Проектирование устройства буронабивных свай
Введение
Свайные фундаменты за последние несколько десятилетий нашли в России широкое применение. При этом, однако, основной объем свайных забот приходился на забивные сваи.
В последние годы в связи с ростом количества строительных объектов с большимы сосредоточенными вертикальными и горизонтальными нагрузками, а также более интенсивным освоением районов и площадок со слабыми и просадочными грунтами появилась тенденция к увеличению применения буронабивных свай.
Буронабивные сваи применяются при строительстве в районе распространения просадочных грунтов, возведении высотных зданий в крупных городах, при сооружении ряда крупных тепловых электростанций и при строительстве мостов и развязок.
Принцип изготовления буронабивных свай, предложенный более 100 лет назад отечественными инженерами, в настоящее время благодаря разработкам российских и зарубежных ученых значительно усовершенствован.
В России разработана технология изготовления буронабивных свай под защитой глинистого раствора, в том числе свай с уширенной пятой, созданы специализированные станки для устройства буронабивных свай большого диаметра и разработаны механизмы для устройства пяты набивных свай методом вдавливания лопастей уширителя в грунт.
Однако технология устройства буронабивных свай является более сложной, чем технология устройства забивных свай, а поэтому для обеспечения хорошего качества их изготовления требуется более квалифицированные кадры.
Военно-инженерная оценка района строительства
Общая характеристика района строительства
Ленинградская область – одна из северо-западных областей Российской Федерации. Она расположена на северо-западе Восточно-Европейской равнины и прилегает к Финскому заливу Балтийского моря на протяжении 330 км.
На западе область граничит по реке Нарве с Эстонией, а на северо-западе с Финляндией – это государственные границы Российской Федерации.
На юго-западе Ленинградская область граничит с Псковской областью, на юге и юго-востоке – с Новгородской областью, на востоке - с Вологодской областью и на северо-востоке – с Республикой Карелией. Город Санкт-Петербург является центром Ленинградской области, однако не входит в ее состав, будучи самостоятельным субъектом Российской Федерации.
Рельеф равнинный со следами деятельности ледника. Большую часть области занимают низменные пространства: Прибалтийская низменность, Приневская, Вуоксинская, Свирская низины, Приладожская низменность. Речная сеть густая, почти все реки относятся к бассейну Балтийского моря. Важнейшие реки – Нева, Волхов, Свирь, Вуокса, Нарва, Сясь, Луга – обладают значительными гидроэнергоресурсами, используются для судоходства и лесосплава.
Почвы преобладают подзолистые и болотного типа. Большая часть почв характеризуется избыточным увлажнением, повышенной кислотностью и нуждается в мелиорации.
Леса занимают 54% площади области (преобладают сосна, ель, береза, осина), болота 11,9%, луга 3,2%. Общие запасы древесины 480 млн. м3 .
Население – русские (92% в 1970 г.), украинцы, финны, белорусы, вепсы, евреи, эстонцы, татары, карелы. Средняя плотность населения области (с Ленинградом) – 65,5 чел. На 1кв.км.
Анализ существующих способов устройства буронабивных свай и выбор технологической схемы
Выбор технологической схемы
Исходя из геологических условий строительства возведение свай будет производиться при помощи обсадных труб.
где i1 – снятие растительного слоя;
i2 – предварительная планировка;
i3 – устройство основания;
i4 – укладка дорожных плит;
i5 – бурение;
i5’ – вывоз изъятого грунта;
i6 – монтаж арматуры;
i7 – бетонирование;
i8 – отрывка котлована под ростверк.
До начала устройства буронабивных свай должны быть выполнены следующие работы:
- разбиты и закреплены на местности оси опор и свай в свайном поле;
- устроена площадка из железобетонных плит ПАГ по песчаному основанию для стоянки и перемещения буровой установки;
- очищены от налипшего грунта и цементного молока внутренние поверхности секций инвентарных обсадных труб.
В связи с близким расположением буронабивных свай в каждой «полуопоре» устройство буронабивных свай, в основании промежуточных опор, должно производиться поочередно в каждой «полуопоре», согласно схеме Рис.5.
