1. Земляные работы
Производство строительно-монтажных работ и, в первую очередь возведение подземной части зданий и сооружений, сопряжено с выполнением значительных объемов земляных работ. Удельный вес земляных работ в общем объеме строительно-монтажных работ составляет 15% по стоимости и 20% по трудоемкости. Земляные работе относят к наиболее тяжелым и трудоемким видам строительных работ, выполняемым в сложных условиях и в значительной степени зависящих от природно-климатических факторов. Поэтому одной из задач, стоящих перед проектировщиками, технологами, строителями является разработки и реализация методов и технологий, способствующих сокращению объемов земляных работ на строительной площадке.
К их числу относятся: совершенствование конструкций земляных сооружений, применение свайных фундаментов, рациональное использование рельефа местности, устройство котлованов и траншей с вертикальными стенками, минимизация объемов перевалок и перегрузок грунта, бестраншейная прокладка коммуникаций, повышение строительных свойств грунта (закрепление, армирование, применение геосинтетических материалов и др.). Этим целям служит также совершенствование средств механизации земляных работ, применение машин и сменного рабочего оборудования, позволяющих обеспечить проектную геометрию земляного сооружения.
Все перечисленные факторы соответствуют реализации одного из принципов современного строительства - гибкости, когда каждая из применяемых технологий адаптирована к конкретным условиям строительной площадки.
Земляные работы относятся к комплексу работ нулевого цикла, в состав которого входят: отрывка котлованов и траншей, устройство дренажей, усиление и подготовка оснований под здание, возведение фундаментов и стен, перекрытий, туннелей, выполнение обратной засыпки грунта в пазухи между фундаментами и откосами котлованов и др. Работы нулевого цикла считаются завершенными после устройства подземной части здания со всеми коммуникациями и элементами подземных сооружений.
Земляные работы выполняют различными методами, выделяемые в 4 группы: механический, гидравлический, взрывной и ручной. Кроме этого в ряде случаев для повышения несущей способности грунта его вытрамбовывают, разрабатывают методом бурения.
Ручной труд применяют крайне редко при мелких рассредоточенных объемах работ, при производстве работ в стесненных условиях, так как производительность ручного труда в 20…30 раз ниже механизированного, что непосредственно влияет на общие затраты труда.
Способ и комплект машин для конкретных производственных условий выбирают на основании технико-экономического анализа и обоснований различных вариантов.
2. Определение объемов земляных работ
Объем земляных работ на площадке рассчитываем методом призм. Для этого участок местности разбиваем на квадраты со стороной 50 метров. Затем для каждой вершины квадратов определяем отметки рельефа (черные), проектные (красные) и рабочие отметки.
Путем интерполяции между горизонталями определяем черные отметки вершин квадратов, т.е. отметки естественного рельефа, по формуле:
, где
земляной планировочный картограмма
а - ближайшая к вершине горизонталь,
?h - приращение горизонталей, т.е. их шаг,
б - расстояние от вершины до ближайшей горизонтали,
б! - общая длина перпендикуляра, проведенного через вершину.
Правило знаков:
«+» если ближайшая горизонталь меньше следующей.
«-» если ближайшая горизонталь больше следующей.
3. Определяем среднюю планировочную отметку
Средняя планировочная отметка находится по формуле:
где Н1, Н2, Н3 - черные отметки, где соединяются соответственно 1, 2, 4 вершины квадратов;
n - общее число квадратов.
. Определяем красные (проектные) отметки вершин планировочной площадки
, где
Нср - средняя отметка площадки,
L1, L2 - длина и ширина площадки,
i1, i2 - уклоны по длине и ширине соответственно.
Правило знаков:
По длине.По ширине.
Остальные красные отметки определяем методом линейной интерполяции:
. Определяем рабочие отметки вершин
Рабочие отметки вершин определяются по формуле:
6. Определяем точки нулевых работ
На линиях квадратов, где рабочие отметки меняют знак, находятся точки нулевых работ, которые определяются методом графической интерполяции. Нулевые точки соединяем отрезками прямых и получаем линию нулевых работ (Л.Н.Р.). Она делит площадку на выемку и насыпь.
. Картограмма распределения земляных масс
Определение объемов земляных работ
Л.Н.Р. разбивает площадку на чистые и переходные (смешанные) призмы. Через чистые призмы Л.Н.Р. не проходит. По рабочим отметкам определяют объемы земляных работ в каждой конкретной призме.
