Ковшевацкий Владимир Борисович

Кафедра природообустройства

Технология строительных процессов

Методические указания

к расчётно-графической работе для студентов, обучающихся по

специальности 270104.65 – «Гидротехническое строительство»

Новочеркасск

УДК 626/627:658.5

Д 672

Методические указания разработаны: доц., к.т.н. Донцом В. Н., доц., к.т.н. Ковшевацким В. Б., проф., к.т.н. Федоровым В. М., асс. Легкой Н. В.

Методические указания рассмотрены на заседании кафедры природообустройства (протокол № 6 от 29.08.10 г.), рекомендованы к опубликованию методической комиссией НИМИ (протокол №7от 28.09.10 г)

РЕЦЕНЗЕНТ: доц. НГМА, Авилов В. В.

Донец, В. Н.

Д 672Технология строительных процессов [Текст]: метод.указ. к рас чётно

-графической работе для студ., обуч. по спец. 270104.65 – 1. «Гидротехни-

ческое строительство»/ В. Н. Донец, В.Б. Ковшевацкий, В. М. Федоров,

Н. В. Лёгкая,]; Новочерк. гос. мелиор. акад., каф. природообустройства.

– Новочеркасск, 2010. – 34с.

Рассмотрена технология строительных процессов, часто встречающихся в гидротехническом строительстве. Некоторые вопросы – разработка грунта «прямой лопатой», несущая способность свай, из-за недостаточной освещенности в методической литературе изложены подробно.

Методические указания предназначены для изучения дисциплины, выполнения раздела дипломного проекта по производству работ и расчётно-графической работы по технологии строительных процессов студентами специальности 270104.65 – «Гидротехническое строительство».

Содержание

с

ВВЕДЕНИЕ

Технология строительных процессов при производстве строительно-монтажных и специальных работ в гидротехническом строительстве вызывают затруднения при их освоении. Это относится к разработке грунта одноковшовыми экскаваторами в выемках (котлованах, карьерах, каналах), определению состава бетонной смеси, оценке несущей способности свайного основания, некоторым положениям по монтажным работам.

В методических указаниях приведены схемы разработки грунта одноковшовыми экскаваторами. Рассмотрена методика проектирования разработки грунта в котловане экскаватором с прямой лопатой. Схемы разработки дополнены таблицами и правилами построения забоев. В разделе «Бетонные работы» потребность в заполнителях бетонной смеси определена не на 1 м³ бетонной смеси, а с учетом характеристик принятого бетоносмесителя. Рассмотрены и вопросы по устройству свайного основания. Даны последовательность определения несущей способности свай и выбор оборудования для их погружения. Технология монтажных работ изложена с учетом исходных данных задания на расчётно-графическую работу.

1. тЕХНОЛОгИЯ ЗемляныХ работ

1.1 Объемы земляных работ

Объемы выемок определяют по объему грунта в плотном теле. Объемы насыпей считают по их геометрическим размерам с учетом коэффициента уплотнения и потерь при транспортировании при необходимости.

Объем грунта, разрабатываемого в котловане прямоугольной в плане формы (рис. 1 а) с откосами, определяют по формуле призматоида

(1.1)

где a и b – размеры сторон котлована по дну, м; c и d – размеры сторон котлована поверху, м; H – глубина котлована, м.

Для котлована, имеющего в плане форму многоугольника (рис. 1 б), объем грунта вычисляют по формуле Симпсона

(1.2)

где F₁ и F₂ – площади котлована соответственно по дну и поверху, м²; F_ср – площадь сечения котлована на середине его глубины, м².

Объем котлована, имеющего в плане форму квадрата и одинаковую крутизну откосов по всему сторонам, находят как объем опрокинутой усеченной пирамиды по формуле

(1.3)

Объем котлована с откосами, имеющего в сечении форму круга, определяют по формуле опрокинутого усеченного конуса (рис. 1 в).

(1.4)

где R и r – радиусы верхнего и нижнего сечения котлована.

Рисунок 1 – Схемы земляных сооружений

а, б, в–котлованы соответственно прямоугольный; многоугольный; круглый; г– участок канала (траншеи) с откосами; д–участок дамбы или плотины

Объем грунта в траншеях с вертикальными стенками для линейно протяженных сооружений рассчитывают по формуле

(1.5)

где F₁ и F₂ – площади двух крайних поперечных сечений траншеи, м², в точках перелома поверхности земли и уклона дна траншеи; l – расстояние между поперечными сечениями, м.

