывкой их необходимо; устанавливать крепления. Для отрывки траншей с откосами цепные экскаваторы снабжаются дополнительными ножами, а роторные оборудуются откосниками.

Бульдозеры котлованы разрабатывают траншейным способом по чел­ночной схеме. Перемешают грунт вдоль оси котлована, начиная о сере­дины в оба конца. При этом вначале разрабатывают первую захватку на глубину 0,8-1 м, затем вторую на ту же глубину, третью и т.д. Между траншеями оставляют перемычки нетронутого грунта шириной 0,5 - 1,2 м, который срезают после разработки нескольких траншей.

Скреперы применяют на разработке больших котлованов. Для их использования в котлованах устраивает въездную и выездную траншеи. В некоторых грунтах котлованы и траншеи под фундамент разрабатываются одноковшовыми экскаваторами. Следует устраивать без нарушения естественной структуры грунта в основании с недобором, не превышающим величин приведенных в табл.6

Таблица 6

Рабочее оборудование экскаватора	Допустимые недоборы грунта в основании ,при работе одноковшового экскаватора емкостью ковша , м3
	0,25-0,41	0,5-0,65	0,8-1,25	1,25-2,5	3-5
Лопата: прямая	5	10	10	16	20
обратная	10	15	20	-	-
Драглайн	15	20	25	30	30

При выполнении земляных работ многоковшовыми экскаваторами и скреперами при доработке выемок не должен превышать 5 см, а бульдозерами -10 см.

Разработку недоборов грунта, как правило, необходимо производить механизированным способом.

При зачистке недоборов для котлована бульдозерами, экскаваторами со специальным зачистными ковшом или другими планировочными машинами остающийся недобор до принятой отметки не должен превышать5-7 см, который в мостах установки фундаментов дорабатывается вручную.

С целью увеличения производительности экскаватора для разработки грунтов I-II группы следует навешивать ковши увеличенной емкости (на 20-50%) со сплошной режущей кромкой. В зимнее время рекомендуется применять экскаваторы с емкостью ковша не менее 0,5 м3.

7.1.ОПРЕДЕЛЕНИЕ ОПТИМАЛЬНЫХ ПАРАМЕТРОВ ЭКСКАВАТОРОВ И ЭКСКАВАТОРНОГО ЗАБОЯ

Рабочее место экскаватора (т.е. место где он разрабатывает грунт) называется забоем. Геометрические размеры и формы забоя зависят от оборудования экскаватора и его параметров вида транспорта и принятой схеме разработки грунта. Одноковшовые экскаваторы предназначены для разработки грунта проходками. Различают прямолинейные и поперечные проходки. Когда ширина выемки больше одной, но меньше двух проходок экскаватора целесообразнее зигзагообразная проходка. В зависимости от проходок, различают 2 вида забоев - лобовой (торцевой) и боковой.

Необходимо учитывать, что для предотвращения быстрого износа машины проектирование следует вести по оптимальным размерам, которые уменьшаются против паспортных на 10-15.

Для обеспечения работы с наименьшими затратами на выполнение одного цикла размер забоя принимается таким, чтобы угол поворота составлял не более для прямой лопаты, не более , а для обратной лопаты для драйлейна.

Экскаватор с прямой лопатой. Возможность разработки котлована той или иной проходкой зависит от характера рабочего оборудования экскаватора, глубины копания и ширины котлована.

Разрабатывая котлован лобовыми проходками, транспортные средства размещают непосредственно в забое, либо выше уровня подошвы забоя (см.рис. 2).

При расположении транспортных средств выше уровня подошвы забоя наибольшее расстояние от экскаватора до верхней бровки забоя Вп определяется по формуле:

Вп ≤ Rb –( ₊₁₎ м,

где, Rb - радиус нагрузки при наибольшей ее высоте;

b_т-ширина колеи автотранспорта или длина или длина шпал рельсового пути, м;

1-запас ширины с учетом возможности оползания бровки, м;

Наибольшую глубину котлована hдля описанных условий устанавливают из выражения:

h≤Hb-(h_т+0,5) м,

где Hb-наименьшая высота нагрузки, м;

h_т - высота транспортной единицы (до верха борта) м;

0,5-минимально допустимое расстояние при выгрузке грунта между нижней кромкой открытого……….экскаватора и верх от борта транспортного средства ,м;

Котлованы шириной 1,5R (R= радиус…….)разрабатывают лобовой проходкой с односторонней погрузкой в транспортное средство. При ширине котлована от 1,5 до 1,9R разработку ведут лобовой проходкой с двухсторонней проходкой с двухсторонней подачей транспортных средств. Наибольшая ширина лобовой проходки Bл при перемещении экскаватора по прямой должна быть

Bл≤2 м,

где -длина рабочей передвижки экскаватора,м;

Котлованы шириной от 1,9 R до 2*5 R разрабатывают уширенной лобовой проходкой, перемещая экскаватор по зигзагу, а до 3,5R -перемещая его поперек котлована.

