Проект организации работ по сооружению земляного полотна железной дороги колеи 1520 мм

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования

«Уральский государственный университет путей сообщения»

ПЕРМСКИЙ ИНСТИТУТ ЖЕЛЕЗНОДОРОЖНОГО ТРАНСПОРТА

— филиал федерального государственного бюджетного образовательного учреждения высшего профессионального образования

«Уральский государственный университет путей сообщения» в г. Перми Факультет среднего профессионального образования КУРСОВОЙ ПРОЕКТ по дисциплине «Организация и технология строительства железных дорог»

на тему: «Проект организации работ по сооружению земляного полотна железной дороги колеи 1520 мм»

Пермь 2015 г.

Содержание Введение

1. Определение объемов земляных работ

2. Распределение земляных масс

3. Выбор способов комплексной механизации

4. Определение площади укрепления откосов

5. Требования охраны труда и техники безопасности при выполнении земляных работ Заключение Список использованных источников

Введение

Строительство как отрасль материального производства играет большую роль в хозяйственном развитии страны. Экономические задачи, решаемые с помощью строительства, связаны, прежде всего, с созданием основных фондов для всех отраслей народного хозяйства.

Железнодорожное строительство — наиболее сложное среди других видов капитального строительства и очень специфично из-за своей значительной линейной протяженности. Оно осуществляется в различных климатических и инженерно-геологических условиях, круглогодично, с применением мобильной техники и ведется обычно в малообжитых районах. К железнодорожному строительству относятся: постройка новых и соединительных путей, сооружение вторых и третьих путей, электрификация существующих и вновь строящихся железных дорог, реконструкция и переустройство отдельных линий.

Первая в мире железная дорога общего пользования была построена в Англии и начала действовать в 1825 году. В России первая железная дорога (Петербург — Павловск) протяженностью 27 км была построена в 1837 году. За долгие годы после этого был выполнен большой объем строительства новых железных дорог и разработаны перспективные планы развития сети железных дорог страны на ближайшие годы. Сегодня из Москвы по железной дороге можно уехать в Ниццу и Прагу, Берлин и Париж. Скоростное сообщение с Хельсинки налажено из Санкт-Петербурга.

Значительная роль в повышении эффективности железнодорожного строительства принадлежит рациональному планированию и оптимальной организации производства, улучшению его комплексной и инженерной подготовки, совершенствованию технологии производства строительно-монтажных работ.

Цель данной работы состоит в создании проекта организации работ по сооружению участка земляного полотна железной дороги.

Для достижения данной цели поставлены следующие задачи:

1) изучить теоретические аспекты организации и технологии строительства железных дорог;

2) расчетным методом определить объем земляных работ;

3) выполнить распределение земляных масс по графику суммарных объемов;

4) выбрать и обосновать способ комплексной механизации работ;

5) определить площади укрепления откосов;

6) изложить требования охраны труда и техники безопасности при выполнении земляных работ.

Проект производства работ выполняется на основании комплекса взаимосвязанных расчетов и рабочих чертежей (продольного профиля и типовых чертежей).

1. Определение объемов земляных работ Земляное полотно железной дороги представляет собой ряд выемок и насыпей, возводимых по типовым или индивидуальным проектам (поперечным профилям). Для железнодорожной линии IIкатегории дороги однопутного участка пути принимаются поперечные профили земляного полотна, представленные на рисунке 1 и рисунке 2.

строительство железный дорога земляной Рисунок 1. Поперечный профиль выемки Рисунок 2. Поперечный профиль насыпи Для выполнения расчетов используем следующие исходные данные:

— план и профиль линии, рабочие отметки, представленные в Приложении 1;

— железная дорога IIкатегории, вид используемого грунта — глина.

— ширина основной площадки земляного полотна 7,6 м;

— откосы на всей высоте имеют уклон 1:1,5;

— поперечный уклон местности равен нулю.

Выполним предварительно расчеты постоянных величин по исходным данным. Поперечное очертание верха однопутного земляного полотна должно быть в виде трапеции шириной поверху 2,3 м, высотой 0,15 м и с основанием, равным ширине земляного полотна.