Объем грунта в траншеях с откосами (рис. 1 г) приближенно определяют по формуле (1.5), однако получаемый в результате объем будет больше фактического. Для точных расчетов применяют формулу Винклера

(1.6)

где m – коэффициент заложения откоса (m=1,5 при крутизне откоса 1:1,5).

Объем насыпей (рис. 2 д) вычисляют, так же как и объем выемок, по формуле (1.5) или (1.6), а требуемое для возведения насыпей количество грунта в плотном теле определяют с учетом коэффициента уплотнения.

Приведенные формулы применяют при поперечном уклоне поверхности земли не более 0,1. При больших поперечных уклонах, значительной неровности рельефа и, особенно при устройстве выемок и насыпей на косогорах, объемы земляных работ подсчитывают, разбивая котлованы и насыпи на небольшие по длине участки простой геометрической формы.

1.2 Разработка выемок экскаватором с прямой лопатой

Составление схемы разработки грунта в котловане осуществляется в два этапа. На первом – выполняется анализ условий и возможностей, на втором – разрабатывается схема производства работ.

1. Сопоставляется рекомендуемое значение наименьшей высоты забоя Н_рmin (табл.1.1) для выбранного экскаватора с высотой забоя Н_к, возможной в грунтах заданного вида [1].

Таблица 1.1 – Наименьшие значения высоты забоя прямых лопат

Применение экскаватора возможно, если соблюдается условие

Н_рmin<H_к (1.7)

В ином случае необходимо применять экскаваторы с ковшом меньшей вместимости.

Наименьшие значения высоты забоя (Н_рmin) для экскаваторов в различных грунтах приведены в таблице 1.1.

2. Сопоставляется рекомендуемая наибольшая высота копания Н_рmax экскаватора (табл. 1.2) с высотой нормального забоя Н_к, чтобы определить по какой схеме (одно- или по многоярусной) возможна разработка грунта.

Таблица 1.2 – Наибольшая высота копания (резания) в связных грунтах

Если соблюдается условие Н_рmax≥ Н_к, то разработка возможна по одноярусной схеме, если Н_рmax< Н_к, то разработка должна производится по многоярусной схеме. Количество ярусов принимается в соответствии с высотой яруса, которая отвечает рассматриваемым условиям.

3. Проверятся возможность разработки ярусов забоями без боковых уступов по условию погрузки грунта в транспортные средства:

Н_я<Н_в-(h_т+ h), (1.8)

где Н_я – высота яруса, м; Н_в – высота выгрузки, м; h_т – высота автосамосвала на уровне бортов, м; h – запас высоты над бортами самосвала, м.

При комплектовании экскаваторов с самосвалами нужно руководствоваться зависимостью [2]: , (1.9)

где - грузоподъемность самосвала, т; - геометрическая вместимость ковша экскаватора, м³; - плотность разрыхленного грунта; - коэффициент наполнения кузова самосвала, принимается в пределах 1,05-1,1; - плотность грунта в естественном состоянии; - коэффициент первоначального разрыхления грунта (таблица 1. 3).

Таблица 1.3 – Коэффициенты разрыхления грунтов

При соблюдении условия (1,8) принимается разработка выемки без боковых уступов; если условие не соблюдается, разработку необходимо осуществлять с пионерной траншеей по ступенчатой схеме.

Высота уступа, на котором располагаются транспортные средства, определяется по формуле h_уст=Н_в-(h_т+ h). (1.10).

Эту высоту следует проверить по условию устойчивости транспорта

h_уст [R_в-(R_omin+B_тру)]tg , (1.11)

где R_в – радиус выгрузки экскаватора при наибольшей высоте выгрузки, м; B_тру – расстояние от оси транспортного пути до бровки уступа (рис. 2),

B_тру= (1.12)

– ширина транспортного средства, м; - ширина бермы безопасности, м (таблица 1.4); - угол откоса уступа или котлована.

Таблица 1.4 – Ширина берм безопасности

Высота откоса, м	Допустимый угол откоса, град.
	0,2	0,4	0,5	0,7	0,9
	0,3	0,5	0,8	1,0	1,3
	0,4	0,7	1,0	1,4	1,7
	0,5	0,9	1,3	1,7	2,2

Рисунок 2 – Схема разработки забоя с боковым уступом

Основные данные по техническим параметрам автомобилей-самосвалов приведены в таблицах 1.5 и 1.6.

