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 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

Двигатель грейферного экскаватора CAT 329D

Основные характеристики грейферного экскаватора CAT 329D

Производительность работы:

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