Р ис. 4 Схемы экскаваторных забоев, разрабатываемых экскаватором прямая лопата:

а – боковой двухъярусный забой; б – лобовой забой; 1–3 – номера стоянок экскаватора

Здесь R_пр – практический радиус копания.

В курсовом проекте можно принимать

R_пр ≈ (0,85…0,90) ∙ R_max,= м (8)

где R_max – наибольший радиус копания на уровне напорного вала экскаватора (принимается из технической характеристики экскаватора);

l_п – длина передвижки экскаватора,

l_п ≈ 0,75 l_р = м (9)

R_в – радиус выгрузки при наибольшей высоте выгрузки (принимается из технической характеристики экскаватора);

b_т – ширина колеи транспортных средств (принимается по справочным данным);

1 м – запас из условия необрушения откоса яруса.

Наименьшая ширина бокового забоя В_min составит (см. рис. 2.1,а):

В_min = B₁ + B₂= (10)

где B₁ – расстояние от оси стоянки экскаватора до подошвы откоса забоя.

В курсовом проекте для двухъярусного бокового забоя можно принимать

B₁ ≈ R_ст = (11)

где R_ст – радиус копания на уровне стоянки экскаватора (принимается из технической характеристики);

B₂ – расстояние от оси стоянки экскаватора до нижней кромки откоса яруса.

Как видно из рис. 2.1,а, расстояние

B₂ = B_п + h_я= (12)

где h_я – высота яруса (превышение уровня погрузочного пути над уровнем стоянки экскаватора).

В свою очередь

h_я = H_т – (h_т + 0,5 м)= (13)

где H_т – наибольшая высота выгрузки грунта из ковша экскаватора;

h_т – высота автосамосвала до верха кузова (принимается по справочнику);

0,5 м – запас высоты над бортом автосамосвала, учитывающий неровности пути и возможность погрузки грунта "с шапкой".

Выполнив необходимый расчет забоя, на листе миллиметровой бумаги в масштабе 1:100 или 1:200 вычерчивают его поперечное сечение и план. Затем поперечный профиль забоя переносится на более плотную бумагу или картон и по нему вырезается шаблон для проектирования экскаваторных проходок.

Проектирование поперечного и продольного профилей экскаваторных проходок. Основная цель проектирования заключается в размещении проходок на поперечных сечениях и продольном профиле заданного участка выемки.

Для этого на продольном профиле выемки намечаются одно-два сечения в наиболее характерных местах, а затем в масштабе, одинаковом с тем, в котором сделан шаблон забоя, вычерчиваются указанные поперечные сечения выемки. Накладывая построенный шаблон забоя на поперечный профиль выемки, намечают различные варианты размещения проходок (рис. 2.2).

При этом, с точки зрения технологии производства работ, вскрытие выемки целесообразно начинать с устройства первой или пионерной лобовой проходки траншеи, которая в дальнейшем используется как временный путь для движения автосамосвалов или другого вида транспорта. Поэтому ее ширина по низу должна быть не менее 4 м [3]. Глубина пионерной траншеи h_п.т зависит от соотношения глубины выемки Н_в и высоты яруса h_я, определяемого как

n = (Н_в – 0,35)/h_я=(10-0,35)/3,2=3м (14)

где n – расчетное количество ярусов.

При n, равном целому числу, пионерная траншея фактически становится первой лобовой проходкой, разрабатываемой в соответствии с имеющимся шаблоном экскаваторного забоя. Если величина n оказывается не кратной целому числу, то глубина пионерной траншеи определяется из выражения:

h_п.т = Н_в – nh_я – 0,35=10-3*3,2-0,35=0,1 м (15)

где n – целое число ярусов.

П ионерные траншеи глубиной до 1,0–1,5 м целесообразно разрабатывать бульдозером или скрепером. Эти же машины рекомендуется использовать и для разработки участков выемки от нулевой отметки до глубины 2 м, так как применять экскаватор в подобных местах неэффективно.

Рис 5 Варианты размещения проходок на поперечных сечениях выемки:

а – с пионерной траншеей (ПТ) по оси выемки; б – с пионерной траншеей со стороны откоса; в – то же, с двумя пионерными траншеями; 1–8 – номера экскаваторных проходок;

△Н – недобор грунта до проектной отметки, учитывающий последующую нарезку сливной призмы (принимается равным 0,2 м)

Выбирая наилучший вариант размещения проходок на поперечном профиле выемки, необходимо учитывать следующие рекомендации [3]:

число проходок должно быть по возможности минимальным;

более предпочтительной является разработка выемки (карьера) боковым забоем с погрузкой грунта в транспортные средства, располагаемые на уровне стоянки экскаватора;

наименьшая высота (глубина) забоя должна быть не менее 1/3 высоты до напорного вала экскаватора;

недобор грунта на откосах не должен превышать 8–10% от площади поперечного сечения выемки.

