5 Выбор механизмов и методов производства земляных работ

Основанием для выбора методов производства земляных работ служат:

а) объемы разработки грунта;

б) сроки выполнения работ;

в) местные условия (характер грунта, рельеф местности, наличие грунтовых вод, вечной мерзлоты, воды и т.д.).

Выбор эффективного метода разработки грунта производится на основании технико-экономического сравнения вариантов.

Для каждого варианта выбирается тип ведущей машины (экскаватор) и исходя из условий и сроков производства работ, устанавливается потребность в других машинах, необходимых для комплексной механизации работ. При подборе комплекта машин необходимо руководствоваться следующими положениями:

а) состав комплекта и количество машин в нем устанавливается с помощью технологической схемы, а параметры машин подбираются в соответствии с видом и габаритами земляного сооружения, объемом работ, сроками их выполнения, грунтовыми и другими местными условиями;

б) основной процесс выполняется ведущей машиной, а другие машины, входящие в комплект, выбирается таким образом, чтобы производительность каждой из них соответствовала предельной возможности ведущей машины.

Выбор экскаватора для разработки траншеи производится в зависимости от ее глубины и ширины, места выгрузки грунта (в отвал или на автотранспорт), грунтовых условий на месте производства работ, сроков строительства.

При предварительном выборе экскаваторов намечаются два механизма, наиболее близкие по техническим параметрам к габаритным размерам земляного сооружения (траншеи).

Сравнение рассматриваемых вариантов выполняется по трем основным параметрам: стоимости, трудоемкости и продолжительности работ.

Рисунок – 5. Поперечное сечение траншеи

и схема движения экскаватора

Глубина и ширина траншеи с отвалом грунта определяет основные размеры разработок и требуемые параметры экскаватора.

Площадь поперечного сечения отвала F_оравна:

F_о = F_тр. · К_пер.р. , м²

где F_тр.– площадь поперечного сечения траншеи, м²;

К_пер.р.– коэффициент первоначального разрыхления грунта (для глиныК_пер.р. = 1,26÷1,32 ).

Размеры сечения траншеи приняты в самом широком (6,18м) и глубоком (4,16м) месте. Для данного проекта это местоположение колодца К-8.

F_о = 17,056 х· 1,29 = 22,0 м²

Высота отвала H_оравна:

.

Ширина отвала по низу, при угле естественного откоса 45^оравна удвоенной величине допустимой высоты отвала:

B_o = 2 ×H_o = 2 х·4,7 = 9,4 м.

Высота выгрузки ковша экскаватора в отвал принимается на 0,3÷0,4 м больше высоты отвала (рис. 5).

Основание откоса отвала должно отстоять от края траншеи на 0,5÷1,0 м. Для наибольшей производительности экскаватор будет двигаться по оси траншеи, и укладывать грунт в отвал с одной стороны траншеи, оставляя другую сторону свободной для подвозки материалов и производства монтажных работ.

Радиус копания R_коп.экскаватора равен:

R_коп. = b_тр./2 = 6,18/2 = 3,09 м

где b_тр.– набольшая ширина траншеи по верху, м.

Радиус выгрузки R_выгр.экскаватора определяется по формуле:

R_выгр. = b_тр./2 + а + B_o/2 = 6,18/2 + 0,5 + 9,4/2 = 8,29 м

Расчет комплектов машин и выбор оптимального варианта на основании технико-экономической оценки производится в следующей последовательности:

1. Определяется нормативная производительность экскаватора в смену с учетом отсыпки в отвал А% и погрузки в транспорт В% грунта:

где П_э– нормативная производительность, м³/см;

В – количество часов в смене, час;

Н^о_вр.– норма времени при выгрузке грунта в отвал [2];

Н^а_вр.– то же, при выгрузке грунта в автотранспорт [2];

А – доля грунта, разрабатываемого в отвал;

Б – доля грунта, разрабатываемого в автотранспорт.

