Ф.Ю. КЕРИМОВ
ИНЖЕНЕРНАЯ ПОДГОТОВКА СТРОИТЕЛЬНОГО ПРОИЗВОДСТВА В СЛОЖНЫХ ПРИРОДНО-КЛИМАТИЧЕСКИХ УСЛОВИЯХ
Москва сип РИА 2005
УДК 622.692.4.052
К36
Керимов Ф.Ю.
К36 Инженерная подготовка строительного производства в сложных природно-климатических условиях. - М.: СИП РИА, 2005. - 472 с., илл.
ISBN 5-89354-225-8
Рецензенты:
Главный научный сотрудник Центрального научно-исследовательского и проектно-экспериментального института организации, механизации и технической помощи строительству (ЗАО ЦНИИОМТП), академик Международной академии инвестиций и экономики строительства (МАИЭС), академический советник секции ’’Строительство'' Российской инженерной академии (РИА), доктор технических наук, профессор Колотилов Ю.В.
Заместитель генерального директора Научно-производственного предприятия "Стройпроектсервис", доктор технических наук Куликов Ю.А.
Рассмотрены современные организационно-технологические процессы подготовки строительного производства в сложных природно-климатических условиях. Развитие средств и методов информационновычислительной поддержки процессов управления, комплекс современных научных знаний и системотехника строительства, а также значительный прогресс в области создания и использования новых информационных технологий позволили выдвинуть и обосновать научно-техническую гипотезу о возможности расширения концепции подготовки строительного производства на основе использования информационно-вычислительных технологий и системного анализа показателей строительного производства. Для инженерно-технических и научных работников, занятых вопросами организационно-технологической надежности проектирования строительного производства.
Все права защищены. Никакая часть данной книги не может быть воспроизведена в какой бы то ни было форме без письменного разрешения владельца авторских прав.
© Ф.Ю. Керимов, 2005
ВВЕДЕНИЕ
Основы политики Российской Федерации в области развития науки и технологий на период до 2010 года и дальнейшую перспективу определяют важнейшие направления государственной политики в области развития науки и технологий. Прогресс в области современных технологий строительного производства, а также объективная необходимость, обусловленная целым рядом техногенных и социальных причин, определяют актуальность решения комплекса научно-методологических и инженерно-технических задач, ориентированных на развитие и создание конкурентоспособных строительных технологий и организационно-технологических решений, обеспечивающих интенсификацию процессов возведения промышленных объектов при одновременном снижении трудовых и материально-технических ресурсов, а также неблагоприятных воздействий на окружающую среду.
Научные основы строительства объектов в сложных инженерно-геологических и природно-климатических условиях были заложены трудами отечественных (А.А. Афанасьев, Б.Ф. Белецкий, Н.Н. Данилов, Л.Г. Дикман, В.Д. Копылов, П.П. Олейник, О.М. Терентьев, С.Я. Луцкий, Л.А. Бабин, Ю.И. Спектор и др.), а также зарубежных (С JL Куперуайт, Р.Г. Маршалл и др.) ученых. Развитию теоретических основ повышения организационно-технологической надежности строительного производства способствовали работы А.А. Гусакова, А.В. Гинзбурга, М.М. Филатова, С.С. Морозова, В.М. Безрука, Е.М. Сергеева, С.А. Синенко, В.Е. Соколовича и др.
Анализ работ отечественных и зарубежных ученых показывает, что организационно-технологическая надежность подготовки строительного производства (ПСП) в сложных инженерногеологических и природно-климатических условиях требует свое
3
временной разработки и внедрения эффективных технологических процессов с учетом реализации современных условий рыночной экономики, что способствует решению в кратчайшие сроки с минимальными затратами ресурсов поставленных перед строительными организациями задач. Опыт строительства промышленных объектов свидетельствует, что одной из наиболее важных задач в условиях возрастающей сложности и углубления специализации строительства, непрерывного совершенствования технологии, средств механизации, методов организации и управления, особое значение приобретает своевременная и качественная ПСП.
Научно-технический прогресс и рыночная экономика значительно повысили требования к эффективности разработки научных и методологических основ ПСП строительного производства в условиях ограниченного доступа к материально-ресурсному обеспечению, экспериментальному и технико-экономическому обоснованию технологических процессов, методам и формам организации строительства. Подготовка строительного производства, охватывая широкий круг вопросов, зависит от многих факторов: номенклатуры, сложности и объема строительства, мощности строительных организаций и производственных предприятий, уровня специализации и кооперации строительных организаций и других показателей. Подготовка строительного производства в общем объеме строительства любого промышленного объекта составляет примерно 14-17% сметной стоимости, 16-19% общей трудоемкости и 14-20% продолжительности строительства в целом.
Анализ выполненных исследований по сооружению промышленных объектов показывает, что в тех организациях отрасли, где вопросам организации ПСП уделяется особое внимание, сооружение объектов, как правило, осуществляется с высокими техникоэкономическими показателями. Однако, несмотря на большой объем выполняемых в настоящее время работ по ПСП имеет место их за
4
метное отставание от требуемого уровня. Детальное исследование задач ПСП как части общего комплекса проблем организации сооружения промышленных объектов, совершенствование ее технологии, выявление факторов, приводящих к потерям времени при производстве работ, показали возможность использования задач ПСП в современных условиях, как одного из основных направлений технического прогресса в строительной отрасли, что соответствует положениям, регламентируемым письмом Главгосэкспертизы при Минстрое России № 24-8-2/332 от 22.12.95 "О вопросах инженерной подготовки территорий, включая их инженерную защиту". Информационные технологии и системный подход к решениям этих проблем в строительстве промышленных объектов позволят обеспечить эффективное управление строительным производством и резко повысить темпы и экологическую безопасность строительных процессов.
Актуальность приведенных в книге исследований связана с реализацией задач по повышению организационно-технологической надежности инженерной подготовки строительного производства при сооружении крупных народнохозяйственных объектов в сложных природно-климатических условиях. Разработанные методики, алгоритмы и пакеты прикладных программ позволяют эффективно проектировать системы организации строительного производства и совершенствовать для этого нормативную базу.
Для разработки методов и средств ПСП при сооружении промышленных объектов в условиях ограниченного доступа к материально-техническим ресурсам, обеспечивающих повышение организационно-технологической надежности строительного производства в сложных природно-климатических условиях представляется своевременным решение следующих задач:
-	анализ современных методов проектирования организационно-технологических процессов подготовки строительного производ
5
ства при сооружения промышленных объектов в сложных природно-климатических условиях с обоснованием необходимости формирования концептуальных направлений инновационной деятельности строительных организаций;
-	разработка информационно-инженерных систем подготовки строительного производства в сложных природно-климатических условиях с учетом организационно-технологических структур выполнения работ как основы эффективной реализации инвестиционно-строительных проектов возведения промышленных объектов;
-	разработка методов и алгоритмов количественного анализа технико-экономических показателей организационно-технологических процессов строительства технологических площадок и дорог (ТПД) при инженерной подготовке территорий строительства промышленных объектов с учетом прогнозируемого состава материально-технических ресурсов на основе факторного анализа процесса производства строительно-монтажных работ в условиях объективно существующей неопределенности исходных данных в информационно-вычислительной среде;
-	разработка системы информационно-расчетного обеспечения организационно-технологического проектирования строительномонтажных работ на слабонесущих грунтах в информационновычислительной среде и анализа возможных стратегий осуществления строительного производства на слабонесущих грунтах с использованием синтетических материалов;
-	разработка методов и алгоритмов расчета параметров строительного производства при возведении защитных покрытий на основе использования укрепленных грунтов с обеспечением организационно-технологической надежности ПСП в условиях реализации вероятностно-статистического и факторного анализа натурных данных;
6
-	разработка и адаптация программных комплексов и информационно-инженерных систем ПСП в сложных природно-климатических условиях в среде САПР с последующей реализацией практических рекоме
Методологические и теоретические основы исследования базируются на работах отечественных и зарубежных ученых в области теории функциональных систем, экспертного логического анализа, теории прочности, вероятностно-статистических методов, информационно-вычислительных технологий, системотехники строительства, обобщении исследований в области технологии и организации строительного производства. При этом, научно-техническая гипотеза предполагает существенное повышение организационнотехнологической надежности и эффективности инновационной деятельности строительных организаций при сооружении промышленных объектов на основе использования современных информационно-вычислительных технологий и системного анализа подготовки строительного производства в сложных инженерно-геологических и природно-климатических условиях.
Практическая значимость приводимых в книге результатов заключается в разработке моделей, организационных и технологических решений подготовки строительного производства, алгоритмов программного обеспечения информационно-вычислительных систем организационно-технологического проектирования и управления строительным производством. Совокупность полученных результатов дает методику ПСП с одновременным обеспечением организационно-технологической надежности проектирования строительного производства в сложных инженерно-геологических и природно-климатических условиях, а разработанные информационновычислительные технологии позволяют анализировать параметры организационно-технологических процессов возведения промышленных объектов с учетом полученных в работе подходов оценки
7
эффективности выполнения строительно-монтажных работ при ограниченном доступе к материально-ресурсному обеспечению. Разработанные модели и алгоритмы предложены в качестве основы проектирования элементов реального информационноаналитического обеспечения процессов организации и управления строительным производством, направлены на практическую реализацию предлагаемой концепции, научно-методологического и инженерно-технического обоснования рекомендаций в области совершенствования существующих схем организации информационного обеспечения строительства, действующих государственных стандартов, строительных норм и правил строительного производства.
В соответствии с концепцией разработки и реализации информационно-вычислительных технологий безбумажного документооборота в области организации и технологии строительного производства научно-технические положения книги отражены в виде интернет-представительства (Web-сайта) http://www.ctc-cte.ru, что обеспечивает свободный доступ к представленной информации и обратную связь с посетителями интернет-представительств. Новейшие научно-технические достижения в области интернет-технологий позволяют путем интеграции информационного наполнения Web-сайта http://www.ctc-cte.ru и функциональности вычислительных приложений перейти к созданию корпоративных информационных порталов, сводящих воедино информацию из различных источников и предоставляющих каждому пользователю единую точку доступа к определенной информации для принятия обоснованных организационно-технологических и управленческих решений.
Глава 1
Организационно-технологическая надежность инженерной подготовки строительного производства при возведении промышленных объектов
1.1. Анализ организационно-технологического проектирования подготовки строительного производства в сложных природно-климатических условиях
Подготовка строительного производства. В соответствии с указаниями строительных норм и правил [251] процесс сооружения промышленного объекта включает в себя ряд мероприятий по организационно-технической подготовке к строительству, в том числе разработку проектной документации по организации строительства и производству работ [235, 243].
Проектная организация в составе технического проекта разрабатывает проект организации строительства (ПОС), а строительная - по рабочим чертежам и с учетом ПОС разрабатывает проект производства работ (ППР) для подготовительного и основного периодов строительства объектов. Утвержденный ППР передают на стройку не позже чем за два месяца до начала работ.
Строительное производство можно рассматривать как совокупность постоянных двух стадий - подготовки и реализации [78]. Причем ведущая роль принадлежит подготовке, так как возможность осуществления строительства в установленные сроки зависит прежде всего от качества и своевременности подготовки к нему. С
9
учетом этого в организации строительного производства следует выделить два важных периода: подготовка строительного производства (ПСП); производство строительно-монтажных работ (СМР). Любая задержка работ по ПСП влечет за собой несвоевременное выполнение СМР и удлинение общего срока строительства. Поэтому работы по ПСП надо всегда тесно увязывать с общим графиком строительства и ввода в эксплуатацию объекта.
Мероприятия и работы по подготовке строительного производства должны быть выполнены до начала строительства объекта в объеме, обеспечивающем осуществление строительства предусмотренными темпами [203, 278, 279]. Обычно подготовка строительного производства включает в себя следующие четыре этапа: общая организационно-техническая подготовка; подготовка к строительству объекта; подготовка строительной организации и подготовка к производству СМР.
Строительство каждого объекта, согласно требований нормативных документов [244, 251] может быть начато только при условии наличия разработанных и утвержденных проектов организации строительства (ПОС) и производства работ (ППР).
До начала производства работ заказчик должен оформить и передать подрядной строительной организации разрешение на производство СМР. К основным работам по строительству объекта разрешается приступать только после отвода в натуре и ограждения строительной площадки и создания разбивочной геодезической основы.
Факт окончания всех подготовительных работ должен быть подтвержден актом, составленным заказчиком и генподрядчиком при участии субподрядной организации, выполнявшей работы подготовительного периода.
Составление графиков производства работ. Календарным планом строительства называется проектно-технологический доку
10
мент, устанавливающий целесообразную последовательность, взаимную увязку во времени и сроки выполнения работ по возведению отдельных зданий и сооружений, а также определяющий потребность в рабочих, материально-технических и других ресурсах [22].
Виды календарных планов, их структура, состав и степень детализации основных данных зависят от назначения проектнотехнологической документации, в состав которой входит календарный план, т.е. в состав ПОС или ППР. В составе ПОС разрабатывают календарный план строительства и календарный план на подготовительный период, а в составе ППР - календарный план производства работ по объекту или комплексный сетевой график.
По своей форме календарные графики бывают линейные, в виде циклограммы, сетевого графика, а в последнее время - в виде матрицы. Каждая из них имеет свои преимущества и недостатки.
Наиболее простыми и наглядными являются календарные планы в виде линейных графиков, используемые при строительстве технически несложных объектов. Они достаточно полно отражают номенклатуру работ, порядок их выполнения и характер взаимосвязи между ними и позволяют проводить необходимый анализ.
Разработка календарных планов в виде циклограмм удобна при возведении однотипных объектов ритмичными потоками и позволяет наглядно представить развитие строительного потока во времени и пространстве. Но при организации строительства сложных объектов с неоднородными конструкциями, когда объемы работ по отдельным объектам или участкам распределены неравномерно, и объект возводится неритмичными потоками, изображенными на циклограмме ломаными линиями, наглядность циклограммы снижается, и пользоваться ею трудно. Кроме того, на циклограммах отсутствуют характеристики работ, показывается выполнение только основных работ и недостаточно отображается взаимосвязь между ними. По-видимому, по этим и другим причинам циклограммы при ка
11
лендарном планировании выполнения работ не получили широкого распространения в практике строительства.
В связи с этим в последние годы для отображения вероятностных строительных процессов стали все чаще использовать сетевую модель календарного плана в виде сетевого графика. Она позволяет в более наглядной форме отобразить порядок возведения сложного объекта. Традиционной формой сетевого графика является безмас-штабная, позволяющая легко отражать любые отклонения параметров работ, состояние строительства в любой момент времени.
Рациональным оказалось применение такой формы отображения строительного производственного процесса, как матрица, представляющая собой таблицу с пересекающимися строками и столбцами [10, 11]. На одной из строк матрицы выписываются виды работ, а на другой - захватки или частные фронты работ. Матрицы составляют с использованием характеристик продолжительности работ или других показателей.
Представление исходных данных для формирования расчета и оптимизации расписания работ в виде соответствующих матриц позволяет обеспечивать необходимую их детализацию. При использовании матриц, появляется возможность формирования различных вариантов организации работ, и выбора из них более рационального, т.е. обеспечить подлинно научную организацию работ. К достоинствам матриц относится также четкость разграничения связей между работами.
Использование матриц в качестве модели организации работ позволяет определить такие важные расчетные показатели, как продолжительность выполнения комплекса работ, ранние и поздние сроки их выполнения. Если пространство для отображения связей в матрице не ограничивать, а сами связи показывать стрелками, то она перерастает в сетевой график.
12
При разработке календарных планов в принципе могут быть использованы различные их формы, в том числе и вышеописанные. Иногда используют комбинацию различных форм, например, линейный график для наглядности дополняют циклограммой и т.п.
Порядок разработки календарных планов обычно включает в себя два последовательных этапа проектирования: разработка технологии и организации работ с составлением таблицы исходных данных путем определения основных показателей для отдельных видов работ; построение и оптимизация линейных или сетевых графиков.
На первом этапе анализируют объемно-конструктивное решение намечаемого к строительству объекта, определяют методы его строительства и потребные ведущие строительные машины и механизмы, уточняют состав работ в технологической последовательности их выполнения, а также объемы работ, определяют затраты труда; составы бригад и звеньев рабочих, устанавливают структуру строительных потоков.
На втором этапе строят организационно-технологическую модель возведения объекта. При построении линейных календарных моделей их проектирование сводится к построению детерминированного (детерминированными, называются графики, построенные на основе нормативных данных о продолжительности работ, а вероятностными - на основе расчетных, с учетом их выполнения в благоприятных и неблагоприятных условиях) графика выполнения строительных процессов, обеспечивающего соблюдение установленных сроков ввода объектов в эксплуатацию при наличных ресурсах и ритмичную работу строительных организаций. При использовании в качестве формы календарного плана сетевых графиков создается вероятностная организационно-технологическая модель.
Порядок разработки календарных планов, независимо от их формы (линейный или сетевой) обычно следующий: составляют пе
13
речень работ в технологической последовательности их выполнения; определяют их объемы; выбирают методы их производства, необходимые строительные машины и механизмы; рассчитывают нормативную трудоемкость и машиноемкость; определяют состав бригад и звеньев; устанавливают количество смен работы (механизированные работы - в две смены, ручные - в одну); определяют расчетную продолжительность отдельных видов работ и затем на графике выявляют возможности их совмещения между собой; сравнивают полученную по графику продолжительность строительства объекта с нормативной (по СНиП) или директивной и при необходимости график корректируют; на основе составленного календарного плана строят графики потребности в людских и материально-технических ресурсах и их обеспечения.
По своей форме календарные планы производства работ по объекту состоят из двух основных частей: левой расчетной в виде таблицы и правой - графической. Поэтому такие планы часто называют графиками. Графическая часть может быть линейной (линейный график), циклограммой или сетевой.
Календарный план производства работ по объекту или виду работ включает в себя следующие показатели: наименование работ; объем работ; затраты труда [чел дн]; наименование и число машин; продолжительность работы, дн; число смен [см/дн]; численность рабочих в смену [чел]; состав бригады [чел]; график выполнения работ [дн].
Наименование работ или их перечень следует записывать обязательно в технологической последовательности их выполнения с группировкой по видам и периодам работ (подготовительной, основной). В то же время, для удобства пользования календарным планом отдельные работы целесообразно по возможности объединять и укрупнять. При этом нельзя объединять работы, выполняемые разными исполнителями. Общим принципом при этом должно
14
быть то, что в первую очередь планируют выполнение тех работ, которые открывают фронт работ для последующих.
Объемы работ подсчитывают по рабочим чертежам, исходя из конкретных размеров тех или иных сооружений или их конструктивных элементов, причем обязательно в тех единицах измерения, которые указаны в ЕНиР.
Затраты труда и машинного времени определяют по действующим сборникам ЕНиР, исходя из норм времени на единицу объема работ и их количества, т.е. объема.
Требуемые машины (их наименование) и их количество подбирают исходя из характера работ, размеров возводимых сооружений, технических характеристик и элементов [23], причем желательно с технико-экономическим сравнением разных вариантов. Поэтому, как правило, машины выбирают в два этапа: сначала технически возможные для данных конкретных условий, а затем, сравнивая различные варианты по технико-экономическим показателям, выбирают более экономичный, т.е. оптимальный тип машины. После выбора основных строительных машин определяют потребное их количество в зависимости от объемов работ и сроков их выполнения.
Продолжительность работы рассчитывают по соответствующим формулам, причем вначале определяют продолжительность механизированных работ, от которых в значительной мере зависит характер построения графика работ, а затем - продолжительность работ, выполняемых вручную.
Продолжительность механизированных работ Тмех [дн] вычисляется по формуле [22]
Тмех = WM/(to-NM-C-a) ,	(1.1)
15
где WM - необходимое количество машино-часов [маш-ч]; t0 - продолжительность рабочей смены [ч/см]; NM - количество машин [маш]; С - количество смен работы в сутки [см/дн]; а - коэффициент перевыполнения норм выработки (а = 1,05^-1,25).
Продолжительность работ, выполняемых вручную Тр [дн], определяют по формуле
Tp = Wp/(t0Np-C-a),	(1.2)
где Wp - трудозатраты на выполнение данного вида работ [чел-ч]; t0 - продолжительность рабочей смены [ч/см]; Np - количество рабочих [чел]; С - количество смен работы в сутки [см/дн]; a - коэффициент перевыполнения норм выработки (а = 1,05-И ,25).
Численность рабочих в смену определяют в зависимости от состава бригады. В свою очередь количественный состав бригады определяется как сумма составов входящих в нее звеньев. Рекомендуемый состав звеньев по наименованию профессий и специальностей рабочих, разрядам и их количеству приводится в сборниках ЕНиР на соответствующий вид работ. Если объемы работ по какой-либо профессии не обеспечивают полной загрузки в расчетный период, то используют совмещение профессий, но в объеме не более 15% от основной профессии. Обычно совмещают профессии бетонщика, плотника и арматурщика или монтажника, сварщика и такелажника.
График работ - наглядно отражает выполнение работ во времени, последовательность и увязку работ между собой. Разработка графика работ является относительно сложной задачей упорядочения во времени выполнения работ по возведению объекта. Техника построения этого графика усложняется в связи с тем, что планируемые работы находятся в сложной взаимозависимости, обусловленной технологией их выполнения. Поэтому любой сдвиг во времени
16
одних процессов повлечет за собой изменение временных параметров других, а также интенсивности загрузки исполнителей и потребления ресурсов. Кроме того, любые модели графика и особенно линейные недостаточно точно отражают сложность взаимосвязей работ. Трудность построения графика состоит еще и в необходимости решения противоречивых задач, предусматривающих, с одной стороны, требование наилучшего использования мощностей и ресурсов, а с другой, соблюдение сроков ввода и норм продолжительности строительства промышленных объектов.
Календарный план в линейной форме проектируется в виде линейного графика. Общую продолжительность работ по графику можно сократить за счет интенсификации работ: увеличением сменности, количества рабочих, машин и механизмов или их производительности; разделения фронта работ на дополнительные захватки, что позволяет ускорить начало последующих работ.
В целом при разработке графика производства работ в составе календарного плана надлежит руководствоваться следующими четырьмя принципами увязки и совмещения работ: первый принцип -работы необходимо планировать в строгой технологической последовательности их выполнения с обязательным соблюдением правил охраны труда; второй принцип - обеспечивать поточно-параллельное и совмещенное выполнение работ, причем выполнение технологически не связанных между собой работ планировать параллельно, а технологически связанных - совмещенно (путем деления фронта работ на участки или захватки); третий принцип - сроки строительства объекта по календарному плану не должны превышать нормативных или директивных (нормативные указаны в СНиП, а директивные устанавливаются заказчиком); четвертый принцип - необходимость обеспечения в целом по графику равномерного потребления строительных ресурсов и особенно трудовых с тем, чтобы бригады равномерно без перерывов переходили с одного участка рабо
17
ты на другой при соблюдении общей поточности строительного производства.
Составление технологических карт. Технологические карты, входящие в состав проектов производства работ (ППР), обычно разрабатывают на сложные виды работ и работы, выполняемые новыми методами. Основное назначение технологических карт - оказать помощь строителям и проектировщикам при разработке технологической документации. По технологическим картам устанавливают технологическую последовательность строительных процессов, составляют недельно-суточные графики и наряды на производство работ. Их используют как при выполнении строительномонтажных работ, так и при обосновании продолжительности строительства объектов в календарных планах и сетевых графиках производства работ.
В строительстве различают три вида технологических карт: типовые технологические карты, не привязанные к строящему объекту и местным условиям строительства; типовые технологические карты, привязанные к возводимому зданию или сооружению, но не привязанные к местным условиям; рабочие технологические карты, привязанные к строящемуся объекту и местным условиям строительства.
Технологические карты разрабатывают по единой схеме, рекомендуемой методическими указаниями по разработке типовых технологических карт в строительстве [21]. В технологических картах освещены вопросы технологии и организации строительного процесса, указаны потребности в материалах, полуфабрикатах, конструкциях и инструментах, технологические схемы, калькуляции затрат, требования к качеству работ, технико-экономические показатели.
Технологическая карта состоит из восьми разделов, каждый из которых формирует свои условия, и требования, совокупное выпол
18
нение которых позволяет получить строительную продукцию при максимальной эффективности. В общем случае отдельные разделы технологической карты включают в себя:
1)	область применения - условия выполнения строительного процесса (в том числе климатические); характеристики конструктивных элементов и их частей или частей зданий и сооружений; состав строительного процесса; номенклатуру необходимых материальных элементов;
2)	организацию и технологию выполнения строительного процесса - требования к завершенности предшествующего или подготовительного процесса; состав используемых машин, оборудования и механизмов с указанием их технологических характеристик, типов, марок и количества; перечень и технологическая последовательность выполнения операций или простых процессов; схемы их выполнения для получения конечной продукции; схемы расположения приспособлений; состав звеньев или бригад рабочих; схемы складирования материалов и конструкций;
3)	требования к качеству и приемке работ - перечень операций или процессов, подлежащих контролю; виды и способы контроля; используемые приборы и оборудование; указания по осуществлению контроля и оценке качества процессов;
4)	калькуляцию затрат труда, времени работы машин и заработной платы - перечень выполняемых операций и процессов с указанием объемов работ; нормы рабочего и машинного времени и расценки; нормативные затраты труда рабочих [чел-ч], времени работы машин [маш-ч] и заработную плату [руб] (раздельно для рабочих и машинистов);
5)	график производства работ - графическое выражение последовательности выполнения операций и процессов на основании определенных в калькуляции затрат труда и времени работы машин;
19
6)	материально-технические ресурсы - данные о потребности в материалах, полуфабрикатах и конструкциях на предусмотренный объем работ, инструменте, инвентаре и приспособлениях;
7)	технику безопасности - мероприятия и правила безопасного выполнения процессов, в том числе необходимые проектные проработки для конкретных условий строительства;
8)	технико-экономические показатели - затраты труда рабочих [чел-ч]; затраты времени работы машин [маш ч]; заработная плата рабочих [руб]; заработная плата машинистов [руб]; продолжительность выполнения процессов [смены] в соответствии с графиком, выработка на одного рабочего в смену (в натуральных измерениях); затраты на механизацию [руб] и др.
Технологические карты должны разрабатываться на базе прогрессивных технологий, с учетом достижений мировой науки и практики; новых технологических средств, индустриализации и комплексной механизации процессов и должны обеспечивать повышение производительности труда, улучшение качества работ и снижение себестоимости продукции.
Технологические карты разрабатываются ведущими проектными и строительными организациями на выполнение общестроительных и специальных работ, продукцией которых являются: законченные конструктивные элементы здания или сооружения. В ряде случаев технологические карты разрабатывают на комплексные строительно-монтажные процессы. Карты рассматриваются и утверждаются в составе ППР. При необходимости многократного применения технологические карты рассматриваются техническими советами строительных организаций.
Типовые технологические карты (ТТК) разрабатывают для обеспечения строительства типовых и многократно повторяющихся зданий, сооружений и их частей рациональными решениями по организации и технологии строительного производства, способствую
20
щими повышению производительности труда, улучшению качества и снижению себестоимости работ.
Разрабатывают ТТК ведущие проектные и строительные организации по заданию министерств и ведомств. Паспорта на утвержденные ТТК, рекомендованные к применению, публикуются в строительном каталоге. Организационно-технологические решения, принятые в ТТК, обеспечивают высокие технико-экономические показатели, качество и безопасность выполнения работ в соответствии с требованиями действующих норм и правил строительного производства.
Карты трудовых процессов разрабатываются для массового внедрения в строительное производство рациональных форм организации труда, высокопроизводительных методов и приемов труда на научной основе, способствующих увеличению выработки рабочих, улучшения качества и снижению себестоимости работ. Карта трудового процесса обычно состоит из пяти разделов (назначение и эффективность применения карты; исполнители и орудия труда; подготовка процесса и условия его выполнения; технология и организация процесса; приемы труда) и предназначена для обучения рабочих непосредственно на стройках. Они используются при разработке технологических карт, карт организации труда; ППР, при разработке и внедрении на стройках мероприятий по научной организации труда. Карты трудовых процессов разрабатываются на простой рабочий процесс, представляющий собой совокупность операций, организационно объединенных в определенной технологической последовательности результатом которого является получение части строительной продукции.
Таким образом, анализ основных принципов разработки проекта организации строительства необходимо рассматривать как совокупность подготовки и реализации организационно-технологических решений. При этом, ведущая роль принадлежит подготовке, так
21
как возможность осуществления строительства в установленные сроки зависит прежде всего от качества и своевременности подготовки к нему.
Математические методы анализа эффективности организации производственных процессов ПСП. Наиболее эффективное применение экономико-математических методов [211,276, 277,291] и ЭВМ [124,180] для решения задач подготовки строительного производства достигается при комплексной автоматизации решения всех задач в составе автоматизированной системы управления строительством [27, 278]. Программное обеспечение ЭВМ (подсистема технико-экономического анализа в САПР организации подготовки строительного производства), используемое на крупных передовых стройках, позволяет автоматизировать решение следующих задач: формирование и обработка проектно-сметной документации; разработка документации по выполнению производственной программы строительной организации; формирование и расчет календарных графиков производства сварочно-монтажных работ (СМР); расчет потребности в строительных машинах и механизмах; расчет себестоимости СМР и потребности в материально-технических ресурсах; расчет нормативной базы строительной организации; формирование оперативных недельно-суточных (декадных) графиков работ; расчет графика поставки на объект строительных конструкции, материалов, деталей и оборудования; расчет графика потребности в рабочих кадрах; расчет графика потребности в основных строительных машинах и др.
Рассмотрим подсистему технико-экономического анализа в системе автоматизированного проектирования организационнотехнологических процессов при сооружении промышленных объектов [283].
Интерактивные методы поиска оптимальных организационных решений позволяют получить совокупность вариантов, почти
22
не отличающихся друг от друга по значениям целевых функций и выполнению ограничений. Кроме того, даже для одного оптимального варианта (если он выбран) необходимо осуществить проверку реализуемости найденных организационных решений конкретными подразделениями. Ведь при поиске оптимальных значений используют нормативы, которые в общем случае могут отличаться от достигнутых тем или иным подразделением. Если такое расхождение будет установлено, то необходимо либо пересчитать организационные решения с новыми ограничениями, либо определить комплекс мер (в общем случае выходящих за рамки задач САПР) по "подтягиванию” определенных подразделений к планируемому нормативному уровню: изменение технологии, рационализация рабочих мест, замена техники, социальные мероприятия, переход на бригадный, коллективный подряд, изменение организационных структур и т.д. Естественно, что второй вариант решения данной проблемы предпочтительнее.
Для выбора лучшего варианта организации строительства, определения комплекса мер по повышению эффективности работы того или иного подразделения можно воспользоваться методологией функционально-стоимостного анализа (ФСА) [151, 152]. Цель ФСА производственных систем (ПС) - выявление резервов экономии и повышения ритмичности производства путем определения необходимого количественного и качественного состава функций, реализующих их элементов и рациональных сочетаний в пространстве и времени. В нашем случае к ПС можно отнести специализированное строительное объединение (ССО) или строительно-монтажное управление (СМУ).
САПР организации строительного производства можно разделить на следующие блоки [90]: организационно-технологическое проектирование (ОТП) на стадии подготовки строительного произ
23
водства (ПСП); корректировка организационных решений в ходе строительства объекта. В соответствии с этим делением рассмотрим методологию ФСА применительно к получаемым организационным решениям.
Допустим, что с помощью САПР найдена совокупность близких к оптимальным решений (одно решение) организации строительства. Далее требуется выполнить ФСА полученной совокупности (одного решения).
Прежде всего сопоставляем для каждой анализируемой ПС и для каждого полученного варианта рассчитанные значения (средняя сменная, месячная выработки в натуральном и стоимостном выражении, прогноз фактических затрат и прибыли, механо- и энерговооруженность, производительность труда, выработка на одного рабочего и т.д.) и эти же показатели по отчетным, статистическим данным для объектов-аналогов.
Устанавливаем ПС, для которых расхождения между рассчитанными и статистическими данными значительны, т.е. превышают некое "пороговое" значение, равное, как правило, запланированным (фактическим, прогнозным) темпам изменения значения анализируемого показателя. Таким образом, отбираем ПС, которые по отчетным данным не могут обеспечить выполнение запланированных показателей.
Для отобранных ПС осуществляем сбор и анализ статистических планово-экономических и технологических данных, связанных с их функционированием, характеристик продукции, сведений о применяемых технологиях, оснащенности технологическими ресурсами, условиях размещения строителей на сооружаемом объекте, применяемых методах организации производственного процесса в различные периоды времени, применяемых формах хозрасчета, числах простоев по тем или иным причинам, загрузке техники, сменности работы, коэффициентах готовности техники и т.д.
24
Обработку исходных статистических данных проводим по элементам трудового процесса (оборудованию, предметам труда, рабочей силе), видам измерителей (натуральных, стоимостных), во временном разрезе (дни, недели, месяцы, кварталы, сезоны и т.д.).
Далее с помощью матрицы "входы-выходы" [211] строим внешнюю структурную модель ПС, отражающую ее внешние контакты. Такая модель должна отразить особенности функционирования данной ПС: взаимосвязь с заказчиком, генподрядчиками (субподрядчиками), проектными организациями, территориальными органами снабжения, местными органами управления, взаимоотношения с ремонтными, складскими службами и т.д. Описанные взаимосвязи должны отразить полную структуру, состоящую из информационной, материально-ресурсной, кадровой составляющих. На пересечении строк и столбцов матрицы необходимо проставить определенные идентификаторы, обозначающие: отсутствие взаимодействия, взаимосвязей функций; избыточный и недостаточный ресурс функций; сильная взаимосвязь функций; косвенная (слабая) взаимосвязь функций.
После описания взаимосвязей входа и выхода осуществляем структурное описание ПС в виде производственной и организационной структуры, описание составляющих его элементов (подразделений), их взаимосвязей, в том числе экономического взаимодействия.
В составе анализируемой ПС выделяются частные производственные системы (ЧПС), реализующие основные, вспомогательные и обслуживающие процессы. ЧПС - это совокупность подразделений ПС, объединенных однородным материальным, энергетическим или информационным потоком. Следует отметить, что некоторые подразделения могут участвовать в нескольких ЧПС.
Далее проводим функциональное описание ПС. Устанавливаем главную внешнюю функцию ПС. Для ССО - это сооружение промышленных объектов того или иного вида, выполнение специа
25
лизированных видов работ, для СМУ - выполнение комплексов работ или выполнение работ какого-либо вида. Наряду с одной главной функцией для ПС устанавливаем в общем случае множественное число внешних второстепенных функций, определяющих действия объекта анализа при его контактах с внешней средой.
Внутренние функции определяем для каждого элемента ПС в соответствии с результатами структурной декомпозиции каждой ЧПС. Результатом декомпозиции является составленный сетевой (линейный) график процесса (например, рис. 1.1),
Рис. 1.1. Выполнение сварочно-монтажных работ при строительстве промышленного объекта
Узлы графика отображают собой последовательность состояний от исходного до конечного, а дуги - цепь переходных состояний. Анализ и классификацию внутренних функций объекта анализа представляют в табличной форме, которая включает в себя: подразделение; функция; параметр (характеристика) функции; вид функции (с использованием идентификаторов: главная; основная; вспомогательная; ненужная; вредная функция; соответственно, избыточный и недостающий ресурс функции); примерные затраты на функции, относительная единица; общие рекомендации по результатам анализа (рекомендации проставляют после проведения анализа функций). На основании выполненной декомпозиции строим дерево функций ПС (рис. 1.2). Причем в каждом из блоков дерева целей желательно проставить стоимость осуществления этой функции. В
26
этом случае такая схема называется функционально-стоимостной моделью ПС.
После определения функционально-стоимостной модели ПС строим матрицу совместимости внутренних функций объекта анализа во времени. Такая матрица определяет, какие функции и в какие периоды времени могут реализоваться объектом, т.е. периоды времени, в которых ПС может находиться в том или ином функциональном состоянии.
Построить промышленный объект
I "	I	I ' I	'I
Подготовительные работы	Сварочно-монтажные работы	Земляные работы		Изоляционно-укладочные работы	Специальные работы	Завершающие работы
						
	1		1						1	1	1			
Разгрузка труб	Вывозка труб на Т СБ	Сварка труб наТСБ		Гнутье кривых на ТСБ	Вывозка секции и кривых на трассу	Сварка в плети на трассе
Рис. 1.2. Фрагмент дерева функций для сооружения промышленного объекта
Для построения матрицы совместимости весь временной цикл строительства разбиваем на периоды: мобилизационный, подготовительный, основной, завершающий. Осуществляем масштабирование каждого построенного графика процесса с тем, чтобы те или иные переходные состояния (внутренние функции) находились в требуемых периодах времени. Далее проводим объединение масштабированных графиков процессов. Таким образом, определяем совокупность всех возможных состояний исследуемой ПС. На основании статистического анализа данных рассчитываем вероятность каждого состояния ПС, т.е. карту функциональных состояний. Полученные данные позволяют оценить значимость каждой функции
27
для функционирования ПС в целом, а также коэффициенты статистической связанности всех пар функций.
Производственные затраты оцениваем делением их суммарного значения на составляющие для каждой функции. При этом определяем математическое ожидание этих величин с учетом вероятности наступления тех или иных состояний. Полученные значения затрат сопоставляем с нормативными значениями по каждой функции.
Уровень организации производства оцениваем с помощью коэффициента организации ПС
Коп = [(Фосн-Коф + ФобК^Рф + ФЗПКП1 :
^(Фосн + ФобУР + ФзпЬ
(1.3)
где Фосн - стоимость основных производственных фондов; Ф^ -стоимость нормируемых оборотных средств; Фзп - средний фонд зарплаты; Коф, К^, Кп - соответственно, коэффициенты использования основных, оборотных фондов и рабочей силы; Рф, Р - соответственно, фактическая и нормативная рентабельность производственных фондов.
Поиск путей улучшения организационной структуры ПС осуществляем следующим образом: определяем внутренние функции с наибольшими затратами и для каждой из них находим (если это возможно) альтернативные решения; исследуем взаимосвязь функций и их реализацию ПС во времени с выделением цепочки "тесно связанных" функций.
После этого анализируем ЧПС, проверяем их согласованность во времени. Лучший вариант выбираем с помощью методов имитационного моделирования, используя программные комплексы САПР.
28
Вариант реализации ПС для внедрения находим по выбранной совокупности критериев качества, повышению коэффициента организации Коп и достижению минимального расхождения между рассчитанными в САПР вариантами и результатами ФСА.
1.2. Организация подготовки строительного производства при обустройстве технологических площадок для строительства промышленных объектов
Подготовка экологически безопасного строительства промышленных объектов. Развитие топливно-энергетического комплекса обуславливает освоение и ввод в действие нефтяных и газовых месторождений, широкомасштабное строительство сети трубопроводов, насосных станций, электросиловых установок и других промышленных объектов. В техногенном плане эти объекты характеризуется высокой степенью эксплуатационного риска [185, 283]. Основные системы газопроводов работают под давлением 6,4 ч- 7,5 МПа и имеют высокую производительность и энергетический эквивалент. Энергетический эквивалент газопровода диаметром 1420 мм и давлением 7,5 МПа при производительности 32 млрд, м3 в год составляет 15,2x106 кВт/год. Большой энергетический эквивалент газопроводов увеличивает запас кинетической энергии, способной вызывать в них протяженные разрушения и нанести значительный ущерб окружающей среде.
При проектировании строительства промышленных объектов указанные обстоятельства выдвигают экологические проблемы в ряд важнейших, требующих глубокого и всестороннего изучения [77, 92, 106, 107, 109, 111, ИЗ, 158, 169, 170]. Топливно-энергетический комплекс относится к числу тех отраслей хозяйства, для ко
29
торых природоохранная деятельность является основным производственным компонентом всех трудовых процессов, так или иначе влияющих на окружающую среду. Особой экологической опасности подвержены районы Крайнего Севера, где ландшафты отличаются высокой чувствительностью даже к незначительным техногенным воздействиям. Нарушение тундрового покрова вносит необратимые или медленно восстанавливающиеся изменения в естественный термический и гидрогеологический режим многолетнемерзлых грунтов. Следствием этого является прогрессирующее расчленение рельефа и обводнение территории, развитие негативных криогенных процессов, опустынивания и др. Природные комплексы Крайнего Севера подвержены сильному химическому загрязнению. Это связано с геохимической инертностью загрязняющих веществ в условиях значительной тепловой радиации, ультрафиолетовой радиации и подавленной микробиологической деятельности. Нарушение почвенно-растительного покрова, обладающего высокой чувствительностью к антропогенным факторам строительного производства, приводят к частичному или полному исключению земель из дальнейшего хозяйственного пользования. Нарушения экологической обстановки имеют место и при инженерной подготовке строительства промышленных объектов.
Таким образом, проблема подготовки экологически безопасного строительства промышленных объектов в районах со сложными инженерно-геологическими и природно-климатическими условиями является исключительно актуальной проблемой не только регионального, но и общегосударственного масштаба.
Экологически неблагоприятное смещение территориальных аспектов деятельности отраслей топливно-энергетического комплекса обусловило необходимость учета региональных экологических критериев, потребовало введения новых природоохранных принципов нормирования показателей качества строительства и на
30
дежности промышленных объектов в эксплуатации. Это требует, в свою очередь, пересмотра с позиций экологической безопасности норм проектирования и строительства техногенных объектов топливно-энергетического комплекса [127,251,268-270].
Задачи подготовки строительного производства неразрывно связаны с вопросами охраны земель и грунтов от загрязнений, сохранения почвенно-растительного слоя, восстановления нарушенных земель. При решении задач подготовки строительного производства следует учитывать: способы сохранения и восстановления плодородного почвенно-растительного слоя в полосе строительства; технические решения по обходу рельефоизменяемых участков, предотвращению заводнения и заболачивания трасс, приостановке эрозионных, оползневых и других процессов; технологические решения по противостоянию процессам растепления мерзлых грунтов и опустынивания, заболачивание трасс.
Технологии, применяемые для строительства промышленных объектов в сложных природно-климатических условиях, должны учитывать необходимые профилактические природоохранные мероприятия, осуществляемые с начала производства работ. Природосберегающая концепция организации строительства промышленных объектов должна включать в себя весь комплекс специальных работ инженерно-экологической подготовки строительного производства, по завершении которого они передаются строительно-монтажным подразделениям.
Развитие природоохранных сфер деятельности охватывает все направления строительства, что обуславливает комплексный характер инженерно-экологического обеспечения. Естественно, что с развитием и совершенствованием этой новой области проектной и производственной деятельности должны развиваться и совершенствоваться методы автоматизированного проектирования строительной
31
деятельности, в частности, проектирования подготовительных работ на всех этапах строительства промышленных объектов.
Инженерная подготовка строительного производства при сооружении промышленных объектов. Вопросы выполнения подготовительных работ при сооружении промышленных объектов представляют собой часть общего комплекса задач организации строительного производства [29,90]. Своевременное и качественное проведение подготовительных работ является одним из решающих факторов успешного осуществления строительства [10,11]. Однако, это достигается не всегда. В действительности на стройках часто задействованы материально-технические ресурсы, количество которых отличается от запланированного, ход выполнения работ отличается от расчетного, отраженного в графиках и циклограммах, и, наконец, сроки завершения строительства объектов обличаются от директивы. Это доказывает необходимость дальнейшего глубокого теоретического осмысливания природы строительных процессов, разработки новых схем производства работ и методологии организации строительного производства.
Подготовка строительного производства по содержанию и характеру комплексно решаемых задач является многоплановой проблемой, поскольку она выполняется на различных уровнях: в генподрядных и субподрядных трестах и их подразделениях, в вышестоящих по отношению к тресту органах управления, у заказчика, в проектных организациях. Следует отметить и то обстоятельство, что при строительстве промышленных объектов, проектирование подготовки производства и управление строительством выполняются без достаточной взаимосвязи. Как показал анализ эффективности строительного производства, эти процессы существенно влияют друг на друга, причем связи весьма неоднородны по своей природе и нестабильны [74, 202, 203]. Поэтому строительство промышленных объ
32
ектов необходимо рассматривать как сложную динамическую систему.
Теоретические основы организации подготовки строительного производства были изложены в работах [33, 67-72]. В настоящее время также ведутся научные исследования по совершенствованию форм и методов производства этих работ, исходя из конкретных условий строительства. При этом делается попытка комплексного подхода к вопросам совершенствования подготовки строительного производства. Но, совершенствование подготовки строительного производства нередко ведется в строительных организациях стихийно, путем решения только первоочередных проблем, без учета развития всей системы организации строительства.
Таким образом можно предположить, что дальнейшее развитие организационных и технологических форм скоростного строительства невозможно без совершенствования всей системы организационной подготовки. Современные тенденции скоростного строительства промышленных объектов основываются на широком внедрении агрегирования структур строительных организаций по принципам комплексного выполнения законченных этапов работ. В то же время традиционная схема проектирования промышленных объектов не только не предусматривает опережающую разработку проектных решений по подготовке объектов к строительству, а, как правило, вообще не расшифровывает конкретные объемы подготовительных работ. Уже сейчас требуется принципиально изменить систему проектирования промышленных объектов с обязательным отражением работ, связанных с подготовкой строительного производства. Проекты организации строительства должны прямо и непосредственно планировать выполнение объемов подготовительных работ, ставя их в зависимость от требований наиболее эффективного использования ресурсов потоков и ускорения темпов строительства.
33
К задачам подготовки строительного производства при сооружении промышленных объектов в обводненной местности можно отнести следующие мероприятия и работы. Организационные подготовительные мероприятия: решение вопроса об условиях использования для нужд строительства существующих транспортных и инженерных коммуникаций; решение вопроса о порядке использования местных строительных материалов; распределение работ по исполнителям; решение вопроса о необходимости передислокации или наращивания производственных мощностей строительномонтажных организаций и привлечения специализированных организаций для выполнения отдельных видов работ; заключение договоров подряда на капитальное строительство. Внеплощадочные подготовительные работы: строительство перевалочных баз для поступающих материалов на стройку, разгрузочных площадок, причалов, железнодорожных веток, технологических дорог различного типа, полевых жилых городков, складов горюче-смазочных материалов и др. Внутриплощадочные подготовительные работы: создание геодезической разбивочной основы для строительства; снос и перенос строений и коммуникаций; инженерная подготовка строительных площадок, создание общеплощадочного складского хозяйства и площадок укрупненной сборки оборудования и конструкций; монтаж инвентарных зданий и механизированных установок; возведение постоянных - зданий и сооружений, используемых временно для нужд строительства; обеспечение площадок водоснабжением, связью, опережающее выполнение работ по инженерной подготовке строительной площадки и по строительству переходов, включая работы по рекультивации земель и охране окружающей среды; создание промежуточных трубосварочных и трубоизоляционных баз и др.
Подготовительные работы должны быть увязаны с общим потоком основных строительно-монтажных работ и обеспечивать необходимый фронт работ строительным подразделениям. Производ
34
ство строительно-монтажных работ можно начинать после завершения организационных подготовительных мероприятий, внеплоща-дочных и внутриплощадочных работ.
Такая трактовка задач подготовки строительного производства для промышленных объектов позволяет дифференцировать работы по степени их важности [292]. Необходимо отметить, что организационно-технологические решения подготовки строительного производства, принимаемые в проектах организации строительства и проектах производства работ, за последние годы во многом усложнились, также усложнились решаемые в них задачи по снижению трудоемкости и стоимости строительных работ. Следует особо подчеркнуть главную отличительную особенность систем строительного производства - их организационный характер, объединение в производственном процессе не только технических, но и социальных элементов.
