Основу организации земляных работ составляет разбивка выемки и насыпи на захватки, в пределах которых работает отдельное звено комплекта машин. Эти машины последовательно переходят с одной захватки на другую, выполняя весь комплекс процессов по устройству выемки и насыпи на площадке. Минимальное число захваток, используемых для производства земляных работ, определяется количеством одновременно работающих звеньев комплекта с добавлением резервных захваток, а минимальные размеры захватки - производительностью ведущего звена средств механизации в течение суток и необходимым фронтом работ, обеспечивающим эффективное использование машин.
3. Проектирование работ по устройству котлована
3.1. Состав процессов и исходные данные по разработке котлована
Земляные работы по устройству котлована включают следующие простые строительные процессы: разработку грунта с его подачей в транспортные средства или в отвал за бровку котлована, транспортирование грунта, его выгрузку из транспортных средств и зачистку дна котлована.
Неблагоприятные гидрогеологические, климатические и особые условия могут вызвать необходимость выполнения дополнительных процессов, в состав которых входят водоотлив или искусственное понижение уровня грунтовых вод, крепление стенок котлована, рыхление или оттаивание мерзлого грунта и др.
Основным процессом, по которому производится выбор ведущей машины комплекта и увязка выполнения остальных процессов, является разработка грунта.
Исходными данными для проектирования работ по устройству котлована являются:
1. Объем грунта, подлежащего разработке ведущей машиной (Vраз=19732,12).
2. Вид и влажность грунта.(жирная глина(II))
3. Расстояние вывоза излишнего грунта (Lтp=6,4км).
4. Размеры котлована.(50х80м)
Объем грунта Vpaз складывается из объема котлована (Vк) за вычетом величины недобора грунта (Vзач), объема въезда (Vв) и излишков грунта (Δ), оставшихся неразработанными в выемке при вертикальной планировке площадки (если они имеются),т.е.
Vpaз =Vk+Vв + Δ - Vзач.
Принимаем емкость ковша 0.65м3
Принимаем экскаватор ЭО-3323 c гидравлическим приводом и прямой лопатой.
Объем грунта, срезаемого при зачистке дна котлована, м3
Vзач = abhн ,
где а и b – размеры котлована по дну, м; hн - величина недобора грунта в основании, м,
а=50 м
b=80 м
hн =0.1 м
Vзач =50∙80∙0.1=400 м3
Vpaз=16608,42+488,7+3035-400=19732,12 (м3)
3.2.Выбор ведущей машины
Отыскание эффективных способов выполнения процессов и неразрывно связанного с ними рационального комплекта машин производится исходя из объемов работ, глубины отрываемого котлована, расстояния вывоза грунта и гидрогеологических условий на площадке.
В жилищном строительстве наибольшее распространение для разработки котлованов получили одноковшовые экскаваторы с вместимостью ковша от 0,15 до 1,0 м3. В зависимости от размеров котлована, уровня грунтовых вод и влажности грунта одноковшовые экскаваторы оборудуются различным сменным оборудованием: прямой лопатой, обратной лопатой или ковшом драглайна.
При выборе рабочего оборудования следует учитывать, что производительность экскаватора с прямой лопатой больше, чем с ковшом драглайна или с обратной лопатой аналогичной вместимости. Прямая лопата срезает грунт выше уровня стоянки и чаще всего применяется для разработки грунта естественной влажности с погрузкой его в транспортные средства. При уровне грунтовых вод выше отметки дна котлована прямая лопата может работать при водоотливе или искусственном понижении уровня воды.
Зная вместимость ковша экскаватора, можно установить марку ведущей машины для устройства котлована. При выборе марки предпочтение следует отдавать машинам, выпускаемым в настоящее время промышленностью и имеющим лучшие технические характеристики.
Изложенные выше рекомендации не исключают возможности применения в качестве ведущей машины других средств механизации, которые в конкретных условиях могут оказаться более эффективными. Для отрывки неглубоких котлованов значительной протяженности успешно применяются бульдозеры и скреперы, если расстояние перемещения грунта не превышает рациональной дальности возки для этих машин. При разработке котлованов в грунтах I - III групп с погрузкой в транспортные средства или в отвал можно использовать одноковшовые погрузчики грузоподъемностью от 2 до 10 т. После отыскания марки ведущей машины приводятся ее технические характеристики и рабочие параметры .
Таблица 6 – Технические характеристики и параметры экскаватора ЭО 3323
| Наименование показателя | Единицы измерения | ЭО-3323 гидравлическим приводом |
| Вместимость ковша | м3 | 0,63 |
| Наибольший радиус резания | м | 6,8 |
| Радиус выгрузки | м | 5,4 |
| Наибольшая высота резания | м | 7,66 |
| Наибольшая высота выгрузки | м | 4,2 |
| Длина стрелы | м | - |
| Длина рукояти | м | - |
| Мощность двигателя | кВт | 55 |
| Масса | т | 13,6 |
3.3 Подбор вспомогательных машин
При использовании в качестве ведущей машины одноковшового экскаватора остаются немеханизированными транспортирование грунта и зачистка дна котлована.
