34

Одесская государственная академия

Строительства и архитектуры

Кафедра "Машинобудування"

Пояснительная записка

к расчетно-графической работе

по дисциплине «Строительная техника»

На тему:

«Производство земляных работ при устройстве котлована»

ВЫПОЛНИЛ:

Студент ______________________

Группа _______________________

Зач.кн.______________________

Проверил:____________________

Одесса – 2017 г.

СОДЕРЖАНИЕ

1 Разработка котлована, выбор типоразмера и определение эксплуатационной производительности экскаватора прямая лопата, выбор вида и количества транспортных средств для вывоза грунта в отвал………………………………….3

1.1 Исходные данные…………………………………………………………………3

1.2 Определяем размеры сплошного котлована…………………………………….3

1.3………….. и т.д.

1 Разработка котлована, выбор типоразмера и определение эксплуатационной производительности экскаватора прямая лопата, выбор вида и количества транспортных средств для вывоза грунта в отвал

1.1 Исходные данные.

Требуется разработать сплошной котлован с проектными размерами по низу , м:

•ширина………………………… а=40 м;

•длина……………………………b=80 м;

•глубина…………………………Н_п=4.5 м;

•толщина растительного слоя….h=0.2 м;

•вид грунта………………………песок;

•расстояние до отвала грунта……..4 км;

•средняя скорость движения автосамосвала 30 км/час;

•разработка наклонного въезда в котлован и котлована ведется с помощью экскаватора прямая лопата.

Для разработки котлована используем следующую технологическую схему:

-снятие растительного слоя бульдозером в кавальер;

-устройство наклонного въезда в котлован;

-разработка пионерной (разрезной) траншеи котлована;

-разработка боковых забоев котлована.

1.2 Определяем размеры сплошного котлована

На рис.1.1-з представлена схема сплошного котлована, где: 4-6-линия откоса; Н_п-глубина котлована; S-заложение (основание) откоса; 1-дно котлована; 4-бровка; 5-берма; 6-подошва.

Крутизной выемки (котлована, траншеи и т.п.) по определению [1], называется отношение глубины котлована к заложению откоса. Для схемы, изображенной на рис. 1.1-з, это отношение приймет вид H_п/S.

Наибольшая допустимая крутизна откосов котлованов и траншей

Рисунок 1.1-Виды земляных сооружений:

глубиной до 5 м, отрываемых в нескальных грунтах выше уровня грунтовых вод или в грунтах, осушенных с помощью искусственного водопонижения, регламентируемая СНиП представлена в табл. 1.1 в относительном виде, где

в числителе глубина котлована принята за 1, а в знаменателе заложение откоса указываеться в долях от единичной высоты и называеться коэффициентом заложения откоса. При напластовывании различных видов грунтов, крутизну откоса котлована назначают по более слабому грунту (кроме раститель­ного), с наименьшей крутизной.

Для отрывки выемок глубиной более 5 м крутизна откоса устанавливается по расчету исходя из значений угла внутреннего трения (φ) и удельного сцепления грунта (с) с учетом нагрузки на берме откоса [1]. Ориентировочно крутизну откоса таких выемок в непереувлажненных грунтах для средних значений (φ) и (с) можно принимать по табл. 1.2. При необходимости отрывки выемок ниже уровня грунтовых вод, где будут обводненные грунты, крутизну откосов принимают по табл. 1.3.

Не всегда имеется возможность отрывки котлованов или траншей с наклонными откосами необходимой крутизны, обеспечивающей их устойчивость к необрушению. Такое, в частности, может быть при от­рывке выемок в стесненных условиях городской застройки, и тогда приходится отрывать котлован с вертикальными стенками. Для предотвращения обрушения вертикальных стенок необходимо устраивать их временное крепление. При этом необходимо иметь в виду, что отрывать котлованы и траншеи расположенные

выше уровня грунтовых вод с вертикальными стенками без креплений _{допускается при глубине выемок не более, м:}

_{Таблица 1.1}

_{Таблица 1.2}

Таблица 1.3

_{-в песчаных и крупнообломочных грунтах…………..1.0;}

_{-в супесях……………………………………………….1.25;}

_{-в суглинках и глинах (кроме очень прочных)……….1.5;}

_{-в очень прочных суглинках и глинах………………….2.0;}

_{Расчетная глубина котлована, подлежащая разработке экскаватором, м}

Н_эк=Н_п-h

Н_эк=4.5-0.2=4.3

Рассчитаем рекомендуемую величину заложения откоса (горизонтальную проекцию S линии откоса, см. рис.1.1), обеспечивающую безопасность работ в зависимости от высоты забоя и свойств грунта, регаментируемых группой .