При решении задач совершенствования организации строительства трубопроводов, выделяют при их сооружении внетрассо-вые и вдольтрассовые работы. Внетрассовые подготовительные работы состоят из сооружений опорных баз, объектов культурно-бытового и производственного назначения, подъездных дорог к ним, а вдольтрассовые из подготовки строительной полосы (планировка, расчистка от леса), сооружения вдольтрассовых проездов, поворотной сварки труб в секции, вывозки и раскладки трубных секций и пригрузов на трассе. До начала работ основного периода должны быть полностью выполнены внетрассовые подготовительные работы и первоочередные вдольтрассовые в объеме, обеспечивающем необходимый фронт проведения основных строительно-монтажных работ. Кроме того, обратим внимание на то обстоятельство, что специфика строительства трубопровода как линейно-протяженного инженерного сооружения приводит к перекрытию периодов: многие вдольтрассовые подготовительные работы, за исключением перво
35
очередных, выполняются одновременно с основными работами. Практическое осуществление перекрытия периодов является организационным мероприятием, позволяющим сократить общую продолжительность строительства объекта.
Основные положения по организации и технологии подготовки строительного производства [105], распространяются на работы, выполняемые в различных природно-климатических условиях. В работе определен состав организационно-подготовительных мероприятий, которые должны быть выполнены на строительной площадке до начала основных строительно-монтажных работ. Указано, что их осуществляют с целью обеспечения необходимых условий для планомерного развертывания строительства и ввода в эксплуатацию объекта в установленные сроки с высоким качеством работ. Рассмотрена в общем виде организация производства подготовительных работ как внутри, так и вне строительной полосы. В дополнение к рекомендациям разработаны методические указания по организации подготовительного периода строительного производства [226], предназначенные для обеспечения планомерного развертывания и ведения работ основного периода. В материалах рекомендаций охвачены организационные вопросы, отражена специфика подготовительного периода: выполняются работы по сварке труб в секции, доставке труб, пригрузов и основных конструктивных материалов на трассу. Подчеркивается, что такая организация строительного процесса позволяет провести и завершить основные работы с минимальными потерями рабочего времени. Вместе с тем обращается внимание, что все подготовительные мероприятия и работы по срокам и продолжительности должны быть согласованы между собой и с работами основного периода так, чтобы технологически специализированные бригады в течение всего периода работы имели открытое поле деятельности, исключающее их простои по организационным причинам.
36
Предусматривается совмещение во времени вдольтрассовых подготовительных и основных работ, что обуславливает перекрытие подготовительного и основного периодов и должно сократить общую продолжительность строительства объекта. В соответствии с этим в период подготовки строительного производства выполняются организационные мероприятия по подготовке строительной организации и данного промышленного объекта к строительству; в мобилизационный период выполняются внетрассовые подготовительные работы; в подготовительно-технологический период выполняются вдольтрассовые подготовительные работы. Исходя из норм продолжительности строительства, в подготовительный период входят мобилизационный период и период выполнения первоочередных вдольтрассовых подготовительных работ; в общую продолжительность строительства промышленного объекта входят мобилизационный, подготовительно-технологический, основной и завершающий периоды.
Выполненный анализ позволяет сделать вывод о том, что правильная и своевременная подготовка строительного производства, в которую входит сооружение технологических площадок и дорог (ТПД), является одним из решающих факторов выполнения работ основного периода строительства. Совершенствование работ сократит продолжительность их выполнения, что, в конечном счете, уменьшит продолжительность сооружения и себестоимость строительства всего объекта в целом.
В настоящее время строительство промышленных объектов в условиях обводненной местности осуществляется, как правило, в зимний период при наличии отрицательных температур воздуха и соответствующей глубине промерзания обводненных участков, при которой обеспечивается беспрепятственный проход транспортных средств и строительной техники [55,65,252]. При этом существенного удлинения строительного сезона на переувлажненных территориях можно полу
37
чить путем увеличения несущей способности грунтового массива, улучшения эксплуатационных характеристик ТПД [51].
Выполнение подготовительных работ в обводненной местности требует дифференцированного подхода к принимаемым техническим и технологическим решениям в зависимости от инженерногеологических и природно-климатических условий района производства работ [96-100]. Поэтому проблему строительства ТПД необходимо решать путем поиска эффективных способов повышения несущей способности грунтового основания и применения рациональных конструктивных решений ТПД в каждом конкретном случае. В работах [103, 104, 110, 112] выполнена классификация ТПД и приведены подходы к оценке их технико-экономической эффективности с учетом природно-геологических условий [290]. Остановимся на некоторых особенностях организационно-технологических процессов сооружения различных типов ТПД.
Основные конструкции применяемых при строительстве промышленных объектов в сложных природно-климатических условиях ТПД следующие (рис. 1.3): грунтовые [128], дерево-грунтовые [121], снежно-ледяные [160, 266], с использованием нетканного синтетического материала (НСМ) [163], с использованием сетчатого синтетического материала (ССМ) [114, 295], с использованием резинотканевого синтетического материала (РСМ) [117,122,159].
Возведение технологических площадок для складирования строительных конструкций и материалов. О распространении конструкций с прослойками из синтетического материала (СМ) свидетельствует тот факт, что в стандартных конструкциях ТПД предусмотрены варианты с устройством щебеночного, гравийного или асфальтобетонного покрытия поверх текстильной прослойки. Толщина щебеночного покрытия в зависимости от класса нагрузки и модуля основания составляет 0,2-ь0,3 м, толщина гравийного покрытия на 0,05 м больше, чем щебеночного. Существующие методы ор
38
ганизации и технологии строительства ТПД в обводненной местности не всегда отражают специфику последующего сооружения промышленного объекта. Отсутствие теоретически обоснованных и практически приемлемых рекомендаций по строительству и использованию ТПД является определенным тормозом на пути дальнейшего совершенствования технологии сооружения промышленных объектов в сложных инженерно-геологических и природно-климатических условиях.
Рис. 1.3. Классификация ТПД для строительства промышленных объектов
Складирование труб является составной частью производства работ при строительстве промышленных объектов. Складирование предусматривает выполнение работ в такой последовательности: определение и подготовка места складирования, устройство подъездных путей и основания под склад труб, оснащение склада труб необходимыми машинами и оборудованием [18, 108J, укладка труб в штабели, обеспечение устойчивости труб от раскатывания, погрузка, разгрузка труб с транспортных средств, разборка штабеля труб, разгрузка элементов стеллажа и транспортировка их на новое место складирования. Склады для хранения труб предусматриваются проектом организации строительства (ПОС) и проектом организации работ (ПОР).
39
Склады труб должны сооружаться по типовым проектам и соответствовать требованиям строительных норм и правил, санитарных норм и другой нормативно-технической документации.
Площадь складов должна обеспечивать размещение труб, проход людей, проезд транспортных и грузоподъемных средств. На площадках под склады труб должны предусматриваться уклоны 1,54-2,0° и другие мероприятия, обеспечивающие отвод атмосферных осадков и грунтовых вод. Склады должны иметь сквозной или круговой проезды шириной не менее 4,5 м для транспортных и грузоподъемных средств. Между смежными штабелями труб должны быть оставлены проходы шириной не менее 1 м.
Трубы укладывают в штабель рядами по вертикали и располагают их в седловинах между труб ниже лежащего ряда. При укладке в штабеля трубы располагают в поперечном направлении к проезжей части склада. Трубы разного диаметра, изолированные и неизолированные, хранят раздельно. Трубы диаметром выше 300 мм следует укладывать штабелями высотой не более 8 м с помощью автоматических захватов при отсутствии рабочих на штабеле. При укладывания труб штабелями без автоматических захватов высота штабеля не должна превышать 3 м.
Для предотвращения раскатывания труб в штабеле их следует крепить специальными инвентарными приспособлениями, обеспечивающими устойчивость труб в штабеле и безопасность работающих.
Высоту штабеля труб с учетом укладывания их в "седло" в зависимости от числа рядов можно определять по формуле
Н = D(nO,866 + 0,134),	(1.4)
где Н - высота штабеля труб; п - число рядов; D - диаметр трубы.
40
При складировании труб не допускается: укладывать в один штабель трубы разного диаметра; производить укладку труб верхнего ряда до закрепления труб нижнего ряда; складировать вместе изолированные и неизолированные трубы; укладывать трубы в наклонном положении с опиранием поверхности трубы на кромки нижележащих труб.
Склады, в которых хранят трубы, по назначению и вместимости различают прирельсовые, базисные и притрассовые, а по рядности расположения труб - высокорядные с высотой штабеля труб более 3 м и низкорядные с высотой штабеля труб менее 3 м.
Склады рекомендуют устраивать преимущественно высокорядные, обеспечивающие: более высокий уровень механизации погрузочно-разгрузочных, транспортных, складских операций, сокращение площадей складирования, уменьшение трудозатрат и повышение качества хранения труб. Склады низкорядные допускается устраивать при отсутствии необходимых для высокорядного складирования грузоподъемных и грузозахватных средств.
Прирельсовые склады, устраиваемые на прирельсовых площадках, предназначены для краткосрочного складирования (до доставки труб на базисный или притрассовый склад). Вместимость складов обычно не превышает 5 - 10 км труб. Используемыми механизмами являются автокраны, пневмоколесные краны, краны-трубоукладчики. В качестве грузозахватных средств для высокорядных складов используют захваты с автоматической строповкой и расстроповкой труб, для складов низкорядных применяют траверсы и торцевые захваты.
Базисные склады устраивают близ железнодорожных рельсовых путей или водных пристаней в местах массового поступления труб. Они предназначены для временного складирования и накопления труб до начала строительства. Вместимость складов до 100 км труб. Средствами механизации для высокорядного склада служат
41
козловые и башенные краны, автокраны, гусеничные краны, автоматические захваты. Для низкорядных складов используют автомобильные и пневмоколесные краны, краны-трубоукладчики, торцевые захваты, траверсы и т.д.
Притрассовые склады устраивают на трубосварочных базах. Они предназначены для временного складирования труб и секций труб перед транспортировкой их на трассу строительства. На высокорядных складах средствами механизации являются козловые краны, автокраны, гусеничные краны и автоматические захваты труб, на низкорядных - автокраны, пневмоколесные краны, краны-трубоукладчики, грузозахватные устройства типа торцевых захватов, мягких полотенец, траверс и др.
При хранении труб на прирельсовом складе трубы разгружают краном вначале на площадку, а затем перемещают краном-трубоукладчиком и укладывают их в штабель на некотором расстоянии от рельсовых путей. Схема организации работ на прирельсовом низкорядном складе показана на рис. 1.4, где Li = 300 м, L2 = 50 м.
Рис. 1.4. Схема организации работ на прирельсовом низкорядном складе; 1 - железная дорога; 2 - автокран; 3 - трубы на разгрузочной площадке;
4 - кран-трубоукладчик; 5 - трубы в штабеле
42
Для высокорядного склада схема организации работ не меняется. Полувагоны подают к месту разгрузки. Краном последовательно разгружают все полувагоны, и укладывают трубы в один ряд. Складирование труб в штабель производят на спланированную площадку. Для транспортировки труб трубоукладчиками используют торцевые захваты на траверсе. Трубы укладывают на подкладки или подготовленную площадку, исключающую повреждение изоляционного покрытия.
Погрузка труб из штабеля на трубоплетевоз производится в следующей последовательности: кран устанавливают в рабочее положение, навешивают на крюке грузозахватное устройство. Подают это устройство поворотом стрелы к середине ближайшей к крану трубы и захватывают ее с торцов. После поднятия трубу перемещают поворотом стрелы и погружают ее на трубоплетевоз. После снятия труб верхнего ряда приступают к разборке нижерасположенного ряда труб.
Схема организации складирования базисного высокорядного склада при полевой трубосварочной базе показана на рис. 1.5, где Li = 775 м, L2 = 85 м.
Трубы, доставленные на склад автомобильным транспортом, разгружают козловым краном и укладывают в штабеля. Подачу груб на линии трубосварочной базы осуществляют с помощью того же крана. Готовые трубные секции поступают на площадку контроля. Принятые секции труб перемещают краном-трубоукладчиком и складируют на подготовленной площадке.
Основанием для высокорядного складирования может служить сборно-разборный стеллаж СР-1421. Сборно-разборный стеллаж СР-1421 состоит из основания, включающего три пары ложементов, расположенных параллельно друг другу и соединенных между собой с помощью звеньев и пальцев. Каждый ложемент представляет собой (в поперечном сечении) коробчатую конструкцию.
43
Верхняя часть ложемента, служащая опорой для труб, выполнена с выемками цилиндрической формы, охватывающими примерно третью часть окружности трубы. Опорная поверхность ложементов облицована резиновыми подкладками. Основные технические данные сборно-разборного стеллажа: диаметр складируемых труб - 1420 мм; длина складируемых труб - 8 4- 12 м; число ложементов в одном стеллаже - 6 штук; число рядов труб по высоте - 4 штуки; число труб, складируемых на стеллаже - 42 штуки; размеры ложемента -длина 5840 мм, ширина 400 мм, высота 545 мм; масса одного ложемента стеллажа - 710 кг.
Рис. 1.5. Схема организации работ на высокорядном складе:
1 - козловой кран; 2 - трубы в штабеле; 3 - площадка контроля трубных секций; 4 - кран-трубоукладчик; 5 - площадка для трубных секций
В качестве ограждающих устройств от раскатывания труб на базисном складе используют опорные разделительные стойки для хранения труб разных диаметров. При складировании труб с изоляционным покрытием места контакта труб со стойками должны быть облицованы мягкими материалами (дерево, резина и т.д.) для обеспечения сохранности изоляции.
44
Чтобы трубы не раскатывались при хранении, следует использовать способы внутренней или наружной их увязки, при обоих способах крайние трубы нижнего ряда необходимо подклинивать с помощью металлического упора, облицованного резиной. Внутренний способ увязки труб предназначен как для труб с заводской изоляцией, так и для стальных труб без изоляции. В местах соприкосновения торцов труб с увязочными канатами, пропускаемыми внутри трубы, устанавливают прокладки (дерево, резина, автопокрышки и др.). При применении наружного способа увязки используют стальные канаты; для надежности закрепления крайние трубы подклинивают упорами.
Организация складирования труб на притрассовом низкорядном складе при трубосварочной базе осуществляется следующим образом. Трубы, доставляемые транспортными средствами разгружают на спланированных разгрузочных площадках и укладывают в штабеля с помощью крана-трубоукладчика или автокраном. При складировании секций труб на трубосварочной базе их укладывают в один ряд на подкладки или подготовленную площадку, а изолированные - только на подкладки. От раскатывания крайние секции труб подклинивают.
Рассмотренные принципы складирования труб для последующего строительства промышленного объекта позволяют теоретически обосновать и практически реализовать рекомендации по строительству и использованию ТПД в обводненной местности.
Существенного повышения технико-экономических показателей использования материально-технических ресурсов при сооружении промышленных объектов на основе современных информационно-вычислительных технологий системного анализа конструктивных особенностей возведения ТПД и организационных процессов производства строительных работ можно ожидать при условии реализации определенных методологических и теоретических основ
45
исследования строительных процессов, базирующихся на работах отечественных и зарубежных ученых в области теории механики грунтов, инженерной подготовки строительных площадок, статистических методов анализа, системотехники строительства, обобщении исследований в области организации строительного производства.
1.3. Организационно-технологические процессы подготовки строительного производства на слабонесущих обводненных грунтах
Нормирование показателей производства СМР при возведении объектов на слабонесущих грунтах. В современных условиях увеличение объемов строительного производства в сложных инженерно-геологических и природно-климатических условиях обуславливает разработку принципиально новых методов улучшения свойств грунтов. Методы укрепления строительных и подстилающих грунтов классифицированы в зависимости от направленности искусственного изменения свойств грунтов, типов, инженерногеологических особенностей и свойств пород, области применения, что позволяет выбирать конкретный метод в соответствии с конкретными условиями строительства [59,225].
В результате анализа теории и практики применения грунтов с улучшенными свойствами в строительном производстве [266] можно выделить основные виды конструкций для объектов на слабонесущих грунтах, классификация которых приведена в табл. 1.1 и табл. 1.2, где Kj - конструкции для стабилизации положения трубопроводов, К2 - искусственные основания, К3 - фундаменты, К4 -технологические площадки и дороги, К5 - гидротехнические и защитные сооружения, Кб — конструкции для антикоррозионной изо
46
ляции, К7 - конструкции для тепловой изоляции, Кя - подземные хранилища.
Таблица 1.1.
Классификация методов изменения свойств грунтов при закреплении пород на месте их залегания
Методы	К1	кг	к3	*4		к,	К7	К,
Битумизация		+		-	+	+		
Упрочнение синтетическими полимерами		+		-	+			
Силикатизация	+	+	+		+			
Цементация		+	+	-	+	-	-	
Кольматагщя				-	4-			
Механическое уплотнение нагрузками		+						
Сейсмическое уплотнение энергией взрыва	-	+	+	-	-	-	-	+
Виброуплотненне		+			-			
Обезвоживанге	+	+			+	-	-	-
В одонасыщенне	-	+		-	+	-	-	-
Электроосмотическое обезвоживание		+	-	-	+		-	-
Электролитическая обработка	-	+.	-	-	+	-	-	-
Электроснликатизацня	-	+	+	-	+	-		
Термическое упрочнение	+	+	+		+	-	-	+
Замораживание	-	+.	-	+	+	-	-	. +
Таблица 1.2.
Классификация методов изменения свойств грунтов при созданж грунтовых материалов
Методы		К2	к,	К«	К,	Ка	К7	Кб
Битумизация	+	+	-	+	+	+	+	
Упрочнение синтетическими полимерами	+	+	+	-	+	-	-	-
Цементация	+	+	+	+	+	-	-	-
Известкование		+	-	+	+	-	-	-
Регулирование гранулометрического состава	+	+	-	+	+	-	+	-
Комплексное улучшение свойств	+	+	+	+	+	+	+	-
Механическое уплотнение нагрузками	+	+	-	+	+			
Виброуплотненне	+	+	-	+	+	-	-	-
Термическое упрочнение	+	-	-	+	+			
Замораживание	-	+	-	+	+	-	-	-
Методы изменения физико-механических свойств грунтов можно разделить на: химические - упрочнение органическими вяжущими веществами и упрочнение неорганическими вяжущими веществами; физико-химические; физико-механические - механиче
47
ские и физические. При этом можно определить и области применения каждой разновидности изменения характеристик грунтов для конструкций различного функционального назначения. Краткая характеристика методов улучшения свойств грунтов представлена в табл. 1.3, где М - расход вяжущих к массе скелета грунта, R - прочность при сжатии укрепленных грунтов, кф - коэффициент фильтрации, w - влажность, wM - степень влажности, - число пластичности.
Таблица 1.3.
Основные характеристики существующих методе» изменения свойств грунтов
Метод	Грунты, подлежащие укреплению	М,%	П,МПа
Битумизация	Крупнообломочные пески, супеси, суглинки, глины	22)	34-13	1ДЧ-1Д
Смолнзация	Крупнообломочные пески, супеси, суглинки	44-10	2,54-14,0
Силикатизация	Пески, лессы (к* > ОД м/сут н wM £ 0,7)	34-18	0Д-ь5,0
Цементация	Крупнообломочные пески, лессы, супеси, суглинки, глины (w < 55%)	34-15	2,04-20,0
Известкование	Крупнообломочные, пески, суглинки, глины (w < 55% и Ко > 5)	24-10	1,0-13,0
Глинизация	Крупнозернистые пески с удельным водопотлощеннем ОД 4-100,0 л/мин	34-14	...
Регулирование гранулометрического состава	Грунты любые	—	...
Комплексное улучшение свойств	Грунты любые	74-16	£30,0
Уплотнение	Пески, лессы, супеси, суглинки, шиты	—	...
Обезвоживание	Крупнообломочные пески, лессы (^>0,01 м/сут)	—	—
В одонасыщение	Лессы	—	...
Электрохимическое закрепление	Лессы и глинистые (к* < 0,10 м/сут)	04-18	0,540,8
Термическое упрочнение	Пески, лессы, супеси, суглинки, тлжы	...	2,5-4430
Замораживание	Грунты любые	—	2,0412,0
Наиболее широкое применение в строительстве на слабоне-сущих грунтах получили такие методы, как битумизация, цементация, комплексное улучшение свойств, уплотнение. Технологическими процессами укрепления грунтов пользуются для обеспечения стабилизации положения сооружаемых объектов в обводненной ме
48
стности, создания искусственных оснований и фундаментов, технологических площадок и дорог, гидротехнических и защитных сооружений.
Следует отметить следующие технологические особенности перечисленных методов изменения свойств грунтов: битумизация -несложная технология работ, зависимость качества от незначительных колебаний дозировки вяжущего, погодных и температурных условий, невысокие прочность и водостойкость [1,241J; смолизация (упрочнение синтетическими полимерами) - высокие прочность и водостойкость, возможность производства работ в широком интервале температур окружающей среды, возможность загрязнения окружающей среды 1257]; силикатизация - возможность производства работ в стесненных условиях, усложнение технологии работ [1, 225]; цементация - техническая простота, удобство применения, надежность результатов, строгий режим твердения, зависимость качества от погодных и температурных условий [1, 225]; известкование - не строгий режим твердения, зависимость качества от погодных и температурных условий [2411; глинизация (кольматация) - использование местных вяжущих; стойкость к агрессивным средам, низкая долговечность, образование трещин [266]; регулирование гранулометрического состава - использование местных материалов, низкие прочность и водостойкость [16, 253]; комплексное улучшение свойств - высокие прочность, водо- и морозостойкость, ускорение химических реакций, увеличение объема закрепления, усложнение технологии работ [7, 158, 226, 293]; уплотнение - высокая производительность, техническая простота, низкие прочность и водостойкость, жесткие ограничения по технике безопасности [252, 266, 273]; обезвоживание - временный характер укрепления, усложнение технологии работ [75]; водонасыщение (замачивание) - техническая простота, временный характер укрепления, неоднородность свойств, возможность увеличения просадочности [16]; электрохимическое
49
закрепление - возможность производства работ в стесненных условиях, возможность загрязнения окружающей среды, усложнение технологии работ [225]; термическое упрочнение - высокие прочность, водо- и морозостойкость, устранение просадочности и пучи-нистости, значительная продолжительность укрепления, ограниченность по газопроницаемости грунтов [266]; замораживание - универсальность, временный характер укрепления, возможность пучения, термокарста при оттаивании [1].
Решение проблемы стабилизации положения сооружаемых объектов в обводненной местности осуществляется по трем основным направлениям: балластировка и закрепление объектов на проектных отметках; укрепление грунта засыпки и массива вокруг сооружаемого объекта; искусственное водопонижение.
Основными преимуществами мероприятий по стабилизации положения объекта на слабонесущих грунтах, основанных на использовании технологических процессов укрепления грунтов, по сравнению с балластировкой железобетонными утяжелителями и закреплением анкерными устройствами является сокращение материалоемкости, объема транспортных перевозок, стоимости строительства вследствие применения местных ресурсов, сравнительно низкой стоимости вяжущих веществ и других материалов.
К недостаткам указанных технических решений можно отнести: необходимость водоотлива при обводнении строительного участка; ограничение области применения по температурному режиму, погодным условиям, влажности, виду и состоянию грунтов, глубине болот, рельефу местности и т.п.; низкую удерживающую способность укрепленных грунтов и, как следствие, высокий расход вяжущих веществ и других материалов.
Существующие технологии устройства искусственных оснований, фундаментов, насыпей технологических площадок, гидротехнических и защитных сооружений в условиях обводненной мест
50
ности и значительного разнообразия грунтовых условий на месте строительства имеют ряд недостатков: ограниченность области применения, потребность в громоздком оборудовании и привозных материалах, низкие производительность и физико-механические характеристики укрепленных грунтов, что существенно сдерживает их использование для нужд строительного производства.
На основе анализа современного состояния исследований в области методологии закрепления объектов в обводненной местности с использованием укрепленных грунтов и синтетических материалов можно обозначить следующие направления совершенствования существующих технологических процессов:
-	поиск дешевых и недефицитных вяжущих материалов, обеспечивающих заданные свойства укрепленных грунтов - к материалам разных конструкций предъявляются различные требования по прочности, водо- и морозостойкости, зачастую весьма умеренные, в этих случаях применение дорогостоящих закрепителей не оправдано;
-	использование вторичных ресурсов в качестве вяжущих и добавок при укреплении грунтов - утилизация промышленных отходов наряду со значительным экономическим эффектом обеспечивает улучшение экологической обстановки;
-	развитие комплексных методов укрепления, предусматривающих использование сложных рецептур вяжущих материалов, дифференцированный подход к подбору закрепителей в зависимости от назначения конструкции, применение армирующих синтетических материалов и т.д.;
-	создание экологически безопасных технологий - многие методы укрепления несущей способности грунтов в той или иной мере наносят ущерб окружающей природной среде, оказывают отрицательное влияние на здоровье работников, выполняющих укрепление грунтов.
51
Учитывая различие требований, предъявляемых в строительстве к материалам конструкций различного назначения, не представляется возможным разработать универсальный метод создания таких материалов, который был бы применим для всех видов сооружений. Тем не менее, можно предложить определенную классификация методов и технологических процессов укрепления грунтов, которая приведена на рис. 1.6.
Классификация методов и технологических процессов укрепления грунтов
Т ермическое упрочнение грунтов
Т ехнологические процессы строительного пр оизводства при сооружении искусственных оснований и фундаментов
Использ ование целен апр авленного воздействия на грунтовый массив поля высоких темпер a ijp
Механическое упрочнение грунтов
Т ехнологические процессы строительного пр оизводства при сооружении линейно-протяженных объектов
Использование в качестве армирующих прослоек синтетических материалов (сетчатых, нетканых, р езинотканевых)
Химическое упрочнение грунтов k I -----------------
Т ехнологические процессы строительного пр оизводства при сооружении защитных гидр от ехнических насыпей
I ' Использ ование органических вяжущих веществ для придания диспер сным грунт ам связности и водоустойчивости
Рис. 1.6. Технологические особенности укрепления грунтов при строительстве на слабонесущих грунтах
Методы ПСП с использованием укрепленных грунтов и СМ. Химическое укрепление грунтов органическими вяжущими веществами применяется для придания дисперсным грунтам связности и водоустойчивости. Укрепление глинистых грунтов основывается на введении такого количества связующего, которого достаточно для закупорки капилляров внутри небольших агрегатов, что пре
52
дотвращает перемещение влаги в уплотненной смеси. Достижения полной водонепроницаемости агрегатов, как показали практические наблюдения, не требуется.
Как правило, рецептуры вяжущих веществ готовят в заводских условиях компаундированием тяжелых нефтяных остатков (гудрон, крекинг-остаток, вакуумированный крекинг остаток) и легкого газойля деструктивных процессов (замедленного коксования, термокрекинга) - летняя модификация; зимняя модификация вяжущих веществ состоит из тяжелых нефтяных остатков и флегмы термического крекинга дистиллятного сырья.
Вяжущее вещество представляет собой темную маслянистую жидкость плотностью 980-1040 кг/м3, температурой застывания минус -5 ч- -8 °C для летней и -25 °C для зимней модификаций (ТУ 38.101960-83). В работе [266] описана технология промышленного использования вяжущих веществ при строительстве промышленных объектов. Укрепленные грунты использовались для: балластировки трубопроводов на участках прогнозируемого обводнения; возведения противоэрозионных сооружений; возведения оснований резервуаров; увеличения долговечности антикоррозионной изоляции.
На своем протяжении трубопроводы пересекают значительное количество больших и малых рек, других водных преград, для переходов через которые основной является подземная схема прокладки. При строительстве подводных трубопроводов в русловой и при-урезной частях перехода разрабатывается траншея с последующей укладкой в нее снаряженного дюкера, а заключительной операцией является восстановление и укрепление дна и берегов водоема. Традиционно применяемые конструкции креплений каменной наброской и покрытиями из сборных железобетонных плит весьма трудоемки в изготовлении, материалоемки и дорогостоящи.
В процессе работ по строительству переходов происходит нарушение естественного состояния грунтовых массивов, связи между
53
частицами пород разрушаются, для восстановления берегов используется насыпной грунт. Отсутствие защитных сооружений в условиях воздействия течения, волн, льда, склоновых стоков приводит к размыву и обрушению берегов, особенно на начальном этапе эксплуатации подводных переходов. Однако, в отличие от объектов гидротехнического строительства, на трубопроводном транспорте берегоукрепления не подвержены действию значительных по значению и интенсивности нагрузок, так как створы переходов выбираются на прямолинейных устойчивых участках водных преград с не-размываемыми берегами [247], и не требуют применения материалов, обладающих высокой механической прочностью.
В гидротехническом строительстве для устройства противо-фильтрационных завес и других защитных сооружений широкое распространение получило инъекционное укрепление грунтов (цементация, силикатизация, полимеризация, битумизация и др.). Однако следует иметь в виду, что для подводных трубопроводов в первую очередь необходимы восстановление и стабилизация поверхности откосов, нарушенных строительной техникой при производстве земляных работ, а инъекция химических реагентов не является эффективной.
Поверхностное укрепление грунтов нарушенной структуры органическими и неорганическими вяжущими веществами наибольшее распространение получило при устройстве оснований и покрытий дорог и аэродромов. Опыт дорожного и аэродромного строительства может быть использован при выборе материала для крепления берегов в створах подводных трубопроводов.
Требования, предъявляемые к материалу защитного покрытия, можно разделить на две группы: прочностные и технологические. К прочностным будем относить факторы, обеспечивающие безаварийную эксплуатацию сооружения, к технологическим - факторы, учитывающие возможность применения традиционных технологиче
54
ских приемов и существующей техники в условиях обводненной местности.
Для обеспечения безаварийной эксплуатации подводных трубопроводов необходимо, чтобы характеристики прочности материала берегоукрепления превышали значения внешних нагрузок. Защитное сооружение воспринимает волновые и ледовые нагрузки, воздействия течений и склоновых стоков, колебания уровней воды и температуры, которые вызывают появление в креплении распределенных и сосредоточенных усилий, изгибающих моментов, приводят к снижению прочности материала. В результате проведенных исследований по изучению действительных условий эксплуатации берегоукреплений в створах подводных трубопроводов, удалось сформулировать требования к характеристикам прочности укрепленных грунтов (табл. 1.4). В таблице приведены значения характеристик для грунтов, укрепленных: Ед - жидким битумом; £2 - синтетическими смолами; - цементом, известью; Ед - вяжущим веществом ВМТ [266]; значения характеристик Ед * приведены для суглинков; в числителе даны значения для укрепления цементом, в знаменателе - известью.
Таблица 1.4.
Характеристика материалов, предназначенных дня крепления берегов
Характеристика	Ь	Ъ		Ь
Прочность водонасьиценных образцов К, 2.0,3 МПа	0,4Д),7	1,5-4,о	1,0-6,0	034-0,40
Коэффициент теплоустойчивости к, £ 23	13	1,25-2,00	1,0	1,14—1,27
Коэффициент водоустойчивости к, > 0,3	03	0,6	035-0,65	035-0,45
Сцеплегме с £ 0,018 МПа	0,02-0,07	—	—	0,021-0,042
Прочность при изгибе > 0,1 МПа	0,1 -0,4	0,6-1,0	0,2-1,0	0,18-0,22
Коэффициент морозостойкости к. £ 03	0,6	0,80-0,85	0,65-0,75	033-0,56
Неразмьвающая скорость va > 0,5 м/с	033-0,95	—	£43	0,65-0,90
Температура вяжущего при СМР, °C	£140	>0	>-10	£-25
Температура смеси при СМР, °C	£10	£0	£10	£-25
Ра сход вяжущего вещества, кг/м3	220	180	250/150	152
Устойчивость материала к колебанию температуры оценивается коэффициентами теплоустойчивости кт и морозостойкости к*,.
55
Устойчивость защитного покрытия к размывающим воздействиям течений и склоновых стоков обеспечена при выполнении условия
V<VH,	(1.5)
где V - средняя скорость движения воды [м/с]; VH - допускаемая неразмывающая скорость потока для материала берегоукрепления [м/с].
При соблюдении условия (1.5) конструкция с применением укрепленных грунтов будет работоспособна, в противном случае необходимы дополнительные мероприятия по предотвращению размыва защитного покрытия, либо использование метода комплексного укрепления грунтов. Как показали гидрологические обследования створов переходов трубопроводов через равнинные реки, для большинства из них значения средней скорости течений и склоновых стоков в зоне берегоукрепления не превышают 0,5 м/с.
При расчетах защитных покрытий на действие ледовых и волновых нагрузок согласно нормам [248J, принятым для гидротехнических сооружений, должно соблюдаться условие недопущения наступления предельных состояний, которое имеет вид
YF<Fp-Yp/YH,
(1-6)
где у = 1 - коэффициент сочетаний нагрузок; F - расчетное значение обобщенного силового воздействия (напряжений, усилия, момента сил); Fp - расчетное значение обобщенной несущей способности (прочности, усилия сопротивления, момента сил сопротивления); ур = 1 - коэффициент условий работы; ун = 1,15 - коэффициент надежности по назначению сооружения.
В результате расчетов по формуле (1.6) с использованием данных гидрологических обследований были определены мини
56
мально необходимые значения сцепления и прочности при изгибе укрепленных грунтов.
В условиях обводненной местности для поверхностного укрепления грунта возможно использовать жидкий битум, синтетические смолы, цемент, известь, нефтяные вяжущие вещества. Прочностные характеристики укрепленных грунтов должны удовлетворять представленным в табл. 1.4 требованиям, причем при использовании в качестве связующего цемента, извести, синтетических смол -со значительным запасом. Однако, за исключением нефтяных вяжущих веществ, они не могут использоваться при производстве работ в условиях низких температур. Отрицательными сторонами поверхностного укрепления грунтов всеми вышеперечисленными вяжущими веществами являются: потребность в привозных материалах и специальной технике для производства работ; зависимость качества защитного покрытия от погодных условий, дозировки компонентов и исходной влажности грунтов.
Поверхностное укрепление нарушенных береговых откосов нефтяными вяжущими веществами позволяет производить работы в широком интервале температур окружающего воздуха, не требуя подогрева и ухода за твердеющим покрытием, обеспечивает минимальные удельные расход и стоимость материалов (табл. 1.3). Следует отметить, что применение нефтяных вяжущих веществ для укрепления грунтов при берегоукреплении и балластировке объектов, строительстве технологических площадок и дорог должно быть согласовано с государственными органами охраны природы, здравоохранения, охраны рыбных запасов, использования и охраны вод И-
При значительных авариях на нефтепроводах разлившийся продукт отводят в естественные понижения местности, защитные амбары, траншеи или оконтуривают земляными дамбами. Для предотвращения фильтрации через стенки дамбы необходимо устрой
57
ство специальных экранов из материала, обладающего низким коэффициентом фильтрации и стойкого к агрессивному воздействию нефтепродуктов. Создание противофильтрационных устройств необходимо также при строительстве наземных рассол охранил ищ в составе сооружений подземных хранилищ нефтепродуктов, прудов-накопителей очистных сооружений. Экраны из полиэтиленовой пленки для искусственных водоемов имеют ряд существенных недостатков: низкая прочность и, как следствие, возможность утечек через повреждения; необходимость устройства подстилающего и защитного слоев, вызывающая большой расход песка, гравия и железобетона; трудоемкость строительства.
Противофильтрационные устройства испытывают меньшие нагрузки, чем берегоукрепления, поэтому прочностные характеристики грунтов, укрепленных вяжущим веществом ВМТ, позволяют использовать их для создания экранов. Основным требованием к материалу противофильтрационных устройств является непроницаемость для содержащихся в хранилище продуктов. Практически водонепроницаемыми считаются материалы, коэффициент фильтрации которых менее 108 м/с. Исследования показали, что грунты, укрепленные нефтяными вяжущими веществами, обладают коэффициентом фильтрации в пределах 9х1(Г10 4-.54хЮ"10 м/с.
Использование синтетических материалов в различных отраслях строительства обусловлено их высокой прочностью при низкой массе конструкций, сравнительно невысокой стоимостью, стойкостью к агрессивным воздействиям окружающей среды, долговечностью, гибкостью и эластичностью, пористостью структуры, обеспечивающей пропуск воды и задерживающей частицы грунта. В зависимости от технологии производства и получаемой структуры полотна различают тканые, нетканые и комбинированные геотекстили, сетки, маты и пленки. Синтетические материалы позволяют заме
58
нить металлы и бетон, продлить срок службы конструкции, уменьшить ее массу, снизить транспортные расходы.
В настоящее время накоплен достаточно большой опыт промышленного использования технологических операций строительного производства с использование укрепленных грунтов и нетканых синтетических материалов. Нетканый синтетический материал и грунт обратной засыпки использовался при сооружении газового коллектора на Уренгойском месторождении для закрепления трубопроводов на проектных отметках. Преимущества данного метода наглядно иллюстрирует табл. 1.5, где DH - наружный диаметр трубопровода. Использование в США и Канаде синтетических материалов взамен железобетонных утяжелителей позволяет сократить стоимость балластировки трубопроводов в 10 раз; при прокладке морских трубопроводов применяются оболочки из геотекстилей, заполняемые нагнетанием песчаного раствора [266].
Таблица 1.5.
Расход материалов [т] для балластировки 1 км объекта
Материал	D„ = 1,42 м	Dk = 1^2m	D„ = 1,02 м
Железобетонные утяжелители типа УБО	2415	1725	1242
Вяжущее вещество ВМТ	308	203	147
Геотекстиль	8	7	б
Существующие устройства для стабилизации положения трубопроводов и особенности технологических процессов их возведения приведены в табл. 1.6, где - "карманы" вдоль боковых поверхностей трубопровода, У2 - "карманы" с грунтозадерживающими перегородками, У3 - комбинированное применение синтетических материалов и железобетонных утяжелителей, У4 - сложнопрофильный цилиндр, прикрепленный к трубопроводу бандажами, У5 - мягкие контейнеры, прикрепляемые к трубопроводу, Уб - короткие мягкие оболочки, заполняемые засыпным грунтом, У7 - протяженные
59
мягкие оболочки, заполняемые гидронамывом, У8 - сложная структура укладки гибкого ковра с формированием воланов, У9 - анкер-лента, защемленная грунтом.
Таблица 1иб.
Характеристики устройств для стабилизации положения сооружаемого объекта_____
Группа	Слагаемое удерживающей способности	Особенности изготовления и монтажа
у1	Вес грунта в "карманах"; трение устройства о грунт	Укладка полотнищ, засыпка грунтом и соединение полотнищ
У2	Вес грунта в "карманах"; трение устройства о грунт	Укладка и соединение полотнищ с формированием на краях "карманов” трунгозздержнвающнх перегородок, засыгка грунтом и замыкание "карманов"
Уз	Вес утяжелителей; вес грунта в оболочках; трение оболочек о грунт	Установка утяжелителей, укладка полотнищ, засыгка грунтом и замькание полотнищ
Уд	Вес грунта в цилиндре; вес грунта над цилиндром; трение цилиндра о грунт	Укладка бандажей, укладка трубопровода, укладка полотнищ, засыпка грунтом, замыкание цилиндра и бандажей, обратная засыгка
У,	Вес грунта в контейнерах; вес грунта над контейнерами; трение контейнеров о грунт	Изготовление контейнеров в траншее, заполнение их грунтом и обратная засыгка
у«	Вес грунта в оболочках; вес грунта над оболочками; треиге оболочек о грунт	Оболочки изготовляются в заводских (базовых) условиях, заполняются грунтом, навешиваются на трубопровод и выпогшяется обратная засыпка
у7	Вес грунта в оболочках; вес грунта над оболочками; тренге оболочек о грунт	Оболочки изготовляются в заводских (базовых) условиях, раскладываются на трубопроводе, заполняются методом пщронамыва, выполняется обратная засыгка
у«	Вес грунта в "карманах"; вес грунта над "карманами”; трение воланов о грунт	Укладка поленниц в виде воланов с междуслойнон засыпкой грунтом
у»	Трение ленты о грунт	Погружение ленты в материковый грунт с огибанием трубопровода и обратная засылка
Рассмотренные конструкции могут применяться для стабилизации положения объектов при подземной и наземной схемах прокладки, как для вновь строящихся трасс, так и при ремонте оголенных участков. Однако область их применения ограничена участками с прогнозируемым обводнением при условии отсутствия воды в период производства строительно-монтажных работ. Отдельные устройства могут также применяться на обводненных участках. Большинство конструкций не обеспечивают рационального расхода синтетических материалов, так как потере устойчивости объекта препятствует только небольшая часть объема грунта, заключенного в устройстве. Для заполнения оболочек методом гидронамыва можно
60
использовать только грунты, в составе которых отсутствуют глинистые и пылеватые частицы. При обводнении оболочки грунт внутри нее оплывает, что приводит к невозможности укладки объекта на проектные отметки в обводненной траншее.
Технологические особенности использования указанных устройств: У1 - простота конструкции, вынос грунтового заполнителя из карманов вследствие водной эрозии; У2 - устойчивость к водной эрозии; У3 - возможность применения в обводненной траншее, повышенная удерживающая способность, устойчивость к водной эрозии, значительный расход железобетона; У4 - возможность сохранения первоначальной формы устройства в процессе эксплуатации; У5 - возможность применения в обводненной траншее, устойчивость к водной эрозии; У6 - возможность применения в обводненной траншее; У7 - возможность применения в обводненной траншее, возможность производства работ в условиях бездорожья, необходимость специального оборудования для гидронамыва; У8 - увеличение сил трения полотнищ о грунт, повышение расхода синтетических материалов; У9 - сложность погружения.
Основным расчетным параметром устройств для стабилизации положения трубопроводов является удерживающая способность, препятствующая перемещению трубопровода вертикально вверх и выражаемая распределенной нагрузкой (f) или сосредоточенной силой (fyj. Удерживающая способность используется в расчетах устойчивости положения трубопровода против всплытия и общей устойчивости трубопровода в продольном направлении.
Расчетная удерживающая способность грунта засыпки, в том числе укрепленного вяжущими веществами, в случае полного обводнения определяется по формуле [3]
f = (nrp/yR)-{D1I7rp-(ho - n-D„/8) + k-|y,p-h(l2-tg(0,7-<p,p) +
61
+ ОДЬо-Сгр/созСОДфгр)]}
(1.7)
где пгр = 0,8 - коэффициент надежности по нагрузке; ун = 1,2 - коэффициент надежности по назначению сооружения; DH - наружный диаметр трубопровода [м]; угр - удельный вес грунта засыпки с учетом взвешивающего действия воды [Н/м3]; h0 - расстояние от верха засыпки до оси трубы [м]; к - безразмерный коэффициент, характеризующий призму выпора, k = 1 при DH > 1 м, к = DH при D„ < 1 м; DH - условный диаметр трубопровода [м]; фгр - угол внутреннего Трения грунта засыпки [градус]; сгр - сцепление грунта засыпки [Па].
Расчетную удерживающую способность грунтовой засыпки, армированной геотекстильными материалами, согласно действующим нормативным документам также вычисляют по зависимости (1.7), принимая пгр = 1,2 [245]. Однако в этом случае не учитываются особенности работы синтетических материалов по созданию усилия, препятствующего вертикальному перемещению объекта.
Удерживающую способность грунтовой засыпки f армированной синтетическими материалами, можно представить в виде
1 1гр + 1тр 9
(1.8)
где frp - составляющая удерживающей способности от веса объема грунта, препятствующего вертикальному вверх перемещению объекта [Н/м]; frp - составляющая удерживающей способности от сил трения армирующей прослойкой по грунту засыпки при вертикальном вверх перемещении объекта [Н/м].
В этом случае frp находится из выражения (1.7). Зависимости для определения составляющей предложены в работе [266]:
^•ho tg фгр < bo :	= Yrp fMhe + D„/2) - 0,5<he2tg <p, p];	(1.9)
62
^ h«-tg фгр > bo :	= O^y^-MD. + bo/(^-tg <prp>];	(1.10)
£, = tg2(45" - <pip/2);	(1.11)
bo = (b - DH)/2 ,	(1.12)
где £ - коэффициент бокового давления грунта засыпки; Ьо - расстояние от трубы до стенки траншеи [м]; b - ширина траншеи по дну [м].
Однако, сравнение результатов, полученных расчетом по формулам (1.9) и (1.10), с данными экспериментов [266], показывает, что вышеприведенные зависимости существенно (в 20 раз) занижают величину frp.
При берегоукрепительных работах в створах подводных трубопроводов в США и европейских странах нашли применение гибкие маты из геотекстиля, заполненные песком и имеющие толщину 0,2-г0,4 м [266]. Благодаря своей гибкости, такие крепления при размывах и просадках грунта следуют профилю основания, защищая трубопровод от оголения. К настоящему времени разработан целый ряд подобных сооружений. Области применения и особенности строительства различных конструкций берегоукреплений приведены в табл. 1.7, где G - эластичные маты, заполняемые насыпным грунтом, С2 - эластичные маты, заполняемые гидронамывом, С3 -обратные фильтры, С4 - грунтозащитные противоэрозионные экраны, С5 - армированные грунтовые откосы, hB - высота волны, V -скорость течения.
Эти конструкции могут применяться на переходах трубопроводов через водные преграды, в местах пересечений склонов, оврагов, балок, на участках эрозии и разрушения грунта засыпки. Ос-
63
новным недостатком рассмотренных конструкции является меньший срок службы по сравнению с ресурсом сооружаемого объекта.
Технологические особенности использования гидротехнических и защитных сооружений заключаются в следующем: Ci - гибкость, устойчивость к неравномерным осадкам, значительный объем транспортных работ; С2 - высокая плотность укладки заполнителя; сокращение объема транспортных работ; повышение производительности, жесткие ограничения по характеристикам грунтов, пригодных для заполнения оболочек; Сз - значительная экономия материалов, сокращение трудоемкости, необходимость тщательной планировки поверхности укрепляемого откоса; С4 — простота конструкции, быстрое разрушение защитного слоя грунта, не стойкость синтетических материалов к воздействию солнечной радиации; С5 - повышение устойчивости откосов, сложность заанкерования полотнищ.
Таблица 1.7.
Характеристики гидротехнических и защитных сооружений
Группа	Область гфименения	Особенности изготовления и монтажа
Ci	Укрепление подводных и надводных откосов при воздействии волн (Ь, £0,5 мнV< 1,5 м/с)	Маты изготовляется в заводских условиях, заполняется несытным грунтом, транспортируются и укладываются на откос
Q	Укрепление подводных и надводных откосов при воздействии волн (h, <0,5 мн¥< 1,5 м/с)	Маты нзготовляотся в заводских условиях, заполняются непосредственно на откосе методом гидронамыва
Q	Под различные типы покрытий при укреплении подводных и надводных откосов	Для надводных откосов - укладка полотнищ с перекрытием и закрепление к основанию; для подводных откосов - укладка защитного покрытия в сборе с обратным фильтром
С4	Укрепление откосов в условиях возможной водной эрозии при нарушении растительного покрова и плотности грунтов	Укладка на откос полотнищ с перекрытием, их закрепление к основанию и засыпка грунтом
	Укрепление откосов дамб, плотин, насыпей	Послойная отсыгвса грунта в тело конструкции с междуслойньгм уплотнением, укладкой полотнищ и их заажерованием
64
Расширяется применение гибких креплений из утилизационных автопокрышек, армирующих грунтовые откосы, преимуществами которых являются простота, ремонтопригодность, гибкость, низкая стоимость.
В последнее время синтетические материалы начали применяться при строительстве технологических площадок и дорог в обводненной местности на слабонесущих грунтах, что позволило значительно сократить расход древесины, снизить эксплуатационные затраты, уменьшить трудоемкость работ по сравнению с грунтоволежневыми ТПД. Существующие технические решения по конструкции насыпей ТПД можно разделить на четыре группы, краткая характеристика которых приведена в табл. 1.8, где €>i - армирующие прослойки, О2 - разделительные прослойки, О3 - дренирующие прослойки, О4 - капилляро-прерывающие слои. Они могут применяться для сооружения ТПД с покрытиями различных типов в нормальных условиях, на болотах, многолетнемерзлых, переувлажненных и слабонесущих грунтах. Основными недостатками таких конструкций являются значительная деформируемость и низкая несущая способность.
