Технология и механизация работ

Полоса отвода, на которой должны быть размещены различные сооружения, в том числе земляное полотно, редко бывает пригодна для выполнения земляных работ. Обычно на ней растет лес, кустарник, имеются различные другие препятствия – пни, камни, строения и т. п.

Для строительства земполотна железной дороги проектно-изыскательские организации выполняют геодезические работы по выносу трассы (оси сооружаемой железной дороги) в натуру.

Затем заказчик совместно с представителем проектно-изыскательской организации сдают строительной организации по акту трассу – ось земполотна. Трасса должна быть закреплена в натуре на местности знаками и привязана к реперам. Получив ось, строительная организация в соответствии с рабочими чертежами отмеряет в натуре ширину полосы отвода и приступает к производству:

– подготовительных работ;

– основных (земляных) работ;

– отделочных работ;

– укрепительных работ;

– работ по рекультивации карьеров.

8.1. Подготовительные работы

Обычно составляют от всего объема работ 10 ÷ 15 %, к ним относятся: – расчистка трассы от леса;

– расчистка трассы от кустарника;

– устройство водоотводных сооружений;

– геодезические работы; – устройство землевозных дорог; – подготовка оснований под насыпи.

В разделе приводится полная информация по технологии и механизации всех подготовительных работ с расчетами объемов работ, указанием схем движения машин и последовательности выполнения работ.

8.1.1. Расчистка трассы от леса и кустарника. Срезка растительного слоя

Расчистка трассы от леса включает в себя работы по валке деревьев, их трелевке, корчевке пней и засыпке ям. Для дальнейших расчетов необходимо знать расчищаемые площади, которые определяются по размерам полосы отвода. Определив площадь, занятую лесом, по ЕНиР определяем количество деревьев на 1 Га. В результате находят количество деревьев на расчищаемом участке, шт.

N д = S × N д на1Га, (8.1)

где S – площадь, расчищаемая от леса, Га; N _{д на1Га} – количество деревьев на 1 Га, шт.

Трелевка хлыстов является транспортной операцией. Ее осуществляют специальные трелевочные тракторы, колесные тягачи.

Объем трелевки, м³

V тр = V бревна × N д, (8.2)

V _бревна – объем бревна, м³;

Разделку древесины – заключительную операцию – условно не выполняют. Расчистка трассы ограничивается вывозкой (трелевкой) поваленных деревьев за пределы полосы отвода.

Корчевка – удаление пней, выполняется при подготовке основания насыпей, выемок и резервов. Корчевка пней выполняется после валки леса и его вывоза.

Объем корчевки пней, пн.

V _корч = N д. (8.3)

Засыпка ям с послойным уплотнением. После корчевки остаются ямы, которые подлежат засыпке. Их засыпают однородным грунтом насыпи с послойным уплотнением.

Объем работ по засыпке ям, ям:

V ям = V корч. (8.4)

Объемы остальных работ определяются в соответствии с единицами измерения, указанными в ЕНиР, расчет ведут в табличной форме, табл. П4 приложения.

Кустарник срезается кусторезами. При этом кусторез движется от середины просеки к ее краю под углом, близким к 45°.

Срезка растительного слоя осуществляется с основания будущих насыпей, кавальеров и землевозных дорог, а также на месте расположения будущих выемок, канав и резервов. Объем работ по срезке растительного слоя определяется как суммарная площадь подготавливаемых участков. В курсовом проекте она принимается равной общей площади полосы отвода.

8.1.2. Подготовка косогорного основания насыпей

При косогорных основаниях, крутизной от 1:5 до 1:3, независимо от высоты насыпи бульдозером или автогрейдером необходимо устроить уступы шириной 2 ÷ 4 м и высотой 1 ÷ 2 м, с поперечным уклоном в низовую сторону 0,01 ÷ 0,02.

Нарезку уступов можно производить до возведения насыпей сверху вниз, начиная от нагорной границы откоса насыпи, или в процессе возведения насыпи снизу вверх, начиная от подгорной границы откоса насыпи, перемещая грунт в продольном или поперечном направлениях. Нижний уступ в обоих случаях необходимо делать шириной не менее 4 м для размещения машин, нарезающих уступ.

При меньшем поперечном уклоне местности можно производить работы, ограничившись лишь рыхлением грунта основания насыпей. Объем работ в этом случая определяется как суммарная площадь основания насыпей на участке.

