Портал о строительстве и ремонтных работах

В строительстве земляные работы выполняют при устройстве тран­шей, котлованов, возведении земляного полотна и планировке площадок. Эти работы характеризуются значительной стоимостью и трудоемкос­тью. Например, в промышленном строительстве они составляют 15 % стоимости и около 20 % трудоемкости общего объема работ. На земля­ных работах используются 10 % общей численности рабочих строитель­ства. В дорожном строительстве земляные работы составляют до 22 % общего объема и имеют тенденцию роста вследствие увеличения объе-
мов транспортировки грунта. Строительство земляного полотна автомо­бильных дорог из боковых резервов приводит к сокращению сельскохозяй­ственных угодий. Грунты, отсыпаемые в земляное полотно из боковых ре­зервов, не всегда соответствуют требованиям по прочности и устойчивости.

В настоящее время порядок отвода земель для строительства авто­мобильных дорог регламентируется земельным законодательством. В со­ответствии с этим законом для отсыпки земляного полотна дороги ис­пользуются земли, непригодные для сельскохозяйственных работ, но име­ющие требуемые физико-механические свойства.

Оценивая грунты с точки зрения их прочности и водоустойчивости, необходимо отметить, что наиболее пригодными для земляного полотна являются крупно — и среднезернистые пески, непылеватые супеси и лег­кие суглинки. В связи с возросшими требованиями к устойчивости зем­ляного полотна и ограничениями, налагаемыми земельным законодатель­ством, увеличивается объем земляных работ из сосредоточенных резер­вов с увеличением дальности транспортировки грунта и вероятности разработки грунта I категории.

В условиях Республики Беларусь более 90% земляных работ вы­полняется при дальности транспортировки грунта свыше 0,05 км, из них 77% — в пределах 0,5-15,0 км.

Эффективность выполнения земляных работ зависит от качества проекта, технологии их выполнения, исключающей многократную пере­работку одного и того же объема грунта, применения прогрессивных ме­тодов с использованием комплексов высокопроизводительных и эконо­мичных машин. Каждая машина комплекса предназначена для опреде­ленного рабочего процесса(разработки, транспортировки, разравнивания, уплотнения и планировки грунта, зачистки дна выемок и т. д.). В общем случае одна и та же работа может быть сделана различными комплекса­ми машин. Способ и комплекс машин для конкретных условий выбира­ют на основании технико-экономического анализа.

Бульдозеры используются в основном при разработке выемок и крайне редко при отсыпке земляного полотна. Рациональная область их применения определяется дальностью транспортировки, коэффициентом сопротивления перемещению и грунтовыми условиями. Движение их при разработке грунта происходит по свежесрезанному или свежеотсы — панному грунту, и коэффициент сопротивления перемещению (без учета уклона) находится в пределах 0,07-0,08. При уклоне ±15° суммарный коэффициент сопротивления перемещению бульдозера изменяется на ±0,26, а производительность — в 2 раза.

На участках с дальностью перемещения грунта до 15 м возведение земляного полотна может производиться экскаваторами, автогрейдерами и грейдер-элеваторами.

Целесообразность применения для конкретных условий определен­ного комплекса машин зависит от множества факторов: дальности пере­мещения грунта, коэффициента сопротивления перемещению транспор­тирующей машины, грунтовых условий, типоразмера машин, объема вы­полняемых работ и др. Значимость перечисленных факторов для приме­няемых комплексов различна. Так, определяющим фактором рациональ­ного применения прицепных скреперов является дальность транспорти­ровки. Перемещение их происходит постоянно по свежесрезанному или свежеотсыпанному грунту, и средняя скорость изменяется незначитель­но. При этом используется до 60 % мощности двигателя тягача прицеп­ных скреперов традиционной. конструкции.