Таблица 1.8.
Характеристики конструктивных слоев дорожных одежд и оснований
Группа	Назначение	Особенности изготовления и монтажа
Ох	Усиление насыпей технологических площадок и оснований	Планировка поверхности нижележащего слоя, укладка полотнищ с нахлестом, соединение их между собой и с анкерами, обеспечивающими натяжение и последующее защемление
о2	Разделение конструктивных слоев оснований	Укладка полотнищ между отдельными слоями оснований
Оэ	Осушение насьпей технологических площадок и оснований	Укладка полотнищ на всю ширину земляного полотна с уклоном и выпуском на откос или в дренаж
о4	Исключение обводнения выпележащих слоев при капнлл^ном подъеме грунтовых вод	Укладка полотнищ на всю ширину земляного полотна с уклоном н выпуском на откос или в дренаж
65
Особенности конструктивных слоев насыпей ТПД и оснований: О] - сокращение толщины насыпей и оснований, уменьшение расхода материалов, снижение объема транспортных работ, увеличение затрат ручного труда; О2 - сокращение толщины оснований, исключение перемешивания слоев, увеличение затрат ручного труда; Оз - увеличение долговечности покрытия, увеличение затрат ручного труда; О4 - увеличение долговечности покрытия, увеличение затрат ручного труда.
Существующие методики расчета деформации насыпей и покрытий ТПД, армированных синтетическими материалами [15, 43, 92], не учитывают таких важных параметров, как толщина, размер ячеек, ширина полос прослойки, что не позволяет определить действительное значение осадки конструкции от давления колеса автомобиля. В работе [169] предложена формула для определения значения осадки насыпи ТПД, в основании которых расположена прослойка из синтетического материала
s = (к^/Е^Чг^Ьо3 + ршОш2/16),	(1.13)
где ктр - коэффициент трения прослойки по грунту; Есм - условный модуль деформации синтетического материала [Н/м]; угр - удельный вес насыпного грунта [Н/м3]; h0 - высота насыпи [м]; рш - давление штампа [Па]; Dm - диаметр штампа [м].
Согласно выражению (1.13) увеличение толщины насыпи приводит к росту деформации, что противоречит положениям других исследователей [Н7].
Использование грунтов, укрепленных вяжущими веществами, в качестве заполнителей оболочек и матов, равно как армирование синтетическими материалами конструкций из укрепленных грунтов позволяет существенно расширить области применения подобных устройств в строительном производстве. В качестве армирующих
66
прослоек предпочтительнее применять стеклосетки и резинотканевые материалы, обладающие значительной прочностью и небольшой деформируемостью под нагрузкой (табл. 1.9, где р - поверхностная плотность, S - толщина, о - удельная разрывная нагрузка, е -удлинение при разрыве). Геотекстильные материалы могут служить для изготовления оболочек и матов благодаря хорошей свариваемости и высоким эксплуатационным характеристикам (гибкости, эластичности).
Таблица 1.9.
Характеристики синтетических материалов
Материал	р, кг/м2	3, мм	о,кШм	£,%
Геотекстиль	0,1440,60	0,464-5,50	9-42	45-215
Стеклосетки	0,26-0,45	0,80-1,00	45:56	1-6
Резинотканевый корд	1,50-2,50	3,00-5,00	150--250	15--20
Следует отметить, что в расчетах надежности должны быть отражены, по возможности, все наиболее важные неопределенные факторы. В том числе должно в каком-то виде учитываться качество строительства. В задаче закрепления промышленного объекта при строительстве на слабонесущих грунтах фактор качества производства строительно-монтажных работ в условиях комплексного использования укрепленных грунтов и синтетического материала имеет первостепенное значение.
Анализ выполненных работ по данному вопросу показал, что существующие методы расчета технологических параметров возведения объекта на слабонесущих обводненных грунтах не всегда отражают специфическое напряженно-деформированное состояние объекта в сложных инженерно-геологических и природно-климатических условиях строительства.
1.4. Методологические основы совершенствования организационно-технологических процессов подготовки строительного производства при сооружении промышленных объектов
В методических рекомендациях [4, 9, 38, 72, 228] устанавливаются порядок и сроки ПСП, а также комплексное планирование работ в строительных организациях [29, 84, 181, 278, 279], даются рекомендации по улучшению структуры аппарата управления в организациях с целью концентрации служб по осуществлению комплексной ПСП. Комплексность подготовки заключается в одновременном решении задач планово-экономического и социального характера [40, 41, 69, 70, 186, 204, 287, 292], обеспечивающих выполнение как годовой, так и долгосрочной программы. Комплексная ПСП включает ряд мероприятий, координирующих деятельность участников строительства и обеспечивающих решение четырех групп задач.
В первую группу входят задачи общей инженерной подготовки строительного производства, решение которых обеспечивает создание условий для развертывания строительства и возможность использования для его нужд действующих инженерных сетей, транспортных коммуникаций, сооружений теплоэнергетики, предприятий строительной индустрии и промышленности строительных материалов. Определяются источники пополнения строительных организаций рабочими, уточняется состав и организационная структура управления генподрядной и субподрядных специализированных строительно-монтажных организаций, решаются вопросы наращи
68
вания мощностей строительно-монтажных организаций. Совместно с заказчиком определяются сроки сооружения пусковых комплексов, поставки оборудования, обеспечения проектно-сметной документацией, рассмотрения проектов организации строительства, определяется потребность в основных строительных материалах и т.д. Завершается общая инженерная подготовка заключением генеральных договоров подряда.
Во вторую группу входят задачи комплексной инженерной подготовки строительной организации, включающие перспективное комплексное планирование строительно-монтажных работ, заключение субподрядных договоров и договоров на поставку материала.
В третью группу входят задачи инженерной подготовки к строительству отдельных объектов. Сюда же относятся вопросы обеспечения строек проектно-сметной документацией, разработки проектов производства работ и организационно-технических мероприятий по выполнению плана строительно-монтажных работ, обеспечению их ввода в эксплуатацию.
В четвертую группу входят задачи инженерной подготовки строительных подразделений, организации месячного и декадносуточного планирования, разработки на основе технологических карт трудовых процессов рациональных форм разделения труда и др.
Как показывает системный анализ, недостатком такого подхода к решению ПСП является объединение в этих четырех группах задач общих вопросов для строительной организации и отдельных объектов строительства. Кроме того, необходимо установить взаимосвязь между функциями, комплексами задач и отдельными задачами. Чтобы создать систему, необходимо увязать все ее элементы, согласовать решение задач во времени и технологически. В зависимости от условий строительного производства необходимо исследо
69
вать вопросы адаптации системы ПСП, т.е. обеспечит ее жизнеспособность.
Организацию строительного производства разбивают на два основных периода: период подготовки к строительству и период основных работ, отличающихся специфическими методами, взаимоотношениями участников строительства и документацией.
На основе изучения и обобщения передового опыта организации ПСП были разработаны подходы к формированию единой системы подготовки строительного производства [278, 279]. Под единой системой подготовки строительного производства (ЕСПСП) понимается комплекс взаимоувязанных подготовительных мероприятий организационного, технического, технологического характера, обеспечивающих возможность развертывания и осуществления строительства объектов для своевременного ввода их в эксплуатацию.
Главная задача ЕСПСП состоит в том, чтобы через комплекс государственных и отраслевых стандартов обеспечить обязательное выполнение необходимых мероприятий по ПСП для всех организаций.
ЕСПСП предназначена для: обеспечения целенаправленной деятельности заказчика и всех участников проектирования и строительства; сбалансирования имеющихся и требуемых трудовых и материально-технических ресурсов на запланированный объем строительно-монтажных работ (СМР); выбора рациональной организации и технологии производства СМР.
Содержание и целевая направленность ЕСПСП выдвигают следующие основные принципы, которые необходимо учитывать при ее создании: межведомственный характер ПСП, единство применяемых методов, средств и терминологии; упорядочение и унификация организационно-технологических решений и документооборота; широкое использование экономико-математических мето
70
дов и средств вычислительной техники; обязательность мероприятий ПСП для исполнения.
ЕСПСП включает следующие этапы: общую организационнотехническую подготовку; подготовку к строительству объекта; подготовку к производству строительно-монтажных работ.
Общая организационно-техническая подготовка должна включать [2511: обеспечение стройки проектно-сметной документацией: отвод в натуре площадки (трассы) для строительства; оформление финансирования строительства; заключение договоров подряда (контракта) и субподряда на строительство; оформление разрешений и допусков на производство работ; решение вопросов о переселении лиц и организаций, размещенных в подлежащих сносу зданиях; обеспечение строительства подъездными путями, электро-, водо- и теплоснабжением, системой связи и помещениями бытового обслуживания кадров строителей; организацию поставки на строительство оборудования, конструкций, материалов и готовых изделий.
Основные мероприятия общей организационно-технической подготовки выполняют заказчики и проектные организации и частично генподрядные и субподрядные строительные организации.
Подготовка к строительству каждого объекта должна предусматривать изучение инженерно-техническим персоналом проектносметной документации (включая документацию по результатам, технического обследования конструкции при реконструкции действующего предприятия), детальное ознакомление с условиями строительства, разработку проекта производства работ (ППР) на вне- и внутриплощадочные подготовительные работы, возведение зданий и сооружений и их частей, а также выполнение самих работ подготовительного периода с учетом природоохранных требований и требований по безопасности труда.
71
Внеплощадочные подготовительные работы включают строительство подъездных путей и причалов, линий электропередач с трансформаторными подстанциями, сетей водоснабжения с водозаборными сооружениями, жилых поселков для строителей, необходимых сооружений по развитию производственной базы строительной организации, а также сооружений и устройств связи для управления строительством.
Внутриплощадочные подготовительные работы предусматривают: сдачу-приемку геодезической разбивочной основы для строительства и геодезические разбивочные работы для прокладки инженерных сетей, дорог и возведения зданий и сооружений; освобождение строительной площадки для производства СМР (расчистка территорий, снос строений и др.); планировку территории, искусственное понижение (в необходимых случаях) уровня грунтовых вод, перекладку существующих и прокладку новых инженерных сетей; устройство постоянных и временных дорог, инвентарных временных ограждений строительной площадки с организацией в необходимых случаях контрольно-пропускного режима; размещение мобильных (инвентарных) зданий и сооружений производственного, складского, вспомогательного, бытового и общественного назначения; устройство складских площадок и помещений для материалов, конструкций и оборудования; организацию связи для оперативнодиспетчерского управления производством работ; обеспечение строительной площадки противопожарным водоснабжением и инвентарем, освещением и средствами сигнализации.
В подготовительный период должны быть также возведены постоянные здания и сооружения, используемые для нужд строительства, или приспособлены для этих целей существующие.
При подготовке к производству СМР должно быть выполнено следующее: разработаны ППР на отдельные виды работ; переданы и приняты закрепленные на местности знаки геодезической разбивки
72
по частям зданий и сооружений; разработаны и осуществлены мероприятия по организации труда и обеспечению строительных бригад картами трудовых процессов; организовано инструментальное хозяйство для обеспечения бригад необходимыми средствами малой механизации, инструментом, средствами измерений и контроля, средствами подмащивания, ограждениями и монтажной оснасткой в составе и количестве, предусмотренными нормокомплектами; оборудованы площадки и стенды укрупнительной и конвейерной сборки конструкций; создан необходимый запас строительных конструкций, материалов и изделий; поставлены или перебазированы на рабочее место строительные машины и передвижные (мобильные) механизированные установки.
Если конкретизировать определение подготовки строительного производства, то в подготовительный период реализуется комплекс организационных, инженерных, технических решений по осуществлению строительства конкретного объекта, а в мобилизационном и технологическом периодах решаются вопросы производственного цикла подготовительных строительно-монтажных работ, осуществляемых генподрядными и субподрядными организациями для создания условий их планомерного проведения.
Для совершенствования и разработки новых форм организации ПСП при сооружении промышленных объектов предлагается комплексная структура ПСП [26] (рис. 1.7, где Тп - подготовительный период, Тм - мобилизационный период, Тт - технологический период), включающая в себя оба этапа ПСП которые состоят из конкретных организационных и технологических видов работ [127, 229-231,283].
Организационная структура ПСП в период подготовки к строительству (Тп) включает в себя следующие виды работ: П1 -выдача исходных данных для проектирования; H2i - рассмотрение проектно-сметной документации; П22 - осмотр площадки в натуре;
73
П3 - выдача замечаний по проектно-сметной документации; П4 -предварительная заявка на материалы; П5 - уточнение заявки на материалы по утвержденной проектно-сметной документации; П61 -заключение договора подряда по строительству промышленного объекта между генподрядчиком и заказчиком; П62 - заключение договора подряда между генподрядчиком и субподрядчиками; П7 -разработка организационно-технических мероприятий по строительству промышленного объекта; П8 - разработка проекта производства работ.
Подготовка строительного производства при сооружении промышленных объектов в сложных природно-климатических условиях
Рис. 1.7. Организационная структура подготовки строительного производства
Организационная структура ПСП в мобилизационный период (Тм) включает в себя следующие виды работ: Мп - передислокация ресурсов мобилизационного периода; Мп - создание геодезической разбивочной основы временных зданий и сооружений; М2 - обустройство карьеров; М3 - сооружение временных подъездных дорог к опорным базам стройки; M4i - планировка технологических площадок; М42 - осушение и понижение уровня грунтовых вод на временных площадках; М5| - организация системы диспетчерской связи;
74
М52 - строительство жилых городков и объектов культурно-бытового назначения; М61 - сооружение вертолетных площадок; М62 - строительство объектов производственного назначения; М7 -погрузка, разгрузка и транспортирование строительных материалов и оборудования; M8i - сварка труб в секции; М82 - изготовление криволинейных вставок.
Организационная структура ПСП в технологический период (Тт) включает в себя следующие виды работ: Тц - перебазировка ресурсов технологического периода ПСП; Ти - приемка, восстановление и закрепление осей трассы и полосы отвода земель в натуре; Т21 - расчистка площадки от леса, пней и валунов; Т22 - сооружение технологических площадок, дорог и переездов; Тл - планировка строительной площадки; Т32 - разработка полок в горной местности; Т41 - снятие плодородного слоя; Т42 - вывозка секций труб, криволинейных вставок и строительных конструкций на строительную площадку; Т51 - строительство переходов через естественные и искусственные препятствия (водные преграды, болота, автодороги и железные дороги).
Анализ отдельных видов работ, их очередности, ресурсной оснащенности и длительности выполнения в каждой организационной структуре ПСП должен выполняться с использованием соответствующих методологических подходов [28]: системотехники строительства; экспертных методов анализа информации и принятия решений; вероятностно-статистических методов; информационновычислительных и экономико-математических методов расчета показателей.
Заключение
Выполнен анализ организационно-технологической надежности инженерной подготовки строительного производства (ПСП) при возведении промышленных объектов в сложных инженерногеологических и природно-климатических условиях. Установлено, что правильная и своевременная подготовка строительного производства является одним из решающих факторов выполнения работ основного периода строительства. Совершенствование работ по ПСП при строительстве промышленных объектов сократит продолжительность их выполнения, что, в конечном счете, уменьшит продолжительность сооружения и себестоимость строительства объекта в целом. По данным анализа фактических данных строительства установлено, что с изменением условий сооружения объектов, изменяется и трудоемкость подготовки строительства. В общем объеме трудозатрат при строительстве промышленных объектов доля ПСП колеблется от 38% до 61%, что подтверждает ее значимость.
Практика строительства показывает, что задачи подготовительного периода ПСП решаются инженерно-техническими работниками производственно-технологических служб строительных организаций. Подготовительный период ПСП занимает особое место в деятельности строительных организаций - он является определяющим при выборе наиболее рациональной организации строительства и технологии производства работ с учетом интересов всех смежных организаций, что также подтверждается значимостью своевременного и тщательного изучения проектно-технологической документации в целях сокращения объемов, стоимости и продолжительности строительства. Отличительной особенностью подготовительного периода ПСП является: создание генеральной схемы будущей
76
стройки; четкое разделение возводимого объекта на захватки, представляющие отдельные пусковые комплексы; закрепление за захватками строительно-монтажных организаций; решение вопросов координации обеспечения ресурсами и распределение объемов выполняемых работ.
В решении задач своевременной и качественной ПСП на стадии подготовительного периода большое значение имеют деловые взаимосвязи между генподрядной строительной организацией, заказчиками и проектными фирмами, начиная от согласования положений на проектирование и заканчивая рассмотрением проектносметной документации (ПСД), осмотром площадки в натуре, составлением сводных замечаний по проекту и заключением договоров подряда. После решения этих задач генеральная подрядная организация должна разработать организационно-технические мероприятия по строительству объекта и проект производства работ (ППР).
Большую роль в совершенствовании подготовительного периода ПСП играет правильное нормирование связанных с ним затрат. Наиболее реальный подход к созданию нормативов по трудоемкости этих работ - статистическое прогнозирование трудозатрат. Следует учитывать и тот факт, что это большой инженерный труд специалистов генподрядных и субподрядных организаций. Поэтому ответ на вопрос, сколько инженеров должно быть в службах подготовки строительства в строительных организациях, зависит от того, насколько эффективно выбраны технология и организация рабог по ПСП, насколько рационально оформлена проектно-сметная документация, которая служит одним из важнейших источников информации для решения этих задач.
Приведенный анализ показал, что совершенствование процесса организации ПСП в сложных природно-климатических условиях, направленное на повышение эффективности выполнения отдельных
77
видов работ, рациональное распределение материально-технических ресурсов должно базироваться на комплексной системе организации ПСП с одновременным решением следующих задач: разработать единую классификацию основных видов работ ПСП; разработать технологические структуры выполнения работ в каждом периоде ПСП с учетом очередности их производства; разработать методы расчета продолжительности основных видов работ при определенном составе материально-технических ресурсов на основе вероятностно-статистического и факторного анализа натурных данных.
Анализ методов организации и технологии строительства технологических площадок и дорог (ТПД), как наиболее важной части ПСП при возведении объектов на слабонесущих грунтах в удаленной и труднодоступной местности, позволил установить, что строительство промышленных объектов на слабонесущих грунтах осуществляется, как правило, в зимний период при наличии отрицательных температур воздуха и соответствующей глубине промерзания заболоченных участков, при которой обеспечивается беспрепятственный проход транспортных средств и строительной техники. Существенное удлинение строительного сезона на заболоченных и переувлажненных территориях можно получить путем увеличения несущей способности грунтового массива, улучшения эксплуатационных характеристик ТПД.
Выполнение ПСП на слабонесущих грунтах требует дифференцированного подхода к принимаемым техническим и технологическим решениям в зависимости от инженерно-геологических и природно-климатических условий района производства строительно-монтажных работ (СМР). Поэтому проблему строительства ТПД необходимо решать путем поиска эффективных способов повышения несущей способности грунтового основания и применения рациональных конструктивных решений ТПД в каждом конкретном случае с учетом применяемых при строительстве объектов ТПД:
78
грунтовых, дерево-грунтовых, снежно-ледяных, с использованием нетканого, сетчатого и резинотканевого синтетического материала (соответственно, НСМ, ССМ и РСМ). Выполнена классификация основных конструкций ТПД, которые применяются при строительстве промышленных объектов в сложных инженерно-геологических и природно-климатических условиях.
Классификация ТПД с целью обеспечения организационнотехнологической надежности процессов строительного производства, а также подходы к оценке их технико-экономической эффективности с учетом природно-геологических условий должны рассматриваться как комплекс подготовительных мероприятий для выполнения строительно-монтажных работ и обеспечивать возможность принятия альтернативных решений в зависимости от материальноресурсного оснащения строительной организации.
Методологические основы совершенствования организационно-технологических процессов ПСП в сложных инженерногеологических и природно-климатических условиях должны содержать систематизацию нормативных требований и технологических рекомендаций по производству СМР при возведении объектов на слабонесущих грунтах с предложенной в работе методикой структурирования технологических процессов укрепления грунтов (методы укрепления грунтов классифицированы в зависимости от направленности улучшения их свойств, типов, а также инженерногеологических особенностей). Некачественное выполнение предусмотренных проектом технологических операций по использованию на слабонесущих грунтах определенных решений по комплексному использованию в строительном производстве укрепленных грунтов и синтетических материалов может привести к последующим отказам на объектах. Выполнена классификация технологических особенностей укрепления грунтов при ПСП.
79
На основе анализа современного состояния исследований в области использования в строительном производстве укрепленных грунтов и синтетических материалов можно обозначить следующие направления совершенствования существующих технологических процессов: поиск дешевых и недефицитных вяжущих материалов, обеспечивающих заданные свойства укрепленных грунтов - к материалам разных конструкций предъявляются различные требования по прочности, водо- и морозостойкости и т.д.; использование вторичных ресурсов в качестве вяжущих и добавок при укреплении грунтов - утилизация промышленных отходов наряду со значительным экономическим эффектом обеспечивает улучшение экологической обстановки; Развитие комплексных методов укрепления, предусматривающих использование сложных рецептур вяжущих материалов, дифференцированный подход к подбору закрепителей в зависимости от назначения конструкции, применение армирующих синтетических материалов и т.д.; создание экологически безопасных технологий - многие методы укрепления несущей способности грунтов в той или иной мере наносят ущерб окружающей природной среде, оказывают отрицательное влияние на здоровье работников, выполняющих укрепление грунтов.
Показано, что параметры строительства защитных покрытий, можно разделить на две группы: прочностные и технологические. К прочностным отнесены факторы, обеспечивающие безаварийную эксплуатацию сооружения, к технологическим - факторы, учитывающие возможность применения традиционных технологических приемов и существующей техники в условиях производства СМР. Как правило, строительные нормы и правила опираются на строго определенные методы исследования. При этом предполагается, что детерминированные расчетные схемы должны приводить к результатам, которые в определенной мере учитывают реально существующую неопределенность в адекватном описании физико
80
механических характеристик грунтовых условий строительства. Использование при расчетах статистических методов хотя и не может уменьшить эту неопределенность, но позволяет более точно оценить ее и тем самым принять лучшее решение.
Использование синтетических материалов в различных отраслях строительства обусловлено их высокой прочностью при низкой массе конструкций, сравнительно невысокой стоимостью, стойкостью к агрессивным воздействиям окружающей среды, долговечностью, гибкостью и эластичностью, пористостью структуры, обеспечивающей пропуск воды и задерживающей частицы грунта. В зависимости от технологии производства и получаемой структуры полотна различают тканые, нетканые и комбинированные геотекстили, сетки, маты и пленки. Синтетические материалы позволяют заменить металлы и бетон, продлить срок службы конструкции, уменьшить ее массу, снизить транспортные расходы.
Современное состояние и тенденции в области строительного производства обуславливают постоянное совершенствование процессов ПСП, норм проектирования, требований к технологическим параметрам выполнения СМР, которые обеспечивают организационно-технологическую надежность строительного производства в сложных инженерно-геологических и природно-климатических условиях. Это делает актуальным повышение организационнотехнологической надежности ПСП в условиях снижения ресурсного обеспечения с комплексным использованием укрепленных грунтов и синтетических материалов.
Глава 2
Разработка информационно-инженерных систем подготовки строительного производства в сложных природно-климатических условиях
2.1. Разработка методов организационнотехнологического проектирования работ подготовительного периода строительного производства в информационновычислительной среде
Методика расчета продолжительности рассмотрения проектно-сметной документации. Организационная структура ПСП в период подготовки к строительству (Тп) включает в себя следующие виды работ (рис. 2.1): П1 - выдача исходных данных для проектирования; Иц - рассмотрение проектно-сметной документации; П22 - осмотр площадки в натуре; П3 - выдача замечаний по проектносметной документации; П4 - предварительная заявка на материалы; П5 - уточнение заявки на материалы по утвержденной проектносметной документации; П61 - заключение договора подряда по строительству промышленного объекта между генподрядчиком и заказчиком; П62 - заключение договора подряда между генподрядчиком и субподрядчиками; П7 - разработка организационнотехнических мероприятий по строительству промышленного объекта; П8 - разработка проекта производства работ.
82
В результате анализа работ, входящих в организационную структуру ПСП в период подготовки к строительству, можно сделать вывод о том, что продолжительность работ по выдаче исходных данных для проектирования объектов (Тш), а также составления предварительных (Тп4) и окончательных заявок на материалы (Tns), связана с реализацией следующих процессов. В первом случае - материалы для проектирования передаются строительными организациями проектным институтам по сложившейся в конкретной организации к данному периоду времени ресурсной оснащенности, что как правило, делается задолго до решения вопроса о строительстве объекта. Во втором случае генподрядные и субподрядные строительные организации выполняют работы по составлению предварительной и окончательной заявок на материалы по разработанной институтами проектно-сметной документации (спецификациям и рабочим чертежам).
Рис. 2.1. Организационная структура выполнения работ подготовительного периода ПСП
83
Таким образом, обе эти задачи сводятся к решению вопросов по обобщению готовых инженерных разработок [90, 274, 279]. Остановимся на наиболее сложных вопросах подготовительного периода ПСП: рассмотрении проектно-сметной документации (ТщО; осмотре трассы в натуре (Ттг) и выдаче замечаний по проектносметной документации (Тпз)-
Статистическое моделирование продолжительности рассмотрения проектно-сметной документации основано на анализе выполнения работ подготовительного периода. Работы по рассмотрению, согласованию и приемке проектно-сметной документации осуществляют производственные строительные организации и их структурные подразделения: генподрядные и субподрядные строительные фирмы. В необходимых случаях привлекаются соответствующие специалисты строительно-монтажных организаций.
Представленную проектно-сметную документацию производственные строительные организации должны рассмотреть в течении 45 дней после ее получения и направить заказчику со своими замечаниями [283]. Рассмотрение ПСД включает в себя следующие этапы: проверку соответствия объема ПСД требованиям [242]; количество и комплектность каждого экземпляра; соответствие запроектированных объемов работ их стоимости действительным.
Процедура определения фактической трудоемкости связана с рассмотрением ПСД в зависимости от условий строительства протяженных объектов в сложных природно-климатических условиях [10,11].
На рис. 2.2 приведены фактические данные рассмотрения ПСД 76 линейно-протяженных объектов [231].
Анализ полученных по приведенным объектам инженерноэкономических замечаний показал, что на трудоемкость их рассмотрения (тп2П = tmii/Li, где Ц - протяженность объекта [км]; tmn -трудозатраты выполнения работ [чел-ч]; i - 1, 2,. . . , N - порядко
84
вый номер объекта) влияет целый ряд факторов, для оценки которых и была построена соответствующая диаграмма [85, 206].
Рис. 2.2. Распределение объектов строительства по трудоемкости рассмотрения ПСД
В диаграмме на оси абсцисс на равном расстоянии друг от друга нанесены порядковые номера объектов, а на оси ординат -трудоемкость рассмотрения ПСД строящегося объекта. Данные диаграммы позволяют предположить, что в зависимости от трудоемкости рассмотрения ПСД объекты разделились на четыре группы. Наиболее общим признаком для каждой группы объектов являются условия строительства, которые можно разделить следующим образом: 1 тип (k = 1) - равнинно-холмистая местность с количеством пересечений до 20 на 100 км; 2 тип (к = 2) - равнинно-холмистая местность с количеством пересечений более 20 на 100 км; 3 тип (к = 3) - равнинная местность с наличием заболоченных участков; 4 тип (к = 4) - местность с наличием горных участков или участков с вечномерзлыми грунтами.
Сгруппируем объекты по условиям строительства (рис. 2.3). Приведенные данные позволяют определить тенденцию роста тру
85
доемкости рассмотрения ПСД объектов в зависимости от сложности природно-климатических условий строительства. Однако, различие трудоемкости в двух соседних группах незначительное. Это связано с тем, что в каждой группе повторяются объекты с идентичными производственными характеристиками и элементами.
Номер группы объектов
Рис. 2.3. Сгруппированные статистические данные в зависимости от условий строительства: минимальная (1) и максимальная (2) величина трудоемкости рассмотрения ПСД для данной группы объектов
Для оценки влияния условий строительства на трудоемкость необходимо рассмотреть действие всех прочих факторов. Решение задачи в данном случае облегчается тем, что все эти факторы можно считать случайными.
Рассмотрим, например, такой фактор, как диаметр трубопроводов. Очевидно, что ни в одной из четырех групп условий строительства специально не подбирались объекты с определенными диаметрами. Эти группы образовались случайно и представляют собой четыре случайные выборки. В этих условиях средний диаметр в каждой группе как выборочная средняя величина при увеличении объема групп будет стремиться к генеральной средней, а различия
86
между средним диаметром в отдельных группах будет уменьшаться. Тоже произойдет и с другими случайными факторами (наличие заводской изоляции труб, количество углов поворота и т.д.). Предположим, что численность выделенных групп достаточна и средние значения случайных факторов в группах равны.
Измерение влияния условий строительства на трудоемкость в этом случае можно выполнить используя метод аналитических группировок [19], который позволяет вместо рассмотрения трудоемкости выполнения работ по отдельным объектам перейти к сравнению средней трудоемкости в группах: средняя величина трудоемкости с учетом условий строительства в первой группе (Ni = 36) будет равна тсП21(к = 1) = Ei=i,35 ^nzi/Ni ~ 4,809 чел-ч/км; во второй группе (N2 = 22) - тсП21(к = 2) = Zi=i,22 Tn2i/N2 = 5,853 чел-ч/км; в третьей группе (N3 =11)- тсП21(к = 3) = Ei=i,n ?п21/№з = 7,185 чел-ч/км; в четвертой группе (N4 = 7) - тсП21(к = 4) = Xi=i,7 'tn2i/N4 = 9,592 чел-ч/км. Очевидно, что средняя трудоемкость во второй группе тП21(к = 2) = 5,853 чел-ч/км выше, чем в первой Tmi(k = 1) = 4,809 чел-ч/км, в третьей Tiui(k = 3) = 7,185 чел-ч/км выше, чем во второй, а в четвертой Tn2i(k = 4) = 9,592 чел-ч/км выше, чем в третьей. Поскольку средние значения всех остальных факторов мы считаем равными во всех группах, то разница между групповыми средними (средней трудоемкостью в группах) характеризует влияние различных типов условий строительства при прочих равных условиях.
Сделанный на основе группировки вывод о том, что признаки взаимосвязаны, имеет сам по себе весьма ограниченную познавательную ценность [31, 182]. Необходимо установить, какова роль типа условий строительства в изменении трудоемкости и относится ли он к числу главных или второстепенных факторов. Ответы на эти вопросы мы можем получить при помощи измерения тесноты связи [205, 223].
87
Для каждого объекта сказывается сочетание факторов, влияющих на трудоемкость рассмотрения ПСД объекта. Поэтому различия между трудоемкостью рассмотрения ПСД отдельных объектов обусловлены действием всех причин, влияющих на этот признак. Статистической характеристикой изменчивости значений признака в совокупности является, как известно, среднеквадратическое отклонение (результаты расчетов представлены на рис. 2.4) или дисперсия
о2 = Ем.» (Xi - Xj2/N = 2,117 ,	(2.1)
где Х; и - соответственно, индивидуальные (х; = тП2и) и средние (Хе = тсп21 = ^1,76 Xj/N = 5,910 чел-ч/км) значения признака х - трудоемкости рассмотрения проектно-сметной документации; i = 1,2,..., N = 1, 2, ..., 76 - число объектов; о2 - среднеквадратическое отклонение.
Поскольку мы предположили, что действие всех случайных факторов в группах уравновесились, все межгрупповые различия в средней трудоемкости можно объяснить влиянием типа условий строительства. Изменчивость средней трудоемкости по группам характеризуется межгрупповой дисперсией 52, алгоритм вычисления которой приводится ниже
Zk=i,4 Nk = Nj + N2 + N3 + N4 = 76 ;	(2.2)
Ek=l,4 (Xck- Xc)2-Nk = (X,, - Xc)2-N1 + (X^ - X^-Nj +
+ (Хез - Xc)2-N3 + (Xc4 - x^-Ni = 155,271 ;	(2.3)
82 = [Zw,4 (xck -	Nk = 2,0703,	(2.4)
88
где х«.к - средняя трудоемкость в группе (х^ = 4,809; хс2 = 5,853; х^ = 7,185; Хс4 = 9,592); х*. - среднее значение трудоемкости для всех групп (Хс = 5,910); Nk- число объектов в группе; k = 1, 2, 3,4 - число групп объектов (типов условий строительства).
Рис. 2.4. Результаты расчета обшей дисперсии
Межгрупповая дисперсия характеризует вариацию результативного признака, связанного с вариацией факторного признака. Если все прочие факторы случайны, то можно сказать, что эта вариация обусловлена только факторным признаком.
Рассмотрим теперь причины вариации признака внутри группы. Тот факт, что объекты каждой группы имеют разную трудоемкость, обусловлен множеством причин, кроме различий в природно-климатических условиях (на вариацию трудоемкости внутри группы условия строительства не влияют). Статистической характеристикой вариации внутри групп служит средняя из внутригрупповых или случайная дисперсия
Оо2 = lXi=l,Nl (Xil - Xcl)2 + Si=l,N2 (Xi2 “ Xcl)2 + Xi=l,N3 (xi3 “ Xcj)2 +
+ Zi=i,N4 (Xi4 - M2J/(N. + Nz + N3 + N4) = 0,0467,	(2.5)
89
где Xjk и хСк - соответственно, индивидуальные и средние значения признака х = Tnii - трудоемкости рассмотрения проектно-сметной документации в k-ой группе (к = 1,2, 3,4).
Результаты расчетов максимальной величины случайной дисперсии в каждой ipynne объектов при следующих исходных данных: Ni = 36, хс1 = 4,809; N2 = 22,	= 5,853; N3 = 11, х^ = 7,185; N4
= 7, Хс4 = 9,592 -представлены на рис. 2.5 (минимальная расчетная величина случайной дисперсии в каждой группе объектов равна нулю). Случайная дисперсия характеризует вариацию результативного признака, связанного с вариацией всех факторных признаков, кроме признака, положенного в основу группировки и связанных с ним факторов.
Рис. 2.5. Результаты расчета максимальной величины случайной дисперсии для данной группы объектов
Между тремя вычисленными дисперсиями существует следующее соотношение
ст2 = 82 + о#2 = 2,117 = 2,0703 + 0,0467.
(2.6)
90
Разложение вариации по источникам (действие группировоч-ного фактора и связанных с ним факторов, действие случайных факторов) позволяет дать количественную характеристику степени влияния группировочного признака на результативный. В рассматриваемом случае из общей вариации и2 = 2,1170 с условиями строительства связано 52 = 2,0703, что составляет 97,8%. Остальная часть вариации (2,2%) связана с другими факторами.
Доля межгрупповой дисперсии в общей характеризуется корреляционным соотношением
т]2 = 52/о2 = 0,978 .	(2.7)
Корреляционное отношение колеблется от нуля до единицы. При т]2 = 0 числитель (факторная дисперсия) равен нулю. Это означает, что групповые средние равны между собой и равны общей средней. В нашем случае средняя трудоемкость при всех типах условий строительства была бы одинаковой и, естественно, что в таком случае связь между условиями строительства и трудоемкостью отсутствовала бы. При т]2 = 1, числитель и знаменатель равны, т.е. 52 = о2. Следовательно, о02 должна оказаться равной нулю. Это означало бы, что вариации внутри групп отсутствуют и все значения признака внутри группы равны групповой средней. Например, все объекты первой группы имели трудоемкость по Tn2i(k = 1). = 4,809 чел-ч/км, второй - по тП21(к = 2) = 5,853 чел-ч/км, третьей - по тП21(к = 3) = 7,185 чел-ч/км, четвертой - по Tn2i(k = 4) = 9,592 чел-ч/км. В этом случае каждому значению факторного признака соответствовало бы строго определенное значение результативного признака. При т|2 = 1 связь между признаками функциональная. Следовательно, чем ближе корреляционное отношение к единице, тем большую роль играет данный признак в изменении результативного признака.
91
При анализе выборок предполагалось, что объем выделенных группировок достаточно велик для того, чтобы действие случайных факторов в группах уравновесилось автоматически. Это предположение нуждается в проверке. Рассматривая группировку, мы пришли к выводу, что средние значения, например, такого случайного фактора как средний диаметр трубопровода при увеличении объема групп будет стремиться к генеральной средней, а различия между средним диаметром объекта в группах уменьшается. Но при небольшом размере групп средний диаметр в одной из групп может оказаться значительно выше, чем в другой. В связи с этим необходимо проверить, можно ли вообще приписать различие между групповыми средними действию группировочного признака, т.е. связаны ли различия в средней трудоемкости с условиями строительства или, может быть, эти различия обусловлены тем, что во вторую, третью и четвертую группы случайно попали объекты с другими случайными факторами (трубы с заводской изоляцией, углы поворота и др.). Ответ на этот вопрос получаем с помощью статистической проверки существенности связи. Без такой проверки мы имеем право лишь утверждать, что, например, 22 объекта 2-ой группы имеют трудоемкость выше, чем 36 объектов 1-ой группы и т.д. Такой вывод практического значения не имеет. Нас интересует не различие в трудоемкости объектов, а наличие связи между условиями строительства и трудоемкостью вообще. При проверке существенности связи мы должны доказать, что данная закономерность принадлежит не только изучаемой совокупности, но и всем другим совокупностям данного вида.
Проверяя существенность связи в аналитической группировке, мы практически определяем существенность корреляционного отношения т|2 при разных уровнях значимости а. Проверяем по таблице критических значений [32] существенность корреляционного отношения, характеризующего зависимость трудоемкости рассмотре
92
ния ПСД от условий строительства. В этой таблице распределение т|2 при случайных выборках зависит от числа групп (ш) и вариантов (п) факторной и случайной дисперсий. В наших данных 76 объектов сгруппированы в четыре группы условий строительства. По таблице [32] находим критическое значение т]2, соответствующее ш = 4 и п = 76 для уровня значимости а = 0,05, которое равно Т]2(а = 0,05) = 0,118. Это значит, что только в пяти случаях из 100 может случайно возникнуть корреляционное отношение, превышающее 0,118, а в 95 случаях из 100 корреляционное отношение не может быть больше 0,118. Сравнивая фактическое значение корреляционного отношения с критическим (табличным), мы видим, что фактическое значение корреляционного отношения ц2 = 0,978 больше табличного т]2(а = 0,05) = 0,118. Поэтому связь между трудоемкостью рассмотрения ПСД и условиями строительства объектов является существенной. Следовательно, трудоемкость рассмотрения ПСД объектов зависит от условий строительства и может с вероятностью 0,95 утверждать, что если будет производиться рассмотрение ПСД объекта с первым типом условий строительства, то трудоемкость будет близка к Тц21(к = 1) = 4,809 чел-ч/км, со вторым типом Тпи(к = 2) = 5,853 чел-ч/км, с третьим типом тП21(к = 3) = 7,185 чел-ч/км, четвертым типом тП21(к = 4) = 9,592 чел-ч/км. Для отдельных видов работ при различных условиях строительства можно применить повышающие коэффициенты сложности (kmib i = 1,2,3,4): для 1-го типа кщп = тП21(к = 1)/Tn2i(k = 1) = 1,0; для 2-го типа кШ12 = Tn2i(k = 2)/тп2!(к = 1) = 1,217: для 3-го типа кпиз = тП21(к = 3)/Tn2i(k = 1) = 1,494; для 4-го типа ктм = Tn2i(k = 4)/Tiui(k = 1) = 1,995.
На основе выполненного исследования разработана следующая формула для расчета продолжительности рассмотрения ПСД для различных природно-климатических условий
Tmi = кп21гЬтП21(к = 1)/К ,	(2.8)
93
где knzii - коэффициент сложности условий строительства (i = 1, 2, 3, 4); тП21(к = 1) - средняя трудоемкость выполнения работ для 1-го типа условий строительства [чел-ч/км]; К - количество инженерно-технических работников [чел]; L - протяженность объекта [км].
Методика расчета технико-экономических показателей осмотра строительной площадки и выдачи замечаний по проекту. В период рассмотрения ПСД обязательно необходимо произвести осмотр площадки в натуре. Эта технологическая операция отличается от "приемки площадки в натуре", так как последняя, согласно 1179], производится за 10 дней до начала строительно-монтажных работ.
В процессе осмотра площадки в натуре сопоставляется вариант сооружения объекта, отраженный в ПСД, и конкретные условия строительства данного объекта. Определяются наиболее эффективные методы организации и технологии производства работ и проводится необходимая корректировка отдельных инженерных решений, принятых в ПСД.
Особенно внимательно рассматриваются следующие разделы проекта организации строительства (ПОС): правильность запроектированной транспортной схемы, расстояний от железнодорожных станций до опорных баз стройки и к возводимому объекту; соответствие запроектированных объемов работ фактически сложившимся; возможность выбора более эффективных способов строительства объекта на сложных участках с учетом природно-климатических условий.
Организационно-технологическая операция осмотра площадки в натуре, направленная на сокращение объемов работ и улучшение условий организации строительства, осуществляется визуально. При этом особое внимание необходимо уделять наличию на площадке не учтенных проектом новых сооружений в зоне строительства объекта.
94
При определении факторов, влияющих на трудоемкость осмотра площадки в натуре (xniii = tim/Li , где L; - протяженность объекта [км]; tII22i - трудозатраты выполнения работ по осмотру трассы строительства в натуре [чел-ч]; i = 1, 2,..., N - порядковый номер объекта), воспользуемся статистическими данными, приведенными на рис. 2.6 [231].
Рис. 2.6. Распределение объектов строительства по трудоемкости осмотра площадки в натуре
Данные распределения трудоемкости осмотра площадки по объектам позволяют выделить две группы объектов, анализ технической документации по которым приводит к выводу о том, что наиболее общим группировочным признаком для каждой группы являются условия строительства. В связи с этим можно предложить два типа условий строительства: 1 тип (k = 1) - равнинная местность с наличием пересечений и заболоченных участков; 2 тип (к = 2) -равнинно-холмистая местность с наличием горных участков или участков с вечномерзлыми грунтами.
На рис. 2.7 объекты сгруппированы по условиям строительства. Приведенные данные позволяют определить тенденцию роста
95
трудоемкости рассмотрения ПСД объектов в зависимости от сложности природно-климатических условий строительства. Однако, различие трудоемкости в двух соседних группах незначительное. Это связано с тем, что в каждой группе повторяются участки объектов с одинаковыми диаметрами, идентичными характеристиками объектов и их элементов и т.д. Средняя величина трудоемкости с учетом условий строительства в первой группе (N] = 39) будет равна тсП22(к = 1) = Li=i38 'Cmz/Nj = 0,801 чел-ч/км; во второй группе (N2 = 22) - ТсП22(к = 2) = Ei=i,22 Tn22i/N2 = 1,604 чел-ч/км.
Номер группы объектов
Рис. 2.7. Сгруппированные статистические данные в зависимости от условий строительства: минимальная (1) и максимальная (2) величина трудоемкости осмотра площадки в натуре для данной группы объектов
Определим статистические характеристики изменчивости значений признака в совокупности данных (Lk=u Nk = Nj + N2 = 61)
о2 = £=.,«> (*-x<)2/N = 0,151;
(2.9)
Zk=i,2 (X.K - Xc)2 Nk = (xcl - xc)2-N, + (id - x^-Nz = 8,984 ;	(2.10)
96
82 = Eim.4 (Xd.- Jk)2 NJ/Zwn Nk = 0Л50 ;	(2.11)
Go2 = Em.ni (Sil -	+ Ei=i,N2 (Xi2 -	+ N2) =	(2.12)
0,001;
a2 = 82 + a»2 = 0,151 = 0,150 + 0,001;	(2.13)
t]2 = 52/g2 = 0,993,
(2.14)
где Xi и Хе - соответственно, индивидуальные (Xj = Tnz2i) и средние (x^ = ^сП22 = Si=i,6o Xj/N = 1,095 чел-ч/км) значения признака x - трудоемкости осмотра площадки в натуре; i = 1, 2,..., N = 1, 2, . . . , 61 -число объектов; х<.к - средняя трудоемкость в группе (х^ = 0,801;
= 1,604; Nj = 39 и N2 = 22 - число объектов в первой и во второй группе; k = 1,2 - число групп - типов условий строительства).
Результаты расчетов общей дисперсии (о2 = 0,151), межгрупповой дисперсии (б2 = 0,150) и случайной дисперсии (сто2 = 0,001) приведены на рис. 2.8 и рис. 2.9, где объекты сгруппированы по условиям строительства.
Рис. 2.8. Результаты расчета общей дисперсии
97
Рис. 2.9. Результаты расчета максимальной величины случайной дисперсии для данной группы объектов
Разложив вариацию по источникам, получим количественную характеристику силы влияния группировочного признака на результативный. Из общей вариации о2 = 0,2357 с условиями строительства связано б2 = 0,2331, что составляет 98,9%, остальная часть вариации (1,1%) связана со случайными факторами.
Проверим существенность связи, т.е. оценим величину корреляционного отношения. В расчетах корреляционное отношение равно т]2 = б2/^2 = 0,993. Существенность корреляционного отношения проверим при помощи критических значений корреляционного отношения при разных уровнях значимости а.
По таблице [32] находим критическое значение т]2, соответствующее ш = 2 и и = 61 для уровня значимости а = 0,05, которое равно т]2(а = 0,05) = 0,0663. Сравнивая фактическое значение корреляционного отношения т]2 = б2/^2 = 0,993 с критическим (табличным) т]2(а = 0,05) = 0,0663 мы видим, что фактическое значение корреляционного отношения больше табличного, следовательно связь трудоемкости осмотра площадки в натуре и условий строительства промышленных объектов является существенной.
98
Таким образом, можно с вероятностью 0,95 утверждать, что если будет производиться осмотр площадки в натуре для объектов с первым типом условий строительства, то трудоемкость будет равна *1122(1) = 0,801 чел-ч/км, со вторым типом тП22(2) = 1,604 чел-ч/км. Для расчета продолжительности осмотра площадки в натуре при различных условиях строительства можно применить повышающие коэффициенты сложности (kn22i, i = 1,2): для 1-го типа кши = Тп22(к = 1)/*п21(к = 1) = 1,0; для 2-го типа кП222 = *п22(к = 2)/тШ2(к = 1) = 2,0.
На основе выполненного анализа предлагается следующая формула для расчета продолжительности осмотра площадки в натуре для различных природно-климатических условий
Тп22 = kimi-L-Wk = 1)/К,	(2.15)
где kiu2i — коэффициент сложности условий строительства (i = 1, 2); *n22(k = 1) - средняя трудоемкость 1-го типа условий строительства [чел-ч/км]; К - количество инженерно-технических работников [чел]; L - протяженность объекта [км].
Результатом изучения ПСД и осмотра площадки в натуре являются замечания по проекту строящегося объекта, в состав которых входят: соответствие ПОС условиям строительства объекта с увязкой пусковых комплексов и объемов товарной строительной продукции; достоверность и полнота объемов работ при данном варианте строительства; соответствие сметной стоимости объекта, затрат по локальным сметам и общей стоимости строительства по сводной смете фактическим затратам строительных организаций; рассмотрение и согласование проекта рекультивации земель и его соответствие положениям нормативных документов [24].
Раздел ПОС - это единственный раздел ПСД, который в обязательном порядке представляется заказчиком на согласование ге
99
неральному подрядчику. Однако, как показывает практика работ, экспертиза заказчиков зачастую утверждает проект, даже если генподрядная организация не согласовывает ПОС, что является грубейшим нарушением технологической дисциплины в строительстве. Отсутствие эталона ПОС дает возможность проектным организациям, в каждом конкретном случае, по своему определить состав и содержание этого важнейшего для строителей документа, являющегося основой для распределения капитальных вложений и объемов СМР по срокам строительства.