Широкие котлованы ( белее 3,5R ) разрабатывают вначале лобовой, а затем боковыми проходками. Максимальная ширина каждой боковой проходки :

В_б=( )+0,7 Rст м,

где Rст- наибольший радиус резания на уровне стоянки экскаватора, м.

Если глубина котлована превышает наименьшую высоту резания экскаватора, то разработку ведут ярусами, стараясь вписать минимальное число проходок в периметр котлована.

Для выезда в забой устраивают траншеи с уклонен i=0,1÷0,15 и шириной понизу 3,5 м для одностороннего и 8 м. для двухстороннего движения.

Экскаватор с обратной лопатой (драглайн).

Наибольшую ширину торцевой проходки по верху при движении экскаватора по прямой и двусторонней подаче транспорт определяют по формуле(3), а по низу устанавливают из выражения

В׳≤2(Rст-h×m), м

Ширина торцевой проходки при двусторонней погрузке транспортных средств находится в пределах (1.6 -1,7)R. В случае одно­сторонней подачи транспортных средств она уменьшается до 1,3R и ось пути экскаватора перемещается в сторону расположения транспорта. Если устройство котлована предусмотрено с выгрузкой грунта в отвал, ширина проходки ограничивается необходимостью разме­щения грунта в отвалы с образованием бермы - площадки от бровки котлована до подошвы отвала.

Котлованы, ширина которых превышает максимальную ширину про­ходки при перемещении экскаватора по прямой разрабатывают не­сколькими торцевыми проходками либо зигзагообразный или поперечно-торцевым перемещением экскаватора. Угол поворота экскаватора при торцевых проходках и подаче транспортных средств со стороны разработки может быть 30-60°.

Наибольшую ширину каждой последующей торцевой проходки (если разрабатывается один борт выемки) вычисляют по формуле

В≤(2 -h×m м,

длина рабочей передвижки во всех случаях

ln≤R3д-R3в

,где: R3д- наибольший радиус резания на уровне дна выемки (переменная величина, зависящая от глубины),м;

R3в - наименьший радиус резания на уровне выемки (переменная величина , зависящая от глубина), и поперечно-челночная схема разработки котлованов драглайном позволяет набирать грунт поочередно с каждой стороны автосамосвала, подаваемого по дну выемки, не прекращая поворота стрелы в момент загрузки грунта. При продольно-челночной схеме грунт набирает перед задней стенкой кузова и подняв кош. разгружают его над кузовом. Вследствие уменьшения высоты подъема ковша и угла поворота экскаватора до 6-10° производительность экскава­тора увеличивается в 1,5 - 2 раза. Эти схемы целесообразнее применять в широких котлованах.

7.2.РАСЧЕТ ТРАНСПОРТНЫХ СРЕДСТВ.

Интенсивность работы экскаватора с погрузкой в транспортные средства в значительной степени зависит от правильной организации транспортирования грунта. Основными транспортными средствами здесь являются автосамосвалы и автосамосвальные прицепы при больших объемах работ тракторный и железнодорожный транспорт.

Предварительный выбор транспортных средств для перевозки грунта может производится по данным таблицы 7.

Таблица 7

Вместимость экскаватора	Грузоподъемность автосамосвала, т	Грузоподъемность тракторных прицепов, т
До 0,4	2,25	-
0,5-0,8	3,5-5	5
0,8-1	5-10	10-15
2	10-25	15-25
3 и более	25-40	25-40

Целесообразность принятых соотношений вместимости ковша экскаватора и грузоподъемности транспортной единицы проверяется расчетом.

Количество ковшей с грунтом «n» требующихся для заполнения одной транспортной единицы:

n = ,

где: - грузоподъемность транспортной единицы, т;

- объемная масса грунта в плотном геле, т/ м3;

е - геометрическая емкость ковша экскаватора, м3;

Кн- коэффициент наполнения ковша разрыхленным грунтом.

Полученное значение «n»округляют до целого числа. Для луч­шего использования грузоподъемности автосамосвала его загружа­ет 3 - 6 ковшами (недогруз не белее 10 %, перегруз не более 5%).

Количество транспортных «N» , необходимых для разрабатывае­мого экскаватором грунта, подбирается с учетом бесперебойной ра­боты землеройной машины и принятых транспортных средств по формуле:

N= ,

где: Т - время одного цикла работы транспортной единицы, ы;

- расчетное время загрузки транспортной единицы, вычисленное по проектируемой производительности экскаватора.

