Проектирование технологии

Дата: 2025-05-01; Просмотры: 2

Оценка:

0.00 из 5.00 — оценок

Скачиваний: 0

Скачать

Министерство образования и науки Российской Федерации

Алтайский государственный технический университет

им. И.И. Ползунова

Н.М. Кандаурова, М.М. Титов

Проектирование технологии

выполнения работ нулевого цикла

Учебное пособие к курсовому проекту

для студентов специальностей

290300-ПГС; 291300-МИАС, 290500-ГСХ

всех форм обучения

Рекомендовано в качестве учебного пособия для студентов,

обучающихся по специальности 290300 (270102) "Промышленное и гражданское строительство", 291300 (270113) "Механизация и автоматизация строительства" и 290500 (270105) "Городское строительство и хозяйство"

Изд-во АлтГТУ

Барнаул 2005

УДК 69.057.15

Кандаурова Н.М. Проектирование технологии выполнения работ нулевого цикла: учебное пособие к курсовому проекту для студентов специальностей 290300-ПГС, 291300-МИАС и 290500-ГСХ всех форм обучения / Н.М. Кандаурова, М.М. Титов; Алт. гос. техн. ун-т им. И.И. Ползунова. – Барнаул: Изд-во АлтГТУ, 2005. - 139 с.

ISBN 5-7568-0517-6

В I части изложены принципы определения объемов земляных работ, методика расчета забоев одноковшовых экскаваторов, а также технологические схемы производства земляных работ. Приводится методика расчета производительности и технико-экономического анализа земляных работ. Во II части даны основные принципы проектирования бетонных работ при устройстве монолитных железобетонных фундаментов, а также основы проектирования опалубочных работ и методика выбора схем бетонирования. Изложение разделов сопровождается примерами технологических схем, таблицами и справочными материалами в приложении.

Для студентов старших курсов технического университета, обучающихся по специальностям 290300-ПГС, 291300-МИАС, 290500-ГСХ.

Рецензенты:

Г.С. Меренцова, д.т.н., профессор АлтГТУ;

В.Л. Свиридов, д.т.н., профессор АлтГТУ;

Ю.А. Попов, д.т.н., профессор НГАСУ

Рекомендовано в качестве учебного пособия для студентов, обучающихся по специальности 290300 (270102) "Промышленное и гражданское строительство", 291300 (270113) "Механизация и автоматизация строительства" и 290500 (270105) "Городское строительство и хозяйство". Заключение Новосибирского регионального отделения УМО вузов РФ по образованию в области строительства № 29 от 11.06.04 г.

ISBN 5-7568-0517-6

© Алтайский государственный технический университет

им. И.И. Ползунова, 2005

© Н.М. Кандаурова, М.М. Титов, 2005

введение

Возведение зданий и сооружений складывается из ряда строительных работ, которые подразделяются на отдельные процессы.

При этом выполнение строительных работ осуществляется в определенной технологической последовательности: подготовительные работы, производство работ подземной части или так называемый нулевой цикл, возведение надземной части, отделочные работы и благоустройство территории.

Возводимые в настоящее время здания и сооружения становятся с каждым годом все сложнее, что повышает требования к их основаниям и фундаментам. Строительная практика показывает, что именно в области фундаментостроения в наибольшей мере скрыты резервы повышения эффективности и качества строительных работ.

Работы нулевого цикла при возведении зданий и сооружений включают в себя земляные работы и устройство фундаментов, на долю которых приходится 15% трудовых и до 40% общих затрат времени.

Земляные сооружения на объектах всех видов строительства, отличающиеся по назначению, параметрам и предъявляемым к ним требованиям, возводятся в разных грунтовых, климатических, сезонных условиях. Это обуславливает многообразие технологических способов и разновидностей средств механизации, применяемых на земляных работах.

Наиболее часто под здание или сооружение разрабатывают котлованы или траншеи с использованием комплекта машин: одноковшового экскаватора, самосвала, бульдозера, катка.

Учитывая современные требования к производству работ, в настоящем пособии дается технология выполнения земляных работ при устройстве котлованов и траншей, технология устройства монолитных столбчатых железобетонных фундаментов, необходимые сведение о грунтах, характеристики машин и механизмов, применяемых на выполнении работ нулевого цикла.

Учебное пособие по технологии выполнения работ нулевого цикла предназначено для расширения и закрепления теоретических знаний студентов в части проектирования технологии производства земляных, опалубочных и бетонных работ, а также приобретения навыков самостоятельной работы с использованием справочной, нормативной и специальной литературы.

