Визначення основних об’ємів робіт та продуктивності машин по спорудженню земляного полотна

4.3.1 Графік розподілення земляних мас

На підставі поздовжнього профілю, відомості попікетного підрахунку обсягів земляних робот і обраних засобів комплексної механізації необхідно скласти графік попікетного розподілу земляних мас на перші 3-5 км траси (мал. 4.1), у який уписуються профільні обсяги насипів і виїмок, а також указуються обсяги насипів з урахуванням коефіцієнта відносного ущільнення ґрунту К₁ (додаток №5).

Щоб одержати дані обсягів насипів з урахуванням ущільнення ґрунту, необхідно профільні обсяги насипів помножити на коефіцієнт К₁. За цим даними і будуть підраховуватися ресурси для зведення насипів. До обсягів виїмок коефіцієнт не застосовується.На графіку показуються місця, звідки беруть ґрунт для зведення насипів і де його використають при розробці виїмок або зосереджених резервів. У відповідних графах стрілками й цифрами позначають напрямки переміщеного ґрунту і його обсяг.

Розподіл земляних мас доцільно починати з виїмок, ґрунт із яких у першу чергу розподіляють у найближчі насипи в одну або в обидва боки, особливо в такі де не можна закласти бічні резерви.

У даному прикладі запланований весь ґрунт із виїмки (ПК 18-23) перемістити в насип ПК 15-18 і ПК 23-27, тобто в обидва боки. При цьому, прийняте рішення, ґрунт із виїмки ПК 18 і 23 перемістити бульдозером до 80 м на відповідні пікети в насип, а ґрунт, що залишився із виїмок на цих пікетах у кількості 644 і 1524 м³ переміщається відповідно на ПК 17 до 24 при дальності переміщення до 100м причіпними скреперами.

Відсутня кількість ґрунту на 17 ПК 27-55 - 644 = 2111 м³ і на ПК 24 1870 - 1524 = 346 м³ буде відповідно переміщена із ПК 19 і 22 при дальності переміщення до 200 м і т. д..

Відсутній ґрунт на ПК 27 у кількості 2728 – 2618=110м³ планується перемістити з бічного резерву ПК 29 при дальності переміщення до 200 м. Відсутній ґрунт на тих або інших пікетах (у цьому випадку на ПК 6-9) може бути взятий із зосереджених резервів, розташованих недалеко від дороги.

Якщо ґрунт із виїмок вивозити невигідно (більша дальність возіння - більше 3000м) або він непридатний для насипів, то передбачають його переміщення у відвали (кавальєри), призначаючи для цього використовувані місця (яри, балки і т.п.) з обліком того, щоб відстані переміщення були по можливості невеликі.

На тих пікетах, де ґрунт виїмки не може бути використаний для зведення насипу або його недостатньо, закладають бічні резерви в межах установленої смуги відводу, але варто також ураховувати можливість їх уширення за межі смуги відводу при узгодженні з місцевими організаціями. Ці земельні ділянки після закінчення будівництва дороги підлягають поверненню землекористувачеві (радгоспу, колгоспу, фермерові і ін.) у придатному для сільського господарства стані. У цьому випадку при розподілі земляних мас необхідно виходити із наступного: щоб не мінялися часто розміри бічних резервів; довжину ділянок з однаковими резервами можна приймати від 300 до 600 м; обсяг ґрунту на декількох пікетах, що буде взятий з резерву, приймається однаковим; закладати бічні резерви ближче 30-50 м від штучних споруджень не рекомендується. -

Отут необхідно врахувати і ту обставину, що наряду з поперечним возінням ґрунту, виконуваної бульдозером з бічних резервів на відстань до 20 м і більше, необхідно частину його перемістити.у поздовжньому напрямку причіпними скреперами на відстань 100-600 м.