Для чистых призм объем земляных работ определяют по формуле:
, где
а - сторона квадрата равная 50 м,
h1, h2, h3, h4 - рабочие отметки.
Чистые призмы: I, II, III, IV, V, VI, VII, VIII.
Призмы, через которые проходит Л.Н.Р. называются смешанными или переходными. Если Л.Н.Р. разбивает квадрат на трапеции, то объем земляных работ определяется по формуле: , где:
а - сторона квадрата (50 м), Р - полу сумма оснований, hср - средняя рабочая отметка.
Смешанные призмы: IX, X, XI, XII.
Сводная балансная ведомость
№№ фигурНаименование призмБаланс грунта, м3Объем грунта, м3ВНЧИСТЫЕI1231,61231,6II604,4604,6III799,9799,9IV512,1512,1V-794,9794,9VI-854,4854,4VII421,1421,1VIII1061,81061,8СМЕШАННЫЕIX-15730,6187,6X-222,115,8237,9XI245,7245,90,3XII106,5114,47,9ИТОГО
Для проверки рассчитаем небаланс грунта:
Таким образом, расчет произведен верно.
Построение картограммы
Перемещение грунта производим точно от центра тяжести одной фигуры до центра тяжести другой (из выемки в насыпь).
Центр тяжести квадрата:
Центр тяжести трапеции - середина средней линии трапеции.
Правило построения картограммы:
1)максимальный объем как можно ближе;
2)минимальное количество направлений перемещений.
. Определение средней дальности перемещения грунта
Средняя дальность перемещений грунта определяется по формуле:
, где
Li - длина стрелок в масштабе, n - количество стрелок.
9. План производства работ
Вскрышные работы
Вскрышные работы. т.е. срезка растительного слоя при расчистке площадки под строительные объекты, производятся поперечными проходками бульдозера от середины очищаемого участка.
Срезаемый грунт в конце каждого прохода бульдозера укладывается вдоль расчищаемого участка за его пределами. ЕНИР П 2-1-5, стр. 31-32.
Для вскрышных работ принимаем бульдозер Д-493, т.к. он имеет гидравлическое управление. Марка трактора бульдозера - С-100. Основные показатели бульдозера: тип отвала - поворотный, длина отвала - 4,15 м, высота отвала - 1 м, вес бульдозера - 1,85 т. Срезка плодородного слоя грунта производится на глубину 0,15 м а один проход.
Так как толщина этого слоя hвскр = 0,7 м, то количество проходов бульдозера принимаем равным пяти.
По заданию нам дан вид грунта - глина, которая относится ко второй группе грунтов.
Нормы времени и расценки на 1000 м2 очищенной поверхности (табл. 2, пункт 3б): Нвр=0,71 (чел. час), Расц=0,561 (руб.)
Работу производит 1 машинист 6-го разряд. Площадь очищаемой поверхности, с учетом 5-и проходов бульдозера, будет равна:
,
где L1, L2 - длина и ширина площадки, n - число проходов.
Количество единичных объемов:
1)Трудоемкость работ (чел. час):
)Трудоемкость работ (чел. смен):
где 8,2 - продолжительность смены.
3)Продолжительность работ в сменах:
где n = 1 - количество рабочих.
4)Продолжительность работ в днях:
где m = 2 - сменность.
Стоимость работ:
Разработка и перемещение грунта
Для разработки и перемещения грунта можно использовать бульдозер или скрепер. Путем сопоставления определим, какой механизм является наиболее выгодным для производства этих работ.
Скреперы применяются для послойной разработки грунта в выемках и перемещением его в насыпь и укладкой равномерным слоем заданной толщины. Согласно данным ЕНиР § 2-1 - 14 предположительно применяем скрепер марки Д-230. Марка трактора тягача ДТ-54. Основные показатели скрепера: емкость ковша - 2,25 м3, (т.к. средняя дальность перемещения грунта Lср=126,8 м не превышает 250 м), ширина захвата - 1,65 м, глубина резания - 0,12 м, толщина отсыпаемого слоя - 0,22 м, вес скрепера - 1,82 т.
Работу выполняет 1 машинист 5-го разряда. Группа грунта II. Нормы времени и расценки на 100 м3 грунта по обмеру в плотном состоянии (А, табл. 3, пункт 1): Нвр= 3,3+0,195*3=3,885 (чел. час), Расц=2,32+0,137*3=2,731 (руб.)