Часть 1 Производство земляных работ

В состав работ по возведению земляных сооружений входят подготовительные и основные процессы.

1.1 Подготовительные процессы

К подготовительным относят процессы по очистке территории, сносу зданий, снятию растительного слоя грунта, отводу поверхностных вод и геодезической разбивке земляных сооружений.

1.1.1 Расчистка территории

При расчистке территории пересаживают зеленые насаждения либо защи­щают их от повреждений, корчуют пни, очищают площадку от кустарника, снимают плодородный слой почвы, сносят или разбирают ненужные строения, перекладывают подземные коммуникации и в заключение производят плани­ровку строительной площадки.

Зеленые насаждения, не подлежащие вырубке или пересадке, обносят оградой, а стволы отдельно стоящих деревьев предохраняют от возможных по­вреждений, защищая отходами пиломатериалов. Деревья и кустарники, пригодные в дальнейшем для озеленения, выкапывают и пересаживают в охранную зону или на новое место.

Деревья валят с помощью механических или электрических пил. Тракто­рами с трелевочно-корчевательными лебедками или бульдозерами с высоко поднятыми отвалами валят деревья с корнями и корчуют пни. Отдельные пни, не поддающиеся корчевке, расщепляют взрывом. Кусторезами расчищают тер­риторию от кустарника. Для этой же операции применяют бульдозеры с зубья­ми-рыхлителями на отвале, корчеватели-собиратели. Кусторез является смен­ным оборудованием к гусеничному трактору. Плодородный слой почвы, подлежащий снятию с застраиваемых площа­дей, срезают и перемещают в специально выделенные места, где складируют для последующего использования. Иногда его отвозят на другие площадки, где проводится озеленение. При работе с плодородным слоем следует предохранять его от смешивания с нижележащим слоем, загрязнения, размыва и выветривания.

Снос зданий и сооружений выполняют путем их членения на части (для последующего демонтажа) или обрушения. Деревянные строения разбирают, отбраковывая элементы для последующего их использования. При разборке каждый отделяемый сборный элемент должен предварительно раскрепляться и занимать устойчивое положение. Монолитные железобетонные и металличе­ские строения разбирают по специально разработанной схеме сноса, обеспечи­вающей устойчивость здания в целом. Членение на блоки разборки начинают со вскрытия арматуры. Затем блок закрепляют, после чего режут арматуру и обламывают блок. Металлические элементы срезают после раскрепления. Мас­са железобетонного блока разборки или металлического элемента не должна превышать половины грузоподъемности кранов при наибольшем вылете крюка.

Сборные железобетонные строения разбирают по схеме сноса, обратной схеме монтажа. Перед началом разборки элемент освобождают от связей. Сборные железобетонные конструкции, не поддающиеся поэлементному разде­лению, расчленяют как монолитные.

Снос зданий и сооружений обрушением осуществляют гидравлическими молотами, отбойными молотками, а в отдельных случаях - экскаваторами с раз­личным навесным оборудованием - шар-бабами, клин-молотами и др. Вертикаль­ные части строений для предотвращения разброса обломков по площади следует обрушивать внутрь. Обрушение может быть осуществлено взрывным способом. После расчистки производят общую планировку строительной площадки.

1.1.2 РАЗБИВКА ЗЕМЛЯНЫХ СООРУЖЕНИЙ

Разбивка сооружений состоит в установлении и закреплении их положения на местности. Разбивку осуществляют с помощью геодезических инструментов и различных измерительных приспособлений.

Разбивку котлованов начинают с выноса и закрепления на местности (в со­ответствии с проектом) створными знаками основных рабочих осей, в качестве которых обычно принимают главные оси здания I-I и II-II (рисунок 1.1, а). После этого вокруг будущего котлована на расстоянии 2-3 м от его бровки парал­лельно основным разбивочным осям устанавливают обноску (рисунок 1.1, б).

Обноска разового использования (рисунок 1.1, в) состоит из забитых в грунт металлических стоек или вкопанных деревянных столбов и прикрепленных к ним досок. Доска должна быть толщиной не менее 40 мм, иметь обрезную грань, обращенную кверху, и опираться не менее чем на три столбика. Более совершенной является инвентарная металлическая обноска (рисунок 1.1). Для пропуска транспортных средств в обноске должны быть разрывы. При значи­тельном уклоне местности обноску делают с уступами.