У даному прикладі, зокрема на пікети 1, 2, 3, 4 і 5, потрібно ґрунту 1727 + 2154 + 2007 +1782 + 2420 = 10090 м³. З резервів кожного із цих пікетів потрібно, взяти ґрунту 10090: 5 = 2018 м³, і цей обсяг записується в графу 8 всіх п'яти пікетів.

У відповідній графі необхідно записати обсяг ґрунту, що буде переміщений з резерву в насип бульдозером поперечним возінням. Для цього беруть дані граф 6 й 8 і менше значення з них записують у графу 13. Потім визначають, на якому пікеті ґрунт зайвий, а на якому його не буде діставати.

На ПК 1 з резерву буде взято 2018 м³, а потрібно в насип 1727. Надлишок ґрунту 2018 - 1727 = 291 м³. Надлишок ґрунту на ПК 3 2018-2007= 11 м³, а також на ПК 4 2018 - 1782 = 236 м³. У той же час бракує ґрунту на ПК 2 2154 - 2018 =136 м³, на ПК 5 2420 - 2018 = 402 м³. Отже, скрепером поздовжнього возіння необхідно перемістити надлишок ґрунту із ПК 1 при дальності переміщення до 100 м і на ПК 2-136 м³, тобто та кількість, що бракує, і на ПК 5-155- м³, тобто зоставщийся надлишок - до 400 м, але з огляду на, що й цього ґрунту на ПК 5 бракує, надлишок ґрунту із ПК 3 й 4 відповідно при дальності переміщення до 200 до 100 м ще переміщаємо на цей пікет. Перевіряємо обсяги зайвого ґрунту на одних пікетах і недостачу на інші. Ці обсяги повинні бути однаковими. Надлишок на ПК 1, 3 й 4 -291+11 + 236= 538 м³, а на ПК 2 й 5 бракує 136 + 402 = 538 м³. Аналогічно виконується розподіл земляних мас і на інших ділянках, де для зведення- насипів ґрунт буде взятий з бічних резервів. Якщо для зведення насипів ґрунту з бічних резервів, перемещеного бульдозерами й скреперами, буде недостатньо або їх не можна закладати, то осторонь від дороги на відстані 300-500 м можуть бути закладені зосереджені резерви (ґрунтові кар'єри), переміщення ґрунту з яких можна організувати самохідними скреперами ємністю ковшів від 8 до 25 м³ і більше, що показується в графіку у відповідній графі. На графіку вказуються і оплачувані земляні роботи - це обсяги ґрунту, що відсипається в насип з урахуванням ущільнення, а також обсяги виїмок, переміщувані в кавальєри. Дальність переміщення ґрунту встановлюють окремо для кожної провідної машини і показують цифрами у відповідній графі на графіку розподілів земляних мас. При цьому дальність переміщення від якого-небудь пікету до найближчого приймається рівної 100 м. Дальність переміщення ґрунту бульдозером при зведенні земляного полотна із двухстороніх резервів визначається виходячи з розмірів резервів (площі поперечно; перетину резерву) і розмірів насипу (площі поперечних перерізів насипу) як відстань між центрами тяжіння напівнасипу і бічного резерву.

4.3.1 Визначення середньої висоти насипу

Протяжність лінійних земляних робіт визначається за формулою:

(4.1)

де

- довжина лінійних земляних робіт (сума пікетажного розташування згідно завдання)

- довжина траси

- довжина зосереджених земляних робіт (сума пікетажного розташування згідно завдання).

Середня площа поперечного перерізу насипу, для лінійних земляних робіт визначається за формулою:

, (4.2)

де

- середня площа поперечного перерізу насипу

- об’єм лінійних земляних робіт (∑ колонки №2 таблиці 4.1.)

- довжина лінійних земляних робіт

Визначаємо середню площу поперечного перерізу насипу, з урахуванням висоти корита за формулою:

, (4.3)

де

- середня площа поперечного перерізу насипу, з урахуванням висоти корита

- середня площа поперечного перерізу насипу

- ширина проїзної частини з укріплювальними смугами

- висота корита (сума товщин шарів покриття).

