Проектирование бетонной гравитационной плотины

При отсутствии сцепления бетона с  основанием, например, в случае нескального основания (песок, супесь, суглинок, гравий и пр.) и в случае полускальных оснований (мергели, опоки и т. п.) в формуле (1) полагают с = 0, и коэффициент устойчивости на сдвиг в этом случае выражается отношением

                                                                         (2)

 

В случае наклона подошвы основания в сторону верхнего бьефа (рис. 4, б) под углом а к горизонту коэффициент устойчивости К_с возрастает по сравнению со случаем горизонтальной подошвы. Здесь сдвиг может произойти по наклонной плоскости подошвы, по которой действуют силы: сдвигающая Qcos α и составляющая вертикальной силы Рsinα; нормально к подошве действуют силы: Рсоsα , Qsinα и фильтрационное давление, равное W_ф/соsα:

       (3)

 

 

При наличии сцепления  оно учитывается как в формуле (1) величиной сF.

При наличии зуба (рис. 4, в) в верховой части плотины устойчивость ее на сдвиг можно рассчитывать аналогично предыдущему, считая направление сдвига по линии АВ и учитывая сцепление скалы по этой линии.

При двух зубьях в подошве плотины, что применяют иногда в случае нескального, по плотного основания, рассчитывают возможность сдвига по линии АСDВ (рис. 4, г), причем по линии СD учитывается сцепление в грунте и расчет ведут по формуле (1).

В этом случае, а также  вообще при заглублении плотины  в грунт основания учитывают дополнительные силы: со стороны верхнего бьефа - активное давление грунта Е_а и со стороны нижнего - пассивное Е_п определяемые по формулам для расчета подпорных стен. Пассивное давление Е_п учитывается обычно не полностью, так как полная величина пассивного давления проявляется при наличии сдвига плотины, что в данном случае недопустимо, и, кроме того, грунт у грани В часто является не материковым, а засыпкой, не имеющей достаточной плотности.

 

3.6. Расчет объема  земляных работ.

 

 Выемку, которую необходимо разработать для возведения плотины, в плане имеет форму прямоугольника. Грунт, подлежащий разработке песчаный и гравийный, проектируемая глубина, на которую необходимо разработать котлован - 4,2 м, крутизна откосов - 1 : 1. Соответственно величина заложения котлована составляет 4,2.

Объём выемки, т. е. грунта вынимаемого из котлована определяется по формуле:

V  = H/6 [(2а+а₁)b + (2а₁+а)b₁],                                                        (4) 

где, V  - объём выемки, м³;

       H - глубина котлована, м, равная 4,2 м;

       а - ширина котлована понизу, м. Для удобства производства работ по возведению опалубки плотины размеры выемки понизу принимаются на 1 м больше в каждую сторону => а = 40 + 2=42 м.

b - длина котлована понизу, м => b = 400 + 2 = 402 м.

а₁ - ширина котлована поверху, м. а₁ = а + 2m H, где m - кривизна откоса, равная 1, т. е.  а₁ = 42 + 2·1·4,2 = 50,4 м.

b₁ - длина котлована поверху, м. b₁ = b + 2m H, т. е. b₁ = 402 + 2·1·4,2 = 410,4 м.

=> V  = 4,2/6[(2·42 + 50,4)·402 + (2·50,4 + 42)·410,4] = 78843,74 м³

 

 

 

 

 

 

Глава IV. Производство земляных работ.

 

4.1 Выбор метода  производства работ.

 

Грунты можно разрабатывать  механическим, гидромеханическим и взрывным способами. Гидромеханический способ основан на размывании грунта водяной струей гидромонитора или всасывании разжиженного грунта земснарядом. Взрывной способ заключается в разрушении и перемещении грунта энергией взрыва. Основным способом разработки является механический. Он заключается в отделении грунта от массива резанием с помощью землеройных или землеройно-транспортных машин.

Выбор способа разработки грунта и схемы комплексной механизации  зависит от объемов и сроков выполнения работ, вида и геометрических параметров земляного сооружения, условий производства работ и т. д. Выбираем механический способ разработки.

Технологический процесс  устройства выемки включает разработку грунта с погрузкой в транспортные средства или на бровку выемки, транспортировку грунта, планировку дна и откосов. Для разработки грунтов используют землеройные и землеройно-транспортные машины. Наиболее часто применяют одно- и многоковшовые экскаваторы. При комплексной механизации земляных работ кроме ведущей машины в комплект входят вспомогательные машины для механизированного выполнения процессов, сопутствующих основному - разработке грунта. Выбираем одноковшовый экскаватор с прямой лопатой в качестве ведущей машины и автосамосвал в качестве транспортного средства.

Экскаваторный забой - пространство, в котором размещается экскаватор и происходит разработка грунта. Экскаваторная проходка - выемка, образующаяся в результате последовательной разработки грунта при периодическом передвижении экскаватора в забое.

В зависимости от расположения экскаватора относительно забоя  и его перемещения в процессе разработки грунта проходка может быть лобовой или боковой. В данном случае выбираем лобовую проходку нормальной ширины.

Погрузка грунта в транспортное средство (автосамосвал) будет происходить  непосредственно в забое, для  въезда и выезда которого устраиваем наклонные пандусы с уклоном 10…15⁰.

 

4.2 Выбор комплекта  машин.

 

Как было сказано выше, выбираем механический способ разработки грунта.