Ширина выемки по низу определяется по формуле:

В = b + 2 K (1),

где K-ширина верхнего основания кювета, принимаемая как 2,2 м;

b — ширина выемки по низу, м.

B = 7,6 + 2 2,2 = 12 м.

Площадь сливной призмы определяется следующим образом:

f = 0,15 = 0,74 м² (2),

причём для насыпи f= + 0,74 м², для выемки f = - 0,74 м².

Площадь кювета определяется по формуле:

щ = 0,6 = 0,78 м² (3),

тогда 2 = 1,56 м².

Для уменьшения объемов расчетов призматоидальную поправку в курсовом проекте не будем учитывать.

Таблица 1

Данная таблица заполняется и рассчитывается следующим образом.

Графа 1 — проставляются номера пикетов.

Графы 2, 3 — выписываются заданные рабочие отметки соответственно в графу «Насыпь» или «Выемка».

Графа 4 — определяются средние рабочие отметки на пикетах:

ПК 0−1 Н_ср = =0,91 м;

ПК 1−2 Н_ср = = 2,14 м и т. д.

Графы 5,6 — определяется первое слагаемое в формуле объема земляных работ, для чего предварительно были записаны постоянные величины: b = 6,6 м, В = 7,76 м. Получаем:

ПК 0−1 В · Н_ср = 7,6 · 0,91= 6.92 м² (для выемки);

ПК 5−6 b · Н_ср = 7,6 · 2,14 = 16,26 м² (для насыпи) и т. д.

Графа 7 — средняя рабочая отметка возводится в квадрат.

Графа 8 — результат графы 7 умножается на показатель уклона откосов m, равный 1,5.

Так, для ПК 0−1 1,5 · 7,6 = 11,4 м² и т. д.

Графы 9, 10- проставляются постоянные величины, определенные ранее, причем объем сливной призмы обязательно со знаком «+» или «-».

Графа 11 — на пикетах, на которых располагается кривая, выписывается величина уширения земляного полотна в кривой (а). В нашем случае, а = 0,5 м и кривая располагается с ПК 4 по ПК 8.

Графа 12 — определяется средняя рабочая отметка с учетом высоты сливной призмы, причем для насыпи +0,15 м, а для выемки — 0,15 м.

Например:

ПК 4−5 (выемка) 2,18- 0,15 = 2,03 м ПК 5−6 (насыпь) 3,42+ 0,15 = 3,57 м.

Графа 13 — площадь от уширения земляного полотна (гр.11) умножается на гр.12.

Графа 14 — определяется суммарная площадь поперечника:

для насыпи гр.14 = гр.5 + гр.8 + гр.9 + (гр.13);

для выемки гр.14 = гр.6 + гр.8 — гр.9 + гр.10 + (гр.13).

(гр.13) — только на участках уширения в кривой.

Графа 15 — проставляются длины участков. В нашем случае длины всех участков составляют 100 м.

Графы 16, 17 — рассчитывается объем земляных работ отдельно для насыпи и для выемки путем умножения результата гр.14 на длину участка.

Суммарный объем грунта всех насыпей и выемок, определенный по проектным отметкам продольного профиля, называется профильным объемом (кубатурой) земляного полотна. Объем грунта, разрабатываемого в выемках, резервах и карьерах для образования земляного полотна называется рабочим объемом (кубатурой). Суммированием по графе 16 и 17 определяются помассивные объемы земляных работ и профильная кубатура:

V_пр = V_н + V_в (4).

Так V_пр =46 394+30390=76 784 м³.

Рабочая кубатура на данном объекте определяется по формуле:

V_р= ?V_в + ?V_рез (5),

где ?V_в — сумма объемов выемки;

?V_рез — сумма объемов резервов.

Возможны два случая:

1) если? V_н ?V_в, то V_р = ?V_в, а объем кавальера V_кав = ?V_в — ?V_н;

2) если? V_н ?V_в, то необходимо предусмотреть резерв:

V_рез = ?V_н — ?V_в, а рабочая кубатура V_р = ?V_в — V_рез.

