МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ РФ
Кафедра технологии организации экономики строительства и управления недвижимостью
Курсовая работа по ТСП на тему:
Определение объемов и выбор машин для производства земляных работ
Выполнила:
студентка 99-С-31группы Априамашвили М. Г.
Проверил:
доц. КТОЭСиУН Степанов Р. Р.
Краснодар 2008

Содержание
1.                     Введение
2.                     Определение объема земляных работ из условия баланса земляных масс
2.1. Определение отметок поверхности грунта Нч.
2.2. Определение предварительной средней отметки Нср.
2.3. Определение объемов котлована и засыпки пазух.
2.4. Определение поправки Нср.
2.5. Определение проектных и рабочих отметок.
2.6. Определение окончательной средней отметки.
2.7. Определение положения "нулевых" точек.
2.8. Определение объемов земляных работ.
2.9. Определение окончательных объемов.
2.10. Составление баланса объемов.
2.11. Определение размеров участка насыпи.
3.                     Определение среднего расстояния транспортирования грунта по ВП.
3.1. Определение координат ЦТ призм.
3.2. Определение Lср.
4.                        Планирование комплексного механизированного производства работ.
4.1. Определение состава строительных процессов.
4.2. Выбор типа машины.
4.3. Установка совмещенных процессов.
4.3. Выбор типа машины (I вар)
4.4. Разработка калькуляции трудовых затрат и машиноемкости по сокращению растительного слоя и вертикальной планировке. (Iвар).
4.5. Число слоёв разработки грунта (I вар)
4.6. Расчет требуемого числа машин (I вар)
4.7. Выбор типа машины (II вар)
4.8. Разработка калькуляции трудовых затрат и машиноемкости по сокращению растительного слоя и вертикальной планировке (II вар)
4.9. Число слоёв разработки грунта (II вар)
4.10. Расчет требуемого числа машин (II вар)
4.11. Сравнение вариантов комплектов машин
5. Искусственное водопонижение УГВ
6. Определение схемы движения и марки экскаватора для разработки котлована.
5.1. Выбор экскаватора.
5.2. Определение размеров забоя.
5.3. Определение схемы движения экскаватора.
7. Планирование процессов разработки грунта.
8. Выбор транспортных средств, для транспортирования грунта из котлована.
9. Литература.

1. Введение
При строительстве любого здания или сооружения, а также планировке и благоустройстве территорий ведут переработку грунта.
Основные процессы переработки:
-    разработка грунта
-    перемещение грунта
-    укладка грунта
-    уплотнение грунта
Непосредственному выполнению процессов в ряде случаев препятствуют или сопутствуют подготовительные и вспомогательные процессы. Подготовительные процессы осуществляют до начала разработки грунта, а вспомогательные – до или в процессе возведения земляных сооружений. Весь этот комплекс процессов называют земляными работами.
В промышленном и гражданском строительстве земляные работы выполняют при устройстве траншей и котлованов, при возведении земляного полотна дорог, а также при планировке площадок. Все эти земляные сооружения создаются путем образования выемок в грунте или возведения из него насыпей.