8.1.3. Устройство водоотводных сооружений

Водоотводные канавы выполняются для отвода воды от земполотна. Данные сооружения нарезаются на протяжении всей трассы, за исключением мест заложения резервов

V _в = 2 · S _к · L, (8.5)

где S _к – площадь поперечного сечения канавы, м²;

L – протяженность трассы за вычетом резервов, м.

8.1.4. Устройство землевозных дорог

Грунты в естественном состоянии не могут длительный промежуток времени выдерживать нагрузки от колес транспортных средств, следовательно, при отсутствии существующей сети дорог необходимо предусматривать возведение землевозных дорог, которые предназначены для перевозок грунта из карьеров (выемок) в насыпи.

Основными элементами дороги являются земляное полотно, дорожная одежда и водопропускные сооружения.

В курсовом проекте принимаются землевозные дороги низшего типа – грунтовые. При проектировании ширина проезжей части для проезда в обоих направлениях должна быть принята 7 м, руководящий уклон 0,05, радиус кривых 20 ÷ 200 м.

Дороги прокладывают по поверхности земли, избегая выемок. Сооружение дорог осуществляется автогрейдерами. Объем работ определяется произведением длины и ширины дороги.

Рис. 8.1. Землевозная дорога

8.1.5. Геодезические работы

Геодезические работы производятся на всем протяжении участка в течение всего периода подготовительных работ. Выполняется восстановление знаков разбивки трассы, детально разбиваются поперечники земляного полотна, разбиваются оси водоотводных канав и притрассовых землевозных дорог, проверяются отметки существующих реперов, устанавливаются и закрепляются дополнительные репера т. д. Производство данных работ может происходить только в светлое время суток, т. е. в 1 смену. Состав звена: 1 инженер-геодезист и 2 рабочих. Производительность бригады 3 км в смену.

8.2. Основные работы

После выполнения подготовительных работ по всей трассе или по одному из участков приступают к выполнению основных работ – к земляным работам для сооружения земполотна.

В этом разделе приводится информация с необходимыми расчетами, которая дала бы полное представление по вопросам технологии и механизации земляных работ по каждому сооружаемому участку. Данный раздел является основным, определяющим весь комплекс работ.

В нем приводятся:

– характеристики земляных сооружений;

– принятые решения по организации работ (с обоснованием их);

– принятые решения по технологии и механизации работ (с обоснованием их).

Необходимо при принятии решений по технологии и механизации работ производить расчеты транспорта (техника подбирается с учетом группы грунта, зависящей от трудности его разработки механизированным способом).

Требуемое количество автосамосвалов

П^э, (8.6)

N а/с = Па/с

где П_э – производительность экскаватора м³/час;

П_а/с – производительность автосамосвала, м³/час.

Производительность экскаватора, м³/час:

П_э = ³⁶⁰⁰э^×× ^qK ^×разр ^{K н × K в}, (8.7) t ц

где q – емкость ковша экскаватора, м³;

K _н – коэффициент наполнения ковша экскаватора;

K _в – коэффициент использования экскаватора по времени;

K _разр – коэффициент разрыхления грунта в ковше; t _ц^э – продолжительность цикла экскаватора, с. Производительность автосамосвала, м³/час

^Па/с ^{= 60}× ^Qt ца/с× ^{K в}а/с, (8.8)

где Q – вместимость кузова автосамосвала, м³;

K _в^а/с – коэффициент использования автосамосвала по времени; t _ц^а/с – время цикла автосамосвала, мин. Время цикла автосамосвала, мин

t ц^а/с = t погр + t хто + t разгр + t ман + t ож, (8.9)

где t _погр – время погрузки, t _погр = N _к × t _ц^э, мин;

t _хто – время груженого и порожнего хода, мин;

t _разгр – время разгрузки, мин;

t _ман – время маневров, мин;

t _ож – время ожидания у экскаватора и на пропуск встречного автосамосвала, мин;

N _к – количество ковшей экскаватора, помещающихся в кузове автосамосвала, шт;

Количество ковшей экскаватора, шт

N к = γ× q^P × K н, (8.10)

где P – грузоподъемность автосамосвала, т; γ – удельный вес грунта, т/м³.

8.3. Отделочные работы

В этом разделе необходимо подробно описать технологию и механизацию отделочных работ, в какой последовательности выполняются отделочные работы на насыпях и в выемках, указать тип применяемых машин, схему их работы, направления движения и другие особенности.

