Зміст
Вихідні дані
Опис підготовчих робіт, що їх виконані на початок розробки котловану
Визначення обсягу котловану, обсягів рослинного шару й грунту,вивозимого в відвал
Вибір машини зі зняттям рослинного шару, визначення її продуктивності і схеми роботи
Вибір екскаватора зворотна лопата і розробити котловану
Вибір екскаватора пряма лопата і розробити котловану
Визначення кількостіавтосамосвалов задля забезпечення роботи екскаваторів зворотна і пряма лопата
Вибір машини для планування дна котловану, і її продуктивність
Вибір машини для ущільнення дна котловану й визначення її продуктивності
Вихідні дані
Потрібна розробити котлован з розмірами, м:
довжина70м, ширина 60 м, глибина5м;
Грунт:супесь завтовшки 16 м вологістю 12%
Рослинний шар завтовшки 0,2 м
До відвалу грунту 1,8 км
Роботи досліджують літній час, протягом двох змін тривалістю по 8 годин, при п'ятиденної робочої тижню.
Орієнтовний термін виконання 1 місяць.
Опис підготовчих робіт, що їх виконані на початок розробки котловану
котлован будівництво відвал
На початок робіт з влаштуванню земляних споруд виконують підготовчі роботи, які поділяються навнешнеплощадочние івнутриплощадочние.
Довнешнеплощадочним роботам ставляться роботи з прокладанні магістральних споруд:
-автошляхів;
-ліній зв'язку й електропередачі з трансформаторними підстанціями;
-водопроводів ізаборних пристроїв;
-газопровідних мереж з розподільними пунктами.
>Внутриплощадочние роботи підготовчого періоду включають:
-розчищення території будівельного майданчики, знос не які у процесі будівництва тимчасових споруд;
-планування території
-створення геодезичноїразбивочной основи, геодезичніразбивочние роботи інженерних мереж, доріг, будинків та споруд.
-відвід поверхневих вод, зниження рівня грунтових вод;
-перенесення ліній зв'язку, електропередач і трубопроводів із зони будівництва, прокладку нових інженерних мереж;
-пристрій постійних і тимчасових доріг;
-розміщення інвентарних тимчасових будинків та споруд контролю та оперативної керівництва будівництвом, обігріву робочих, прийому їжі, зберігання робочого одягу та інвентарю;
-пристрій складських площ, приміщень та устаткування зберігання матеріалів, конструкцій і запасними частинами, для заправки машин;
-пристрій тимчасового огорожі будівельного майданчика;
-забезпечення будівельного майданчика протипожежним обладнанням і засобами сигналізації;
-організація тимчасового висвітлення, охорони та зв'язку керувати виробництвом робіт
Визначення обсягу котловану, обсягів рослинного шару й грунту,вивозимого в відвал
Обсяг котловану знайдемо за такою формулою:
(м3) (2.1)
Де V>k – обсяг котловану, м3;
М – глибина котловану (за завданням5м), м;
чи b– розміри дна котловану (за завданням70м і60м), м;
а1 і b1 – розміри котловану по горі, м.
а1=>а+2тH (м) (2.2)
b1=>b+2mH (м) (2.3)
деm – коефіцієнт закладення укосу (приймаємо за таблицею), для грунту «>супесь» при глибині котловануН=5м.
>т=0,9;
>в=70 (м);
>а=60 (м);
в1=70+2*0,9*5=79 (м);
а1=60+2*0,9*5=69 (м).
V>k=5/6(4200+5451+ 149*129)=24060 (м3).
Визначення обсягу рослинного шару.
(м3) (2.4)
Де h>pc =0,2 - товщина рослинного шару, м. (за завданням)
V>pc=79*69*0,2=1090 (м3)
Визначення обсягу грунту, що підлягає обробці.
(м3) (2.5)
>Подставим отримані значення формул 2.1 і 2.4 в формулу 2.5, одержимо обсяг грунту, підлягає обробці:
V>p =24060 – 1090=22970 (м3).
Пристрій в'їзду у котлован, обсягекскавации.
Відкриті котловани зручні,т.к. забезпечують в'їзд до котлован.
А роботи з влаштуванню в'їзду треба враховувати щодо обсягуекскавации та розробки технологічної схеми.
(м3) (2.6)
Де b>ПТ=1,5…2,0 - ширинапионерной траншеї понизу, м;
У>ПТ – ширинапионерной траншеї зверху, м;
У>ПТ= b>ПТ+>2mH>p (м) (2.7)
У>ПТ=2+2*0,9*4,8=10,64 (м).
