Введение.
Одним из факторов повышения производительности труда и эффективность строительства является сокращение использования малопроизводительного ручного труда, что достигается применением комплексной механизации при земляных работах.
Строительству объекта предшествует инженерная подготовка строительной площадки, при этом состав процессов может быть различен и зависит от местных условий площадки и ее положения. В состав строительных процессов в общем случае могут входить: расчистка территории площадки, отвод поверхностных и подземных вод, создание разбивочной геодезической сети и ее основы.
При строительстве любого здания или сооружения, а также планировке и благоустройстве территорий ведут переработку грунта. Переработка включает следующие основные процессы: разработку грунта, его перемещение, укладку и уплотнение. Комплекс подготовительных и вспомогательных процессов называется земляными работами. При производстве земляных работ все подготовительные, вспомогательные и основные процессы выполняют комплектом машин, каждая из которых предназначена для определенного рабочего процесса.
Непосредственно выполнению этих процессов в ряде случаев предшествуют или сопутствуют подготовительные процессы. Подготовительные процессы осуществляются до начала разработки грунта, а вспомогательные процессы – до или в процессе возведения земляных сооружений.
Земляные сооружения создают путем образования в грунте выемок или возведением из него насыпи. Земляные работы характеризуются значительной стоимостью и особенной трудоемкостью. Минимальная стоимость и трудоемкость земляных работ могут быть обеспечены при следующих условиях. Во-первых, при минимальном проектном объеме разрабатываемого грунта и, во-вторых, при такой последовательности выполняемых работ, когда каждый объем грунта, разрабатываемый в проектной выемке, сразу укладывается в предусмотренное для него место в проектной насыпи, что исключает многократную переработку одного и того же объекта грунта. В третьих, при применении наиболее эффективных по стоимости и трудоемкости методов производства работ и их механизации.
Способ и комплект машин для конкретных производственных условий выбирают на основании технико-экономического анализа и обоснования различных вариантов.
3. Определение объемов земляных работ.
3.1. Определение объема котлована и траншеи.
Объем котлована и траншеи: 
,
где a и b - длина и ширина котлована по нижней бровке;
a1 и b1 - длина и ширина котлована по верхней бровке;
; 
;
m=0,5 - коэффициент откоса; H=3 м - глубина котлована.
Для заданного типа грунта (глина) по СНиП 12-04-2002 «Безопасность труда в строительстве» принимается m=0.25
Для котлована: a1=50+2∙3∙0,25=51,5 м; b1=75+2∙3∙0,25=76,5 м.
Для траншеи:
Для обратной засыпки котлована и траншеи оставляем 20% грунта, следовательно, с площадки увозится следующий объем грунта:
Q=0.8∙(Qкотл+Qтранш)=0,8∙(17385,75+150)=17535,75 м3.
3.2. Определение «черных» отметок.
Проектируемая строительная площадка, размером 100х200 м, разбивается на квадраты со стороной 25 м в виду спокойности рельефа местности. Затем методом интерполяции по горизонталям участка подсчитываются «черные» отметки вершин квадратов в метрах с точностью до сотых долей.
3.3. Определение “красных” и “синих” отметок.
Подсчет объемов в первом приближении ведется по методу квадратных призм: 
, где 
- черные отметки вершин квадратов, в которых сходятся соответственно 1, 2, 4 угла квадрата;
- число квадратов, на которые разбита строительная площадка.
Проектирование планировочных “красных” отметок в углах квадратов производится с учетом заданного уклона планировки по формуле:
где Li – расстояние между точками с известной отметкой и рассматриваемой вершиной квадрата;
i1, i2-заданные уклоны.
После определения “черных” и “красных” отметок в углах квадратов, находят в этих точках необходимые глубины срезки или подсыпки (“рабочие отметки”) для того, чтобы получить заданный характер планировки площадки.
Рабочая отметка определяется: 
На картограмме рабочие отметки со знаком «+» указывают на необходимость устройства насыпи, со знаком «-» - выемки.
3.4. Построение нулевой линии.
Линия нулевых работ является линией пересечения поверхности планировки с рельефом местности, определяет зону насыпей на площадке от зоны выемок. Ее положение определяется графически, путем построения вертикальных сечений по сторонам тех квадратов, вершины которых имеют отметки разных знаков. Квадраты с рабочей отметкой одинакового знака называют чистыми, а разных знаков - смешанными. На сторонах переходных квадратов определяют положение нулевых точек. Для этого в произвольном масштабе на сторонах квадрата откладывают рабочие отметки.