Таблица 1.5 – Технические параметры автомобилей-самосвалов

Грузоподъемность автосамосвала, т	Объем грунта, м3	Превышение средней части кузова над бортом самосвала (песок/скала)	Высота до верхнего края борта кузова hт, м
в кузове (песок/скала)	на 1 м длины кузова (песок/скала)
3,5 4,5	2,3/1,7 2,9/2,2 3,9/2,9 4,6/3,4 6,5/4,7	0,95/0,7 1,1/0,7 1,25/1 1,3/1 1,4/1,1	0,15/0 0,1/0 0,3/0,2 0,3/0,17 0,25/0,1	2,55 2,66 2,7 2,7 3,6

Таблица 1.6 – Характеристики автомобилей-самосвалов

Грузоподъемность, т	Наименьший радиус поворота, м	База автомобиля, м	Ширина , м	Расстояние от подошвы откоса до оси землевозной дороги на уровне экскаватора
3,5-4,5 6-8 10-15		3,8 4,8 5,5	1,9 2,1 2,4	2,5 2,5 3,0

Наибольшая допустимая крутизна откосов котлованов и траншей в грунтах естественной влажности, значениями которой можно руководствоваться для назначения угла a, приведена в таблице 1.7.

Таблица 1.7 – Допустимая крутизна откосов котлованов и траншей

Для построения забоев и определения параметров откоса существенным является условие соблюдения минимального расстояния Д от оси перемещения экскаватора до подошвы откоса (табл. 1.8).

Таблица 1.8 –Расстояние от оси экскаватора до подошвы откоса

4. Устанавливается количество ступеней при входе экскаватора на ярус разработки по следующим условиям:

H_рmax H_я, (1.13), H_рmax 0,5H_я (1.14).

При соблюдении первого условия принимается одноступенчатая разработка; второго – двухступенчатая.

5. Подготовка исходных данных для выбора схемы разработки выемки представлена в табличной форме (табл. 1.9).

Таблица 1.9 – Исходные данные для построения забоев прямой лопаты

Параметры	Обозначение, ед.изм.	Величина
Радиус резания наименьший на уровне стояния экскаватора Радиус резания на уровне стояния экскаватора наибольший Радиус резания Радиус выгрузки при наибольшей высоте выгрузки Наибольшая высота выгрузки Рекомендуемая высота резания Допустимая минимальная высота забоя Высота транспортного средства Половина ширины автосамосвала Ширина бермы безопасности Расстояние по оси транспортного пути до бровки уступа Длина первого яруса Высота слоя грунта Высота уступа Высота яруса Угол откоса уступа Минимальное расстояние от оси проходки экскаватора до подошвы откоса Расстояние от оси транспортного пути до подошвы откоса ранее разработанного забоя	Rоmin, м   Rоmax, м   Rр, м Rв, м Hв, м Нрmax Нрmin, м hт, м м , м Bтру, м   L,м Нк, м hуст, м Hя, м , град. Д, м   Втрз, м

6. Рассчитывается и строится схема забоев прямой лопаты.

Для лобовой схемы разработки выемки определяется ширина понизу B_ол и поверху B_вл: B_ол=2R_omin…1,9R_omax, (1.15) и B_вл=(1,6…1,8)R_pmax (1.16).

Ширина лобового забоя поверху определяется формулой в которую входит параметр m, характеризующий крутизну откоса. Поэтому ширина забоя по условию (1.16) не должна приниматься меньшей, чем по приведённой формуле, учитывающей устойчивость откоса.

Для построения лобового забоя на чертеже наносят вертикальную ось О-О₁ и перпендикулярно ей линии, соответствующие отметкам дна и верха забоя и отстоящие друг от друга на расстоянии Н_з. От точек пересечения оси с указанными линиями откладываются в обе стороны по верхней линии величина В_вл/2 по нижней В_ол/2 (точки а-а₁, b-b₁) (см. рис.3).

При разработке выемки боковым забоем, возможны, как указывалось выше, два варианта: ярусная схема и ступенчатая.

Рисунок 3 - Схема лобового забоя

Для разработки выемки ярусным забоем (Н_к=Н_я=h_у) первая проходка выполняется с размещением транспортного средства на уровне верхнего горизонта разработки, вторая – на уровне стояния экскаватора.

