ТЕХНОЛОГИЧЕСКАЯ КАРТА НА РАЗРАБОТКУ ГРУНТА В КОТЛОВАНЕ

1. ОБЛАСТЬ ПРИМЕНЕНИЯ

Объект — жилое 5-этажное кирпичное здание размером осей в плане 32,1 х 12 м (рис. 1).

1.1. Технологическая карта подготовлена на разработку грунта в котловане размером в плане 37,41x17,17 м, глубиной 2,5 м для устрой­ства фундаментов.

Рис. 1. План 1-го этажа

1.2. Строительство ведется в Нефтекамск. Климатический район I, подрайон Iв, зона сухая, расчетная температура наружного воздуха - 38 °С. Глубина промерзания грунта 1,80 м. Грунт - тяжелый суглинок, у = 1800 кг/м³, группа грунта II, угол естественного откоса α = 63°.

Работы выполняются в две смены.

В состав работ, рассматриваемых картой, входят:

разработка и транспортирование грунта;

подчистка дна котлована.

2. ОРГАНИЗАЦИЯ И ТЕХНОЛОГИЯ СТРОИТЕЛЬНОГО ПРОЦЕССА

2.1. До начала разработки грунта в котловане должны быть выпол­нены следующие работы:

очистка территории;

снятие растительного слоя грунта;

планировка площадки в зоне расположения котлована;

отвод поверхностных вод;

геодезическая разбивка;

устройство временных дорог.

2.2. Разработка котлована ведется одноковшовым экскаватором ЭО-4321 с навесным оборудованием обратная лопата емкостью 0,65 м³.

2.3. Подчистка дна котлована ведется бульдозером и вручную. При подчистке дна бульдозером грунт изымается из котлована экс­каватором с торца котлована.

Грунт для обратной засыпки размещается вдоль длинных сто­рон котлована.

Лишний грунт вывозится за пределы строительной площадки автосамосвалами КамАЗ-5511.

Котлован разрабатывается в 2 торцевые проходки.

2.4. Все работы по отрывке котлована производить в соответст­вии со СНиП 3.02.01-87 «Земляные сооружения, основания и фунда­менты».

Таблица 1. Ведомость объемов земляных работ

2.5. Расчет № 1. Определение объемов земляных работ (табл. 1).

№	Виды работ	Формулы подсчета	Ед.изм	Кол-во
1	Предварительная (грубая) планировка поверхности грунта	К габаритам здания добавляется по 10м с каждой стороны, например: если размер здания в осях, длина L = 60.0, ширина А =12.0, то получим: Fпл=(L+20)х(А+20) =80.0х32.0= 2560 м2;	м2	2560
2	Срезка растительного слоя	Согласно СНиП III-8-76 плодородный слой почвы глубиной 150-200мм необходимо снять и уложить в отвал : Fср=Fпл Vср=Fср·hср=2560·0.2=512 м3;	м3	512
3	Разработка котлована экскаватором, грунт II группы В том числе в отвал С погрузкой на транспортные средства	Размеры 0,1 и 0,2м даны в СНиП III-8-76. Ширина котлована по низу(дну) Ан=А +b/2+b/2+0.3+0.3, где b/2- половина ширины фундамента( см. по проекту) Ан= А +b+0.6; тогда Ан=12+1,2+0,6=13,8м Длина котлована по нижнему основанию определяется аналогично ширине: Lн= L +b+0,6= 60+1,2+0,6=61,8м Находим размеры верхних оснований котлована. Для этого примера принято Н=2.1м, грунт-суглинок. Согласно СНиП III-8-76 отношение высоты откоса к его заложению Н:С=1:0,5; при Н=2,1м; В=С·0,5=2,1·0,5=1,05м Таким образом, ширина верхнего основания котлована Ав=13,8+1,05+1,05=15,9м Аналогично определяется длина по верхнему основанию: Lв=61,8+2,1=63,9м Поэтому котлован будет иметь следующий объем: Vк=2/4(13,8+15,9)(61,8+63,9)=1/2·29,7 ·125,7=1866,64м3 При необходимости устройства въездной траншеи объем ее определяется отдельно Длина въездной траншеи объем ее определяется в зависимости от ее уклона i. Принято i=15% Lвт=h/i=2/0,15=13,3м Ширина траншеи определяется по СНиП III-8-76 и должна быть равна при одностороннем движении автомобилей-самосвалов 3,5м, а при двухстороннем- 7м. Принимаем 7м, тогда Vвт=(F1+F2)/2хL; F1=0, F2=(7+9)/2.1х2=16 Vвт=(F1+F2)/2хL=(0+16)/2· 13,3=8· 13,3 =106,4 Общий объем котлована и въездной траншеи: Vобщ=1866,64+106,4= 1973 В отвал разрабатывается кол-во грунта, необходимое для обратной засыпки, а потому этот пункт определяется после подсчета объема обратной засыпки Весь излишний грунт погружается на транспортные средства.	м м м м3 м3 м3	13,8 61,8 15,9 1866,64 106,4 1973
4	Разработка траншей экскаватором, грунт II группы	Ширина траншей по дну Bн=b+0,1+0,1 Ширина траншей в верхней части определяется как сумма ширины по дну плюс величина заложения откосов Вв=Вн+С+С Заложение С определяется также, как и при разработке котлованов. Пример, здание размером в плане 60х12м. Ширина подошвы фундамента b=1,2м; глубина = 2м, периметр Р: Vтр=(Вн+Вв)/2hP=(1,4+ +3,4)/2х h·Р= 4,8Р Р=60·3+[12-(Вн+Вв)2·2] ·5=180+(12-4,8) ·6=180+36=216м Vтр=4,8·216 Определяется также, как и при разработке котлованов	м3	1036,8