Анализируя некачественные решения, заложенные в ПОС, можно отметить следующие типичные недостатки: отсутствие технико-экономического анализа различных вариантов организации строительства; несоответствие предложенной транспортной схемы в ПОС фактической сложившейся в результате строительства; отсутствие расчетов по учету затрат строителей на их перебазирование к местам производства работ; упущение объемов работ.
Потеря объемов работ, как правило, связана с: работой строительных организаций на сложных участках сооружаемого объекта (сооружение воздушных переходов через реки, каналы и др.), где увязывается предлагаемая технология строительства с дополнительными объемами работ, не предусмотренных проектом; устройством переездов через искусственные и естественные препятствия (дополнительные срезки грунта на переходах через балки и овраги и т.д.); устройством карьеров мягкого грунта и инертных материалов с учетом рекультивации земель, дальности возки и содержания дорог; организацией и строительством временных зданий и сооружений (затраты на рекультивацию земель на отводимых временных площадках и др.).
В табл. 2.1 собраны исходные технико-экономические показатели по 26 объектам, приведенным в работах [231], для статистического анализа продолжительности выдачи замечаний по проекту,
100
где maxftnzbtim} - максимальные трудозатраты при рассмотрении ПСД или осмотре площадки в натуре, tro - фактические трудозатраты на выдачу замечаний по проекту, х, = tn3i/max{tn2i,tn22}i - относительная величина коэффициента сложности выдачи замечаний по i-му проекту, i = 1,2,..., N - порядковый номер объекта.
Таблица 2.1.
Технико-экономические показатели для определения коэффициента kfp
i	чел-дн	чел-дн	Xi	i	тях^П21»*1В2}ь чел-дн	<пи> чел-дн	Xi
1	299,4	30,6	0,1022	14	102,2	10,0	0,0978
2	34,4	3,5	0,1017	15	144,6	14,5	0,1003
3	9,7	1,0	0,1031	16	25,2	25,0	0,0992
4	52	0,5	0,0847	17	96,9	юд	0,1032
5	29,6	3,0	0,1013	18	161,1	16Д	0,0994
б	21,6	2,0	0,0926	19	78,0	8,0	0,1026
7	30,5	3,0	0,0984	20	147,0	15,0	0,1020
8	161,7	16,0	0,0989	21	26,8	2,5	0,0933
9	61<>	4	6,0	0,0969	22	137,7	14,0	0,1017
10	524,1	53 JO	0,1011	23	248,5	25,0	0,1006
11	51,5	4,9	0,0951	24	31/5	3,0	0,0949
12	36,6	3,5	0,0956	25	162,0	16,0	0,0988
13	38,5	4,0	0,1039	26	102,5	10,5	0,1024
Анализ неучтенных видов работ показал, что неправильное отражение фактических затрат строительных организаций не позволяет точно определить потребность строек в людских и материально-технических ресурсах, необходимых для выполнения объемов работ, и установить наиболее эффективные методы организации и технологии строительства.
Поэтому, продолжительность составления сводных замечаний по проекту должна включать длительность выполнения указанных работ генподрядной и субподрядной организациями
Тпз = кпз-L тах{тП21(к)Дп22(к)}/К;	(2.16)
кпз = N-1 £i=i,26 Xi= N"1 2Li=M6 tn3/niax{tn2i»tn22}i= 0,099 ,	(2.17)
101
где кПз - безразмерный коэффициент сложности выдачи замечаний по проекту; тП21(к), тП22(к) - соответственно, средняя трудоемкость продолжительности рассмотрения ПСД или осмотра площадки в натуре с учетом типа условий строительства [чел-ч/км]; К - количество инженерно-технических работников [чел]; L - протяженность объекта [км].
Методика расчета продолжительности разработки проекта производства работ. Анализ, классификация и определение продолжительности основных видов работ подготовительного периода показали, что работы по заключению договора подряда по строительству объекта между генподрядчиком и заказчиком (ТП61), заключение договора подряда между генподрядчиком и субподрядчиками (Тпвг), разработке организационно-технических мероприятий для повышения качества производства строительно-монтажных работ (Тп?) и разработке проекта производства работ (Тп8) начинаются после утверждения плана капитального строительства и включения объекта в перечень сооружаемых строек. Из работ этого периода самыми трудоемкими являются: разработка организационнотехнических мероприятий для повышения качества производства строительно-монтажных работ и разработка проекта производства работ (ППР).
Проект производства работ (ППР) на строительство объекта по своему составу и назначению определен инструкцией [251]. Укрупненные решения, которые обычно отражаются в ППР, можно сгруппировать следующим образом: стройгенпланы и решения, связанные с организацией работ на объекте или его части; технологические решения по выполнению отдельных видов работ и объектов в целом, по организации труда рабочих; документы, необходимые для организации комплексных поставок материальных ресурсов; организационно-технические решения, которые отражаются в календарных планах выполнения работ и графиках потребности ресурсов.
102
Научно обоснованной технологии проектирования ППР, удовлетворяющей всем требованиям [251], пока не существует. Больше того, как показывает практика строительства, целесообразности в разработке ППР в полном объеме нет.
Анализируя деятельность строительных организаций по вопросам полноты объема, полного отражения заложенных в ППР материально-технических ресурсов и сравнение с фактически применяемыми на объекте, а также возможности соблюдения установленного 2-х месячного срока выпуска ППР [179] до начала строительства можно сделать вывод, что на срок разработки разделов ППР для промышленного объекта влияют следующие факторы:
-	протяженность сооружения (с ростом протяженности увеличивается длительность разработки графиков производства работ, расчетов потребности материальных и трудовых ресурсов и экономической эффективности от принимаемых решений, составления паспорта строек, проектирования трассовок);
-	наличие на трассе переходов через искусственные и естественные препятствия (проектирование производства работ на каждом конкретном переходе зависит от геологических условий строительства и осложняется при наличии в местах пересечений инженерных коммуникаций, необходимостью согласования сроков преодоления переходов с заинтересованными организациями);
-	работа строительных организаций в зоне параллельно действующих коммуникаций (производство работ в каждом конкретном случае требует оптимального технического решения по выполнению поставленной задачи и обеспечению безопасности работ);
-	разработка отдельных проектных решений по организации работ при строительстве особо сложных участков трассы (организация работ строительных организаций в горных условиях со значительными перепадами высот или в условиях наличия на трассе участков с вечномерзлыми грунтами).
103
Выполненный анализ разработанных ППР по 25 объектам [231], позволяет систематизировать их по перечисленным факторам, определить трудоемкость выполнения работ по каждому отдельному разделу ППР и рассчитать среднюю величину затрат по составлению ППР для определенного объекта. Исходные данные для расчета приведены в табл. 2.2 и табл. 2.3, где i = 1, 2,..., N - порядковый номер объекта, L - протяженность трубопровода [км], трудозатраты [чел-дн], tn8l - общая организация строительства, tnsi - спрямленные планы, tj]83 - транспортная схема, tns4 - технология работ в зоне действующих коммуникаций, tng5 - сбор и изучение исходных данных, 1П86 - переходы через автодороги, <П87 - переходы через железные дороги, tnss - переходы через реки, водоемы, овраги, tns9 -переходы через болота.
Таблица 2.2.
Технико-экономические показатели для статистического анализа продолжительности разработки ППР
1	L, км	ton, чел-дн	tim. чел-дн	tnm, чел-дн	*ПЖ4, чел-дн	tn», чел-да
1	36	31,05	133	7,2	32,4	1,8
2	65	56,06	243	13,0	583	3,7
3	112	99,7	42,0	22,4	100,0	53
4	15	12,9	5,6	3,0	133	1,0
5	15	12,9	5,6	3,0	133	1.0
6	28	24,1	юз	5,6	252	1,4
7	76	65J	283	152	68,4	3,8
В	104	89,7	39.0	203	933	52
9	119	102,6	44Д	233	107,1	6,0
Ю	38	27,6	12,0	6,4	28,9	1.6
11	60	51,7	223	12,0	54,0	3,0
12	61	52,6	22,8	122	54,9	3,1
13	141	121,6	52 <>	282	126,9	7,1
14	105	86,7	37,7	20Д	90,4	52
15	107	922	40,0	21,4	962	5,4
16	70	60,4	263	143	63Д	3,5
17	60	51,7	223	12,0	54,0	3,0
18	66		24,7	132	59,4	3,3
19	82	70,7	30,7	16,4	73,8	4,1
20	200	173,0	75,0	40,0	180,0	9,9
21	15	12,7	53	2,9	132	0,7
22	93	802	34,0	183	83,7	4,6
23	152	131,1	57,0	30,4	136,8	7,6
24	46	39,6	172	9,2	413	22
25	90	77,6	33,7	18,0	81,0	43
104
Таблица 2 Л.
Техннко-эксношческне показатели для статистического анализа продолжительности разработки ПНР
t		tnu, чел-дн	QB2. чел-ДН	Овт, чел-дн	tn4, чел-дн	tw. чел-дн		trnw» чел-дн
1	8	31,05	133	79	32,4	1,8	2	35Д
2	2	56,06	243	13,0	583	3,7	5	919
3	5	99,7	42,0	22,4	100,0	53	6	1089
4	1	129	5,6	3,0	133	1,0	2	39Д
5	5	129	5,6	3,0	133	1.0	1	179
б	2	24Д	ЮЗ	5,6	259	1,4	1	19,8
7	10	65 3	283	159	68,4	3,8	5	953
8	5	89,7	399	20,8	933	59	1	179
9	8	102,6	44,6	23,8	107,1	6,0	3	583
10	4	27,6	12,0	6,4	289	1,6	5	903
11	4	51,7	223	129	54,0	3,0	2	38,7
12	4	52,6	22,8	129	549	3,1	2	363
13	16	121,6	529	289	126,9	7,1	5	97,7
14	5	86,7	37,7	20Д	90,4	59	8	154,6
15	16	929	40 ,0	21,4	969	5,4	6	108,8
16	15	60,4	263	143	63Д	ЭЗ	6	1159
17	8	51,7	223	12JD	54,0	3,0	5	90,8
18	10	569	24,7	139	59,4	зз	5	97,7
19	11	70,7	30,7	16,4	733	4,1	1	173
20	17	173,0	75,0	409	180,0	99	3	539
21	5	12,7	5,5	29	139	0,7	1	21,0
22	11	80 9	34,0	18/5	83,7	4,6	3	53,8
23	18	131,1	57,0	30,4	136,8	7,6	9	172,1
24	8	39 fi	179	99	413	29	5	96,6
25	6	пр	33,7	189	81,0	43	8	1459
Расчеты произведены на единицу объема сооружения линейно-протяженного объекта (1 км трассы и 1 переход через естественные и искусственные преграды), что позволяет разрабатывать ППР как в полном объеме, так и по отдельным разделам. При определении продолжительности выполнения работ по разработке ППР, кроме значений средней трудоемкости производства работ (табл. 2.4), необходимо использовать коэффициенты, характеризующие природно-климатические условия строительства (табл. 2.5).
Для расчета продолжительности разработки ППР для линейно-протяженного объекта можно предложить следующую аналитическую зависимость
ТП8 - К’1 Lj=l,12 [С^пв! + ТП82 + ТП83 + ТП84 + 'Cn8s)*Lj +
+ (Па-ТП86 + ПЖ-ТП87 + Пр-Тп88 + Пб-Тп89)]"кп8] >	(2.18)
105
где Tfiei - средняя трудоемкость выполнения i-ro вида работ в процессе разработки ППР (для i = 1, 2, 3, 4, 5 размерность [чел-ч/км] ), для i = 6, 7, 8, 9 размерность [чел-ч/пер.]); К - количество инженерно-технических работников [чел]; Lj - протяженность участка с данными природно-климатическими условиями строительства (j = 1, 2, . . . , 12) [км]; L = Zj=i,i2 Lj - общая протяженность объекта [км]; j = 1 - строительство в нормальных условиях; j = 2 4- 6 - строительство в обводненной и заболоченной местности (L3 - длина обводненных и заболоченных участков); j = 7 -s- 8 - строительство в условиях большого количества переходов через естественные и искусственные препятствия (ппер); j = 9 -? 12 - строительство в горных районах, стесненных условиях, на просадочных грунтах и в условиях интенсивного движения транспорта; кп$ - коэффициент сложности условий строительства; пж, пр, пб - соответственно, количество переходов через автодороги, железные дороги, реки, водоемы, овраги, болота.
Таблица 2.4.
Средние показатели трудоемкости выполнения работ при разработке 11ULP
Виды работ	Средняя трудоемкость (тШ1)
Общая организация строительства (1= 1)	6.845 чел-ч/км
Спрямленные планы (I = 2)	2,967 чел-ч/км
Транспортная схема (1 = 3)		1,586 чел-ч/км	
Технология работ в зоне действующих коммуникаций (1 = 4)	7,133 чел-ч/км
Сбор и изучение исходных данных (1 = 5)	0,413 чел-ч/км
Переходы через автодорога (1 = 6)	71,544 чел-ч/пер.
Переходы через железные дороги (1 = 7)	98,624 чел-ч/пср.
Переходы через реки, водоемы, овраги (1 = 8)	141,080 чел-ч/пер.
Переходы через болота (1 = 9)	149,864 чел-ч/пер.
На рис. 2.10 представлены результаты расчетов продолжительности разработки ППР на строительство объекта в обводненной местности (Lj=i,i2 Lj = 12 км).
Видно, что существенное влияние на продолжительность разработки ППР оказывает наличие переходов через естественные и искусственные препятствия. Так, наличие переходов через автомобильные дороги увеличивает продолжительность разработки ППР
106
на 24%, а дополнительное наличие переходов через железную дорогу на 42%.
Таблица 2
Зависимость коэффициента от природно-климатнчеоснх условий _________
Природно-климатические условия строительства	knej
Строительство объектов в нормальных условиях (j = 1)	1,00
Строительство объектов при 3% < L, < 5% от общей цротяженностн (j=2)	1,05
Строительство объектов при 5% < L, < 10% от общей протяженности (j = 3)	1,10
Строительство объектов при 10%< L, < 15% от общей протяженности (] = 4)	1,15
Строительство объектов при 15% < L, < 20% от общей протяженности (j=5)	1,20
Строительство объектов при 20% < L, < 25% от общей протяженности (| = 6)	1,25
Строительство объектов при 20 £	40 на 100 км трассы (]=7)	1,20
Строительство объектов при	> 40 на 100 км трассы (j= 8)	1,45
Строительство объектов в горных районах с крутизной более 8° (J=9)	1,30
Наличие стесненных условий (j = 10)	1,20
Строительство объектов в условиях просадочных грунтов (]= 11)	1,20
Строительство объектов в условиях интенсивного движения транспорта (|= 12)	1,15
ЮОЛзЛС, %
Рис. 2.10. Зависимость продолжительности разработки ППР от протяженности участков в обводненной местности и наличия переходов через препятствия: 1 - па = 0, пж = 0, пр = 0; 2 - na = 1, пж= 0; пр = 0;
3 -na= 1; пж= 1, пр = 0; 4-na= 1; пж= 1, np= 1
Таким образом, появляется возможность определения продолжительности выполнения работ по разработке ППР при строительстве промышленных объектов с учетом природно-климатичес
107
ких условий. Разработанный подход позволяет сократить продолжительность разработки ППР путем рационального использования инженерно-технического персонала строительной организации.
Организационно-технические мероприятия повышения качества строительного производства. Организационнотехнические мероприятия для конкретного промышленного объекта разрабатываются исходя из условий его строительства, в соответствии с установленными сроками ввода в эксплуатацию. Как правило, эти мероприятия разрабатываются генподрядной строительной организацией. Если же при строительстве объекта задействовано несколько генподрядных организаций, то организационнотехнические мероприятия разрабатываются специализированными проектными, производственными и техническими предприятиями. В разработке организационно-технических мероприятий принимают непосредственное участие следующие подразделения таких предприятий: производственный, технический, сметно-договорной, плановый, материально-технического снабжения, инженерной подготовки, труда и заработной платы, главного механика.
Анализ показывает, что сами организационно-технические мероприятия по организации строительства промышленных объектов разрабатываются сравнительно давно [52, 57, 58, 68, 70, 71], нормативных документов по их составу и назначению нет. В процессе исследования было установлено, что эти мероприятия разрабатываются в основном на строительство объектов значительной протяженности (50 км и более). Бывают случаи, когда разрабатываются организационно-технические мероприятия на несколько небольших объектов одновременно. При этом выполнение строительно-монтажных работ на таких объектах предусматривается ресурсами одной строительно-монтажной организации.
108
Организационно-технические мероприятия для повышения качества производства строительно-монтажных работ можно систематизировать следующим образом [237]:
-	организация и управление строительством - составление сводной ведомости физических объемов работ по исполнителям; организация связи на период строительства; выдача заданий строительным подразделениям по видам работ; составление сводного плана-задания для строительной организации в физических объемах работ по объекту и графика строительства по видам работ;
-	организация социально-бытовых условий - разработка ведомости потребности и комплектации жилого фонда и схемы рабочего снабжения и медицинского обслуживания;
-	материально-техническое снабжение - составление ведомости потребности в основных строительных материалах и оборудовании;
-	машины и механизмы - комплектация механизмами, разработка плана перебазировки, обслуживание и ремонт техники; составление ведомости комплектации основными механизмами; составление плана перебазировки недостающих механизмов; составление ведомости обеспечения ремонтными бригадами;
-	внедрение новой техники, передовой технологии и организации строительства - определение мероприятий по использованию инноваций с расчетом технико-экономической эффективности.
В организационно-технические мероприятия по строящемуся объекту также входят характеристики участков строительства с указанием заказчиков и проектных организаций, паспортных и справочных данных.
Анализ организационно-технических мероприятий показал, что они направлены на расчленение предложенной программы подрядных работ по конкретным объектам на планируемый период, организацию работ с учетом мощностей строительно-монтажных ор
109
ганизаций, последовательность ввода объектов в эксплуатацию с учетом ограничений во времени.
Недостатком существующих организационно-технических мероприятий является то обстоятельство, что при их разработке учитывается только имеющийся опыт в данной строительной организации. В разработках присутствует вероятностный характер строительного производства. При этом отсутствуют детальные расчеты строительных процессов с учетом всех действующих в данных природно-климатических условиях факторов. С целью повышения эффективности реализации организационно-технических мероприятий необходимо широко использовать автоматизированные системы управления. Это особенно важно при: формировании плановых заданий строительно-монтажным организациям; определении границ захваток с выбором организационно-технологических решений по производству строительно-монтажных работ с учетом оптимальной загрузки по мощностям; определении дислокации опорных баз стройки для минимизации транспортных потерь.
На рис. 2.11 приведены фактические данные [231] трудоемкости разработки организационно-технических мероприятий для повышения качества производства строительно-монтажных работ по 25 объектам строительства (тп? - трудоемкость выполнения работ).
По условиям строительства (к) и трудозатратам на выполнение работ (tn?) все объекты можно разделить на две группы (рис. 2.12 и рис. 2.13): 1 тип (k = 1) - нормальные условия строительства (равнинно-холмистая местность с количеством пересечений до 20 на 100 км); 2 тип (к = 2) - сложные условия строительства (равниннохолмистая местность с количеством пересечений более 20 на 100 км; равнинная местность с наличием заболоченных участков; холмистая местность с наличием горных участков; равнинная местность с наличием вечномерзлых грунтов).
110
1
Номер объекта
Рис. 2.11. Технико-экономические показатели организационно-технических мероприятий для повышения качества производства СМР
Рис. 2.12. Зависимость трудозатрат на разработку организационных и технических мероприятий от протяженности объекта (k = 1)
Видно, что 15 объектов отнесены к группе объектов с нормальными условиями строительства, а 10 объектов отнесены к группе объектов со сложными условиями строительства. Среднее значение трудоемкости разработки организационно-технических мероприятий при нормальных условиях строительства тПт(к = 1) = 0,821
111
чел-ч/км, а при сложных условиях тп7(к = 2) = 0,938 чел-ч/км. Для отдельных видов работ при различных условиях строительства можно применить повышающие коэффициенты сложности (кП7» i = 1, 2): для 1-го типа кП71 = тП7(к = 1)/тП7(к = 1) = 1,0; для 2-го типа кП72 = тП7(к = 2)/тП7(к = 1) = 1,142.
Рис. 2.13. Зависимость трудозатрат на разработку организационных и технических мероприятий от протяженности объекта (к = 2)
На основе выполненного анализа предлагается следующая формула определения продолжительности разработки организационно-технических мероприятий для повышения качества производства строительно-монтажных работ с учетом различных природно-климатических условий
Тп7 = к117ГЬтП7(к = 1)/К ,	(2.19)
где kn7i - коэффициент сложности условий строительства (i = 1, 2); тП7(к = 1) - средняя трудоемкость 1-го типа условий строительства [чел-ч/км]; К - количество инженерно-технических работников [чел]; L - протяженность объекта [км].
112
2.2. Разработка методов организационнотехнологического проектирования работ мобилизационного периода строительного производства в информационновычислительной среде
Организационная структура ПСП в мобилизационный период (Тм) включает в себя следующие виды работ (рис. 2.14): Мп - передислокация ресурсов мобилизационного периода; Мп - создание геодезической разбивочной основы временных зданий и сооружений; М2 — обустройство карьеров; Мз - сооружение временных подъездных дорог к опорным базам стройки; М41 - планировка технологических площадок; М42 - осушение и понижение уровня грунтовых вод на временных площадках; M5j - организация системы диспетчерской связи; М52 - строительство жилых городков и объектов культурно-бытового назначения; M6i - сооружение вертолетных площадок; М$2 - строительство объектов производственного назначения; М7 - погрузка, разгрузка и транспортирование строительных материалов и оборудования; М81 - сварка труб в секции; Мв2 - изготовление криволинейных вставок.
Время проведения мобилизационного периода (Тм, дн) ПСП определяется по формуле, следующей из организационной структуры этого периода
Тм = тах{ТМцЛм12} + ТМ2 + ТМз + шах{Тм4ьТм42} +
+ шах{ТМц,ТМ12} + тах{Тм51Лм52} +
+ шах{ТмбвТмб2} + Т7 + тах{Тм81»Тм82} ,	(2.20)
113
где TMij - продолжительность выполнения указанных выше видов работ.
Рис. 2.14. Организационная структура выполнения работ мобилизационного периода ПСП
Следует отметить, что наличие значительной разницы в длительности выполнения параллельных работ свидетельствует о неудачном планировании их проведения. В этом случае следует принять меры (маневрирование ресурсами) для обеспечения соизмеримости продолжительности параллельного производства отдельных видов работ.
Организационная структура ПСП в технологический период (Тт) включает в себя следующие виды работ (рис. 2.15): Тп - перебазировка ресурсов технологического периода ПСП; Тп - приемка, восстановление и закрепление осей трассы и полосы отвода земель в натуре; Тц - расчистка площадки от леса, пней и валунов; Т22 - со
114
оружение технологических площадок, дорог и переездов; Т3] - планировка строительной площадки; Т32 - разработка полок в горной местности; T4j - снятие плодородного слоя; Т42 - вывозка секций труб, криволинейных вставок и строительных конструкций на строительную площадку; Т51 — строительство переходов через естественные и искусственные препятствия (водные преграды, болота, автодороги и железные дороги).
Работы технологического периода ПСП (If)
Перебазировка ресурсов технологического периода ПСП (Тц)		1 р	р г		Приемка, восстановление и закрепление осей трассы и полосы отвода земель в натуре (Тц)
Расчистка трассы от леса, пней и валунов (Та)			Сооружение ТПД (Та)
Планировка строительной ПОЛОСЫ (Т31)			Разработка полок в горной местности (Тэз)
Снятие плодор одног о слоя (T4i)			Вывозка секций труб, криволинейных вставок и стр оительных конструкций на объект (T^i)
Строительство переходов через естественные и искусственные препятствия - водные преграды, болота, автодороги и железные дороги (Tg)
Рис. 2.15. Организационная структура выполнения работ технологического периода ПСП
Работы технологического периода ПСП должны быть увязаны по времени с общим потоком основных СМР при сооружении промышленного объекта и обеспечивать определенный фронт работы механизированным колоннам и бригадам. Они, как правило, выполняются до начала основных работ и обеспечивают планируемый темп строительства промышленного объекта.
115
Время проведения технологического периода (Тт, дн) ПСП определяется по формуле, следующей из организационной структуры этого периода
Тт = тах{ТТ11,ТТ12} + maxJT^bTnz} +
+ тах{ТтзьТтз2} + тзх{ТТ41,Тт42} + Тт5 ,	(2.21)
где T-rij - продолжительность выполнения указанных выше видов работ.
Мобилизационный период ПСП при сооружении промышленных объектов охватывает решение множества задач, которые стоят непосредственно перед строительно-монтажными организациями (в первую очередь генподрядными). Они подлежат выполнению до развертывания работ технологического периода ПСП и основных работ на возводимом объекте.
В зависимости от условий строительства, сложности и приоритетности объектов мобилизационный период ПСП в каждом конкретном случае не является стабильным и имеет свою временную характеристику. При решении задач мобилизационного периода особое внимание следует обратить на работы по сооружению объектов культурно-бытового и производственного назначения. Это вызвано тем, что строительство этих сооружений охватывает период времени от 2 до 5 месяцев, требует сосредоточения значительных материальных и технических ресурсов.
Проанализируем и систематизируем сведения о трудоемкости, длительности и ресурсной оснащенности каждого из видов работ мобилизационного периода.
Создание геодезической разбивочной основы временных зданий и сооружений (М12). При геодезическом обеспечении строительства временных зданий и сооружений объем работ опре
116
деляется в каждом конкретном случае, исходя из решения следующих задач: согласования и выбора площадок; получения исходных геодезических данных; полевой проверки исходных геодезических данных; выполнения топографо-геодезических съемок; камеральной обработки полученных данных.
Состав бригад, инструмента и оборудования в зависимости от вида выполняемых работ приведены в работах [4, 83, 91, 229]. Указанные в них данные получены в результате тщательного многолетнего анализа состава, ресурсной оснащенности и производительности комплексных бригад, проводящих основные виды работ мобилизационного и технологического периода ПСП, и являются средними типовыми показателями, (в расчетных формулах приняты следующие условные обозначения: т - трудоемкость работы; Q - производительность бригады; N - численность бригады; В - число бригад; С - число смен работ [см/дн]; t0 - продолжительность рабочей смены [ч/см] ). Как показала практика организации ПСП на реальных объектах, сведения, содержащиеся в работах [4, 83, 91, 229], могут успешно применяться для выполнения расчетов, прогнозирующих ход выполнения работ.
Для проведения расчета продолжительности создания геодезической разбивочной основы временных зданий и сооружений (Тми) должны быть заданы следующие исходные данные: LMiz -протяженность теодолитных ходов [км]; SMi2 - площадь тахеометрической съемки [га] (1 га = 104 м2); Nmui - численность бригады проложения теодолитных ходов (NMi2i = 4 чел); Nmizz - численность бригады тахеометрической съемки (NMJ22 = 4 чел); NMi23 - численность бригады по составлению планов тахеометрической съемки (NMi23 = 2 чел); ВМ121, ВМ122, Вмиз - соответственно, количество бригад проложения теодолитных ходов, тахеометрической съемки и составления планов тахеометрической съемки; Смш, Смш, СМпз -соответственно, число смен работы.
117
Учитывая трудоемкости и объемы работ, очевидно, что продолжительность выполнения работ по созданию геодезической разбивочной основы временных зданий и сооружений Тми [дн] можно определить по формуле
Т1И12 = Ьм12''См121/(и^м12гВм121,См121) +
+ 8м12*^М122/(4о^М122‘Вм122*См122) +
+ 8м12,'См12з/Оо'^м12Э’Вм123’См12з) »	(2.22)
где тмш = 1,199 чел-ч/км - трудоемкость проложения теодолитных ходов; Тм122 = 1,940 челч/га - трудоемкость тахеометрической съемки; Тмш = 0,696 чел-ч/га - трудоемкость составления плана тахеометрической съемки.
При этом пренебрегаем длительностью проведения камеральной обработки геодезических работ, вычисления теодолитных и тахеометрических ходов, трудоемкость которых весьма мала.
Обустройство карьеров (М2). При строительстве промышленных объектов для сооружения технологических площадок, временных подъездных дорог, объектов производственного и хозяйственного назначения, отсыпки земляных дамб и т.д. используются карьеры, которые, как правило, выбираются вблизи от места производства строительных работ. Для строительства в основном используются существующие действующие карьеры и только в исключительных случаях обустраиваются новые.
Для проведения расчета продолжительности обустройства карьера должны быть заданы следующие исходные данные: Умг -объем работ по обустройству карьера [м3]; NM3 - численность бригады (NM3 = 3^-5 чел); Вм2 - количество бригад; СМ2 - число смен
118
работы. Тогда продолжительность выполнения работ по обустройству карьера ТМ2 [дн] можно определить по формуле
Тм2 - VM2/[to (aM2 + Pm2"Nm2) Bm2’Cm2] ,	(2.23)
где аМ2 = 38,75 м3/ч и рМ2 = 18,75 м3/(чел-ч) - размерные коэффициенты линейной аппроксимации производительности бригады QM2 = <*М2 + Pm2‘Nm2-
Сооружение временных подъездных дорог к опорным базам стройки (М3). Строительство временных подъездных дорог к площадкам складирования материалов, объектам производственного и хозяйственного назначения,, перевалочным базам в горных условиях и другим объектам осуществляется, как правило, в зависимости от интенсивности движения транспортных средств J198].
Для сооружения временных подъездных дорог к опорным базам строек, чаще всего используются дороги с покрытием из железобетонных плит, дерево-грунтовые (лежневые) и грунтовые [226]. Очень редко применяются лежневые дороги. Они сооружаются в обводненных и заболоченных районах. Количество самосвалов рассчитывают, исходя из фактического объема перевозимого грунта и грузоподъемности машин. Данные о трудоемкости и ресурсной оснащенности работ по сооружению временных подъездных дорог различного типа приведены в работе [113].
Для проведения расчета продолжительности сооружения временных подъездных дорог к опорным базам стройки должны быть заданы следующие исходные данные: LM3j - протяженность дороги j-oro типа (j = 1 - из железобетонных плит; j = 2 - дерево-грунтовая; j = 3 - грунтовая) [м]; NM3j- численность бригады; BM3j - количество бригад; CM3j - число смен работы. Тогда продолжительность выполнения работ по сооружению временных подъездных дорог TM3j [дн] можно определить по формуле
119
Тмз ~ Ej=i3 LM3j/[to-QM3j*BM3j-CM3i]»	(2-24)
где Qm3i = 18,75 м/ч, NM3i = 18 чел; QM3i = 10 м/ч, NM32 = 25 чел; Qm33 = 8 м/ч, NM33 = 12 чел - соответственно, производительность и численность бригады при сооружении временной подъездной дороги j-ro типа (при j = 3 принимаются следующие параметры временной дороги: ширина насыпи -6 м, высота насыпного слоя - 2 м).
Рекультивация плодородного слоя, планировка и обустройство площадок (М4]). Плодородный или растительный слой на строительной площадке до начала основных земляных работ должен быть снят в размерах, установленных проектом рекультивации и уложен в отвалы для использования его в последующем при восстановлении нарушенных сельскохозяйственных земель. Должны быть приняты меры к сохранности плодородного слоя грунта. Затем выполняется планировка и обустройство площадок в соответствии с проектом производства работ. Занимается этим комплексная бригада, сведения о которой содержатся в работе [74].
Для проведения расчета продолжительности рекультивации плодородного слоя, планировки и обустройства площадок должны быть заданы следующие исходные данные: SM4n - площадь рекультивируемых и планируемых земель [м2]; SM4i2 - площадь укладки железобетонных плит [м2]; NM4] - численность бригады (NM4i = 5 чел); Вм41 - количество бригад; CM4i - число смен работы. Тогда продолжительность выполнения работ по рекультивации плодородного слоя, планировке и обустройству площадок TM4i [дн] можно определить по формуле
Тм41 = 8м411*Тм411/(1о’№м4гВм41’См41) +
+ SM412^M412/(to*NM41’BM4rCM41) »	(2.25)
120
где Тм4и - 0,2845-10'2 чел-ч/м2 — трудоемкость рекультивации планируемых земель; тМ4П = 0,49 чел-ч/м2 - трудоемкость укладки железобетонных плит.
Осушение и понижение уровня грунтовых вод на временных площадках сооружений (М42). В зависимости от притока грунтовых вод и водоотдачи грунта понижение уровня грунтовых вод осуществляют открытым водоотливом или искусственным водопонижением. В природно-климатических условиях, где коэффициент фильтрации грунта более 4 м/сутки, чаще всего роют дренажную траншею с разработкой в пониженных точках дренажа зумпо-ров для стояка и откачки грунтовых вод. Водопонижение грунтовых вод начинают заблаговременно до начала подготовительных работ на территории площадок. Данные о составе, ресурсной оснащенности и производительности типовой бригады по осушке и понижении грунтовых вод на площадках представлены в работе [283].
Для проведения расчета продолжительности осушения и понижения уровня грунтовых вод на временных площадках сооружений должны быть заданы следующие исходные данные: LM42 - протяженность дренирующей траншеи [м]; NM42 - численность бригады; ВМ42 - количество бригад; СМ42 - число смен работы. Тогда продолжительность выполнения работ по осушению и понижению уровня грунтовых вод ТМ42 [дн] можно определить по формуле
Тм42 = Ьм42/[^‘Ом42*Вм42’См421 9	(2.26)
где Qm42 = 9 м/ч и NM42 = 8 чел - соответственно, производительность и численность бригады при выполнении работ по осушению и понижению уровня грунтовых вод.
Организация системы диспетчерской связи (M5i). Организация системы диспетчерской связи сводится к монтажу и наладке центральной станции УКВ связи мощностью до 1 кВт и установке
121
мобильных радиостанций мощностью до 0,5 кВт. Состав трудовых и технических ресурсов для организации системы диспетчерской связи: вид работ - монтаж и наладка центральной станции УКВ связи мощностью до 1 кВт (1 шт) и установка мобильных радиостанций мощностью до 0,5 кВт (3 шт); машины и механизмы - специальная автомашина ГАЗ-66 с комплектом аппаратуры для настройки (1 шт); состав бригады - шофер - монтер связи (1 чел), техник - настройщик (1 чел), монтер связи (1 чел).
Для проведения расчета продолжительности организация системы диспетчерской связи должны быть заданы следующие исходные данные: КМ5п - количество станций УКВ связи [шт]; KM5i2 -количество мобильных радиостанций, шт; NMsi - численность бригады (NM51 = 3 чел); BMsi - количество бригад; Cmsi - число смен работы. Тогда продолжительность выполнения работ по организации системы диспетчерской связи TM5i [дн] можно определить по формуле
Тм51 = КМ5П-Тм511/Рг^М5гВм5гСм51) +
+ КМ512 Тм512/(^0^М51-Вм5гСм51) э	(2.27)
где Тм5п = 49 чел-ч/шт - трудоемкость монтажа центральной станции; Тм512 = 34 чел-ч/шт - трудоемкость монтажа мобильных радиостанций.
Строительство жилых городков и объектов культурно-бытового назначения (М52). Проектирование объектов жилья и объектов культурно-бытового назначения, а также объектов производственного назначения, выполняемое группами подготовки производства строительно-монтажных организаций, производится по заданиям генподрядных организаций, которые после получения от заказчика проекта организации строительства, материалов по отводу
122
земель и закрепленных в натуре пунктов геодезической разбивочной основы на территории строительства, передают разработчикам задание на проектирование. Это происходит в период до завершения разработки проекта производства работ, поэтому численный состав городка, предложенный по заданию генподрядчика не всегда соответствует расчетному.
С целью ускорения определения состава объектов жилья и культурно-бытового обеспечения, а также трудоемкости строительства каждого конкретного сооружения разработаны соответствующие таблицы [203, 278, 279]. По ним можно рассчитывать трудоемкость строительно-монтажных работ при сооружении жилых городков и объектов культурно-бытового назначения с численностью проживающих от 100 до 500 человек без учета трудоемкости сооружения временных сетей жизнеобеспечения, которые подлежат строительству за территорией жилого городка. Из приведенных данных видно, что на трудоемкость строительства влияют следующие факторы: численность проживающих; типы применяемых временных площадок, дорог и тротуаров. В частности, установлено, что трудоемкость строительства дорог и тротуаров на территории жилых комплексов значительно увеличивается при применении для этих целей железобетонных плит многократного применения по сравнению с дорогами, сооружаемыми из щебеночных покрытий.
Обобщая результаты натурных данных по строительству временных жилых городков для рабочих и инженерно-технических работников установлено, что фактическая трудоемкость сооружения зависит от следующих факторов: количества проживающих; типа конструкции проездов и площадок; выбора системы инженерного обеспечения (отопление, водоснабжение и канализация). Жилой городок условно разбит на 2 части: жилая и административная. Потребность во временных зданиях и сооружениях определялась согласно рекомендациям [203, 278, 279]. Весь набор зданий и соору
123
жений составлен из типовых секций передвижного и контейнерного типов. Размеры площадки, набор зданий и сооружений служебноадминистративной части, как правило, постоянны.
Жилая зона служит для размещения передвижных вагонов-общежитий и ее размеры существенно меняются в зависимости от числа проживающих. Проезды и тротуары в жилой части могут быть выполнены из сборных железобетонных плит по песчаному основанию (вариант А) или же щебеночным (вариант Б). Трудозатраты на 1 м2 покрытия дорог из железобетонных плит - 0,042 чел-дн, а из щебня - 0,004 чел-дн. Трудозатраты на 1 м2 покрытия тротуаров из железобетонных плит - 0,07 чел-дн, а из щебня - 0,03 чел-дн. В зависимости от условий энергоснабжения жилого городка могут быть приняты 2 варинта: отопление вагончиков и прочих сооружений от автономных встроенных обогревательных котлов или от электрокалориферов (наиболее предпочтительно); отопление вагончиков и сооружений централизованное от построенной котельной. Трудозатраты на устройство теплотрассы надземного типа с теплоизоляцией труб минераловатными матами с последующим покрытием лако-стеклотканью составляют 0,76 чел-дн на 1 погонный метр. Типовой состав комплексной бригады по сооружению жилых городков и ее ресурсная оснащенность отражены в табл. 2.6 и табл. 2.7 [29], где количество проживающих в городке людей	[чел] представлено в виде неравенств 100 <	< 200, 200 < m2 < 300, 300 < m3 <
400 и 400 < m4 < 500.
Фактические данные (рис. 2.16 и рис. 2.17) позволяют восстановить эмпирическую зависимость продолжительности сооружения жилых городков ТМ52 [дн] от количества проживающих в них людей m [чел] и варианта строительства (А или Б)
Тм52А “ (ш/то)-[(аА + РА (т(/т)]/(1о‘^М52,Вм52*См52) »	(2.28)
124
Тм52Б - (т/Шо)-[(аБ + pE-(m</m)]/(to-NM52-BM52 CM52)
(2.29)
Таблица 2.6.
Ресурсная оснащенность комплексной бригады по монтажу жилого городка
Наименование машин и механизмов (марка)	Кол-во (шт) в зависимости от	7 3 4 (чел)							
	Вариант А				Вариант Б			
	ГО]	го2	ТП3	ВЦ	Ш1	Ш2	т3	пц
Бульдозер (Д-271 А)	1	1	1	1	1	1	1	1
Кран-трубоукладчик (Т-15-ЗОВ)	1	1	2	2	1	1	2	2
Экскаватор (ЭО-4121)	1	1	1	1	1	1	1	1
Экскаватор ("Беларусь”)	—	—	1	1	1	1	1	1
Автокран (К-162)	1	1	1	1	1	1	1	1
Янбур (БМ-302)	1	1	1	1	1	1	1	1
Сварочньй агрегат (АДД-502)	2	2	3	3	2	2	3	3
Каток дорожньй (ДУ-48Б)	1	1	1	1	1	1	1	1
Таблица 2.7.
Состав комплексной бригады по монтажу жилого городка
Профессия рабочего (разряд)	Число рабочих (чел) в зависимости от пц.ц^3 4 (чел)							
	Вариант А				Вариант Б			
	“1	т?	т,	пц	Ш]	”*г	т.	”4
Машинист крана-трубоукладчика (VI)	1	1	2	2	1	1	2	2
Машинист бульдозера (VI)	1	1	1	1	1	1	1	1
Машинист экскаватора (VI)	1	1	1	1	1	1	1	1
Машинист экскаватора (V)	...	...	1	1	1	1	1	1
Помощник машиниста экскаватора (V)	1	1	1	1	1	1	1	1
Машинист экскаватора (VI)	1	1	1	1	1	1	1	1
Машинист янбура (V)	1	1	1	1	1	1	1	1
Машинист сварочного агрегата (V)	2	2	3	3	2	2	3	3
Машинист катка (V)	1	1	1	1	1	1	1	1
Электрик (IV)		2	3	3	3	2	3	3	3
Связист (IV)	2	2	2	2	2	2	2	2
Сантехник (V)	1	1	1	1	1	1	1	1
Сантехник (ПГ)	3	5	4	4	3	5	4	4
Электросварщик (V)	2	2	3	3	2	2	3	3
Газосварщик (IV)	2	2	2	2	2	2	2	2
Плотник (V)	1	1	1	1	1	1	1	1
Плотник (Ш)	2	3	3	3	2	3	3	3
Такелажник (Ш)	1	1	1	1	1	1	1	1
Такелажник (П)	3	3	3	3	3	3	3	3
Землекоп (П)	4	б	б	6	4	6	б	б
Дорожньй рабочий (П)	3	3	2	3	2	2	1	2
Монтажник (V)	1	1	1	1	1	1	1	1
Монтажник (ТП)	3	3	7	2	2	1	1	2
ИТОГО	39	45	46	47	38	43	44	46
Здесь ад = 4990 чел-ч, рА = 2980 чел-ч и аБ = 4730 чел-ч, Рб - 2459 чел-ч - размерные коэффициенты линейной аппроксима-
125
ции объема трудозатрат на выполнение работ по сооружению жилого городка в одном из вариантов строительства (т0 = 100 чел).
Рис. 2.16. Зависимость продолжительности сооружения жилых городков от количества проживающих людей: 1 - натурные данные;
2 - результаты расчетов по формуле (2.28)
Рис. 2.17. Зависимость продолжительности сооружения жилых городков от количества проживающих людей: 1 - натурные данные;
2 - результаты расчетов по формуле (2.29)
126
Анализ результатов расчетов показывает достаточно хорошее совпадение теоретических кривых с натурными данными. Отклонение расчетных величин составляет 6,5% для сооружения жилого городка в варианте А и 7,6% в варианте Б.
Сооружение вертолетных площадок (M$i). Сооружение вертолетных площадок включает в себя следующие виды строительномонтажных работ (j = 1 ч- 5): j = 1 - планировка территории со снятием растительного слоя (тм6П = 0,0571 чел-ч/м2); j = 2 - устройство песчано-гравийного основания (тМб12 = 0,0444 чел-ч/м2); j = 3 - устройство покрытия площадки из сборных железобетонных плит (Лмб1з = 0,1714 чел-ч/м2); j = 4 - разметка взлетно-посадочной полосы (тмем = 0,0013 чел-ч/м2); j = 5 - установка знаков (tM6is = 0,0317 чел-ч/м2).
Типовой состав комплексной бригады по сооружению вертолетной площадки (SM6i = 6300 м2) и ее ресурсная оснащенность отражены в табл. 2.8.
Для проведения расчета продолжительности сооружения вертолетной площадки должны быть заданы следующие исходные данные: SM61 - площадь вертолетной площадки [м2]; NM61 - численность бригады (NM6i = 12 чел); BM6i - количество бригад; CM6i - число смен работы.
Продолжительность выполнения работ по сооружению вертолетной площадки ТМ61 [дн] можно определить по формуле
Тмб1 = [8мб1/(1о^МбгВмбгСмб1)] Xj=i,5 ,	(2.30)
где zM46j - трудоемкость выполнения отдельных видов работ.
Строительство объектов производственного назначения (М62). Объекты производственного назначения для строительства промышленных объектов - это комплекс сооружений строительной организации, предназначенный для разгрузки, складирования и хра-
127
нения грузов, ремонта машин и механизмов и их профилактического обслуживания.
Таблица 2.8.
Ресурсная оснащенность и состав комплексной бригады для сооружения вертолетных площадок
Машины и механизм»! (марка)	Кол-во (шг)	Профессия рабочего (разряд)	Число рабочих (чел)
Бульдозер (Д-271 А)	1	Машинист бульдозера (VI)	1
Каток дорожный (ДУ-47А)	1	Машинист катка (V)	1
Самосвал	1	Машинист автогрендера (VI)	1
Авто грейдер (К-104)	1	Водитель (П)	2
Панелевоз	1	Такелажник (П)	4
		Монтажник (V)	3
		Дорожньй рабочий (TV)	2
К ним относятся: склад для хранения строительных материалов и запасных частей; склад горюче-смазочных материалов; площадка стоянки и ремонта автотранспорта и механизмов; площадка для монтажа трубосварочной базы; взлетно-посадочная вертолетная площадка; прирельсовая площадка для складирования труб и других материалов; промежуточная площадка складирования труб.
Трудоемкость по возведению складов для хранения строительных материалов, запасных частей и бытовых помещений приняты в соответствии с рекомендациями по созданию и эффективному применению в строительстве инвентарных зданий [29]. Объемы работ и их трудоемкости при строительстве объектов производственного назначения приведены в работе [229].
Для определения продолжительности сооружения объектов производственного назначения должны быть заданы следующие исходные данные: dM62 - диаметр трубопровода [м]; j - тип объекта (j = 1 - склад строительных материалов и запасных частей; j = 2 -склад горюче-смазочных материалов; j = 3 - площадка стоянки и ремонта автотранспорта и механизмов; j = 4 - площадка для монтажа трубосварочной базы; j = 5 - прирельсовая площадка для складирования труб и других материалов; j = 6 - промежуточная площадка для складирования труб); NM62j - численность бригады (NM62i
128
= 14 чел; NM<>22 = 16 чел; NM623 = 14 чел; NM624 = 24 чел; NM625 = Ю чел; NM62<i = 10 чел); BM62j - количество бригад; CM«j - число смен работы.
При расчетах продолжительности выполнения работ по сооружению объектов производственного назначения ТМб2 [дн] необходимо учитывать потребность в строительстве реальных объектов, возможность одновременного ведения отдельных типов работ с оптимальным использованием имеющихся в наличие ресурсов. В общем виде продолжительность выполнения указанных работ можно определить по формуле
Тмб2 = Sj=i,6 (dM62/doH(aM62j + PM62j (do/diM62)l :
: (to‘NM62j*BM62j'CM62j),	(2.31)
где ocm62i = 404,4 чел-ч, pM62i = 1331,6 чел-ч; aM622 = 171,44 чел-ч, Рмб22 = 508,57 чел-ч; аМбгз = 942,84 чел-ч, ₽М623 = 2524,57 чел-ч; аМб24 = 1314,28 чел-ч, рМб24 = 742,86 чел-ч; аМб25 = 153,32 чел-ч, рм<525 = 1,33 чел-ч; амб26 = 160 чел-ч, Рмвгб = 296 чел-ч - размерные коэффициенты линейной аппроксимации объема трудозатрат на выполнение j-oro типа работ при сооружении объектов производственного назначения (d0 = 0,5 м).
На рис. 2.18 - рис. 2.20 представлены результаты расчетов продолжительности выполнения работ по сооружению объектов производственного назначения. Максимальное отклонение расчетных величин от фактических данных составляет 7% для сооружения площадки стоянки и ремонта автотранспорта и механизмов.
Погрузка, разгрузка и транспортирование строительных материалов и оборудования (М7). Бригады, выполняющие погрузочно-разгрузочные работы, оснащены транспортными и грузоподъемными машинами и вспомогательным оборудованием.