Д алее вычерчивают продольный профиль заданного участка в масштабе горизонтальном 1:5000, 1:2500 и вертикальном, равном масштабу шаблона забоя. Проектирование продольного профиля экскаваторных проходок начинается с разбивки массива выемки на ярусы с учётом рельефа местности и вида грунта. Так, если выемка имеет пологие продольные склоны и уклон проектной линии более 0,003, то целесообразно разбить ее на ярусы, расположенные параллельно проектной линии. При этом подошва нижнего яруса должна располагаться с некоторым превышением △Н над проектной линией (рис. 2.3), учитывающим высоту сливной призмы с минимальным запасом на планировочные работы.

Рис. 6 Схема размещения экскаваторных проходок

на поперечном сечении, продольном профиле и плане выемки: 1–8 – номера проходок на поперечном сечении выемки; I–VIII – номера проходок на продольном профиле выемки

В случае, когда выемка имеет крутые склоны, исключающие движение по ней экскаватора и транспортных средств, более эффективной оказывается разбивка ее лучевыми или веерообразными проходками, направленными под углом к проектной линии. При этом крутизна уклонов для передвижения экскаватора и транспорта не должна превышать 17–24 ‰.

Длинные выемки с большими рабочими отметками могут разрабатываться одновременно с двух концов. В подобных случаях наиболее целесообразной оказывается разбивка на ярусы ломаного профиля, состоящего из двух концевых участков веерообразного профиля и центрального участка с параллельными ярусами. Все эти и другие случаи расположения проходок на продольном профиле выемки приведены в учебнике [1], а ниже (см. рис. 2.3) дан конкретный пример решения этой задачи для одного из поперечников, рассмотренных ранее (см. рис. 2.2, а), и участка продольного профиля.

Как видно из рис. 2.3, план выемки с размещёнными на ней проходками фактически представляет из себя третью проекцию, построенную (восстановленную) по известным двум. При этом все проходки пронумерованы с учётом последовательности их разработки, а недобор грунта определяется заштрихованными треугольниками на поперечном сечении выемки.

Технология производства экскаваторных работ. Технологический процесс состоит из разработки грунта в забое экскаватором прямая лопата, погрузки его на автосамосвалы или другие транспортные средства, перемещения и разгрузки грунта в насыпь, кавальер или отвал, послойного разравнивания грунта бульдозером и уплотнения специальными уплотняющими средствами (катками, уплотняющими машинами и др.).

Разработка выемки ведётся отдельными проходками в соответствии с ранее составленной схемой их размещения (см. рис. 2.3) и в пределах конкретного рабочего участка продольного профиля.

Типовая технологическая схема производства работ для рассматриваемого примера приведена на рис. 2.4.

При выполнении курсового проекта необходимая грузоподъёмность автосамосвалов, технические характеристики и ориентировочное число самосвалов в составе экскаваторного комплекта можно принимать из первой части методических указаний [2, прил. 1]. Точное количество транспортных средств определяют расчётом для каждого конкретного случая с учётом фактических условий работы и дальности возки:

N = T_ц / t_п = (t_п + t_гр.х + t_p + t_м.р + t_пор.х + t_м.п) / t_п= (16)

(17)

(18)

(19)

(20)

(21)

где N – искомое число транспортных средств;

t_п – продолжительность погрузки, мин;

t_гр.х, t_пор.х – соответственно продолжительность гружёного и порожнего хода автосамосвала;

t_p – продолжительность разгрузки, мин;

t_м.р, t_м.п – время на маневры автосамосвала соответственно при раз- грузке и погрузке, мин.

Задаваясь средней скоростью движения автосамосвала V_ср [2] и дальностью возки l, можно записать:

N = (2 l/V_ср + t_п + t_p + t_м.р + t_м.п) / t_п =((2*1/0,4)+1,5+1+1,5+1,5)=11 (22)

В курсовом проекте продолжительность отдельных операций, точное значение которых устанавливается хронометражем, принимается ориентировочно следующей:

t_п = 1,5 мин, t_p = 1 мин, t_м.р = t_м.п = 1,5 мин.

Из приведенной формулы следует, что очередной автосамосвал должен прибыть к месту загрузки его грунтом не позднее времени окончания загрузки предыдущего автосамосвала.

