Разработка опускного колодца (диаметр колодца - 12м, глубина колодца - 10м, грунтовые воды - 3м, грунт - песок)

Федеральное агентство по образованию

Санкт-Петербургский государственный архитектурно-строительный университет

Факультет инженерной экологии и городского хозяйства

Кафедра водопользования и экологии

Курсовой проект

По дисциплине: Технология строительных процессов

«Разработка опускного колодца»

Разработал:                                        Кудрявцев Д.С., 2В-IV

Принял:                                              Кириллов А.А.

Санкт-Петербург,

2013

1.0 Исходные данные

Диаметр колодца: 12м;

Глубина колодца: 10м

Грунтовые воды: 3м

Грунт:песок

2.0 Общее положение

В подготовительном периоде производится расчистка и планировка строительной площадки в месте устройства колодца. Эти работы производятся при помощи бульдозера. На строительную площадку завозятся строительные материалы, которые в последствии будут использованы в устройстве колодца. После подготовительного периода в месте будущего размещения колодца вырывается пионерный котлован, глубиной в 1 м, в котором устраивается ножевая часть опускного колодца. В центр будущего колодца помещается экскаватор, который разрабатывает грунт, помещаемый в бадьи и извлекаемый за пределы колодца . Вся высота колодца разбивается на кольца, которые обустраиваются опалубкой и в последствии заливаются бетоном. Дно колодца заливается бетоном на предварительно сделанную песчано-щебеночную подготовку.

1.  Расчет на погружение колодцев

Выполняется во всех случаях с целью проверки достаточности толщины стен выбора способа погружения опускного колодца с применением тиксотропной рубашки или без нее.

g*(M_ст- M’_ст)³ к*Т_ст , или g**(M_ст- M’_ст)/Т_ст ³ к , где

g – ускорение силы тяжести  g = 10 м/с²;

M_ст – собственная масса колодца, т;

M’_ст  - масса воды, вытесненная стенами колодца, т;

Т_ст –полная сила трения стен колодца о грунт, кН;

к – коэффициент погружения, равный 1,15.

Собственная масса колодца определяется отдельно для ножевой части и стен по формуле:

M_ст = r_б*F_i*h, где

r_б - плотность железобетона, равная 2,5 т/м³;

F_i- площадь поперечного сечения опускного колодца, м²;

h –высота опускного колодца, м

T_ст = f₀ ∙l_окр∙H_нi, где

f_0- -удельная сила трения наружной поверхности стен кольца о грунт кН/м²;

H_нi– глубина погружения опускного колодца, уменьшенная на глубину пионерного котлована,м

Ƒ₀ = ƒ₁h₁+ ƒ₂h₂+ … ƒ_nh_n/ (h₁ + h₂+…+ h_n,)

где ƒ₁; ƒ₂ ;ƒ_n – удельные силы трения бетона о различные грунты;

h₁;h₂; h_n – толщины слоев различных грунтов, м. 

ƒ₀ = 20*8/8 = 20кН/м²

M_ст =  2,5*(34,5*5+34,5*5) = 862,5 т

M’_ст = r_в*S*h, где

S – площадь, занимаемая водой м²,

h – высота столба воды м

M’_ст = 1*34,5*6 = 207т

Т_ст =  20*(34,5*5+34,5*3) = 5520кН;      g*(M_ст-M’_ст)/Т_ст ³ к       1,21³ 1,15

Из неравенства видно, что колодец погружается, и поэтому его не нужно погружать в тиксотропной рубашке.

2.  Расчет на всплытие колодца

При строительстве заглубленных колодцев подземных сооружений в водонасыщенных грунтах независимо от способа разработки грунта после погружения опускного колодца до проектной отметки и устройства его днища в некоторых случаях возможно всплытие колодца под действием гидростатического давления грунтовых вод.

Устойчивость опускного колодца против всплытия обеспечивается при соблюдении следующего условия:

(g×(Mст+Mдн)+0,5×Tст) / (Hв×rв×Fк×g) ≥ Kвс, где                       

М_дн – масса днища колодца, т;

Н_в – гидростатическое давление грунтовых вод, м;

Fк – площадь опускного колодца по наружному периметру ножевой  части,м²

Kвс – коэффициент всплытия колодца, равный 1,2

Масса днища определяется по формуле:

(10*(862,5+282,6)+0,5*5520)/(10*7*1*1*113) ≥ 1,2

1,8> 1,2 - колодец не будет всплывать под действием гидростатического давления грунтовых вод.

3.Подготовительные работы

1) Разбивочные работы

Производится вынос и закрепление на местности осей опускного колодца. Продолжительность работ: 2 дня по 2 смены. Звено: геодезист, подсобный рабочий.

2)Доставка строительных материалов

Производится доставка необходимых для строительства строительных материалов. Продолжительность: 3 дня по 3 смены. Звено: машинист крана, два такелажника.