Бурение скважины ведется под защитой обсадной трубы, входящей в комплект оборудования буровой установки. Обсадная труба состоит из секций длинной 1, 2 и 3 метра и режущего наконечника. Режущий наконечник монтируется на нижнем фланце первой секции обсадной трубы.
Проходка скважин производится вращательным способом бурения и начинается с бурения скважины обсадной трубой, соединенной с ротором буровой установки, до погружения трубы на глубину 2...2,5 метра, что обеспечивает требуемую вертикальность скважины.
Грунтовая пробка извлекается из обсадной трубы короткими рейсами бурового шнека, закрепленного на телескопической штанге установки. Дальнейшее погружение обсадной трубы производится за счет возвратно – вращательно – поступательного движения создаваемого с помощью обсадного стола.
После погружения первой секции обсадной трубы бурение скважины продолжается на глубину, равную половине длины следующей обсадной трубы. Рабочий орган извлекается из скважины, производится наращивание обсадной трубы и она погружается на глубину забоя.
В аналогичной последовательности ведется проходка скважины до проектной отметки.
При достижении рабочим органом буровой машины проектной отметки погружение обсадной трубы прекращается во ибежание разрыхления грунта в забое скважины. Контроль за глубиной проходки осуществляется с помощью бортового компьютера, находящегося в кабине буровой установки.
Выбор комплекса машин
Исходя из технологической схемы производства работ произведем подбор комплекса машин.
Исходные данные:
1. Размеры площадки под устройство опоры моста – 25х25 м;
2. Диаметр скважины – 1500 мм;
3. Глубина скважины – 23 м;
4. Заглубление за одну проходку – h = 1...1,5 м;
5. Объем грунта, извлекаемого из скважины за одну проходку - Vгр=2,64 м3;
6. Общий объем грунта, извлекаемый из одной скважины – Vгро=34,5 м3.
Срезка растительного слоя
Размер площадки – 25х25 м.
, м3 ;
где 
- толщина растительного слоя, =0,25 м.
Для сравнения расчитаем два бульдозера ДЗ-110 и ДЗ-384. По приведенной стоимости машино-часа выберем марку бульдозера:
, руб/м2;
где 
- стоимость машино-часа работы бульдозера (719,95 руб. для ДЗ-110 и 1700,81 руб. для ДЗ-384); [ ].
- эксплуатационная часовая производительность бульдозера.
Эксплуатационная часовая производительность бульдозера ДЗ-110:
, м2 /ч.
где 
- норма времени, ч., =1,4 ч. на площадь S=1000 м2 (ЕНиР 2-1-5).
м2 /ч.
При работе бульдозеров в переувлажненных грунтах, в которых буксуют или вязнут гусеницы тракторов, Н. вр. и Расц. умножать на 1,15.(Е2-1-22).
руб/м2.
Эксплуатационная часовая производительность бульдозера ДЗ-384:
где =1,3 ч. на площадь S=1000 м2 (ЕНиР 2-1-5).
м2 /ч.
руб/м2.
По минимальной приведенной стоимости машино-часа работ выбираем бульдозер ДЗ-110.
Срезка растительного слоя бульдозером 
156,25 м3 .
Планово – учетная стоимость машино – часа работы бульдозера, С=719,95 руб.
Найдем сменную производительность бульдозера:
, м2 /см.
Где 
- коэффициент использования по времени, 
=0,8 (Е2 прил.4);
м2 /см;
Определим продолжительность работ бульдозера:
,
где 
-площадь разрабатываемо котлована по верху.
см.;
Срезку растительного слоя бульдозер произведет за 1 смену.
Определим стоимость работ бульдозера:
, руб.;
принимаем равной 1.
руб
Растительный слой не вывозится – складируется около площадки для последующей укладки около готовой опоры моста.
Устройство основания
Рассчитаем необходимый объем песка для устройства песчаной подготовки:
, м3 ;
где 
- толщина слоя песчаной подсыпки, =0,15 м.
м3 .
