1.5.4 Уплотнение грунта

Грунт, укладываемый в полезные насыпи, в основании котлованов и траншей, подлежит уплотнению.

Уплотняют грунт укаткой, трамбованием и вибрированием.

Связные и комковые грунты уплотняют кулачковыми катками, которые передают на грунт давление, значительно превосходящее предел его прочности. Такими машинами массой до 5 т уплотняют слой грунта толщиной 10…20 см при восьми-восемнадцати проходках катка по одному следу, а тяжелыми (25…30 т) – слой толщиной 50…65 см при четырех-десяти проходках по месту.

Катками с гладкими металлическими вальцами уплотняют несвязные грунты слоем до 15 см и песочно-гравелистые смеси при толщине отсыпаемого слоя от 5 до 15 см. Применение таких катков целесообразно, когда верхний слой насыпи является основанием фундаментов или подъездных путей.

Нижние слои пазухи толщиной 15…20 см вокруг фундамента уплотняют пневматическими или электрическими трамбовками.

Трамбовочными плитами массой 2…7 т, подвешенными к кранам или экскаваторам, следует уплотнять песчаные и глинистые грунты при толщине отсыпаемого слоя 0,4…1 м и количество ударов от 1 до 5. Недостатком этого способа является повышенная изнашиваемость крана или экскаватора.

Вибрационными катками уплотняют песчаные грунты слоями толщиной 0,4…0,5 м при возмущающей силе от 50 до 100 кН и до 1,5 м при возмущающей силе 180…280 кН.

Грунт следует уплотнять путем последовательных круговых проходок катка по всей площади насыпи, причем каждая проходка должна перекрывать предыдущую на 0,2…0,3 м. Закончив укладку всей площади за один раз, приступают ко второй проходке.

Необходимую высоту уплотнения грунта определяют из соотношения

k_р / k_о.р.= h_р / h_упл.. → h_упл.= (k_о.р. h_р) / k_р , (1.41)

где k_р– коэффициент разрыхления грунта;k_о.р.– коэффициент остаточного разрыхления грунта;h_р– высота разрыхленного слоя, м;h_упл.– величина уплотнения грунта, м.

Для повышения производительности, уплотнение грунта на площадке следует вести звеньями из 2-3 катков.

Эксплуатационная производительность катков определяется по формуле

П_э.кат = 60 t_см v_ср (B-a) k_в n^-1 м²/см,(1.42)

где v_ср – рабочая скорость катка, м/мин;а- ширина полосы перекрытия предыдущего прохода (0,2…0,25 м);k_в– коэффициент использования во времени (0,8 – для катков, 0,7 – для остальных грунтоуплотняющих машин);n –число проходок по одному следу.

Технические характеристики грунтоуплотняющих машин (марки машин и тягачей, толщина слоя уплотняемого грунта и др.) приведены в таблице 16 приложения А.

1.6 Технико-экономическая оценка

экскаваторных работ

Экскаваторные работы относятся к полностью механизированным видам строительных процессов. Сущность расчета сводится к решению целевой функции минимума удельных приведенных затрат по планово-расчетным показателям на производство работ

П_уд = С_е + К_уд Е_с → min,(1.43)

где С_е– планово-расчетная стоимость выемки и перемещения единицы объема грунта, руб./м³;К_уд– удельные капитальные вложения для организации работ по варианту технологической схемы, руб./м³;Е_с– нормативный коэффициент эффективности капитальных вложений в строительстве.

Методику определения приведенных затрат рассмотрим на примере аналитического расчета вариантной разработки котлована одноковшовым экскаватором. Наименования исходных и расчетных параметров, их индексы для расчета стоимости машино-смены экскаватора и стоимости выемки и перемещения единицы объема грунта приведены в таблице 1.7, численные значения которых в зависимости от типа и марки экскаватора будем принимать по таблице 1.8. В расчете также будем использовать действующие районные коэффициенты и нормативные данные работы экскаваторов в заданных условиях. Пример состоит из задания, алгоритма расчета с необходимым математическим обеспечением, решения и анализа результатов расчета.

Таблица 1.7 - Параметры, принятые в расчете стоимости машино-смены одноковшовых экскаваторов

Номер по табл.	Индекс	Наименование параметра, единицы измерения
2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12	Ц Си А, % Тгод Сд Смд Этех Эрз Ээ Эсм Эз	Оптовая цена экскаватора, руб. Инвентарная стоимость машины, руб. Норма годовых амортизационных отчислений, % Нормативное число часов работы экскаватора в год, ч Стоимость доставки экскаватора на объект, руб Стоимость одного монтажа и демонтажа экскаватора, руб. Эксплуатационные затраты на 1 маш.-ч работы экскаватора, руб./ч Техническое обслуживание и текущий ремонт Ремонт и замена сменной оснастки Энергоматериалы и энергия Смазочные материалы Заработная плата машиниста

Пример.