В нашем случае: ?V_н = 46 394> ?V_в = 30 390 м³.

Тогда объем резерва V_кав= 46 394−30 390=16004м³, а рабочая кубатура V_р = ?V_в =30 390м³.

Графа 18 — на каждом пикете определяются координаты графика суммарных объемов. Для этого производится алгебраическое суммирование объемов земляных работ (графы 16, 17) с учетом знаков этих объемов: выемка — «+», насыпь — «-».

Так, на ПК 15 координата равна 16 004 м³, что точно совпадает с объемом резерв, определенным ранее. Это является контролем правильности расчета координат графика.

Графическая часть данного раздела выполнена на миллиметровой бумаге в соответствующем масштабе и представлена в Приложениях. Так, помимо плана и профиля участка, по объемам графы 16 и 17 таблицы 1 построен график попикетных и помассивных объемов земляных работ. По вычисленным координатам (гр.18 табл.1) выполнен график суммарных объемов.

График суммарных объемов имеет следующие свойства:

— каждому наклону его линии соответствует определенный вид земляных работ. При рассмотрении графика слева направо отрезки, идущие на подъем, соответствуют выемкам; идущие на спуск — насыпям. В нашем случае отрезки К-С и М-Р — выемки, а отрезки С-М и Р-N-насыпи.

— точки переломов графика (переход от подъема на спуск и обратно) соответствуют нулевым местам на профиле. В нашем случае т. С — ПК 5, т. М — ПК 10, т. Р — ПК 15.

— каждая горизонтальная линия, проведенная на графике, отсекает равновеликие объемы, т. е. объем выемки равен объему насыпи. Это справедливо и для нулевой горизонтальной оси, на которой проставлены номера пикетов.

В нашем случае объемы выемки (ПК 0 — ПК 5) и насыпи (ПК 5 — ПК 10) равны — 9752 м³; объемы насыпи (ПК 5 — ПК 10) и выемки (Пк 10 — ПК 15) равны — 3118 м³; объемы выемки (ПК 10 — ПК 15) и насыпи (ПК 15 — ПК 19) также равны — 16 005 м³.

Совокупность объемов двух выемок по графе 18 за вычетом остатка из первой выемки должна составить суммарный объем выемок (гр. 17):

9752- 3118+ 16 005 = 22 639 м³.

Недостаток грунта полученный при разработке выемок в объеме -16 005 м³ — будет взят из резерва.

2. Распределение земляных масс Объем и дальность перемещения рабочей кубатуры существенно влияют на стоимость производства земляных работ. Для уменьшения рабочей кубатуры необходимо максимально использовать грунт из выемок для отсыпки насыпей. Эта основная задача решается при распределении земляных масс, которое ведется в следующем порядке:

— продольный профиль разбивается на отдельные рабочие участки (массивы насыпей и выемок), для каждого из которых решается вопрос распределения земляных масс;

— определяются участки продольной и поперечной возки грунта. Продольная возка — это перемещение грунта из выемок в насыпи. Поперечная возка — это перемещение грунта из резервов в насыпи или из выемок в кавальеры;

— определяется, из каких выемок, в какие насыпи, в каких объемах и на какое расстояние будет перемещаться грунт;

— устанавливается, какие насыпи, в каких объемах будут отсыпаться грунтом из резервов или кавальеров;

— определяется, из каких выемок, в каких объемах будет перемещаться грунт в кавальеры или отвалы;

— вычисляется средняя дальность перемещения на участках продольной и поперечной возки грунта;

— рассчитывается коэффициент использования грунта:

K = (6),

гдеV_раб — рабочий объем;

V_проф — профильный объем земляных работ.

На основе экономического сравнения необходимо выбрать наиболее рациональный способ выполнения работ по сооружению земляного полотна. Первый способ — продольная возка — имеет преимущества по сравнению с поперечным — дает минимальный объем рабочей кубатуры, поэтому с него и начинаем распределение земляных масс. В случае, если получатся слишком большие дальности возки грунта, необходимо перейти на поперечный способ производства работ.