Доставка песка осуществляется из с.Манушкино Всеволожского района (плечо возки 20 км.).
Произведем выбор автосамосвала по приведенной стоимости машино-часа между двух самосвалов: МАЗ 5516-030 и КамАЗ-55111.
;
где - стоимость машино-часа работы автосамосвала (377,61 руб. для МАЗ 5516-030, КамАЗ-55111);
- эксплуатационная часовая производительность автосамосвала.
Эксплуатационная часовая производительность автосамосвала МАЗ 5516-030:
м3 /ч.;
где 
-объем кузова автосамосвала, =10 м3 ;
- время одного рейса, 
, где:
- время погрузки и разгрузки автосамосвала, 
=1,75 мин.;
-время транспортирования грунта, 
, S-дальность транспортирования, S=20 км.(задаемся); 
- скорость груженого автомобиля, =48 км/ч.
Дорога I категории – дороги с усовершенствованным покрытием (ЕНВ стр. 19, табл. 14).
, мин.;
где 
- норма времени по ЕНВ на 1 ткм. Стр. 23 табл. 16
- грузоподъемность автосамосвала, т.
;
мин;
ч.
м3 /ч.;
руб/м3.
Эксплуатационная часовая производительность автосамосвала КамАЗ-55111:
м3 /ч.;
Где 
-объем кузова автосамосвала, 
=6,6 м3 ;
- время одного рейса, , где:
- время погрузки и разгрузки автосамосвала, 
=2,10 мин.;
-время транспортирования грунта, , S-дальность транспортирования, S=20 км.- задаемся; - скорость груженого автомобиля, =48 км/ч.
Дорога I категории – дороги с усовершенствованным покрытием (ЕНВ стр. 19, табл. 14).
, мин.;
где 
- норма времени по ЕНВ на 1 ткм. Стр. 23 табл. 16
- грузоподъемность автосамосвала, т.
;
мин;
ч.
м3 /ч.;
руб/м3.
По приведенной стоимости машино-часа работ подходит МАЗ 5516-030 - будем его использовать при транспортировании песка из карьера.
Сменная производительность автосамосвала:
, м3 /см;
м3 /см.
Часовая производительность бульдозера при разравнивании песка:
, м3 /ч.
, м3 /ч.
Найдем сменную производительность бульдозера:
, м3 /см
Где 
- коэффициент использования по времени, 
=0,7 (Е2 прил.4);
м3 /см;
Определим продолжительность работ бульдозера:
,
см.;
принимаем равной 1.
Определим стоимость работ бульдозера:
, руб.;
руб
Определим количество машин необходимое для вывозки песка из карьера. Для устройства основания необходимо 93,75 м3 – одна машина перевезет необходимое колличество песка за одну смену.
Бетонирование свай
1) Вид слоев бетонирования – горизонтальный.
2) Определяем площади слоев бетонирования :
, м2 ;
где 
- диаметр скважины, 
=1,5 м;
м2;
3) Исходя из технологии производства бетонных работ высота столба бетона в скважине на каждом этапе должна не менее чем на 2 м превышать общую длину удаленных секций обсадной трубы. Тогда максимальная толщина слоя бетонирования равна 
м;
4) Рассчитываем объем бетонной смеси в слое:
, м3;
м3 .
5) Определяем продолжительность укладки бетонной смеси:
, ч;
где 
- время начала схватывания бетонной смеси; принимаем 
=2 ч;
- время транспортирования бетонной смеси, определяемое по формуле:
, ч,
где - время погрузки автобетоновоза, =0,1 ч;
- время доставки бетонной смеси к месту укладки,
ч;
- время разгрузки автобетоновоза, =0,025 ч.
ч.
6) Рассчитываем поток бетонной смеси:
, м3/ч,
м3/ч.
По рассчитанному потоку бетонной смеси принимаем автобетононасос марки SCHWING BPL - 900, максимальная производительность которого 12 м3/ч.
7) Определим время укладки бетонной смеси автобетононасосом:
, ч;
где 
- количество слоев,
,
где 
- высота сваи, 
=23 м ;
- высота слоя, 
=5 м ;
- время укладки одного слоя бетонной смеси, 
=1,75 ч.