2. Определение объема земляных работ из условия баланса земляных масс
2.1 Определение отметок поверхности грунта Нч
На полученном при съемке плане участка местности необходимо подсчитать объем насыпей и выемок при вертикальной планировке площадки с уклоном  i=0,0035 и нулевым балансом земляных масс. Грунт - лёсс. Разбиваем площадку на квадраты и определяем значение планировочных отметок в в вершинах этих квадратов
2.2 Определение предварительной средней отметки
Нср= (ΣН1 + 2ΣН2 + 4ΣН4)/(4n)=
((84,19+81,27+80,03+83,66) + 2(83,76+83,38+82,95+82,40+81,72+81,04+80,81+80,36+80,63+
81,23+81,92+81,88+83,05+83,46+83,43+83,75+83,89) + 4(83,45+83,00+82,59+82,10+81,48+83,12+82,69+82,32+81,85+81,32+
82,87+82,46+82,07+81,66+81,12+82,91+82,44+81,97+81,50+80,89))/(4n)= 82,2222м
2.3 Определение объемов котлована и засыпки пазух
V=  · ((Ав+А) · (Вв+В) + Ав ·Вв + А·В )
Н=2,5м
,  b=0,5·Н=0,5·2,5=1,25м
А=66м, В=100м,
Ав =66+2,5=68,5м, B_в= 100+2,5=102,5м
Vк=  ((66+68,5)(100+102,5)+68,5·102,5+66·100)=17023,96м³
При возведении подземного этажа здания для обратной засыпки пазух  фундаментов необходимо оставлять объем грунта:
Vзп=Vk-Vф
Vk- объем котлована, м³
Vф- объем подземной части здания, м³
Vф=(А-2)(В-2) ·2,5=(66-1)(100-2) ·2,5= 15680 м³
V_зп=17023,96-15680=1344 м³
2.4 Определение поправки и окончательного значения средней планировочной отметки Нср квадратов
Поправки к планировочной отметке с учетом внутреннего грунта из котлованов за вычетом объема засыпки пазух определяют по формуле:
∆Н= Vф/(а²·n-F),
а =100 м – размер стороны квадрата;
n =30 – количество;
F =64·98=6272 м² - площадь фундамента.
∆Н= 15680/(100²·30-6272)=0,053м
Окончательная средняя отметка под горизонтальную поверхность:
Но= Нср + ∆Н= 82,2222+0,053 = 82,2742м
2.5 Определение проектных и рабочих отметок вершин элементарных площадок
Для данной площадки при длине стороны квадрата а=100м и уклоне i=0,0035 красные отметки вершин элементарных площадок будут следующими:
Нкр= Но± lk
I – XXXVI        Нкр= 82,275+300·0.0035=83,33 м
II – XXXVII      Нкр= 82,275+200·0.0035=82,98 м
III – XXXVIII   Нкр= 82,275+100·0.0035=82,63 м
IV – XXXIX      Нкр= 82,275+0·0.0035=82,28м
V – IL                Нкр= 82,275 -100·0.0035=81,93м
VI – ILI              Нкр= 82,275 -200·0.0035=81,58м
VII – ILII            Нкр= 82,275 -300·0.0035=81,23 м
Рассчитаем рабочие отметки вершин элементарных площадок по формуле:
Hр= Нкр-Нч
результаты занесем в таблицу

Результаты расчета рабочих отметок

номера вершин квадратов	Нкр	Нч	hр
I	83,32	84,19	-0,87
II	82,98	83,76	-0,78
III	82,63	83,38	-0,75
IV	82,28	82,95	-0,67
V	81,93	82,40	-0,47
VI	81,58	81,72	-0,14
VII	81,23	81,27	-0,04
VIII	83,32	83,89	-0,57
IX	82,98	83,45	-0,47
X	82,63	83,00	-0,37
XI	82,28	82,59	-0,31
XII	81,93	82,10	-0,17
XIII	81,58	81,48	0,10
XIV	81,23	81,04	0,19
XV	83,32	83,75	-0,43
XVI	82,98	83,12	-0,14
XVII	82,63	82,69	-0,06
XVIII	82,28	82,32	-0,04
XIX	81,93	81,85	0,08
XX	81,58	81,32	0,26
XXI	81,23	80,81	0,42
XXII	83,32	83,43	-0,11
XXIII	82,98	82,87	0,11
XXIV	82,63	82,46	0,17
XXV	82,28	82,07	0,21
XXVI	81,93	81,66	0,27
XXVII	81,58	81,12	0,46
XXVIII	81,23	80,58	0,65
XXIX	83,32	83,46	-0,14
XXX	82,98	82,91	0,07
XXXI	82,63	82,44	0,19
XXXII	82,28	81,97	0,31
XXXIII	81,93	81,50	0,43
XXXIV	81,58	80,89	0,69
XXXV	81,23	80,36	0,87
XXXVI	83,32	83,66	-0,34
XXXVII	82,98	83,05	-0,07
XXXVIII	82,63	82,48	0,15