а - схема разбивки котлована: б - схема обноски: в - элементы обноски разового исполь­зования; г - инвентарная металлическая обноска: д - схема разбивки траншеи; I-I и II-II - главные оси здания; III-III - оси стен здания; 1 - границы котлована; 2 - обноска; 3 - проволока (причалка); 4 - отвесы; 5 - доска; 6 - гвоздь; 7 - стойка

Рисунок 1.1 - Схема разбивки котлованов и траншей

На обноску переносят основные разбивочные оси и начиная от них разме­чают все остальные оси здания. Все оси закрепляют на обноске гвоздями или пропилами и нумеруют. На металлической обноске оси закрепляют краской. Размеры котлована поверху и понизу, а также другие характерные его точки отмечают хорошо видимыми колышками или вехами. После возведения под­земной части здания основные разбивочные оси переносят на его цоколь.

1.2 Определение объемов земляных работ

1.2.1 Расчет размеров выемок

Технологическое проектирование производства земляных работ начинаем с определения линейных размеров в плане и разрезе необходимого земляного сооружения - котлована или траншеи.

Котлован под фундамент разрабатываем в том случае, если размеры подошвы фундаментов велики, а ширина пролетов более 18 м, т.е. целесообразна сплошная разработка грунта.

Если размеры пролетов более 18 м, то с целью сокращения объемов земляных работ целесообразно разрабатывать траншеи под фундамент.

Котлованы и траншеи разрабатывают с вертикальными или наклонными стенками (откосами), с креплением или без них.

Котлован и траншеи с вертикальными стенками устраивают в грунтах естественной влажности с ненарушенной структурой при отсутствии грунтовых вод и глубине в пределах 1…2 м.

Котлованы и траншеи с откосами разрабатывают при глубине, превышающей допустимые пределы возведения их с вертикальными стенками [1, 2] и когда устройство креплений экономически нецелесообразно. Крутизну откосов принимаем по таблице 1 приложения А.

Линейные размеры котлована устанавливают по сетке колонн и габаритам здания в плане с учетом заданной схемы расположения, глубины заложения и размеров фундаментов под несущие конструкции.

На рисунке 1.2 приведен пример и исходные данные к расчету размеров котлована одноэтажного двухпролетного унифицированного здания для условий, когда предусмотрена сплошная выемка грунта. Ширина здания в плане по крайним продольным разбивочным осям будет равна сумме ширины пролетов В, а длина здания по крайним поперечным осям – А.

Основные размеры фундамента: площадь у основания S_ф, высота Н_ф, с₁ – размер фундамента у основания по поперечной оси, м; с₂ – размер фундамента у основания по продольной разбивочной оси, м; Н_ф- общая высота фундамента, м;

Введем обозначения размеров котлована, м:

b - ширина котлована по низу;

a - длина котлована по низу;

b₁ - ширина котлована по верху;

a₁ - длина котлована по верху;

H – глубина котлована.

При сплошной выемке грунта ширина котлована по низу определяется по формуле:

b= B+ с₁+2 x, (1.1)

где х – минимальное расстояние от нижней кромки котлована до нижней грани фундамента, необходимое по условиям организации рабочего места при строительных работах и установке опалубки. Принимают 0,5…0,7 м по СНиП [1, п.3.1].

1 - план расположения фундаментов; 2 - продольный разрез котлована; 3 - перечный разрез котлована; 4 - привязка фундаментов к крайней продольной разбивочной оси; 5 - привязка фундамента к крайней поперечной разбивочной оси

Рисунок 1.2 - Расположение фундаментов

Длину котлована по низу рассчитывают по формуле

a = A + с₂+2 x -2 e , (1.2)

где е =0,5 м – расстояние от крайней поперечной разбивочной оси здания до оси фундамента (по условиям привязки).

Глубина котлована (может быть принята по середине котлована)

Н=Н_ф+ d , (1.3)

где d – превышение (понижение) уровня верха котлована над верхом фундамента, м. Зависит от архитектурно-конструктивного решения подземной части здания.

Ширина котлована по верху

b ₁ = b +2 mH , (1.4)

где m – показатель выноса откоса, зависящий от характеристики грунта и глубины котлована [1; 2, табл. 4].

Длина котлована по верху

а₁ =а+2 mH . (1.5)

В практике, чтобы не нарушать естественной плотности грунта у основания фундамента, разработка котлована на всю глубину экскаватором, как правило, не допускается. Величина допустимого недобора грунта в основании дается в таблице 1.1.