слоя.
ч.
8) Определим стоимость работ автобетононасоса, если стоимость машино-часа его работ Смаш.ч.=218,6 руб/ч.
,
руб.
9) Определим количество автобетоносмесителей, необходимых для обеспечения непрерывного потока бетонной смеси, и их стоимость.
;
где 
- объем скважины, 
=34,5 м3 ;
- максимальный объем бетонной смеси, перевозимый автобетоносмесителем, 
=7 м3 .
рейсов.
, ч.
ч.
Время за которое автобетоносмеситель перевезет бетон:
, ч;
ч.
Один автобетоносмеситель обеспечит бесперерывную работу автобетононасоса.
Стоимость работ автобетоносмесителей:
,руб.;
где 
=95,25 руб./ч - стоимость машино-часа работ автобетоносмесителя на 100 л по загрузке, так как объем смесителя 7 м3 , то стоимость машино-часа автобетоносмесителя будет равна:
руб./ч
руб.
Бетонирование ростверка
1) Вид слоев бетонирования фундаментной плиты – наклонный.
2) Определяем площади слоев бетонирования :
, м2 ;
где 
- толщина ростверка, 
=1 м;
- угол наклона слоя бетонирования к горизонту, равный 20º;
- ширина ростверка, 
=7 м.
м2;
3) Назначаем толщину бетонирования 
м в один слой;
4) Рассчитываем объем бетонной смеси в слое:
, м3;
м3 .
5) Определяем продолжительность укладки бетонной смеси:
, ч;
где 
- время начала схватывания бетонной смеси; принимаем 
=2 ч;
- время транспортирования бетонной смеси, определяемое по формуле:
, ч,
где - время погрузки автобетоновоза, =0,1 ч;
- время доставки бетонной смеси к месту укладки,
ч;
- время разгрузки автобетоновоза, =0,025 ч.
ч.
6) Рассчитываем поток бетонной смеси:
, м3/ч,
м3/ч.
По рассчитанному потоку бетонной смеси принимаем автобетононасос марки SCHWING BPL - 900, максимальная производительность которого 12 м3/ч.
7) Определим время укладки бетонной смеси автобетононасосом в ростверк:
, ч;
где 
- количество слоев,
,
где 
- площадь ростверка, =18,6∙7=130,2 м2 ;
- площадь одного слоя, =20,47 м2 ;
- время укладки одного слоя бетонной смеси, 
=1,75 ч.
слоев.
ч.
8) Определим стоимость работ автобетононасоса, если стоимость машино-часа его работ Смаш.ч.=218,6 руб/ч.
,
руб.
9) Определим количество автобетоносмесителей, необходимых для обеспечения непрерывного потока бетонной смеси, и их стоимость.
;
где - объем ростверка, 
=130,2 м3 ;
- максимальный объем бетонной смеси, перевозимый автобетоносмесителем, =7 м3 .
рейсов.
, ч.
ч.
Время за которое автобетоносмеситель перевезет бетон:
, ч;
ч.
Найдем необходимое количество автобетоносмесителей.
В час автобетоносмеситель делает
рейсов
За это количество рейсов он перевезет 20 м3 . Тогда для бесперерывной работы автобетононасоса необходимо следующее количество автобетоносмесителей:
автобетоносмесителя;
Тогда первая машина совершит10 рейсов, а вторая 9.
Время работы:
ч
ч
Стоимость работ автобетоносмесителей:
,руб.;
где 
=95,25 руб./ч - стоимость машино-часа работ автобетоносмесителя на 100 л по загрузке, так как объем смесителя 7 м3 , то стоимость машино-часа автобетоносмесителя будет равна:
руб./ч
руб;
руб.
Энергетические расчеты
Правильное определение нагрузок имеет существенное значение: оно необходимо для выбора числа и мощности источников электрической энергии, количества питающих линий и их сечений, аппаратуры высоковольтного и низковольтного распределительных устройств.