Для нашего случая, песчанного грунта с проектной глубиной забоя экскаватора Н_эк=4.3 м, по таблице 1.1 принимаем крутизну откоса 1:1, следовательно коэффициент заложения откоса m равен 1.0, тогда величина заложения откосов по всему периметру котлована , удовлетворяющая требованиям безопасности (необрушения) при разработке его стенок рассчитывается по формуле, м

S=(Н_п-h)×m=Н_эк×m

_{S=(4.5-0.2)×1.0=4.3}

Определяем размеры сплошного котлована по верху (рис.1.3), м

Ширина, м

а₁=а+H_эк×m×2

а₁=40+4.3×1×2=48.6

Длина, м

b₁=b+H_эк×m×2

b₁=80+4.3×1×2=88.6

Объём сплошного котлована с прямоугольным основанием и одинаковыми по всему периметру откосами с коэффициентом заложения откосов m=1.0, подлежащий разработке экскаватором определяется по формуле [2], м³:

V_к = Н_эк [ a×b+a₁×b₁+(а+а₁)(b+b₁)]/6

V_к = 4.3 [ 40×80+48.6×88.6+(40+48.6)(80+88.6)]/6=16084.8≈16085

Объём растительного слоя, м³

V_раст = a₁×b₁×h

V_раст = 48.6×88.6×0.2=861.19≈861

Объемы грунта V_к, V_раст, полученные в результате расчета следует округлять до ближайшего целого числа .

1.3 Определение технологической схемы разработки растительного слоя , технологических параметров и часовой эксплуатационной производительности бульдозера

Разработка растительного слоя грунта принято выполнять бульдозерами на основании рекомендаций изложенных в таблице 1.4 [2].

Таблица 1.4

Тогда на основании рекомендаций таблицы 1.4 по таблице 1.5 выбираем бульдозер на базе трактора Т-130 с тяговым усилием 100 кН [3].

Таблица 1.5-Технические характеристики базовых тракторов

Технические характеристики трактора Т-130 даны в таблице 1.6 [5].

Таблица 1.6

Работу бульдозера целесообразно осуществить по технологической схеме, представленной на рис. 1.2 [2]. Бульдозер разрабатывает грунт растительного слоя , передвигаясь челночно (без поворотов) от продольной оси симметрии котлована до оси симметрии кавальера С. Принимаем размер С=10 м (рис.1.2). После удаления растительного слоя с площади 0.5a₁ × 0.5b₁ в кавальер, бульдозер аналогично разрабатывает противоположную от оси симметрии часть площади в противоположный кавальер. При необходимости ускорения работы по такой же схеме могут работать одновременно два бульдозера.

Рисунок 1.2- Технологическая схема снятия растительного слоя бульдозером.

При челночной схеме движения (без разворотов) часовую техническую производительность бульдозера определяем по формуле, м³/ч:

П_т=1800В_отв×h_oтв²×К_п×К_укл/(tgφ×t_ц×К_р),

где В_отв – длина отвала бульдозера, м (принимается по паспорту);

h_oтв – высота отвала, м (принимается по паспорту);

K_п– коэффициент, учитывающий потери грунта при его перемещении в кавальер, определяется по формуле

К_п=1-0.005ℓ_пер,

где ℓ_пер расстояние перемещения грунта в м; значение К_п принимается в пределах 0.75-0.95 (при перемещении грунта на первые 10 м К_п=1);

К_укл-коэффициент, учитывающий влияние уклона местности (средние значения величины К_укл: при уклоне до 3 % - 1.0; до 6 % - 1.2; до 10 % - 1.5; до 15 % - 2.0; при подъеме до 2 % - 1.0; до 6 % - 0.85; 10 % - 0.7; до 15 % - 0.6);