- величина укосу насипу (1: m).

Для визначення середньої висоти насипу складається квадратне рівняння:

(4.4)

4.3.2 Визначення розмірів бокових резервів.

Зведення насипів земляного полотна із ґрунту бокових резервів забезпечує у більшості випадків мінімальні затрати на переміщення ґрунту та найбільш низьку вартість земляних робіт. Тому в курсовому проекті запропоновано зведення насипів із бокових резервів.

Внутрішній укіс резерву є продовженням укосу насипу. Зовнішній укіс резерву робиться пологим, з крутизною 1: 6 для того, щоб після закінчення будівництва була б можливість використовувати земля в сільському господарстві.

Глибина резерву забезпечується з умов стоку води і повинна бути не більше 1, 5 м, але і менше 1м глибину резерву приймати не доцільно. (Приймається в межах від 1м до 1, 5м).

Площа резерву дорівнює половині площі насипу і визначається за формулою:

(4.5)

Площа резерву з урахуванням коефіцієнту відносного ущільнення ґрунту району будівництва дороги (згідно завдання) визначається за формулою:

(4.6)

Ширина резерву по верху визначається за формулою:

(4.7)

Ширина резерву по низу визначається за формулою:

(4.8)

4.3.3 Визначення пошарових об’ємів робіт для технологічної карти

Машини для ущільнення земляного полотна приймають в залежності від виду ґрунту, його вологості, способу зведення земляного полотна.

Ущільнення ґрунтів в насипу доцільно виконувати пневмоколісними катками, які забезпечують високу якість і необхідний коефіцієнт ущільнення. Визначення необхідного коефіцієнту ущільнення ґрунту визначається згідно ДБН В.2.3 – 4-2000 С.32 таблиця 4.10.

Оптимальна маса катку для ущільнення ґрунту – 25-30т. Згідно технічних характеристик пневмоколісних катків приймається тип машини для ущільнення.

Для кращого ущільнення ґрунту товщина шару приймається в межах 30-35 см. і згідно цього розраховується кількість шарів насипу.

- середня висота насипу (визначено в 4.4.1. курсового проекту).

Насип розбивається на шари згідно вибраної товщини ущільнюючого шару.

Ширина кожного шару визначається за формулою:

(4.9)

Об’єм кожного шару визначається за формулою:

(4.10)

Об’єм останнього шару визначається за мінусом об’єму корита для дорожнього одягу за формулою:

(4.11)

Виконуємо перевірку:

(4.12)

Визначаємо площу зрізання рослинного шару ґрунту за зміну:

(4.13)

Визначаємо об’єм зрізання рослинного шару ґрунту за зміну:

, (4.14)

де

- висота рослинного шару ґрунту (згідно завдання).

Визначаємо площу верха земляного полотна і дна резервів:

(4.15)

Визначаємо площу укосів земляного полотна і резервів:

(4.16)

(4.17)

(4.18)

Визначаємо площу підошви насипу:

(4.19)

4.3.4 Визначення продуктивності машин

Вибір раціональних типів машин для зведення земляного полотна автомобільних доріг залежить від наступних факторів:

- технічної можливості застосування тих чи інших машин в даних умовах рельєфу місцевості

- конструкції земляного полотна

- розташуванні резервів ґрунту, його якості та умов розробки

- організаційних умов виконання робіт, головними з яких є об’єми робіт та термін їх виконання

- умов повного завантаження машин протягом усього часу виконання робіт

- економічних показників та якості робіт.

При виборі раціонального способу механізації земляних робіт повинні бути порівняні можливі варіанти по їх трудомісткості, вартості одиниці продукції, темпам та умовам організації робіт, витрат енергоресурсів.

Підбираючи склад машин спеціалізованих загонів для зведення земляного полотна, в першу чергу слід звернути увагу на призначення основної (ведучої) машини, за допомогою якої можливо з найменшими затратами виконати основні об’єми земляних робіт у відповідних умовах, а потім допоміжні (комплектуючі) машини для виконання усіх інших супутніх видів робіт, до входять до технологічного процесу спорудження земляного полотна. В механізованому загоні робота усіх машин повинна бути прив’язана по продуктивності.

