Технология строительства подземных сооружений методом опусконого колодца

Федеральное агентство  по образованию

Государственное образовательное  учреждение

высшего профессионального  образования 

«Уфимский государственный нефтяной технический университет»

 

 

Кафедра «Технология строительного производства и фундаменты»

 

 

 

 

 

 

 

ТЕХНОЛОГИЯ СТРОИТЕЛЬСТВА ПОДЗЕМНЫХ СООРУЖЕНИЙ МЕТОДОМ ОПУСКОНОГО КОЛОДЦА

 

Пояснительная записка  к курсовому проекту 

по дисциплине «Технология  и механизация строительных процессов»

 

 

 

КП 12 08 270112 ВВз ПЗ

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Студент гр.           Вагапов

                                                                                   27.11.2012                                             

 

Руководитель                                                                                                                            Р.З.Шаяхметов

                                                                                   27.11.2012                                                               

 

 

 

 

 

 

 

Уфа 2012

СОДЕРЖАНИЕ

 

    Исходные данные для проектирования 4

1. Расчет погружного колодца 5

1.1. Проверка условий погружения 5

1.2. Проверка условий всплытия 8

2. Расчет объемов строительных конструкций и материалов 10

2.1. Расчет временных опор колодца 10

2.2. Объем товарного бетона 11

2.3. Расчет требуемого количества арматуры 11

2.4. Расчет опалубки 13

2.5. Расчет строительных лесов 14

2.6. Расчет гидроизоляции 14

2.7. Расчет количества приемных воронок 15

2.8. Расчет объемов земляных работ 16

2.8.1. Расчет объемов работ по срезке растительного слоя 17

2.8.2. Расчет объемов земляных работ по разработке ПК 18

2.8.3. Расчет объемов земляных масс грунта при погружении опускного колодца 18

2.8.4. Объем работ по обратной засыпке ПК 19

2.8.5. Расчет потребного количества щебня 19

3. Составление производственной калькуляции трудовых затрат 21

4. Определение комплекта машин и механизмов 23

4.1. Выбор бетоноукладочного оборудования 23

4.2. Выбор крана для подачи арматуры и опалубки 25

4.3. Выбор землеройной техники 28

4.3.1. Срезка растительного слоя 28

4.3.2. Разработка ПК 28

4.3.3. Разработка грунта при погружении опускного колодца 29

4.3.4. Обратная засыпка ПК 29

4.4. Расчет транспортных средств 30

5. Определение технико-экономических показателей и выбор оптимального варианта механизации монтажных работ 31

5.1. Определение продолжительности арматурно-опалубочных работ 31

5.2. Определение общей продолжительности производства монтажных работ 34

5.3. Определение трудоемкости монтажа 1 т конструкции 35

5.4. Определение себестоимости монтажа 1 т конструкции 35

5.5. Определение удельных приведенных затрат на монтаж 1 т конструкции 36

6. Проектирование и технология строительных процессов 38

6.1. Срезка растительного слоя 38

6.2. Разработка пионерного котлована 38

6.3. Установка арматуры и опалубки 39

6.4. Бетонирование 39

6.5. Расчет количества бетонолитных труб при бетонировании подушки

днища опускного колодца  методом ВПТ 39

7. Составление календарного плана производства работ 42

8. Проектирование складского хозяйства 44

9. Проектирование временных санитарно-бытовых и административных зданий 46

10. Проектирование временных сетей водоснабжения 48

11. Проектирование временных сетей электроснабжения 49

11.1. Определение расхода электроэнергии 49

11.2. Определение мощности трансформатора 49

11.3. Расчет количества прожекторов 50

12. Технико-экономические показатели проекта 52

Список использованных источников 53

                                                                                                                      

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

         Исходные данные для проектирования

 

Номер варианта – 08.12.22.31.06.

Внутренний диаметр  опускного колодца – 8 м.

Данные по грунтам:

I зона – суглинок, f₁=5 т/м³, толщина – 5м;

II зона – глина липкая, f₂=6 т/м³, толщина – 6 м;

III зона – гравий и крупный песок, f₃=5 т/м³, толщина – 7 м;

Глубина залегания грунтовых  вод – 4 м.