Рисунок 4 – Схема ярусного забоя

Для построения забоя на чертеже проводятся две горизонтальные линии, соответствующие верху и низу забоя (яруса), т. е. отстоящие друг от друга на расстоянии Н_з или Н_я. У правого края чертежа проводится линия ТТ₁, перпендикулярная линиям верха и низа забоя. От точки Т₁ влево откладывается величина В_трз и отмечается точка А. Эта точка соответствует подошве откоса разработанного забоя. Строится линия откоса (точки Б и С). От оси Т-Т₁ влево откладывается расстояния до оси перемещения экскаватора

(1.17)

где R_в – радиус выгрузки экскаватора, м; - угол поворота стрелы экскаватора на выгрузку относительно оси экскаваторного хода (принимать =45⁰).

Вправо от точки О₁ по дну забоя откладывается величина Д, влево R_оmax (обозначаются точки Д и Е). Отмечается точка Ж, соответствующая радиусу резания на высоте 2,5 м, точка З – то же на высоте напорного вала (Н_р), точка К – на наибольшей высоте резания. Точка И является верхней точкой яруса.

Рисунок 5 – Схема ступенчатого забоя

От оси О-О₁ влево откладывается величина R_оmax и строятся точки Е, Ж, З, И и К так же, как и в предыдущем случае (см. рис. 4).

При устройстве пионерной траншеи её глубина определяется как разность между высотой яруса и высотой уступа:

Н_пт=Н_я-h_у, (1.18).

Ширина траншеи по дну принимается B_опт=2B_трз, а ширина траншеи поверху: В_пт=В_опт+2mh_у.

Если пионерная траншея разрабатывается лобовым забоем прямой лопатой, то её ширина определяется как соответствующая ширина лобового забоя по зависимостям (1.15, 1.16).

Площадь поперечного сечения выемки по ярусам разработки в плане должна быть разбита на проходки (ленты разработки).

Ширина ленты разработки зависит от вида забоя и определяется:

- при лобовом забое как его ширина, т.е. В_л=В_вл;

- при ярусном забое В_л=(1…1,7) R_оmax.

Разбивка заключается в размещении лент разработки по площади карьера после определения их количества по ярусам (Рис.6).

Ленты разработки целесообразно ориентировать вдоль длинной стороны выемки. В этом случае число лент разработки определяется:

-при лобовом забое , при боковом ,

где n – количество лент разработки; n_пт – количество пионерных траншей; B_к – ширина выемки на уровне низа яруса.

2 технология строительных процессов при Бетонных работах

2.1 Расчет интенсивности бетонирования

На строительстве гидротехнических сооружений с небольшими объемами бетонных работ применяют строительные машины, механизмы и оборудование малой и средней производительности.

Производительность при производстве бетонных работ рассчитывается в зависимости от производительности ведущей машины или установки. Для приготовления, транспортирования и укладки бетонной смеси ведущей является бетоносмесительная установка. Типы и марки бетоносмесителей определяются в зависимости от объема бетонных работ, выполняемых при строительстве сооружения и условий их производства. Основным показателем для этого служит интенсивность бетонирования.

Интенсивностью бетонирования называется объем бетонной смеси, укладываемый в единицу времени. При небольших объёмах, продолжительность укладки бетонной смеси принимают 1-2 суток.

Суточная интенсивность бетонирования или суточный поток бетонной смеси определяется по формуле

(2.1)

где W_бет – расчётный объем бетонной смеси, укладываемой в сооружение; К_н – коэффициент неравномерности укладки бетонной смеси, принимают К_н=1,2-1,4; m – продолжительность укладки бетонной смеси.

Часовая интенсивность бетонирования при определится как , , (2.2)

где А – число часов работы в смену (А=8ч); n – число смен (принимается).

Бетоносмеситель подбирается по условию

где П_э – эксплуатационная производительность бетоносмесителя (табл. 2.1).

Принимается бетоносмеситель СБ-80 с принудительным перемешиванием

Рисунок 6 – Разбивка выемки на ярусы и ленты разработки

а – в несвязных грунтах; б – в связных грунтах

производительностью П_э=6,6 м³/час П_час=6,0 м³/час.

1. Для определения вместимости барабана бетоносмесителя вычисляется его техническая производительность (2.3)

где К_в–коэффициент использования бетоносмесителя по времени, К_в=0,7-0,8.

Таблица 2.1 - Производительность бетоносмесителей, м³/час

2. Вместимость барабана бетоносмесителя определяется по формуле

где n – число замесов в час, замесов, Т – продолжительность рабочего цикла бетоносмесителя, с.