Мр– робоча глибинаразриваемого котловану , м;
Мр=>Н-h>pc (м) (2.8)
Мр=5-0,2=4,8 (м).
L>p – довжина в'їзду, м.
L>p = Мр /і (м) (2.9)
Де і – ухил в'їзду, то, можливо порядку 0,10.
L>p = 4,8 /0,10=48 (м).
>Подставим отримані значення формул 2.7, 2.8, 2.9 в формулу 2.6:
VL=(10,64+2)/2*0,5*4,8*48=728 (м3).
Вибір машини зі зняттям рослинного шару, визначення її продуктивності і схеми роботи
Зняття рослинного шару зазвичай виконують бульдозери 10 т тяги. Рослинний шаротсипают вкавальер, які перебувають з відривом 10 м від краю котловану до осікавальера.
З цією роботи підберемо бульдозерДЗ-18 з такими характеристиками:
Таблиця 1. Технічні характеристики бульдозераДЗ-18.
Показники | >ДЗ-18 |
>Тяговий клас,тс | 10 |
Тривалість набору в призму грунту ІІ категорії (>супесь)tкоп, з |
9 |
Середній шлях набору грунту на призму lкоп, м |
4 |
Швидкість переміщення бульдозера, км/год -прикопании-наборе грунту на призму Vкоп -при транспортуванні і розкладці грунту V>тр і Vр -при порожньому пробігу Vпір |
3,6 8,8 12,2 |
Маса, т | 16,3 |
Обсяг ґрунтовий призми (длянесвязного грунту -супесь)q, м3 |
1,4 |
Продуктивність бульдозера визначаємо за такою формулою:
(м3/год) (3.1)
Деq – обсяг ґрунтовий призми перед відвалом бульдозера на кінцевої стадії порпання (приймаємо по табл.1), м3;
>tц – тривалість робочого циклу, з;
ДоП – коефіцієнт втрат грунту під час руху бульдозера;
KП=1-0,005* l>тр
KП=1-0,005*49,5=0,8
ДоР – коефіцієнт розпушення грунту розробки, длясупеси =1,15;
ДоУ – коефіцієнт використання робочого днясмени(=0,80…0,90).
Тривалість робочого циклу визначимо за такою формулою:
>tц=>tкоп+>t>тр+>tр+>tпір+>t>доп (з) (3.2)
деtкоп – тривалість операціїкопания-набора грунту на призму (по табл.1), з;
>tкоп=9 з.
>t>тр – тривалість транспортування ґрунтовий призми, з;
>t>тр=l>тр/V>тр (з) (3.3)
де l>тр – шлях транспортування ґрунтовий призми, м;
l>тр=а1/>2+с (м) (3.4)
l>тр=69/2+10=44,5 м.
V>тр - швидкість транспортування ґрунтовий призми (по табл.1),м/ч;
V>тр=8,8*1000/3600=2,44 (>м/ч)
>t>тр=44,5/2,44≈19 з.
>tр – тривалість розкладки ґрунтовий призми шаром певній товщини, при зосередженого розвантаженні ґрунтовий призми (в відвал, вкавальер, в засипку) >tр=0 (з).
>tпір – тривалість порожнього ходу бульдозера, з;
>tпір=(lкоп+l>тр+lр)/V>тр (з) (3.5)
де lкоп – середній шлях набору грунту на призму (по табл.1), м;
lр – довжина шляху розкладки (при зосередженого розвантаженні ґрунтовий призми вкавальер) lр=0, м
>tпір=(4+19+0)/2,44≈10 з.
>t>доп – додаткового часу на переключення передач, перестановку відвалу поворотів, >t>доп=>10с.
>tц=9+19+0+10+10=48 з.
=65,739 ≈ 66 (м3/год).
Вибір екскаватора зворотна лопата і розробити котловану
При глибині котловану 2…6 м доцільно використовувати екскаватор із другого лопатою. З використанням екскаватора із другого лопатою розробляється закритий (глухий) котлован, що ні забезпечує в'їзд до котлован.
При виборі марки екскаватора з ковшем певного обсягу треба враховувати те, що конфігурація забою повинна бути такою, щоб дбати про безпеку екскаватора та її максимальну продуктивність. Ці умови виконуються у разі, якщо висота розроблюваного уступу Мр становить певну частину паспортної характеристики екскаватора Мкоп.>max, тобто найбільшої глибини чи висоти порпання.
