Расчет объема земляных работ при сооружении гнп

Условие задачи 1

Произвести расчёт объёма земляных работ при сооружении ГНП

Таблица 7 - Исходные данные

№ вар	D, мм	V, м/ч	Тип грунта	L, м	№ вар	D, мм	V, м/ч	Тип грунта	L, м
			Насыпные неслежавшиеся					Песчаные
			Песчаные					Супесь
			Супесь					Суглинок
			Суглинок					Глина
			Глина					Лессовые
			Лессовые					Скальные
			Скальные					Вечномерзлые
			Вечномерзлые					Насыпные неслежавшиеся
			Насыпные неслежавшиеся					Песчаные
			Песчаные					Супесь
			Супесь					Суглинок
			Суглинок					Глина
			Глина					Лессовые
			Лессовые					Скальные
			Скальные					Вечномерзлые
			Вечномерзлые					Насыпные неслежавшиеся
			Насыпные неслежавшиеся					Песчаные
			Песчаные					Супесь
			Супесь					Суглинок
			Суглинок					Глина
			Глина					Лессовые
			Лессовые					Скальные
			Скальные					Вечномерзлые
			Вечномерзлые					Насыпные неслежавшиеся
			Насыпные неслежавшиеся					Песчаные

Указания к решению задачи 1

Параметры земляных сооружений, применяемых при сооружении ГНП (ширина, глубина и откосы траншеи, сечение насыпи и крутизна её откосов и др.), устанавливают в зависимости от диаметра (D_н) трубопровода, способа его закрепления, рельефа местности, грунтовых условий. Размеры траншеи (глубина, ширина по дну, откосы) устанавливают в зависимости от назначения и диаметра трубопровода, характеристики грунтов, гидрогеологических условий.

Минимальная ширина траншеи по дну устанавливается СП 36.13330.2012 и принимается равной D + 300 мм для трубопроводов диаметром до 700 мм (где D – условный диаметр трубопровода) и 1,5 D для трубопроводов диаметром 700 мм и более с учётом следующих дополнительных требований:

– для трубопроводов D_н = 1200 и 1400 мм при рытьё траншей с откосами не круче 1: 0,5 ширину траншеи по дну уменьшают до величины D + 500 мм;

– допускается принимать ширину траншей равной ширине рабочего органа землеройной машины, но не менее указанной;

– ширина траншеи по дну на кривых участках под гнутые или сварные отводы равна двукратной величине по отношению к ширине на прямолинейных участках для обеспечения вписания трубопровода в кривую траншею;

– ширина траншеи по дну под балластными грузами или анкерными установками должна быть не менее 2,2 D, на участках трубопровода балластируемого грунтом с использованием нетканого синтетического материала, 1,6 D.

				1:m	Hзал
	1:m
Hтр				Dн
	С	Dн
		В^нтр	С
		В^втр

Рисунок 14. Параметры траншеи

 

Крутизна откосов траншей под трубопровод и котлованов под трубопроводную арматуру принимается по СП.

Крутизна откоса – отношение глубины (Н_тр) траншеи к проекции образующей стенки на горизонтальную плоскость.

Глубину траншеи устанавливают из условий предохранения трубопровода от механических повреждений при переезде через него автотранспорта, строительных и сельскохозяйственных машин и назначают равной: для трубопроводов диаметром D_у до 1000 м – D_у + 0,8 м; для трубопроводов диаметром 1000 м и более D_у+ 1м; для болотистых грунтов, подлежащих осушению, D _у + 1,1 м; для песчано-барханных грунтов D_у+ 1 м от нижних межбарханных оснований; для скальных и болотистых грунтов при отсутствии проезда автотранспорта, строительных машин Д+ (0,6-0,8) м.