Т=t₁+t₂+t₃=55+80+65=200 c,

где t_1, t₂ и t₃ – соответственно продолжительности загрузки бетоносмесителя, перемешивания бетонной смеси и её выгрузки в транспортный прибор , К_вых – коэффициент выхода бетонной смеси, К_вых=0,65-0,7.

2.2 Определение потребности в материалах для бетонной смеси

По вместимости барабана бетоносмесителя определяется количество материалов на один замес бетонной смеси состава 1:2,6:4,2 (исх. данные).

Расход цемента составит

, (2.4)

где L – вместимость бетоносмесителя; m=2,6 и n=4,2) состав бетонной смеси по массе).

Расход песка , расход щебня , количество воды на замес определяется как , где В/Ц =0,85 – водоцементное отношение.

Контроль правильности вычисления:

- условие выполнено.

Принят бетоносмеситель СБ-80 с принудительным перемешиванием, вместимостью барабана L=654,8 л, выходом смеси л, числом замесов в час n=18, технической производительностью м³/ч и эксплуатационной производительностью м³/ч.

2.3 Подбор оборудования для производства бетонных работ

На строительстве небольших сооружений при расстоянии перемещения бетонной смеси до 20 км наиболее распространенным видом транспорта являются автомобили-самосвалы разной грузоподъёмности [5].

Необходимое количество автосамосвалов определяется по формуле

N_а=П_э/П_а, (2.5)

где П_а – эксплуатационная производительность автосамосвала, м³/час; м³/час; q– объем бетона в кузове автосамосвала (в примере q=4,2 м³); - число циклов работы автосамосвала в час; Т – продолжительность рабочего цикла самосвала, мин.

мин,

где t₁ – время подачи автосамосвала под погрузку, t₁=2 мин; t₂ – время наполнения кузова, t₂=3 мин; t₃ – продолжительность рейса, мин; t₄ – время выгрузки бетонной смеси, t₄=5 мин; t₅ – продолжительность рейса порожняком, t₅=18 мин; км - дальность перемещения бетонной смеси; =30 км/ч – расчетная скорость автосамосвала в груженном состоянии [4]; К_в=0,8 – коэффициент использования автосамосвала во времени.

Необходимое количество кранов для подачи бетонной смеси в сооружение определяют следующим образом:

кр., принимаем 1 кран,

где м³; q=3,2 м³ – объем бетонной смеси в бадье (табл. 2.2); - число рабочих циклов в час, принимаем n=10.

2.4 Укладка бетонной смеси в блоки бетонирования

Укладка бетонной смеси включает разбивку сооружения на строительные блоки, подачу, разравнивание и уплотнение бетонной смеси. Высоту свободного сбрасывания бетонной смеси принимают до 2 м. При большей высоте используют виброжелобы, лотки и хоботы.

Таблица 2.2 – Технические характеристики бадей

Для организации укладки бетонной смеси конструктивные блоки разбивают на блоки бетонирования - строительные блоки, которые бетонируют непрерывно (без перерыва) в течение смены, при односменной работе бетонного завода или двух смен, при двухсменной работе бетонного завода.

Геометрические размеры строительных блоков зависят от производительности бетонного завода, продолжительности до начала схватывания, транспортировки и укладки бетонной смеси..

Предельно допустимый объем строительного блока при односменной работе бетонного завода , м³, (2.5)

где П_э – часовая эксплуатационная производительность завода, м³; А – число рабочих часов в смене; n – число смен.

Объем блока бетонирования не должен превышать количества бетонной смеси, которое может выдать бетонный завод за смену (сутки).

Высота строительного блока и темпы ее роста, не должны создавать недопустимых нагрузок на нижние слои уложенного бетона, и должна быть увязана с размерами опалубочных щитов. Максимальная высота строительного блока, не должна превышать 6 м.

Бетонную смесь в строительные блоки укладывают слоями. При определении площади (F_max) и толщины слоёв (d),учитывают следующие условия:

- F_max должна быть такой, чтобы очередной слой укладки укладывался на предыдущей, когда бетонная смесь в последнем не начала еще схватываться, и таким образом была бы обеспечена проработка горизонтального шва между слоями укладки;

- d укладываемого слоя бетонной смеси зависит от средств уплотнения.

Площадь строительного блока ограничена и зависит от сроков схватывания бетонной смеси (вида и активности цемента, температуры воздуха), продолжительности транспортировки от бетонного завода до места укладки, продолжительности укладки.