129
Рис. 2.18. Зависимость продолжительности сооружения объектов производственного назначения от диаметра объекта: 1,3 - натурные данные;
2,4 - результаты расчетов по формуле (2.31); 1,2 - склад ГСМ;
3,4 - склад строительных материалов
Рис. 2.19. Зависимость продолжительности сооружения объектов производственного назначения от диаметра объекта: 1,3- натурные данные; 2, 4 - результаты расчетов по формуле (2.31); 1,2 — площадка для ТСБ; 3,4- площадка стоянки и ремонта автотранспорта
130
Количество грузоподъемных и транспортных машин в составе бригад погрузочно-разгрузочных и транспортных работ приняты в соответствии со схемами комплексной механизации работ по строительству промышленных объектов [259].
Рис. 2.20. Зависимость продолжительности сооружения объектов производственного назначения от диаметра объекта: 1,3- натурные данные; 2,4 - результаты расчетов по формуле (2.31); 1,2- прирельсовая площадка для складирования материалов; 3, 4 - промежуточная площадка для складирования материалов
Расчет продолжительности погрузочно-разгрузочных работ при транспортировке строительных материалов (М7) основан на данных о типовом составе комплексных бригад и их ресурсной оснащенности для различных природно-климатических условий (табл. 2.9 и табл. 2.10) [232].
Для определения продолжительности выполнения погрузочно-разгрузочных и транспортных работ должны быть заданы следующие исходные данные: dM7 - диаметр трубопровода [м]; LM7 = Zj=i,3 LM7j - длина участка трубопровода [м]; j - тип условий строительства (j = 1 - равнинная местность; j = 2 - горная местность; j = 3 - бо
131
лотистая местность); NM7j - численность бригады; BM7j - количество бригад; См7] - число смен работы. Расчет продолжительности выполнения погрузочно-разгрузочных и транспортных работ ТМ7 [дн] осуществляется по формуле
Тм7 — Sj=l,3 L]M7j/[tfl-(aM7j + pM7j/dM7) BM7j'CM7j] ,	(2.32)
где (Хм?] — 227,8 м/ч, Рм71 — 31,11 м2/ч; (Хм72 ~ 216,4 м/ч, Рм72 — 29,55 м2/ч; аМ7з = 205,1 м/ч, рМ7з = 27,98 м2/ч - размерные коэффициенты аппроксимации производительности бригады при выполнении погрузочно-разгрузочных и транспортных работ в различных природно-климатических условиях.
Таблица 2.9.
Ресурсная оснащенность комплексной бригады по выполнению погрузочно-разгрузочных работ
Наименование машин и механизмов	1	Кол-во (шт) в зависимости от йм? (м)				
	 (марка)		1 0,5	1 0,7 |	1 1.0 |	1 1.2 |	1 1.4
Равнинная местность					
Автокраны (КС-3562А, КС-4561)	2	2	2	3	4
Трубоукладчики (Т- 1530В, Т-3560М, ТГ-502)	2	2	5	1	3
Бульдозер (ДЗ-53)	1	1	1	1	1
Транспортные манимы (Урал-375, Краз-255б)	В	14	26	18	24
Горная местность					
Автокраны (КС-3562А, КС-4561)	1	1	3	3	2
Трубоукладчики (Т-1530В, Т-3560М, ТГ-502)	2	2	2	2	2
Бульдозер (ДЗ-53)	3	3	3	3	3
Транспортные машжы (ИВ-204. МАЗ-7910, Т-130)	В	10	19	17	16
Болотистая местность					
Автокраны (КС-3562А, КС-4561)	1	1	3	3	3
Трубоукладчики (Т-1530В, Т-3560М, ТГ-502)	2	2	2	2		2
Бульдозер (ДЗ-53)	1	1	1	1	1
Транспортные машины (Урал-375, МАЗ-7910)	।	7	10	14	13	18
На рис. 2.21 представлены результаты расчетов продолжительности выполнения погрузочно-разгрузочных и транспортных работ при подготовке строительного производства в различных природно-климатических условиях (LM7 = ЮО км). Очевидно, что сложность сооружения промышленного объекта в обводненной местности сказывается и в продолжительности подготовки строительного производства. Наблюдается увеличение продолжительности выпол
132
нения работ в условиях болот на 10% по сравнению с продолжительностью работ в равнинной местности.
Таблица 2.10.
Состав комплексной бригады по выполнению погрузочно-разгрузочных работ
Профессия рабочего	Число рабочих (чел) в зависимости от d№ (м)				
	0.5 I	0.7 _]	1,0	1	1.2 1	1,4
Равнинная местность					
Машинист автокрана	2	2	3	3	4
Такелажник	10	10	15	15	19
Машинист трубоукладчика	2	2	3	3	3
Тракторист	1	1	1	1	1
Горная местность					
Машинист автокрана	1	1	3	3	4
Такелажник	б	б	14	14	16
Машинист трубоукладчика	2	2	2	2	2
Тракторист	3	3	3	3	3
Болотистая местность					
Машинист автокрана	1	1	3	3	3
Такелажник	б	б	14	14	14
Машинист трубоукладчика	2	2	2	2	2
Тракторист	1	1	1	1	1
Рис. 2.21. Продолжительность выполнения погрузочно-разгрузочных и транспортных работ в зависимости от диаметра объекта:
1 - равнинная местность; 2 - горная местность;
3 - обводненная местность
133
Сварка труб в секции (M8i). Сварочные базы необходимы для укрупнения длины труб механизированными способами сварки и уменьшения объема сварочных работ на трассе. Отдельные трубы длиной 10,5 ч- 12,0 м сваривают в двух- или трехтрубные секции на трубосварочных базах [77]. Состав бригады на различных трубосварочных базах и число рабочих, необходимых для обслуживания трубосварочных баз в одном потоке, перечень основных машин и механизмов приведен в работе [77]. Потребность в трубосварочных базах ММ81 при заданных темпах продвижения основного потока строительства приведена в табл. 2.11.
Для определения продолжительности сварки труб в секции должны быть заданы следующие исходные данные: dM8i - диаметр трубопровода [м]; LM8i - длина участка трубопровода [м]; QMei -производительность трубосварочной базы [м/ч]; MMei - количество трубосварочных баз; CMei - число смен работы.
Таблица 2.11.
Потребность в трубосварочных базах при нормальных условиях строительства
Ъш базы	Количество т	рубосварочных баз в зависимости от	(м) н Мкм^м/ч)			
	0,5	0,7	1,0	1,2	1,4
	300	270	240	230	220
ПАУ-1001	3	3	5	7	8
БТС-143	...	-—	3	3	3
БТС-142			4	4	4
Расчет продолжительности выполнения работ TM8i [дн] осуществляется по формуле
Тм81 - Ьм81/[1о-(?М8гМм8гСм81] •
(2.33)
Изготовление криволинейных вставок (Мег). Изготовление криволинейных вставок способом холодного гнутья выполняет специализированная бригада. В работе систематизирован материал по вопросам технологии и организации строительного процесса, приведены технико-экономические показатели для пяти диаметров труб
134
(530 мм, 720 мм, 1020 мм, 1220 мм и 1420 мм). Комплект машин и механизмов для изготовления кривых вставок и состав бригады, обслуживающей механизмы, приведены в табл. 2.12..
Таблица 2.12.
Ресурсная оснащенность и состав комплексной бригады для изготовления криволинейных вставок
Машины и механизмы (марка)	Кол-во (шт) в зависимости or	(м)				
	0,5	0,7	1,0	1,2	1,4
Трубоукладчик (TO-1224B, Т-153ОВ, ТГ-502)	1	1	1	1	1
Трубогнбочный станок (ГТ-531, ГТ-1021, ГТ-1221, ГТ-1422)	1	1	1	1	1
Дорид (Д-1222, Д-1420)	1	1	1	1	1
Профессия рабочего (разряд / класс)	Число рабочих (чел) в зависимости от	(м)				
	0,5	0,7	1,о	1Д	1,4
Машинист крана трубоукладчика (VI)		1	1	1	1	1
Машинист УГГ (V)	1	1	1	1	1
Машинист трубоукладчика (Ш)	1	1	1	А_	1
Для определения продолжительности изготовления криволинейных вставок должны быть заданы следующие исходные данные: dM82j - диаметр трубопровода, м; WM82j - количество видов криволинейных вставок; NM8i - численность бригады (NM82j “ 3 чел); BM82j - количество бригад; CM62j - число смен работы. В общем виде продолжительность выполнения работ по изготовлению криволинейных вставок ТМ82 [дн] можно определить по формуле
Т.М82 = Sj=l,3 [WM82j CtM82j-eXp(PM82j*dM82j)] •
: (to*N M82j*®M82j*^'M82j) 9	(2.34)
где ам821 = 0,412 чел-ч/шт, pM82i = 2,32 м’1; aM822 = 0,586 чел-ч/шт, Рм822 = 2,04 м1; аМб2з = 0,869 чел-ч/шт, рМ82з = 1,87 м1 - размерные коэффициенты регрессионной зависимости трудоемкости выполнения работ по изготовлению j-oro вида криволинейной вставки (j = 1 - угол изгиба вставки 3 градуса; j = 2 - угол изгиба вставки 6 граду
135
сов; j = 3 - угол изгиба вставки 12 градусов) от диаметра трубопровода TM82j - аМ82ГСхР(Рм82Г<1м82])-
Коэффициенты регрессионной зависимости трудоемкости выполнения работ по изготовлению j-oro вида криволинейной вставки от диаметра трубопровода получены методом наименьших квадратов [61] с использованием натурных данных, приведенных на рис. 2.22.
Рис. 2.22. Зависимость трудоемкости выполнения работ по изготовлению криволинейных вставок от диаметра объекта: 1, 3, 5 - натурные данные; 2,4, 6 - результаты расчетов по регрессионной зависимости
Таким образом, разработанные методы и алгоритмы могут применяться при автоматизированном организационнотехнологическом проектировании строительных работ мобилизационного периода сооружения промышленных объектов с учетом систематизированной информации о материально-ресурсном оснащении соответствующих строительных организаций.
2.3. Разработка методов организационнотехнологического проектирования работ технологического периода строительного производства в информационновычислительной среде
Приемка, восстановление и закрепление осей трассы и полосы отвода земель в натуре (Тп). На стадии ПСП перед началом строительства промышленного объекта генподрядная строительномонтажная организация должна выполнить на трассе контроль геодезической разбивочной основы с точностью линейных измерений не менее 1/500 (относительная разность между проектной и фактической длиной трассы), угловых 2 (невязка в сумме измеренных горизонтальных углов) и нивелирования между реперами с точностью 50 мм на 1 км трассы (допустимая невязка нивелирного хода на участке), установить дополнительные знаки (вехи, столбы и пр.) по оси трассы и по границам строительной полосы, вывести в натуру горизонтальные кривые естественного изгиба через 10 м, а искусственного изгиба через 2 м, разбить пикетаж по всей трассе и в ее характерных точках. Установить дополнительные репера через 2 км по трассе. Геодезическая служба для выполнения этих работ укомплектовывается материальными и трудовыми ресурсами [259].
Для проведения расчета продолжительности приемки, восстановления и закрепления осей трассы и полосы отвода земель в натуре должны быть заданы следующие исходные данные: Un - протяженность участка трассы [км]; Nthi - численность бригады контроля геодезической разбивочной основы (NTui = 6 чел); NMi22 - численность бригады разбивки пикетажа по трассе трубопровода (NM122 = 4 чел); NMi23 - численность бригады для закладки грунтовых репе
137
ров через 2 км (Nmu3 = 4 чел); NMi24 - численность бригады для технического нивелирования по готовым пикетажам (NMi24 = 5 чел); Nmizs - численность бригады нанесения на копию плана геодезических данных (NMi25= 5 чел); Впгр Cn2j - соответственно, количество бригад и число смен работы (j = 1, 2,..., 5).
Очевидно, что продолжительность выполнения работ по приемке, восстановлению и закреплению осей трассы и полосы отвода земель в натуре Тт12 [дн] можно определить по формуле
Тт12 = Sj=l,5 LT12,/CT12/(to'NT12j’Bri2j’CT12j) ,	(2.35)
где Туш = 0,97 чел-ч/км - трудоемкость контроля геодезической разбивочной основы; тТ122 = 1,22 чел-ч/км - трудоемкость разбивки пикетажа по трассе трубопровода; 0,5-Ттш = 1,52 чел-ч/км - трудоемкость для закладки дополнительных грунтовых реперов через 2 км; ^т124 = 1,04 чел-ч/км - трудоемкость для технического нивелирования по готовым пикетажам; тТ125 =1,14 чел-ч/км - трудоемкость нанесения на копию плана геодезических данных.
Расчистка трассы от леса, пней и валунов (T2J). Расчистку трассы объекта на период строительства ведут в границах строительной полосы, установленной техническим проектом. Организация работ по расчистке полосы от леса зависит от характера лесо-стоя, густоты леса, объема работ, условий местности и др.
Для обеспечения поточности и синхронности работ по расчистке полосы отвода от леса в зависимости от условий строительства (j = 1 - кустарник и мелколесье; j = 2 - лес редкий средней крупности; j = 3 - лес густой средней крупности; j = 4 - лес средней крупности и средней густоты; j = 5 - лес редкий крупный; j = 6 - лес крупный средней густоты; j = 7 - лес крупный и густой) могут быть рекомендованы комплексные бригады, приведенные в табл. 2.13 [283].
138
Таблица 2.13.
Ресурсная оснащенность и состав комплексной бригады для расчистки трассы от леса
Машины и механизмы (марка)	Кол-во (шт) при j-ом условии строительства						
	1 = 1	1 = 2	1=3	1 = 4	1 = 5	1=6	1 = 7
Кусторез (ДП-4)	1						
Лебедка (ЛГ-400)	...	1	1	1	1	1	1
Бензопила ("Дружба")		3	б	5	2	4	б
Бензомоторная сучкорезка (БС-1)	...	3	б	5	2	4	6
Трелевочный трактор (ТТ-4)	2	3	3	3	3	3	3
Бульдозер (ДЗ-18)	2	3	3	3	3	3	3
Корчеватель (ДП-3)	1	1	4	2	1	2	3
Волокуша	1	...	—	...	—	—	...
Экскаватор (ЭО-4121)	—-	1	1	1	1	1	1
Профессия рабочего	Число рабочих (чел) п			pnJ-OM}	гславни строительства		
	1 = 1	1 = 2	1=3	1 = 4	1 = 5	1=6	1 = 7
Бригадир	1	1	1	1	1	1	1
Мапшнист бульдозера	2	3	3	3	3	3	3
Машинист экскаватора	—	1	1	1	1	1	1.
Помощник машиниста экскаватора	...	1	1	1	1	1	1
Лесоруб	...	10	15	13	В	11	16
Машинист трелевочного трактора	...	2	5	4	2	3	5
Машинист корчевателя	1	1	1	2	1	2	3
Подсобные рабочие	2	б	б	б	б	б	б
Машинист кустореза	1	...	—-	—	—	...	—-
ИТОГО	7	25	33	31	23	28	36
Для определения продолжительности расчистки трассы от леса, пней и валунов (Tni) должны быть заданы следующие исходные данные: dT2i - диаметр трубопровода [м]; Lni - протяженность участка трассы [км]; Втп^ ^T2ij - соответственно, количество бригад и число смен работы при j-ом условии строительства (j = 1,2,...,7). Результаты натурных наблюдений (рис. 2.23) показывают, что производительность бригады по расчистке трассы зависит от того, в какой местности выполняется данный вид работ. Так, в горной местности производительность бригады не зависит от диаметра трубопровода Qtzia = 0,069 км/ч. В случае производства работ на равнине зависимость производительности бригады от диаметра трубопровода можно представить в виде: Qtzie = oltzie - Ptzie-<1t2i, где Щцб = 0,357 км/ч, Рт21Б = 0,089 км/(ч-м).
139
В общем виде продолжительность выполнения работ по расчистке трассы от леса, пней и валунов Тщ [дн] можно определить по формуле
Тт21А — Ьт21/(^-От21А’Вт2гСт21) 5
Тт21Б - Ьт21/(<0-<2т21Б‘Вт2гСт21) “
— Ьт21/р0*(ССт21Б - Рт21Б'Йт21)-Вт2гСг21] •
(2.36)
(2.37)
Сооружение подъездных дорог и переездов (T2i). Сооружение временных подъездных дорог, по которым будет проходить тяжелая транспортная и строительная техника - один из наиболее важных и ответственных этапов ПСП при строительстве промышленных объектов.
Рис. 2.23. Зависимость производительности бригады по расчистке трассы на равнине от диаметра объекта: 1 - натурные данные; 2 - результаты расчетов по регрессионной зависимости
140
Тип конструкции дороги в зависимости от природно-климатических условий сооружения объекта, параметров транспортных средств и грузооборота определяется ППР. Количество машин, состав бригад и технико-экономические показатели для выполнения работ по сооружению временных подъездных дорог приведены в [112,113,226,233].
Расчет продолжительности сооружения подъездных дорог и переездов (Т22) осуществляется аналогично расчету времени строительства подъездных дорог к опорным базам стройки (ТМз), т.е. должны быть заданы следующие исходные данные: Lt22j - протяженность дороги j-oro типа (j = 1 - из железобетонных плит; j = 2 -дерево-грунтовая; j = 3 - грунтовая), м; NT22j _ численность бригады; BriZj - количество бригад; CT22j - число смен работы.
Кроме того, при производстве работ в зоне действующих коммуникаций сооружаются временные переезды. Они бывают двух типов: из сборных железобетонных плит (А) или бревенчатых пакетов (Б). Для строительства переездов используются следующие трудовые и технические ресурсы: бульдозер (1 шт), автокран (1 шт), автомашина (1 шт), монтажник (1 чел), рабочий (2 чел), бульдозерист (1 чел), машинист автокрана (1 чел), шофер (1 чел). Производительность бригады при сооружении переездов: QT22a ~ 0,06 шт/ч и QT22b = 0,04 шт/ч.
Тогда продолжительность выполнения работ по сооружению временных подъездных дорог и переездов Тт22 [дн] можно определить по формуле
Тт22 = Zj=13 LT22j/(to-QT22i-BT22j'CT22j) +
+ Пт22а/(^*Рт22А’Вт22А*Ст22а) +
+ Пт22б/(10’Рт22Б*Вт22Б*Ст22б) »	(2.38)
141
где ПТ22а и ПТ22б - соответственно, количество переездов из сборных железобетонных плит и бревенчатых пакетов [шт]; NT22a = N-гиб = 6 чел - численность бригады; ВТ22а, В?22б - количество бригад; СТ22А, СТ22б - число смен работы; QT22i = 18,75 м/ч, NT22i = 18 чел; Qt222 = Ю м/ч, NT222 = 25 чел; QT223 = 8 м/ч, = 12 чел - соответственно, производительность и численность бригады при сооружении подъездной дороги j-ro типа (принимаются следующие параметры подъездной дороги: для j = 1-^3 ширина насыпи 6 м, для j = 3 высота насыпного слоя 2 м).
Планировка строительной полосы (Т31). Для обеспечения нормальной работы машин и механизмов, занятых на строительстве промышленного объекта в условиях пересеченной местности, необходимо выполнить планировку строительной полосы. Ширина полосы планировки определяется проектом организации строительства и ППР в зависимости от конструктивных параметров объекта, расположения временной дороги и рельефа местности.
К основным работам, осуществляемым в период планировки строительной полосы необходимо отнести: выравнивание микрорельефа; срезку продольных и поперечных уклонов; подсыпку низких мест. Особое внимание при планировке полосы следует уделять выполнению работ в зоне разработки траншей роторными экскаваторами, которые перемещаясь по трассе, формируют уклон дна профиля трассы, копируя поверхность земли. Предполагается, что трудоемкость выполнения работ по планировке строительной полосы не зависит от диаметра трубопровода и составляет tT3j = 2,58-10’4 чел-ч/м2 при ресурсном оснащении бригады одним машинистом и бул ьдозером ДЗ-18.
Учитывая трудоемкость и объем работ, продолжительность выполнения планировки строительной полосы TT3i [дн] можно определить по формуле
142
ТТз1 — ST3rTT3i/(to-NT3]-BT3i-CT3i),
(239)
где ST3i - площадь планируемой полосы [м2]; NT3i - численность бригады; Вт31 - количество бригад; СГ31 - число смен работы.
Разработка полок в горной местности (Т32). Для производства строительно-монтажных работ на косогорах с поперечным уклоном более 8 градусов устанавливают полки со съездами и выездами. Количество машин, механизмов и численность бригады для устройства полок в скальных грунтах приведены в табл. 2.14.
Таблица 2.14.
Ресурсная оснащенность и состав комплексной бригады для устройства полок в скальных грунтах
Машины и механизм»! (марка)	Кол-во (шт) в зависимости от	(м)		
		6132 = 1.0	«132 >1.0
Буровая машина (БМ-276)	2	2	1
Компрессор (ДК-9)	2	2	1
Перфоратор	2	1	1
Трактор (Т-100)	4	3	3
Передвижной взрывной пункт	1	1	1
Одноковшовый экскаватор	3	3	3
Бульдозер (ДЗ-18)	2	2	2
Рыхлитель (ДП-9С)	2	2	3
Автомаппша (ЗИЛ-131)	1	1	1
Автобус (ПАЗ-672)	1	1	1
Автозаправщик	1	1	1
Профессия рабочего (разряд / класс)	Число рабочих (чел) в зависимости от <Ьз2 (м)		
		<>пг = 1.0	«П2>1>0
Бригадир (VI)	1	1	1
Машинист буровых машин (V)	2	2	1
Помощник машиниста (Ш)	2	2	1
Машинист компрессора (V)	3	3	2
Бурилыцик (VI)	2	1	1
Тракторист, бульдозерист (V)	8	7	8
Взрывник (IV)	2	2	2
Машинист экскаватора (VI)	3	3	3
Помощтык машиниста (IV)	3	3	3
Шофер (2)	3	3	3
Механик	1	1	1
ИТОГО	30	28	26
Полки должны обеспечивать устойчивость машин, работающих на них, и беспрепятственное выполнение всех транспортных и строительно-монтажных работ при сооружении объект!*. Для воз-
143
можности разъезда встречных машин на полках не менее, чем через каждые 600 м устраивают съезды или уширения 10 -г-15 м.
Расчет продолжительности разработки полок в горной местности осуществляется с использованием следующих исходных данных: Ьтз2 - протяженность горного участка трассы [км]; dT32 - диаметр трубопровода [м]; NT32 _ численность бригады; Вт32 - количество бригад; СТз2 - число смен работы. Продолжительность выполнения работ по разработке полок в горной местности Ттз2 [дн] можно определить по формуле
Тт32 = Ьт32/[^0*(<Хт32 + Рт32‘<1т32),Вт32'Ст32] >	(2.40)
где аТз2 = 0,0925 км/ч и рт32 = 0,035 км/(ч-м) - размерные коэффициенты регрессионной зависимости производительности бригады для разработки полок в горной местности от диаметра трубопровода (рис. 2.24): Qt32 = атз2 — Ртз2*<1тз2-
Рис. 2.24. Зависимость производительности бригады по разработке полок в горной местности от диаметра объекта: 1 - натурные данные;
2 - - результаты расчетов по регрессионной зависимости
144
Снятие плодородного слоя (T4i). Работы по снятию плодородного слоя выполняются в соответствии с проектом рекультивации земель, входящим в состав проекта строительства промышленного объекта. Снимать плодородный слой грунта следует на всю его толщину, по возможности за один проход механизма и при этом нельзя допускать смешивания его с минеральным грунтом. Для этих работ, как правило, используют бульдозеры, иногда скреперы и роторные экскаваторы Р4]. Количество бульдозеров и число бульдозеристов, необходимых для снятия плодородного слоя приведены в табл. 2.15.
Таблица 2.15.
Ресурсная оснащенность и состав комплексной бригады для снятия плодородного слоя
Машины и механизмы (марка)	Кол-во (шт) в зависимости от dT4i (м)		
	dT4i < 1>0	*Т41 - 1>0	<*Т41 >
Бульдозер (ДЗ-18)	2	3	3
Профессия рабочего	Число рабочих (чел) в зависимости от dT41 (м)		
(разряд)	<Ь1 < 1.0	dj-41 —1,0	dT«>U)
Бульдозерист (V)	2	3	3
Расчет продолжительности выполнения работ по снятию плодородного слоя осуществляется с использованием следующих исходных данных: Lt4i - протяженность участка трассы [км]; dT4i -диаметр трубопровода [м]; NT4i _ численность бригады; ВТ41 - количество бригад; Ст41 - число смен работы. Продолжительность выполнения работ по снятию плодородного слоя ТТ41 [дн] можно определить по формуле
Тт41 = LT4l/[t0-(ttT41 + Рт4Г<1т41)'Вт4гСт41] 9	(2-41)
где aT4i = 0,096 км/ч и pT4i = 0,028 км/(ч-м) - размерные коэффициенты регрессионной зависимости производительности бригады для снятия плодородного слоя от диаметра трубопровода: QT4i = aT4i -Рт4Г<1Т41.
145
Вывозка строительных конструкций на трассу (Т42). Количество грузоподъемных средств и транспортных машин в составе бригад по доставке секций труб, криволинейных вставок и строительных конструкций на строительную площадку приведено в табл. 2.16. Для определения почасовой производительности бортовых автомобилей и автопоездов различной грузоподъемности для перевозок строительных конструкций воспользуемся натурными данными (рис. 2.25 и рис. 2.26, G - грузоподъемность автомобиля) [198] с последующим построением регрессионной зависимости производительности вывозки труб на трассу от дальности возки.
Таблица 2.16.
Ресурсная оснащенность и состав коишексной бригады для погрузочно-разгрузочных и транспортных работ при перевозке секций труб
Машины н механизмы (марка)	Кол-во (шт) в зависимости от dy^ (м)				
	од	0,7	1,0	U	1,4
Трубоукладчики (ТО-1224Г, Т-153ОВ, ТГ-502)	2	2	3	3	3
Бульдозер (ДЗ-53)	1	1	1	1	1
Труботранспортные машины (ИВ-93, ПВ-94, ПВ-301, ПТ-301)	9	9	10	10	15
Профессия рабочего (разряд / класс)	вз	Зисло рабочих (чет) авнсимости or dy^ (м)			
	ОД	0,7	1>о	м	1,4
Машинист крана трубоукладчика (VI)	2	2	3	3	3
Тракторист (VI)	1	1	1	1	1
Стропальщик (Ш)	4	4	б	б	б
Шофер (1-3)	9	9	10	10	15
Для определения продолжительности транспортных работ при перевозке секций труб на трассу должны быть заданы следующие исходные данные: dT42 - диаметр трубопровода [м]; WT42 - общая масса вывозимых на трассу труб, вставок и строительных конструкций [т]; LT42 - расстояние транспортирования [км]; ВТ42 - количество бригад; СТ42 - число смен работы. В общем виде продолжительность выполнения погрузочно-разгрузочных и транспортных работ Тт42 [дн] можно определить по формуле
ТТ42 = Wt42/{10'Bt42’Ct42 Lj=l,4 I<^T42j eXp(-pT42j LT42)]} ,	(2.42)
146
где aT42i = 4,316 т/ч, pT4ii = 0,04343 1/км - G = 2,5 т; aT422 = 6,768 т/ч, Рт422 = 0,03939 1/км - G = 5 т; аТ423 = 8,012 т/ч, рТ423 = 0,03265 1/км - G = 7,5 т; аТ424 = 13,668 т/ч, рТ424 = 0,03241 1/км - G = 15 т; aT42j и pT42j - размерные коэффициенты регрессионной зависимости производительности бортовых автомобилей от дальности перевозки и грузоподъемности QT42j = <XT42j-exp(-P r42j-br42), j = 1, 2, 3,4.
Рис. 2.25. Зависимость производительности бортовых автомобилей от расстояния транспортировки труб: 1,3- натурные данные;
2, 4 - результаты расчетов по регрессионной зависимости;
1,2-G = 2,5 т; 3,4-G = 7,5t

Строительство переходов через естественные и искусственные препятствия (водные преграды, болота, автодороги и железные дороги) (Т5). Практика строительства переходов подобного рода показывает, что они имеют свои специфические особенности. Их сооружение целесообразно производить комплексными строительно-монтажными бригадами, которые выполняют весь цикл работ до подхода ресурсов основного периода строительства объекта. К этим работам следует отнести: выбор и устройство монтажной
147
площадки в зоне строительства перехода; сборку и сварку рабочих секций (дюкеров) с контролем сварных соединений; предварительное гидравлическое испытание полости трубопровода; разработка траншеи на участке сооружения перехода; изоляцию рабочих секций (дюкеров) и их футеровку; укладку трубопровода в траншею, его балластировку и обратную засыпку с оставлением концевых участков для выполнения технологических захлестав.
Рис. 2.26. Зависимость производительности бортовых автомобилей от расстояния транспортировки труб: 1,3- натурные данные;
2,4- результаты расчетов по регрессионной зависимости;
1,2-G = 5t; 3,4-G = 15т
Сооружение переходов под автомобильными и железными дорогами осуществляется двумя методами: открытым способом; бестраншейным методом. Основной технологической операцией при сооружении переходов является прокладка защитного кожуха. Комплект машин, механизмов и состав специализированной бригады при открытом способе прокладки с темпом работ 40 м перехода в смену приведен в табл. 2.17.
148
Таблица 2.17.
Ресурсная оснащенность бригады для сооружения переходов при открытом способе прокладки
Оператця технологического процесса (машины и механизмы)	Кол-во (шт)
Разработка насыти на рытье траншей (ЭО-4121)	1
Планировка участка и восстановление насыти д орогн (ДЗ-27 С)	1
Сварка секций труб защитного кожуха (УС-21)	1
Монтажи укладка секций труб защитного кожуха (TT-201, ТТ-502)	2
Отлив воды из котлована (водоотливной агрегат АВ-701)	1
Транспортировка труб или секций труб (трубоплетевозы)	1
Перевозка работах (вахтовая машина ВМ-201)	1
Состав бригады (разряд / класс)	Число рабочих (чел)
Бригадир (VI)	1
Машинист экскаватора (VI)	1
Помощник машиниста экскаватора (IV)	1
Машинист бульдозера (V)	2
Машинист крана-трубоукладчика (V)	2
Машинист сварочного агрегата (IV)	1
Электросварщик (V)	2
Слесарь (VI)	1
Такелажник (Ш)	1
Машинист водоотливной установки (V)	1
Разнорабочие (Ш)	б
Водители (2)	2
Комплект машин, механизмов и состав специализированной бригады при бестраншейном способе прокладки с темпом работ 5 -6 переходов в месяц приведен в табл. 2.18. Очистку, изоляцию, футеровку рабочей трубы, а также размещение ее в защитном кожухе при обоих методах его прокладки выполняют в общем потоке основных работ по сооружению линейно-протяженного объекта.
Продолжительность выполнения работ по сооружению переходов через естественные и искусственные препятствия Тт5 [дн] можно определить по формуле
ТТ5 = Lts/^o-Qts-Bts-Cts) 9	(2-43)
где Lis - протяженность перехода [м]; Qts - производительность выполнения работ (QTS = 5 м/ч); ВТ5 - количество бригад; СТ5 -число смен работы.
149
Таблица 2.18.
Ресурсная оснащенность бригады для прокладки защитных кожухов бестраншейным методом
Операция технолопиеского процесса (машины и механизмы)	Кол-во (шт)
Планировка площадок для производства работ (ДЗ-27С)	1
Рытье рабочего и приемного котлована (ЭО-4121)	1
Разгрузка и монтаж секций труб кожуха (ТО-1224Г, IT-201, TT-502)	1
Сварка секции труб защитного кожуха (сварочная установка УС-21)	1
Отлив воды из траншеи (водоотливной агрегат АВ-701)	1
Прокладка кожуха (установка горизонтального бурения ГБ-1421)	1
Монтажустановок для поддержания кожуха (ТТ-201, ТТ-502)	2
Транспортировка труб (трубоппетевозы)	1
Транспортировка буровых машин (автомобили грузовые Урал-377Н)	2
Транспортировка одноковшового экскаватора (трейлер)	1
Привод гидродомкратной установки (электростанция типа ПЭС)	1
Перевоза рабочих (вахтовая машина ВМ-201)	1
Состав бригады (разряд / класс)	Число рабочих (чел)
Бригадир (VI)	1
Машинист бульдозера (V)	1
Машинист экскаватора (VI)	1
Помощнее машиниста экскаватора (IV)	1
Машинист крана-трубоукладчика (VI)	3
Электросварщик (VI)	2
Машинист сварочного агрегата (IV)	1
Машинист водоотливной установки (VI)	1
Машинист буровой установки (VI)	1
Слесарь (VI)	1
Водители (2)	5
Разнорабочие (Ш)	5
Структура функционально-ориентированной базы данных проектирования ПСП для возведения промышленного объекта состоит из пяти подсистем (рис. 2.27) и содержит алгоритмы количественного анализа технико-экономических показателей выполнения отдельных видов работ с учетом природно-климатических условий, определенного состава материально-технических ресурсов и факторного анализа натурных данных. Их взаимодействие обеспечивает согласованность и преемственность перспективного планирования, автоматизированного организационно-технологического проектирования и управления строительным процессом.
150
База данных автоматизированной системы ПСП
1						1
У словно-напменн ые данные (состав технологических операций)			Обновляемые данные (ресурсная оснащенность и стоимостные показатели)			Опер ативные данные (природно-климатические условия реализации проекта)
						
	L					1						1	
Распределение ресурсов строительной организации на пр огр амму р абот
Пр едварительная проработка основных положений по организации и технологии строительства объектов на пер спективу
Пр оектир ование организации строительства отдельных видов сооружений объектов
Корректировка организационных р ешений и упр авление ходом строительства
Автоматизированная обработка основных технике-экономических показателей фактического хода строительства объектов
Рис. 2.27. Структура функционально-ориентированной базы данных для проектирования ПСП
Заключение
Разработаны информационно-инженерные системы подготовки строительного производства в сложных инженерногеологических и природно-климатических условиях с учетом структурирования строительного производства: схема автоматизированного проектирования ПСП состоит из пяти подсистем. Их взаимодействие обеспечивает согласованность и преемственность перспективного планирования, автоматизированного организационнотехнологического проектирования и управления строительным процессом.
Организационная структура ПСП в период подготовки к строительству Тп = F{Hi; П21; П22; П3; П4; П5; n6j; П62; П7; П8} включает в себя следующие виды работ (соответственно): выдача
151
исходных данных для проектирования; рассмотрение проектносметной документации (ПСД); осмотр площадки в натуре; выдача замечаний по проектно-сметной документации; предварительная заявка на материалы; уточнение заявки на материалы по утвержденной проектно-сметной документации; заключение договора подряда по строительству между генподрядчиком и заказчиком; заключение договора подряда между генподрядчиком и субподрядчиками; разработка организационно-технических мероприятий по строительству объекта; разработка проекта производства работ (ППР). Продолжительности работ по выдаче исходных данных для проектирования объектов (Тш), а также составления предварительных (ТП4) и окончательных заявок на материалы (Tns), связаны с реализацией следующих процессов. Материалы для проектирования передаются строительными организациями проектным институтам по сложившейся в конкретной организации к данному периоду времени ресурсной оснащенности, что как правило, делается задолго до решения вопроса о строительстве объекта. В свою очередь, генподрядные и субподрядные строительные организации выполняют работы по составлению предварительной и окончательной заявок на материалы по разработанной институтами проектно-сметной документации (спецификациям и рабочим чертежам). Таким образом, обе эти задачи сводятся к решению вопросов по обобщению готовых инженерных разработок.
К наиболее сложным вопросам подготовительного периода ПСП относятся: рассмотрение проектно-сметной документации (ТП21); осмотр площадки в натуре (Тпи) и выдача замечаний по проектно-сметной документации (ТПз). Методика анализа натурных данных по объектам промышленного строительства заключалась в составлении вариационного ряда фактических трудозатрат и выделении основных причин статистического разброса. На основе расчета межгрупповой дисперсии случайной величины трудоемкости ме
152
тодами факторного анализа установить, что наиболее значимым фактором, влияющим на продолжительность выполнения работ Тли, Тли и Тпз являются условия строительства. В связи с этим генеральная совокупность наблюдений за трудоемкостью выполнения работ была разбита на ряд подвыборок, отличающихся условиями строительства, внутри которых определялись необходимые статистические параметры, характеризующие трудоемкость как случайную величину (средние значения, дисперсия). Расчеты математического ожидания трудоемкости производились исходя из доверительной вероятности 0,95, при этом объем выборки по группам колебался от 7 до 35 наблюдений. Доверительные интервалы оценки средней трудоемкости по отдельным видам работ составили от 1 до 3 дней.
В работе предложены формулы для расчета продолжительности выполнения работ: Tnii = kmirL-TmiG = 1)/К; ТП22 = кгшгЬтгшО = 1)/К; Тпз = 0,l-L max{Tn2i(i),Tn22(j)}/K, где кП2н и kn22j - коэффициенты сложности условий строительства (j = 1 при i = 1,2,3; j = 1 при i = 4); Тп21(к = 1) и тП22(к = 1) - средняя трудоемкость выполнения данного вида работ для 1 -го типа условий строительства [чел-ч/км]; К - количество инженерно-технических работников [чел]; L - протяженность объекта [км]. Условия строительства были классифицированы следующим образом: 1 тип (i = 1) - равнинно-холмистая местность с количеством пересечений до 20 на 100 км; 2 тип (i = 2)- равнинно-холмистая местность с количеством пересечений более 20 на 100 км; 3 тип (i = 3) - равнинная местность с наличием заболоченных участков; 4 тип (i = 4) - местность с наличием горных участков или участков с вечномерзлыми грунтами.
Организационно-технические мероприятия для повышения качества производства СМР разрабатывают исходя из условий строительства, в соответствии с установленными сроками ввода объекта в эксплуатацию. Эти мероприятия разрабатываются генпод
153
рядной строительной организацией. Продолжительность разработки организационно-технических мероприятий для повышения качества производства СМР с учетом различных природно-климатических условий вычисляется по формуле: ТП7 = kn7j-L-Tn?(j = 1)/К, где kn7j -коэффициент сложности условий строительства (j = 1,2); Tn7(j = 1) -средняя трудоемкость 1-го типа условий строительства [чел-ч/км].
Анализ деятельности строительных организаций по вопросам полноты объема, полного отражения заложенных в ППР материально-технических ресурсов и сравнение с фактически применяемыми на объекте, а также возможности соблюдения установленного 2-х месячного срока выпуска ППР до начала строительства позволил систематизировать и определить трудоемкость выполнения работ по каждому отдельному разделу ППР. Для расчета продолжительности разработки ППР на строительство промышленного объекта предложена зависимость: Тпв = К1 2j=i,iz КХП81 + ^nsz + ТП83 + 44184 + *nss)’Lj + (Иа'^пвб + пж,'Сп87 + пр-Тп88 + Пб^пв*»)] *кп8р где Tn8i - средняя трудо-емкость выполнения i-ro вида работ в процессе разработки ППР (для i = 1, 2, 3, 4, 5 размерность [чел-ч/км] ), для i = 6, 7, 8, 9 размерность [чел-ч/пер.] ); К - количество инженерно-технических работников [чел]; Lj - протяженность участка с данными природно-климатическими условиями строительства (j = 1, 2,..., 12) [км]; L = Sj=i,i2 Lj - общая протяженность объекта [км]; j - 1 - строительство в нормальных условиях; j = 2 + 6 - строительство в обводненной и заболоченной местности (L3 - длина обводненных и заболоченных участков); j = 7 4- 8 - строительство в условиях большого количества переходов через естественные и искусственные препятствия (ппер); j = 9 4- 12 - строительство в горных районах, стесненных условиях, на просадочных грунтах и в условиях интенсивного движения транспорта; knej - коэффициент сложности условий строительства; па, пж, пр, п6 - соответственно, количество переходов через автодороги, железные дороги, реки, водоемы, овраги, болота; трудозатраты
154
(чел-дн): tnei - общая организация строительства; tns2 - спрямленные планы; tns3 - транспортная схема; tns4 - технология работ в зоне действующих коммуникаций; tnes - сбор и изучение исходных данных; tn86 - переходы через автодороги; tns? - переходы через железные дороги; tnee - переходы через реки, водоемы, овраги; tns9 - переходы через болота.
Сформирована организационная структура ПСП в мобилизационный период Тм = {Мц; Mj2; М12; М3; M4J; М42; М51; М52; Мб15 М62; М7; MsG Мег}, которая включает в себя следующие виды работ (соответственно): передислокация ресурсов; создание геодезической разбивочной основы временных зданий и сооружений; обустройство карьеров; сооружение временных подъездных дорог к опорным базам стройки; планировка площадок; осушение и понижение уровня грунтовых вод на площадках; организация системы диспетчерской связи; строительство жилых городков и объектов культурно-бытового назначения; сооружение вертолетных площадок; строительство объектов производственного назначения; погрузка, разгрузка и транспортирование строительных материалов и оборудования; сварка труб в секции; изготовление криволинейных вставок. Продолжительность проведения мобилизационного периода Тм [дн] ПСП определяется по формуле: Тм = тах{ТМц,Тм12} + ТМ2 + ТМз + шах{Тм41Лм42} + шах{Тм1ьТМ12} + тах{ТМ5ьТм52} + шах{Тмб1Лмб2} + Т7 + тах{ТМ81,Тм82}, где - продолжительность выполнения отдельных видов работ.
Организационная структура ПСП в технологический период Тт = {Тп; Ti2; Т21; Т22; Т31; Т32; Т32; Т42; T5i} включает в себя следующие виды работ (соответственно): перебазировка ресурсов; приемка, восстановление и закрепление осей трассы и полосы отвода земель в натуре; расчистка площадки; сооружение технологических площадок и дорог; планировка строительной площадки; разработка полок в горной местности; снятие плодородного слоя; вывозка
155
строительных конструкций на площадку; строительство переходов через естественные и искусственные препятствия. Работы технологического периода ПСП должны быть увязаны по времени с общим потоком основных работ по сооружению промышленного объекта и обеспечивать определенный фронт работы специализированным бригадам. Продолжительность проведения технологического периода Тт [дн] ПСП определяется по формуле: Тт = тах{ТТц,Тт12} + тах{ТТ21,Тт22} + шах{Ттз1,ТТз2} + тах{ТТ41,ТТ42} + Тт5, где T-nj — продолжительность выполнения указанных выше видов работ.
В работе проанализированы сведения о трудоемкости, длительности и ресурсной оснащенности каждого из указанных видов работ. Собранные данные основаны на многолетних наблюдениях, детальном изучении и анализе процессов сооружения промышленных объектов в сложных инженерно-геологических и природно-климатических условиях. При этом предложены аналитические зависимости для определения длительности каждого вида работ с учетом среднестатистических данных для трудоемкости отдельных работ, производительности и количественного состава специализированных бригад.
Фактические данные позволили восстановить эмпирическую зависимость продолжительности сооружения жилых городков ТМ52 [дн] в мобилизационном периоде ПСП от количества проживающих в них людей ш [чел] и варианта строительства: проезды и тротуары в жилой части выполнены: (А) сборные железобетонные плиты на песчаном основании или (Б) щебеночное покрытие - ТМ52а,б = [(m/m0)-aAtB + pA,b]/(to-N-B-C), где aA = 4990 чел-ч, рА = 2980 чел-ч и аБ = 4730 чел-ч, рБ = 2459 чел-ч - размерные коэффициенты аппроксимации объема трудозатрат на выполнение работ по сооружению жилого городка в одном из вариантов строительства (т0 = 100 чел); N - численность бригады; В - число бригад; С - число смен работ [см/дн]; t0 - продолжительность рабочей смены [ч/см]. Анализ ре
156
зультатов расчетов показывает достаточно хорошее совпадение теоретических кривых с натурными данными. Отклонение расчетных величин составляет 6,5% для сооружения жилого городка в варианте А и 7,6% в варианте Б.
Определена длительность одной из наиболее трудоемких работ технологического периода ПСП - вывозки строительных конструкций на строительную площадку, которая складывается из длительности двух типов работ (погрузочно-разгрузочных и транспортных), большей частью выполняемых параллельно. Для определения продолжительности погрузочно-разгрузочных и транспортных работ при перевозке секций труб на грассу должны быть заданы следующие исходные данные: WT42 - общая масса вывозимых на объект строительных конструкций [т]; L - расстояние транспортирования [км]; В - количество бригад; С - число смен работы. Продолжительность выполнения погрузочно-разгрузочных и транспортных работ ТТ42 [дн] можно определить по формуле: ТТ42 = WT42/{to-BC Sj=i,4 [<XT42j*exp(-pT42j-LT42)]}, где aT42i ~ 4,316 т/ч, pT42i = 0,0434 (1/км) - грузоподъемность автомобилей 2,5 т; ат422 = 6,768 т/ч, рТ422 = 0,0394 (1/км) - грузоподъемность автомобилей 5 т; аТ423 = 8,012 т/ч, рТ423 = 0,0326 (1/км) - грузоподъемность автомобилей 7,5 т; «Т424 = 13,668 т/ч, рТ424 = 0,0324 (1/км) - грузоподъемность автомобилей 15 т; aT42j и pT42j - размерные коэффициенты регрессионной зависимости производительности бортовых автомобилей от дальности перевозки и грузоподъемности QT42j = ат42гехр(-Рт42гЬг42), j = 1» 2,3,4.
Глава 3
Исследование организационнотехнологических решений по строительству технологических площадок и дорог в сложных природно-климатических условиях
3.1.	Повышение технологичности процессов возведения технологических площадок и дорог при инженерной подготовке территорий строительства промышленных объектов
Строительство ТПД с грунтовым покрытием. Грунтовые ТПД сооружают на увлажненных минеральных грунтах, на болотах и обводненных участках. Следует отметить, что их сооружают на болотах I типа с мощностью торфа Нт < 2 м при расположении пригодных для строительства технологической площадки грунтов на расстоянии не более 10 км от строящегося промышленного объекта [164]. Торфяные грунты как основания относятся к слабым грунтам и обладают значительной деформируемостью. В отличие от других видов слабых грунтов на торфяные грунты можно передавать большие нагрузки по сравнению с нагрузками, передаваемыми на другие слабые грунты с аналогичными значениями коэффициента пористости. Использование торфяных грунтов в качестве несущего основания (если нагрузка от них на поверхность болота не превышает 0,06 -5- 0,07 МПа) позволяет на 30 + 40% уменьшить объем разрабатываемого грунта и снизить стоимость строительно-монтажных работ.
158
В процессе восприятия нагрузки торфяные грунты дают значительные осадки, поэтому на торфяных грунтах можно возводить лишь такие сооружения, конструкция которых позволяет компенсировать неравномерную деформируемость основания. Основным видом сооружений, конструкция которых обладает такими свойствами, являются насыпные сооружения. Закономерности распределения влажности в теле земляного полотна показывают, что один из наиболее эффективных путей повышения прочности ТПД на торфяном основании - увеличение высоты насыпи; другой - устройство нижней части минеральной насыпи из песков гидронамыва, которые в меньшей мере теряют прочность при высокой влажности, чем песчаные грунты из притрассовых карьеров. Для ускорения осадки насыпи на слабом основании могут быть применены следующие мероприятия: устройство вертикальных песчаных дрен и дренажных прорезей или частичное удаление слабого грунта. В некоторых случаях для ускорения уплотнения слабого грунта может быть использован способ временной пригрузки.
Дренажные поперечные прорези создают условия для более быстрого отфильтровывания воды, отжимаемой из торфяной залежи после отсыпки насыпи. Наличие поверхностного дренажа в виде поперечных прорезей ускоряет процесс стабилизации осадки на 20 30%, что способствует упрочнению основания и регулирует водный режим насыпи. Размеры прорезей обычно изменяются в следующих пределах: ширина 1 4- 3 м, глубина 0,4 -ь 0,6 м; при этом длина прорези на 3 -г 4 м больше основания насыпи или на 1,5 4- 2,0 м выступает от подошвы насыпи в каждую сторону.