Нвр и Расц приняты с учетом средней дальности перемещения грунта Lср=126,8 м.
Грунт в плотном состоянии находится в выемке, поэтому для расчета принимаем ее объем: VB=3500,1 м3 (из балансной ведомости).
Рассчитываем величины, характеризующие работу скрепера:
) Эксплуатационная производительность:
,
где с = 8,2 - продолжительность смены, V1 - объем, на который вычислена норма времени.
) Продолжительность работы скрепера в сменах:
где k = 1 - число машин, VB - объем выемки.
) Трудоемкость:
) Себестоимость работ:
Нормами также предусмотрена разработка и перемещение грунта бульдозерами ЕНиР П 2-1-15 (стр. 73-77).
Предварительно принимаем бульдозер марки Д-385. Марка трактора ДЭТ-250. Основные показатели бульдозера: тип отвала - поворотный, длина отвала - 4,53 м, высота отвала - 1,4 м, управление - гидравлическое, вес бульдозера - 4,5т.
Работу выполняет машинист 6-го разряда. Группа грунта - II. Нормы времени и расценки на 100 м3 грунта по обмеру в плотном состоянии (табл. 2, пункт 12б+в): Нвр= 0,3+0,25*13=3,55 (чел. час), Расц=0,237+0,198*13=2,81 (руб.)
Нвр и Расц приняты с учетом средней дальности перемещения грунта Lср=126,8 м.
Рассчитываем величины, характеризующие работу бульдозера:
) Эксплуатационная производительность:
,
где с = 8,2 - продолжительность смены, V1 - объем, на который вычислена норма времени.
) Продолжительность работы скрепера в сменах:
где k = 1 - число машин, VB - объем выемки.
) Трудоемкость:
) Себестоимость работ:
По проведенным расчетам видно, что производительность бульдозера выше, чем у скрепера (на 20 м3/см), продолжительность работ у бульдозера меньше, чем у скрепера (на 1 смену), себестоимость работ бульдозера меньше, чем у скрепера (на 813 руб.). Поэтому разработку и перемещение грунта будем производить бульдозером.
Количество единичных объемов:
)Трудоемкость работ (чел. час):
)Трудоемкость работ (чел. смен):
где 8,2 - продолжительность смены.
3)Продолжительность работ в сменах:
где n = 1 - количество рабочих.
4)Продолжительность работ в днях:
где m = 2 - сменность.
Стоимость работ:
Уплотнение грунта
Уплотнение грунта катками производится послойно по заранее спланированной поверхности, начиная от краев участка к середине. Каждый
последующий проход катка должен перекрывать предыдущий проход катка на ширину 0,2-0,3 м. Число проходок катка по одному месту определяется производственным заданием. ЕНиР П 2-1-22 (стр. 92-101).
Заданием предусмотрено уплотнение грунта при 4-х проходах по одному месту. Для уплотнения грунта принимаем прицепной пневматический каток марки Д-263. марка трактора тягача С-100. Основные показатели катка: ширина уплотняемой полосы - 2,5 м, толщина уплотняемого слоя - до 0,5 м, вес катка без балласта - 5,66 т.
Работу выполняет тракторист 5-го разряда.
Нормы времени и расценки на 100 м3 уплотняемого слоя грунта (Б, табл. 3, пункт 3б): Нвр = 0,28 (чел. час), Расц = 0,197 (руб.)
Уплотнению подлежит грунт, находящийся в насыпи, поэтому для расчетов принимаем ее объем: VН = 3511,3м3.
Количество единичных объемов:
1)Трудоемкость работ (чел. час):
2)Трудоемкость работ (чел. смен):
где 8,2 - продолжительность смены.
3)Продолжительность работ в сменах:
где n = 1 - количество рабочих.
4)Продолжительность работ в днях:
где m = 2 - сменность.
Стоимость работ:
Экскавация
Экскавация предназначена для разработок грунта при устройстве выемок, в данном случае котлованов под здания. ЕНиР П 2-1-10 (стр. 51-53).
Рассчитываем объем котлована:
1.условно принимаем: габарит здания - край фундаментной подушки;
2.от края фундаментной подушки до начала откоса - 1 м;
.за ноль условно принимаем уровень земли.