При особо стесненных условиях работы по времени ложно добавить(0,2 - 0,5)мин на задержку в работе экскаватора в период установки автосамосвала под загрузку. Фактическое время загрузки автосамосвала определится по технической производительности экска­ватора. Однако подобранное по такому времени количество автосамосвалов будет завышенным, т.к. здесь не учитывается технологические потери времени экскаватора в течение смены. С учетом этих потерь и вводится "расчетное" время загрузки, которое определяет по про­ектируемой производительности экскаватора.

Время цикла работы транспортной единицы

Т=tн+tn+tp+tм

где: tн - расчетное время загрузки, мин

tn - время пути, мин

tp - время разгрузки, мин

tм - время маневров транспортной единицы, мин

Время загрузки определяется по формуле

tн = мин,

где: - проектируемая производительность экскаватора,м3/ч ;

n - количество отгружаешь экскаватором кошей грунта.

Время движения транспорта.

tn = ×60 мин,

где: L - дальность перевозки, км;

– скорость движения транспорта (скорость движения с грузом и порожняком можно принимать одинаковыми), км/ч .

Время разгрузки tp и время интервала транспорта tм назна­чается в зависимости от условий производства работ.

Количество транспортных единиц для отвозки грунта от экска­ватора, работающего попеременно в отвал и на транспорт, может оп­ределяться по следующей формуле:

N1=Tµ/tн ,

в которой при ранее принятых обозначениях, коэффициент µ подсчитывается по формуле :

µ=К/(φ+K) ,

в свою очередь:

К=Потв/Птр, φ=Vотв/Vтр,

где: Поте _ проектируемая производительность экскаватора при работе в отвал, м^э/ч ;

Птр - то же при работе на транспорт, м³/ч ';

Vтр- количество грунта разрабатываемого экскаватором в

отвал, м³;

Vотв - то же на транспорт , м³.

Совместную работу экскаватора и транспортных средств, перевозя­щих грунт, изображают в виде графика.

Горизонтальными отрезками в масштабе на графика (рис. 3) откладываются минуты, из которых слагается один цикл работы автомашины. Для наглядности часть отрезков смешается вниз и соединяется наклон­ными линиями. Когда получается целое число транспортных средств, окон­чание загрузки последней машины и начало нагрузки возвратившейся первой машины совпадут в точке I графика ( рис. 3). Разрыв tx по графику обозначает простой экскаватора, если количество машин при­нято меньшим , чем по формуле (2), отрезок tx сместится вправе от точки Д и будет обозначать время простоя транспортной единицы, если общее число таких машин принято большим.

При работе экскаватора с переменной отгрузкой на транспорт и в отвал, время Тотв , оставшееся до возвращения пергой машины по­пользуется экскаватором для работы в отвал,

Тотв =Т -Ттр =Т –N1×tн мин,

где: Тотв - время работы транспорта в отвал, мин ;

Ттр - то же на транспорт , мин ;

N1- количество транспортных единиц ,мин;

Tн- время загрузки транспортной единицы, мин .

8. СОСТАВЛЕНИЕ КАЛЬКУЛЯЦИИ ТРУДОВЫХ ЗАТРАТ И КАЛЕНДАРНОГО ГРАФИКА

Расчеты по отдельным видам работ сводятся в таблицу 8, кото­рая называется "Калькуляция трудовых затрат".

Таблица 8

№процессов №процессов	ЕНиР	Наименование работ	Единицы измерения	Объем работ	На единицу измерения		На весь объем		Состав бригады
					Норма времени,чел-час	Расценка руб	Трудоемкость,чел-час	Зарплать, руб
1	2	3	4	5	6	7	8	9	10

Пример

ζ2 -1-2 табл.3 п.5Б

Разработка -100 м3, котлована Экскаватор

90,1

3,8/1,9

2-89

342,4/171

255-98

Машинист 6 разряда,Iчел.прм.маш,5р.-Iчнл

Ориентировочная структура процессов производства земляных работ при­водится в табл. 9.

Сроки начала и окончания отдельных процессов земляным работ, входящих в состав курсового проекта, ограждаются в графике работ (см. табл. 10).

График составляется в соответствии с количеством работ, объемы которых были ранее подсчитаны.

Марка машин, а также количество машин и рабочих, необходимых для выполнения отдельных строительных процессов, назначают с учетом принятых способов производства ,и окончания всех земляных работ .