XXXIX	82,28	81,92	0,36
XL	81,93	81,23	0,70
XLI	81,58	80,63	0,95
XLII	81,23	80,08	1,15

2.6 Определение величины корректировки (за счет остаточного разрыхления) средней планировочной отметки
ΔНор=(kор-1) ·( ∑|hр1| + 2∑|hр2| + 4∑|hр4|)/(8·n),
kор=1,05 – коэффициент остаточного разрыхления для лесса,
∑|hр1| -сумма рабочих отметок принадлежащих одному квадрату,
∑|hр2| -сумма рабочих отметок принадлежащих двум квадратам,
∑|hр4| -сумма рабочих отметок принадлежащих трем квадратам,
ΔНор= (1,05-1) ·(( 0,86+0,04+1,15+0,33) +
2(0,78+0,75+0,67+0,47+0,14+0,19+0,42+0,65+0,87+0,95+0,70+0,36+0,15+0,07+0,13+0,10+0,42+0,56) +
+4(0,47+0,37+0,31+0,17+0,10+0,14+0,06+0,04+0,08+0,26+0,11+0,17+0,21+0,27+0,46+0,07+0,19+0,31+0,43))/(8·30) = 0,0098 м
Но=82,2752+0,0098=82,2850 м.

2.7 Определение положения "нулевых" точек

2.8 Определение объемов земляных работ

номера элементарных площадок	рабочие отметки, м					а²/4	Объемы фигур
	h1	h2	h3	h4	Σh		насыпи	выемки
1	0,86	0,78	0,47	0,56	2,67	2500		6675
2	0,78	0,75	0,37	0,47	2,37	2500		5925
3	0,75	0,67	0,31	0,37	2,10	2500		5250
4	0,67	0,47	0,17	0,31	1,62	2500		4050
7	0,76	0,56	0,14	0,42	1,88	2500		4700
8	0,56	0,37	0,06	0,14	1,13	2500		2825
9	0,37	0,31	0,04	0,06	0,78	2500		1950
12	0,10	0,19	0,42	0,26	0,97	2500	2425
17	0,08	0,26	0,46	0,27	1,07	2500	2675
18	0,26	0,42	0,65	0,46	1,79	2500	4475
20	0,11	0,17	0,19	0,07	0,54	2500	1368
21	0,17	0,21	0,31	0,19	0,88	2500	2200
22	0,21	0,27	0,43	0,31	1,22	2500	3050
23	0,27	0,46	0,69	0,43	1,85	2500	4625
24	0,46	0,65	0,87	0,69	2,67	2500	6675
27	0,19	0,31	0,36	0,15	1,01	2500	2525
28	0,31	0,43	0,70	0,36	1,80	2500	4500
29	0,43	0,69	0,95	0,70	2,77	2500	6925
30	0,69	0,87	1,15	0,95	3,66	2500	9150
ИТОГО							50593	31375

2.9 Определение окончательных объемов
Разрабатываем сводную таблицу объемов работ по вертикальной планировке. Она разрабатывается с учетом kор =1,05 (для лесса).

Сводная таблица объемов грунта по вертикальной планировке

2.10 Составление баланса объемов
Баланс земляных масс – соотношение объема грунта, разработанного на площадке из выемок (котлованов, траншей и др.) с потребностью в грунте для введения насыпей на той же площадке. При составлении баланса грунта учитывают его остаточное разрыхление.
Сводная таблица объемов грунта по площадке

Наименование показателей	Объемы грунта, м³
	геометрические		С учетом остаточного разрыхления
	насыпи	выемки	насыпи	выемки
Вертикальная планировка	55628	37230	52979	37232
Объем котлована		17024		17024
Объем засыпки пазух	1344		1277
Итого			54256	55084
Избыток грунта				831
Баланс			54256	54256

2.11 Определение размеров участка насыпи при перемещении грунта из котлована
Определяем величину корректировки средней планировочной отметки за счет избытка грунта по ведомости баланса
Δh = 831/300000 = 0,0028м <1см , → красные отметки остаются без изменения. Расхождение в объемах грунта (невязка)
 1,5 < 5%

V ^н_к.н ^{(ист.пл)}= V_k –V_з.п^{(ист.пл)} =17024 - 1344=15680м³
Определим объем, занимаемый избыточным грунтом на карте насыпи
V ^н_к.н ^(о.р)= V ^н_к.н ^{(ист.пл)}·k_о.р = 15680·1,05 = 16464 м³
Распределяем избыток по квадратам
Ш = V ^н_к.н ^{(о.р )}/(100·h _р^ср_(к.н.)) =233/(100·0,67) = 3,49 м

3. Определение среднего расстояния транспортирования грунта
3.1 Определение координат ЦТ призм.