Условно площадь котлована будет равна:
Тогда условный объем, занимаемый 9-этажными домами:
;
-этажными домами (прямоугольными в плане):
;
16-этажными домами (квадратными в плане):
,
где n1, n2, n3 - количество соответствующих домов.
В результате вычислений получаем общий объем грунта в котловане, предназначенный для экскавации. Теперь вычислим объемы грунта с погрузкой в транспортные средства:
,
где n1, n2, n3 - количество соответствующих домов разной этажности, , , - объем грунта в котловане под домами.
Суммарный объем грунта с погрузкой равен:
Тогда объем грунта на вымет будет равен:
Для работы принимаем одноковшовый экскаватор обратная лопата марки Э-302, с емкостью ковша 0,3 м3. Основные показатели одноковшового экскаватора: длина стрелы - 4,9 м, угол наклона стрелы - 450, наибольший радиус резания - 7,8 м, наибольшая глубина копания - 2,6 м, радиус выгрузки в транспорт - 4,2 м, высота выгрузки в транспорт - 2,25 м, марка двигателя-Д-38, мощность - 38 л.с., вес - 11,3 т. Работу выполняет машинист 5-го разряда.
Группа грунта - II. Нормы времени и расценки на 100 м3 грунта по обмеру в плотном состоянии (А, табл. 3, пункт 3а + 3б):
) на вымет: Нвр = 4,5 (чел. час), Расц = 3,16 (руб.);
) с погрузкой:Нвр = 5,7 (чел. час), Расц = 4,0 (руб.);
) Количество единичных объемов на вымет:
.Трудоемкость работ (чел. час):
.Трудоемкость работ (чел. смен):
где 8,2 - продолжительность смены.
3.Продолжительность работ в сменах:
где n = 1 - количество рабочих.
4.Продолжительность работ в днях:
где m = 2 - сменность.
Стоимость работ:
) Количество единичных объемов с погрузкой:
.Трудоемкость работ (чел. час):
.Трудоемкость работ (чел. смен):
где 8,2 - продолжительность смены.
3.Продолжительность работ в сменах:
где n = 1 - количество рабочих.
4.Продолжительность работ в днях:
где m = 2 - сменность.
Стоимость работ:
Засыпка пазух
Для засыпки пазух применяем бульдозер марки Д-493 с гидравлическим управлением, марка трактора С-100 (такой же как и для вскрышных работ). ЕНиР П 2-1-21 (стр. 89-92). Все основные показатели перечислены в п. 9.1.
Расстояние перемещения грунта - до 5 м. Группа грунта II.
Нормы времени и расценки на 100 м3 грунта по обмеру в плотном состоянии (табл. 2, пункт 10б):Нвр = 0,38 (чел. час),Расц = 0,30 (руб.).
Работу выполняет 1 машинист 6-го разряда. Условно принимаем объем грунта для засыпки пазух равным объему грунта взятого на вымет.
Количество единичных объемов:
1.Трудоемкость работ (чел. час):
.Трудоемкость работ (чел. смен):
где 8,2 - продолжительность смены.
3.Продолжительность работ в сменах:
где n = 1 - количество рабочих.
4.Продолжительность работ в днях:
где m = 2 - сменность.
Стоимость работ:
Рекультивация
Работы по окончании планировки заключаются в перемещении растительного плодородного слоя грунта из-за пределов площадки на площадку и распределении его равномерно на заданную толщину. ЕНиР П 2-1-25 (стр. 107).
Для работы принимаем бульдозер Д-493 (такой же как в п. 9.1 и 9.5).
Работу выполняет 1 машинист 6-го разряда. Способ работы - при рабочем ходе в 2-х направлениях.
Определим площадь участка, на которой будет производится рекультивация. Она составит площадь строительной площадки за вычетом площади, занимаемой зданиями. Площадь, занимаемая зданиями будет равна:
Тогда искомая площадь составит:
Нормы времени и расценки на 1000 м2 спланированной поверхности за 1 проход бульдозера: Нвр = 0,21 (чел. час),Расц = 0,166 (руб.).
Количество единичных объемов:
.Трудоемкость работ (чел. час):
.Трудоемкость работ (чел. смен):
где 8,2 - продолжительность смены.
3.Продолжительность работ в сменах:
где n = 1 - количество рабочих.
5.Продолжительность работ в днях:
где m = 2 - сменность.