Методы разработки грунтов определяют в зависимости от параметров земляного сооружения и объёмов работ, геотехнических характеристик грунтов, классификации грунтов по трудности разработки, местных условий строительства, наличия землеройных машин в строительных организациях. При разработке траншей с откосами объём земляных работ V_тр определяется:

где	В^втр	–	максимальная ширина траншеи по верху, м;
	В^нтр	–	максимальная ширина траншеи по низу, м;
	Lтр	–	длина траншеи, м;
	Нтр	–	максимальная глубина траншеи, м;
	m	–	коэффициент откоса (табл. 1) или СНиП III-42-80.

1) Ширину траншеи по низу В^н_тр следует назначать по СП 36.13330.2012:

- В^н_тр= 2,2 D_н·– для трубопроводов диаметром до 700 мм;

- В^н_тр= 1,5 D_н·– для трубопроводов диаметром 700 мм и более;

- В^н_тр= D_н+(2·0,3) – для трубопроводов на обводненных и заболоченных участках;

2) Глубину траншеи Н_тр следует назначать по СП 36.13330.2012:

- Н_тр= D_н+0,8 м – для трубопроводов диаметром до 700 мм;

- Н_тр= D_н+1 м – для трубопроводов диаметром 700 мм и более;

- Н_тр= D_н+1,1 м – для трубопроводов на обводненных и заболоченных участках;

3) Ширину траншеи по верху В^в_тр определяем:

В^в_тр= В^н_тр + 2С

где

С

–

заложение откоса.

С = Н_тр · п

По таблице 8 определяем коэффициент откоса n = 1:0,5

 

 

Таблица 8 – Крутизна откосов траншеи
№ п/п	Тип/ категория грунта	Крутизна откоса (отношение его высоты к заложению) при глубине выемки, м, не более
1,5	3,0	5,0
	Насыпные неслежавшиеся/I	1:0,67	1:1	1:1,25
	Песчаные/I	1:0,5	1:1	1:1
	Супесь/II	1:0,25	1:0,67	1:0,85
	Суглинок/III	1:0	1:0,25	1:0,75
	Глина/IV	1:0	1:0,5	1:0,5
	Лессовые/III	1:0	1:0,5	1:0,5
	Скальные/V	1:0	1:0,5	1:0,5
	Вечномерзлые/VI	1:0	1:0,5	1:0,5

Определяем объём земляных работ при разработке траншей с откосами по формуле: = 6621,12м³

ВОПРОСЫ ДЛЯ САМОПРОВЕРКИ

1. Назовите способы разработки траншей на болотах всех типов для прокладки МТ;

2. Как называются участки грунты которых имеют значительные водонасыщения и торфяной покров менее 1 м;

3. В чем заключается рекультивация земель при строительстве газонефтепроводов;

4. Назовите технические средства для разработки земляных сооружений;

5. Обратная засыпка земляных сооружений. Технология. Требования нормативных документов к обратной засыпке;

6. Назовите земляные сооружения. Дайте их классификацию.

7. Земляные работы. Технологии разработки грунтов. Ресурсы.

8. Траншея. Определение.

9. Насыпь. Определение.

10. Назовите строительные процессы определяющие земляные работы.

2.2 ВЫБОР ЗЕМЛЕРОЙНОЙ ТЕХНИКИ И КОМПЛЕКТА МАШИН
ДЛЯ ТРАНСПОРТИРОВКИ ГРУНТА

Условие задачи 2

Определить установочную мощность роторного экскаватора для рытья траншеи под трубопровод диаметром D мм в заданном типе и категории грунта со скоростью V м/ч.

Исходные данные для задачи 2 принять рассчитанные характеристики первой задачи.

Указания к решению задачи 2

Определение ёмкости ковша экскаватора будет зависеть от Vз.р., для этого можно воспользоваться следующими требованиями.

 

Vз.р (объём земляных работ)	Q (ёмкость ковша экскаватора)
До 500 500…1500 1500…5000 2000…8000 6000…11000 13000…18000 Более 15000	0,15 0,24 и 0,3 0,5 0,65 0,8 1,0-1,25 1,5

 

Сначала необходимо определить параметры траншеи – глубина (h_т) и ширина траншеи по дну (В).