Таблица 1.1 - Допустимые недоборы грунта в основании при разработке котлованов одноковшовыми экскаваторами

1.2.2 Определение объемов котлована

Объем котлована с вертикальными стенками (когда показатель выноса откоса m=0) рассчитывается по формуле

V = H · a · b , (1.6)

где V – объем грунта в целиковом массиве, подлежащий выемке из котлована, м³; H, a, b – соответственно глубина, длина и ширина котлована, м.

Объем котлована, имеющего на плане форму окружности, определяют как объем усеченного конуса по формуле

V =3^-1 π H ( R ² + Rr + r ² ); (1.7)

R = r + mH ,

где R, r – радиусы сечения котлована соответственно по верху и по низу, м.

Объем котлована, имеющего вынос откоса и площадь по основанию в виде прямоугольника, а поперечное и продольное сечения – трапеции, рассчитывают по формуле

V=6^-1 H [ab + a₁ b₁ +(a₁ + a)(b₁ + b)], (1.8)

где b₁=b +2mH; a₁=a + 2mH.

Для лучшего запоминания формулы (1.8) можно предложить следующее определение: объем котлована равен одной шестой части его глубины, умноженной на сумму площадей нижнего и верхнего оснований и произведения суммы длинных сторон на сумму коротких сторон. Если котлован разработан на спланированной площадке или на местности с уклоном не более 0,01, объем его может быть рассчитан как объем усеченного клина (опрокинутого обелиска) по формуле

V =2^-1 ( F + F ₁ ) H , (1.9)

где F и F₁ – площади соответственно нижнего и верхнего оснований, м²; F= ab; F₁= a₁ × b₁.

Объем выемки грунта бульдозером в ходе зачистки дна котлована определяют по формуле

V _б = a × b × Δ h _б ×10^-2 , (1.10)

где Δh_б – недобор грунта после экскаваторных работ (таблица 1.2).

Дно котлована в пределах площади основания каждого фундамента дополнительно зачищают вручную. Объем такой зачистки V_р определяют по формуле

V _р =1,1 (Σ n _Ф S _{Ф i} ) Δ h _р 10^-2 , (1.11)

где S_{ф i}= с₁·с₂ – площадь фундамента по основанию, м; Δh_р – глубина ручной зачистки грунта под фундамент, см; n_ф – число фундаментов в котловане; 1,1- коэффициент увеличения площади зачистки основания (10%)/

На основании расчетных данных составляем таблицу 1.2

Таблица 1.2 - Ведомость объемов работ

1.3 Выбор землеройных и транспортных машин

Устройство котлованов и траншей состоит из процессов, представленных в таблице 1.3.

Таблица 1.3 - Состав основных процессов по устройству котлована и траншей в обычных условиях

1.3.1 Выбор одноковшовых экскаваторов

В строительстве широко применяются одноковшовые экскаваторы со стандартными ковшами вместимостью 0,15; 0,25; 0,4; 0,5; 0,65; 0,8; 1,0; 1,25; 1,6; 2,5 м³ с различным рабочим оборудованием: прямой лопатой, обратной лопатой, драглайном, грейфером и другими видами сменного рабочего оборудования для вспомогательных операций (рыхлители, планировщики и др.).

Выбор рационального типа экскаватора, его мощности и рабочего оборудования является одним из главных вопросов проектирования технологии земляных работ. На выбор типа экскаватора оказывают влияние многие факторы:

Объем земляных работ;

Размеры выемки (ширина, глубина);

Гидрогеологические условия (группа грунта, наличие грунтовых вод, атмосферных осадков);

Способ разработки котлованов, траншей («в отвал», в транспортные средства);

Заданная продолжительность работ.

Общие рекомендации по выбору основных машин для производства земляных работ приведены в таблице 1.4.

Таблица 1.4 - Рекомендации по выбору экскаваторов для производства земляных работ

Вместимость ковша экскаватора выбирается в зависимости от объема земляных работ. Указанная в таблице 1.4 вместимость ковша не является безусловной, а подлежит уточнению в зависимости от других технологических и экономических факторов (вид грунта, высота забоя, продолжительность работ и др.).

Рабочее оборудование прямая лопата рекомендуется главным образом для разработки выемок в транспортные средства. Для разработки котлованов прямая лопата может быть принята, если:

ü объем котлована не менее 3000 м³;

ü глубина котлована не менее 3 м и не менее нормальной высоты забоя для данного грунта и вместимости ковша;

ü ширина котлована не менее двух радиусов резания экскаватора;

ü грунт в основании котлована сухой;

ü есть возможность устройства въездной траншеи с необходимой величиной уклона.