С увеличением дальности транспортировки увеличивается и время передвижения машины, а условия перемещения колеблются в широких пределах, в зависимости от которых скорость самоходных скреперов и автосамосвалов для одного участка может изменяться в 2-3 раза. По­этому очень важно определить скорость, оптимальную с точки зрения реализации тяговых усилий и обеспечения курсовой устойчивости дви­жения.

В зависимости от грунтовых условий производительность скрепе­ров может изменяться до 40%.

Сочетание рассмотренных факторов для конкретных условий раз­лично, и рациональная область применения каждого комплекса и типо­размера машин может быть определена только с учетом всех значимых факторов по критерию минимума удельных приведенных затрат.

Многофакторный анализ невозможен без математизации исследуе­мых процессов и применения ЭВМ. Исследования многих авторов и расчеты на ЭВМ показали, что для различных грунтов и любых значе­ний коэффициента сопротивления перемещению бульдозеры более эф­фективны при дальности транспортировки грунта до 40 м. При увеличе­нии расстояния перемещения от 40 до 100 м целесообразность примене­ния бульдозеров по сравнению с прицепными скреперами определяется сочетанием других факторов.

При дальности транспортировки грунта более 1 км можно реко­мендовать применение комплексов самоходных скреперов или погруз­чиков и экскаваторов с автосамосвалами. Прицепные скреперы можно применять при дальности транспортировки от 0,04 до 1 км. С повышени­
ем коэффициента сопротивления движению рациональная дальность транспортировки грунта ими увеличивается.

Начало

ВВод условна-постоянной информации (количеств рабочих дней. участкоб и машин)

Определение годо бой наработки

(Останоб. )

Остоноб ^

— Дальность транспортировки Дорожные услобия Коэффициент сменности Расстояние от базы до участка OSbPH работ на участке г———— ..— … ….

Из комплексов, выполняющих равноценные технологические процес­сы, предпочтение отдастся тому, при работе которого приведенные затра­ты на единицу разрабатываемой продукции принимают минимальное зна­чение при оптимальной загрузке ведущих машин. Для решения этой зада­чи разработан алгоритм, схема которого представлен на рис. 17.2.

Рис. 17.2. Алгоритм выбора оптимального комплекса машин для выполнения землеройно­транспортных работ

Для реализации алгоритма разработаны две программы. Первая из них предназначена для записи на магнитную ленту (МЛ) массива услов­но-постоянной информации. Под условно-постоянной понимается инфор­мация, постоянная только для одного строительного предприятия. Вторая программа осуществляет считывание условно-постоянной информации с МЛ, ввод задания на расчет, выбор блока расчета приведенных затрат в

(17.16)

G

зависимости от дальности транспортировки грунта, вычисление приве­денных затрат, выбор объема землеройно-транспортных работ, вывод ре­зультатов расчета на печать. Все машины, предназначенные для выполнения землеройно-транс­портных работ, разделены на пять групп: ЕР, В, SP, SS, ЕА. К группе ЕР относятся экскаваторы, погрузчики, грейдер-элеваторы; к группе В — буль­дозеры; к группе SP — прицепные скреперы; к группе SS — самоходные скреперы; к группе ЕА — экскаваторы и автосамосвалы. Результаты расчета могут быть получены в одной из четырех форм. Выбор той или иной формы производится в зависимости от значения переменной NF. При NF=1 на печать выводятся оптимальное количе­ство машин, удовлетворяющее минимуму, приведенных затрат, тип этих машин и приведенные затраты. При NF=2 перечисленные результаты вычисления печатаются для всех типов машин выбранной группы в порядке возрастания приведенных затрат. Форма печати при NF=3 и NF=4 аналогична форме печати при NF=1, и только приведенные затра­ты выполнения транспортных работ автосамосвалами рассчитываются по единым тарифам. Для выполнения строительно-монтажных работ устанавливают тех­ническую возможность использования крана данного типоразмера и вспо­могательного оборудования с учетом характеристики объекта (конст­руктивной схемы и размеров сооружения, массы и расположения мон­тажных элементов, рельефа площадки и т. п.). Выбор монтажного крана в соответствии с технологией выполнения планируемых работ произво­дится по следующим параметрам; грузоподъемности, длине стрелы, выле­ту крюка, колее, базе, радиусу поворот платформы, высоте подъема грузо­вого крюка, скорости подъема и опускания груза, передвижению крана и вращению повороты платформы, производительности. Требуемая грузо­подъемность крана на заданной высоте грузового крюка определяется по формуле:

= /в, + ту

кран

где т1 — масса наиболее тяжелого элемента; т2 — масса такелажных устройств. Необходимую высоту грузового крюка крана можно определить так:

(17.17)

где h0 — расстояние от уровня стоянки до опоры сборного элемента на верхнем горизонте; ft, — запас по высоте, принимаемый по правилам

техники безопасности равным 0,5 м; h2 — высота элемента в положении подъема; h3 — высота грузозахватного устройства.

Необходимый вылет крюка для требуемой высоты подъема

(17.18)

, _(b + bl+b2)(H-h,) , L

> L л — и 3

где Ь — минимальный зазор между стрелой и ранее смонтированной конструкцией (до 1 м); Ьх — расстояние от центра тяжести груза до края, приближенного к стреле; Ь2 — половина толщины стрелы на уровне верха монтируемого элемента; Н — минимально требуемое расстояние от уровня стоянки крана до верха оголовка стрелы; /г4 — расстояние от уровня стоянки крана до оси поворота стрелы; Л5 — высота полиспаста в стянутом положении; Ь3 — расстояние от оси вращения крана до оси поворота стрелы.

Необходимая наименьшая длина стрелы определяется выражением:

(17.19)

Целесообразность применения на строительной площадке бурильно­го оборудования разного типа зависит от эффективности способа бурения. Для разработки мягких и мерзлых грунтов применяются буровые уста­новки и самоходные машины с вращающимся рабочим оборудованием. Для бурения скважин в породах различной прочности используются уста­новки с ударно — и ударно-вращательным рабочим оборудованием. Широ­кое применение при разработке скважин в легких суглинках и плывунах находит гидравлический способ бурения. Рабочим органом машины при бурении прочных грунтов является термобур с огнеструйной горелкой. Такие машины эффективно применяются для бурения скважин в горных породах. Главными параметрами, характеризующими эффективность при­менения бурильных установок на строительной площадке, являются диа­метр скважин, глубина, направление и скорость бурения.

Шнековое бурение применяют для скважин диаметром 110-125 мм и глубиной до 30 м, а колонковое — диаметром 45-130 мм и глубиной до 200 м. Для бурения скважин диаметром 300-400 мм и глубиной 150— 1200 м применяются роторные бурильные установки. Бурение скважин диаметром 200-250 мм и глубиной до 20 м в очень крепких породах производится установками термического бурения. Скорость термическо­го бурения в 3 и более раз превышает другие виды в аналогичных условиях и в смену составляет 20-30 м. Достоинством этого способа является возможность регулирования диаметра скважин в зависимости
от скорости бурения, а недостатком — большой расход кислорода, сто­имость которого составляет 60-70% всех затрат.