Таблица 9

процессы	Виды работ
	Планировка площадки	Устройство котлованов
А.Подготовительные работы 1.разбивка земляных сооружений,м2 2.Корчевка пней, удаление кустарников, уборка камня,м2 3.Устройство поверхностного водоотвода,м3 4.Земляные работы 1.снятие растительного слоя,м2 2.рыхление грунта,м3 3.Разработка грунта бульдозерами,м3 То же ,скреперами,м3 То же,экскаваторами,м3 То же, экскаваторами с нагрузкой в транспортные средства,м3 4.транспортирование грунта автосамосвалами,м3 5.Рытье траншей под фундаменты 6.Планировка дна котлована,м3 7.Обратная засыпка грунтов в пазухи котлована(траншеи),м3 8.разрывание грунта в пазухах вручную,м3 9.Трамбовка грунта в пазухах различными видами трамбовок,м3	+ (+) (-) + + +(-) +(-) +(-) +(-) +(-) +(-) - - - - -	+ (+) (-) + + +(-) +(-) +(-) (+) + + + + + + +

ПРИМЕЧАНИЕ: Наличие высоких грунтовых вод , характер расположения котлована на площадке, климатические или особые условия могут вызвать необходимость выполнения дополнительных работ, связанных с устрой­ством водоотлива водопонижения, креплением стенок котлована и т.д.

№ Пп	Наименование работ	Единицы измерения	Объем работы	Трудоемкость,		Машины и механизмы		Состав бригады	Кол-во смен	Продолжительность работ	месяцы
											1
											Кал. дни
				На ед.	На весь объем	марка	число
											Рабочие дни
1	2	3	4	5	6	7	8	9	10	11	12

Пример

Разработка котлована экскаватором

100м3

90,1

16/23

Диск 9-652

1

Мин-ст бр-1 чел………..5р-1ч

2

11,5

Основные технико-экономические показатели

Для комплекса работ при планировке площадка и при разработке котлованов и траншей определяется следующие т.е. показатели:

1. Трудоемкость разработки I м³ грунта, чел-час

2. Себестоимость разработки 2 I м³ грунта, руб.

Указания по технике безопасности и охране труда должна выполняться по основным видам механизированных работ с включением основных положений безопасной работы скреперов, бульдозеров, экскаваторов, транспортных средств (СНиП 12-04-2002).

9. ОСОБЕННОСТИ ПРОЕКТИРОВАНИЯ ПРОИЗВОДСТВА ЗЕМЛЯНЫХ РАБОТ, ВЫПОЛНЯЕМЫХ В ЗИМНЕЕ ВРЕМЯ

Мерзлые грунты обладают значительной прочностью. Только песча­ные, крупнозернистые и гравийные грунты, содержащие незначитель­ное количество влаги, почти не смерзаются и могут разрабатывать­ся способами, сходными с летними. В остальных случаях разработка мёрзлых грунтов требует особых мероприятий: предохранения грунта от промерзания, рыхление мёрзлого гранта резанием, дробления, отогрева.

Для проектирования земляных работ в зимнее время необходимо иметь сведения о гидрогеологических условиях местности, о наличии теплых источников для оттаивания мёрзлого грунта, о наличии средств механизированного рыхления грунта, о глубине промерзания. Если нет специальных данных, глубину промерзания грунтов модно принять но справочникам. В проекте производства земляных работ обосновывается выбор соответствующих мероприятий, приводятся описание и технологические схемы их выполнения. Для работе в условиях низких наружных температур применяются специальные машины, предназначенные для эксплуатация на севере, например, экскаватор Э-65250. Выемки I траншеи, котлованы)можно разрабатывать в зимних условиях без откосов с вертикальными стенками. Однако обратная засыпка грун­та за стенки фундаментов должна быть проведена до его весеннего оттаивания.

Значительная прочность глыб и комьев мерзлой земли после рыхления грунтов механическим способом не позволяет производить уплотнение его в зимнее время, поэтому запас на усадку следует несколько (до 5-7%) - увеличить против норм для талого грунта. При разработке выемок ниже линии промерзания во влажных грунтах следует особо оговаривать мероприятия, предотвращающие смерзание грунта в период транспортирования его в автосамосвалах. При разработке календарного графика производства земляных работ в зимнее время необходимо предусмотреть утепление грунтового основания под фунда­менты, чтобы исключить возможность выпучивания грунта. В проектах необходимо предусмотреть особые мероприятия по технике безопаснос­ти, к которым, в частности, относится требование об устройстве для экскаваторщика защитных приспособлений от разлетающихся кусков разби­ваемого мёрзлого грунта. Рыхление мёрзлого грунта осуществляется на глубину до 1,3м дизель - молотом, смонтированным на экскаваторе. Для безопасности производства работ расстояние между дизель-молотом и экскаватором должно быть не менее 10м.