К третьей зоне прибавляется высота ножевой части опускного колодца – 2,5 м

Глубина пионерного котлована:

h_ПК=УГВ - 0,5=5,5-0,5= 5м.

 

 

Рисунок 1 - Схема стакана опускного колодца

 

 

 

 

 

1. Расчет погружного колодца

 

 

1.1 Проверка условий погружения

 

 

Для преодоления сил  трения грунта об стенки колодца, возникающие  при погружении, должно выполняться  следующее неравенство:

 

,

 

где  k_n – коэффициент погружения;

Q – вес оболочки опускного колодца, тс;

В – вес воды, вытесненной стенами колодца, тс;

Т – полная сила трения стен колодца об грунт, тс.

Вес оболочки опускного  колодца:

 

Q = V×g_ЖБ = p×(R² - r²)×H_К×g_ЖБ,

 

Вес воды, вытесненной стенами колодца:

 

В = p×(R² - r²)×H_В×g_В,

 

g_жб – объемный вес железобетона, т/м³,  g_жб = 2,5 т/м³;

g_в – объемный вес воды, т/м³,  g_в = 1 т/м³.

 

Полная сила трения стен колодца об грунт:

 

Т = U×Н_тр f₀ = 2πR×(∑Н_зон+ Н_нож - Н_пк)×f₀,

 

где  H_k – полная высота колодца, м.

H_k=h_зон+2,5+0,5=18+2,5+0,5=21 м;

            H_в – высота, на которую действует выталкивающая сила воды, м.

H_в = H_k –УГВ-0,5= 21-5,5-0,5=15 м;

H_тр – высота, на которую действует трение, м.

H_тр= H_k –h_ПК -0,5=21-5-0,5=15,5 м.

Для круглых колодцев толщину стенки можно определить, подставив значения Q, T и B в неравенство:

Q – B =1,15 T

 (R² - r²)×(H_К×g_ЖБ  - H_В×g_В) = 2×1,15× R×(∑Н_зон+ Н_нож - Н_пк)×f₀

Усредненное значение силы трения определяем из соотношения:

 

 

,

 

где f_n – удельная сила трения боковой поверхности колодца по слою грунта, тс/м²;

h_n – высота слоя грунта в зоне м.

 

 

 

 

Обозначим через 

 

 

Толщина оболочки опускного  колодца:

 

 

 

Внешний радиус колодца:

 

R=r+b,

 

R=4,0+1,5=5,5м.

 

Вес оболочки опускного  колодца:

 

Q = 3,14·(5,5²-4²)·21·2,5=2349,1 т.

 

Вес воды, вытесненной стенами колодца:

 

В = p×(R² - r²)×H_В×g_В,

 

В = 3,14·(5,5²-4²)·15·1=671,2 т.

 

Полная сила трения стен колодца об грунт:

 

Т = 2πR×(∑Н_зон+ Н_нож - Н_пк)×f₀,

 

Т = 2·3,14·5,5·2,69·(18+2,5-5)=1440,1 т.

 

 

Проверим, выполняется  ли условие:

 

 

Условие выполняется, значит принимаем толщину стены равную b = 1,5 м. Внешний радиус R = 5,5 м,  внутренний радиус r = 4,0 м.

 

 

1.2 Проверка условий всплытия

 

Так как колодец погружается  в водонасыщенных грунтах, то необходимо выполнить проверку на всплытие колодца (после бетонирования днища) под действием гидростатических сил.

 

Рисунок 2 – Схема ножа опускного колодца

 

Расчет выполняется по формуле:

 

 

где Q - вес оболочки опускного колодца, т;

Q_дн – вес днища, т;

Т₁ –сила трения колодца о грунт, т;

Н_в – глубина погружения колодца до уровня подземных вод, м;

g_в – объемный вес воды, т/м³.  g_в = 1 т/м³;

F_k – площадь колодца по внешнему периметру, включая площадь днища, на глубине от уровня залегания грунтовых вод до проектной отметки погружения стакана колодца, м².