Для повышения несущей способности слабых грунтов в строи­тельстве широко применяют сваи, что позволяет уменьшать объем зем­ляных работ на 70-75%, расход бетона — на 25-30%, снижать трудоем­кость работ по возведению подземной части сооружения в 1,5-2 раза. Наиболее широко производится забивка свай с помощью сваебойных установок и погружение их вибрационным способом. Находят примене­ние и методы устройства набивных свай. При погружении свай основ­ными факторами, определяющими выбор оборудования, являются физи­ко-механические свойства грунта, вид свай, глубина погружения и объем свайных работ. Высокой производительностью, простотой эксплуатации, автономностью и низкой стоимостью работ хорошо зарекомендовали себя на строительных площадках дизель-молоты. Применяются штанго­вые и трубчатые дизель-молоты. Преимущество трубчатого дизель-моло­та заключаются в большей (в 2-3 раза) энергии удара, но при отрица­тельных температурах более устойчиво работают штанговые дизель-мо­лоты. На интенсивность погружения сваи влияют частота ударов и со­отношение массы сваи (т,) и ударной части (т2 ). Чем меньше отноше­ние т{/ту тем полнее используется энергия ударов. Практически это отношение должно находиться в пределах 0,5-2,0. Так, для забивки свай длиной 8-10 м рекомендуется применять это соотношение в пределах 1,25 при штанговых и 0,5-0,7 — при трубчатых дизель-молотах. Ско­рость движения ударной части молота не должна превышать 6 м/с, так как при больших скоростях энергия будет затрачиваться на разрушение сваи и наголовника. Несмотря на отмеченные достоинства, применять дизель-молоты на слабых грунтах нецелесообразно, поскольку требуемо­го сжатия в камере сгорания не происходит. Нельзя его применять и при забивке свай под водой.

Выбор типа молота (в зависимости от массы свай и вида грунта) производится по коэффициенту применимости К:

K=(ml + m2)/W, (17.20)

где W — энергия удара (по паспорту). При К > 5 применяются дизель — молоты, при К < 5 — подвесные молоты или вибропогружающие машины.

Под действием знакопеременной силы в вибромашине создаются механические колебания, погружающие сваю.

Недостатком использования вибропогружателей на строительной площадке является низкая эффективность их в связных грунтах.

Буронабивные сваи производят на месте их проектного положения. Изготавливают их диаметром до 1200 мм и длиной 35 м. Законченные операции по погружению свай оформляются актом, отражающим каче­ство работ.

Для организации производства бетонных работ на строительстве создается комплекс производственных и вспомогательных предприятий. Основные элементы такого комплекса — склады заполнителей и цемен­та, бетоносмесительное оборудование, установки для подогрева и охлаж­дения заполнителей, контрольного грохочения, транспортные и уплотня­ющие средства.

При приготовлении бетонных смесей основной технологической задачей является обеспечение точного соответствия готовой смеси за­данному составу. Эта задача решается путем использования кондицион­ных компонентов смеси и точного их дозирования. Смесь производится на заводах товарного бетона или на бетоносмесительных установках, рас­полагаемых на строительных площадках. Районный завод имеет годо­вую производительность до 200 тыс. м3 и обслуживает строительные площадки в радиусе до 30 км. Такой завод состоит из секций, каждая из которых может работать в автономном режиме. Себестоимость бетона, производимого на таких заводах, сравнительно низка, однако они эконо­мически оправданы, если гарантировано потребление всей продукции в течение 10 лет. Центральные заводы, как правило, обслуживают одну крупную строительную площадку в течение 5 лет. Они имеют блочную конструкцию и могут перебазироваться за 20-30 суток на трейлерах грузоподъемностью 20 т. Себестоимость бетона на заводах блочной кон­струкции выше, однако их можно размещать ближе к строительной пло­щадке. Передвижные бетоносмесительные установки производитель­ностью до 30 м3/ч применяются для рассредоточенных объектов с не­значительными объемами бетонных работ. Их монтируют на специальных трейлерных прицепах и перевозят с объекта на объект. При месячной потребности в бетоне до 1,5 тыс. м3 применяются инвентарные бетоно­смесительные установки с устройствами для точной дозировки компо­нентов смеси. Все компоненты бетонной смеси дозируют по массе с отклонением для воды и цемента ±1% и для заполнителей — ±2%.