Задание. Произвести вариантное технико-экономическое обоснование процесса разработки грунта одноковшовым экскаватором. Размеры котлована и технология выемки грунта приняты по аналитическим расчетам. Грунт IIгруппы по трудности разработки одноковшовым экскаватором (γ=1750 кг/м³,k_р=1,28, объем экскаваторной выемки равен 9934 м³). Для сопоставления приняты два варианта производства работ:

1. Разработка грунта гусеничным экскаватором Э-652Б (ЭО-4111Б), оборудованным прямой лопатой с механическим приводом, ковш с зубьями, q_э=0,65 м³;

2. Разработка грунта гусеничным экскаватором ЭО-4321, оборудованным прямой лопатой с гидравлическим приводом, q_э=0,8 м³.

	Таблица 1.8 - Данные для определения расчетной стоимости 1 маш.-ч одноковшовых экскаваторов (цены 1978 г.)	Эз	0,7 0,7 0,7 0,7 1,34 1,34 1,34 1,34 1,34 1,34 1,34 1,34 1,34 1,34 1,34 1,34 1,34 1,34 1,34 1,33
		Эсм	0,14 0,14 0,16 0,21 0,23 0,17 0,27 0,27 0,25 0,36 0,36 0,3 0,32 0,32 0,11 0,25 0,25 0,25 0,36 0,36
		Ээ	0,55 0,55 0,65 0,82 0,9 0,68 1,09 1,09 0,98 1,42 1,42 1,2 1,27 1,27 0,44 0,82 0,82 0,82 1,42 1,42
		Эрз	0,16 0,22 0,04 0,05 0,14 0,14 0,22 0,22 0,37 0,37 0,37 0,64 0,64 0,64 0,22 0,05 0,05 0,05 0,37 0,64
		Этех	0,87 0,67 0,76 0,76 0,76 0,76 1,5 1,5 1,5 1,5 1,5 2 2 2 1,5 0,76 0,76 0,76 1,5 2
		Смд	- - - - - - - - - - - 1590 1590 1590 - - - - - -
		Сд	13,6 17,75 42,75 42,75 42,75 42,75 42,75 42,75 56 56 56 780,2 780,2 780,2 49,75 7,7 17,75 17,75 56 56
		Тгод	1950 3230 3230 3230 3275 3230 3275 3275 3275 3275 3275 3275 3275 3275 3275 3230 3275 3275 3275 3275
		А, %	28 22 22 22 18,5 18,5 18,5 18,5 18,5 18,5 18,5 14 14 14 18,5 22 18,5 18,5 18,5 18,5
		Си, тыс. руб.	6,42 12,3 12,2 18,72 17,14 11,24 21,96 25,14 21,51 25,58 25,25 56,07 68,27 2,84 25,04 20,76 28,78 23,47 37,34 74,9
		Ц, тыс. руб.	6 11,5 11,4 17,5 13,5 10,5 20,53 23,5 20,1 21,1 23,6 52,4 63,8 23,4 23,4 19,4 26,9 21,94 34,9 70
		qэ	0,25 0,5 0,65 0,6 0,8 0,4 10 1,25 1,25 1,25 2,5 2 1,5;2 2,5 2 0,5 0,8 0,6;1 1,5;2 2,5
		Модель экскаватора	ЭО-2621А,В ЭО-3322 ЭО-3122 ЭО-3323 ЭО-4321Б ЭО-3311 ЭО-4321Б ЭО-4125 ЭО-5123 ЭО-6123 ЭО-6123 Э-2503 Э-5124 Э-6123 ЭО-6123 ЭО-3322 ЭО-4321 ЭО-4121 ЭО-5122, 5124 ЭО-6122, 6123

Алгоритм расчета приведен в таблице 1.9. Вначале следует составить форму таблицы с внесением в нее индексов и математического обеспечения расчета, а затем в выделенные разделы таблицы проставить необходимые для расчета значения соответствующих технико-экономических, нормативных и справочных данных по рассматриваемым вариантам. После проверки правильности внесения исходных данных можно приступить к расчету.

Все показатели стоимости даны в ценах 1985 года, для современных условий их следует умножить на коэффициент изменения цен.

Таблица 1.9 - Алгоритм и математическое обеспечение расчета

Наименование показателей и един. измерения	Индекс	Варианты
		1-й	2-й
1	2	3	4
1. Расчетная стоимость машино-смены экскаватора, руб./смену, без единовременных затрат С’м-cм = ( Г / Тгод ) ∙tсм+ СТЭ	С’м-cм	15,20	20,03
2. Годовые амортизационные отчисления, руб./год Г = (А,%) ∙10-2 ∙Си ∙Ка	Г	4122	6152
3. Норма годовых амортизационных отчислений, %	А,%	18,5	18,5
4. Районный коэффициент к годовым отчислениям	Ка	1,3	1,3
5. Инвентарная стоимость экскаватора, руб.	Си	17140	25580
6. Нормативное число часов работы экскаватора в год, ч/год	Тгод	3275	3275
7. Текущие эксплуатационные затраты, руб./смену СТЭ = ( Эр∙Кэ+ К7∙Ээ+ Эз∙Кз ) ∙tсм	СТЭ	4,877	4,626
8. Затраты на обслуживание, текущий ремонт, замену сменной оснастки, смазочные материалы, руб./маш.-ч	Эр	1,13	1,06
9. Районный коэффициент эксплуатационных затрат	Кэ	1,3	1,3