 

Вес днища:

 

 

где  g_б – объемный вес бетона, g_б = 2 т/м³;

h – высота днища (принята 1,85 м), м.

 

 

Сила трения колодца о грунт:

 

Т₁=0,5·Т^’,

 

где  Т^’ – полная сила трения колодца о грунт без учета пионерного котлована, т

 

 

Т¢ = πD×Н_тр×f_ср,

 

где  D – наружный диаметр колодца, м;

Н_тр - высота, на которую действует трение:

Н_тр = Н_к – 0,5 = 20,5 м;

f_ср – усредненное значение коэффициента силы трения грунта по бетону:

 

 

Т¢ = 0,5∙3,14∙2·5,5·20,5∙2,45=867,4 т;

 

Площадь колодца по внешнему периметру:

 

F_к = π∙R²,

 

F_к = 3,14·5,5²=95 м²

 

Проверим, удовлетворяют ли полученные значения условию:

 

 

 

Условие выполняется.

 

 

2. Расчет объемов строительных конструкций и материалов

 

 

2.1 Расчет временных опор колодца

 

 

Монолитные ж/б опускные колодцы площадью до 250 м² бетонируются чаще всего на временных опорах, располагаемых под банкеткой ножевой части по периметру сооружения. В проекте принимаем временные опоры – деревянные, выполненные из отесанных на два канта бревен, брусьев или шпал. Они укладываются на песчаную подушку толщиной не менее 40 см и утапливаются на половину поперечного размера.

Длину подкладок принимаем на 1 м больше толщины стены опускного колодца.

Площадь подкладок определяем по формуле:

 

 

где R – расчетное сопротивление грунта основания, кгс/см²;

q – вес 1 м периметра стены колодца, т/м.

 

 

где  Н_яр – высота одного яруса колодца,м;

 R – наружний диаметр колодца, м;

 r – внутренний диаметр колодца, м.

 

Высота яруса не должна превышать 10 м, значит исходя из условия, что полная высота опускного колодца 21 м, мы делим их на 3 яруса, значит высота одного яруса равна: 21:3=7,0 м.

 

 

R для суглинков 300 кПа = 3,06 кгс/см².  

 

 

Длина подкладок определяется толщиной стены плюс 1 м и равна:

 

l= b_ст + 1 = 1,5 + 1 = 2,5 м.

 

Ширина «постели» подкладок - 16 см (согласно таблицы 6.1 [2]).

 

Всего подкладок:

 

,

 

где  N₀ – количество подкладок, шт.

Количество прокладок – 2 шт. на 1 м F = 8600 см²;

   π·(R+r) – периметр одного яруса опуского колодца.

 

 

 

2.2 Объем товарного бетона

 

Объем товарного бетона для сооружения геометрически равен  объему стен и подушки днища опускного  колодца.

 

Объем стен:

 

где   Q_ст = Q - вес оболочки опускного колодца, т;

g_жб – объемный вес железобетона, т/м³.  g_б = 2,5 т/м³.

 

Объем днища:

 

 

2.3 Расчет требуемого количества арматуры

 

 

Арматуру опускных колодцев устанавливают после устройства внутренней опалубки ножа колодца. В  проекте арматуру принимаем в  виде армоблоков.

Для опускного колодца  с диаметром не более 15 м длину  армоблока принимаем 1,5 м. Армоблоки  устраиваем последовательно по контуру опускного колодца и скрепляем между собой монтажными скрутками.

Высоту армоблока принимаем равной высоте яруса, т.е. 7,0 м.

Дальнейшее соединение армоблоков по высоте осуществляется сваркой с помощью накладок.

 

Рисунок 3 - Схема сварного соединения армоблоков по высоте (а)

и расположение арматуры в армоблоке (б)

Масса одного армоблока:

m_ар = Р₀·Н_яр·n·1,1,

 

где  Р₀ – вес 1 м арматуры, Р₀ = 2,47кг;

n – количество стержней, n=12 шт;

Н_яр – высота яруса, Н_яр=7,0 м.

 

m_ар = 2,47·7,0·12·1,1=228,23 кг.

 

Количество армоблоков на один ярус:

 

 

где  R – наружний радиус колодца, м;