2.5 Назначение и выбор комплектов машин для разработки выемок и возведение насыпей на рабочих участках

В зависимости от вида и дальности возки грунта и рабочих отметок принимаем следующие ведущие машины для производства основных земляных работ:

На первом участке: экскаватор ЭО-4121А с емкостью ковша 0,65-1,25 м³, самосвалы МАЗ-503 грузоподъемностью 7 тонн.

На втором участке: скрепер самоходный ДЗ-357П с объемом ковша 9 м³.

На третьем участке: скрепер самоходный ДЗ-357П с объемом ковша 9 м³.

Срок работы ведущих машин на основных земляных работах (Т_осн.) устанавливают, исходя из директивного срока по заданию (Т_дир) за вычетом продолжительности подготовительных (Т_подг) и отделочных работ (Т_отд) на каждом рабочем участке. Его рассчитывают по формуле:

Т_осн = Т_дир - (Т_подг + Т_отд), (32)

где Т_осн - срок работы ведущих машин на основных земляных работах (дней);

Т_дир = 30 - директивный срок, дней;

Т_подг = 5 – подготовительные работы, дней;

Т_отд = 5 – отделочные работы, дней.

Рассчитаем срок работы ведущих машин на основных земляных работах:

Т_осн = 30 - (5 + 5) = 20 (дней).

Если при работе одной ведущей машины не укладываемся в основной срок, то устанавливаем количество смен работы одной ведущей машины или увеличиваем количество ведущих машин.

2.6 Технология возведения насыпи и разработки выемки

При продольной возке грунта ведущей машиной является скрепер самоходный марки ДЗ-357П с емкостью ковша 9 м³ определим эксплуатационную производительность скрепера Q_с по формуле:

Q_с = 3600 x q_с x k_н x k_в / (t_сц x k_р), (33)

где Q_с - эксплуатационная производительность скрепера;

q_с – геометрическая емкость ковша скрепера, м³;

k_н – коэффициент наполнения ковша грунтом принимаемый при работе без толкача для сухих рыхлых песков 0,5-0,7, для супесей и средних суглинков 0,8-0,95, для тяжелых суглинков и глин 0,65-0,75;

k_в – коэффициент использования скрепера во времени (0,8-0,9);

t_сц- продолжительность цикла работы скрепера, сек;

k_р – коэффициент разрыхления грунта в ковше скрепера, принимаемый для песков 1,0-1,2, для супесей и суглинков 1,2-1,4, для сухих глин 1,2-1,3.

t_сц = (S_н / V_н) + (S_г / V_г) + (S_р / V_р) + (S_п / V_п) + n x t_пов, (34)

где t_сц- продолжительность цикла работы скрепера, сек;

S_н – длина пути набора грунта, м;

V_н = 1,4 м/сек- скорость движения скрепера при наборе грунта;

S_г - длина движения с грузом, принимают в зависимости от схем движения скрепера и расстояния между въездами и съездами (при высоте насыпи h = 2 м - это расстояние 65 м; при h = 3 м – 80 м, при h = 4 м – 95 м, при h = 5 м – 110 м, при h = 6 м – 130 м, при h = 8 м – 150 м).

V_г = 4,2 м/сек - скорость движения скрепера при движении с грузом;

S_р – длина пути разгрузки, м;

V_р = 1,53 м/сек - скорость движения скрепера при разгрузке;

S_п – длина движения порожняком, м;

V_п = 6,94 м/сек - скорость движения скрепера при движении порожняком;

n - число поворотов за цикл;

t_пов – время поворота скрепера (12-15 сек).

Длина пути набора грунта S_н рассчитывается по формуле:

S_н = q_с x k_н x k_п / (0,7 x b x h x k_р), (35)

где S_н – длина пути набора грунта, м;

q_с = 9 – геометрическая емкость ковша скрепера, м³;

k_н – коэффициент наполнения ковша грунтом принимаемый при работе без толкача для сухих рыхлых песков 0,5-0,7, для супесей и средних суглинков 0,8-0,95, для тяжелых суглинков и глин 0,65-0,75;

k_п = 1,2 – коэффициент учета потерь при образовании призмы волочения;

b = 2,82 м - ширина резания;

h = 0,15 м – толщина срезаемой стружки;

k_р – коэффициент рыхления грунта в ковше скрепера, принимаемый для песков 1,0-1,2, для супесей и суглинков 1,2-1,4, для сухих глин 1,2-1,3.

Длина пути разгрузки грунта S_р вычисляется по формуле:

S_р = q_с x k_н / (h_разг x b), (35)

где S_р – длина пути разгрузки, м;

q_с =9 м³ – геометрическая емкость ковша скрепера;

k_н – коэффициент наполнения ковша грунтом принимаемый при работе без толкача для сухих рыхлых песков 0,5-0,7, для супесей и средних суглинков 0,8-0,95, для тяжелых суглинков и глин 0,65-0,75;

h_разг = 0,4 м – толщина отсыпаемого слоя при разгрузке;

b = 2,82 м - ширина резания.