Продолжение таблицы 1.9

1	2	3	4
10. Затраты на энергетические материалы и электроэнергию, руб./ч	Ээ	0,9	0,82
11. Коэффициент к расходу энергоресурсов	К7	2	2
12. Зарплата машиниста (тарифная), руб./ч	Эз	1,34	1,34
13. Поясной коэффициент к зарплате	Кз	1,2	1,2
14. Продолжительность смены, ч	tсм	8,2	8,2
15. Расчетная стоимость машиносмены автомобиля-самосвала, руб./см Сам-см = 14 + 2.2∙Q	Сам-см	25,55	25,55
16. Грузоподъемность автомобиля-самосвала, т	Q	5,25	5,25
17. Единовременные затраты на организацию экскаваторных работ, руб. Е = А0 ∙С’м-cм	Е	85,98	63,14
18. Временной параметр, смен/маш. А0 = ( Ке∙Сд / С’м-cм ) + Тдн	А0	5,66	3,15
19. Районный коэффициент на единовременные затраты	Ке	1,3	1,3
20. Стоимость доставки экскаватора, руб.	Сд	42,75	17,75
21. Продолжительность доставки, смен	Тдн	2	2
22. Нормативная производительность экскаватора, м3/смену ПН = ε / Нв ∙ tсм	ПН	390	532
23. Количество единиц [4]	ε	100	100
24. Норма времени, маш.-ч. [4, табл. 3,7]	Нв	2,1	1,54

Продолжение таблицы 1.9

1	2	3	4
25. Планово-расчетная стоимость работ, руб. С = Е+1.08∙( С’м-cм + Na∙Сам-см ) ∙Vэ ∙ПН -1	С	5364	5556
26. Количество автомобилей в работе, машин	Na	7	10
27.Объем выемки из котлована, м3	Vэ	9934	9934
28. Стоимость выемки единицы объема грунта, руб./ м3 Се = С ∙Vэ -1	Се	0,546	0,566
29. Машиноемкость работ, маш.-смен Тм-см = Vэ ∙ Нв / ( ε ∙ tсм )	Тм-см	25,44	18,66
30. Оптимальное число рабочих экскаваторов	Nоп	1	1
31.Удельные капитальные вложения для организации работ по выемке грунта, руб/ м3 kуд = ( Си + Na ∙ Сиа ) ∙ tсм / ( Тгод ∙ ПН )	kуд	0,784	0,826
32. Инвентарная стоимость самосвала, руб. Сиа = Q ∙5000	Сиа	15000	15000
33. Удельные приведенные затраты на выемку и перемещение 1 м3грунта, руб./ м3 Пуд=Се+Ес∙ kуд	Пуд	0,664	0,69
34. Нормативный коэффициент эффективности капитальных вложений в строительство	Ес	0,15	0,15

Программа машинного расчета может быть составлена студентом самостоятельно по приведенному математическому обеспечению, которое изложено в необходимой последовательности. Алгоритм также предусматривает традиционное решение задачи с помощью микрокалькулятора.

Анализ результатов расчета показывает, что производство работ по первому варианту требует меньше приведенных затрат и дает снижение стоимости на сумму

Э=V_э (П_уд2 - П_уд1)=9934(0,69-0,664)=258,5 руб.

Удорожание работ по второму варианту прежде всего вызвано высокой инвентарной стоимостью экскаватора ЭО-4321, которая превышает стоимость ЭО-4111Б в С_и1 :С_и2=25580:17140=1,49 раза, в то время как производительность его выше только вП_н2:П_н1=532:390=1,36 раза.

В расчете также обращает на себя внимание то, что для эффективной разработки грунта в заданных условиях количество одновременно работающих экскаваторов должно быть меньше единицы. Это связано с тем, что стоимость доставки экскаватора и его пуско-наладочный период не компенсируется продолжительностью работы машины на объекте. В нашем примере чтобы компенсировать полученные единовременные затраты на один экскаватор (для первого варианта), объем выемки должен быть не менее

20 V_э А_о N_оп2 П_н= 20∙5,66∙1∙390=44148 м³,

или следует пуско-наладочный период А_оуменьшить до

А_о =V_э / (20 П_н 12)= 9934 (20∙390∙1)=1,3 смен/маш.

В итоге принимаем разработку грунта по первому варианту одним экскаватором ЭО-4111Б, наметив мероприятия по снижению параметра А_о.