Со знаком “+” - в одну сторону, а со знаком “-” - в другую и соединяем между собой. В местах пересечения со стороной квадрата получится нулевая точка, которая определяет перелом рельефа местности. Кривая, проведенная через нулевые точки, разграничивает между собой участки выемки и насыпи площадки. Затем определяют заложения откосов в наружных вершинах квадратов.
3.5. Определение объемов насыпи и выемки.
Объем грунта в каждой квадратной призме определяется как произведение площади основания на среднюю рабочую отметку. При подсчете объемов по методу квадратных призм:
Объем “чистой” призмы равен:
| 
|
Объем “смешанной” призмы равен:
| 
|
| 
|
Результаты расчета объемов грунта представлены в табл. 2.
Данные по объемам насыпей и выемок на площадке
| № квадратов | Площадь фигуры | Рабочие отметки квадрата | Средняя рабочая отметка | Объем фигуры | ||||||||||||
| h1 | h2 | h3 | h4 | насыпь | выемка | |||||||||||
| 1 | 625 | -5.66 | -3.76 | -5.71 | -3.74 | -4.72 | -2950 | |||||||||
| 2 | 625 | -3,76 | -2,29 | -3,74 | -2,4 | -3,05 | -1906,25 | |||||||||
| 3 | 625 | -2,29 | -1,09 | -2,4 | -1,11 | -1,72 | -1075 | |||||||||
| 4 | 625 | -5,71 | -3,74 | -3,46 | -5,44 | -4,59 | -2868,75 | |||||||||
| 5 | 625 | -3,74 | -2,4 | -2,14 | -3,46 | -2,94 | -1837,5 | |||||||||
| 6 | 625 | -2,4 | -1,11 | -1,14 | -2,14 | -1,76 | -1100 | |||||||||
| 7 | 625 | -5,44 | -3,46 | -3,09 | -5,03 | -4,26 | -2662,5 | |||||||||
| 8 | 625 | -3,46 | -2,14 | -1,86 | -3,09 | -2,64 | -1650 | |||||||||
| 9 | 625 | -2,14 | -1,14 | -0,61 | -1,86 | -5,75 | -3593,75 | |||||||||
| 10 | 625 | -5,03 | -3,09 | -2,62 | -4,25 | -3,75 | -2343,75 | |||||||||
| 11 | 625 | -3,09 | -1,86 | -1,39 | -2,62 | -2,24 | -1400 | |||||||||
| 12 | 625 | -1,86 | -0,61 | -0,25 | -1,39 | -1,03 | -643,75 | |||||||||
| 13 | 618,75 | -1,09 | 0 | 0 | -1,11 | -1,1 | -680,63 | |||||||||
| 13! | 6,25 | 0,02 | 0 | 0 | - | 0,007 | 0,044 | |||||||||
| 14 | 576,25 | -1,11 | 0 | 0 | -1,14 | -0,5625 | -324,14 | |||||||||
| 14! | 48,75 | 0 | 0 | 0,21 | - | 0,7 | 3,41 | |||||||||
| 15 | 430 | -1,14 | 0 | 0 | -0,61 | -0,4375 | -188,13 | |||||||||
| 15! | 195 | 0 | 0,21 | 0,54 | 0 | 0,19 | 37,05 | |||||||||
| 16 | 231,25 | -0,61 | 0 | -0,25 | 0 | -0,215 | -49,72 | |||||||||
| 16! | 393,75 | 0 | 0,54 | 0,95 | 0 | 0,3725 | 146,67 | |||||||||
| 17 | 625 | 0,02 | 1,34 | 1,26 | 0 | 0,66 | 412,5 | |||||||||
| 18 | 625 | 1,34 | 2,95 | 2,83 | 1,26 | 2,1 | 1312,5 | |||||||||
| 19 | 625 | 2,95 | 5,57 | 5,2 | 2,83 | 4,14 | 2587,5 | |||||||||
| 20 | 625 | 5,57 | 6,95 | 6,75 | 5,2 | 6,12 | 3825 | |||||||||
| 21 | 625 | 0 | 1,26 | 1,47 | 0,21 | 0,74 | 462,5 | |||||||||
| 22 | 625 | 1,26 | 2,83 | 3,11 | 1,47 | 2,17 | 1356,25 | |||||||||
| 23 | 625 | 2,83 | 5,2 | 5,06 | 3,11 | 4,05 | 2531,25 | |||||||||
| 24 | 625 | 5,2 | 6,75 | 6,76 | 5,06 | 5,94 | 3712,5 | |||||||||
| 25 | 625 | 0,21 | 1,47 | 1,78 | 0,54 | 1 | 625 | |||||||||
| 26 | 625 | 1,47 | 3,11 | 3,42 | 1,78 | 2,45 | 1531,25 | |||||||||
| 27 | 625 | 3,11 | 5,06 | 5,48 | 3,42 | 4,27 | 2668,75 | |||||||||
| 28 | 625 | 5,06 | 6,76 | 7,06 | 5,48 | 6,09 | 3806,25 | |||||||||
| 29 | 625 | 0,54 | 1,78 | 2,31 | 0,95 | 1,4 | 875 | |||||||||
| 30 | 625 | 2,31 | 3,94 | 1,78 | 3,42 | 2,86 | 1787,5 | |||||||||
| 31 | 625 | 3,42 | 5,48 | 6,25 | 3,94 | 4,77 | 2981,25 | |||||||||
| 32 | 625 | 5,48 | 7,06 | 7,72 | 6,25 | 6,63 | 4143,75 | |||||||||