Каждый отдельный потребитель характеризуется номинальными параметрами, при которых он предназначен длительно работать. Эти параметры, например, номинальная мощность (активная Рн или полная Sн) и номинальный коэффициент мощности cosφн, приводятся в каталогах, а также указываются в паспорте каждого потребителя и на табличках электрических машин, трансформаторов и другом электрооборудовании. Следует иметь в виду, что для токоприемников различного характера установленная мощность Ру определяется не одинаково.
Потребители электроэнергии на площадке:
1. Сварочный аппарат COMBI 132 TURBO, P=3,6 кВт;
2. Оборудование для мойки бурового оборудования с нагревом воды DELVIR PH 3050, P=15 кВт;
3. Освещение.
Для освещения строительных площадок и других открытых пространств применяется прожекторное освещение. Принимаем прожектора заливающего света ПЗС – 35 с лампой накаливания 150 Вт.
Расчет количества прожекторов, необходимых для освещения открытой площадки S м2, производим по формуле:
где n – количество прожекторов;
Ер – расчетная освещенность, лк; принемаем 3 лк [ ];
S – площадь площадки, м2; S = 625 м2;
Fл – световой поток ламп прожектора, лм; Fл = 1900 лм [ ].
По заданию электроснабжение парка производится от дизельной электростанции. Проведем подбор ДЭС.
Подсчет силовых нагрузок ведем табличным методом.
Таблица 3.
| № п/п | Наименование механизмов | Количество электроприемников | Номинальная мощность электроприемников Рн, кВт | Коэффициент спроса kс | Расчетная мощность Рр=Рнkс, кВт | cosφ | tgφ | Расчетная реактивная мощность Qр=Ррtgφ, квар |
| 1 | Сварочный аппарат | 1 | 3,6 | 0,35 | 1,26 | 0,4 | 2,67 | 3,3642 |
| 2 | Моечное оборудование | 1 | 15 | 0,7 | 10,5 | 0,8 | 0,75 | 7,875 |
| 3 | Освещение | 4 | 0,65 | 1 | 0,65 | 0,9 | 0,48 | 0,312 |
Значение коэффициента спроса kс и cosφ определяем по приложению 24 [ ].
Из таблицы находим расчетную силовую активную и реактивную нагрузки строительной площадки:
Находим полную расчетную мощность смешанной нагрузки строительной площадки:
По полной расчетной мощности принимаем ЭСД – 20 – ВС мощностью 20 кВт.
Мероприятия по ЗОМП
В настоящее время все больше возрастает угроза применения противником ядерного, химического и бактериального оружия. Все виды оружия являются реальной угрозой для жизни человека и для эксплуатации технических средств. Для предотвращения поражения человека необходимо проводить мероприятия по защите от ОМП.
Разработка вопросов защиты от ОМП подразделений при производстве работ проектируемым комплексом машин включает в себя:
1. Оценку возможного характера поражающего воздействия по заданному оборудованию и месту дислокации подразделений.
2. Определение необходимости рассредоточения защищаемых сил и средств в заданном районе.
3. Разработку предложений по содержанию и порядку осуществления мероприятий защиты от ОМП в различных условиях обстановки.
4. Планирование работ на радиоактивно-зараженной местности.
Мероприятия по охране труда
1. Монтаж, демонтаж и перемещение буровой установки следует выполнять под непосредственным руководством лица, ответственного забезопасное выполнение указанных работ.
2. Монтаж, демонтаж и перемещение буровой установки при скорости ветра 15 м/с и более (или грозе) не допускается.
3. Перед подъемом конструкций буровой установки все элементы должны быть закреплены, а инструмент и незакрепленные предметы удалены.
4. Для управления буровой установкой требуется присутствие лишь одного оператора, на которого полностью возлагается ответственность за ее эксплуатацию. Определение рабочей зоны, установка сигналов безопасности и ограничение доступа в рабочую зону посторонних людей возлагается на линейных инженерно технических работников.
5. Основные положения по технике безопасности для оператора и обслуживающего персонала изложены в инструкции по эксплуатации буровой установки.
6. Техническое состояние буровой установки необходимо проверять перед началом каждой смены.