Метод временной пригрузки предназначен для ускорения осадки основания насыпи, возведенной на болоте без выторфовывания или с частичным выторфовыванием. Дополнительную нагрузку (временную пригрузку) можно осуществить путем отсыпки дополнительного слоя грунта, укладки специальных блоков или установки
159
и заполнения водой специальных резервуаров. В некоторых случаях применение временной пригрузки взамен выторфовывания может потребовать повышения рабочей отметки насыпи. Применение временной пригрузки возможно при условии, что она не вызовет нарушения устойчивости основания. Решение о применении метода временной пригрузки должно приниматься на основе техникоэкономического сравнения различных способов ускорения осадки насыпи. При наличии в насыпи торфяного слоя, толщина минерального грунта отсыпки должна быть не меньше значений, приведенных в табл. 3.1.
Таблица 3.1.
Минимальная толщина насыпного слоя для ТПД на слабонесущих фунтах
Начальная мощность слабого слоя м	Толщина слоя фунта в зависимости от типа покрытия, м		
	Капитальное	Облегченное	Переходное
2	23	2,0	13
4	3,0	23	2,0
6	4,0	3,5	3,0
8 и более	43	4,0	3,5
Сооружение земляного полотна - один из наиболее трудоемких и дорогостоящих видов работ при строительстве ТПД. В условиях крайнего Севера на заболоченных территориях дальность возки грунта составляет зачастую 30 50 км [92].
Для возведения насыпей следует применять грунты, обеспечивающие необходимую прочность и устойчивость земляного полотна независимо от сложности природных условий. Грунты для насыпей следует применять с учетом их свойств и состояния, особенностей природных условий в пределах участка строительства ТПД, а также места нахождения запасов грунта [22]. Во всех условиях для устройства насыпей можно применять грунты, состояние которых под воздействием природных факторов практически не изменяется или изменяется незначительно, т.е. не изменяется прочность и устойчивость земляного полотна. Не допускается применять для насыпей
160
следующие грунты: глинистые избыточно засоленные; глинистые с влажностью, превышающей допустимую; торф, ил, мелкий песок и глинистые грунты с примесью ила и органических веществ; верхний почвенный слой, содержащий в большом количестве корни растений.
Насыпь грунтовых ТПД отсыпают непосредственно на торфяную залежь, если несущая способность ее выше, чем давление от массы насыпи и транспортной нагрузки. Если же несущая способность грунтового основания ниже, чем давление массы насыпи и транспортной нагрузки, то устраивают искусственное основание, выполненное из деревянного настила или хворостяной выстилки. Чтобы повысить несущую способность конструктивных слоев одежды ТПД в состав грунтовой отсыпки добавляют гравий или щебень. На обводненных участках насыпь устраивают из несцементированных обломочных грунтов. На сухих и влажных участках земляное полотно целесообразно возводить из связанных глинистых грунтов. При этом для повышения несущей способности и стабилизации грунтов оснований ТПД применяют различные методы улучшения их прочностных свойств [161, 187]: физико-механический, физико-химический и химический. Это способствует использованию при сооружении ТПД местных строительных материалов.
Обеспечение устойчивости земляного полотна, сооружаемого с использованием в его теле или основании низкокачественных грунтов, осуществляется так же путем соответствующего совершенствования самой конструкции насыпи ТПД. Кроме того, при выборе конструкции насыпи необходимо учитывать реально имеющиеся средства механизации, сроки строительства, глубину и протяженность болота, свойства слагающих его болотных грунтов и другие факторы. Конструкция насыпей принимается в зависимости от высоты насыпи, вида применяемого грунта, поперечного уклона местности и способов производства работ.
161
Грунтовые ТПД сооружают: отсыпкой земляного полотна непосредственно на торфяное основание; отсыпкой земляного полотна с полным или частичным выторфовыванием залежи [253]; отсыпкой земляного полотна с устройством хворостяной выстилки; отсыпкой земляного полотна с укладкой продольно-поперечных деревянных лаг; отсыпкой земляного полотна с укладкой продольно-поперечных лаг и устройством хворостяной выстилки; отсыпкой земляного полотна с использованием укрепленных различными вяжущими материалами грунтов [163,214].
Сооружение насыпи - один из наиболее трудоемких и дорогостоящих видов работ при строительстве ТПД. Участки ТПД расчищают бульдозерами в болотном исполнении или гусеничными тягачами. Отсыпку насыпи производят послойно, затем разравнивают ее бульдозерами и выполняют планировку. Величина возвышения низа ТПД над поверхностью болота или расчетным уровнем поверхностных вод, стоящих более 20 суток (тоже над уровнем грунтовых вод) принимается в соответствии с табл. 3.2 [254].
Таблица 32.
Величина возвышения низа насыпи для грунтовой ТПД
Грунт для насыпи	Величина возвышения насыпи в пределах климатических зон, м			
	П	Ш	IV	V
Песок средний и мелкий, супесь легкая крупная	0,5	0,4	ОД	0,2
Песок пылеватый, супесь легкая	0,6	0,5	0,4	03
Суглинок тяжелый, глины	0,7	0,6	0,4	0,4
Супесь пылеватая и тяжелая пылеватая, суглинок легкий, легкий пылеватый и тяжельй пылеватый	0,8	0,6	0,5	0,4
Посадку насыпи на прочное основание (болото II и III типа) можно выполнить методом выдавливания торфа весом насыпи. Для облегчения выдавливания производят рыхление торфа механическим или взрывным способом, отсыпают насыпь узким фронтом (способ перегрузки), затем осуществляют воздействие виброударной
162
и ударной нагрузкой - насыпь при этом следует возводить на полную расчетную высоту.
На заранее подготовленном участке ТПД производят отсыпку грунта. Бульдозер при движении вперед разравнивает грунт слоями, перемещаясь с одной полосы на другую. При движении бульдозера назад с опущенным отвалом производится планировка и уплотнение грунта. Технологический процесс производства земляных работ с помощью автогрейдера также состоит из перемещения и разравнивания грунта. Автогрейдерами возводят земляное полотно послойно, а именно: после отсыпки первого слоя грунта, аналогичным образом отсыпают второй и последующие слои, постепенно наращивая высоту насыпи. Наиболее эффективно используют автогрейдеры при возведении насыпей высотой до 1 м.
После возведения насыпи земляного полотна производят его планировку, что включает планировку поверхности земляного полотна и планировку откосов. Профилировку покрытия производят преимущественно автогрейдером (можно бульдозером), а уплотнение - регулируемым движением груженых колесных нагрузок (автосамосвалов, трубовозов-плетевозов и др.) с проездом их по одному следу не менее четырех раз. Автосамосвалы, передвигаясь по отсыпанному слою грунта уплотняют его, снижая трудозатраты на уплотняющие машины.
Комплект машин и механизмов для возведения земляного полотна грунтовой ТПД приведен в работах [24, 34,63] (один из вариантов представлен в табл. 3.3, где • - по расчету, исходя из необходимого количества минерального грунта для отсыпки и темпа производства работ). При отсыпке насыпи ТПД в комплект машин и механизмов для производства работ необходимо включать экскаваторы с вместимостью ковша не менее 1,0 ч- 1,6 м3 для разработки грунта в карьере, а также самосвалы для его перевозки. Число машин определяется объемами разработки, расстоянием на которое
163
транспортируется грунт и технологическими особенностями сооружения объекта [55,74,172,173].
Таблица 3.3.
Комплект машин и механизмов для возведения грунтовой ТПД
Технологический процесс	Машины, механизмы	Кол-во (шт)
Разработка грунта в карьере	Экскаватор ЭО-6112Б	1-?2
Транспортировка грунта из карьера к месту возведения земляюго полотна	Автосамосвал МАЗ-503	•
Разравнивание и планировка грунта насытн	Бульдозер ДЗ-18	2
Перемещение грунта в карьере при вежрьвпных работах, планировка подъездных путей	Бульдозер ДЗ-18	2
Уплотнение грунта насыпи	Каток прицепной ДУ-30	1
Буксировка првдепного катка	Трактор-тягач Т-100М	1
Заправка горючего	Автозаправщик	1
Перевозка рабочих	Автобус ПАЗ-652Б	1
Частичное выторфовывание верхнего слоя неустойчивой консистенции при отсыпке грунта насыпи ТПД производят на болотах I типа с си льноувлажненным и рыхлым строением торфа. При этом минеральный грунт отсыпают на торф устойчивой консистенции с допускаемой несущей способностью не менее 0,06 МПа и влажностью не более 600%. Полное выторфовывание залежи производят на болотах I и П типов с мощностью торфяной залежи до 1,5 м с несущей способностью торфа не менее 0,05 МПа. Земляное полотно устраивают с посадкой на минеральное дно.
Выторфовывание производится с применением щитов и еланей, с последующей засыпкой траншеи методом отжима. Замену слабого грунта в основании насыпи выполняют на болотах I типа с механическим, взрывным или гидравлическим удалением торфа. Выторфовывание производится, как правило, в зимнее время с заблаговременной подготовкой дорог для перемещения экскаватора и транспортирования грунта. Насыпь с выторфовыванием сооружается последовательно с транспортированием грунта по возводимой насыпи и надвижкой грунта вперед бульдозером.
164
Хворостяную выстилку в основании насыпи ТПД устраивают при отсыпке земляного полотна на болотах I типа с сильноувлаж-ненным и рыхлым верхним слоем торфа. Для устройства хворостяной выстилки используют порубочные остатки и мелколесье, которые равномерно укладывают в один или два слоя толщиной 0,15 -s-0,25 м (в уплотненном состоянии). Хворостяную выстилку в один слой укладывают в основании ТПД, сооружаемых на болотах I типа с глубиной торфяной залежи до 4 м на переувлажненных грунтах и в два слоя на болотах II типа.
Земляное полотно отсыпают на предварительно подготовленную лежневую ТПД, уложенную непосредственно на поверхность торфяной залежи, при сооружении ТПД на болотах с допускаемой несущей способностью торфа более 0,03 МПа.
На болотах с допускаемой несущей способностью торфа более 0,02 МПа и на сплавинных болотах полотно ТПД отсыпают на предварительно подготовленное облегченное основание из слоя хворостяной выстилки, уложенной на поверхность торфяной залежи, поверх которого устраивают деревянный настил.
Переход на местные материалы и грунты приводит к использованию менее качественного минерального сырья. Для обеспечения возможности сооружения ТПД из этих грунтов необходимо проведение специальных мероприятий по улучшению их свойств добавками различных вяжущих.
Материалом для ТПД, который смешивается с различными вяжущими, является минеральный грунт без жестких связей между частицами. При укреплении грунтов вяжущими материалами могут происходить физико-механические, химические или физико-химические процессы взаимодействия грунта с этими материалами, в результате которых изменяются его физико-механические свойства. Так, грунты при укреплении их неорганическими вяжущими (цемент, известь, молотые гранулированные шлаки и др.) по сравне
165
нию с необработанными грунтами обладают высокой прочностью после водонасыщения или многократного замораживания (оттаивания). Для укрепления грунтов органическими вяжущими материалами широко применяют вязкие битумы в эмульгированном состоянии (битумные эмульсии), медленно или среднегустеющие битумы и пр. Для укрепления и стабилизации строительных свойств грунтов в условиях обводненной местности рекомендуются модификации по содержанию тяжелых фракций продукта МТ-10, представляющего собой смесь зимнего и летнего базового компонента (смесь остатка термического крекинга и легкого газойля в соотношении 1:1 или 3:1) с 10% добавкой строительного битума [15]. При этом, добавление битума увеличивает прочность укрепленных грунтов. На рис. 3.1 приведена зависимость прочности нефтегрунтов от концентрации битума.
Рис. 3.1. Зависимость прочности нефтегрунта (рнг) от концентрации битума (Кб)
Кроме обычных способов укрепления грунтов неорганическими и органическими вяжущими, применяют комплексные мето
166
ды, воздействуя на грунт добавками двух вяжущих материалов с различными свойствами и определенным их сочетанием или добавками одного вяжущего и поверхностно-активных веществ. В табл. 3.4 приведены условия эффективного применения добавок (знаком + показаны условия эффективного применения добавок). Главной особенностью комплексных методов является то, что они при правильном выборе материалов и определенном сочетании их дозировок позволяют изменять физико-химическую активность грунта, увеличивать адгезию вяжущих материалов, ускорять формирование более прочной и монолитной структуры укрепленного грунта.
Таблица 3.4.
Условия эффективного применения добавок
Добавки	Повыпенне морозостойкости	Укрепление грунтов при повышенной влажности	Использование промышленных отходов
Цемент + известь	4-	4-	—
Цемент + известь + СаС12	4-	-	-
Цемент + Cad, или Nad	4-	—	4-
Цемент 4- известь 4- NaCl2	+	-	+
Цемент 4- битумные эмульсин или известково-битумные пасты	4-	-	-
Цемент 4- жидкий битум или нефть	4-	—	-
Жидкий битум или деготь 4- известь him цемент	4-	-	-
Жидкий битум или деготь, поверхностно активные добавки	4-	-	+
Карбамидные смолы 4- битумная эмульсия или нефть	4-	4-	-
Цемент 4- креитий органические добавки	4-	-	4-
Эффективность ТПД с любой конструкцией насыпи в значительной степени определяется устойчивостью земляного полотна и откосов к размыву их дождевыми осадками и потоками воды, стекающими с дорожной одежды, поэтому конструкция ТПД должна включать в себя кроме насыпи водоотводные устройства и сооружения, предназначенные для отвода поверхностных и грунтовых вод.
167
Поверхностные воды от земляного полотна и откосов отводят кюветами, лотками, продольными и поперечными водоотводными и осушительными канавами в пониженные места рельефа. В пониженных местах водотока, для предотвращения размыва земляного полотна, его подтопления и заболачивания близлежащей территории, устраивают водоотвод в виде водопропускных или металлических труб. Наибольшее распространение получили круглые сборные железобетонные трубы.
В табл. 3.5 приведена техническая характеристика водопропускных железобетонных труб. Количество устанавливаемых труб зависит от размеров ТПД. Минимальную высоту насыпи в месте расположения трубы определяют исходя из следующих условий: отметка бровки насыпи в месте расположения трубы должна обеспечивать минимальную толщину засыпки над трубой, которая составляет на ТПД 0,5 м от верха проезжей части до верха конструкции звена.
Таблица 3.5.
Техническая характеристика звеньев труб длиной 1 м
Внутренний диаметр, м	Высота насьпи, м	Толщина стенки, м	Расход бетона на звено, м3	Расход арматуры на звено, кг	Масса звеньев, кг
0,75	до 135	0,08	0,21	223	500
1,00	до 4,00	0,10	0,33	22,7	900
1,25	ДО 4,00	0,12	0,52	38,7	1300
1,50	до 4,30	0,14	0,72	513	1800
2,00	до 5,00	0,16	1,09	843	2700
Сооружать трубы необходимо индустриальным методом от их изготовления до монтажа. Причем эти работы необходимо выполнять с опережением всех остальных видов работ, что связано с доставкой материалов и сборных элементов к месту монтажа. Работы по установке железобетонных труб выполняет специализированная бригада, оснащенная соответствующим инструментом, оборудованием и машинами. Смонтированные трубы необходимо засыпать слоями дренирующего грунта толщиной 0,2 м и равномерно с двух
168
сторон уплотнять. Толщина засыпки трубы в верхней части должна быть не менее 0,5 м, остальной грунт до проектной отметки отсыпают при возведении земляного полотна.
Для возведения грунтовой насыпи предусматривается доставка значительного количества грунта из карьеров, разрабатываемых не только летом, но и зимой. Разработка мерзлых грунтов сопряжена с повышенными затратами, требует значительных расходов на подготовительные работы. Для перевозки грунта требуется сооружение временных дорог от карьера до строительной площадки. Из-за дефицита местных строительных материалов устройство подъездов от карьера к трассе производить нецелесообразно. Можно использовать карьеры в зимний период года, без отсыпки временных подъездов, а движение транспорта осуществлять по зимникам. В начальный период зимы (до устройства зимников) в карьерах необходимо принимать меры для предотвращения их промораживания. Следует отметить, несмотря на увеличение затрат по устройству вскрыши, сооружению и содержанию зимников, дополнительной транспортировке землеройных механизмов из карьера в карьер, сокращение дальности возки грунта в зимнее время дает значительный экономический эффект. Одновременно увеличивается производительность автомобильного транспорта. Поэтому при сооружении ТПД необходимо изыскание карьеров местного минерального грунта [82].
Таким образом, при проектировании грунтовых ТПД должны приниматься комплексные решения по: конструкции с учетом способов производства работ; грунту насыпей с учетом вида и состояния грунтов основания, высоты проектной насыпи, а также запасов и дальности возки грунта; виду, параметрам и конструкции водоотводных устройств; типу укреплений откосов земляного полотна и водоотводных устройств с учетом местных условий.
Строительство ТПД с использованием древесных материалов. Конструкцию дерево-грунтовой ТПД выбирают в зависи
169
мости от: типа пересекаемого болота; конструктивных особенностей сооружаемого промышленного объекта; несущей способности грунта; наличия местных материалов и дренирующих грунтов, пригодных для устройства технологической площадки и дороги, а также имеющихся материально-технических ресурсов. На болотах II типа, целиком заполненных торфом, допускается работа и передвижение строительной техники только по щитам, еланям или технологическим дорогам, обеспечивающим снижение удельного давления на грунт до 0,01 МПа. Из принципиальных конструктивных элементов дерево-грунтовой ТПД отметим следующие: продольные лаги; деревянный настил; прижимные колесоотбойные брусья.
Дерево-грунтовые ТПД устраивают на заболоченных участках трассы и болотах, покрытых лесом, при сооружении промышленных объектов в летний период, а в зимнее время на незамерзающих болотах. Например, укладка трубопровода с использованием деревогрунтовых ТПД осуществляется на болотах I и И типов неограниченной протяженности и при любой мощности торфа [177]. Деревогрунтовые ТПД можно сооружать: одноярусными из деревянных щитов и грунтовой отсыпки; многоярусными из деревянных щитов и грунтовой отсыпки; с использованием плит типа СРДП (сборноразборное дорожное покрытие); с укладкой щитов или плит на поперечные лежни или хворостяную выстилку. Технологические параметры дерево-грунтовых ТПД приведены в табл. 3.6 (давление на грунт не более 0,010 -ь 0,014 МПа). Для каждого отдельного случая конструкция дерево-грунтовой ТПД устанавливается после детального обследования местных условий и технико-экономического сравнения различных возможных вариантов сооружения ТПД. Строительство ТПД с различными типами сборно-разборных деревянных покрытий на водонасыщенных, переувлажненных и заболоченных участках позволяет уменьшить стоимость сооружения ТПД и сократить трудозатраты.
170
В зависимости от несущей способности грунта, типа болота, мощности торфяной залежи и величины транспортной нагрузки основание сборной деревянной одежды ТПД устраивают одноярусным, двухярусным и трехярусным. В каждом ярусе основания (кроме нижнего сплошного) щиты укладывают с некоторым расстоянием между ними. Поверх сплошного деревянного настила, состоящего из соединенных между собой сборных элементов (щитов), устраивают защитный слой покрытия толщиной 0,2 4- 0,3 м из минерального грунта. Покрытию придают серповидный поперечный профиль или односкатный на всю ширину проезжей части с уклоном, равным 0,03 -г 0,04 в сторону, противоположную оси траншеи трубопровода.
Таблица
Технологические параметры дерево-грунтовых ТПД					
Ъш болота	Мощность торфяной залежи, м	Осадка покрытия от колесной нагрузки, м	Осадка покрытия от гусеничной нагрузки, м	Ширина проезжей части, м	Высота насьпи, м
I	144	0,0940,30	0,1140,37	6	0,5040,65
I	54-В	0,36 40,59	0,4440,72	6	0,9040,95
П	1-=-4	0,1340,44	0,1740,57	6	0,7040,80
п	546	0,5240,65	0,6740,84	6	0,9041,05
п	7-?8	0,7540,84	0,9741,09	6	1,2041,25 I
Ширина проезжей части ТПД должна обеспечивать нормальную работу сварочной бригады и изоляционно-укладочной колонны, а также проезд транспортных средств, поэтому необходимо предусматривать разъезды в пределах видимости. На болотах большой протяженности при возможности устройства разъездов для прохода транспортной техники сооружают более широкую ТПД (ширина дерево-грунтовых ТПД обычно составляет 4,5 ч- 8,0 м).
Сборные деревянные элементы одежды ТПД изготавливают из деловой древесины как хвойных, так и лиственных пород. При изготовлении сборных деревянных элементов одежды ТПД на притрассовой площадке полосы отвода предусматривают места для
171
складирования материалов, сборки и складирования готовых элементов одежды ТПД. Сборку деревянных элементов на притрассовой площадке осуществляет бригада, оснащенная необходимым комплектом машин и механизмов, имеющая передвижную электростанцию мощностью 15-5-20 кВт. Комплект машин, механизмов и инструмента для сооружения дерево-грунтовых ТПД приведен в табл. 3.7, где • - по расчету, исходя из необходимого количества минерального грунта для отсыпки и темпа производства работ, •• -по расчету, исходя из необходимого количества древесного материала и темпа производства работ.
Таблица 3.7.
Комплект машин, механизмов и инструмента для сооружения дерево-грунтовой ТПД
Технологический процесс	Машины, механизмы и инструменты	Кол-во (шт)
Разработка грунта в карьере	Экскаватор ЭО-4ШБ	1
Транспортировка грунта	Автосамосвал МАЗ-503	•
Вьфавнивание поперечного настила	Буждозер ДО-18	от
Транспортировка продольных лежней и бревен поперечного настила	Трелевочный трактор ТДГ-75, ТДТ-55, ТГ-4	2
Раскладка продольных лежней и отсыпка слоя торфа на бревенчатый настиг	Экскаватор МТП-71	1
Резка стволов деревьев на бревна требуемой длины	Бензомоторная пила	2
Подгонса продольных лежней и бревен поперечного настила	Топор лесорубный	4
Забивка скоб	Кувалда	3
Стяжка проволочной скруткой	Стальной лом	4
Растаскивание бревен	Багор	3
Перевозка рабочих	Автобус ПА 3-672	1
Основными элементами ТПД со сборно-разборным покрытием являются деревянные щиты, которые изготавливают непосредственно в местах расчистки трассы от лесной растительности или в местах поступления деловой древесины. На подготовленное основание щиты укладывают автокраном. Монтаж ведут захватками путем наращивания щитов с готового участка ТПД. Уложенные щиты покрытия соединяют между собой скрутками из металлической проволоки. Для снижения динамических нагрузок от транспортных
172
средств поверх настила, состоящего из деревянных щитов, автосамосвалами отсыпают слой грунтового покрытия.
Сборные деревянные элементы ТПД могут быть изготовлены как централизовано на базах, имеющих запас деловой древесины, так и на притрассовых площадках полосы отвода вблизи от сооружаемой ТПД. Бревна в щите укладывают комлями в разные стороны, скрепляя их двумя (тремя) стяжными шпильками (нагелями) или проволокой.
Сборно-разборные деревянные плиты (СРДП) применяют для сооружения ТПД на болотах I и II типов при любой мощности торфяной залежи на сильноувлажненных связных грунтах. Монтаж плит из покрытия СРДП осуществляют вручную методом последовательного наращивания с готового участка. Разборку настила осуществляют также последовательно, поднимая щиты и плиты за крепежные узлы. При использовании плит покрытий СРДП их соединяют между собой болтами и шпильками, а щиты с проволочным креплением соединяют с удлиненными краями связующих бревен.
Конструкция дерево-грунтовой ТПД с устройством хворостяной выстилки рассчитана на прохождение строительных машин и механизмов технологических потоков и плетевозов с нагрузкой на ось до 20 тонн при интенсивности движения до 150 автомашин в сутки [198]. При этом ширина проезжей части ТПД при сооружении трубопровода диаметром 1420 мм составляет 9 метров.
Сооружение лежневой ТПД ведется методом наращивания, с подвозом лесоматериалов трелевочным трактором по готовому настилу ТПД [131]. Работы выполняются захватками, равными по длине шагу продольных лежней. Состав бригады по сооружению лежневой ТПД приведен в табл. 3.8 [124].
Сборная деревянная одежда ТПД состоит из сплошного настила покрытия и основания с подстилающим слоем хворостяной выстилки. Покрытие и основание устраивают из отдельных сборных
173
деревянных элементов, которые изготавливают из бревен или брусьев деловой древесины. На подготовленный подстилающий слой основания из хворостяной выстилки с помощью автокрана грузоподъемностью не менее 10 тонн последовательно укладывают сборные деревянные элементы основания (щиты), а затем монтируют щиты покрытия с готового участка дороги. К щитам покрытия у кромок проезжей части временной дороги закрепляют колесоотбойные брусья.
Таблица 3.8.
Состав бригады по сооружению дерево-грунтовой ТПД
Профессия	Разряд / класс	Число рабочих (чел)
Бригадир	VI	1
Машинист экскаватора	VI	1
Помощник машиниста экскаватора	VI	1
Машинист бульдозера	V	2
Машинист трелевочного трактора	V	2
Водитель автомобиля	2	5
Такелажник	3	2
Плотник	Ш	4
Подсобные рабочие	Ш	8
Одновременно, щиты покрытия, находящиеся у кромок проезжей части, скрепляют со щитами верхнего слоя основания для обеспечения поперечной устойчивости покрытия. Хворостяную выстилку в два слоя устраивают заблаговременно, до монтажа щитов и плит покрытия. Сначала хворост укладывают на торфяную поверхность, уплотняют его гусеницами трелевочного трактора за один проход по каждому месту дороги, а затем укладывают и уплотняют второй слой выстилки. Для безлесных районов в основании ТПД укладывают поперечные лежни.
При устройстве деревянного настила используются поперечные и продольные лаги, а также прижимные (колесоотбойные) брусья. На хворостяную выстилку по краям и в середине ТПД укладываются три продольные лаги (лежни). На лежни, вплотную друг к другу, накатываются поперечные лаги комлями в разные стороны.
174
На поперечные лаги к краю настила укладываются прижимные (колесоотбойные) брусья, которые скрепляются с крайними лежнями проволочными скрутками.
Для устройства защитного покрытия ТПД используется привозной грунт с дренирующими свойствами. Ему придается односкатный поперечный профиль с уклоном 0,03-0,04 в сторону, противоположную оси траншеи строящегося трубопровода. Разравнивание, профилирование и уплотнение грунта осуществляется бульдозером. Уплотнение осуществляется гусеницами бульдозера за один проход по каждому месту дороги и колесами автосамосвалов, подвозящих грунт. Технико-экономические показатели сооружения лежневой ТПД приведены в табл. 3.9.
Таблица 3.9.
Технико-эконоимческие показатели сооружаете 100 млежневой ТПД
Наименование (единица измерения)	Диаметр трубопровода, мм					
	1020	1		1220		1420	
	Тйп болота					
	I	П	I	П	I	П
Расчетный тенят строительства (м/см)	29,7	23Д	29,7	23,1	31,1	243
Трудозатраты (чел-дн)	44,1	54,5	49 Д	60,0	48,4	57,6
Трудозатраты при работе механизмов (маш-см)	6,74	8,66	6,74	8,66	6,44	8,20
Общая численность бригады (чел)	16	14	16	14	16	14
Вьработка на 1 рабочего в смену (м)	1,85	1,65	1,85	1,65	1,94	1,74
Разработаны и внедрены в производство индустриальные конструкции ТПД с использованием местных дорожно-строительных материалов и элементов заводского изготовления [188]. Строительство ТПД с различными типами сборно-разборных деревянных покрытий типа ЛВ-11, ЛВ-11М на водонасыщенных, переувлажненных и заболоченных участках позволяет сократить трудозатраты на 200 ч- 250 чел-дн [77].
В работе [226] описана конструкция одежды ТПД типа "елочка". Предполагается, что указанная конструкция имеет высокую несущую способность и устойчивость в любое время года, создает
175
возможность круглогодичного сооружения промышленных объектов на слабых грунтах и полностью исключает применение деловой древесины. Однослойное или двухслойное основание этой дороги состоит из одного или двух слоев мелколесья с кроной и кустарника, уложенного на поверхность болота или обводненного минерального грунта с переплетением под острым углом к оси дороги. Однослойное основание устраивают на минеральных переувлажненных грунтах и на болотах I типа с мощностью торфяной залежи Нт < 3 м; двухслойное основание устраивают на болотах II типа и на болотах I типа глубиной Нт > 3 м.
Строительство ТПД с использованием СМ. В последнее время большое внимание при строительстве ТПД уделяется использованию различных синтетических материалов (СМ) [87]. О распространении конструкций с прослойками из синтетического материала свидетельствует тот факт, что в конструкциях ТПД предусмотрены варианты с устройством щебеночного или гравийного покрытия поверх прослойки из нетканого (НСМ) или резинотканевого (РСМ) синтетического материала, а также грунтового покрытия поверх сетчатого синтетического материала (ССМ) [88,153]. В конструкциях дренажей СМ служит для предотвращения попадания с водой в дрену или дренирующую прослойку грунтовых частиц. Используемый для этих целей СМ должен обладать тремя основными свойствами - быть непроницаемым для большинства частиц грунта, обеспечивать заданную долговечность и эффективность работы дренажа.
Синтетические материалы применяются при строительстве ТПД на участках слабых грунтов и предназначаются, прежде всего, для снижения неравномерности осадок насыпей, возводимых на сжимаемых основаниях. Прослойки из СМ воспринимают горизонтальные растягивающие напряжения, снижают сдвигающие напряжения и темпы роста остаточных деформаций, т.е. синтетический материал снимает часть напряжений, действующих на поверхность
176
слабой толщи грунта от внешней нагрузки. Кроме того, в процессе строительства крупнофракционный материал насыпного основания не проникает в грунт. В результате повышается несущая способность основания, создается возможность уменьшения его толщины и увеличения срока службы ТПД. Физико-механические свойства НСМ (табл. 3.10, где приведены качественные идентификаторы: • -незначительная, •• - большая, ••• - очень большая, — плохая, ± -средняя, + - хорошая, ++ - очень хорошая) во многом определяются свойствами слагающих их волокон (волокна на основе: Впэ - полиэфира, Впп - полипропилена, Впа - полиамида, Впэт - полиэтилена), что в свою очередь, имеет большое значение для оценки возможности применения СМ в конструкциях ТПД.
Таблица 3.10.
Физико-мехаютческие свойства нетканых СМ
Показатель	в»	Влж	Вга	
Плотность, 103 кг/кг	136-1,38	0,90-0,92	1,14	0,95-0,96
Температура плавления, °C	256	165	218-256	130
Водопоглощенне при 21°С и 65% влажности, %	0,2-0,5	—	3,0-4,5	...
Разрывная тфочностьР. (нормальные условия), МПа	35-90	22-55	45-70	32-65
Разрывная глючность при увлажнении, % от Рж	95-100	100	80-90	100
Петлевая прочность, % от Рв	30-95	85-95	70-90	70-90
Разрывное удлинение 6 (нормальные условия), %	15—40	15-30	30-80	15-30
Разрьтное удлинение при увлажнении, % от 6	100-105	100	105-125	100
Склонность к ползучести				
Устойчивость против воздействия слабых кислот	+	++	+	++
Устойчивость против воздействия слабых щелочей	+	4-+	+	+
Устойчивость против воздействия микроорганизмов	+4-	-Н-	+	-Н“
Устойчивость против воздействия света	+	-	-	+
Используемые в строительстве СМ вырабатывают из синтетических волокон на основе различных волокнообразующих полимеров - полиамидов (капрон), полиэфиров (лавсан) и полипропиленов; возможно также получение СМ, состоящих из смеси различных синтетических волокон. Полиэтилен в качестве волокнообразующего полимера почти не используют, а применяют иногда как связующее. Из трех названных полимеров наименьшее распространение в производстве СМ получили материалы на основе полиамидов. Это
177
связано со значительным ухудшением механических характеристик полиамидного волокна при водопоглощении - наблюдается снижение прочности до 30%.
Технологические площадки и дороги с прослойкой в основании из СМ возводят на переувлажненных минеральных грунтах, на болотах и обводненных участках трассы. Технологические параметры ТПД с прослойкой в основании из НСМ приведены в табл. 3.11.
Таблица 3.11.
Технологические параметры ТПД с прослойкой из НСМ
ТИп болота	Составляющие конструкции	Высота слоев насыпи, м
1-торф устойчивой консистенции	Прослойка из НСМ	...
	Песчаное основание	ОД-?О,б
	Грунтовое улучшенное покрытие	0,1540 ДО
I-глубине торфяной залежи до 4 м	Прослойка из НСМ	—
	Песчаное основание	0,5
	Прослойка из НСМ	—
	Грунтовое улучшенное покрытие	ОД
П- глубина торфяной залежи до 4 м	Прослойка из НСМ	—
	Песчаное основание	ОД
	Прослойка из НСМ	...
	Армирующая полоса из лежней	од
	Песчаное основание	0,5
	Грунтовое улучшенное покрытие	ОД
П - глубина торфяной залежи более 8 м	Сплошной деревянный настил	од
	Прослойка из НСМ	...
	Песчаное основание	ОД
	Прослойка из НСМ	—
	Песчаное основание	ОД
	Грунтовое улучшенное покрытие	од
Прослойку из СМ укладывают, как правило, непосредственно на грунт под слой основания из минеральных грунтов. Конструкции ТПД с применением СМ могут быть изменены в зависимости от грунтовых условий, состояния и вида подстилающего основания путем устройства дополнительного слоя из хворостяной выстилки, лежневого настила или выравнивающего песчаного слоя. Конструкция насыпей с прослойками предусматривает укладку СМ в основание или в отсыпаемый грунт (рис. 3.2).
178
Рис. 3.2. Конструктивные составляющие ТПД с использованием СМ
Технологические площадки и дороги с использованием синтетических материалов можно рассматривать как наиболее перспективные при строительстве промышленного объектов в обводненной местности со сложными природно-климатическими условиями.
Строительство снежно-л единых ТПД. Снежно-ледяные ТПД сооружают в районах с устойчивыми отрицательными температурами. Основным строительным материалом при сооружении зимних ТПД являются снег и лед. Снежный покров используется после соответствующей подготовки, а лед в естественном состоянии.
Различаются следующие виды снежно-ледяных ТПД: с использованием метода послойного наращивания снежного полотна; с устройством льдогрунтового основания и покрытием его из уплотненного снега; послойным намораживанием грунта отсыпкой его на промороженную поверхность; ледяные переправы с усилением несущей способности льда; с применением сезоннодействующих охлаждающих устройств для замораживания грунта в основании ТПД.
Зимники, дороги на промороженном основании и ледяные переправы через реки и озера являются основными для зимнего периода строительства трубопроводов в условиях сильнообводненной
179
местности и на болотах. Особенность конструкций снежно-ледяных дорог - широкое использование местных строительных материалов: снега, льда, торфа, древесины, мерзлых и талых грунтов. Это значительно удешевляет строительство, уменьшаются до минимума расходы на транспорт, не требуется проведение больших подготовительных работ, создается возможность проведения работ как в зимний, так и в летний период года. Строительство временных снежноледяных дорог включает в себя следующие технологические операции: промораживание и проминка основания дороги; планировка основания дороги; послойное формирование и уплотнение нижних слоев участков снежно-ледяной дороги на наиболее снегозаносимых и непромерзающих участках; сооружение переходов через малые водотоки; формирование и уплотнение снежно-ледяного покрытия дороги на наиболее снегозаносимых и непромерзающих участках.
Сооружение временных зимних дорог выполняет дорожностроительная бригада. Состав бригады по сооружению зимних дорог приведен в табл. 3.12. Производительность бригады 500 -? 600 метров дороги в смену. Комплект машин и механизмов для сооружения и содержания зимних ТПД приведен в табл. 3.13.
Таблица 3.12.
Состав бригады по сооружению снежно-ледятых ТПД
Профессия	Разряд / класс	Число рабочих (чел)
Бригадир	VI	1
Машинист бульдозера	V	9
Машинист трактора-тягача	V	3
Лесоруб	VI	2
Лесоруб	IV	4
Машинист кустореза	VI	1
Машинист машины глубокого фрезерования	VI	1
Машинист экскаватора	VI	1
Помощник машиниста экскаватора	IV	1
Водитель автокрана	л	1
Водитель тягача	п	2
Водитель автогрейдера	л	2
Водитель путепрокладочной машюы	л	2
Водитель полнвомоечной машины	л	1
Водитель пескоразбрасывателя	п	1
Разнорабочие	ш	б
180
Зимние снежно-ледяные дороги должны обеспечивать безопасное и бесперебойное движение транспорта с заданными расчетными скоростями и нагрузками; сооружаться быстрыми темпами с максимальным использованием средств механизации; выдерживать большие нагрузки и обеспечивать необходимую пропускную способность всех видов транспортных средств; быть устойчивыми и прочными в течение требуемого времени эксплуатации временной дороги. Тип дороги, технология и механизация ее строительства определяются природно-климатическими и гидрогеологическими условиями участка строительства.
Таблица 3.13.
Комплект машин и механизмов для сооружения и содержания снежно-ледятых ТПД
Технологический процесс	Машины и механизмы	Кол-во (шт)
Расчистка дорожной полосы от лесной растительности	Бульдозер Т-130Б	1
	Бензомоторная пила	2
Проминка верхнего торфяного грунта	Тягач ГАЗ-71 (АТТДТЩГТТ)	2
	Гладилка	1
	Трактор-тягач Т-130Б	1
	Бульдозер ДЗ-27С	1
	Пневмокаток ДУ-31А	1
Устройство ледяного покрытия и содержание ТПД	Автогрейдер ДЗ-31	1
	Путепрокладочная машина БАТ	2
	Поливомоечная машина ДМ-3	1
	Шнекороторный снегоочиститель Д-902С	1
	Пескоразбрасыватель ДМ	1
Преимущества зимних снежно-ледяных дорог заключаются в возможности прокладки их практически в любом направлении через болота и водные преграды. Недостатки зимних дорог - зависимость периода их эксплуатации от погодно-климатических условий. Суровые климатические условия, снегопады, метели, снежные заносы усложняют движение автотранспорта.
При строительстве зимних дорог используют снег, лед, древесину и другие местные материалы, осуществляют уплотнение снега и полив его водой. Для повышения прочностных характеристик ледяное полотно дорог армируют опилками, хворостом, стружкой и
181
другими материалами. При этом армированные ледяные дороги имеют прочность в 1,5 ч- 2,0 раза выше. Ледяные дороги вводят в эксплуатацию на месяц раньше, чем обычные зимники, а весной они служат дольше на 1 ч- 2 недели. На снежно-ледяных и ледяных дорогах транспорт может развивать скорость до 40 -5- 50 км/ч.
Для укрепления оснований временных зимних дорог на талых болотистых грунтах и продления периода их функционирования, а также для создания ледовых переправ через водные преграды, могут быть использованы сезоннодействующие охлаждающие устройства (низкотемпературные тепловые трубы, термосваи и др.) |22].
При невысокой интенсивности движения достаточно снежной уплотненной дороги. Ее, как правило, прокладывают в грунтах с высокой несущей способностью. Такую дорогу сооружают двумя - четырьмя бульдозерами.
Продолжительность эксплуатации зимних дорог может быть увеличена: путем рациональной прокладки трассы дороги на местности; проведением мероприятий по увеличению глубины промерзания болот и ледяного покрова в осенний период; максимальным накоплением холода в конструкции и сохранением конструкции в мерзлом состоянии в весенний период; использованием смесей из снега и льда с добавками. Продленные зимние дороги сооружаются с перекрытием слабых мест гатями из мелколесья.
Дороги из снега, льда и мерзлого грунта должны быть термически устойчивыми, в противном случае протаивание указанных элементов приводит к разрушению полотна дороги. С целью термоизоляции мерзлых элементов дорожного полотна при строительстве временных дорог находят применение термоизоляционные покрытия из местных материалов (мох, торф, древесина и пр.). Теплоизолирующее полотно отсыпают бульдозерами путем двусторонней поперечной подвижки смеси снега с древесными опилками, щепой, ветвями деревьев и торфяным очесом. Следует отметить, что при
182
расчистке строительной полосы нельзя разрушать растительный покров прилегающих к трассе зимней дороги участков. Растительный покров защищает грунты от воздействия солнечных лучей, сохраняет влагу и тем самым уменьшает глубину их оттаивания в весеннелетний период. После удаления мохового покрова глубина летнего оттаивания грунтов увеличивается с 0,04 до 0,15 м (145].
Эксплуатация зимних снежно-ледяных дорог включает комплекс работ по очистке проезжей части от снега и уменьшению скольжения. Для поддержания дорог с ледяным покрытием в рабочем состоянии проводятся работы по систематической поливке проезжей части для наращивания ледяного слоя и заполнения водой образовавшихся выбоин. Кроме того, следует постоянно уплотнять выпавший снег, удалять стертый снежно-ледяной покров, срезать и заглаживать на проезжей части неровности. Для расчистки дорожного полотна от снега при высоте снежного слоя до 0,6 м целесообразно применять бульдозеры и плужные снегоочистители. Однако, при использовании машин этого типа возможно образование снежных завалов на обочине дороги, несвоевременное удаление которых приводит к интенсивному заносу участков дороги. Для расчистки снежных заносов высотой до 1,7 м и отбрасывания снега по обе стороны дороги используют роторные снегоочистители на шасси автомобилей повышенной проходимости ЗИЛ-131, Урал-375Д, а также на базе тракторов ДТ-55 и К-700 [190].
Значение объемов работ по основным технологическим операциям строительства зимней дороги протяженностью 100 км в районах Ямбургского и Ямальского месторождений приведены в табл. 3.14 [155,226].
Техническое состояние снежно-ледяных ТПД во многом зависит от правильного выбора конструкции с учетом местных условий и требований, предъявляемых к временным дорогам в отношении прочности, устойчивости и безопасности движения. На выбор кон
183
струкции зимней временной дороги влияют рельеф местности, вид подстилающего основания, состояние грунтов и характер метелевой деятельности в районе строительства дороги. Для поддержания временных дорог в хорошем эксплуатационном состоянии создается дорожная служба с необходимой техникой и оборудованием.
Таблица 3.14.
Объемы работ по основным технологическим операциям строительства снежно-ледяной ТПД
Технологические операции (единица измерения)	Объем работ
Промораживание и проминка основанияТПД (103 м2)	3500
Планировка основания ТПД (103 м2)	1000
Засыпка ям, водяных линз (и3)	1500
Расчистка от снега основания ТПД (103 м2)	4000
Формирование покрытия снеголедовых участков ТПД (103 м2)	225
Послойное формирование основания снеголедовых участков (число слоев)	5-8
Сооружение переходов через овраги и водотоки (количество переходов)	64-10
Зимние дороги большой протяженности строятся с расчетом на безопасное и бесперебойное движение транспорта при полном использовании его грузоподъемности. Строительство таких дорог, как правило, ведется без сооружения земляного полотна. Производится лишь расчистка трассы от леса, пней, кустарника и выравнивается основание дороги. После подготовки основания приступают к устройству снежного покрытия путем уплотнения снега в пределах проезжей части. Уплотнять снег начинают при толщине снежного покрова не менее 0,10 -ь 0,15 м. Снег толщиной более 0,25 м уплотняют после предварительного рыхления. Отсыпанный на проезжую часть дороги снег сначала разравнивают бульдозером и выдерживают для смерзания, а затем его уплотняют прицепными катками на пневматических шинах. Особенность снега уплотняться со временем является основным фактором получения полотна автозимника (рис. 3.3, ро = 550 кг/м3). Наиболее интенсивно прочность снега увеличивается в первые 84-20 ч, когда величина твердости может увеличиться в несколько раз. Чем больше плотность снега и ниже тем
184
пература воздуха, тем быстрее протекают процессы смерзаемости, поэтому уплотнение снега рекомендуется проводить немедленно после измельчения, перемешивания и увлажнения.
Рис. 3.3. Изменение твердости уплотненного снега (dCH) во времени (t): 1 - Т = -15°С; 2 - Т = -5°С
При реализации конструктивной схемы ТПД с использованием метода послойного наращивания снежного полотна плотность снега в дорожном покрытии должна быть не менее 700 кг/м3 в верхних слоях и не менее 600 кг/м3 в нижних слоях покрытия.
Существенным условием для образования прочного снежного полотна зимника является тщательное перемешивание и разрыхление всей массы снежного покрова с последующим его многократным уплотнением. С разрыхлением снежной целины создается оптимальная смесь из снежных зерен различной крупности. Нижележащие слои, состоящие в большинстве случаев из крупных зерен, при смешивании с более мелкими зернами верхних слоев образуют однородную смесь, вследствие чего увеличивается несущая способ
185
ность снега. Уплотнение снега при снегопаде продолжается, останавливать укатку дороги нельзя, так как уплотнение снега толщиной более 0,25 + 0,30 м не придает ему такой прочности, какая достигается при послойном уплотнении свежевыпавшего снега.
Под нагрузкой снег уплотняется неравномерно. Чтобы не происходило разрушение снежного покрова, а только его уплотнение, удельное давление строительных и транспортных машин не должно превышать предела прочности снега. Значения пределов прочности рыхлого снега и плотности снега приведены в табл. 3.15. Для обеспечения устойчивости дорожного покрытия из уплотненного снега в процессе повышения температуры плотность снега необходимо доводить до 600 кг/м3. Такая плотность может быть получена только в результате увлажнения снега.
Таблица 3.15.
Пределы прочности и плотность снега при температуре воздуха -5 °C 4--20 °C
Состояние снега	Плотность рыхлого снега, кг/в^	Предел прочности рыхлого снега, МПа	Плотность обработанного снега, кг/м3
Свежевытавшнй или мег елевый мелкозернистый	200-250	0,02^0,04	350-400
	300	0,0340,06	400-450
	350	0,06 тО, 09	450--500
	400	0,1340,28	5004-550
Лежалый мелкозернистый и среднезерннстый	2004-250	0,0140,03	300^350
	300	0,0240,05	3504400
	350	0,0540,07	4004450
	400	0,0840,11	4504-500
Уплотнение рыхлого снега необходимо вести в два этапа: сначала уплотнять легкими машинами с удельным давлением 0,02 -5-0,04 МПа, а затем средними и тяжелыми катками. При толщине снежного покрова, превышающей 0,20 ч- 0,25 м, целесообразно производить предварительное рыхление и перемешивание снега по глубине, а затем уплотнять его средними и тяжелыми катками.
Для уменьшения скольжения проезжую часть дороги посыпают песком, мелким гравием, шлаком и другими материалами, повышающими сцепление ходовой части машин с поверхностью по
186
крытия. Разрушения на зимних дорогах (выбоины, проломы, колеи и т.п.) исправляют путем подсыпки в эти места снега и его уплотнения (с поливкой водой). При сильном разрушении проезжей части уплотненный снег покрытия измельчают и перемешивают, а затем уплотняют.
При выборе конструкции зимней дороги необходимо учитывать рельеф местности, вид подстилающего основания и состояние грунтов, а также характер метелевой деятельности в районе строительства. В залесенной местности, на закрытых и подверженных снежным заносам участках зимние дороги устраивают в корытообразном поперечном профиле методом постепенного наращивания снежного полотна по мере выпадения снега в течение зимы. В открытой местности корытообразный поперечный профиль дороги подвержен снежным заносам. При этом, наиболее снегозаносимыми являются подветренные стороны обширных снегосборных бассейнов; участки местности, имеющие локальные понижения; нижние части наветренных склонов возвышенностей. На сильно заносимых участках, при пересечении оврагов и на участках с резким пересеченным продольным профилем, временные зимние дороги обычно строят в снежных насыпях. Высоту снегозаносимой насыпи рассчитывают по формуле [178]: Н = A-hmax + B-h, где А - коэффициент, учитывающий поправку на максимальную за расчетный период сооружения высоту снегового покрова, hmax - максимальная за зимний период высота снегового покрова по трассе временной дороги, В -коэффициент, учитывающий характер местности и расположения на ней дороги, h - расчетная высота насыпи (значения коэффициента В приведены в табл. 3.16).