Учитывая это, максимальную площадь строительного блока определяют по формуле , (2.6)

где t_cx - время до начала схватывания бетонной смеси (для портландцемента М 400-500, при температуре воздуха 5-10 С°, t_cx = 2,5 ч, при 10-20 С⁰, t_cx ⁼ 1,5 ч, при 20-30 С⁰, t_cx = 1 ч); - время на приготовление и транспорт бетонной смеси; - продолжительность укладки бетонной смеси (10-12 мин); К₃ - коэффициент, учитывающий задержки транспорта в пути (Кз = 0,7-0,8).

При разбивке конструкций сооружения на строительные блоки следует учитывать ряд условий.

Размеры строительных блоков в плане должны обеспечивать быстрое остывание бетона, поэтому предпочтительнее принимать блоки вытянутой формы с размерами одной из сторон не более 10 м.

Строительные швы между блоками бетонирования следует совмещать с плоскостями резкого изменения размеров конструктивного блока;они не должны пересекать рабочую арматуру из-за усложнения установки опалубки. Нельзя располагать швы и в зонах растягивающих напряжений.

В горизонтальных плоскостях конструкций, работающих на сдвиг, необходимо устраивать штрабы.

Число блоков бетонирования определяется с учетом трех соотношений: по объему V_k/V_max; по площади F_k/F_max; по высоте H_k/H_max.

3. Свайные работы

3.1 Технология свайных работ

Комплекс работ по устройству свайного основания складывается из следующих процессов: изготовления свай; подготовки территории для производства работ и геодезической разбивки с выносом в натуру положения каждой сваи; доставки на строительную площадку, монтажа, наладки и опробования оборудования для погружения свай; транспортировки готовых свай от места изготовления к месту их погружения; погружения свай или шпунтин; срезки голов свай на заданной отметке; демонтажа оборудования.

Количество энергии, затрачиваемой на погружение сваи, зависит от ряда факторов, связанных с размерами свай и свойствами грунтов (механический состав, плотность, влажность). Легкими для забивки свай считаются связные и полусвязные грунты – суглинки, глины, без включения валунов; тяжелыми – несвязные песчаные и гравелисто-песчаные грунты, при наличии в грунте значительного количества гравелистых частиц (более 20%), забивка свай становится затруднительной.

3.2 Определение несущей способности свай и выбор оборудования

Наиболее распространенный способ погружения свай - забивка молотами. Выбор технологического оборудования зависит от типа, длины, материала и массы свай, грунтовых условий.

Технология погружения свай основывается на определении трех следующих величин:

- энергии одного удара молота Э, кДж;

- отношении силы тяжести ударной части молота к силе тяжести сваи:

Q/q≥c, (3.1)

где при длине сваи более 12 м; при длине сваи до 12 м и грунтах средней плотности; при длине сваи до 12 м и плотных грунтах;

- коэффициента применимости молота К_пр.

Энергия одного удара определяется по формуле ,

где Р- несущая способность сваи или расчетное сопротивление сваи, определяемое из условия работы сваи, непрорезающей сжимаемую толщу грунтов.

Несущая способность сваи зависит как от свойств окружающего грунта, так и от материала изготовления сваи. Несущая способность сваи с учетом грунтовых условий определяется по формуле:

- для свай стоек, ( опирающихся на плотный грунт),

где: m=1,0 – коэффициент условий работы; R^н – нормативное сопротивление грунта в плоскости острия сваи (табл. 3.1); м² – площадь поперечного сечения сваи (при размере сечения 20х20).

Для висячих свай несущая способность определяется по зависимости:

, (3.2)

где к=0,7 – коэффициент однородности грунта; - нормативное сопротивление i-го слоя грунта по боковой поверхности сваи, определяется в зависимости от вида грунта и расположения середины каждого слоя, пройденного сваей (табл. 3.2);

Таблица 3.1 – Расчетные сопротивления грунта под нижним концом свай

Примечание: Числитель относится к пескам, знаменатель – к глинам.

Для промежуточных глубин погружения свай и свай-оболочек и промежуточных значений консистенции глинистых грунтов значение R определяется интерполяцией.

- толщина i-го слоя грунта, для которого учитываются силы трения;

n – периметр поперечного сечения сваи.