Машини для виконання супутніх робіт, що включають до технологічного процесу улаштування земляного полотна:

- зняття рослинного шару;

- рихлення ґрунту; розрівнювання;

- ущільнення та зволоження ґрунту;

- планування узбіч; корита; укосів; резервів;

- покриття укосів і дна резервів рослинним шаром.

Кількість допоміжних машин в загонів визначається в залежності від продуктивності ведучих машин.

Таким чином, продуктивність допоміжних машин повинна забезпечити виконання змінного об’єму робіт по зведенню земляного полотна.

4.4.1 Розрахунок продуктивності бульдозера при зрізанні рослинного шару

Зняття рослинного шару виконують в межах дорожньої смуги відводу, на якій відсипають насип, розробляють резерви та виїмки. Для зняття рослинного шару ґрунту застосовують бульдозери і рідше в залежності від умов виконання робіт скрепери або автогрейдери.

Зрізаний рослинний шар ґрунту переміщують на 4-6 м за межі робіт і згортають в поздовжні вали.

Продуктивність бульдозера ДЗ-109 (або більш потужного бульдозера) при знятті рослинного шару визначається за формулою:

, (4.20)

де

П – продуктивність бульдозера

Т- тривалість зміни (8 годин)

Q – одиниця виміру – згідно ДБН Д.2.2-1-99. Земляні роботи.

Н_ч – норма часу – згідно ДБН Д.2.2-1-99. Земляні роботи.

Визначаємо потрібну кількість машино змін для зрізання рослинного шару ґрунту за формулою:

(4.21)

4.4.2 Розрахунок продуктивності котка ДУ-16В, при ущільненні підошви насипу за 4 проходи по одному сліду

Вирівнювання і ущільнення підошви насипу виконується після зняття рослинного шару ґрунту безпосередньо перед улаштуванням шарів насипу. На горизонтальних ділянках в не дренуючих ґрунтах поверхні основи надається поперечний похил від осі 20-40‰. Наявність в не дренуючих ґрунтах нерівностей, де може застоюватись вода недопустимо.

Продуктивність котку ДУ-16В визначається за формулою:

, (4.22)

де

П – продуктивність

Т- тривалість зміни (8 годин)

Q – одиниця виміру – згідно ДБН Д.2.2-1-99. Земляні роботи.

Н_ч – норма часу – згідно ДБН Д.2.2-1-99. Земляні роботи.

Визначаємо потрібну кількість машино змін при ущільненні підошви насипу за формулою:

(4.23)

V_п.н.= S_п.н. х 0, 3 (4.23)

0, 3 – умовна товщина шару, що ущільнюємо.

4.4.3 Розрахунок продуктивності бульдозера ДЗ-109 при розробці ґрунту в резерві, переміщення його в насип і розрівнюванні шарів насипу

Продуктивність бульдозера визначаємо за формулою:

,

де

П – продуктивність

Т- тривалість зміни (8 годин)

Q – одиниця виміру – згідно ДБН Д.2.2-1-99. Земляні роботи.

Н_ч – норма часу – згідно ДБН Д.2.2-1-99. Земляні роботи.

Визначаємо потрібну кількість машино змін для відсипки кожного шару насипу за формулами:

4.4.4 Розрахунок продуктивності поливомийної машини ПМ-130

Норма часу поливомийної машини визначається за формулою:

, (4.24)

де

8 – робочий час, год.

К =0, 85 – коефіцієнт внутрішньо змінного використання машини

Q – ємність цистерни ПМ-130 =6м³

l – дальність перевезення в один кінець (приймаємо)

v – середня швидкість по ґрунтовій дорозі 20км\год

t – час наповнення і розливу 1 м³ води через сопли = 0, 097 год. (при тих же умовах але при наповненні та розливі води через шланг t=0, 26 год.)