3.2 Определение оптимальной схемы перемещения грунта
После завершения подсчета объемов земляных работ необходимо определить оптимальную схему распределения грунта. Перемещение грунта из выемки в насыпь – трудоемкий процесс, поэтому необходимо стремиться к наименьшим затратам.
Для решения этой задачи воспользуемся  программой, которая решает транспортную задачу методом потенциалов в матричной форме. Критерием оптимальности решения служит минимум стоимости перевозок.
Исходными данными являются: объемы выемок и насыпей, расстояния между центрами тяжестей элементарных площадок, на которые разделены выемка и насыпь.
В результате расчета определили: объемы перевозок с каждой из площадок выемки и их адреса (откуда, куда, сколько), минимизированную работу.
Результаты оптимизации схемы перемещения грунта отраженны в шахматной ведомости, приведенной далее. В шахматной ведомости указаны номера планировочных выемок и планировочных насыпей, их объемы ( первые две верхние и левые строки). В остальных ячейках указаны: в числителе – расстояния между соответствующими выемками и насыпями, в знаменателе планируемые объемы перевозок.
Полученная минимизированная работа равна: А=12590428 куб.м * м
Определим среднюю дальность перемещения грунта, исходя из оптимальной схемы перемещении грунта, по следующей формуле:
L_ср= =

L_ср=(294*726+430*105+507*2022+506*3797+300*1226+434*389+506*4185+200*27+296*2548+370*544+430*1981+170*777+236*704+296*2519+66*90+112*62+160*1613+50*180+163*393+295*1885+368*1911+435*511+298*2800+300*1940+242*110+60*40+150*1303+294*57+248*50+206*4+50*189+246*112+108*828+204*312+148*18)/ =(726+105+2022+3797+1226+389+4185+27+2548+544+1981+777+704+2519+90+62+1613+180+393+1885+1911+511+2800+1940+110+40+1303+57+50+4+189+112+828+312+18)=341,11

4. Планирование комплексного механизированного производства работ
4.1 Определение состава строительных процессов
В общем случае три группы процессов:
1группа – по всей площадке  а)срезка растительного слоя;
б) окончательная планировка
2группа – по устройству планировочных выемок, насыпей с применением  землеройно-транспортных машин
3 группа – по котловану и насыпи, отсыпаемой избыточным грунтом
При планировании работ предусматривается применение помимо поточного, также других методов, последовательного и параллельного.
При выполнении процессов поточным методом будем устанавливать на основе формулы продолжительности ритмичного потока:
, где
Т_ср^р = 25сут
t_ср^р – ритм потока смены
m_ср=4 – число ярусозахваток в потоке
n_ср=3 – число процессов в потоке
с=2 – число рабочих смен в сутки
Определяем усредненный расчетный ритм потока, (он будет одинаковый для обоих комплектов машин, т.к. среднее число слоев по картам одинаковое)

t_cр^р =     t_cр^р ,

Время выполнения работ по одному слою:
Т¹= t·m = 8·4 = 32смены
4.2 Установка совмещенных процессов
В соответствии с выбранным типом машины для ведущего процесса, устанавливаем следующие совмещаемые процессы для лесса:
- рыхление грунта
- разработка и перемещение
- уплотнение грунта
4.3 Выбор типа машины (I вар)
Выбор типа машины по ведущему процессу осуществляется с учетом рекомендаций ЕНиР.
При дальности транспортирования грунта до 550м, принимаем прицепной скрепер ДЗ-26 с вместимостью ковша 10 м³  и основными техническими параметрами:
Глубина резания – 0,3 м,
Толщина отсыпаемого слоя – 0,5 м,
Марка трактора тягача – Т-180

4.4 Разработка калькуляции трудовых затрат и машиноемкости по сокращению растительного слоя и вертикальной планировке
Составляем ведомость объемов работ(калькуляцию трудовых затрат) с указанием марок машин. В той же ведомости отразим и работу по срезке растительного слоя.
4.5 Число слоёв разработки грунта (I вар)
Среднее число слоев разработки или отсыпки грунта:
m_ср=

принимаем по 2 слоя резания на каждой карте.
4.6 Расчет требуемого числа машин (I вар)

Наименование процессов	Ме, маш-смен	расчетные				проектируемые
		Тр		Ср,	Чр, машин			Ме, маш-смен	УПТ, %
		смен	сутки			Сп,	Чп, машин
Разработка и перемещение грунта	89,22	32	8	2	5,57	2	6	16	108
Рыхление грунта	4,98	32	8	2	0,31	0,5	1	4	125
Уплотнение грунта	14,60	32	8	2	0,91	1,5	1	12	105

4.7 Выбор типа машины (II вар)
Выбор типа машины по ведущему процессу осуществляется с учетом рекомендаций ЕНиР.
При дальности транспортирования грунта до 550м, принимаем прицепной скрепер ДЗ-20 с вместимостью ковша 7 м³  и основными техническими параметрами:
Глубина резания – 0,3 м,
Толщина отсыпаемого слоя – 0,35 м,
Марка трактора тягача – Т-100
4.8 Разработка калькуляции трудовых затрат и машиноемкости по сокращению растительного слоя и вертикальной планировке
Составляем ведомость объемов работ(калькуляцию трудовых затрат) с указанием марок машин. В той же ведомости отразим и работу по срезке растительного слоя.
4.9 Число слоёв разработки грунта (II вар)
Среднее число слоев разработки  или отсыпки грунта:
m_ср=

принимаем по 3 слоя резания на каждой карте.
4.10 Расчет требуемого числа машин (II вар)

4.11 Сравнение вариантов комплектов машин
расчеты по себестоимости
расчеты по удельным капитальным затратам
Определим удельно-приведенные затраты для каждого комплекта машин
П_уд = С_е +Е_н· k_уд, где
С_е - стоимость разработки 1 м³ грунта
С_е = 1,08∑ (С_{маш-смен(i)} ·Т¹_i ^п ·Ч_i^п / V
1,08 – коэффициент, учитывающий накладные расходы
Е_н=0,12 – нормативный коэффициент капиталовложений
k_уд – удельные капитальные затраты
k_уд=1,07∑ (С_ин(i) ·Т¹_i ^п ·Ч_i^п) / (V· Т_год)
1,07 – коэффициент, учитывающий транспортные расходы
С_{маш-смен(i)} –суммарная стоимость маш-смен, тыс.руб
Ч_i^п– проектируемое число машин,  маш
Т¹_i ^п– проектируемая продолжительность работы i-х машин, смен
V – объем разрабатываемого грунта, м³
С_ин(i) – инвентарно-расчетная стоимость i-й машины, млн.руб
Т_год =300смен -  нормативное число работы i-й машины в году

Сравним удельно-приведенные затраты (П_уд)
Принимаем машины варианта 1 т.к  П_уд¹< П_уд²

5 Определение схемы движения и марки экскаватора для разработки котлована
5.1. Выбор экскаватора
Экскаватор ЭО-462
Технические характеристики экскаватора

Показатель	Технические характеристики
Вместимость ковша, м3	0,65
Наибольшая глубина копания, м	4
Наибольшая высота выгрузки, м	2,3
Максимальный радиус копания (Rmax), м	9,2
Мощность двигателя, кВт(л.с.)	59(80)
Масса экскаватора, т	19,2