Для производства строительных работ при возведении данного  типа сооружения, а в частности  при производстве подготовительных  и земляных работ выбираем следующий  комплект машин:

Непосредственно перед началом  земляных работ на площадке производятся подготовительные работы, которые включают в себя не только подготовку площадки на которой будет производиться  разработка выемки под плотину (водоотвод, обводнение), но и подготовка строительной площадки, где в дальнейшем будут  размещаться хозяйственные постройки (расчистка территории, водоотвод  и др.)

Расчистку площадки от кустарника и мелколесья осуществляют бульдозерами-кусторезами, которые срезают не только кусты, но и деревья толщиной дот 30 см. Рабочим  органом кустореза является отвал  с ножами, укрепленный к рамам  гусеничных тележек трактора. Кусторез имеет ограждение, предохраняющее водителя от падающих деревьев. В нашем случае используется кусторез модели ДП-24 на базе гусеничного трактора ТО-130.1.1.1 в количестве 2 единиц.

До начала земляных работ  на площадке необходимо снять плодородный  растительный слой в размерах, указанных  в техническом проекте, и уложить  в отвалы для дальнейшего использования  его при рекультивации нарушенных сельскохозяйственных земель, а также  при благоустройстве площадки. Для  данного вида работ используем бульдозер  ДЗ-28(Т-130) в количестве 3 единиц. Бульдозер  -  землеройно - транспортная   машина   на   базе   гусеничного   трактора  со  сменным оборудованием  для послойной разработки и перемещения  грунта. Бульдозеры применяются в  строительстве для: рытья неглубоких выемок с транспортированием грунта на небольшие расстояния и сооружении невысоких насыпей, на расчистке  территории и планировочных работах, разработке грунта в карьерах, обратной засыпке траншей.

Разработка выемки под  плотину будет осуществляться одноковшовым экскаватором с прямой лопатой марки  ЭО-5123 в количестве 3 единиц которые  будут двигаться параллельно  друг другу.

Экскаваторная проходка - выемка, образующаяся в результате последовательной разработки грунта при периодическом  передвижении экскаватора в забое.

Если среднее направление  разработки грунта параллельно оси  проходки (то есть совпадает с направлением движения экскаватора), то такая проходка называется лобовой (торцевой), в другом случае - боковой.  В данной работе выемка разрабатывается лобовой  проходкой нормальной ширины.

Рабочий процесс одноковшового  экскаватора состоит из последовательно  выполняемых операций: отделение  грунта от массива, заполнения им ковша, транспортирование грунта в ковше  к месту разгрузки, разгрузки  грунта из ковша, возвращение ковша  в забой на исходную позицию.

В качестве же транспортного  средства будет использоваться автосамосвал МАЗ-503 в количестве 7 единиц.

 

4.3 Технические  характеристики выбранного комплекта  машин.

 

                           Техническая характеристика кустореза  ДП-24.

                                                                                                             Таблица 4

Базовый трактор : модель мощность двигателя, кВт	ТО-130.1.1.1 117,6
Ширина захвата, м	3,6
Угол установки ножей  в плане, град	64
Рабочие скорости, км/ч: вперед назад	3,6…4,4 2,7…6,8
Габариты, м	7,6´3,6´3,25
Масса, т: общая оборудования кустореза	17,0 3,32

 

 

                      Техническая характеристика бульдозера  ДЗ-28(Т-130).

                                                                                                             Таблица 5   

Мощность, кВт	118
Масса, т	14,1
Размер отвала, м	3,9´1,0
Наибольшие размеры разработки, м: Ширина глубина	3,9 0,4
Габариты, м	6,4´3,2´3,1
Производительность, м3/ч	860

                         

 

 Техническая  характеристика экскаватора ЭО-5123.

                                                                                                             Таблица 6

Мощность, кВт	125
Масса, т	37,0
Емкость ковша, м3	2,0
Наибольшие размеры разработки, м: Ширина глубина	20,4 5,5
Габариты, м	13,0´3,1´4,9
Производительность, м3/ч	80

 

 

                               

 Техническая  характеристика МАЗ-503

                                                                                                             Таблица 7

Грузоподъёмность	7,06 т
Ёмкость кузова	4 м3
Максимальная скорость гружёной машины	70 км/ч
Высота автомобиля вместе с бортом	1,9 м

 

4.  Технико-экономические показатели строительных машин.

 

  При определении основных  технико-экономических показателей  необходимо рассчитать производительность  землеройных и землеройно-транспортных  машин. В качестве землеройной  машины для разработки котлована  применяется экскаватор. К землеройно-транспортным  машинам относятся бульдозер,  бульдозер-кусторез, применяемые при  выполнении подготовительных работ. 

  Производительность  экскаватора, землеройных и землеройно-транспортных  машин следует определять по  формуле:

П_т = Тq К_н К_в / (Т_ц К_р),                                                          (5)

где Т, Т_ц  - время работы машины, время цикла экскавации;

q  - геометрическая вместимость ковша (земляной призмы);

К_н, К_в, К_р   - соответственно коэффициенты наполнения ковша, разрыхления грунта, использования времени в течение смены.

       Производительность  можно повысить в результате  следующих мероприятий:

• сокращения цикла экскавации (Т_ц), совмещая рабочие операции, уменьшая угол поворота стрелы при разгрузке, разрыхляя грунт в период перерывов в подаче транспорта;
• увеличения объема грунта, разрабатываемого за один цикл (q, К_н), в случае применения ковшей повышенной вместимости, более полного их заполнения;
• увеличения коэффициента К_в в процессе сокращения простоев (своевременное проведение профилактических работ).

      При работе  экскаватора с погрузкой грунта  в транспортные средства число  требующихся самосвалов: