Охрана труда в строительстве. Практикум

устройством сложных заземлителей в виде замкнутого контура, охватывающего всю территорию защищаемого объекта (рис. 5).

Рис. 5. Кривая распределения потенциала а)отношениенапряжениянаповерхностиземликнапряжению

назаземлителе;б) сетка горизонтальных заземлителей

Когда человек находится в зоне растекания тока и касается корпуса электроустановок, находящихся под напряжением, он оказывается под напряжением прикосновения Uпр. Ток, протекающий при этом через тело человека, определяется по формуле:

где Rпр – сопротивление прикосновения, состоящее из сопротивления растеканию тока заземлителей электрооборудования и обеих ног человека.

Величина Rпр, в основном зависит от Rn и от площади ступней ног, параллельно «включенных» в цепь тока. В среднем это сопротивление равно 2ρn. Для уменьшения напряжения шага и напряжения прикосновения устраивают заземляющий металлический сложный контур, который состоит из горизонтальных или из вертикальных заземлителей. Последние закапываются на определенную глубину в траншеи.

На рис. 5 контур заземления (сетка) представляет собой совокупность горизонтальных, продольных и поперечных полос, закопанных на определен-

ную глубину h. На горизонтальной оси отложено отношение расстояния

(площадь, занимаемая заземлителем, равна S = ab), а на вертикальной оси – отношение напряжения на поверхности земли в рассматриваемой точке к напряжению на заземлителе:

Uх/Uз.

Для еще большего понижения Uш и Uпр, к сетке добавляют вертикальные электроды внутри нее по периметру (см. рис. 6).

31

Рис. 6. Кривая распределения потенциала после понижения шагового напряжения

а) отношение напряжения на поверхности земли к напряжению на заземлителе; б) сетка вертикальных и горизонтальных заземлителей

Если выравнивание напряжения не обеспечивается устройством заземлителей в виде контура или сетки, охватывающей территорию защищаемого объекта, используются естественные заземлители, такие, как трубопровод, металлоконструкции, оболочки кабелей и т. п.

Применяемые приборы и оборудования

Для изучения способов снижения шаговых напряжений используется устройство, наглядно демонстрирующее возникновение и выравнивание шаговых напряжений УШН-1.

В устройство вмонтирована схема, которая с помощью пульта управления демонстрирует замыкание тока на землю в сетях 6 и 35 кВ. на экране светящаяся линия показывает путь прохождения тока и графически изображается распределение потенциалов в земле и изменение величины шаговых напряжений при различных расстояниях человека от места замыкания тока.

Количественно это явление можно наблюдать на приборах.

При появлении опасности поражения даются предупредительные световые сигналы – появляется красная надпись «Опасно». Переключателем «Защита» в схему вводится сложный контр для выравнивания напряжения, что снижает опасность поражения. Действие контура по выравниванию потенциалов наблюдается как на мнемопанели, так и на приборах.

Порядок выполнения работы

Задание: построить с использованием стенда УШН – 1 (рис. 7) зависимость Iчел. и Uш в сетях 6 и 35 кВ.

32

Рис. 7. Стенд УШН-1

Тумблер «СЕТЬ» включает, либо выключает стенд.

Кнопка «ПРОБОЙ» позволяет имитировать аварийную ситуацию замыкания токоведущего провода ЛЭП на корпус опоры.

Тумблер «Iч–Iкз» определяет режим работы амперметра:

в положении Iкз – показывает величину тока замыкания на землю; в положении Iч – величину тока, проходящего через тело человека.

Тумблер «6–35 кВ» устанавливает значение напряжения в ЛЭП: 6 кВ, либо 35 кВ соответственно.

Переключатель Uш задает положение (удаленность) человека относительно места замыкания ЛЭП на землю.

Амперметр А имеет три шкалы:

верхняя показывает величину тока замыкания на землю Iкз, А;

средняя – величину тока, проходящего через тело человека при замыкании на землю ЛЭП напряжением 35 кВ – Iч, mА;

нижняя – величину тока, проходящего через тело человека при замыкании на землю ЛЭП напряжением 6 кВ – Iч, mА.

Вольтметр V имеет две шкалы:

верхняя – показывает величину напряжения шага, приложенного к человеку, находящемуся в зоне растекания тока при замыкании на землю ЛЭП напряжением 35 кВ – Uш , В;

нижняя – показывает величину напряжения шага при замыкании на землю ЛЭП напряжением 6 кВ – Uш , В.

Переключатель «ЗАЩИТА» вводит в систему, либо отключает (крайнее левое положение) сложный заземляющий контур для выравнивания потенциалов, а также задает значения его сопротивления (0,5–10–50 Ом).