Рабочее оборудование драглайн имеет более широкое распространение для рытья котлованов при работе в отвал и в транспорт, поскольку ограничения, указанные для прямой лопаты, для драглайна отпадают.

Рабочее оборудование обратная лопата рекомендуется применять при отрывке траншей глубиной до 6 м и небольших котлованов глубиной до 4 м при выгрузке грунта в отвал и в транспортные средства.

Рабочее оборудование грейфер рекомендуется применять при разработке небольших, но глубоких (до 20 м) выемок, при необходимости разработки грунта из-под воды, при необходимости разрабатывать котлованы с вертикальными стенками, укрепляя их.

Экскаваторы отрывают котлованы и траншеи на глубину, несколько меньшую проектной, оставляя так называемый недобор. Для повышения эффективности работы экскаваторов следует применять скребковый нож, насаженный на ковш экскаватора. Это приспособление позволяет механизировать операции по зачистке дна котлована и траншей и вести их с погрешностью не более ±2см, что исключает необходимость ручных доработок.

Характеристики одноковшовых экскаваторов даны в приложении А (таблица 4).

1.3.2 Выбор автотранспорта для вывозки грунта

Разрабатываемый грунт в котловане (траншеях) вывозят за пределы строительной площадки автосамосвалами. Марку и грузоподъемность автосамосвала подбираем в зависимости от дальности перевозки и от вместимости ковша экскаватора на основании рекомендаций таблицы 1.5.

Таблица 1.5 - Рекомендуемая грузоподъемность автосамосвалов

Технические характеристики автосамосвалов приведены в приложении А (таблицы 5, 6, 7, 8).

1.3.3 Выбор бульдозеров

Срезку растительного слоя грунта, окончательную планировку дна, обратную засыпку пазух фундаментов, устройство въездов в котлован (пандусов) выполняют бульдозеры.

Наибольшая эффективность бульдозеров достигается при перемещении грунта на следующие расстояния: для бульдозеров на тракторах Т-74 и ДТ-54 - 25÷40 м, С-80 и С-100 - 40÷60 м, Т-180 и ДЭТ- 250 - 70÷100 м. Технические характеристики некоторых бульдозеров приведены в приложении А (таблицы 9, 10, 11).

1.4 Проектирование технологической схемы

разработки котлована (траншеи)

При проектировании технологической схемы разработки котлована и траншей необходимо решить следующие задачи:

- определить формы и размеры всех элементов экскаваторного забоя и экскаваторных проходок;

- разбить поперечное сечение разрабатываемой выемки на экскаваторные проходки, установить их размеры;

- установить пути движения транспорта и места их стоянки под погрузкой;

- определить места расположения отвалов и их размеры.

Запроектированный экскаваторный забой должен удовлетворять следующим требованиям:

- обеспечить минимальное количество проходок;

- высота (глубина) забоя должна быть достаточной для наполнения ковша экскаватора за одно черпание;

- угол поворота стрелы (рукояти) экскаватора должен быть минимальным.

1.4.1 Расчет параметров забоя для экскаватора,

оборудованного прямой лопатой

Одноковшовый экскаватор, оборудованный прямой лопатой, разрабатывает грунт выше уровня стоянки экскаватора.

Для въезда в котлован устраивается съезд (пандус). Ширина съезда для автотранспорта при одностороннем движении 4,5 м, при двухстороннем – 6 м, уклон съезда - 10%.

В зависимости от ширины выемки по верху применяют лобовой, лобовой уширенный и боковой забои. Различают «узкий» лобовой забой, если его ширина равна 0,8…1,5R; «нормальный» лобовой забой, если его ширина равна 1,5…1,8R; «уширенный» лобовой забой, если его ширина более 2R, где R - наибольший радиус резания грунта, м (рисунки 1.3, 1.4, 1.5).

Ширина лобового забоя поверху при движении экскаватора по прямой определяется по формуле

, (1.12)

где R₀ - оптимальный радиус копания (рисунок 1.4);

R ₀ =0,8 R , (1.13)

l_n - длина рабочей передвижки экскаватора

l_n = R – r _ст , (1.14)

где R – максимальный радиус резания грунта на уровне стоянки, м; r_ст – минимальный радиус резания грунта на уровне стоянки, м.

При ширине разрабатываемого котлована более 2R, но менее 3,5R следует применять уширенный лобовой забой, схема движения экскаватора по зигзагу (рисунок 1.4)

. (1.15)