5	Разработка грунта вручную (подчистка)	Подчистка фундамента основания фундамента регламентируется СНиП III-8-76. Для облегчения расчетов принимаем 7% от объема разработки экскаватором. Например, при разработке котлована экскаватором разработка вручную составит: Vк·вр =Vк·экс ·0,07=3824,2·0,07 Vт·вр=Vт·экс ·0,07=1036,8·0,07 Принимается по площади основания котлованов или траншей	м 3 м 3	267,7 72,6
6	Уплотнение грунта	Уплотнение грунта основания котлована Fк·упл=Lн·Bн=61,8·13,8 Уплотнение основания траншеи Fт·упл=Bн·P=1,4·216	м3 м3	852,8 302,4
7	Устройство песчаного основания	Определяется умножением площади основания фундаментов на толщину подсыпки. Пример. Толщина песчаной подсыпки 150мм, тогда в котлованах: Vп.п=61,8·13,8·0,15 В траншеях Vп.п =1,4·216·0,15	м3 м3	127,9 45,4
8	Обратная засыпка: а) котлованов б) траншей	Обратная засыпка котлованов определяется: Vобр.к=(0,55+1,65)/(2kр.о) ·РН; здесь kр.о – коэффициент остаточного рыхления грунта, усреднено принимаемый kр.о =1,05 При длине здания в осях 60м и ширине 12м периметр обратной засыпки составит: Длина : 60+(1,9+0,9)/2=60+2,8/2=60+1,4=61,4м Ширина: 12+1,4=13,4м Периметр: Р=(61,4+13,4) ·2=149,6м Vобр.к =(0,65+1,65)/(2·1,05) ·149,6·2 Обратная засыпка траншеи: Vобр.т=Vр·экс+Vвр-Vф.пл-Vф.б-Vп.п/kр.о Пример. При размерах фундаментных плит 1,2х0,3м и фундаментных блоках толщиной 0,5м Vобр.т=[1036,8+72,6-216(0,3·1,2+0,5·2)-45,4]/1,05 Обратная засыпка принимается:10% вручную и 90% бульдозером. Подсчитанные объемы работ записываются в табл.2	м3 м3	327,7 733,7

№ п/п	Объем котлова­на VK, м3	Объем грунта при зачистке котлована Vзач, м3	Объем грунта обратной за­сыпки VО.З., м3	Объем лишнего грунта кг/м3
1	2	3	4	5
1	1464,08	64,11	369,63	1094,45

Объем прямоугольного котлована в/плане (рис. 2) определяется по формуле:

(2.1)

где Н = 2,5 - глубина котлована, м; а₁, b₁ - длины сторон котлована по­верху, м; a, b — длины сторон котлована понизу, м; крутизна откосов для суглинка 1:0,5 т. 4 [32].

Объем земляных работ для устройства въездной траншеи:

(2.2)

где Н = 2,5 - глубина котлована, м; b = 3 - ширина въездной траншеи по дну, м; т'_в, т - коэффициенты заложения откосов, соответственно, дна траншеи и котлована.

Определяем общий объем котлована и въездной траншеи:

Рис. 2. План котлована

Объем грунта при зачистке котлована:

V_зач.=S_фh_H (2.3)

где S_Ф = 427,43 - площадь фундаментов понизу; h_н = 0,15 (при объеме ковша 0,65 м³) - величина недобора грунта экскаваторами, м.

V_зач =427,43·0,15= 64,11 м³.

Объем грунта для засыпки пазух котлована определяется по формуле:

(2.4)

где V _ф - объем фундаментов, м³; k_o.p. = 1,07 - коэффициент остаточного разрыхления.

Объем лишнего грунта, подлежащего вывозке:

V_О.З.=V_К-V_О.З. (2.5)

У_л.г. =1464,08-369,63 = 1094,45 м³.