33

1. Исходное положение схемы: включатели «Сеть» и «Защита» стоят

вположении 1, переключатель «Iчел. – Iкз» устанавливается в положении «Iкз».

2.Включение прибора.

Включить выключатель «Сеть» – на мнемопанели высвечивается изображение высоковольтной воздушной линии электропередач.

3. Порядок проведения эксперимента.

Имитация растекания тока в земле при замыкании воздушной линии на металлический корпус опоры производится нажатием кнопки «Пробой». Переключатель(поуказаниюпреподавателя) поставитьвположение«6кВ»или «35кВ».

На мнемопанели наблюдается растекание тока в земле и высвечивается график, соответствующий закономерности распределения тока потенциала в зоне растекания.

Амперметр показывает величинутока замыкания (еенеобходимозаписать). Переключатель «Uш» поставить последовательно в положении 1, 2, 3, 4 и т. д., при этом вольтметр будет показывать уменьшение величины шагового

напряжения по мере «удаления человека» от места замыкания, миллиамперметр покажет ток, проходящий через человека. (Внимание: переключатель «Iчел. – Iкз» поставить в положение Iчел.). Построить график зависимости Uш, и Iчел. по мере удаления от места замыкания тока на земле.

Перевести переключатель «Защита» в положение 0,5 или 10 Ом. На мнемопанели появляется изображение контура заземления, гаснет сигнал «Опасно», показание вольтметра равно нулю. При увеличении сопротивления заземляющего контура до 50 Ом наступает опасность поражения. (Измерить зависимость Uш от Iчел. при защите 50 Ом, результаты занести в протокол).

Привести схему в исходное положение (см. п. 1).

Обратить внимание на увеличение напряжения шага в зависимости от величины Iкз при напряжении 6 и 35 кВ.

Построить зависимость Uш = f (Iчел.) в сетях 6 и 35 кВ и сделать заключение. Обосновать эффективность защиты от напряжения шага введением выравнивающего контура.

Содержание отчета

1. Наименование работы.

2. Цель работы.

3. Общие сведения по исследованию возникновения и выравнивания шаговых напряжений.

4. Описание применяемого прибора.

5. Определение величины тока замыкания (Iчел.) по верхней шкале амперметра для каждого эксперимента.

6. Таблицы изменения Uш и Iчел. в сетях 6 и 35 кВ.

При сети 6 кВ значение Iчел. в каждой точке снимаем по нижней шкале амперметра, а значение Uш – по нижней шкале вольтметра.

При сети 35 кВ значение Iчел. в каждой точке снимаем по средней шкале амперметра, а Uш – по верхней шкале вольтметра.

34

7.График зависимости Uш и Iчел. для каждого эксперимента (35 и 6 кВ).

8.Выводы.

Контрольные вопросы

1.Что такое зона растекания тока?

2.От чего зависит форма кривой распределения напряжения в зоне растекания тока?

3.Что такое напряжение шага?

4.Как графически определить напряжение шага?

5.От чего зависит напряжение шага?

6.Что такое коэффициент напряжения шага и прикосновения?

7.Как уменьшить напряжение шага и прикосновения?

35

ПРАКТИЧЕСКАЯ РАБОТА № 4 Определение крутизны равнопрочного откоса

Цель: изучение вопросов, связанных с созданием безопасных условий труда при разработке траншей и котлованов.

Общие сведения

Основной причиной травматизма при производстве земляных работ является обрушение грунтовых масс в процессе их разработки и при последующих работах в котлованах и траншеях, например, при устройстве фундаментов, укладке трубопроводов и т. д. Обрушение грунта происходит из-за превышения глубины разработки без креплений, неустойчивости откосов, большой их крутизны, недостаточной прочности крепления грунта,неправильной разработки креплений.

Обеспечить устойчивость грунта и предотвратить обрушение можно следующими способами:

–устройство откосов;

–установка креплений.

При ведении земляных работ грунт разрыхляется, нарушается его структура, теряется связность между частицами, что создает потенциальную опасность обрушения в процессе его разработки, если не принять соответствующих мер. Опасностьобрушения грунтавозрастает сувеличением глубиныразработки.

В сложных геологических и гидрогеологических условиях допускается выполнение земляных работ только при наличии индивидуальных проектов производства работ. Все особенности производства земляных работ должны быть увязаны между собой в проекте, который согласуется с соответствующими организациями и утверждается главным инженером. При наличии действующих подземных коммуникаций, расположенных вблизи места предстоящих земляных работ, необходимо получить разрешение на проведение работ от организации, отвечающей за эксплуатацию этих коммуникаций. К разрешению прикладывается план (схема) с указанием расположения и глубины заложения коммуникаций.