При возникновении систематических простоев экскаватора в ожидании прибытия автосамосвалов к месту погрузки следует проверить элементы затрат времени, необходимых для выполнения рейса, и увеличить число автосамосвалов. При простоях транспорта в ожидании погрузки следует принять меры к ускорению работы экскаватора или уменьшить число транспортных средств.

В курсовом проекте в качестве индивидуального задания может быть поставлена задача расчета оптимального количества транспортных средств с применением современных математических методов, например, теории массового обслуживания.

Техника безопасности. При производстве работ одноковшовым экскаватором с погрузкой грунта на автосамосвалы и транспортированием его в насыпь необходимо соблюдать следующие основные правила техники безопасности.

Экскаватор во время работы должен устанавливаться на спланированной площадке. Запрещается подкладывать под гусеницы бревна, камни и другие предметы.

Запрещается находиться под ковшом или стрелой экскаватора, выполнять работы со стороны забоя. Посторонним лицам запрещается находиться в радиусе действия экскаватора. Во время перерывов в работе ковш следует опускать на землю.

За участками забоя, где возможны оползни и обрушения грунта, должно устанавливаться постоянное наблюдение. Участки должны ограждаться, а работа на них разрешается только после их осмотра мастером или прорабом и получения письменного разрешения на производство работ.

При работе экскаватора в темное время суток место выгрузки грунта и забой должны иметь хорошее освещение.

Грунт на автосамосвалы следует грузить только со стороны заднего или бокового борта самосвала. Запрещается проносить ковш с грунтом и без грунта над кабиной. Водитель автосамосвала во время погрузки должен выходить из кабины.

Находящийся под погрузкой автосамосвал должен быть заторможен. Во время погрузки людям запрещается находиться между экскаватором и транспортным средством.

Указания по организации труда

Разработка выемки экскаватором прямая лопата с погрузкой грунта на автосамосвалы, транспортированием его в насыпь осуществляется комплексной бригадой в зависимости от емкости ковша экскаватора и дальности транспортирования грунта.

В целях более полной загрузки машин и механизмов работу целесообразно организовывать в две смены с использованием передвижной электростанции для освещения места работ в темное время суток.

В начале каждой смены машинисты и водители машин обязаны проверить готовность машин к работе, устранить мелкие неисправности, заправить машину горючим и водой. А в конце смены сообщить механику (помощнику машиниста) о замеченных неисправностях.

Участок производства работ обеспечивается вагончиками для мастера, кладовой инструмента и инвентаря, отдыха рабочих и приема пищи, а также питьевой и технической водой, медицинской аптечкой, средствами связи.

3.1.3 Материально-технические ресурсы

Материально-технические ресурсы включают ведущие и комплектующие машины и механизмы, геодезические инструменты, инвентарь, определяемые на основе разработанных ранее технологических процессов (п. 3.1.1)

Таблица 6. Материально-технические ресурсы

Наименование	Марка	Количество
Экскаватор	Экскаватор ЭО-7111	2
Грунтоуплотняющая машина	–	1
Передвижная электростанция мощностью от 5 до 7 кВт.	–	1

3.1.4 График выполнения производственного процесса по разработке выемки экскаватором прямая лопата

Н а основании разработанной ранее технологии и организации строительного процесса (п. 2.1.1) в типовой технологической карте обычно приводится почасовой график выполнения работ в течение смены. В условиях курсового проектирования вместо указанного графика разрабатывается календарный график производства земляных работ на весь заданный участок. Методика его проектирования детально рассматривается в разд. 5.

3.1.5Калькуляция затрат труда

Основными нормативными документами для составления калькуляции затрат труда обычно являются нормы времени и расценки в соответствии со сборниками ЕНиР, ВНиР, ценниками и др. Учитывая, что при разработке первой части проекта широко использовались графики единичной стоимости производства земляных работ, калькуляцию затрат труда к тех- нологической карте в курсовом проекте можно не составлять.

3.1.6Технико-экономические показатели

Технико-экономические показатели определяются на основании календарного графика производства земляных работ и их стоимости, подсчитанной в первой части проекта. Методика расчета технико-экономических показателей изложена в разд. 6. Результаты определения основных технико-экономических показателей привести в табличной форме (табл 6).

