Общие принципы проектирования комплексно-механизированного производства земляных работ

Земляные работы в строительстве относятся к наиболее трудоёмким, вследствие чего их выполнение должно проектироваться и осуществляться механизированным способом. Наиболее эффективной формой механизации является комплексная механизация, при которой все технологически связанные процессы как основные, так и вспомогательные выполняются звеньями машин, увязанными между собой в комплекты по основным параметрам (производительности, количеству и т.п.).

Таким образом, сущность комплексной механизации характеризуется следующими признаками:

· производством основных и вспомогательных процессов механизированным способом;

· увязкой всех используемых машин в комплект по основным параметрам и расположению в технологической цепи;

· непрерывностью и равномерностью выполнения строительных процессов.

Принцип комплексной механизации допускает использование ручного труда на вспомогательных операциях при условии, что этот труд не снижает эффективности использования всей системы машин. При разработке грунта под ленточный фундамент таким вспомогательным процессом является ручная зачистка дна траншей.

В каждом конкретном случае можно получить большое количество вариантов выполнения земляных работ. Многообразие возможных вариантов вызвано тем, что для производства одних и тех же процессов могут быть применены как различные типы машин, так и разные марки машин одного и того же типа. Кроме того, средства механизации могут иметь различную расстановку, схемы передвижения и способы выполнения работ.

Проектирование варианта механизации сводится к формированию такого комплекта машин, который обеспечит лучшие конечные результаты. Решающим этапом при этом является выбор ведущей машины или звена однотипных машин. Ведущими называются средства механизации, которые выполняют основной процесс, определяющий всю технологию возведения земляного сооружения. В зависимости от типа ведущих машин для разработки грунта, используются комплекты скреперные, бульдозерные, экскаваторные и т. п. Остальные машины комплекта называются вспомогательными или комплектующими.

Проектирование эффективных вариантов механизации земляных работ рекомендуется осуществлять в следующей последовательности:

а) расчленение работ на простые строительные процессы;

б) определение основного из них;

в) назначение на основной процесс ведущих, а на остальные процессы – вспомогательных средств механизации путём анализа их технических возможностей и области рационального использования;

г) установление числа ведущих машин на основе данных об объёмах работ и сроках их выполнения;

д) расчёт количества вспомогательных машин в каждом звене из условия, что их производительность будет не ниже производительности ведущего звена комплекта.

Определение состава процессов и исходных данных для проектирования

Земляные работы по устройству подземной части здания можно расчленить на следующие простые строительные процессы:

· срезку растительного слоя;

· разработку грунта в выемке;

· его погрузку в транспортные средства и на бровку котлована;

· транспортирование грунта;

· выгрузку грунта в отвал;

· зачистку дна траншей;

· обратную засыпку;

· разравнивание засыпанного грунта;

· уплотнение грунта.

Неблагоприятные гидрогеологические, климатические и особые ус­ловия могут потребовать выполнения дополнительных процессов (водоотлив или искусственное понижение уровня грунтовых вод, рыхление плотных грунтов, крепление стенок выемки и др.).

Основным процессом, по которому производится выбор ведущей ма­шины и увязка остальных средств механизации, является разработка грунта в выемке.

Исходными данными для проектирования земляных ра­бот являются:

1) объём грунта, разрабатываемого механизированным спо­собом, V_М;

2) вид и влажность грунта;

3) глубина котлована, Н;

4) расстояние вывоза излишнего грунта, L_т.

При анализе исходных данных следует обратить внимание на заданную влажность грунта, так как при разработке переувлажнённых суглинков и глин скреперами и бульдозерами к нормам времени и расценкам вводятся поправочные коэффициенты, величина которых указана в примечаниях к соответствующим параграфам сборника ЕНиР [13]. Переувлажнёнными считаются грунты, показатель влажности которых превышает: для глин-27-30 %.

Формирование комплекта средств механизации

Выбор ведущей машины

Отыскание эффективных способов выполнения строительных процессов и неразрывно связанного с ними рационального комплекта машин производится исходя из объёма работ, глубины отрываемого котлована, расстояния вывоза грунта и гидрогеологических условий на площадке.

В жилищном строительстве наибольшее распространение для разработки котлованов получили одноковшовые экскаваторы с вместимостью ковша от 0,15 до 0,65 м³. В зависимости от размеров котлована, уровня грунтовых вод, способа выгрузки, вида и влажности грунта они оборудуются различным сменным оборудованием: прямой лопатой, обратной лопатой или ковшом драглайна. Согласно ГОСТ «Экскаваторы универсальные полноповоротные» в настоящее время основным рабочим органом является обратная лопата.

При выборе типа рабочего оборудования следует учитывать, что производительность экскаватора с прямой лопатой больше, чем с ковшом драглайна или с обратной лопатой аналогичной вместимости. Прямая лопата срезает грунт выше уровня стоянки и чаще всего применяется для разработки грунта естественной влажности с погрузкой его в транспортные средства. При уровне грунтовых вод выше отметки дна котлована прямая лопата может работать при водоотливе или искусственном понижении уровня воды.

В связи с тем, что экскаватор с обратной лопатой и ковшом драглайна производит разработку грунта ниже уровня стоянки, указанные виды рабочего оборудования целесообразно использовать при наличии грунтовых вод, разработке переувлажнённых связных грунтов и при выгрузке грунта в отвал или в транспорт. При применении обратной лопаты и ковша драглайна отпадает необходимость в устройстве въезда в котлован, что при большом удельном весе объёма въезда в объёме выемки (свыше 10 %) исключает преимущество прямой лопаты по производительности.

Таблица 2.1 Технические характеристики экскаваторов, оборудованных обратнойлопатой