Мр= Мкоп.>max*> (м) (4.1)
Де Мкоп.>max – паспортна характеристика висоти розроблюваного уступу, м;
> – коефіцієнт висоти забою екскаваторів, для зворотної лопати можна прийняти 0,7.
Оскільки з формули (2.8) ми знаємо величину Мр, то можемо знайти Мкоп.>max необхідну і розробити нашого котловану і прийняти екскаватор, відповідний вимогам.
Мкоп.>max=4,8/0,7=6,86 м.
Приймаємо екскаватор зворотна лопатаЭО-5122.
Таблиця 2. Технічні характеристики екскаватора зворотна лопатаЭО-5122.
Показники | >ЭО-5122 |
Обсяг ковша, м3 |
2,0 |
Найбільший радіус порпання Rкоп.>max, м |
10,7 |
Найбільша глибина порпання Мкоп.>max, м |
7,3 |
Найбільша висота вивантаження М>виг.>max, м |
5,5 |
Радіус вивантаження при найбільшої висоті вивантаження, R>виг, м |
7,3 |
Тривалість циклу, з | 22 |
Маса, т | 36,6 |
>Определимразмет меншою боку котловану:
а1=а+2тНр (м) (4.2)
а1=60+2*0,9*4,8=68,6469 м.
Розробка котловану починається з проходкипионерной (розрізний) траншеї.
Ширінупионерной траншей понизу приймаємо рівної 2 м.Ширинапионерной траншеї зверху була порахована у формулі 2.7, і її дорівнює11м.
b>ПТ=2 м;
У>ПТ10,6 м.
>Ширина бічного забою:
У>БЗ=1,3* Rкоп.>max (м) (4.3)
Де У>БЗ – ширина бічного забою, м;
Rкоп.>max - найбільший радіус порпання (по табл. 2), м.
У>БЗ= 1,3*10,7=14 м.
>Определим кількість бічних вибоїв:
п>БЗ=(а1- У>ПТ)/ У>БЗ (4.4)
п>БЗ = (69-10,6)/14 =4забоя+2 м
залишок у два м розподілимо чотирма бічних забою:
У>БЗ= 14+2/4=14,5 м
Т. про., розробка котловану здійснюватиметьсяпионерной траншеєю з розмірами зверху У>ПТ=11 м понизу b>ПТ=2 м, й трьома бічними вибоями з розмірами зверху і понизу У>БЗ= 14,5 м.
>Эксплуатационную продуктивність екскаватора визначаємо за такою формулою:
(м3/год) (4.5)
Деq=2 м3– обсяг ковша (приймаємо по табл. 2);
>tц=22 з – тривалість робочогоцикла(принимаем по табл. 2);
ДоМ =1,1– коефіцієнт наповнення ковша, длясупеси;
ДоР =1,15– коефіцієнт розпушення грунту , длясупеси;
ДоУ =0,9 – коефіцієнт використання робочого дня зміни (0,80…0,90).
(м3/год)
Вибір екскаватора пряма лопата і розробити котловану
З використанням екскаватора пряма лопата, розробляються відкриті котловани, які зручні,т.к. забезпечують в'їзд до котлован.
Вибір екскаватора пряма лопата здійснюється як і, як й у зворотної лопати:
Мр= Мкоп.>max*> (м) (5.1)
Де Мкоп.>max – паспортна характеристика висоти розроблюваного уступу, м;
>=1,0 – коефіцієнт висоти забою екскаваторів, з прямою лопатою длясупеси.
Мкоп.>max=4,8/1,0=4,8 м.
Приймаємо екскаватор пряма лопатаЭО-5122.
Таблиця 3. Технічні характеристики екскаватора пряма лопатаЭО-5122.
Показники | >ЭО-5122 |
Обсяг ковша, м3 |
1,6 | 2,0 |
Найбільший радіус порпання Rкоп.>max, м |
8,9 |
Радіус порпання лише на рівні стоянки Rст, м |
4,7 |
Найбільша глибина порпання Мкоп.>max, м |
9,6 |
Найбільша висота вивантаження М>виг.>max, м |
5,1 |
Радіус вивантаження при найбільшої висоті вивантаження, R>виг, м |
4,6 |
Тривалість циклу, з | 20 |
Маса, т | 36,0 |
Для прямий лопати пристрій похилого входу з ухиломi=10% в котлован є першою стадією його розробки: екскаватор починає розробляти грунт нижче позначки стояння, поступовозаглубляясь до позначки Мр наприкінці похилого входу – за українсько-словацьким кордоном підошви котловану. Розробка грунту має розпочатися від майбутньої підошви котловану з відривом L>p, яке пораховано у формулі 2.9:
L>p = 48 (м).