Несущая способность сваи в зависимости от материала сваи определяется по формуле (для ж/б свай);

кН,

где - коэффициент, учитывающий условия работы, принимается m=0,8; - коэффициент однородности бетона; =20000 кПа – предельное сопротивление бетона сжатию; м² – площадь поперечного сечения сваи; =350000 кПа – расчетное сопротивление арматуры сжатию (арматура А-4 Ø 12 мм);

- площадь поперечного сечения арматуры, (1÷3% от ),

F_a=F/100= 0,04/100=0,0004 м².

Таблица 3.2 – Расчетные сопротивления грунта на боковой поверхности

Для расчета энергии одного удара принимаем Р=Р_min. Полагая, что Р_min=383,32 кН, подсчитаем энергию одного удара молота:

Э=0,025·383,32=9,58 кДж.

Отношение силы тяжести ударной части молота к силе тяжести сваи определяется из выражения: Q/q≥c,

где т – масса сваи.

При известных значениях q и с определяем силу тяжести ударной части молота по формуле Q/q≥c.

Из [3] подбираем тип и марку молота, удовлетворяющий следующим требованиям: и ,

где - масса ударной части принятого молота, кг; - максимальная энергия удара принятого молота, Дж.

Принятый тип молота проверяется на применимость:

, (3.3)

где - сила тяжести неударной части молота; q=870 кг – масса сваи.

Для молотов двойного действия и трубчатых дизель-молотов при забивке железобетонных свай принимается К_пр<3,5.

3.3 Расчёт контрольного отказа сваи и выбор копра

Интенсивность забивки свай характеризуется величиной погружения сваи за один или несколько ударов или за одну минуту работы молота.

Серия ударов, после которой замеряется величина погружения сваи, называется залогом. Величина погружения сваи за один залог называется отказом. По величине отказа судят о несущей способности сваи.

Контрольный отказ замеряется в течение не менее 3-х последних залогов. Если сваи при погружении не дали расчетного отказа, они должны подвергаться контрольной забивке после «отдыха» в грунте.

Если фактический отказ при контрольном погружении превышает расчетный, необходимо откорректировать проект свайного основания и провести дополнительные испытания свай на статическую нагрузку.

Контрольный отказ определяется по формуле [3]:

, (3.4)

где Н – расчетная высота падения ударной части молота ; n – коэффициент условия работы для ж\б свай с наголовником, n=1,5 МН/м²= 1500 кН/м²; Р=383,32 кН – несущая способность сваи.

Для экономичной, производительной и безаварийной работы необходимо правильно выбрать параметры копра, т.е. высоту и грузоподъемность в соответствии с длиной и массой свайного молота.

Требуемая высота копра определяется по формуле:

, (3.5)

где Н_с – длина сваи, м; - высота молота или вибропогружателя, м; - длина хода ударной части молота, м; Z – разность отметок между основанием грунта и отметкой копра, Z=0.

Требуемая грузоподъемность копра равна:

, т, (3.6)

где - общая масса дизель-молота (сила тяжести ударной части плюс сила тяжести неударной части); q=0,87 т – масса сваи.

4. ТЕХНОЛОГИЯ МонтажныХ работ

Для решения вопросов облицовки откоса выемки сборными ж/б плитами определяется длина откоса : , (4.1).

По длине откоса подбираются железобетонные плиты, подходящие по размерам для его облицовки [6].

С учётом длины откоса могут быть использованы плиты НПК-50-20 ( м; в=2 м; t=0,06 м; q=1140 кг) или ПК-30-5а на верх откоса ( м; в=0,5 м; t=0,06 м; q=216 кг).

Далее определяем позицию монтажного крана относительно выемки. Положение крана устанавливается с соблюдением двух условий:

-кран нужно располагать как можно ближе к бровке откоса котлована;

-ближайшая к бровке откоса выносная опора крана (его колесо или гусеница) должна находиться вне пределов призмы обрушения грунта.

Второе условие регламентируется СНиП 12-03-2004 (Часть 1I. «Безопасность труда в строительстве») по виду грунта и глубине выемки [9].

Для суглинистого грунта при глубине выемки Н_к=6,0 м минимальное допустимое расстояние от подошвы откоса до ближайшей к выемке опоры крана м.

По условиям техники безопасности положение опоры крана при глубине выемки Н_к=6,0 м и коэффициенте заложения откоса m=1,0 попадает на откос, поэтому опору располагают на расстоянии 1 м от бровки откоса Отложив от опоры половину расстояния между опорами крана, получим искомое положение оси движения монтажного крана относительно котлована. Измерив расстояние от оси движения крана до центров тяжести ж/б плит, найдем необходимые для их монтажа вылеты стрелы.