Таблица 7. Технико-экономические показатели

Наименование показателей	Единица измерения	На весь объём (V=38400 м3)	На единицу объёма
Срок производства работ	дни	17	0,0091
Трудоемкость работ*	чел.-дни	34	0,0054
Себестоимость	руб.	215000	19,2

* Ч/Д = ((ЕО * КДМ) * N) / 8 = ((8*17) *10)/8= 170ч/д

• Ч/Д – человеко-дни;

• ЕО – ежедневная отработка (по табелю);

• КДМ – количество дней в отчетном месяце;

• N – количество сотрудников (при одинаковых показателях отработанных часов и дней).

3.1.7Карта операционного контроля качества разработки выемки экскаватором прямая лопата

При разработке карты операционного контроля качества производства земляных работ при сооружении железнодорожного земляного полотна пользоваться данными, приведенными в разд. 7 настоящих методических указаний.

Возможные отклонения от проектных размеров приведены в табл. 8

Таблица 8. Возможные отклонения от проектных размеров

№ п/п	Контролируемые параметры	Предельные отклонения
1	Ширина земляного полотна	1 = +15 см
2	Отметки по оси и бровкам земляного полотна	2 = +5 см
3	Толщина отсыпаемого слоя h	3 = 0,15h
4	Плотность грунта в насыпи по абсолютной величине	0,04 г/см3

Схемы поперечного сечения выемки и насыпи с указанием предельных отклонений представлены на рис. 7.

Рис. 7. Схемы поперечного сечения насыпи (а) и выемки (б)

Примечания к карте по данному виду работ

1. Увеличение крутизны откосов выемки и насыпи не допускаются.

2. Объем недобора грунта на откосах выемки не должен превышать 8–10%.

3. Недобор грунта до проектной отметки в основании выемки должен быть равным 0,2 м с учетом высоты сливной призмы и допуска на отклонение.

4. Уплотнение до нормируемой плотности грунтов насыпи и в необходимых случаях – под основной площадкой выемки – должно производиться согласно требованиям строительных норм.

5. При возведении насыпи следует предусматривать запас на осадку в процентах от проектной высоты насыпи для грунтов:

глинистых переувлажненных – 2–3;

скальных и крупнообломочных при послойном возведении с применением уплотняющих машин – 3;

песчаных и глинистых при коэффициенте уплотнения К = 0,95 – 0,5; при К = 0,90 – 1–2,5.

6. При возведении насыпи из неоднородных грунтов должны соблюдаться следующие условия:

поверхность слоев из менее дренирующих грунтов, располагаемых под слоями из более дренирующих, должна иметь уклон в пределах 0,04–0,1 от оси насыпи к откосам;

поверхность слоев из более дренирующих грунтов, располагаемых под слоями менее дренирующих грунтов, устраивается горизонтальной.

Операционный контроль качества

Состав операций и средства контроля
Этапы работ	Контролируемые операции	Контроль (метод, объем)	Документация
Подготовительные работы	Проверить: – выполнение вертикальной планировки поверхности строительной площадки (при необходимости); – выноску разбивочных осей и надежность их закрепления; – выполнение работ по отводу поверхностных и подземных вод с помощью временных или постоянных устройств (при необходимости).	Визуальный Измерительный Визуальный	Общий журнал работ
Механизированная разработка грунта, зачистка дна котлована (траншеи)	Контролировать: – отклонения отметок дна выемок от проектных; – вид и характеристики вскрытого грунта естественных оснований под фундаменты и земляные сооружения; – отклонения отметок дна выемок при окончательной разработке (доработке) от проектных; – отклонения от проектного уклона дна траншей и других выемок с уклонами; – размеры выемок по дну; – крутизну откосов.	Измерительный, точки измерений устанавливаются случайным образом; на принимаемый участок 10÷20 измерений Технический осмотр всей поверхности основания. Измерительный, по углам и центру котлована, на пересечениях осей зданий, в местах изменения отметок; не менее 10 измерений на принимаемый участок Измерительный, в местах поворотов, примыканий, расположения колодцев, но не реже чем через 50 м. Измерительный То же	Общий журнал работ
Приемка выполненных работ	Проверить: – соответствие геометрических размеров котлована (траншеи) проектным; – величину отметки и уклонов дна котлована (траншеи); – крутизну откосов котлована (траншеи); – качество фунтов основания (при необходимости).	Измерительный То же То же Технический осмотр всей поверхности основания	Акт освидетельствования скрытых работ
Контрольно-измерительный инструмент: нивелир, теодолит, рулетка, шаблон крутизны откосов.
Операционный контроль осуществляют: мастер (прораб), геодезист – в процессе работ. Приемочный контроль осуществляют: работники службы качества, мастер (прораб), геодезист, представители заказчика.