5.2 Определение размеров забоя
Определяем размеры поперечного сечения котлована, разрабатываемого на транспорт и навымет. Сечения, соответствующие объемам грунта навымет (в отвал) примем в виде параллелограммов.
Зоны разработки (см. рис 5.2):
I – на транспорт
II – в отвал экскаватором
III – в отвал вручную (недобор)
Рассчитаем ширину сечения Ш – грунта, разрабатываемого в отвал:
Ш= = =1,91м, где
V_зп=1280 м³ (с учетом К_ор)
V_нед=А·Б·0,05=66·100·0,05=330м³ – объем недобора грунта по дну котлована
Н_к=2,5м
N_з=2 - число зон разработки в отвал
H_нед=0,05м – глубина слоя недобора
Ширина сечения котлована зоны 1 (разрабатываемой на транспорт) понизу (Ш_н) и поверху (Ш_п) соответственно составят:
Ш_н=66-2·1,91=62,18м
Ш_п=68,5-2·1,91=64,68м
Определяем соответственно высоту и ширину отвалов (исходя из того, что крутизна отвала (треугольника) m=1:1 ):
h_о=
b_о= 2·1,71=3,42м
Проверим соответствие размеров забоя техническим возможностям экскаватора
L_кт=1,91+1,25+1+1,71=6,37м
L_кт^э> L_кт
L_кт^э=b_1(доп)+ b_2(доп)
b_1(доп)=
b_2(доп)=
l_пер=1,1…1,2м –длина рабочей передвижки (при V_ков=0,25…1,5м³)

Радиус резания на уровне подошвы откоса
R_р(n)= 0,9(R^max - (H_K-h_нед)·сtqφ)= 0,9(10,2 - (2.5-0.05)·сtq60⁰)= 4,02м, где
φ=60, т.к Н_к/Н_коп  
b_1(доп)=
b_2(доп)=
L_кт^э=b_1(доп)+ b_2(доп) =3,793+3,79=7,58м > L_кт=6,37,  разработка по рассчитанным размерам возможна
6.3 Определение схемы движения экскаватора
т.к. >3,5, предусматриваем разработку отдельными проходками:
1-й забой – лобовой, остальные – боковые

7. Планирование процессов разработки грунта и отсыпки насыпи избыточным грунтом из котлована
V_к=17024м³,  V_зп=1280м³, V_нед=330м³
V^эк= V_зп -V_нед =1280+330=950м³ – объем грунта, разрабатываемый экскаватором в отвал
V_тс= V_к –V_зп =17024-1280=15724 м³ – объем грунта, переносимый на автосамосвалы
Определим затраты труда по откидыванию грунта (подчистке).
Число откидываний:
N_отк= , где
L – расстояние перемещения грунта по горизонтали (см рис 6.2).
Определим затраты труда (трудоемкость):
Т_р=V_нед·Н_вр·N_отк=330·0,58·10=1914 чел-ч
8. Выбор транспортных средств, для транспортирования грунта из котлована
1) Определим объем грунта в плотном теле в ковше экскаватора
V_гр= , где
V_ков – геометрический объем ковша
K_нап=0,9 – коэффициент наполнения ковша
K_пр=1,24 – коэффициент первоначального разрыхления
2) Определим массу грунта в ковше экскаватора
Q= V_гр·γ=0,29·1.600=0,465т, где
γ =1600 кг/м³ – плотность разрабатываемого грунта
3) В зависимости от расстояния транспортирования и емкости ковша экскаватора возьмем автосамосвал ЗИЛ-555 с техническими характеристиками:
грузоподъемность П = 4,5 т
емкость кузова – 3 м³
наибольшая скорость движения с грузом – 80 км/ч
Определим количество ковшей, загружаемых в кузов автосамосвала:
n=
Определим объем в плотном теле, загружаемый в кузов автосамосвала

V= V_гр·n=0.29 ·10=2,9 м³ <3 м³
4) Подсчитаем продолжительность одного цикла работы автосамосвала
Т_ц=t_п+  12,44+
t_n=  - время погрузки автосамосвала
L=0,52 км – расстояние м/у ц.т. котлована и ц.т. карты 5
V_г=18 км/ч – средняя скорость движения автосамосвала в загруженном состоянии
t_p=2 мин – время разгрузки
V_n=30 км/ч – средняя скорость автосамосвала в порожнем состоянии
t_m=3 мин – время маневрирования перед погрузкой и разгрузкой
Рассчитаем число автосамосвалов:
N_авт=

9. Литература
1.                Методические указания «Технология строительного производства», Краснодар 2004г
2.                ЕНиР Е2, «Земляные работы»
3.                С.К. Хамзин, А.К. Карасев «Технология строительного производства. Курсовое и дипломное проектирование»
4.                О.О. Литвинов «Технология строительного производства»
5.                С.С. Атаев «Технология строительного производства»