Подбираем кран для производства монтажных работ по грузовым характеристикам [5]. Предположим, что это автомобильный кран КС-2571 на базе ЗИЛ-130 на выносных опорах. По грузовой характеристике крана устанавливаем в зависимости от массы плит допустимые вылеты.

При массе плиты q=1140 кг м; при м кран поднимает груз q=4500 кг. Сравнивая необходимые вылеты стрелы крана с допустимыми, проверяем возможность выполнения укладки плит по односторонней схеме. Так как , то монтажные работы могут производиться по односторонней схеме.

Размеры монтажной зоны устанавливаются по минимальному L_min=4,25 м и допустимому м вылетам стрелы крана. Все плиты, центры тяжести которых расположены в пределах монтажной зоны, могут быть уложены с выбранной позиции грузоподъёмного крана.

Схема укладки ж/б плит монтажным краном представляет собой план с показом монтажных зон крана на таком расчетном участке котлована, чтобы по его оси разместились 3-4 позиции.

Последующая после первой и второй монтажная позиция крана находится путем засечки на оси его движения радиусом, равным м, из центра тяжести укладываемых плит. Затем из точки П₃ радиусами м и м проводим две окружности, определяющие третью монтажную зону.

Плиты складируются для последующего монтажа во временные штабели на деревянных подкладках и прокладках вдоль оси перемещения крана на безопасном расстоянии от бровки откоса котлована.

Для подвески плиты к крюку используется монтажное приспособление – четырехветвевой строп [7, 8].

При выборе захватного приспособления стремятся к тому, чтобы изделие, находясь в подвешенном состоянии, не испытывало непредусмотренных напряжений, было надежно закреплено и гарантировано от срыва и падения.

ЛИТЕРАТУРА

1. Теличенко В.И. Технология строительных процессов: В 2 ч. Ч.1.: Учеб. для строит. вузов / В.И. Теличенко, А.А. Лапидус, О.М. Терентьев. – М.: Высш. шк., 2002, - 392 с.: ил.

2. Теличенко В.И. Технология строительных процессов: В 2 ч. Ч.2.: Учеб. для строит. вузов / В.И. Теличенко, А.А. Лапидус, О.М. Терентьев. – М.: Высш. шк., 2002, - 392 с.: ил.

3. Единые нормы и расценки на строительные, монтажные и ремонтно-строительные работы: Сб. Е2: Земляные работы,: Механизированные и ручные земляные работы.–Изд. офиц. – М.: Стройиздат, 1988.- Вып. 1 - 224 с.

4. Методические указания к курсовому проекту «Организация и производство работ по строительству орошаемого участка»/ Донец В. Н., Белов В. А., Авилов В. В. и др. - Новочеркасск: НГМА, 1991. -110 с.

5. Строительные нормы и правила: СНиП III-9-93. Часть III. Правила производства и приемки работ. Глава 9. Основания и фундаменты. – М.: Стройиздат, 1993.

6. Ресурсосберегающие технологии в природообустройстве: Метод. указ. к выполнению расч.–граф. работ/ В. М. Федоров, А. В. Лещенко, С. М. Васильев и др. – Новочеркасск, 2005. – 43 с.

7. Донец В. Н. Технология и организация мелиоративных работ в задачах: Учебн. пособие. – Новочеркасск, 1998 – 250 с.

8. Донец В. Н., Федоров В. М. - Методические указания к разработке технологии строительства каналов с бетонно-пленочным покрытием при защите земельных угодий и территорий./ Под редакцией Полякова Ю. П. – Новочеркасск: НГМА. 2000. – 22 с.

9. Ясинецкий В. Г. Фенин Н. К. Организация и технология гидромелиоративных работ. – 3-е изд. – М.: Агропромиздат, 1986. - 352 с.

10. Производство гидротехнических работ: Учебник для вузов/Под ред. В. С. Эристова– М.: Издательство литературы по строительству, 1970. – 560 с.

11. СНиП 12-03-2004 «Техника безопасности в строительстве», Часть 1I. «Безопасность труда в строительстве».

Учебно-методическое издание

Донец Вячеслав Николаевич

Ковшевацкий Владимир Борисович

Федоров Виктор Матвеевич

Легкая Наталья Вадимовна