Используя график суммарных объемов (Приложение 3), выполним распределение земляных масс. На рисунке 3 представлен продольный профиль, который разделен на отдельные рабочие участки — массивы насыпей и выемок, где указан объем работ.

Рисунок 3. Распределение земляных масс При разработке выемок в насыпи применяется продольный способ возки, обозначенный на рисунке горизонтальными стрелками. Также нам потребуется переместить недостающий объем грунта из резерва во вторую насыпь, для этого используем поперечный способ возки — вертикальная стрелка. Так, часть грунта из первой выемки в размере 16 168 м³ будет использована для разработки первой насыпи, а оставшееся количество грунта (9750 м³) необходимо взять из второй выемки. Поскольку суммарный объем выемок не превышает требуемый объем для насыпей, недостаток грунта во второй насыпи (16 004 м³) отсыпаем из резерва.

Средняя дальность возки грунта составит 500 м.

Используя формулу (6) рассчитаем также коэффициент использования грунта:

K = = = 0,83.

3. Выбор способов комплексной механизации Наиболее рациональным методом организации земляных работ является комплексная механизация. Входящие в комплексный процесс земляных работ подготовительные и основные работы выполняются комплектами машин и механизмов, рационально подобранных по их основным параметрам. Ведущим процессом является разработка грунта, а ведущей машиной в комплексе основных работ — землеройная машина.

Организация земляных работ должна обеспечивать максимальную производительность ведущей машины, а также наименьшую стоимость производства работ.

Каждая землеройная машина может выполнить определенные виды работ при сооружении земляного полотна.

Так, экскаватор-прямая лопата работает обязательно с транспортными средствами — автосамосвалами и может быть применен для разработки выемки с возкой грунта автосамосвалами либо в насыпь, либо в кавальер. Ограничением применения экскаватора-прямая лопата является глубина выемки. Экскаватор-драглайн может работать как с автотранспортом, так и без него — в отвал.

Скрепер — землеройная и транспортная машина — может разрабатывать выемку в насыпь. Ограничение для применения — дальность продольной возки (до 500 м). Скрепер может также разрабатывать выемку в кавальер и разработать резерв с отсыпкой насыпи, в этом случае ограничением является высота насыпи.

Выбор ведущей машины зависит от типа и дальности возки, высоты насыпи и глубины выемки, объема земляных работ, а также вида грунта. В нашем случае при средней дальности возки 500 м и рабочей кубатуре м³в качестве ведущей землеройной машины выбираем скрепер прицепной с ковшом емкостью 7 м³.

Исходя из справочных данных можно определить состав скреперного комплекта машин (таблица 2).

Таблица 2 — Состав скреперного комплекта машин

По исходным данным было намечено четыре участка и определены для них рабочая кубатура и дальность возки, а также выбрана ведущая землеройная машина. Данные проектные решения занесены в таблицу 3.

Таблица 3 — Проектные решения

Работа скреперов в зависимости от конкретных условий может быть организована по следующим схемам: круговой, эллиптической, восьмеркой.

Круговая схема применима при возведении насыпей из одностороннего резерва или разработки выемки с укладкой грунта в односторонний кавальер. Эллиптическая схема — при поперечной и продольной возке грунта (из карьера в насыпь, из выемки в насыпь). Схема восьмеркой — при возведении насыпи из двустороннего резерва или разработки выемки с укладкой грунта в двусторонний кавальер.

В нашем случае применима круговая схема движения скрепера, которая представлена в Приложении 4.

Рабочий цикл скрепера состоит из четырех операций:

1) набор грунта;

2) транспортировка грунта;

3) укладка грунта (выгрузка);

4) порожний ход.

4. Определение площади укрепления откосов Укрепление откосов осуществляется с целью защиты земляного полотна от воздействия воды, льда, ветра и других природных факторов и механических повреждений.