Снежные насыпи для зимних дорог устраивают путем перемещения снега бульдозерами поперечными проходами. Насыпь возводят послойно, каждый слой уплотняют.
187
Для защиты от снежных заносов на зимних дорогах устанавливают переносные щиты, устраивают снегозадерживающие траншеи или снежные валы. Снег обладает плохой теплопроводностью, вследствие чего его нижние слои, имея более высокую температуру, при перемешивании с верхними слоями, смерзаются в плотную массу из которой можно вырезать прямоугольные брусья. Этим широко пользуются при строительстве снежных противозаносных стенок во время эксплуатации снежно-ледяных дорог.
Таблица 3.16.
Значения эмпирического коэффициента В
Характер местности	В
Сильнопересеченная местность с растительностью или лесной массив	2,0
Подветренные псионы возвыпенностей с уположением 1:5 (выпе 0,5-Нвви)	1,8
Холмистая тундра с редкой кустарниковой растительностью	1,8
Бугристая тундра без растительности	1,7
Холмистая тундра без растительности	1,6
Наветренньй склон вожышенностн с уположением 1:5 (выше О,ЗН,„)	13
Ровная торфяно-моховая тундра вдали от морского побережья	1,2
Открытые замерзшие водные поверхности протяженностью 1 км и более	1,1
Прибрежная тундра	1,0
Вершины возвышенностейи водоразделы	0,9
При выборе трассы зимней дороги ее необходимо [51J, по возможности, совмещать с направлениями линий стока поверхности болота и прокладывать ее по наиболее высоким отметкам. Торфяные грунты по длине трассы должны быть достаточно плотными и однородными. При прокладке дороги следует избегать участков пересечений внутренних водотоков и участков с выклиниванием напорных грунтовых вод. В случае необходимости на этих участках следует устраивать искусственные сооружения (мостовые переходы и др.).
Строительство временных дорог на открытой равнинной местности выполняют длинными участками с незначительными продольными уклонами при малом объеме земляных работ, однако, в этом случае необходимо принимать меры против снежных заносов.
188
Дороги на снегозаносимых участках необходимо сооружать в каждом конкретном случае на основе анализа материалов изысканий с учетом рельефа местности, направления господствующих ветров и их скорости, мощности снегового покрова и объемов переносимого при метелях снега. На снегозаносимых участках трассу следует совмещать с направлением господствующих ветров или располагать под углом (не более 20 градусов) к ним. Трасса должна обходить пониженные места с подветренной стороны или пересекать их по кратчайшему расстоянию. Целесообразный вариант снежноледяной дороги выбирают на основе технико-экономического расчета различных способов сооружения.
При устройстве ТПД в грунтах с низкой несущей способностью прежде всего промораживают основание ТПД, т.е. конструктивная схема ТПД включает в себя льдогрунтовое основание и покрытие из уплотненного снега. Дорожное полотно в процессе строительства и содержания зимней дороги намораживают специальными машинами типа СУМ-280, либо с помощью водоотливных установок АВ-701 или специальных машин, оборудованных цистернами-полуприцепами и вакуум-насосами. Производительность водополивочной машины на базе автомашины МАЗ-59 с цистерной вместимостью 12 м3 при ширине дороги 5,5 4- 6,0 м и расстоянии до водоема 3 км составляет 150 4- 200 м намораживаемого полотна в смену.
На продольных уклонах дороги, где возможно буксование машин и ускоренное разрушение покрытия при оттепели, производят намораживание полотна с последующей присыпкой песком. Для содержания временных зимних дорог используют также бульдозеры и снегоочистительные машины.
При прокладке трубопроводов на болотах активный строительный период может быть увеличен путем более ускоренного промораживания ТПД за счет естественного холода. Сохранение промороженного торфяного покрова дает возможность продлить
189
движение гусеничного транспорта с конца апреля до середины июня.
В условиях северных районов можно создать отрицательный тепловой баланс грунта путем удаления зимой теплоизолирующего слоя (снега, мха) и использовать промороженный слой грунта в качестве основания под временные технологические дороги.
Создание мерзлых оснований заключается в направленном восстановлении отрицательного теплового баланса грунтов путем расчистки торфяной залежи от снега зимой и в устройстве намороженной плиты из торфа и теплоизоляционных призм в нижней части земляного полотна.
Дороги на промороженных основаниях предназначены для эксплуатации как в зимний, так и в летний периоды года. Их конструкция состоит из промороженного на требуемую глубину слабого грунта или болотного массива, слоя теплоизоляции и дорожного полотна, устроенного из снега или минерального грунта. Общая устойчивость земляного полотна определяется шириной и толщиной мерзлой торфяной плиты. При этом величина осадки торфяной залежи в 2,0 -ь 2,5 раза уменьшается по сравнению с отсыпкой грунта на талое болото (так называемая, плавающая насыпь).
Промороженный слой торфяной залежи и намороженная торфяная плита обеспечивают прочность и устойчивость конструкции в целом, исключают возникновение недопустимых упругих деформаций земляного полотна при минимальной толщине слоя из минерального грунта. Кроме того, мерзлая торфяная плита перераспределяет нагрузку на слабый слой торфяной залежи, что снижает величину осадки. Устройство в нижней части насыпи мерзлой плиты позволяет сократить объем привозных минеральных грунтов и вывести минеральную часть насыпи из зоны постоянного увлажнения.
Основным фактором, препятствующим естественному промерзанию грунта, является снежный покров, который на трассах
190
временных дорог в начале зимы проминают или расчищают. Для этого в полосе отвода бульдозерами в болотном исполнении и гусеничными тягачами производят расчистку от леса и проминку будущего автозимника с одновременным устройством снежного валика на полосе будущей траншеи для укладки трубопровода. Проминку и промораживание целесообразно выполнять одновременно с расчисткой трассы от снега по всей ширине проезжей части дороги. На слабозамерзающих болотах для армирования проминаемого слоя можно использовать мелколесье и порубочные остатки. Для проминки используют трелевочные тракторы, а также тягачи типа Г АЗ-47, АТЛ, АТТ, ГТТ, а для расчистки снега - бульдозеры болотной модификации или оборудованные прицепными снегоочистительными угольниками тракторы.
На болотах с глубиной торфяной залежи свыше 1 м для армирования основания зимней дороги на поверхность болота укладывают поперечный разряженный настил из тонкомерной древесины, который затем при проминке вдавливают в грунт проходами тракторов. Проминку заканчивают, когда образуется достаточный слой промерзшего грунта и прекращается выдавливание воды от прохода тракторов на поверхность болота.
Данные наблюдений показывают, что при уплотнении торфяной залежи промерзание трассы идет в 3 раза быстрее по сравнению с естественным и максимальная глубина промерзания достигает 1,2 м. Для центральной части Западной Сибири поверхностное избыточное увлажнение полосы строительства сокращает глубину промерзания грунта в 2,0 -ь 2,5 раза и увеличивает глубину протаивания в 1,2 4- 1,5 раза [200]. На период положительных температур предусматривают мероприятия по защите наружной поверхности покрова теплоизоляционным покрытием. Покрытие толщиной 0,7 м может быть выполнено из мохового очеса со снегом или щепы. Моховой очес заготавливают при помощи бульдозера с придорожных участ-
191
ков шириной 50 м и более. При разравнивании покрытия происходит его уплотнение за счет силы тяжести самого бульдозера. Укладку щепы производят в смеси со снегом слоями по 0,15 м. Каждый слой утрамбовывается катком. Изоляционное покрытие является одновременно дорожной одеждой. В зимнее время при укладке земляного полотна необходимо предусматривать технологический перерыв для образования на торфе мерзлой корки толщиной до 0,1 м, которая позволяет уплотнять слой гусеничными машинами и легко отсыпать вышележащую часть насыпи. Применение технологии интенсивного промораживания болотной залежи дает возможность обеспечить в районах Среднего Приобья сохранность промороженного основания и в теплый период года.
Необходимая толщина и ширина мерзлого торфяного основания для временной дороги в зависимости от принятой расчетной нагрузки приведена в табл. 3.17 (требуемая величина толщины мерзлого торфяного основания берется для конца расчетного периода эксплуатации).
Таблица 3.17.
Толщина и ширина мерзлого торфяного основания ТПД
Группа по грузоподъемности	Марка наиболее тяжелой машины данной группы	Масса с полной нагрузкой, т	Требуемая толщина мерзлого основания, м	Требуемая ширина мерзлого основания, м
Колесные машины				
ОгЗ до4,5 г	ЗИЛ-164	8,33	0,27	20
От 5 до 7 т	ЯАЗ-210	25,53	0,49	25
Более 7 т	МАЗ-530	78,4	0,95	35
Гусеничные машины				
Тракторы ДТ	ДТ-70	7,5	0,29	20
Тракторы СиТ	Т-140	15Д0	0,38	25
Тракторы ДЭТ	ДЭТ-250	25,00	0,48	25
Специальные натри			/зкн	
Колесная	НК-80	80,00	0,66	35
Гусеничная	НГ-60	60,00	0,82	35
Строительство временных дорог на промороженном основании позволяет: уменьшить потребность в привозных минеральных грунтах в 2,5 4- 3,0 раза по сравнению с методом полного выторфо
192
вывания ив 1,5 ч- 2,0 раза - с методом плавающей насыпи, что существенно снижает стоимость возведения земляного полотна.
Покрытие из снега и льда (или смеси снега и льда с различными добавками) в конструкциях временных снежно-ледяных дорог, на которых не предусмотрено устраивать земляное полотно, не только предохраняет от протаивания мерзлое основание, но и непосредственно воспринимает нагрузку от проходящего транспорта. Применение в качестве добавок для производства смеси широко распространенных древесных материалов (опилок, стружки, коры и др.) значительно повышает строительные прочностные показатели снега и льда при отрицательных температурах, а при температурах, близких к О °C уменьшает чувствительность полотна временной дороги к температурным воздействиям. Введение древесных добавок в снег изменяет коэффициент теплопроводности снега. На рис. 3.4 приведены значения коэффициента теплопроводности снега Хси [Вт/(м-К)] от содержания в нем древесных опилок шоп - масса опилок в % от веса.
Рис. 3.4. Изменение коэффициента теплопроводности снега при добавлении в него древесных опилок: 1 - р0 = 700 кг/м3; 2 - 650 кг/м3; 3 - 600 кг/м3
193
Для увеличения несущей способности временной дороги и продления срока ее эксплуатации на снежное дорожное покрытие можно намораживать ледяную корку путем многократного полива проезжей части дороги водой. Таким образом конструктивная схема снежно-ледяной ТПД содержит в основании льдокомпозиционные материалы.
При намораживании ледяного покрытия слой снега должен быть уплотнен или убран с намораживаемой части дороги. При устройстве ледяной одежды уплотненный снежный слой покрытия поливают водой на всю ширину проезжей части. Поливку покрытия выполняют при температуре воздуха от -5 °C до -18 °C. Для предотвращения растекания воды по краям проезжей части дороги устраиваются снежные валики высотой 0,10 + 0,15 м. Намораживают ледяное покрытие слоями, толщиной не более 0,07 м. При этом толщина ледяного покрытия должна составлять не менее 0,30 4- 0,35 м. Сверху ледяное покрытие сразу же после поливки посыпают песком. Для улучшения прочностных характеристик основания временной дороги, ледяное полотно армируют различными волокнами. Прочность армированного ледяного полотна возрастает линейно, в зависимости от объема содержащегося в нем наполнителя. В табл. 3.18 приведены коэффициенты упрочнения составов, введенных в ледяное полотно в качестве добавок.
Таблица 3.18.
Коэффициент упрочнения при армировании льда различными волокнами
Содержание упрочняющих волокон, *И> веса	Коэффициент упрочнения составов, содержащих:			
	бумажную пульпу	длинное древесное волокно (стружка)	древесные спилки	стекловолокно
1	1,30	1,20	1,15	...
2	1,55	1,37	1,25	...
3	2,00	1/50	1,37	...
4	2,25	1,75	1,50	...
	5		2,60	1,90	1,60	2,00
6	—-	2,05	1,75	...
Н	7	—	2,25	1,87	—
8	...	2,40	2,00	...
9	...	2,55	2,14	...
10	—-	2,80	2,25	зло
11	...	...	—	4,75
194
На переходах зимних дорог через малые реки и водотоки устраивают ледовые переправы. Для организации ранней эксплуатации ледовых переправ и повышения их грузоподъемности устанавливают на поверхности дороги деревянные конструкции и намораживают поверхность естественного ледяного покрова. В табл. 3.19 приведена толщина льда, образующегося при намораживании в течение 1 часа в зависимости от температуры воздуха.
Таблица 3.19.
Толщина льда, образующегося в течение 1 часа при намораживании (10~2 м)
Скорость ветра, м/с	Температура воздуха, °C						
	—4	-5	-10	-15	-20	-25	-30
0	...	...	од	1,о	1Д	2,0	2Д
1	...	...	од	1,0	1Д	2,0	3,0
3	—	...	1,0	1Д	2Д	ЗД	4Д
5	—-	ОД	1,0	2,0	3,0	4,0	5Д
7	0,3	03	1Д	2Д	зд	5,0	6,5
10	0,5	1,0	1Д	3,0	4Д	6,0	8,0
Искусственное утолщение естественно образующегося льда путем намораживания воды на его поверхности используется наиболее широко. При этом прочность намороженного льда примерно вдвое ниже прочности основного льда. Усиления несущей способности льда можно достичь путем использования деревянных настилов. Применение усиленных ледяных переправ при устройстве проездов позволяет обеспечить: снижение затрат на строительство и эксплуатацию переправы; ускорение ввода переправы в эксплуатацию (на 15-5-20 суток раньше по сравнению с используемыми в настоящее время ледяными переправами); увеличение грузоподъемности и пропускной способности переправы.
Определение допускаемой нагрузки на временную ледяную переправу, т.е. массы автомобиля или трактора в зависимости от толщины и состояния льда, можно найти по номограмме [12], в которой отражены следующие показатели: средняя температура воздуха за трое суток (10 °C; 5 °C; 0 °C); состояние ледового покрова
195
(ровный без трещин; имеются мокрые сквозные трещины шириной до 3 см; имеются мокрые сквозные трещины шириной до 5 см); структура льда (прочный кристально-прозрачный лед без включений; слабый кристально-прозрачный с вертикальными трубочками небольших размеров; очень слабый кристально-прозрачный с полыми вертикальными трубочками небольших значительного диаметра; зернистошуговый лед).
В таежно-болотистых районах Севера около половины площади занимают равнинно-холмистые участки с обычным видом грунта (суглинок, песок), 5% - гористые участки и 35 4- 40% собственно болота. В табл. 3.20 и табл. 3.21 приведены характеристики физико-механических свойств грунтов Среднего Приобья [236].
Таблица 3.20.
Характеристики физико-механических свойств грунтов Среднего Приобья
Геолого-генетический комплекс	Виды грунтов	Плотность, г/см3	Объемная масса, г/см3	Коэффициент пористости, доли единицы
Аллювиальные отложения пойменных террас	Пески	2,65-2,67	1,56-1,89	037-0,96
	Супеси	2,66-2,71	1,49-1,79	0,71 -0,93
	Суглинки	2,67-2,72	1,56-1,82	0,62—1,11
	Глины	2,67—2,71	1,78-1,95	0,55-1,39
Аллювиальные отложежя надпойменных террас (I)	Пески	2,65—2,68	1,53-1,83	0,53-0,96
	Супеси	2,67-2,71	1,53-1,87	0,51-0,92
	Суглинки	2,61-2,72	1,46—1,93	0,49—1,11
	Глины	2,69-2,73	1,66-1,85	038-0,49
Аллювиальные отложенгя надпойменных террас (П)	Пески	2,65—2,68	1,58-1,90	0,48-0,88
	Супеси	2,66-2,69	1,61—1,73	0,59-0,81
	Суглинки	2,67—2,71	1,70-2,01	0,55-032
	Глины	2,68—2,72	1,59-1,85	038-1,00
Аллювиальные отложения надпойменных террас (Ш)	Пески	2,65—2,67	1,57-1,75	0,61-0,84
	Супесн	2,64-2,68	1,52-1,86	031-^,89
	Суглинки	2,65-2,71	1,68-1,95	0,69—1,13
	Глины	2,67-2,72	1,67-1,94	0,78—1,16
Водно-ледниковью отложемгя	Пески	2,64-2,70	1,51—1,78	0,63-0,81
	Супесн	2,63-2,66	1,65-1,78	034-0,82
	Суглинки	2,65-2,73	1,69-2,04	0,49-0,92
	Глины	2,68-2,71	1,70-1,92	0,77-0,93
Ледниковые отложения	Пески	2,65-2,67	1,53-1,68	0,55-Л,89
	Супеси	2,63-2,69	1,47-1,78	036-0,91
	Суглинки	2,66—2,73	1,69-2,07	031^1,01
	Глины	2,68-2,75	1,70-2,12	035-0,94
196
Таблица 321.
Характеристики физико-механических свойств грунтов Среднего Приобья
Геолого-генетический комплекс	Виды грунтов	Угол внутреннего трения, град	Влажность Wt, доли единицы	Удельное сцепление, 0,1 МПа
Аллювиальные отложенгя пойменных террас	Пески	32-35	0,144032	0,04040,160
	Супеси	16-21	0,2840,47	0,06540,225
	Суглинки	18—22	0,3240,57	0,08540,200
	Глины	7-20	0,35-0,65	0,08840,200
Аллювиальные отложения надпойменных террас (!)	Пески	30—32	0,1040,27	0,100-0,220
	Супеси	19-26	0,1240,35	0,065-0,226
	Суглинки	17—24	0,1440,47	0,04540,325
	Глины	21-27	03440,45	0,05040,137
Аллювиальные отложения надпойменных террас (П)	Пески	30-35	0,044033	0,08040,230
	Супеси	22—24	0,074039	0,100-0,250
	Суглинки	21-26	0,144031	0,05040,400
	Глины	16-19	0,2540,44	0,110-0,220
Аллювиальные отложежя надпойменных террас (Ш)	Пески	26-32	0,0840,14	0,070-0,180
	Супеси	20-24	0,134030	0,08240,180
	Суглинки	21-27	0,204036	0,050-0350
	Глины	17-22	0,3340,42	0,110-0,150
Водно-ледниковые отложенгя	Пески	30-34	0,094030	0,120-0,160
	Супеси	17-25	0,114031	0,050-0300
	Суглинки	8-24	0,144038	0,050-0,225
	Глины	18-22	0,22-038	0,12540345
Ледниковые отложенгя	Пески	30-38	0,054032	0,08040,180
	Супеси	20-27	0,104039	0,085-0340
	Суглинки	18-27	0,13-037	0,050-0350
	Глины	15—31	0,194032	0,18540,350
Болота или их участки в зависимости от проходимости можно разделить на три группы:
1	группа - болота, заполненные торфом или другими грунтами неустойчивой консистенции, допускающие работу и многократный проезд болотной техники с удельным давлением 0,02 -s- 0,03 МПа или проход обычной техники с помощью перекидных еланей - щитов, обеспечивающих снижение удельного давления на поверхность болота до 0,02 МПа;
2	группа - болота, целиком заполненные торфом, допускающие работу болотной техники только с помощью перекидных еланей, обеспечивающих снижение удельного давления на поверхность торфяной залежи до 0,01 МПа и менее;
197
3	группа - болота, допускающие работу специальной техники на понтонах или обычной техники с плавающих средств.
Механические свойства торфов зависят от их структурных особенностей, определяемых степенью волокнистости, плотностью (влажностью) и составом торфообразователей, косвенно отражаемым величиной конституционной зольности торфа.
Генетическая классификация видов торфа и физические свойства торфов центральной части Западной Сибири достаточно полно отражены в соответствующей литературе [236].
Рассмотренные в разделе снежно-ледяные ТПД по своим конструкциям и технологическим показателям весьма разнообразны и не исчерпывают всех возможных вариантов их строительства. Тем не менее, особенности использования при сооружении промышленных объектов ТПД позволяют выполнять оценку техникоэкономических показателей их строительства с учетом природно-климатических условий.
3.2.	Математическое моделирование и расчет параметров строительных процессов возведения технологических площадок и дорог различных типов
Методика расчета параметров строительства ТПД с прослойкой из изотропного СМ. В основу расчета минимальной толщины насыпного слоя конструкции технологических площадок и дорог (ТПД) на слабых грунтах с применением синтетических материалов могут быть положены следующие соображения.
Допустим на поверхность грунтовой толщи отсыпан слой насыпного грунта к поверхности которого через штамп прикладывается некоторая нагрузка (рис. 3.5). Если материал насыпного слоя об
198
ладает достаточной прочностью и малой сжимаемостью при расчетных параметрах нагрузки, то характер и условия успешной работы такой конструкции будут определяться только условиями работы слабого грунта в основании насыпного слоя. Здесь возможны прежде всего два процесса: нарушение прочности слабого грунта вследствие превышения сопротивляемости слабого грунта сдвигу от внешней нагрузки; развитие уплотнения слабого грунта под воздействием сжимающих напряжений от внешней нагрузки. В результате первого процесса может происходить более или менее постепенное боковое выдавливание слабого грунта в стороны из-под нагруженной площадки.
____________________________________________________X____________________________________________________
/// /// /// /// /// /// /// /// /// /// /// /// /// /// /// /// /// Ш /// /// /// /// /// /// /// /// /// 4
Рис. 3.5. Схема работы армирующей прослойки: 1 - грунт отсыпки; 2 - армирующая прослойка; 3 - слабый болотный грунт;
4 - болотное основание
Анализ литературных данных [17, 92, 144], описывающих характер деформации рассматриваемой конструкции, позволяет в порядке первого приближения для количественной оценки влияния прослойки из синтетического материала (СМ) на условие деформации слабой толщи предложить расчетную схему, в соответствии с
199
которой сущность механизма работы прослойки заключается в следующем.
При приложении внешней нагрузки Fo на участке АВ в прослойке возникают некоторые напряжения сгу на участке А’В*. Расстояние от места приложения нагрузки до основания насыпи (ОВ*) определяется соотношением h = H/cos а, т.е. при а = 0 (угол между осью Oh и прямой ОВ*) получаем исходную величину высоты насыпи Н. Допустим, что напряжения в данной конструкции распределяются по глубине так же, как в однородном пространстве с выполнением закона сохранения плотности потока через заданную поверхность, который в нашем случае может быть представлен в виде
а, = T)-Fe-H3-d2-h’5,	(3.1)
где Пу - напряжения в прослойке; Fo - прикладываемая нагрузка; Н - высота насыпи; d - диаметр штампа; ц - эмпирический коэффициент (т|= 0,375).
Таким образом, нормальные напряжения, возникающие в прослойке из синтетического материала, формируют область осадки диаметром L в слабом грунте. Величина нормальных напряжений в верхней (индекс 1) и нижней (индекс 2) части прослойки выражается зависимостью
tfyni = Gy’cos си ; оУп2 = Сту-cos а2.	(3.2)
В тоже время в прослойке возникают напряжения, обусловленные действием веса насыпного слоя
Q = rH,	(3.3)
где у - удельный вес грунта.
200
Под действием указанных сил будет происходить перемещение прослойки в слабом грунте до тех пор, пока не установится состояние равновесия. Полагая, что деформация в прослойке ограничивается упругой областью, будем рассматривать соотношение, связывающее относительное удлинение синтетического материала и действующих на него напряжений
f = EAL/L
(3.4)
где Е - модуль деформации синтетического материала; AL - абсолютное удлинение прослойки.
Рассмотрим силы, действующие в прослойке в состоянии равновесия. Составляющие сил, действующих на элемент деформированной прослойки, определяют локальное равновесие. Данное состояние достигается благодаря компенсации растягивающих напряжений силами трения, которые можно представить в виде следующих соотношений
5fi - kr(Qni + oyn2) ;
5f2 = k2-(Q„2 + ayn2),
(3.5)
(3.6)
где ki - коэффициент трения верхней поверхности прослойки по грунту; к2 - коэффициент трения нижней поверхности прослойки по слабому грунту.
Пренебрегая вращательным моментом сил 5F1 и 5F2 из-за малости толщины прослойки, выразим действие указанных выше сил в виде
5f=k-(Qn + on)
(3.7)
201
где к = ki + к2 - суммарный коэффициент трения; an = ay-cos а -нормальная составляющая напряжений от прикладываемой нагрузки; Qn = Q-cos а - нормальная составляющая напряжений от веса грунта.
В результате можем записать уравнение полного баланса действующих в прослойке из синтетического материала сил
F = Js Sf = fs k-(Q-cos a + aycos a) ds,	(3.8)
которое преобразуется к виду
F = Jo,lo Ioan k-(Q-cos a + oy-cos a)-h sin a dL dp ,	(3.9)
где p - угол в горизонтальной плоскости.
С учетом независимости b от угла в горизонтальной плоскости, используя соотношение dL = h da, запишем зависимость (3.9) в виде
F = 2-Ti h Jo, ao k-(Q + Qy)-h cos a sin a da =
= 2-7c-h-k f0, a0 (Q + i] Fo-H3-d2-h‘5) h cos a sin a da .
(3.10)
Из геометрических соотношений (рис.3.1) можно показать, что относительное удлинение (AL/L) и величина осадки насыпи (ДН) связаны следующими соотношениями
sin a = 0,5-L/(H + АН) ;
(З.И)
AL/L = 2 (Н + АН) L1 arcsin[0,5L/(H + АН)] -1.	(3.12)
202
Интегрируя (3.10) в указанных пределах, при выполнении очевидного условия Оо -> л/2, с учетом соотношений (3.11)-(3.12) получаем
F = 2лЬк(уН2 + Tj-Fe-d^ff1).	(3.13)
Таким образом, окончательно преобразуем уравнение (3.13) с учетом выполнения равенства
F = 2 7t h f = 2-KhEAL/L	(3.14)
к виду
E-AL/L = к(уН2 + n-Fo-d2H‘),	(3.15)
или, учитывая (3.12),
[2 (Н + AH)/L] a resin [0,5 Е/(Н + АН)] -1 =
= (k/E)(y-H2 + T)Fod2H'1).	(3.16)
Ограничиваясь двумя первыми членами разложения в степенной ряд функции арксинус, выполнив соответствующие алгебраические преобразования, получаем уравнение
L = (Н + ДН)-[(24к/Е)-(уН2 + ryFo d2•И’1)]1'2.	(3.17)
Единственное решение уравнения (3.17) может быть получено либо на основе экспериментальных данных, либо методом итераций, так как в него входят два неизвестных параметра (L и АН).
203
В первом приближении можно разрешить уравнение (3.17), принимая вполне оправданное допущение о том, что
(Н + AH)/(L + AL) = H/L.	(3.18)
Тогда из уравнения (3.15) и (3.17) соответственно получаем
АН = (к/Е) (уНэ + ii-Fo-d2) ;	(3.19)
L = (Н + ДН)-(24ДН/Н)1Л.	(3.20)
Полученные зависимости позволяют выполнять многовариантные расчеты технологических параметров временных дорог с использованием в основании насыпи синтетического материала при варьировании исходных данных.
Используемые при строительстве временных дорог синтетические материалы имеют различные физико-механические свойства, которые характеризуются широким диапазоном качественных и количественных изменений. В этой ситуации многовариантные расчеты становятся одним из путей оценки возможностей использования данного синтетического материала . с максимальной техникоэкономической эффективностью.
На рис. 3.6 - рис. 3.9 представлены результаты расчетов величины осадки насыпи при различных значениях высоты насыпного грунта, его удельного веса, а также модуля деформации изотропного сетчатого синтетического материала (ССМ) с Етах = 4x104 Н/м.
Анализ результатов расчетов показывает, что величина осадки насыпи существенно зависит от значения модуля деформации синтетического материала (рис. 3.6, Еагн = Е/Етах). Так, при увеличении модуля деформации в 3 раза величина осадки ТПД уменьшается соответственно в 3 раза при Н = 0,6 м и в 2,7 раза при Н = 1,0 м. Ха
204
рактерно выглядит и изменение деформируемой части основания насыпи (рис. 3.7). Чем больше высота насыпного слоя грунта, тем шире деформируемая часть основания. Этот показатель играет весьма важную роль, так как накладывает определенные ограничения на геометрические размеры ТПД.
Рис. 3.6. Зависимость величины осадки ТПД от относительного модуля деформации при различных значениях Н: 1 - Н = 0,6 м; 2 - 0,8 м; 3 - 1,0 м
Рис. 3.7. Зависимость диаметра деформируемой части основания насыпи от относительного модуля деформации ССМ: 1 - Н = 0,6 м; 2 - 0,8 м; 3 - 1 м
205
1
Рис. 3.8. Зависимость осадки ТПД от удельного веса грунта отсыпки при различных значениях Н: 1 - Н = 0,6 м; 2 - 0,8 м; 3 - 1 м
Рис. 3.9. Зависимость величины осадки ТПД от высоты насыпи при различных значениях модуля деформации СМ:
1 - Е = 0,25Етм; 2 - 0,50-Етах; 3 - 0,75.Етяж
Следует отметить, что при малых значениях модуля деформации синтетического материала (рис. 3.9) увеличение высоты грунта насыпи приводит к росту величины осадки до величин, сопоставимых с ее высотой (Е = 0,25-Emax; Н = 1,2 м; ДН = 1,3 м).
206
Приведенные кривые убеждают нас в наличии тесной взаимосвязи различных показателей, характеризующих технологические особенности строительства ТПД с использованием в основании насыпи синтетических материалов.
Методика расчета параметров строительства ТПД с прослойкой из анизотропного СМ. Разработка синтетического материала связана с созданием такого полотна модуль деформации которого обеспечивал бы заданную прочность при использовании его в различных конструкциях. Тем не менее, обеспечение изотропных свойств (с одинаковыми модулями деформации в различных направлениях) материала, задача достаточно сложная и в реальных условиях производства сетчатых синтетических материалов трудно осуществимая. Это вызывает необходимость такого подхода к расчету осадки насыпи с использованием в основании синтетического материала, который дал бы возможность оценить взаимное влияние различных деформаций материала под нагрузкой.
Рассмотрим элемент поверхности синтетического материала для определения модуля деформации. При изотропном синтетическом материале прикладываемые во взаимно перпендикулярных направлениях напряжения одинаковы и характеризуются изотропным модулем деформации ех = еу = Е. В случае анизотропного материала можно предположить изменение модуля деформации в зависимости от направления, и в частности, от минимального своего значения ех, до максимального еу в сопряженных (нормальных) направлениях. Таким образом вводя полярную систему координат выразим модуль деформации в произвольном направлении (ev) через полярный угол (у) и значения модулей деформации по главным осям (ех и еу).
Предполагая, что существует такое значение модуля деформации (еф), которое позволяет оценить суммарное влияние модулей деформации во взаимно перпендикулярных направлениях ех и еу, запишем уравнение непрерывной (гладкой) кривой в виде
207
[(e^cj cos у]2 + [(е^/е,,) sin igj2 = 1.	(3.21)
Очевидно, для определения эффективного значения модуля деформации (Е,фф) анизотропного материала, можно воспользоваться операцией осреднения, что приводит к представлению синтетического материала в изотропном приближении
Еэфф = 2*тс 1о,тс/2 Сц/ d\|/.	(3.22)
После алгебраических преобразований из соотношений (3.21)-(3.22) получаем
Е,фф = 81/2-к,-ехеу[ех2 + еу2-(ех2-еу2) cos 2у]1/2 dvg .	(3.23)
Представляя тригонометрическую функцию в виде степенного ряда
cos 2у = 1 - 21|/2	(3.24)
и интегрируя в указанных пределах, из соотношения (3.23) получаем
Е1фф = еж [0,5 л (е1у2 -1),/2]’' ln(O,5-Tt (e42 - 1)ш +
+ П + 0Д5-я2(е^2 -1)]1/2} ,	(3.25)
ГДв — вх/бу.
Таким образом эффективное значение модуля деформации анизотропного синтетического материала можно представить графически в виде взаимосвязи нормированных отношений еу,х = еу/ех и Е,фф,х = Е,фф/ех (рис. 3.10), Видно, что наибольшие изменения эф
208
фективного модуля деформации лежат в области существенно анизотропного материала (еу,х < 0,4)- В случае приближения материала к изотропному (еу,х > 0,4) изменения Еэфф,х менее существенны и описываются линейным приближением.
Используя ранее полученную зависимость (3.19) можно оценить отклонения расчетных величин осадки насыпи с учетом анизотропности материала. С этой целью соотношение (3.19) можно записать в виде
ДНэфф = (k/ЕэффНгН3 + n-Fod2),
(3.26)
а оценку влияния анизотропности материала на расчетную величину осадки насыпи можно представить в виде графика, приведенного на рис. 3.11. В области небольших отклонений от изотропной задачи Еэф<м > ошибка оценки величины осадки насыпи не превышает 20%.
Рис. 3.10. Зависимость эффективного модуля деформации СМ от величины отношения продольного модуля деформации (ej к поперечному (еу)
209
10
Рис. 3.11. Влияние анизотропности СМ на величину осадки насыпи ТПД
Использование в основании насыпи ТПД синтетического материала позволяет предположить, что некоторые конструктивные особенности, а именно, плетение рулонного сетчатого материала, изменяет технологические параметры дороги, т.е. величину осадки насыпи. Это вызывает необходимость исследования влияния взаимного расположения полос рулонного синтетического материала на оценку величины осадки насыпи.
Рассмотрим элемент поверхности двухслойной прослойки. Исходя из закона суперпозиции действующих на элемент поверхности напряжений, пренебрегая деформацией полос в поперечном направлении, можем записать следующие соотношения, учитывающие угол плетения
{(ev cos ig)/[e0-(l + cos <p)}2 + [(evsin i|/)/(eo sin <p)]2 = 1 ;	(3.27)
Cxy = ex/ey = e0-(l + cos <p)/(e0 sin <p) = ctg <p/2 ,	(3.28)
210
где е0 - модуль деформации полосы синтетического материала в продольном направлении; 0 < ф < л/2 - угол плетения.
Аналогично изложенному выше, получаем эффективное значение модуля деформации (Еэфф,ф) двухслойной прослойки, состоящей из плетенных под углом ф полос рулонного синтетического материала
Еэ+ФЛ = Со-(1 + cos ф)< InK + (1 +	;	(3.29)
£ = 0,5n(ctg2 ф/2 - 1),л.	(3.30)
Таким образом, появляется возможность варьировать конструктивными особенностями основания насыпи (в данном случае углом плетения) для обеспечения возможности замены не удовлетворяющего эксплуатационным требованиям одного материала другим. На рис. 3.12 представлена кривая изменения относительного модуля деформации (ЕЭфф1ф/е0) в зависимости от расположения полос синтетического материала в основании насыпи. Видно, что изменение конструктивных особенностей расположения полос синтетического материала в основании насыпи временной технологической дороги позволяет компенсировать резкую анизотропность свойств материала сетки. При угле плетения ф > л/4 эффективный модуль деформации наиболее приемлемый для обеспечения заданной несущей способности, так как отклонение Еэфф,ф от е0 не превышает 3%.
Необходимо отметить, что при наложении друг на друга сетчатого синтетического материала в случае, когда нельзя пренебречь деформацией в поперечном направлении полосы, получаем формулу для расчета эффективного модуля деформации многослойной конструкции плетенного основания с учетом соотношения (3.23) в виде
е ,фф.Ф = п-с'е^ 1пК + (С2 +;	(331)
211
C = 0,5n-[(Em„/Emin)2-l),/2,
(3.32)
Ф.РВД
Рис. 3.12. Зависимость относительного эффективного модуля деформации от угла плетения полос из ССМ
Полученные выше соотношения позволяют находить эффективные модули деформации основания насыпи с учетом физикомеханических свойств анизотропного синтетического материала и конструктивных особенностей пространственного расположения полос в основании ТПД.
3.3.	Математическое моделирование и расчет конструктивных параметров возведения технологических площадок и дорог с использованием резинотканевых материалов
Методика расчета параметров строительства ТПД с прослойкой из резинотканевого материала. Для разработки модели расчета параметров напряженно-деформированного состояния армированного основания ТПД воспользуемся следующими соображениями, позволяющими с достаточной степенью точности выполнять практические вычисления:
-	деформации армирующей прослойки от растягивающих усилий находятся в упругой области;
-	конструкция ТПД, включающая слабое основание, армирующую прослойку, насыпь, при отсутствии временной нагрузки находится в ненапряженном состоянии; модуль деформации грунта слабого основания имеет постоянное минимальное значение (начальный период эксплуатации);
-	при этом реакцию отпора слабого основания на воздействие временных нагрузок можно не учитывать (в случае применения армирующих прослоек из материалов, имеющих достаточно большой модуль деформации, позволяющий ограничивать вертикальные перемещения основания насыпи);
-	нагрузка от подвижного состава носит кратковременный характер; в связи с этим (с учетом упругих свойств прослойки) можно предположить, что за момент нагружения процессы, связанные с выдавливанием или уплотнением грунта слабого основания, не успевают развиться и общая деформация слабого основания после
213
снятия временной нагрузки будет определяться значением постоянно действующей нагрузкой, т.е. весом грунта насыпи;
-	армирующая прослойка обладает изотропными свойствами.
Рассмотрим схему работы упругой армирующей прослойки (рис. 3.5). При приложении временной нагрузки с интенсивностью Fo на штамп диаметром d армирующая прослойка будет воспринимать вертикальные усилия с интенсивностью F в области, ограниченной окружностью диаметром D. Характер распределения напряжений в материале насыпи высотой Н, а также значения параметров F и D определяются зависимостями [15,289]
F = mF0;	(3.33)
D = d-mw,	(3.34)
где ш - функция относительной глубины р. = 2-H/d, количественное значение которой можно представить в виде численного ряда: т(р=1) = 1,0; m(|i=2) = 0,3; т(ц=4) = 0,1; т(ц=6) = 0,04; т(ц=8) = 0,02; т(ц=10) = 0,01.
Воспользовавшись методикой восстановления зависимостей по эмпирическим данным [37], соотношения (3.33) и (3.34) преобразуем к виду
F = к] Т0-ехр(к2 H/d) ;	(3.35)
D = k3 d ехр(к4 H/d),	(3.36)
где kt = 0,8141; k2 = - 0,9277; k3 = 1,1083; Щ = 0,4639; H - высота насыпи; Fo - прикладываемая нагрузка; d - диаметр штампа.
Внешние силы Fo и вес грунта насыпи приведут армирующую прослойку на площади диаметром D в напряженное состоянии, ко
214
торое вызовет определенную деформацию прослойки. Для определения параметров напряженно-деформированного состояния рассмотрим расчетную схему, учитывающую конструктивные особенности резинотканевой армирующей прослойки. Параметр D обозначает зону упругой деформации ячеистой армирующей прослойки. Запишем уравнения равновесия элемента системы в напряженном состоянии.
Элемент прослойки испытывает растягивающее усилие, при этом величина нормальных напряжений выражается зависимостью
а = [у-Н + ki-F0-exp(k2-H/d)] cos а,	(3.37)
где у - удельный вес грунта насыпи.
Под действием указанных сил будет происходить перемещение прослойки в слабом грунте пока не установится состояние равновесия [8]. Полагая, что деформация в прослойке ограничивается упругой областью, будем рассматривать соотношение, связывающее относительное удлинение синтетического материала и действующих на него напряжений [213]
f=E(AD/D),	(3.38)
где Е - модуль деформации материала прослойки; AD - абсолютное удлинение прослойки.
Состояние равновесия системы достигается за счет компенсации растягивающих напряжений силами сцепления прослойки с грунтом и анкерными элементами конструкции. Силы сцепления оцениваются показателем представляющим собой величину усилия необходимого для преодоления трения и сопротивления анкерных элементов упругому растяжению ячеистой прослойки единич
215
ной площади [115, 116, 154]. С учетом последнего, уравнение равновесия элемента прослойки можно записать следующим образом
5f = £ [у-Н + kj-Fo-expCki-H/d)] cos а.	(3.39)
В результате можем записать уравнение баланса действующих в прослойке из синтетического материала сил
F = J, 8f=J, ^|у Н + kj-Fo exp(k2 H/d)J cos a ds ,	(3.40)
где s - площадь деформированной части прослойки.
После интегрирования по площади и соответствующего преобразования получим уравнение
Е-ДН/Н = Н £ [у Н + kj Fo exp(k2-H/d)J.	(3.41)
Решение уравнения (3.41) относительно ДН имеет вид
ДН = £-Н2-Е‘‘-[у-Н + krF0exp(k2H/d)].	(3.42)
Полученные зависимости дают возможность выполнять многовариантные расчеты технологических параметров ТПД при варьировании исходных данных Fo, d, Н и Е. На рис.3.9 - рис.3.10 представлены результаты расчетов величины осадки насыпи при различных значениях высоты насыпного грунта, его удельного веса и модуля деформации резинотканевого синтетического материала (РСМ) Fmax ” Ю6Н/М2.
Анализ результатов расчетов показывает, что величина осадки насыпи существенно зависит от значения модуля деформации резинотканевой ленты (рис. 3.13). Так, при увеличении модуля дефор
216
мации PCM на 10% величина осадки насыпи ТПД уменьшается соответственно на 16% (при Н = 0,6 м).
Рис. 3.13. Зависимость величины осадки насыпи от модуля деформации РСМ при различных значениях Н: 1 - Н = 0,6 м; 2 - 0,8 м; 3 -1,0 м; 4 - 1,2 м
При этом следует отметить, что существенное влияние на технико-экономические показатели строительства ТПД будет оказывать и высота насыпи (рис. 3.14). Чем больше высота насыпного слоя грунта, тем шире деформируемая часть основания и величина осадки ТПД. Результаты графического построения дают возможность делать выводы о соответствии решения задачи напряженно-деформированного состояния прослойки критерию работоспособности конструкции. Прежде всего, удлинение армирующей прослойки должно находиться в упругой области значений. В противном случае работа материала, а следовательно и конструкции, не будет соответствовать рассматриваемой модели и в теоретической части расчета необходимо будет учесть пластические деформации. С другой стороны, можно внести изменения в конструкцию армирующей
217
прослойки или произвести замену исходного материала для ее изготовления с целью увеличения модуля упругой деформации.
Н,м
Рис. 3.14. Зависимость глубины осадки ТПД от высоты насыпи при различных значениях модуля деформации PCM: 1 - Еотн = 0,5 Emai;
2- 0,75-Emax; 3 - l,0 Emax
Таким образом, разработанная математическая модель и алгоритм поиска параметров напряженно-деформированного состояния основания насыпи позволяют принимать обоснованные проектные решения, связанные с определением конструктивных особенностей армированных ТПД в условиях заболоченной местности, обеспечивая эксплуатационную надежность сооружения. Своевременное возведение ТПД с правильной организацией их эксплуатации, при правильном выборе конструкции с учетом природно-климатических условий позволит обеспечить определенный темп строительства промышленного объекта в целом с наименьшими затратами трудовых и материальных ресурсов.
218
Исследование эксплуатационных свойств резинотканевых материалов. Математическое моделирование процессов деформации основания насыпи технологической площадки или дороги (ТПД) основывается на классических представлениях напряженно-деформированного состояния системы с учетом ее физико-механических свойств. Большое значение в определении деформации основания играет такой параметр, как модуль деформации синтетического материала (СМ), а также возможность использования различных материалов в данных природно-климатических условиях. Для определения модуля деформации СМ необходимо воспользоваться методами статистической обработки экспериментальных данных, полученных при выполнении ряда исследований, направленных на получение количественной и качественной информации об эксплуатационных свойствах СМ, в частности, резинотканевых синтетических материалов (РСМ).
Определение модуля деформации РСМ выполнялось на разрывной машине для испытания пластмасс (2166Р-5). Аналогичные экспериментальные исследования были выполнены для определения физико-механических характеристик различных синтетических материалов, используемых для армирования насыпей ТПД [92, 118, 122, 129, 130, 157, 170, 295]. В указанных работах приводится общий вид разрывной машины и кинематическая схема.
Экспериментальная установка включает в себя: направляющую; стол; захват; образец; траверсу подвижную; датчик силоизмерительный; блок преобразователя; блок индикации; блок задания модулей; блок автоматики; графопостроитель; блок питания; блок измерения деформации. Кинематическая схема машины включает в себя: электродвигатель; передачу клиноременную; редуктор червячный; винт ходовой; траверсу подвижную; узел подшипниковый; траверсу неподвижную; ремень плоскозубчатый; ролик натяжной; датчик силы; захват пассивный; захват активный; гайку ходовую;
219
колонну; диск зубчатый; датчик хода траверсы. Кроме того, машина оснащалась специальными приспособлениями.
Закрепление испытываемого образца материала выполняется с помощью рамы, которая устанавливается на стол. Рама оснащена механизмом предварительной затяжки образца захватками, состоящими из верхней и нижней губок. Расположение образца при испытании обеспечивает его работу на растяжение в условиях, приближенных к работе материала в основании насыпи ТПД. Рабочая длина образца 1,0 м и ширина 0,1 м. Длина и ширина выбраны таким образом, чтобы полученные характеристики вполне отражали характеристики материала в работе конструкции и максимально использовались возможности разрывной машины.
Свободные концы образца устанавливаются в захваты между верхней и нижней губками и закрепляются с помощью зажимных устройств. С помощью механизмов предварительного натяжения выбирается слабина в образце.
Растяжение материала производится с помощью активного захвата через который пропускается образец. Активный захват крепится к траверсе. Нагрузка, прикладываемая к образцу через активный захват, измеряется с помощью измерителя, который устанавливается на подвижной траверсе. Перемещение активного захвата регистрируется при помощи измерителя деформации. Показатели нагрузки и перемещения активного захвата считываются с блока индикации.
Средства измерения характеризуются следующими параметрами: пределы допускаемого значения погрешности силоизмерителя при нагружении: +1% от измеряемой нагрузки, начиная с 0,2 от верхнего предела каждого диапазона измерения; +0,2% от верхнего предела каждого диапазона при нагрузках менее 0,2 наибольшего предельного значения диапазона измерения; пределы допускаемой абсолютной погрешности измерения перемещения активного захва
220
та +0,3 мм; пределы допускаемой абсолютной погрешности измерения скорости перемещения активного захвата +0,1 мм/мин.
Для испытания были взяты резинотканевые синтетические материалы, представляющие собой несколько слоев нитепрошивного сетчатого полотна частично или полностью покрытого резиной (некондиционные отходы производства транспортерной ленты), т.е. были подготовлены образцы (j) следующих материалов: j = 1 - количество слоев полотна к = 5, покрытая резиной площадь поверхности sp = 70%; j = 2 - к = 4, sp = 55%; j = 3- k = 3, sp = 40%; j = 4 - k = 2, sp = 65%; j = 5 - k = 2, sp = 35%.
Для экспериментального определения физико-механических характеристик PCM, а именно: модуля деформации, воспользуемся следующей методикой. Модуль деформации ищется как коэффициент пропорциональности между абсолютным удлинением и растягивающим усилием. Предположим, что испытываемый материал подчиняется нелинейному закону деформирования
P = E(AL/L)m,	(3.43)
где Р - растягивающее усилие; Е - коэффициент пропорциональности (в частности, модуль деформации материала); AL - абсолютное удлинение испытываемого образца.
Показатель ш характеризует степень нелинейности деформирования образца материала. В частности, если m = 1 , то материал подчиняется закону деформирования Гука.