2.6. Расчет № 2. Подбор и расчет комплекта машин и механизмов для производства зем­ляных работ.

Определим размеры отвала. Отвалы размещаем вдоль длинных сто­рон котлована. Площадь поперечного сечения отвала определяется по формуле:

(2.6)

где V_0.3. = 369,63 - объем грунта обратной засыпки, м³; k_р = 1,2 (для II группы) - коэффициент разрыхления грунта в ковше; L = 74,82 - длина отвала.

Требуемая высота и ширина отвала:

Принимаем а = 3,5 м; h = 3,45 м.

Для разработки котлована применяется гидравлический экскаватор ЭО-4321 с навесным оборудованием обратная лопата, с емкостью ковша 0,65м³.

Для зачистки дна котлована применяется бульдозер ДЗ-42 на тракто­ре Т-75.

2.7. Расчет № 3. Выбор транспортных средств для транспортиро­вания грунта.

Исходя из условий табл. 6.3 [42] принимаем автомобиль КамАЗ-5511 грузоподъемностью 10 т.

Число автомобилей, необходимых для бесперебойной работы земле­ройной машины, определяется по формуле:

(2.7)

где Т_у.п.= 0,3 - продолжительность установки под погрузку, мин; Т_н - продолжительность нагрузки, мин; Т_пр - продолжительность пробега автомобиля от места загрузки до места разгрузки и обратно, мин; Т_у.р. = 0,6 - продолжительность установки под разгрузку, мин; Т_р = 1 - про­должительность разгрузки, мин; Т_м = 1,25 - продолжительность манев­рирования машины в течение рейса, мин.

(2.8)

где L=3 - расстояние транспортирования, км; v = 22 - средняя скорость движения автомобиля, км/ч.

Продолжительность нагрузки автосамосвала определяется по формуле:

Т_н=п_кТ_ц, (2.9)

где п_к - число ковшей грунта, погружаемого в кузов; Т_ц = 0,45 - продол­жительность цикла, мин.

(2.10)

где Q = 10 - грузоподъемность автосамосвала, т; γ = 1,8 - плотность грунта, т/м³; q=0,65 - объем ковша, м³; k_н = 0,8 - коэффициент напол­нения.

Принимаем число ковшей грунта, погружаемых в кузов, равное 10.

T_н =10·0,45=4,5 мин.

Число автомобилей для обеспечения бесперебойной работы:

.

2.8. Расчет № 4. Проектирование забоя и расчет эксплуатационной производительности экскаватора.

Гидравлический экскаватор ЭО-4321 с навесным оборудованием «обратная лопата» с емкостью ковша 0,65 м³.

Максимальный радиус копания на уровне стоянки R_max = 9,1 м.

Наибольшая глубина копания 6 м.

Продолжительность цикла 27 с.

Радиус разгрузки при высоте 3 м = 7,5 м.

Оптимальный радиус резания R_р = 0,9·9,1 = 8,19 м.

Длина передвижки принимается не более 0,75 длины рукояти экскаватора [1]: 0,75·3 = 2,25 м; принимаем длину передвижки l_п, равную 2 м (рис. 3).

При торцевой проходке при выгрузке грунта на одну сторону ширина проходки по верху определяется по формуле (4.6) [1]:

где R_max = 9,1 - максимальный радиус резания на уровне стоянки, м; l²_п = 2 - длина передвижки, м; R_в.т. = 7,5 - радиус выгрузки в транспортнoe средство, м; b = 2,63 (КамАЗ-5511) - ширина колеи транспортного средства, м; /^ = 4 - расстояние от бровки котлована до колеи транс­портного средства, м.

Окончательно принимается: В_т = 10 м; b₁ = 8 м; 6₂ ⁼ 2 м.

При боковой проходке ее ширина определяется по формуле (4.7) [1]:

В_б =b₂₊b₃ = (2.12)

где m = 0,5 - коэффициент откоса; h = 2,5 - глубина котлована, м; R_пз -наибольший радиус резания на уровне подошвы забоя, величина которо­го определяется по формуле:

R_П.З.=R_max-mh (2.13)

B_б= 8,53м;

mh = 6,34 м .

Учитывая размеры котлована, принимаем: В_б = 7,17 м; b₃ ⁼ 5,17 м (рис. 2.4).

Эксплуатационная производительность экскаватора определяется по формуле:

П_Э = (2.14)

где 3600 - число секунд в часе; t_cм = 8 - продолжительность сме­ны, ч; q = 0,65 - объем ковша, м³; k_н = 0,8 - коэффициент наполнения ковша; k_в = 0,7 - коэффициент использования экскаватора по времени; k_p = 1,2 - коэффициент разрыхления грунта в ковше; t_u= 27 - продол­жительность рабочего цикла, с.

П_Э =