Тип укрепления следует назначать с учетом:

— вида укрепляемого сооружения и его размеров;

— грунтов, слагающих откос и его основание;

— климатических, топографических и гидрологических условий;

— заданных сроков строительства и результатов технико-экономических расчетов.

Укреплять откосы можно различными способами, такими как: посев травы, посадка деревьев и кустарников, одерновка откосов, крепление армированным грунтом, укладка железобетонных плит и т. д. Наиболее эффективным и экономичным способом в условиях Среднего Урала является гидропосев многолетних трав. Данный метод защиты откосов заключается в разбрызгивании под давлением смеси, состоящей из воды, семян и минеральных удобрений. Для этих целей можно использовать следующие виды специализированных машин: ПМ-130 Б, ЦНИЦС, подвешенный на стреле экскаватора-драглайна.

Площадь укрепления откосов определяем по формуле:

S = 3,6 · H_ср · l (7),

где Н_ср — средняя рабочая отметка насыпи и выемки, м;

l — длина средней рабочей отметки, м (l = 500 м).

В нашем случае:

Н_ср в₁ = 2,02 м;

Н_ср в₂ = 1,8 м;

Н_ср н₁ = 3,57 м;

Н_ср н₂ = 3,13 м.

Определим площади укрепления откосов для каждой насыпи и выемки:

S_отк.в₁ = 3,6 · 2,02 · 500 = 3 636 м²;

S_отк.в₂ = 3,6 · 1,8 · 500 = 3 240 м²;

S_отк.н₁ = 3,6 · 3,57 · 500 = 6 426 м²;

S_отк.н₂ = 3,6 · 3,13 · 500 = 5 634 м².

Общая площадь укрепляемых откосов определяется по формуле:

S_укр. = ?S_отк.в + ?S_отк.н (8).

Так, совокупная площадь укрепляемых откосов при производстве работ по сооружению земляного полотна составит:

S_укр. = 6876 + 12 060 = 18 936 м².

5. Требования охраны труда и техники безопасности при выполнении земляных работ При выполнении работ по сооружению земляного полотна железной дороги необходимо обеспечить строгое соблюдение всеми работниками требований охраны труда и техники безопасности. Работы по сооружению земляного полотна выполняются в соответствии с требованиями Правил технической эксплуатации железных дорог Российской Федерации, Инструкцией по сигнализации на железных дорогах Российской Федерации, Инструкцией по движению поездов и маневровой работе на железных дорогах Российской Федерации, обеспечению безопасности движения поездов при производстве путевых работ и безопасной эксплуатации землеройных машин.

Все лица, допускаемые к работам, должны пройти медицинскую комиссию по правилам профессионального отбора, до начала работ должны быть обучены и сдать испытания в зависимости от характера выполняемых работ. Производственные работы осуществляется под руководством мастера или другого ответственного должностного лица.

При сооружении земляного полотна на работающих могут оказывать воздействие следующие основные опасные и вредные производственные факторы:

— вредные вещества от работы машин;

— движущиеся строительно-дорожные машины и механизмы;

— повышенная или пониженная температура воздуха рабочей зоны;

— электрооборудование и электросети;

— подземные коммуникации (электрокабели, газопроводы и др.);

— взрывная волна, разлетающиеся куски породы при взрывных работах;

— оползни, обвалы и сдвиги грунтов;

— патогенные заражения почвы;

— пыль;

— шум, вибрация машин и оборудования;

— повышенная или пониженная ионизация воздуха;

— повышенный уровень ионизирующих излучений в рабочей зоне;

— повышенный уровень ультрафиолетовой и инфракрасной радиации.

Для защиты от воздействия опасных и вредных производственных факторов работающие на сооружении земляного полотна должны быть обеспечены средствами индивидуальной защиты. На предприятиях должно быть организовано санитарно-бытовое обслуживание работающих и обеспечены мероприятия по производственной санитарии. Применяемые землеройные и транспортные машины должны быть обеспечены заводской инструкцией по устройству и эксплуатации, содержащей требования техники безопасности, производственной санитарии, а также указания о системе сигналов, данные о предельных нагрузках и скоростях работы машины и возможных совмещениях операций. Все работы по сооружению земляного полотна следует выполнять в светлое время суток.