При транспортировке бетонной смеси основное технологическое условие — сохранение ее однородности и подвижности. Следует учиты­вать, что если в пути крупный заполнитель оседает, а цементное молоко и раствор всплывают, то бетонная смесь теряет однородность. На практи­ке пользуются тремя технологическими схемами доставки бетонных сме­
сей к месту их укладки: от места приготовления до отгрузки непосред­ственно в бетонируемую конструкцию; от места приготовления до мес­та разгрузки у строящегося объекта; от места разгрузки до места уклад­ки в конструкцию. Для транспортировки бетонной смеси по первой и второй схемам применяются автомобили-самосвалы, автобетоновозы и автобетоносмесители, по третьей схеме — бетононасосы, пневмонагнета­тели, краны с бадьями, конвейер и вибропитатели. Производительность этих механизмов должна быть на 10% выше производительности транс­портных средств. Продолжительность автомобильных перевозок бетон­ной смеси зависит от ее начальной температуры, температуры воздуха, вида цемента и типа транспортных средств и не должна превышать 60 мин. при температуре воздуха выше 10°С и может быть увеличена до 120 мин. при температуре ниже 5°С.

В Республике Беларусь до 80% бетонной смеси транспортируется автосамосвалами. Их применение экономически целесообразно при даль­ности транспортировки до 15 км. Транспортировка бетонной смеси на расстояние свыше 15 км приводит к ее расслоению. Применяются и специальные автобетоновозы, имеющие устройства для побуждения сме­си в пути и возможность порционной выгрузки. Широко применяются и автобетоносмесители, которые загружаются отдозированной сухой сме­сью, а вода поступает в барабан в пути следования. Начало перемеши­вания назначается за 5-10 мин до доставки в пункт назначения. При этом дальность перевозки ограничивается экономическими соображе­ниями и может доходить до 70 км. При выборе транспортных средств следует учитывать, что автобетоносмеситель имеет массу не менее 20 т и может перемещаться по дорогам с достаточно прочным покрытием.

Транспортировка бетонной смеси бетононасосами включает ряд под­готовительных и заключительных операций. Перед началом трубопро­вод смазывают, прокачивая через него известковое тесто или цементный раствор, а после окончания транспортировки его промывают водой и пропускают эластичный пыж. При перерыве более чем на 30 мин смесь активируют путем периодического включения, а при перерывах более 1 ч бетонопровод полностью очищают.

Одним из условий получения высококачественного бетона являет­ся его уплотнение вибрацией. В неуплотненной бетонной смеси содер­жится большое количество воздуха, который снижает качество бетона. Ориентировочно считают, что каждый процент воздуха в смеси умень­шает прочность бетона на 3-5%. Эффект уплотнения вибрированием зависит от частоты и амплитуды колебаний и продолжительности вибри­

рования. По диапазону вибрационных параметров различают вибраторы низкочастотные — с числом колебаний до 3500 в минуту и амплитудой до 3 мм, среднечастотные — с частотой колебаний 3500-9000 в минуту и амплитудой 1,5 мм, высокочастотные — с частотой колебаний 10-20 тыс. в минуту и амплитудой 0,1-1,0 мм. Применение высокочастотной вибра­ции позволяет уменьшать требуемую мощность вибраторов и сокращать продолжительность уплотнения. Особенно эффективны они при бетони­ровании тонкостенных густоармированных конструкций.

При уплотнении бетонной смеси глубинными вибраторами тол­щина уплотняемого слоя не должна превышать 1,25 рабочей части виб­ратора. Шаг перестановки вибратора не должен быть больше 1,5 ради­уса его действия. Одним из направлений повышения эффективности вибраций является применение виброизлучателей, представляющих со­бой стальную плиту толщиной 1,0-1,2 мм со спаренными мощными вибраторами.

Строительно-монтажные работы — основной технологический про­цесс в строительстве. Наличие широкоразвитой сети предприятий, вы­пускающих сборные конструкции, способствует внедрению комплексной механизации и поточной организации. В состав комплекса для строи­тельно-монтажных работ входят ведущие и вспомогательные машины. Параметры ведущей машины выбирают по заданной технологии работ и их соответствию строительно-монтажной характеристике объекта. Вспо­могательные машины включают в комплекс для механизации отдель­ных технологических процессов с учетом производительности, обеспе­чивающей непрерывную работу ведущей машины.

Комментарии закрыты.