Отделочные работы выполняются после окончания сооружения земполотна без перерывов во времени. За рабочий участок приняты все 3 километра земполотна.

Отделка земляного полотна производится в следующей последовательности:

– для насыпей:

1) планировка основной площадки и нарезка сливной призмы;

2) планировка откосов насыпей;

3) планировка берм; – для выемок:

1) планировка откосов выемки;

2) планировка основной площадки и нарезка сливной призмы; 3) нарезка кюветов.

8.3.1. Планировка откосов выемки и насыпи

Объемы работ по планировке откосов определяются как площадь поверхности этих откосов.

Расчёт площадей откосов:

S от = 2× l отк × l мас, (8.11)

где l отк – длина откоса, м; ^l _мас – протяженность массива земляного полотна (насыпи или выемки), м.

Рис. 8.2. Планировка откосов насыпи

Рис. 8.3. Планировка откосов выемки

Расчет длин откосов выемок и насыпей:

l _отк = H _ср × 3,25, (8.12)

H _ср – средняя отметка каждой насыпи или выемки, м.

8.3.2. Планировка основной площадки и нарезка сливной призмы Объем работ на планировке основной площадки:

V = (b + D b)× l уч, (8.13)

где b – ширина основной площадки, м;

Δ b – запас основной площадки по ширине, м Δ b = 0,2 м; l _уч – протяженность участка сооружаемого земляного полотна, м. Объем работ по нарезке сливной призмы:

V = (b -2,3)× l уч. (8.14)

8.3.3 Нарезка кюветов

Нарезка кюветов является заключительной операцией в выемках. Объем работ по нарезке кюветов:

V к = 2× F к × l в, (8.15)

где F _к – площадь поперечного сечения кювета, м²; l _в – протяженность выемки, м.

8.3.4. Планировка берм

Эта работа является заключительной операцией в насыпях.

Объем работ по планировке берм:

S б = l н × l б, (8.16)

где l _н – протяженность насыпи, м;

l _б – суммарная ширина берм справа и слева от насыпи, м.

8.4. Укрепительные работы

Осуществляются с целью защиты откосов земляного полотна от воздействия воды, льда, ветров, других природных факторов, а также механических повреждений. Укрепление откосов сводится к устройству разнообразных покрытий, посевом трав, дерновкой, мощением камнем, железобетонными плитами, битумной эмульсией и т. п.

В типовых условиях чаще всего укрепление откосов земляного полотна осуществляем с помощью гидропосева многолетних трав гидросеялкой с цистерной определенной вместимостью, смонтированной на базе поливомоечной машины или иными другими предусмотренными технологией способами.

Объем работ по укреплению откосов равен объему работ по планировке откосов.

Все полученные объемы работ используются для составления ведомости трудо- и машинозатрат для выполнения работ по сооружению земляного полотна железной дороги, табл. П4 приложения.

Рекультивация земель

По окончании работ по возведению земполотна должны быть выполнены работы по рекультивации всех временно занимаемых земель, нарушенных при земляных работах, в том числе временных дорог, участков стоянок машин, временного расположения жилых, хозяйственных сооружений и т. д. В курсовом проекте по заданию руководителя в учебных целях предлагается рекультивировать участок земли, занимаемый временным сооружением – карьером.

Необходимо предусмотреть работы по уположению бульдозером стенок карьера, с последующим устройством водоема, а также рекультивацию временной землевозной дороги длиной 3 км, шириной 7 м.

Объемы земляных работ:

1. Для рекультивации участка занимаемого карьером

V _p = V к ×0,1, (9.1)

где V _к – рабочий объём карьера, м³;

10 % – потребность грунта для уположения откосов карьера.

2. Для рекультивации временной землевозной дороги

S _p = L × b, (9.2)

где L – длина автодороги, 3 км;

b – ширина проезжей части автодороги, 7 м. Состав работ:

– рыхление;

– планировка;

– укладка растительного слоя; – гидропосев многолетних трав.

Для всех работ, выполняемых в процессе возведения земляного полотна, в курсовом проекте необходимо дать подробное описание всех производимых операций с определенными привязками и обоснованиями, а также привести схемы некоторых процессов. При описании необходимо пользоваться здравым смыслом, нормативами и рекомендациями, а также различной специальной литературой или иными источниками, такими, как [1], [2], [5].