>Пионерную траншею, що є продовженням похилого входу в котлован, розробляємо нормальним лобовим забоєм, у якому полегшується маневрування і установка під навантаженняавтосамосвалов. Ширінупионерной траншеї понизу приймають рівної двом радіусів порпання лише на рівні стояння:
b>nm=>2*R>cm (м) (5.2)
де b>nm – ширинапионерной траншеї, м;
R>cm - радіус порпання лише на рівні стоянки (по табл. 3), м.
b>nm=2*4,7=9,4 м.
Розробляємо якнайширшу траншею зверху, допускаючи можливість зсуву верхню частину укосу у процесі розробки грунту:
B>nm=>2*Rкоп.>max (м) (5.3)
Де B>nm – ширинапионерной траншеї зверху, м;
Rкоп.>max - найбільший радіус порпання (по табл. 3), м.
B>nm=2*8,9=17,8 м.
>Определим розміри бічного забою:
У1= Rкоп.>max (м) (5.4)
Де У1 – відстань від осі руху екскаватора до бровки укосу забою, м.
У1=8,9 м.
У2=0,7*Rкоп.>max (м) (5.5)
Де У2 – відстань від осі руху екскаватора до підошви забою, м.
У2= 0,7*8,9=6,2 м.
Повна ширина бічного забою:
У1+ У2 (м) (5.6)
8,9+6,2=15,1 м.
Улв= У1+ У2 –>т’*Нр (м) (5.7)
Де Улв - ширина стрічки, ширина забою зверху, м;
т’ =0,7 – коефіцієнт закладення укосу котловану, для вибоїв прямий лопати (>супесь).
Улв=15,1-0,7*4,8=>11,7м.
>Определим кількість бічних вибоїв:
п>бз=(а1- B>nm)/ Улв (5.8)
п>бз=(69-17,8)/11,7≈4 забою +4,4 м.
Залишок 4,4 м вважатимуться недобором по 2.2 м із боку котловану. За необхідності недобір можна усунути екскаватором – планувальником (зворотна лопата із широкою ковшем) чидраглайном.
Улзв=(а1- B>nm)/ п>бз (м) (5.9)
Де Улзв – ширина стрічки, ширина бічного забою понизу, м.
Улзв=(69- 17,8)/ 4=12,8 м.
>Эксплуатационная продуктивність екскаватора визначається за такою формулою:
(м3/год) (5.10)
Деq=2 м3– обсяг ковша (приймаємо по табл. 3);
>tц=20 з – тривалість робочогоцикла(принимаем по табл. 3);
ДоМ =1,1– коефіцієнт наповнення ковша, длясупеси;
ДоР =1,15– коефіцієнт розпушення грунту , длясупеси;
ДоУ =0,9 – коефіцієнт використання робочого дня зміни (0,80…0,90).
(м3/год)
Визначення кількостіавтосамосвалов задля забезпечення роботи екскаваторів зворотна і пряма лопата
Для перевезення грунту на відвал на відстань 1,8 км розроблюваного екскаваторами грунту використовуютьсяавтосамосвали.
Для екскаватора зворотна лопата.
При доборіавтосамосвала врахуємо, що найкращим є ставлення місткості ковша екскаватора (2 м3) до місткості кузоваавтосамосвала 1:4…1:6.
Т. про. вибираємоавтосамосвалТатра-148, технічні характеристики уявімо в таблиці 4.
Таблиця 4. Технічні характеристикиавтосамосвалаТатра148.
Показники | >Татра148. |
Обсяг грунту на кузові, м3 |
11,1 |
>Грузоподъемность, т | 15,0 |
>Погрузочная висота, м | 2,7 |
Габарити, м -довжина -ширина -висота |
7,2 2,5 2,7 |
Повна маса, т | 26,0 |
Продуктивністьавтосамосвала визначається за такою формулою:
Пегод=>q*Кв*>60/tц (м3/год) (6.1.1)
Деq – обсяг грунту на кузовіавтосамосвала (потабл.4), м3;
>tц – тривалість циклу (рейсу), хв.;
Дов – коефіцієнт використання робочого днясмени(примем рівним 0,90).