Работники, выполняющие земляные работы, обязаны:

1) соблюдать правила внутреннего трудового распорядка, требования охраны труда;

2) соблюдать технологию производства работ, применять способы, обеспечивающие безопасность труда;

3) использовать инструмент, приспособления, инвентарь и средства индивидуальной защиты по назначению, об их неисправностях сообщать руководителю работ;

4) знать местонахождение и уметь пользоваться первичными средствами тушения пожара;

5) уметь оказывать первую медицинскую помощь потерпевшему при несчастном случае, знать и соблюдать правила личной гигиены;

6) при обнаружении подземных коммуникаций, не указанных в плане, а также при возникновении других вопросов, связанных с обеспечением безопасности труда, прекратить земляные работы и обратиться к руководителю.

Не допускается:

— выполнять работу без средств индивидуальной защиты;

— использовать средства индивидуальной защиты с истекшим сроком эксплуатации или не прошедшие испытаний в установленные сроки;

— применять ручной инструмент, имеющий выбоины, трещины и сколы рабочих частей, острые ребра в местах контакта с руками;

— оставлять без надзора, а также передавать электрифицированный и пневматический инструмент другим работникам, не имеющим права с ним работать;

— спускаться и подниматься в траншеи и котлованы по распоркам креплений, а также спрыгивать в них;

— выполнять работу, находясь в состоянии алкогольного, наркотического опьянения либо в состоянии, вызванном употреблением психотропных или токсических веществ, а также распивать спиртные напитки и употреблять наркотические, психотропные или токсические вещества на рабочем месте или в рабочее время.

Заключение

Большие размеры территории нашей страны всегда требовали создания соответствующих путей сообщения. Поэтому строительство железных дорог является важнейшей отраслью транспортного строительства. В связи с этим необходимо строгое соблюдение организации и технологии строительства железных дорог на каждом этапе производства.

Данная работа посвящена созданию проекта организации работ по сооружению земляного полотна железной дороги. В ходе разработки курсового проекта выполнены поставленные задачи и получен соответствующий результат в виде расчетных и графических данных. В первую очередь по исходным данным определены объемы земляных работ для насыпей и для выемок, после чего выполнен график попикетных и помассивных объемов земляных работ. Суммарный объем для двух насыпей составил 46 393,55 м³, а для двух выемок — 30 390,31 м³.

По вычисленным координатам построен график суммарных объемов, с помощью которого произведено распределение земляных масс. Установлено, что? V_в ?V_н — в данном случае выемки будут разрабатываться в насыпи, а под остаток грунта в объеме 16 604 м³ будет предусмотрен резерв.

Решен также вопрос о комплексной механизации рабочих процессов — при сопоставлении полученных расчетных данных и справочной информации в качестве ведущей землеройной машины выбран скрепер, к которому подобран соответствующий комплект машин. Важной частью проекта является определение площади укрепления откосов земляного полотна. Так, для данного участка совокупная площадь укрепляемых откосов составила 24 624 м².В завершении работы изложены основные положения по охране труда и технике безопасности при производстве данного вида работ.

Список использованных источников

1. Волков В. Н., Ананьева М. Ю. Организация и технология строительства железных дорог: методические указания и задания на контрольную и курсовую работы для студентов-заочников образовательных учреждений среднего профессионального образования. — М.: Типография РГОТУПС, 2002. — 94 с.

2.Технология железнодорожного строительства: Учебник для ВУЗов / Э. С. Спиридонов, А. М. Призмазонов, А. Ф. Акуратов, Т. В. Шепитько; Под рез. А. М. Призмазонова, Э. С. Спиридонова. — М.: Желдогиздат, 2002. — 631 с.

3. Шабалина Л. А. Организация и технология строительства железных дорог: Учебник для колледжей железнодорожного транспорта. — М.: УМК МПС России, 2001. — 256 с.

4. Правила по охране труда при сооружении земляного полотна железных дорог.