Строительные материалы:    щиты опалубки:145 шт (3*5*0,2м)

армокаркасы:163т

3) Необходимая техника

- Для доставки грузов выбираем полуприцеп Kogel-Cargo

- грузоподъемность                             12 т

- число осей                                          2

- число колес                                        8

- база                                                    6140 мм

- размер шин                                        260-508  

- платформа длина                                             9180 мм ширина                                          2320 мм высота                                            560  мм

- погрузочная высота                           1470 мм

- размеры длина                                             9630 мм ширина                                          2500 мм высота                                           2070 мм

Для разгрузки и погрузки выбираю автокран «Мотовилиха» Шасси
Базовое шасси	КАМАЗ-43118
Колесная формула	6 x 6
Двигатель	КАМАЗ 740.31-240
Мощность двигателя, кВт (л.с.)	165 (224)
Подъемные характеристики
Грузоподъемность, т	16
Грузовой момент, тм	73
Максимальный вылет стрелы, м	21,0 (30,0)
Высота подъема, м	22,72 (32,5)
Длина стрелы, м	9,0 — 23,0
Скорость передвижения, км/ч	60
Габаритные размеры в транспортном положении и масса
Длина, мм	10 870
Ширина, мм	2 500
Высота, мм	3 745
Полная масса с основной стрелой, т	20,05

Для перевозки экскаватора и бульдозера используем прицеп тяжеловоз ЧМЗАП 99903-042К

Характеристики: полуприцеп с погрузочной высотой 0,9 м. и грузоподъемностью до 65 тонн с возможностью заезда колесной и гусеничной техники до 35 тонн через аппарели. Максимальная длина груза – 10 м.

Для привоза песка требуется, а/м КАМАЗ 5511^∙

Характеристики:

- грузоподъемность                                 10 т

- число осей                                              3

- база                                                          3 190 мм

- ширина колес передних                                         2025 мм задних                                            1850 мм

Для разработки грунта внутри опускного колодца выбираю грейферный экскаватор CAT 329D

Шасси грейферного экскаватора CAT 329D

Вес, т	48
Двигатель	Stealmotors 706s (300 кВт / 402 л.с. при 1900 об/мин.)
Длина гусеницы, мм	5205
Ширина башмака гусеницы, мм	740
Высота гусеницы, мм	1020
Ширина по гусеницам в рабочем положении (с выдвинутыми боковинами), мм	3800

Двигатель грейферного экскаватора CAT 329D

Тип	дизельный четырёхтактный водяного охлаждения верхнеклапанный, с прямым впрыском топлива, турбонаддув с промежуточным охлаждением
Топливо	дизельное (JIS тип 2)
Экологические нормы	Евро-2
Число цилиндров, шт.	6
Диаметр цилиндра × ход поршня, мм	125 × 147
Рабочий объём, л	10,8
Степень сжатия	16,3 : 1
Номинальная мощность двигателя, кВт (л.с.)	300 (402)
Обороты двигателя при номинальной мощности, об/мин.	1900
Максимальный крутящий момент, Н·м	1900
Обороты двигателя при максимальном крутящем моменте, об/мин.	1400
Удельный расход топлива при 100% номинальной мощности двигателя, не более, г/кВт·ч	≤ 210

Основные характеристики грейферного экскаватора CAT 329D

Объём грейфера, куб.м	1,5
Вес грейфера, т	20
Габаритная длина в транспортном положении, мм	12000
Габаритная ширина в транспортном положении, мм	3400
Габаритная высота в транспортном положении, мм	3520
Полная масса, т	110

Производительность работы:

Время раскрытия грейфера, с	4,3
Время закрытия грейфера, с	4,7
Скорость подъёма полностью нагруженного грейфера, м/мин.	38
Скорость опускания пустого грейфера, м/мин.	38
Максимальная скорость поворота платформы, об/мин.	3
Максимальный радиус досягаемости (вылет стрелы), м	8

3) Снятие растительного слоя

По всей территории строительной площадки снимается растительный слой, глубина которого принимается равной 0,2м.Продолжительность: 1 день, 1 смена. Звено: бульдозерист. Объем земляных работ будет таков:

S_{строй.площадки} = 40*40=1600 м²;

4) Планировка строительной площадки

Данный вид работ заключается в том, чтобы выровнять территорию строительной площадки, избавить ее от борозд. Продолжительность: 1 день по 1 смене. Звено: бульдозерист. Объем земляных работ будет равен:

S_план = 40*40=1600 м²

5) Разработка пионерного котлована

Пионерный котлован – котлован, глубиной 2 метра, в котором устраивается ножевая часть опускного колодца. Пионерный котлован разрабатывается бульдозером Д3-8. Траектория движения бульдозера – зигзагообразная. Для разработки грунта на глубину 2м, бульдозеру необходимо снять, примерно, 6 слоев грунта, толщиной 0,33м каждый. Продолжительность: 1 день по 2 смены. Звено: бульдозерист. Объем земляных работ будет следующий:

V_{пион.котл.}=3,14*2*7²=308м³

Для снятия растительного слоя, планировки строительной площадки и разработки пионерного котлована выбираем бульдозер Д3-8 на базе МТЗ-82.1(ЛТЗ-60АБ).

Двигатель Д-243

Размеры отвала: 2556х2520м;

Высота подъёма отвала – 0,55м;

размеры :                           длина 9035 мм ширина 4340 мм высота 3240 мм

Общая  масса  - 4730кг

 

6) Устройство временный опор под ножевую часть опускного колодца

Для равномерного распределения массы колодца и предотвращения его преждевременного погружения или неравномерной осадки в процессе бетонирования или монтажа оно производится на временных опорах. В качестве опор используются шпалы. Подкладки укладываются на песчаную подушку, толщина которой принимается 8 см. Общая площадь шпал должна удовлетворять условию:

, где

g – ускорение свободного падения, м/с²;

М – масса первого яруса опускного колодца, т;

F_n – общая площадь всех подкладок, м²;

R – расчетное давление на грунт, равное 0,2МПа.

Объем заливаемого бетона равен 430м³, вес одного 1м³ равен 2,5т/м³, отсюда

М = 430*2,5 = 940т.

м²

Для расчета количества шпал и расстояния между каждой принимаю длину