Визначення необхідної кількості машино змін для зволоження кожного шару за формулами:

, де

V₁, V₂, V₃, V₄ – об’єм потреби води на кожний шар ґрунту.

Визначення потреби води для зволоження кожного шару за формулами:

(4.25)

,

де

В₁, В₂, В₃, В₄ – ширина шару при зволоженні (відповідно до пункту 4.4.4 курсового проекту)

h₁, h₂, h₃, h₄ – висота шару (відповідно до пункту 4.4.4 курсового проекту)

0, 02 – 2% води до об’єму шару ґрунту.

4.4.5 Розрахунок продуктивності котка ДУ-16В при ущільненні шарів насипу

Продуктивність котка ДУ-16В при ущільненні шару насипу при 10 проходах по одному сліду визначається за формулою:

,

де

П – продуктивність

Т- тривалість зміни (8 годин)

Q – одиниця виміру – згідно ДБН Д.2.2-1-99. Земляні роботи.

Н_ч – норма часу – згідно ДБН Д.2.2-1-99. Земляні роботи.

Визначаємо потрібну кількість машино змін для ущільнення кожного шару насипу за формулами:

4.4.6 Розрахунок продуктивності автогрейдера ДЗ-31

Планування земляного полотна включає наступні роботи: планування поверхні земляного полотна і дна резервів, планування укосів насипу, резервів і виїмок.

Планування поверхонь, а також укосів насипів, виїмок і резервів виконують для придання правильної форми земляному полотну у відповідності з вимогами технічного проекту. Планування можна виконувати автогрейдерами або причепними грейдерами з укісниками та поширювачами відвалу, а також спеціальними укосооброблювальними машинами.

Визначення продуктивності автогрейдера при плануванні верха земляного полотна і дна резерву за 3 проходи по одному сліду.

Продуктивність автогрейдера визначається за формулою:

, (4.26)

де

П – продуктивність

Т- тривалість зміни (8 годин)

Q – одиниця виміру – згідно ДБН Д.2.2-1-99. Земляні роботи.

Н_ч – норма часу – згідно ДБН Д.2.2-1-99. Земляні роботи.

Визначаємо необхідну кількість машино змін за формулою:

, (4.27)

де

S – площа верха земляного полотна і дна резерву (пункт 4.4.4 курсового проекту).

4.4.7 Розрахунок продуктивності автогрейдера при плануванні укосів насипу і резервів

Продуктивність автогрейдера визначається за формулою:

,

де

П – продуктивність

Т- тривалість зміни (8 годин)

Q – одиниця виміру – згідно ДБН Д.2.2-1-99. Земляні роботи.

Н_ч – норма часу – згідно ДБН Д.2.2-1-99. Земляні роботи.

Визначаємо необхідну кількість машино змін за формулою:

,

де

S – площа укосів насипу і резервів (пункт 4.4.4 курсового проекту).

4.4.8 Розрахунок продуктивності бульдозера при відновленні рослинного шару ґрунту

Продуктивність бульдозера при розрівнювання рослинного шару ґрунту визначається за формулою:

,

де

П – продуктивність

Т- тривалість зміни (8 годин)

Q – одиниця виміру – згідно ДБН Д.2.2-1-99. Земляні роботи.

Н_ч – норма часу – згідно ДБН Д.2.2-1-99. Земляні роботи.

Визначаємо необхідну кількість машино змін за формулою:

, (4.28)

Де V_р.г.- об’єм рослинного шару ґрунту з урахуванням 15% його зменшення.

Таблиця 4.1 – Технологічна карта на влаштування земляного полотна з привізного ґрунту

Продовження таблиці 4.1

Таблиця 4.2 – Технологічна карта на влаштування земляного полотна бульдозером

Продовження таблиці 4.2

Продовження таблиці 4.2

Таблиця 4.3 – Технологічна карта на влаштування земляного полотна скрепером