 

В соответствии со СНиП II-05-06-85* глубина траншеи определяется:

h_т = D + 0,8 м, если D < 1000 мм;

h_т = D + 1 м, если D > 1000 мм.

 

Ширина траншеи также зависит от диаметра прокладываемого трубопровода:

В = D + 300 мм, если D < 700 мм;

В = 1,5 D, если D ≥ 700 мм.

 

Принимается крутизна откосов в соответствии с таблицей 8.

Определяется площадь поперечного сечения, в зависимости от крутизны откосов. Площадь поперечного сечения представляет собой трапецию (за исключением случаев, когда крутизна откоса равна 1: 0 – при таких откосах поперечное сечение траншеи представляет собой прямоугольник со сторонами h_т и В). Площадь трапеции представляет собой произведение полусуммы оснований на высоту. Например, на рисунке 2 представлена траншея с крутизной откосов 1: 0,25. В этом случае площадь поперечного сечения определяется по формуле:

.

Рисунок 2. Пример геометрии траншеи с крутизной откосов 1: 0,25

 

Тогда установочная мощность может быть определена по формуле:

 

,

где		– коэффициент, учитывающий отношение времени копания к времени рабочего цикла (определяется по табл. 2);
		– коэффициент, учитывающий расход мощности на вспомогательные механизмы (по табл. 3);
		– удельное сопротивление резанию и копанию (по табл. 4);
	V	– скорость движения экскаватора, м/ч;
		– площадь поперечного сечения траншеи, м^2.

 

Таблица 9 – Коэффициент, учитывающий отношение времени копания к времени рабочего цикла ()
Тип землеройной техники	Значение коэффициента
Одноковшовый экскаватор	0,5 – 0,8
Бульдозер	0,3 – 0,9
Роторный экскаватор	1,0

 

 

Таблица 10 – Коэффициент, учитывающий расход мощности на вспомогательные механизмы ()
Тип землеройной техники	Значение коэффициента
Одноковшовый экскаватор	0,2 – 0,5
Бульдозер	0,2 – 0,5
Роторный экскаватор	0,6 – 0,8

 

Таблица 11 – Удельное сопротивление резанию и копанию ()
Категория грунта	Число ударов плотномера ДОРНИИ	Бульдозер	Экскаватор с обратной лопатой	Роторный экскаватор
I	1-4	20-85	30-80	70-230
II	5-8	58-210	70-160	210-400
III	9-16	160-300	120-250	380-660
IV	17-34	260-440	220-360	650-800
V	35-70	330-600	330-550	800-1200
VI	70-140	480-850	430-750	1000-2200

 

На основании рассчитанной установочной мощности выбираем марку роторного экскаватора для земляных работ по табл. 12

 

Таблица 12 – Технические характеристики роторных экскаваторов
Параметры	Индекс машины
ЭТР-223А	ЭТР-224А	ЭТР-254А
Максимальная техническая производительность, м^3 /ч			1200/220
Категория разрабатываемого грунта	I-IV, мёрзлые грунты при глубине промерзания до 1,2 м	I-IV, мёрзлые грунты при глубине промерзания до 2,5 м
Размеры разрабатываемой траншеи, м:
глубина	2,2	2,2	2,5
ширина по дну	1,5	0,85	2,1
по верху (с откосами)	2,58	1,85	3,8
Рабочее оборудование (тип)	Навесное	Полуприцепное
Базовая машина	Т-10М	Т-10М	ДЭТ-250М2
Мощность двигателя, кВт
Диапазон скоростей рабочего хода, м/ч	10...300	10...300	12...1210
Транспортные скорости, км/ч	1,5…4,2	1,5...4,2	0,5…5,75
Диаметр ротора по зубьям ковшей, мм

 

Таблица 13 – Технические характеристики одноковшовых гидравлических экскаваторов

 

Экскаваторы по видам рабочего оборудования классифицируются на:

1) прямая лопата разрабатывает грунт выше уровня стоянки: ковш, укрепленный на рукояти, копает в направлении от экскаватора, т. е. «от себя». Различают маятниковые и напорные прямые лопаты. У маятниковой рукоять совершает только маятниковое движение относительно стрелы.