Б = V_отв / V_мех ,

А = 1,0 – Б .

2. Определяется продолжительность работы экскаватора по отрывки траншеи:

где V_мех.– объем механизированных работ, м³.

3. Подбираются транспортные средства для вывозки излишков грунта к месту отвала.

Рациональная грузоподъемность автомобилей-самосвалов принимается по таблице 45.1[1].

4. Исходя из объемов отвозимого грунта, подбирается бульдозер для его планировки на месте отвала.

5. Определяется себестоимость отрывки 1 м³грунта (без подготовительных работ):

,

где С^э– стоимость машино-смены экскаватора, руб./см;

С^а/с– то же, автосамосвала, руб./см;

С^бул.– то же, бульдозера по, руб./см;

Т^э– количество машино-смен работы экскаватора, см;

Т^а/с– то же, работы автосамосвала, см;

Т^бул.– то же, работы бульдозера, см;

К₁– коэффициент накладных расходов эксплуатации механизмов К₁= 1,1;

К₂– то же, на заработную плату рабочих, занятых на ручных работах К₂= 1,5;

Z– зарплата рабочих, занятых на ручных работах, руб;

Z=P_расц.×V_руч.,

где V_руч.– объем ручной разработки грунта, м³;

Р_расц.– расценка на ручную разработку грунта, принимается по ЕНиР;

V_общ.– общий объем грунта, м³.

6. Определяем трудоемкость отрывки 1 м³грунта траншеи (без подготовительных работ):

, чел.час/м³

где Н^э_вр– норма времени при механизированной разработке грунта принимается по ЕНиР;

V_мех.– объем механизированной разработки грунта, м3;

Н^а/с_вр– затраты труда на вывоз излишков грунта в отвал, час;

Т^а/с– продолжительность работы автотранспорта, смена;

Н^б_вр– норма времени при механизированной планировке грунта бульдозером, принимается по ЕНиР;

S– площадь планируемого грунта, м²;

Н^р_вр– норма времени на ручную разработку грунта (подчистка основания траншеи, рытье приямков и др.), принимается по ЕНиР;

V_руч.– объем ручной разработки грунта, м³;

V_общ.– общий объем грунта, м³.

7. Окончательно комплект машин выбираем на основании сравнения технико-экономических показателей стоимости и трудоемкости отрывки 1 м³грунта и продолжительности производства земляных работ.

В проекте рассмотрены две марки экскаваторов для разработки траншеи:

I вариант:экскаватор ЭО-3322А, с гидравлическим приводом рабочего органа, верхняя и нижняя части стрелы соединены в крайнем переднем положении, вместимость ковша – 0,4 м³,ширина ковша – 0,8 м, наибольшая глубина копания – 5,0 м; высота выгрузки – 5,2 м; радиус копания – 8,2 м; радиус выгрузки – 7,5 м.

Поскольку у экскаватора ЭО-3322А радиус выгрузки меньше требуемого, то ось движения экскаватора будет смещена от оси траншеи в сторону отвала на величину равную:

R_выг –R_выг^экс = 8,29 – 7,50 = 0,79 м.

Однако, вследствие, смещения оси движения экскаватора в сторону отвала, увеличивается радиус копания на вышеуказанную величину:

R`_коп = R_коп + 0,79 = 3,09 + 0,79 = 3,88 м.

Получившийся радиус копания должен быть меньше либо равен радиусу копания экскаватора, в нашем случае это условие удовлетворяется.

II вариант:ЭО-4221, с гидравлическим приводом рабочего органа, с составной стрелой соединенной в переднем положении, вместимость ковша – 1,0 м³, ширина ковша – 1,16 м, наибольшая глубина копания – 4,6 м; высота выгрузки – 5,27 м; радиус копания – 9,2 м; радиус выгрузки – 9,2 м. При разработке грунта экскаватор будет двигаться по ост траншеи.

Ниже представлены расчеты по каждому варианту.