Скреперы работают на втором и третьем участках, рассчитаем эксплуатационную работу на этих участках:

На втором участке (ПК5+83,4 – ПК19+00) V = 23297,9 м³, рассчитаем продолжительность цикла работы скрепера.

Рассчитаем длину пути набора грунта на втором участке:

S_н = 9 x 0,7 x 1,2 / (0,7 x 2,82 x 0,15 x 1,2) = 21,28 (м).

Рассчитаем длину пути разгрузки на втором участке:

S_р = 9 x 0,7 / (0,4 x 2,82) = 5,58 (м).

Рассчитаем продолжительность цикла работы скрепера:

t_сц = (21,28 / 1,4) + (866,6 / 4,2) + (5,58 / 1,53) + (866,6 / 6,94) + 4 x 15 = 410,1 (сек).

Следовательно, эксплуатационная работа на этом участке равна:

Q_с = 3600 x 9 x 0,7 x 0,9 / (410,1 x 1,2) = 41,48 (м³)

Срок выполнения работ одного скрепера Т_i определяем по формуле:

Т_i = V / (16 x Q_с), (36)

где Т_i - срок выполнения работ одного скрепера при двусменной работе на данном участке, дней;

V – объем грунта на данном участке, м³;

Q_с - эксплуатационная производительность скрепера, м³/смен.

Рассчитаем срок выполнения работ одного скрепера для второго участка при двусменной работе:

Т₁ = 23297,9 / (16 x 41,48) = 36 (дня)

Если Т_i > Т_дир, то вычисляют необходимое число скреперов N по формуле:

N = V / (16 x Q_с x Т_осн), (37)

где N – число скреперов, ед;

V – объем грунта на данном участке, м³;

Q_с - эксплуатационная производительность скрепера, м³/смен;

Т_осн = 20 дней - основной срок.

Так как Т₂ > Т_осн, то вычисляем количество скреперов, работающих на втором участке:

N = 23297,9 / (16 x 41,48 x 20) = 2 (ед)

На третьем участке (ПК19+00 – ПК30+00) V = 15866,9 м³, рассчитаем продолжительность цикла работы скрепера.

Рассчитаем длину пути набора грунта на третьем участке:

S_н = 9 x 0,7 x 1,2 / (0,7 x 2,82 x 0,15 x 1,2) = 21,28 (м).

Рассчитаем длину пути разгрузки на третьем участке:

S_р = 9 x 0,7 / (0,4 x 2,82) = 8,55 / 1,128 = 5,58 (м).

Рассчитаем продолжительность цикла работы скрепера:

t_сц = (21,28 / 1,4) + (858,2 / 4,2) + (5,58 / 1,53) + (858,2 / 6,94) + 4 x 15 = 406,8 (сек).

Следовательно, эксплуатационная работа на этом участке равна:

Q_с = 3600 x 9 x 0,7 x 0,9 / (406,8 x 1,2) = 41,81 (м³/смену)

Рассчитаем срок выполнения работ одного скрепера для третьего участка при двусменной работе по формуле (26):

Т₂ = 15866,9 / (16 x 41,81) = 23 (дней)

Рассчитаем количество скреперов, работающих на третьем участке:

N = 15866,9 / (16 x 41,81 x 20) = 2 (ед)

При поперечной возке грунта ведущей машиной является экскаватор ЭО4121А с емкостью ковша 0,65-1,25 м³

Экскаваторы работают на первом участке, рассчитаем эксплуатационную работу на этом участке

На первом участке (ПК0+0 – ПК5+83,4) V = 17998,3 м³ при емкости ковша 1,25 м³ производительность в час составляет П_час = 153,8 м³/час, а в смену:

П_см = 8 x 153,8 = 1230,4 (м³/смену).

Количество смен работы одного экскаватора Р определяют по формуле:

Р = V / П_см, (38)

где Р – количество смен, необходимое для одного экскаватора (смен);

V – объем грунта на данном участке (м³);

П_см – производительность смены (м³/смену).

Рассчитаем количество смен работы одного экскаватора на первом рабочем участке:

Р = 17998,3 / 1230,4 = 15 (смен).

Срок работы одного экскаватора Т рассчитывается по формуле:

Т = Р / п, (39)

где Т - срок работы одного экскаватора;

Р – количество смен, необходимое для одного экскаватора, смен;

п – количество рабочих смен в сутках.

Рассчитаем срок работы одного экскаватора на первом рабочем участке:

Т = 15 / 1 = 15 (дней).

Количество экскаваторов N определяется по формуле:

N = V / (Т x п x П_см), (40)

где N - количество экскаваторов, маш;

Т - срок работы одного экскаватора;

п – количество рабочих смен в сутках;

П_см – производительность смены, м³/смену.

Рассчитаем количество экскаваторов на первом рабочем участке:

N = 17998,3 / (15 x 1 x 1230,4) = 1 (маш).

При работе одного экскаватора применяется 7 самосвалов.