2) обратная лопата предназначена для разработки грунта ниже уровня стоянки: ковш, укрепленный на рукояти, копает в направлении к экскаватору, т. е. «на себя».

3) боковую обратную лопату используют для работы в стесненных условиях. Рабочее оборудование, которое монтируют из узлов прямой и обратной лопат, называют универсальной лопатой.

 

Рисунок 3. Виды исполнения рабочего оборудования: 1- прямая лопата;

2 - обратная лопата; 3 – боковая обратная лопата.

 

Вывод: Для разработки траншеи под трубопровод диаметром D мм необходимо использовать роторный экскаватор ЭТР_ ХХХ с глубиной копания ХХ м, диаметром ротора ХХ м и мощностью.

 

ВОПРОСЫ ДЛЯ САМОПРОВЕРКИ

 

1. Назовите основные параметры землеройных машин.

2. Назовите все виды землеройных машин для разработки грунтов, перемещения грунтов в пределах строительной площадки, планировки, уплотнения и обратной засыпки.

3. Какими техническими средствами разрабатывают траншеи в песчаных грунтах.

4. Какие технические средства используют для разработки земляных сооружений при прокладке подводных газонефтепроводов.

5. Параметры земляных сооружений. От чего зависят.

6. Привести классификацию грунтов по трудности их разработки.

7. Поясните принцип работы экскаватора «обратная лопата».

8. Поясните принцип работы экскаватора «прямая лопата».

9. Назовите техническую производительность экскаваторов (одноковшовых и многоковшовых).

10. Назовите эксплуатационную производительность экскаваторов (одноковшовых и многоковшовых).

 

 

2.3 ОПРЕДЕЛЕНИЕ РАЦИОНАЛЬНОЙ ТРАНСПОРТНОЙ СХЕМЫ

При сооружении магистральных трубопроводов основной объём транспортных работ приходится на перевозку отдельных труб и секций. Транспортные работы включают в себя:

- перевозку отдельных труб с железнодорожных станций (речных или морских портов) на трубосварочные базы или непосредственно на трассу;

- перевозку секций труб с промежуточных трубосварочных баз на трассу.

При выполнении транспортных работ основными задачами является выбор марки транспортных средств и определение числа транспортных средств на период строительства участка трубопровода

Условие задачи 3

Определить рациональную транспортную схему и количество транспортных средств для строительства участка газопровода протяженностью L_общ (км). Расстояния от точки поступления труб до трубосварочных баз a (км), b (км), c (км). Расстояния между трубосварочными базами по трассе L₁ (км) и L₂ (км). Диаметр трубопровода D (мм), толщина стенки d (мм). Продолжительность строительства Т (мес.) Средняя скорость движения машин с грузом V_гр (км/ч), без груза V₀ (км/ч). Время погрузки труб (t_погр) 20 мин, время разгрузки (t_разгр) 15 мин (по данным хронометража). Продолжительность работы машин в течение суток (t_раб) составляет 16 часов. Работы ведутся в летний (зимний) период года. Подъездные дороги с твердым покрытием, вдольтрассовые – грунтовые.

 

Таблица 14 - Исходные данные

№ варианта
Lобщ (км)
a (км)
b(км)
c(км)
L1(км)
L2(км)
D (мм)
d (мм)
Vгр (км/ч)
V0 (км/ч)	Соответствует максимальной скорости выбранного транспортного средства
Период строительства	лето	лето	зима	лето	зима	зима	зима	лето	зима	лето

Указания к решению задачи 3

1. В зависимости от конкретных условий для перевозки труб и секций труб используется колесный транспорт (автомобили с прицепами) или гусеничный. При выборе типа (марки) транспортных средств следует учитывать их грузоподъемность, возможность передвигаться по трассовым (грунтовым) дорогам. Кроме того, при решении реальных производственных задач выбор транспортных средств всегда ограничен автопарком фирмы-строителя. Для выбора используются таблицы с имеющимися в наличии транспортными средствами и их техническими характеристиками. При решении данной задачи можно воспользоваться таблицей 15.