7. При погружении и извлечении обсадных труб лица, непосредственно не участвующих в выполнении данных работ, должны находиться на расстоянии не менее полуторной высоты буровой установки.
8. Перед началом осмотра или обслуживания буровая установка должна быть установлена в устойчивое положение, а двигатель выключен.
9. Пробуренные скважины в случае прекращения работ должны быть закрыты щитами или ограждены. На щитах и ограждении должны быть установлены предупредительные знаки.
10. В случае совместной работы буровой установки и грузоподъемного крана должны быть выполнены мероприятия по обеспечению безопасности производства работ и оформлен наряд – допуск.
Заключение
Принятый проект комплекса машин для устройства буронабивных свай и разработанный буровой инструмент соответствует предъявляемым требованиям к строительству данного рода.
В дипломном проекте отработаны все вопросы, указанные в задании. На уровне современной техники произведен выбор основного и вспомогательного оборудования.
Новизна и актуальность устройства буронабивных свай явилось важней задачей при проектировании.
Правильная организация ТО и Р бурового инструмента позволяет повысить продолжительность и эффективность эксплуатации.
Ряд вопросов, решенных в ходе дипломного проектирования касается защиты от оружия массового поражения.
На завершающей стадии дипломного проекта были определены технико – экономические показатели спректированного бурового инструмента.
В ходе дипломного проектирования были использованы различные рекомендации кафедр и непосредственно руководителя дипломного проекта.
Литература
1. Башкатов Д.Н., Олоновский Ю.А. Вращательное шнековое бурение геологоразведочных скважин, Москва, Недра, 2008
2. Метелюк С.Н., Шишко Г.Ф. Сваи и свайные фундаменты, Киев, Будiвельник, 1999
3. Володин Ю.И. Основы бурения, Москва, Недра, 2006
4. Смородинов М.И. и др. Свайные работы, Москва, Стройиздат, 2003
5. Ермошкин П.М., Устройство буронабивных свай, Москва, Стройиздат, 1992
6. Гончаров Ю.М., Таргулян Ю.О., Вартанов С.Х., Производство свайных работ на вечномерзлых грунтах, Ленинград, Стройиздат, 1998
7. Бойко Н.В., Кадыров А.С., Харченко В.В., Щелконогов Н.В. Технология, организация и комплексная механизация свайных работ, Москва, Стройиздат, 1995
8. Руденко – Моргун И.Я., Чичерин И.И. Технология свайных работ, Москва, Высшая школа, 1995
9. Косоруков И.И. Свайные работы, Москва, Высшая школа, 1994
10. Коробейников Н.Л. Электрообордование строительных машин и электроснабжения строительства, Ленинград, ВВИТКУ, 1992
Проектирование устройства буронабивных свай
Введение
Свайные фундаменты за последние несколько десятилетий нашли в России широкое применение. При этом, однако, основной объем свайных забот приходился на забивные сваи.
В последние годы в связи с ростом количества строительных объектов с большимы сосредоточенными вертикальными и горизонтальными нагрузками, а также более интенсивным освоением районов и площадок со слабыми и просадочными грунтами появилась тенденция к увеличению применения буронабивных свай.
Буронабивные сваи применяются при строительстве в районе распространения просадочных грунтов, возведении высотных зданий в крупных городах, при сооружении ряда крупных тепловых электростанций и при строительстве мостов и развязок.
Принцип изготовления буронабивных свай, предложенный более 100 лет назад отечественными инженерами, в настоящее время благодаря разработкам российских и зарубежных ученых значительно усовершенствован.
В России разработана технология изготовления буронабивных свай под защитой глинистого раствора, в том числе свай с уширенной пятой, созданы специализированные станки для устройства буронабивных свай большого диаметра и разработаны механизмы для устройства пяты набивных свай методом вдавливания лопастей уширителя в грунт.
Однако технология устройства буронабивных свай является более сложной, чем технология устройства забивных свай, а поэтому для обеспечения хорошего качества их изготовления требуется более квалифицированные кадры.
Дата: 2019-07-30, просмотров: 201.