Перевозка грунта может осуществляться тракторным, автомобильным или рельсовым транспортом. Решающее влияние на выбор способа транспортирования оказывает дальность возки грунта. Рекомендуемая длина пробега составляет:
а) для тракторов с прицепами - 0,25 - 1,0 км ;
б) для автосамосвалов - 0,5 - 5,0 км ;
в) для рельсового транспорта - 2,0 - 10,0 км.
Количество транспортных средств, потребных для отвозки разрабатываемого грунта, рассчитывается из условия бесперебойной работы землеройной машины и транспорта по формуле
N = tmр / tn,
где tmp - продолжительность цикла работы транспортной единицы, мин; tn - продолжительность погрузки транспорта экскаватором, мин.
Продолжительность рабочего цикла транспорта
tmp= tp+ tn+ 2 Lтр / vp,
где tp - продолжительность разгрузки транспортной единицы, мин; Lтр -расстояние транспортирования грунта, м; vp - расчетная скорость движения транспорта, м / мин.
При использовании автосамосвалов tp = 1,5 мин. Величина vp может приниматься: при работе в черте города - 20 км / ч, а при работе вне города - 25 - 30 км / ч.
Продолжительность погрузки транспортного средства
tn = nК / n кn,
где n- число экскаваторных циклов в одну мин (прил. 4); кn = 0,92-0,97 коэффициент, учитывающий потери времени на передвижку экскаватора по забою; nк - количество ковшей грунта, погружаемых экскаватором в транспортную единицу (целое число).
Величина nкможет быть определена по формуле
nк =Q /gVэк,
где Q- грузоподъемность самосвала, т; g - плотность разрабатываемого грунта, т / м3 (прил. 1); Vэк- объем грунта в ковше экскаватора
Загрузка транспортных средств проверяется путем расчета процента использования их по грузоподъемности, Кг, %:
Кг = 100 Ртр / Q,
где Ртр - масса загружаемого грунта в кузов транспорта, т,
Ртр = Vэкnкg .
Перегруз транспортных средств не должен превышать 5 %, а недогруз - 10 %. При нарушении этого условия изменяется количество загружаемых в кузов самосвала ковшей грунта или принимается другая марка транспортного средства.
Для грубой зачистки дна котлована механизированным способом может использоваться бульдозер, который перемещает грунт к экскаватору или удаляет его сам (при небольшой глубине котлована, наличии въезда и малых расстояниях перемещения). В небольших котлованах без въезда планировка дна производится вручную.
После подбора вспомогательных машин выписываются их технические характеристики и приводится состав комплекта средств механизации для отрывки котлована с указанием номенклатуры машин, их марок и количества.
N = 30,12/3,02=9,97=10 (шт.)
tmp= 1,5+3,02+2*6400*60/(30*1000)=30,12=31 (мин)
tn = 7/2,44*0,95=3,02 (мин.)
nк = 7/(1,75*0,55)=7,27=7 (ковшей)
Ртр = 1,75*0,55*7=6,74 (т)
Кг = 96,25%
Таблица 7 – Технические характеристики и параметры автомобиля-самосвала КамАЗ-55102
| Наименование показателя | Единицы измерения | КамАЗ-55102 |
| Грузоподъёмность | т | 7,0 |
| Объём кузова | м3 | 7,9 |
| Масса автомобиля | м | 5,4 |
| Габаритные размеры:ДлинаШиринаВысота | м | 7,572,52,9 |
| Направление разгрузки | - | На боковые стороны |
| Максимальная скорость | Км/ч | 80 |
| Мощность двигателя | кВт | 154 |
| Расход топлива при скорости 60 км/ч | л/100 км | 35 |
| Наименование показателя | Единицы измерения | ДУ-16В | ДУ-31А |
| Тип катка | - | Полуприцепной на пневмошинах секционные | Самоходный на пневмошине |
| Буксирующий трактор | - | МОАЗ-546П | - |
| Ширина уплотняемой полосы | м | 2,6 | 1,9 |
| Толщина уплотняемого слоя | м | 0,35 | 0,35 |
| Число проходов по одному месту | шт | 6-8 | 2-6 |
| Габаритные размеры:ДлинаШиринаВысота | м | 9,673,233,05 | 5,31,933,15 |
| Мощность двигателя | кВт | 177 | 66 |
| Масса катка | т | 35,9 | 16 |
Таблица 2.2 – Технические характеристики и размерные параметры рыхлителей