>tц=>tм+>tп+>tр+>t>гх+>t>пх (6.1.2)
деtм=>2мин – час маневрування при навантаження і розвантаженні, хв;
>tп – час навантаження, хв;
>tр=1 хв – час розвантаження, хв ;
>t>гх – час навантаженого ходу, хв;
>t>пх – час порожнього ходу, хв.
>tп=tцекс*пдо (хв) (6.1.3)
деtцекс=22с=0,4 хв. – тривалість циклу екскаватора, хв;
пдо – кількість ковшів, необхідне повне завантаженняавтосамосвала;
пдо=>qсам/>qковша (6.1.4)
деqсам =11,1 м3 - обсяг грунту на кузовіавтосамосвала (потабл.4), м3;
>qковша=2 м3 – обсяг ковша екскаватора (по табл. 2), м3.
пдо=11,1/2=5,5 м3.
>tп=0,4*5,5=2,2 хв.
При русіавтосамосвалов туди, й назад за однією трасі приймаємо:
>t>гх+t>пх=>60*2L/Vпорівн (хв) (6.1.5)
де L – відстань між пунктами (1.8), км;
Vпорівн – середня швидкість самоскида трасою (приймемо рівної 20 км/год), км/год.
>t>гх+ >t>пх=60*2*1,8/20=10,8 хв.
>tц=2+2,2+1+10,8=16 хв.
Пегод=11.1*0,9*60/16=37,5 м3/год.
>Определим необхідну кількістьавтосамосвалов N>AC для безперервної роботи за такою формулою:
N>AC=Пеекс/ПеАС (6.1.6)
Де Пеекс – експлуатаційна годинна продуктивність екскаватора, м3/год;
ПеАС - експлуатаційна годинна продуктивністьавтосамосвала, м3/год.
N>AC=282/37,5=8автосамосвалов необхідне безперервної роботи.
Для екскаватора пряма лопата.
Вибираємо хоча бавтосамосвал, що у екскаватора зворотна лопата.
Порахуймо по формулам 6.1.2 – 6.1.5 тривалість завантаження:
пдо=11,1/2=5,5 м3.
>tп=0,3*5,5=1,8 хв.
>tц=2+1,8+1+10,8=15,6 хв.
>Эксплуатационная годинна продуктивністьавтосамосвала за такою формулою 6.1.1 буде:
Пегод=11.1*0,9*60/15,6=38,4 м3/год.
Необхідна кількістьавтосамосвалов визначимо за такою формулою 6.1.6:
N>AC=310/38,4=9автосамосвалов необхідне безперервної роботи.
Вибір машини для планування дна котловану, і її продуктивність
Планування дна котловану необхідна усунення недобору грунту післяекскавации і вирівнювання шару грунту перед ущільненням. Після планування бульдозер має залишити такий шар грунту, який після ущільнення забезпечило б отримання проектної позначки дна котловану.
Для планування використовуємо хоча б бульдозерДЗ-18 з універсальним відвалом, який встановлюється з гаком перекосом.
>Определим продуктивність за такою формулою:
Пгоде=(>60/tц)*>F*Kв (м2/год) (7.1)
Де F – площа, планована за прохід бульдозера, м2;
>tц – тривалість циклу, хв. Можна прийняти
>tц=>2L/V (хв) (7.2)
зазвичай бульдозер виконує планування з середньої, транспортної швидкістю. Де L – довжина гону (>захватки) – довжина дна котловану, тобто.L=b=70 м. >tц=(2*70*60)/(8,8*1000)=0,95≈1 хв.
>F=L*(B-b’) (м2) (7.3)
ДеB=3,9 м – довжина відвалу бульдозера (дляДЗ-18), м;
b’ =0,5 – перекриттязахваток і зменшення ширини ходу через перекосу відвалу;
F=70*(3,9-0,5)=238 м2.
Пгоде=(60/1)*238*0,9=12852 (м2/год).
Вибір машини для ущільнення дна котловану й визначення її продуктивності
Заключним етапом робіт з влаштуванню котловану є ущільнення його дна. Для ущільненнянесвязного грунту використовуємо вібраційнігладковальцевие чи комбіновані (>вибровалец +пневматики) самохідні котки. Т. до. приекскавации і плануванні щільна природна структура грунту порушується на глибину трохи більше 20 див, вважаємо що саме такою товщини може бутиуплотняемий шар.
Вибираємо вібраційний катокДУ-10А з такими характеристиками:
Таблиця 5. Технічні характеристики вібраційного ковзанкиДУ-10А.