Таблица 15 – Технические характеристики некоторых трубовозов-плетевозов

Параметры	Марка машины
ПВ-94	ПВ-95	ПВ-96
Грузоподъемность, кг		12 000	12 000
Габаритная длина автопоезда, мм:
при перевозке труб длиной 12 м	16 000	18 000	16 000
при перевозке плетей длиной 36 м	40 000	42 000	40 000
Погрузочная высота, мм
Основной тягач	ЗИЛ-441510	Урал-4320	КамАЗ-4310
Максимальная скорость движения автопоезда, км/ч

 

2. Грузоподъёмность выбранного автомобиля (q_n), указанная в таблице не является расчётной величиной. Для определения фактической грузоподъёмности выбранного транспортного средства необходимо определить число труб, которые, перевозя на данном транспортном средстве.

Для этого определим сначала вес одной трубы из расчета, что длина одной трубы составляет 12 м. Определить вес одной трубы можно, воспользовавшись сортаментом на трубы электросварные, где указана масса одного погонного метра трубы (m₀). Таким образом, вес одной трубы может быть определён, по следующей формуле:

m = m₀·12 (кг).

Иначе можно определить приблизительный вес, считая, что плотность трубной стали 7800 кг/м³.

Тогда масса одной трубы будет определяться по формуле:

 

(кг).

Зная вес одной трубы (m) можно определить фактическую грузоподъёмность транспортного средства

.

 

Полученное значение n – количество полных труб, которое может перевести данное транспортное средство за один раз, как правило, округляют в меньшую сторону, однако, по нормам допустим перегруз не более 15%.

 

3. Следующий шаг при расчете – определение общего веса труб, которые будут использованы при строительстве данного участка. Общий вес определяется по формуле:

4. Требуемое количество транспортных средств может быть определено по следующей формуле:

где	Ко.т.	– коэффициент организационно технических перерывов, принимается равным в пределах 0,6-0,8;
	Кв	– коэффициент использования транспортных средств (в летний период Кв = 0,9, в зимний – Кв = 0,8;
	25,5	– среднее количество рабочих дней в месяце;
	Lср	– средняя дальность возки определяется по формуле:
		,
где		– протяженность трассы (участка), равна Lобщ;
		– сумма линейных моментов возки
		,
где	n	– число промежуточных трубосварочных баз (в настоящей задаче n = 3;
	,	– линейный момент возки, определяемый по формуле:
		, ,
где	s	– расстояние от пункта поставки труб до i-ой трубосварочной базы: s = a – при i = 1, s = b – при i = 2, s = c – при i = 3;
	,	– рациональные границы, обслуживаемые одной ТСБ

Для определения средней дальности возки воспользуемся расчётной схемой определения рациональных границ участков трассы (рисунок 3.)

Рисунок 3. Расчётная схема определения рациональных границ участков трассы

 

Из рисунка видно, что трубы на участок L₁ можно поставлять и с первой и со второй трубосварочной базы (ТСБ). Поэтому условно разобьём данный участок на два – , который будет снабжаться с первой трубосварочной базы, и , который будет снабжаться со второй базы. При этом граница между этими участками должна располагаться таким образом, чтобы расстояние от неё до пункта поставки труб было одинаковым как при движении через 1 ТСБ, так и при движении через 2 ТСБ. Таким образом, расстояние от пункта поставки труб до границы между участками и может быть определено по выражению

, тогда

; .

Аналогично определяется дальность возки и . Крайние участки и должны быть известны по условию, в противном случае их можно условно принять равными, тогда

.

 

Вывод: на сварочно-монтажном участке постоянно должно работать не менее N транспортных единиц выбранной марки (полученное значение N необходимо округлять в большую сторону).

ВОПРОСЫ ДЛЯ САМОПРОВЕРКИ