3 Производство отделочных работ

3.1 Определение объемов по планировке сливной призмы, откосов насыпей и выемок, нарезке кюветов

Отделочные работы выполняются по окончании сооружения земляного полотна без перерывов во времени.

Максимальная продолжительность отделочных работ Т_отд = 5 дней.

Земляное полотно должно быть сооружено с превышением рабочих отметок не более чем на 15 см, чтобы при планировочных работах производить срезку грунта, а не его отсыпку.

В состав отделочных работ входят: планировка откосов и основной площадки насыпей с устройством сливной призмы, планировка откосов и основной площадки выемок с устройством сливной призмы и кюветов.

Объем работ по устройству сливной призмы определяют по формуле:

F_сп = b x L, (41)

где F_сп - объем работ по устройству сливной призмы, м²;

b = 2,3 м – ширина сливной призмы;

L = 3000 м – протяженность участков насыпей и выемок, за исключением длины мостов.

Рассчитаем объем работ по устройству сливной призмы:

F_сп = 2,3 x 3000 = 6900 (м²)

Объем работы по планировке откосов насыпей и выемок определяют по поперечным профилям отдельно при рабочих отметках до 3,5 м и более 3,5 м по формулам:

l_в = Н_в х (1 + m²)^0,5, (42)

где l_в – длина откоса выемки, м;

Н_в – средние рабочие отметки выемки, м;

m – заложение откоса выемки принимается 1,5 при рабочей отметке до 6 м и 1,75 при рабочей отметке от 6 до 12 м.

l_н = Н_н х (1 + m²)^0,5, (43)

где l_н – длина откоса насыпи, м;

Н_н – средние рабочие отметки насыпи, м;

m – заложение откоса насыпи принимается 1,5 при рабочей отметке до 6 м и 1,75 при рабочей отметке от 6 до 12 м.

S_в = Н_в х L_в х (1 + m²)^0,5, (44)

где S_в – площадь двух откосов выемки, м²;

Н_в – средние рабочие отметки выемки, м;

L_в – протяженность участка выемки, м.

S_н = Н_н х L_н х (1 + m²)^0,5, (45)

где S_н – площадь двух откосов насыпи, м²;

Н_н – средние рабочие отметки насыпи, м;

L_н – протяженность участка насыпи, м.

Рассчитаем объем работы по планировке откосов насыпей и выемок с помощью графика попикетных объемов земляных работ:

1) на ПК0+0 – ПК5+83,4 выемка Н_в = 1,9 м, L_в = 583,4 м, m = 1,5, следовательно, для расчета используя формулы (42) и (44), получим

L_в = 1,9 x (1 + 1,5)^0,5 = 3,42 (м).

S_в = 1,9 x 583,4 x (1 + 1,5)^0,5 = 1995,2 (м²).

2) на ПК5+83,4 – ПК13+63,6 насыпь Н_н = 1,88 м, L_н = 780,2 м, m = 1,5, следовательно, для расчета используя формулы (43) и (45), получим

L_н = 1,88 x (1 + 1,5)^0,5 = 3,4 (м).

S_н = 1,88 x 780,2 x (1 + 1,5)^0,5 = 2640,2 (м²).

3) на ПК13+63,6 – ПК24+00 выемка Н_в = 2,01 м, L_в = 1036,4 м, m = 1,5, следовательно, для расчета используя формулы (42) и (44), получим

L_в = 2,01 x (1 + 1,5)^0,5 = 3,6 (м).

S_в = 2,01 x 1036,4 x (1 + 1,5)^0,5 = 3749,6 (м²).

4) на ПК24+00 – ПК30+00 насыпь Н_н = 2,17 м, L_н = 600 м, m = 1,5, следовательно, для расчета используя формулы (43) и (45), получим

L_н = 2,17 x (1 + 1,5)^0,5 = 3,7 (м).

S_н = 2,17 x 600 x (1 + 1,5)^0,5 = 2213,4 (м²).

Объем работ по устройству кюветов трапецеидальной формы V_к определяются по формуле:

V_к = 2 x F x l, (46)

где V_к - объем работ по устройству кюветов трапецеидальной формы, м³;

F – площадь поперечного сечения одного кювета, м²;

L – длина кюветов в выемке, м.

Площадь поперечного сечения одного кювета F определяется по формуле:

F = h x (2 x b + 2 x m x h) / 2, (47)

где F – площадь поперечного сечения одного кювета, м²;

h = 0,6 м – глубина кювета;

b = 0,4 м – ширина кювета по дну;

m = 1,5 – заложение откосов полевого и путевого кюветов.

Рассчитаем площадь поперечного сечения одного кювета:

F = 0,6 x (2 x 0,4 + 2 x 1,5 x 0,6) / 2 = 0,78 (м²)

Рассчитаем объем работ по устройству кюветов:

V_к2 = 2 x 0,78 x 583,4 = 910,1 (м³)

V_к4 = 2 x 0,78 x 1036,4 = 1616,8(м³)