| Итого: | 34805,924 | -25273,9 | |||||||||||||
| 25273.9 | -34805.924 | 100%= | 15.866 | |||||||||||||
| 60079.794 | ||||||||||||||||
3.6. Определение объема грунта в откосах, расположенных по периметру площадки
Объем грунта в откосах, расположенных по периметру площадки, можно определить по приближенной формуле: 
,
где S h-сумма всех рабочих отметок, расположенных по периметру выемок (насыпей); n-количество отметок; S Z-длина основания всех откосов насыпи (выемки); m-коэффициент откоса.
mнасыпи=1
mвыемки=0.25
; 
Для построения линии откосов по контуру планируемой площадки в наружных углах квадратов откладывают величину заложения откосов, равную произведению 
на коэффициент заложения откосов 
, получают очертания в плане бровок выемки и насыпи.
Проектирование производства работ.
4.1. Определение средней дальности перемещения грунта на площадке.
Выбор методов производства работ в большей мере зависит от распределения земляных масс, которые сводятся к нахождению направлений и средней дальности перемещения грунта.
Средней дальностью перемещения грунта считают расстояние между центрами тяжести выемок и насыпи. Это расстояние приближенное, но достаточное для подбора комплектов машин. Дальность перемещения грунта определяют для площадки в целом, т.к. ее размеры невелики.
Распределение земляных масс при планировке площадки определяем графически (см. формат А1), в результате: 
4.2. Ведомость объемов земляных работ.
Табл.4
4.3. Выбор варианта механизации земляных работ.
Рациональные способы производства работ должны обеспечить выполнение их при условии максимальной механизации, повышения производительности труда.
Все операции по производству земляных работ: разработка выемок, транспорт грунта, укладка его в насыпь и отвалы – объединяются в один комплексный технологический процесс, выполняемый с помощью комплекта машин. Для производства основной работы необходимо выбрать ведущую машину и к ней подобрать комплектующие механизмы для выполнения сопутствующих и вспомогательных работ. В общем случае одна и та же работа может быть сделана с большей или меньшей эффективностью различными комплектами машин. Комплект машин для конкретных производственных условий выбирают на основании технико-экономического анализа.
Механизмы и состав работ по планировке площадки.
Табл.5
Калькуляция трудовых и стоимостных затрат.
Калькуляция трудовых и стоимостных затрат.
Табл.6 (Вариант Б)
4.3.3. Расчет себестоимости.
Расчет себестоимости по двум вариантам А и Б ведется по формуле:
- себестоимость;
где СМ=СМ.СТ.·TСМ – стоимость эксплуатации машин.
СМ.СТ.- сметная стоимость машиносмены.
Т - продолжительность в сменах;
ЗР - заработная плата
Себестоимость земляных работ.
Табл.7
4.4 Технико-экономические показатели.
Технико-экономические показатели (ТЭП) выводят на основе составления калькуляции трудовых и стоимостных затрат. При сравнении себестоимости работы, трудоемкости и выработки устанавливается, какой из приведенных комплектов машин более выгоден.
Выработка: 
; где V- объем грунта; T-трудозатраты.
Технико-экономические показатели.
Табл.8
4.5. Сравнение ТЭП
При сравнении ТЭП (табл. 8) видно, что наиболее экономичен комплект механизмов «А», так как у него продолжительность процесса производства земляных работ меньше, чем у варианта «Б», а так же ниже трудоемкость и выработка больше.
По выбранному варианту комплекта строим график движения механизмов и машин.