φ- угол естественного откоса и тангенс этого угла (принимается по табл. 1.7).

t_ц – продолжительность рабочего цикла бульдозера, определяется по формуле

t_ц = ℓ_к/V_к+ℓ_п/V_п+ℓ_о/V_о+t_о+t_п+2t_пов,

где ℓ_к, ℓ_п , ℓ_о - соответственно длина пути копания, перемещения и обратного хода бульдозера (м), в среднем ℓ_к = 5…10 м; при расчете длина участка пути ℓ_п с подъемом от 10 до 20 % принимается с коэффициентом 1.2, а при подъемах более 20 % - 1,4; ℓ_о = (ℓ_к + ℓ_п);

V_к, V_п , V_о - соответственно скорости бульдозера при копании, перемещении грунта в кавальер и обратном ходе (принимаются по паспорту машины и равны скоростям бульдозера на І, II, III передачах);

t_о- время на опускание отвала (1.5…..2.5 с);

t_п- время на переключение передач (5……10 с);

t_пов- время затрачиваемое бульдозером на поворот (10……15 с).

К_р - коэффициент разрыхления грунта для I гр. - 1.1; II гр. - 1.2; III гр.- 1.25; IV гр. - 1.35 (см.табл.1.7);

Таблица 1.7

Для нашего случая:

-ширина отвала В_отв =3.22 м;

-высота отвала h_oтв =1.3 м;

-коэффициент учитывающий потери грунта К_п =0.85;

-коэффициент, учитывающий влияние уклона местности К_укл=1.0;

- тангенс угла естественного откоса tgφ=0.51;

- длина пути копания ℓ_к =7.5 м;

-длина пути перемещения грунтовой призмы ℓ_п=а₁/2-ℓ_к+c= 48.6/2-7.5+10=26.8 м;

-длина пути обратного хода ℓ_о=а₁/2+с=48.6/2+10=34.3 м;

- время на опускание отвала, принимаем t_о=2 с;

- время на переключение передач, принимаем t_п=7 с;

- время на поворот бульдозера, принимаем t_пов =0 с;

-скорость бульдозера при копании V_к =3.2 км/час;

-скорость бульдозера при перемещении V_п =4.4 км/час;

-скорость бульдозера при обратном ходе V_о =6.25 км/час;

- продолжительность рабочего цикла бульдозера, с

t_ц =3600(7.5/3200 +26.8/4400+34.3/6250)+2+7+ 0=59 с;

-часовая техническая производительность бульдозера, м³/час

П_т,б=1800×3.22×1.32²×0.85×1.0/(0.51×59×1.1)=260

Результаты многолетних нормативных наблюдений показывают, что числовая величина коэффициента использования машины по времени К_и для различных машин устойчиво сохраняется на уровне 0,7 - 0,8. Поэтому для определения эксплуатационной производительности бульдозера расчетно-аналитическим методом принимаем К_и=0.75, тогда эксплуатационная производительность, м³/час

П_э,б=П_т,б×К_и

П_э,б=260×0.75=195

Учитывая, что объем растительного слоя составляет 861 м³, время разработки растительного слоя бульдозером опредилим по формуле, час.

t_{обр.раст.слоя}=V_раст./П_э,б

t_{обр.раст.слоя}=861/195=4.5 часа

Таблица 1.7

Значения углов естественного откоса и их тангенсов

Наименование грунтов	Влажность грунта
	сухой		влажный		мокрый
	град, φ	tgφ	град, φ	tgφ	град, φ	tgφ
Галька	35	0,70	45	1,00	25	0,47
Глина	45	1,00	35	0,70	15	0,27
Гравий	40	0,84	40	0,84	35	0,70
Насыпной грунт	35	0,70	45	1,00	27	0,51
Песок:
- мелкозернистый	25	0,47	30	0,58	20	0,36
- среднезернистый	27	0,51	35	0,70	25	0,47
- крупнозернистый	30	0,58	32	0,63	27	0,51
Растительный грунт	40	0,84	35	0,70	25	0,47
Суглинок:
- средний	50	1,19	40	0,84	20	0,58
- легкий	40	0,84	30	0,58	30	0,36