Стоимость работ:
10. Калькуляция трудозатрат
№ п.п.Наименование работЕд. измер.VП П ЕНиРТр (чел. час)Стоимость (руб.)Сост. маш.НврРасц1.Вскрышные работы1000 м2150П 2-1-5, т. 5, п. 3б1,52251,19178,512.Разработка и пе-ремещени грунта100 м335П 2-1-14, А, т. 2, п. 13,55124,32,8198,3513.Уплотнение грунта100 м335,113П 2-1-22, Б, т. 3, п. 3б0,289,830,1976,9214.Экскавация грунта На вымет: С погрузкой:100 м3 5,14 36,288П 2-1-10, А, т. 3, п. 3б+3з 4,5 5,7 23,13 206,8 3,16 4,0 16,24 145,1515.Засыпка пазух100 м35,14П 2-1-21, т. 2, п. 10б0,381,950,301,5416.Рекультивация1000 м227,408П 2-1-25, п. 10б0,215,130,1664,551
Технико-экономические показатели:
1.Продолжительность работ в днях:
.Суммарная трудоемкость:
.Общая стоимость работ:
.Выработка:
Указания по производству работ
1.Работы по вертикальной планировке площадок на участках выемок выполняются до устройства котлованов и траншей.
2.Насыпи описывают после укладки коммуникаций и возведения фундаментов.
.Участок, на котором будет работать выбранный комплект машин, разбивают на захватки, последовательно занимаемые отдельными машинами, либо группой машин, работающих непрерывным потоком.
.В зависимости от размеров захватки принятой для ведущей машины определяют объемы для остальных процессов, подбирают машины и состав бригад для них.
.В организации производства земляных работ предусматриваются максимальные совмещения процессов, выполняемых различными комплектами машин и рабочих.
.Устраивая интервалы времени между отдельными процессами, учитывают условия техники безопасности, а также темпы работ следующих друг за другом машин.
Техника безопасности при производстве земляных работ
1. До начала земляных работ необходимо установить точное расположение всех действующих подземных коммуникаций.
. В непосредственной близости от электрокабелей, напорных водопроводов и газопроводов разработку грунта ведут без ударных инструментов и под наблюдением прораба или мастера, а также работников электро-, водо- или газового хозяйства.
. При обнаружении не предусмотренных проектом подземных коммуникаций, работы необходимо немедленно прекратить до выявления характера обнаруженных сооружений.
. Котлованы необходимо разрабатывать с откосами, предусмотренными СНиП или с временным креплением стенок.
. Запрещается разрабатывать грунт способом подкопа.
. Во время работы экскаватора рабочим запрещается находиться под его ковшом или стрелой, производить какие-либо работы со стороны забоя.
. Погрузка грунта экскаватором на автомобили должна производиться со стороны заднего или бокового борта, проносить ковш над кабиной запрещается.
. При работе бульдозера запрещается воизбежание поломки или опрокидывания поворачивать его с загруженным или заглубленным отвалом. Запрещается перемещать бульдозером грунт на подъем более 10 и под уклон более 30.
. В грунтах естественной слаженности котлованы и траншеи могут разрабатываться с вертикальными стенками без крепления на глубину не более 1 м в песчаных, 1,25 м в супесчаных, 1,5 м в суглинистых, глинистых и лессовидных, 2 м в особо плотных грунтах. Во всех остальных случаях котлованы и траншеи следует разрабатывать с откосами или с временным креплением стенок.
. Выемки, разрабатываемые в местах движения транспорта и людей, должны быть ограждены защитными ограждениями, имеющими предупредительные надписи и знаки, а в ночное время, оснащены сигнальным освещением.
. Грунт, выбранный из выемки, необходимо размещать на расстоянии не менее 0,5 м от бровки. Бровки выемок должны быть свободны от статического и динамического нагружения.
. До начала работ должна быть проверена исправность всех машин и механизмов, а для их установки подготовлены рабочие площадки.
Список литературы
земляной планировочный картограмма
1.ЕНиР Сборник 2 «Земляные работы», Москва, «Стройиздат», 1980 г.
2.СНиП III-4-80* «Техника безопасности в строительстве СССР», Москва, «Стройиздат», 1980 г.
3.«Технология строительных процессов» часть I, Теличенко В.И., Москва, Высшая школа, 2006 г.