При эксплуатации строительных машин и механизмов на земляных работах могут произойти случаи производственного травматизма по следующим причинам: потеря машинами устойчивости, самопроизвольного перемещения машин и их подвижных частей, неисправное состояние машин, их деталей, а также такелажных приспособлений; недостаточная квалификация рабочих, управляющих машиной.

Устройство откосов земляных сооружений

Перед разработкой траншей и котлованов необходимо заранее определить крутизну откосов, обеспечивающую безопасность производства работ, с учётом глубинытраншеи или котлованаи выбрать способ формированияоткосов.

Рытье котлованов и траншей с откосами без креплений в нескальных грунтах выше уровня грунтовых (с учетом капиллярного поднятия) или в грунтах,

36

осушенных с помощью искусственного водопонижения, допускается при глубине выемки и крутизне откосов согласно табл. 17.

Таблица 17

При напластовании различных видов грунта крутизну откосов для всех пластов следует принимать по наиболее слабому виду грунта.

Откосы земляных сооружений в несвязанных грунтах устраивают с углами естественного откоса. Для связанных грунтов, преимущественно суглинков

исупесей, существует аналитическая зависимость между элементами уступа

исостоянием предельного равновесия грунта откоса.

При глубине выемки свыше 5 м, крутизна откоса должна быть определена в проекте производства земляных работ (технологической картой) на основе расчета.

Для определения крутизны откоса необходимо произвести построение кривой равнопрочного откоса. Для решения такой задачи используют метод проф. Соколовского, основанный на теории предельного равновесия и приближенный метод проф. Н.Н. Маслова. Результаты расчета, полученные с использованием этих методов, практически совпадают.

Для графического построения поверхности равнопрочного откоса с использованием приближенного метода Н.Н. Маслова необходимо определить абсциссу по формуле

где ρ – плотность грунта, т/м3; φ – угол внутреннего трения, град.; С – общее сцепление грунта, т/м2; Z – ордината рассматриваемой точки, м.

Задаваясь значениями ординаты Z по высоте откоса, вычисляют абсциссу

по формуле (18).

При построении равнопрочного откоса за начало координат принимают бровку откоса, по вертикали располагают ось Z, а по горизонтали ось .

37

В этом случае, когда на поверхности насыпи имеется равномерно распределенная нагрузка (F), для графического построения равнопрочного откоса аналитическое выражение абсциссы при заданном Z имеет вид:

Нарушение устойчивости земляных масс часто сопровождается значительными разрушениями зданий и сооружений, а иногда и человеческими жертвами. К основным мерам по увеличению устойчивости массивов грунта относятся: уменьшение внешней нагрузки на бровку котлованов или траншей, устройство поверхностного водоотлива, применение дренажей; расчет откосов по формулам, базирующимся на опытном определении параметров грунта.

Порядок выполнения работы

Задание: необходимо определить крутизну откоса и построить кривую равнопрочного откоса, воспользовавшись приближенным аналитическим методом равнопрочного откоса, предложенным проф. Н.Н. Масловым. Расчёт равнопрочного откоса производить в соответствии с исходными данными выбранного варианта (табл. 18).

38

При расчёте параметров кривой равнопрочного откоса порядок вычислений следующий.

1. Определяем в соответствии с вариантом значения постоянных членов формулы (17) проф. Н.Н. Маслова:

2. Принимаем Z = 1,2,3,4,5,6,7,8… (в соответствии с данными табл. 18) и для этих значений вычисляем переменные величины формулы (17). Результаты вычисления сводим в табл. 19.

Таблица 19

2Z

3tg Z

4a1 tg Z

5Z F

6tg ( Z F)

7tg ( Z F) C

39

Окончание таблицы 19

8Сln tg Z F C

9Разность значений строк 4 и 8

10 а умножить на данные строки 9

По данным табл. 19 строим кривую равнопрочного откоса.

По оси Z (ордината) откладываем значения графы 1 табл. 19, по оси Х (абсцисса) откладываем значение графы 10 табл. 19. По точкам пересечений значений граф 1 и 10 (табл. 19) строим кривую равнопрочного откоса.

Содержание отчета

1.Наименование работы.

2.Цель работы.

3.Сведения о причинах производственного травматизма и общие требования безопасности при разработке грунтов.

4.Расчетпараметров равнопрочногооткоса по соответствующемуварианту.

5.Кривая равнопрочного откоса по результатам расчета.

Контрольные вопросы

1.Какие причины вызывают обрушение грунтовых масс в процессе их разработки?

2.Какими способами можно обеспечить устойчивость грунта?

3.Какие причины могут вызвать случаи производственного травматизма при эксплуатации строительных машин и механизмов на земляных работах?

4.При разработке какого технологического документа производится расчет и построение кривой равнопрочного откоса?

5.Какие параметры грунта влияют на кривизну равнопрочного откоса?

40