Эксперименты производились при изменении нагрузки от минимального значения 1000 Н до максимального - 1900 Н с шагом для различных серий испытаний 100 Н. Таким образом имеет место следующая зависимость от номера испытания
Pi = Ро + (i - 1)АР,	(3.44)
221
где i = 1, 2,..., n - номер испытания; Ро - начальная нагрузка (i = 1); АР - шаг изменения нагрузки.
Соответственно изменению нагрузки измеряется экспериментальное значение перемещения точки приложения последней. Определение абсолютного удлинения материала при переменной нагрузке выполняется по формуле
ALi = 2(O,25Lo2 + 8i2)1'2-L0,	(3.45)
где Lo - начальная длина испытываемого образца; 5j - перемещение точки приложения нагрузки Р = Р,.
Таким образом, планируемым параметром эксперимента является прикладываемая нагрузка Рь а результатом эксперимента - абсолютное удлинение AL,. Параметры Е и ш - неизвестные, которые оцениваются по результатам эксперимента.
В соответствии с поставленной задачей, преобразуем зависимость (3.43) к виду
(AL/L) = (Р/Е),Л“.	(3.46)
Теперь очевидно, что Р - задаваемый аргумент, AL - измеряемая функция, а Е и ш - неизвестные параметры в зависимости (3.46).
Планирование эксперимента и обработка результатов исследований вероятностными методами. Традиционная постановка задачи обработки результатов наблюдений связана с допущениями о нормальном распределении ошибок измерения и относится к регрессионному анализу математической статистики [2, 80,219]. Пусть имеются основания предполагать, что случайная величина Y имеет некоторое распределение вероятностей при фиксированном значении х другой величины, так что
222
E(Y|x) = f(x,b)
(3.47)
где b - совокупность неизвестных параметров, определяющих функцию f(x), и нужно по результатам наблюдений определить значения параметров.
Для установления связи между величинами в эксперименте используется модель, основанная на следующих допущениях: величина х является контролируемой величиной, значения которой задаются при планировании эксперимента, а наблюдаемые значения у можно представить в виде
у; = Г(хьЬ0 + £н	(3.48)
где с, - независимые при различных измерениях и одинаково распределенные с нулевым средним и постоянной дисперсией величины, характеризующие ошибки (i = 1,2,...,п).
Исследование регрессии по экспериментальным данным производится методами, основанными на принципах средней квадратической регрессии, и решает следующие основные задачи: выбор модели регрессии, что заключает в себе предположения о зависимости функций регрессии от х и Ь; оценку параметров b и выбранной модели методом наименьших квадратов; проверку статистических гипотез о регрессии.
Наиболее естественной с точки зрения единого метода оценки неизвестных параметров является модель регрессии, линейная относительно этих параметров
f(x,b) = bo-fo(x) +... + bm-fm(x) .	(3.49)
223
Выбор функций fj(x) иногда определяется по расположению экспериментальных значений х и у на диаграмме рассеяния, чаще из теоретических предположений. При этом полагаем, что дисперсия о2 результатов наблюдений постоянна (что в общем случае не обязательно).
Простейший случай эмпирической зависимости - линейная функция
f(x,b) = bo + brx.	(3.50)
При гипотезе линейности регрессии уравнение эмпирической
прямой регрессии имеет вид
f(x) = bo + brx;	(3.51)
bo Уср bpXcp ;	(3.52)
bl = Ei=i,„ (Xi - x€p)-(yi - уСр)/|Еи,„ (Xi - Хер)2);	(3.53)
Хер П Si=l,n Xi j	(3.54)
Уср = п' Ь-|.„У|,	(3.55)
где bo и bi - выборочные коэффициенты регрессии.
Несмещенная оценка параметра ст2 определяется по формуле
S2 = (п -1)-' Б=1,„ [ys - f(Xi))2.	(3.56)
Приведенный метод построения эмпирической регрессии в предположении нормального распределения результатов наблюдения приводит к оценкам для b и о2, совпадающим с оценками наи
224
большего правдоподобия. Однако оценки, полученные этим методом, являются в некотором смысле наилучшими и в случае отклонения от нормальности, если только объем выборки достаточно велик. В общем случае нелинейной связи нахождение минимума суммы квадратов
8-Ем,1У|-®(1ьЬ)]\	(3.57)
может представлять вычислительные трудности.
В некоторых случаях нелинейную связь посредством преобразований можно привести к линейной. Например, набор данных (Xi,yi), i = 1,2,...,п, позволяет выбрать эмпирическую зависимость в виде
у = b0-exp(bi х) .	(3.58)
После логарифмирования получим
In у = In bo + bj х.	(3.59)
Введение новой переменной z = In у позволяет использовать линейную модель
z = In bo + bpx	(3.60)
с набором эмпирических данных (xbZi), где z, = In ys.
Для решения задачи можно использовать формулы (3.51)-(3.55)
bo = exp(ZcP - ЬрХср) ;	(3.61)
225
bf 5Li=l,n (Xj XcpWZj A:p)/[5Li=l,n (Xj Xcp) J 9
(3.62)
x<:p n 5ji=i,n Xj;
(3.63)
Zcp = n1 Ei=l,n In yi .
(3.64)
Использование метода наименьших квадратов к исходному равенству (3.58) и преобразованному равенству (3.59) может привести к различным оценкам неизвестных Ьо и Ьь Тем не менее, если дисперсия случайных ошибок измерения у, будет достаточно малой, то естественно ожидать, что дисперсия случайных ошибок для z. также будет мала и различие оценок в нелинейном и линейном случаях будет практически несущественным.
В соответствии с изложенным преобразуем (прологарифмируем обе части равенства) зависимость (3.46) к виду
ln(AL/L) = m1 In Р - ш1 In Е.
(3.65)
Выполним следующие замены
у = ln(AL/L);
(3.66)
х = 1пР;
(3.67)
Ьо = - m'1 In Е ;
(3.68)
bi = ш1,
(3.69)
и получим задачу линейной регрессии
у = bo + Ьгх.
(3.70)
226
Результаты экспериментальных исследований (Pi,5j), для применения регрессионного анализа к зависимости (3.70), преобразованные в данные (х»уО, приведены в табл. 3.22.
Таблица 322.
Результаты экспериментальных исследований РСМ
*1 (1 = 1Д-,Ю)	лО-ид..,»)				
	j=l	j = 2	J=3	J = 4	j = 5
X! =6,5308	- 9,367	-10Д00	-11,426	-11,842	-14Д59
х2 = 7,003	- 9,740	-10,502	-11,719	-12,060	-14,737
хэ = 7,090	-10Д01	-10,867	-12,082	-12,473	-14,916
х4 = 7,170	-10,413	-11,204	-12346	-I2337	-15,286
х5 = 7,244	-10,720	-11,517	-12,679	-13Д92	-15,793
К = 7,313	-10,989	-11,807	-12,923	-13Д06	-16Д53
х7 = 7Д78	-11,256	-12,080	-13,198	-13,818	-16,613
х8= 7,438	-11,493	-12ДЗЗ	-13,497	-14,212	-17,007
х,= 7,495	-11,729	-I2375	-13,863	-14,482	-17,270
Хц=7,550	-11,940	-12,803	-I4334	-14,727	-17,813
Затем для каждой выборки (j = 1,2,...,5) оцениваем параметры Ьо и Ьь после чего возвращаемся к переменным m и Е
m = bf*;	(3.71)
Е = exp(-bo/bi).	(3.72)
Экспериментальные точки и теоретические кривые, полученные по найденным m и Е из соотношения (3.46), для выборки j = 5 представлены на рис. 3.15.
Далее, вернемся к основному предположению регрессионного анализа - гипотезе о том, что все Е; в (3.48) нормально и независимо распределены, каждое с нулевым математическим ожиданием и общей дисперсией, равной о2. Процедура метода наименьших квадратов для оценки параметров Ьо и bj не зависит от дисперсии погрешности о2. Однако, для определения разброса параметров Ьо и bi величина о2 имеет определяющее значение.
227
8,5
Рис. 3.15. Изменение модуля деформации при увеличении нагрузки для выборки j = 5 (Е = 0,076 МПа): 1 - эксперимент;
2 - расчет по формуле (3.46) при ш = 0,764
Если предположить, что о2 заранее известна, то плотность распределения для Ьо и bi при заданном а является двумерной нормальной функцией плотности вероятности
p(bo>bi |<у) = С-ехр{- 0,5 о‘2 [vs2 + n-(b0 - go)2 +
+ (bt - gt)2 L=(,o x? + 2 (bo - goHb, - gi)2	Xi]};	(3.73)
S2 = V1 Lu (ys - go - grXi)2;	(3-74)
go = - m ‘ In E;	(3.75)
gi -m ,	(3.76)
228
где С - константа нормирования; v = п - 2 с математическим ожиданием (go,gi) и соответствующей ковариационной матрицей [219J.
На практике о2 заранее неизвестна. В этом случае можно реализовать следующий подход. Выбирается априорное распределение для bo, bi и а
p(b0,bi,cr)» <т1,
(3.77)
где знак « означает пропорциональность.
Тогда апостериорные маргинальные распределения для коэффициентов Ьо и bi являются распределениями Стьюдента, т.е.
t(v) = B0 ' (bo - go) = [n s-2 Е (Xi - XcpZ/E Xi2Iw-(bo - go) ;	(3.78)
t(v) = Bi',-(b1 -gl) = [s’ E (х,-xcp)2],'2-(b1 -g.),	(3.79)
где случайная величина t(v) имеет распределение Стьюдента с v степенями свободы.
Эти результаты дают возможность делать выводы о Ьо и bi с использованием таблиц t-распределения Стьюдента [162]. В нашем случае для первой выборки (j = l;n=10)v = 8. Выбирая доверительную вероятность b = 0,8, по таблице для t-распределения находим t = 0,262. Отсюда доверительные интервалы для Ьо и bj
go— 0,262-Во < Ьо < go 0,262-Во ;
gi — 0,262-Bi < bi < gi + 0,262-Bj ;
В» = s-n^-lE х//Е (^ - xcp)2]’/2;
(3.80)
(3.81)
(3.82)
Bi=s.[E(xi-xcp)2]-,/2.
(3.83)
229
Используя формулы (3.71) и (3.72) находим доверительные интервалы для m и Е. Следует обратить внимание, что изложенный метод является приближенным. Более точные результаты можно получить посредством преобразования случайных величин. Тем не менее, предполагая малость погрешности, окончательно имеем
mi<m<m2;	(3.84)
Ei < Е < Е2;	(3.85)
m, = (g,+0,262 В,у1;	(3.86)
т2 = (g, - 0,262 В,)1;	(3.87)
Е, = exp[-(go - O,262Bo)/(g, + 0,262	В,)];	(3.88)
Ei = exp]-(go + 0.262-B„)/(g, - 0,262	В,)].	(3.89)
Рекомендации по использованию резинотканевых синтетических материалов для армирования технологических дорог. Экспериментальные исследования РСМ показывают, что существует два основных типа их деформации. Первый удовлетворяет гипотезе работы материала в упругой области при заданных величинах прикладываемой нагрузки. К этим материалам следует отнести резинотканевые ленты с количеством слоев полотна 4 ч- 5 и площадью покрытия резиной более 55%. Для указанного материала модуль деформации изменяется от 0,573 МПа до 0,935 МПа.
С точки зрения максимального удовлетворения условиям работы армирующего материала в слабых заболоченных грунтах с малыми значениями модулей деформации является материал с количеством слоев полотна равным 5, покрытый резиной на 70% площади
230
поверхности. Этот материал обладает лучшими свойствами с точки зрения деформации и запаса прочности. Кроме того, указанные материалы (j = 1 и j = 2 ) отличаются химической стойкостью, гарантирующей работоспособность конструкции в сильно обводненной местности в течении нескольких лет. В табл. 3.23 и табл. 3.24 приведены расчетные оценки механических свойств материалов, соответствующих различным номерам выборки. Таким образом, результаты выполненных расчетов показывают, что среднее значение модуля деформации для материалов j = 1 и j = 2 можно принимать как оценку истинного модуля деформации материала, так как соответствующие экспериментальные выборки отвечают нормальному закону распределения с удовлетворением статистического критерия, выраженного в форме доверительного интервала.
Таблица 323.
Статистическая оценка величины модуля деформации по экспериментальным данным			
Номер выборки (j)	Модуль деформации (Е), МПа	Доверительный интервал при b = 0,8	
		Нижняя граница	Верхняя граница
1	0,935	0Д32	0,938
2	0,573	0,572	0,573
3	0,363	0,339	0,389
4	0,217	0,209	0,225
5	0,076	0,071	0,081
Таблица 324.
Статистическая оценка параметра нелинейности по экспериментальным данным
Номер выборки (j)	Параметр нелинейности (ш)	Доверительный интервал при Ь = 0,8	
		Нижняя граница	Верхняя граница
1	0,9957	0,9953	0,9962
2	0,9498	0,9498	0,9499
3	0,9224	0,9111	0,9340
4	0,8549	0,8486	0,8613
5	0,7639	0,7514		0,7769
С повышением плотности грунтов слабого основания ТПД можно использовать резинотканевые ленты со структурами, обеспечивающими более низкие значения модуля деформации.
231
Необходимо остановиться на анализе характера изменения напряженно-деформированного состояния структур, которые: во-первых, не удовлетворяют статистическому критерию; во-вторых, характеризуемых существенно нелинейным изменением модуля деформации с возрастанием нагрузки. Деформация этих материалов (j = 3,4,5), по всей видимости, происходит в упруго-пластической области, которая описывается нелинейным законом взаимосвязи прикладываемой нагрузки и деформации. Использование указанных материалов возможно при строительстве ТПД на грунтах с низким содержанием влаги. Во всяком случае, эти резинотканевые синтетические материалы могут быть использованы в компоновке различных конструкций основания насыпи с другими, более упругими, материалами с целью повышения дренирующих свойств основания ТПД.
Заключение
Выполнено исследование организационно-технологических решений по строительству технологических площадок и дорог в сложных природно-климатических условиях при инженерной подготовке территорий строительства промышленных объектов. Строительство промышленных объектов, осуществляемое в сложных инженерно-геологических и природно-климатических условиях с постоянным перемещением строительной техники накладывает специфические особенности на организацию и технологию производства работ подготовительного периода. Наиболее трудоемкими работами в подготовительный период является строительство ТПД, которые необходимы для прохода строительной техники, перевозки людей и грузов, перебазировки строительных подразделений и рассчитаны на краткосрочную эксплуатацию (на период строительства объекта).
232
Сооружение ТПД требует применения традиционных дорожностроительных материалов и достаточно качественных грунтов. Увеличение темпов строительства объектов, а также усложнение инженерно-геологических условий, требуют увеличения объема перевозимого грунта и материалов, транспортируемых на место строительства. Удельный вес земляного полотна в общей стоимости дорог в условиях крайнего Севера составляет до 60%. Значительно повышаются темпы строительства и снижается себестоимость работ по сооружению земляного полотна при сокращении дальности перевозки грунта. Затраты на транспортирование грунта составляют значительную долю в общей стоимости сооружения земляного полотна и в целом ТПД. Поэтому при сооружении ТПД необходимо использование местных строительных материалов и применение конструктивных решений, обеспечивающих минимальные затраты на перевозку грунта и материалов заводского изготовления. При выборе конструкций ТПД необходимо также учитывать природные и почвенно-грунтовые условия по трассе ТПД. Целесообразный вариант прокладки и выбор конструктивных параметров ТПД в каждом конкретном случае делается на основе технико-экономического анализа, отражающего реальные затраты на строительство и эксплуатацию объекта.
ТПД существенно отличаются по своим конструктивным параметрам, которые определяются используемым для строительства материалом, технологией строительства и грунтово-геологическими условиями прохождения трассы. Своевременное сооружение ТПД и организация ее эксплуатации, при правильном выборе конструкции в целом, с учетом природно-климатических условий позволит обеспечить заданный темп строительства промышленного объекта специализированными бригадами с наименьшими затратами трудовых и материальных ресурсов.
Математическое моделирование процесса деформации основания насыпи ТПД из комбинации синтетических материалов (СМ)
233
и грунта позволило получить аналитические зависимости, описывающие напряженно-деформированное состояние армирующей прослойки с учетом специфических конструктивных решений сооружения ТПД на слабонесущих грунтах.
В основу расчета минимальной толщины насыпного слоя конструкции ТПД на слабонесущих грунтах с применением СМ могут быть положены следующие соображения: деформации армирующей прослойки от растягивающих усилий находятся в упругой области; конструкция ТПД, включающая слабое основание, армирующую прослойку, насыпь, при отсутствии временной нагрузки находится в ненапряженном состоянии; модуль деформации грунта слабого основания имеет постоянное минимальное значение; при этом реакцию отпора слабого основания на воздействие временных нагрузок можно не учитывать (в случае применения армирующих прослоек из материалов, имеющих достаточно большой модуль деформации, позволяющий ограничивать вертикальные перемещения основания насыпи); нагрузка от подвижного состава носит кратковременный характер; процессы, связанные с выдавливанием или уплотнением грунта слабого основания, не успевают развиться, и общая деформация слабого основания после снятия нагрузки будет определяться весом грунта насыпи.
При приложении внешней нагрузки Fo в прослойке возникают некоторые напряжения оу = TpF0-H3-d2h'5, где Н - высота насыпи; d - диаметр штампа; т) - эмпирический коэффициент. Исходя из баланса сил, действующих на прослойку и предположив, что состояние равновесия системы достигается за счет компенсации растягивающих напряжений силами сцепления прослойки с грунтом или анкерными устройствами (оцениваются показателем к), было получено следующее уравнение:
L = (Н + АИ)-|(24-к/Е)-(у-Н2 + тг^-Н4)]"*,
234
где L - диаметр деформированной области прослойки; Е - модуль деформации материала прослойки; ДН - величина осадки насыпи; у - удельный вес грунта насыпи.
Полученные в работе аналитические зависимости позволяют выполнять многовариантные расчеты технологических параметров ТПД с использованием в основании насыпи синтетических материалов при варьировании исходных данных. Используемые при строительстве ТПД синтетические материалы имеют различные физикомеханические свойства, которые характеризуются широким диапазоном качественных и количественных изменений. В этой ситуации многовариантные расчеты становятся одним из путей оценки возможностей использования данного СМ с максимальной техникоэкономической эффективностью.
Анализ результатов расчетов показывает, что величина осадки насыпи существенно зависит от значения модуля деформации СМ. Так, при увеличении модуля деформации в 3 раза величина осадки ТПД уменьшается соответственно в 3 раза при Н = 0,6 м и в 2,7 раза при Н = 1,0 м. Характерно выглядит и изменение деформируемой части основания насыпи: чем больше высота насыпного слоя грунта, тем шире деформируемая часть основания. Этот показатель играет весьма важную роль, так как накладывает определенные ограничения на конструктивно-геометрические размеры ТПД.
Разработка СМ связана с созданием такого полотна, модуль деформации которого обеспечивал бы заданную прочность при использовании его в различных конструкциях. Тем не менее, обеспечение изотропных свойств (с одинаковыми модулями деформации в различных направлениях) материала, задача достаточно сложная и в реальных условиях производства сетчатых СМ трудно осуществимая. Это вызывает необходимость такого подхода к расчету осадки насыпи с использованием в основании СМ, который дал бы возмож
235
ность оценить взаимное влияние различных деформаций материала под нагрузкой.
При изотропном СМ прикладываемые во взаимно перпендикулярных направлениях напряжения одинаковы и характеризуются изотропным модулем деформации ех = еу = Е. В случае анизотропного материала можно предположить изменение модуля деформации в зависимости от направления (от минимального своего значения ех, до максимального еу в сопряженных направлениях). Вводя полярную систему координат, модуль деформации в произвольном направлении (ev) выражается через полярный угол (у) и значения модулей деформации по главным осям (ех и еу). При этом можно оценить отклонения расчетных величин осадки насыпи с учетом анизотропности СМ: АН^ф = (к/Еэфф)-(у-Н3 + T]-F0-d2), где эффективное значение модуля деформации определяется соотношением Еэфф — 2-71 Jo,it/2 dip.
В работе предложена зависимость для определения эффективного значение модуля деформации (Еэфф>ф) двухслойной прослойки, состоящей из плетенных под углом 0 < <р < тг/2 полос рулонного СМ:
Е**, = ео-(1 + cos <рН' 1п{£ + (1 + g)"2}, Е, = 0,5n(cttf <р/2 - 1)‘л,
где е0 - модуль деформации полосы СМ в продольном направлении, <р - угол плетения.
Таким образом, появляется возможность варьировать конструктивными особенностями основания насыпи (в данном случае углом плетения) для обеспечения возможности замены не удовлетворяющего эксплуатационным требованиям одного материала другим. Изменение конструктивных особенностей расположения полос СМ в основании насыпи ТПД позволяет компенсировать резкую анизотропность свойств СМ. При угле плетения ср > тг/4 эффективный модуль деформации наиболее приемлемый для обеспечения заданной несущей способности, так как отклонение Еэфф,<р от еО не превышает 3%.
Глава 4
Исследование и разработка организационно-технологических решений строительного производства на слабонесущих грунтах
4.1. Технологические и конструктивные особенности возведения технологических площадок на слабонесущих грунтах
Синтетические материалы (СМ) применяются при строительстве технологических площадок и дорог на участках со слабыми грунтами и предназначаются, прежде всего для снижения неравномерности осадок насыпей, возводимых на сжимаемых основаниях. Прослойки из СМ (нетканого - НСМ, сетчатого - ССМ и резинотканевого - РСМ) воспринимают горизонтальные растягивающие напряжения, снижают сдвигающие напряжения и темпы роста остаточных деформаций, т.е. синтетический материал снимает часть напряжений, действующих на поверхность слабой толщи грунта от внешней нагрузки. Кроме того, в процессе строительства крупнофракционный материал насыпного основания не проникает в грунт. В результате повышается несущая способность основания, создается возможность уменьшения его толщины и увеличения срока службы ТПД.
Прослойку из СМ укладывают, как правило, непосредственно на грунт под слой основания из минеральных грунтов. Конструкции
237
ТПД с применением СМ могут быть изменены в зависимости от грунтовых условий, состояния и вида подстилающего основания путем устройства дополнительного слоя из хворостяной выстилки или лежневого настила. Конструкция насыпей с прослойками предусматривает укладку СМ в основание или в отсыпаемый грунт. Принципиальная конструктивная схема ТПД с прослойкой из СМ на естественном основании и отсыпкой минерального грунта приведена на рис. 4.1. Классификация конструкций ТПД для строительства промышленных объектов выполнена в работе [113,168,226].
Рис. 4.1. Конструктивная схема ТПД с прослойкой в основании из СМ:
1 - слабый болотный грунт или торфяная залежь; 2 - растительный слой;
3 - прослойка из СМ; 4 - скрепляющие брусья; 5 - насыпь из связного минерального грунта
Применение прослойки на болотах I и II типов позволяет сократить расход привозных материалов, отказаться от использования древесины, ускорить строительство ТПД и снизить трудозатраты. При использовании в нижней части насыпи торфяных грунтов, а также прослойки из СМ между торфяной и песчаной частями, улучшаются условия проезда строительных машин по ТПД. Кроме того, это позволяет уменьшить толщину минеральной насыпи до 0,6 -ь 0,8 м.	4
В целях уменьшения деформации ТПД и снижения колееобра-зования на минеральный грунт иногда отсыпают слой гравия. Прослойку из СМ расстилают непосредственно на естественное слабое
238
грунтовое основание, состоящее из плотных мал ©увлажненных торфов устойчивой консистенции. При наличии пней, кочек, углублений на поверхности основания насыпи перед укладкой СМ (для защиты его от повреждения) отсыпают песчаный выравнивающий слой, толщина которого должна быть равна величине неровностей. При строительстве ТПД в зимний период устраивают торфяную часть насыпи, которую возводят экскаваторами-драглайнами с последующим разравниванием и уплотнением торфа бульдозерами болотной модификации. Укладывают СМ полотнами, после укладки СМ отсыпают земляное полотно слоем толщиной 0,6 ч- 0,8 м. Грунт разравнивают бульдозером и уплотняют проходами груженных автомобилей.
При сооружении ТПД на болотах I типа глубиной до 4 м применяют конструкцию, в которой края прослойки из СМ охватывают основание ТПД со всех сторон и заводятся на поверхность грунтового основания. При этом устойчивость основания ТПД увеличивается.
На болотах II типа с глубиной торфяной залежи не более 4 м применяют конструкцию с армирующей полосой из лежней или сборно-разборных деревянных щитов, уложенных непосредственно на прослойку из СМ. Укладку полотен для создания прослоек в теле или верхней части земляного полотна выполняют, как правило, посредством раскладки рулонов на грунтах повышенной влажности и ширине полотна СМ 1,5 ч- 2,0 м; производительность работ при выполнении этой операции вручную 1000 м2 в смену.
На болотах II типа с глубиной торфяной залежи более 8 м применяют конструкцию ТПД, состоящую из подстилающего слоя основания в виде хворостяной выстилки или сплошного поперечного деревянного настила, поверх которого разостлана прослойка из СМ с отсыпным песчаным слоем и грунтовым улучшенным покрытием.
239
На болотах I типа и глубоких болотах II типа целесообразен ввод прослойки из СМ между деревянным настилом и песком. Этим исключается проникание песка под настил и улучшается работа конструкции ТПД при возведении на нее подвижного состава.
Зарубежный опыт показал, что применение геотекстиля (нетканых синтетических материалов) частично решает вопросы повышения эффективности строительства ТПД в условиях слабых грунтов при возведении земляного полотна и укрепления откосов. Однако, обработка многочисленных данных наблюдений показала, что в пределах точности обследований не обнаружено достаточного качественного повышения эксплуатационной надежности ТПД на слабом основании (глубокие болота I типа и болота II типа), в связи с чем острота применения деревянных настилов различных конструкций не снята для многих регионов.
Решение задачи строительства надежных ТПД на болотах предлагается достигнуть за счет использования в качестве армирующих прослоек высокопрочных материалов, обладающих ярко выраженными упругими свойствами (с модулем упругой деформации выше 0,1 МПа). Применение таких материалов, в первую очередь снизит неравномерности осадок насыпи за счет эффективного и равномерного перераспределения усилий от транспортных нагрузок, передаваемых на слабое основание; во-вторых, обеспечит равномерную по времени осадку насыпи и нормальную эксплуатацию технологической площадки, не дожидаясь окончания осадочных процессов.
В зависимости от состояния и характеристик слабого болотного основания и грунтов, используемых в качестве материалов насыпи, можно применять следующие конструкции ТПД с армированным основанием:
-	конструкция состоит из прослойки ячеистой структуры, слоя связного грунта и покрытия (гравийного, щебеночного или т.п.), при
240
этом насыпь ТПД устраивается на болотном основании, покрытом неразрушенным мохорастительным слоем; такая конструкция применима для болот 1-II типов, а также для болот I типа, лишенных растительности, илистых, глинистых, водонасыщенных и плывуни-стых грунтов;
-	в случае возведения насыпи на болотах II типа, лишенных растительности, при невозможности применения в качестве нижнего слоя насыпи связных грунтов и замене их песчаными, прослойки выполняются комбинированными, состоящими из упругой ячеистой составляющей части (размер ячейки 0,5x0,7 м), укладываемой непосредственно на поверхность болота и разделяющей части, представляющей собой нетканный синтетический материал с низкими механическими характеристиками (с целью снижения стоимости ТПД синтетический материал можно заменить путем использования фашинной выстилки, укладываемой непосредственно на ячеистую прослойку с размером ячейки 0,2x0,3 м).
Использование упругих ячеистых прослоек также снижает динамические воздействия на слабое основание, в результате чего, снижается интенсивность перемешивания грунтов основания и насыпи и не происходит разрушения мохорастительного слоя болотного основания. Конструктивная схема упругой ячеистой прослойки показана на рис. 4.2, Li и L2 - соответственно, длина и ширина технологической площадки, S - ширина армирующей прослойки. Материалом для ячеистой прослойки может служить резинотканевая лента шириной 50 ч-100 мм [113,160].
В отдельных случаях следует предусматривать закрепление свободных краев армирующего полотна в нижней части насыпи ТПД с целью предотвращения проскальзывания прослойки относительно основания. Такое закрепление производится либо вводом в конструкцию прослойки дополнительного элемента, работающего по принципу анкера, либо устройством таких элементов непосред
241
ственно на месте строительства технологической площадки, после укладки армирующей прослойки.
Технология сооружения ТПД с применением СМ не отличается от традиционной технологии сооружения грунтовых технологических площадок. Добавляются лишь операции по транспортированию, укладке и соединению полотен. Отсыпку насыпи производят слоями толщиной 0,20 4- 0,25 м с тщательным ее уплотнением продольными проездами груженных автосамосвалов.
Рис. 4.2. Фрагмент конструкции упругой армирующей прослойки:
1 - резинотканевая лента; 2 - место соединения
В качестве засыпки на участках, где предусмотрено применение грунта с использованием СМ, рекомендуются грунты, имеющие: устойчивую структуру; большую объемную массу; высокий коэффициент фильтрации. Засыпку прослойки осуществляют с готового участка отсыпанного грунта, а перед этим прослойку из СМ сшивают или склеивают из отдельных полотен. Поставляемые СМ в рулонах раскатывают на заранее подготовленном основании земляного полотна в направлении, предусмотренном технологическими особенностями строительства ТПД. С учетом условий раскатки и
242
массы рулона эту операцию выполняют вручную звеном из 2 ч- 4 человек, закрепляя раскатанные полотна путем присыпки или колышками через 1 м. Полотна СМ соединяют внахлест анкерами, что обеспечивает надежность стыка и постоянство физикомеханических свойств по всей площади. Величина перекрытия краев полотен на слабом основании определяется в зависимости от осадки насыпи и принимается не менее 0,3 м, а расстояние между анкерами должно быть не менее 1,5 м. В сложных грунтовых условиях для облегчения производства работ и улучшения их качества целесообразно соединять полотна частично или полностью за пределами участка строительства.
Работы по сооружению ТПД с прослойкой из СМ осуществляются специализированной строительной бригадой [142, 143,156]. Состав бригады для сооружения ТПД с использованием синтетических материалов, а также комплект машин и механизмов для сооружения ТПД, приведен соответственно в табл. 4.1 и табл. 4.2, где • -по расчету, исходя из необходимого количества минерального грунта для отсыпки и темпа производства работ, •• - по расчету, исходя из необходимого количества СМ и темпа производства работ.
Таблица 4.1.
Состав бригады для сооружения ТПД с прослойкой из СМ
Профессия	Разряд/ класс	Число рабочих, чел		
		НСМ	ссм	РСМ
Бригадир	VI	1	1	1
Лесоруб	VI	1	1	1
Машинист бульдозера	V	2	2	2
Машинист экскаватора	VI	1	1	1
Помощник машиниста экскаватора	IV	1	1	1
Рабочие	П1	б	4	2
Водители автосамосвалов	2-3	•	•	•
243
В процессе эксплуатации ТПД с прослойкой из СМ необходимо осуществлять, в частности, за ними постоянный контроль, выполнять планировку грунтового покрытия, не допуская образования ям и колеи глубиной более 0,15 м, а также отводить воду с поверхности покрытия. Содержание и ремонт ТПД выполняет бригада с помощью специального инструмента, бульдозера и автосамосвалов.
Сооружение ТПД с армированием основания насыпи включает следующие основные технологические этапы: подготовительный; устройство армирующей прослойки из сетчатых синтетических материалов; устройство насыпи ТПД с последующим уплотнением.
Таблица 4.2.
Комплект машин и механизмов для сооружения ТПД с прослойкой из СМ
Технологический процесс	Машины и механизм»!	Кол-во, шт
Разработка грунта в карьере	Экскаватор ЭО-4121	1
Транспортировка грунта из карьера к месту возведения насыпи	Автосамосвал КрАЗ-25бБ	•
Разравнивание и планировка отсыпанного слоя грунта насыпи	Бульдозер ДЗ-28	1
Транспортировка СМ со склада к месту сооружения ТПД	Автосамосвал КрАЗ-256Б	••
В подготовительном этапе производят разбивку и закрепление оси ТПД согласно принятому проекту, в основу которого заложены технологические параметры, рассчитанные из ресурсного обеспечения и технических особенностей строящегося промышленного объекта. Рассмотрим ТПД для строительства в условиях обводненной местности трубопровода (рис. 4.3).
Геометрические размеры ТПД определяются их количеством и объемом строительно-монтажных работ на рассчитываемом обводненном участке (например, балластировки трубопровода). Так, количество площадок (табл. 4.3) определяется ресурсной оснащенностью изоляционно-укладочной колонны. При этом обеспечивается максимальная равномерная загрузка строительной техники, в частности, кранов-трубоукладчиков, с сокращением продолжительности
244
выполнения всех технологических операций по строительству участка трубопровода в болотистой местности.
-Leas.
AL
3
Ьтп
Рис. 4.3. Схема технологической дороги с площадками: 1 - ось сооружаемого трубопровода; 2 - технологическая дорога; 3 - площадка для сварочно-монтажных опор; 4 - площадка для технологических операций
Таблица 4.3.
Технологические параметры утяжелителей и количество ТПД для их размещения
Диаметр объекта, мм	Марка прнгруза	Габаритные размеры		Кол-во технологических площадок вдоль дороги (шт)
		Lyso>	Буко, мм	
530	УБО-530-Ю	700	1000	3
720	УБО-720-15	1100	1500	3
820	УБО-820-15	1100	1500	3
1020	УБО-1020-15	1100	1500	4
1220	УБО-1220-13.5	1400	1350	5
1420	УБО-1420-12	1600	1200	7
Итак, ширина технологической дороги (8ТД) и площадки (STn) определяется из принятой схемы складирования (рис. 4.4) и габаритов утяжелителей
8тд - $тр + 2-Soe ;
(4Л)
Syn — З-Ьуьо + 2-(So6 + So) ,	(4.2)
245
где STp - поперечный габарит (ширина) гусеничного транспортного средства (крана-трубоукладчика с придвинутым контргрузом); SO6 -ширина обочины, учитывающая свойства грунта насыпи и ее высоту (принимается 8ТД = 0,5 -е- 1,0 м); Ьуьо - высота утяжелителя; So - зазор между утяжелителями.
Длина технологической площадки (Lin) рассчитывается из количества складируемых пригрузов (М) и геометрических размеров штабеля утяжелителей. Общее количество пригрузов определяется в виде
M = 2Li/AL,
(4.3)
где Li - длина расчетного участка трубопровода; AL - шаг установки утяжелителей.
определения ее размеров: 1 - расположение утяжелителей типа УБО в штабеле; 2 - расположение штабелей на технологической площадке
Длина технологической площадки (LTn) рассчитывается из количества складируемых пригрузов (М) и геометрических разме
246
ров штабеля утяжелителей. Общее количество пригрузов определяется в виде
M = 2L,/AL,
(4.3)
где Lj - длина расчетного участка трубопровода; AL - шаг установки утяжелителей.
Таким образом с учетом количества пригрузов в штабеле (ш), а также ширины пригруза (Syso) можно записать соотношение для определения протяженности технологической площадки
Ьтп — 2-Li-SyBo/(N-in-AL) ,
(4.4)
где N - количество технологических площадок.
Расположение технологических площадок по длине временной дороги определяется расстоянием между площадками, а также протяженностью этих площадок. Исходя из принципиальной схемы использования технологических площадок (рис. 4.5) можно получить аналитическое соотношение для определения АЬтп
АЬ|П = Li-N-' ll - 2SyKO/(mAL)].
(4.5)
А •- 1---------------------------------------------•
—2-----------2 —• <--------->  -------><-------•
|~т—1	I------] I-------1 I-----|	|-----1
Б 1-------------------------------------------------
•—2---------> •----------X--------• <-------2 —-
I I I	. . . I I--------1
Рис. 4.5. Схема расположения и использования технологических площадок при строительстве объекта: А - при нечетном количестве площадок; Б -при четном количестве площадок; 1 - строящийся объект; 2 - захватка для работы одного трубоукладчика; 3 - технологическая площадка
247
Размеры и расположение площадок для сварочно-монтажных опор определяются диаметром строящегося трубопровода (DH) и свариваемых трубных секций. Таким образом ширина площадки Scmo = DH. Протяженность площадки (ЬСмо) назначается равной Lcmo =	+ 4-Sog, из условия удобства и безопасности производства
сварочно-монтажных работ. Расположение площадок для сварочно-монтажных опор определяется расстоянием ALrP, равным длине свариваемых трубных секций.
Общая ширина полосы строительства (L2) технологической дороги с площадками определяется как сумма геометрических размеров технологических площадок и проезжей части дороги
L2 — S-гд + STn + Scmo + 2-S06 .
(4.6)
Расчистку полосы строительства дороги от мелколесья и кустарника предпочтительней производить совместно с расчисткой полосы отвода под весь трубопровод в зимний период, благоприятный с точки зрения прохождения по болотистой местности строительной техники.
При расчистке от мелколесья и кустарника полосы отвода под ТПД не следует допускать нарушения верхнего мохорастительного слоя болота. Ось дороги, ее габариты и контуры технологических площадок при разбивке закрепляют колышками через каждые 15 ч-20 м. Мелколесье и порубочные остатки, полученные от расчистки, целесообразно использовать для усиления основания технологических дорог, для этого их укладывают вручную в один-два слоя крестообразно в места, где мохорастительный слой отсутствует или поврежден.
В местах пересечения сооружаемой ТПД водотоков, последние необходимо отводить в сторону от ТПД в более пониженные места (для этого разрабатываются отводные канавы), либо устраиваются водопропускные сооружения (водопропускные трубы).
248
Подготовка слабого основания (поверхности заболоченного участка) в полосе отвода ТПД может не производиться, если отсутствует опасность повреждения полотна.
Устройство армирующей прослойки на слабое основание производится плетением из отдельных полос ССМ, доставляемого на строительную площадку в рулонах. С целью повышения уровня индустриализации выполнения технологической операции по устройству армирующей прослойки целесообразно работы по изготовлению полотна из отдельных полос производить на заготовительных производственных площадках. Изготовленные на заготовительных площадках полотна длиной 50 м сворачиваются в рулоны и доставляются на строительную площадку, где расстилаются на слабое основание.
Сплетенное армирующее полотно, разложенное на поверхность подготовленной для возведения ТПД полосы, крепят к продольным лежням (бревна диаметром 0,10-^-0,15 м).
Устройство армирующих прослоек под ТПД производится как одновременно с изготовлением прослойки под проезжую часть (в случае плетения непосредственно в полосе отвода), так и из отдельных полотнищ, свободные края которых крепятся к лежням аналогично дорожным прослойкам.
Производство работ по устройству насыпи выполняется в следующей последовательности. В отведенном месте разрабатывается карьер сухого грунта (вблизи от строящейся ТПД) и, используя одноковшовый экскаватор, производится погрузка грунта в автосамосвалы для последующей вывозки к месту устройства насыпи. Насыпь по всей ширине отсыпают на армирующее полотно горизонтальными слоями с последующим равномерным уплотнением строительной техникой (например, бульдозером) при разравнивании и автотранспортом. Первый слой насыпи высотой 0,4 м отсыпают способом от себя с устройством разъездов в местах расположения
249
технологических площадок для разворотов автосамосвалов. Отсыпку следующих слоев ведут захватками длиной 50 -г 100 м. В границах захватки насыпь доводится до проектной высоты. Разравнивают, профилируют и уплотняют грунт вслед за его отсыпкой. Отсыпку насыпи технологических площадок и площадок под сварочно-монтажные опоры производят одновременно с отсыпкой насыпи проезжей части технологической дороги. Сооружение технологической дороги с площадками осуществляет комплексная механизированная бригада, ресурсный состав которой приведен в табл» 4.1 и табл. 4.2.
Контроль качества работ проводится силами выполняющей работы строительной организации и включает текущее наблюдение за соблюдением технологии и качества строительства ТПД.
При плетении полотна контролируют: угол между осью технологической дороги и отдельными полосами ССМ (между разнонаправленными полосами); расстояние между параллельными (рядом расположенными) полосами (установленное технологическими картами).
В полосе раскладки полотна проверяют отсутствие лесной растительности, посторонних предметов, способных повредить армирующую прослойку. Кроме тог, проверяют прочность и надежность крепления краев армирующей прослойки к продольным лежням, а также отсутствие сучков на продольных лежнях.
В процессе возведения земляного полотна следует контролировать качество уложенного грунта, степень уплотнения, геометрические размеры, условия обеспечения водоотвода, крутизну откосов, осадку относительно поверхности болота (верх насыпи должен быть не менее 0,2 м от поверхности болота).
Правильность земляного полотна в продольном профиле контролируют нивелировкой пикетных и переломных точек с проверкой отметок оси технологической дороги, бровок земляного полот
250
на. Отклонение отметок бровки или оси от проектных допускается не более 0,05 м. Ширину земляного полотна проверяют через каждые 50 м. Сужение земляного полотна между осью и бровкой допускается не более 0,1 м.
Для обеспечения нормальной эксплуатации ТПД необходимо проводить работы по их содержанию и текущему ремонту.
При эксплуатации ТПД необходимо проводит: весной - пропуск воды по всем водоотводным сооружениям, очистку обочин от снега, устранение гололедицы; летом - планировку проезжей части, обочин и откосов, осенью - профилирование грунтовых покрытий до заморозков, заготовку песка и противогололедных смесей; зимой - очистку проезжей части ТПД от снегозаносов и наледи.
Текущий ремонт следует проводить для предупреждения и исправления отдельных повреждений дорожной одежды, искусственных сооружений в течение всего года.
Номенклатуру и количество дорожных машин, оборудования и инструмента для эксплуатации и ремонта ТПД определяют в зависимости от местных природных условий, интенсивности движения транспорта и протяженности участков ТПД.
Осенью особое внимание следует уделять состоянию земляного полотна. Различные движения в земляном полотне: колеи более 0,2 м, углубления на обочинах, разливы, сплывы откосов, просадки следует устранять. Колеи и разливы необходимо заделывать грунтом, не отличающемся по свойствам от грунта земляного полотна.
В случае повреждения армирующей прослойки и чрезмерной осадки насыпи, насыпь в местах повреждения удаляют бульдозером до уровня болота, расстилают дополнительное армирующее полотно с захлестом на неповрежденные участки, восстанавливают насыпь.
Сооружение ТПД, по которым будет проходить тяжелая транспортная и строительная техника - один из наиболее важных и
251
ответственных этапов инженерной подготовки трассы при строительстве и ремонте трубопроводов.
Схему ТПД составляют после тщательного обследования полосы строительства и прилегающей местности. Тип и конструкция ТПД в зависимости от грунтовых и климатических условий трассы, параметров транспортных средств и грузооборота определяются проектом производства работ.
В слабых грунтах дороги сооружают на подсыпке из дренирующих грунтов. Отсыпку в зависимости от вида грунта можно выполнять с крутизной откосов от 1:1 до 1:1,5 .
Следует отметить, что строительство ТПД с использованием в основании ССМ осуществляется на заболоченных участках трассы и болотах, покрытых лесом, при сооружении промышленных объектов в теплое время года, а также на незамерзающих болотах в зимнее время. Конструкция ТПД в каждом отдельном случае должна выбираться на основе детального обследования участка и сравнения основных технико-экономических показателей различных вариантов ТПД с учетом характера болота и наличия местных материалов.
Анализ организационно-технологических процессов сооружения различных типов ТПД при строительстве и ремонте промышленных объектов в обводненной местности с учетом их конструктивных особенностей, основанных на использовании древесных и синтетических материалов, позволил установить целесообразность и перспективность применения комбинированных армирующих прослоек, состоящих из резинотканевого и нетканого синтетического материала. На рис. 4.6 приведена принципиальная конструктивная схема ТПД на слабом болотном грунте с использованием в основании армирующей прослойки из РСМ и НСМ.
Производство работ по устройству насыпи ТПД с применением армирующих прослоек из резинотканевых синтетических мате
252
риалов включает в себя следующие организационно-технологические процессы.
Рис. 4.6. Конструктивная схема ТПД с прослойкой в основании из СМ:
1 - слабый болотный грунт или торфяная залежь; 2 - растительный слой;
3 - прослойка из РСМ; 4 - прослойка из НСМ; 5 - скрепляющие брусья;
6 - насыпь из связного минерального грунта
Производится осмотр полосы строительства ТПД и определяется необходимость выполнения предварительной подготовки основания, т.е. вырубки мелколесья и крупных кустарников. При подготовке основания ТПД следует исключить проход техники по основанию в полосе площадки с целью предотвращения разрушения естественного растительного слоя. Разрушение слоя снижает эксплуатационные характеристики насыпи ТПД. Вырубленное мелколесье и кустарники укладываются в местах, где поврежден мохораститель-ный слой.
Выполняются операции по транспортировке, разгрузке и монтажу армирующей прослойки на слабом основании. Операция выполняется вручную, при этом рабочие перемещаются по уже расстеленной прослойке. Следует следить, чтобы пеньки и кочки находились внутри конструктивных ячеек прослойки.
Производство работ по устройству земляного полотна следует осуществлять с учетом минимальных транспортных затрат, т.е. использовать ближайшие карьеры связного грунта. Насыпь по всей
253
ширине отсыпается с последующим равномерным (по толщине) разравниванием бульдозером и уплотнением автосамосвалами. Образуемая при уплотнении колея уплотнения постоянно должна засыпаться грунтом и нивелироваться бульдозером.
Высота первоначального слоя насыпи определяется для каждого конкретного участка слабого основания опытным путем. Критерием оценки может служить отсутствие колеи выдавливания, т.е. недопущения разрушения грунта слабого основания. Минимальная высота первоначального слоя должна быть не меньше, чем линейный размер ячейки (при выполнении отсыпки из связного грунта). В случае использования комбинированной армирующей прослойки минимальная высота первоначального слоя отсыпки из песчаных грунтов должна быть не менее 0,2 м.
Отсыпку насыпи по длине полотна рулона прекращают не доходя 2 v 3 м до конца полотна и продолжают после раскатки следующего рулона после выполнения нахлеста полотен величиной 1 м. При этом-необходимо добиваться совпадения ячеек армирующих прослоек.
В процессе эксплуатации ТПД будет происходить консолидация грунтов слабого основания, зависящая от модуля объемной деформации грунта и глубины болота, что вызовет осадку насыпи. В связи с этим для поддержания ТПД в эксплуатационном состоянии необходимо в ходе строительства выполнять отсыпку полотна на расчетную высоту, а в процессе эксплуатации наращивать насыпь, обеспечивая минимальную высоту возвышения рабочей части ТПД над поверхностью болота в пределах 0,2 м.
При выборе грунта отсыпки следует отдавать предпочтение связным грунтам, а верхний слой насыпи высотой 0,2 м формировать дренирующими грунтами. Следует отметить, что щебеночные и гравелистые включения в связном грунте повышают эксплуатационные свойства ТПД.
254
Производительность бригады So [м] можно найти по формуле
So = ki-T-M-W-N/(2-S-H-L3-p-L0),	(4.7)
где kj - коэффициент использования рабочего времени; Т - продолжительность смены; М - грузоподъемность самосвала; W -средняя скорость движения самосвала; N - количество самосвалов; S - ширина армирующей прослойки; Н - высота грунтовой насыпи ТПД; L3 - длина захватки; р - плотность грунта отсыпки; Lo - расстояние до места погрузки грунта отсыпки.
Выполнение работ по строительству ТПД на заболоченной местности имеет свои особенности, главная из которых связана с труднодоступностью строительной техники к месту строительства. В связи с этим, применяемая в настоящее время схема производства работ в заболоченной местности в летний период предусматривает использование ручного труда и специальной болотной техники.
В случае раскладки армирующей прослойки с применением вездеходной техники предусматривается движение этого средства по болоту с одновременной укладкой материала, подготовленного предварительно в виде рулона, закрепленного на горизонтальной оси и установленного на рабочей платформе. Такая схема не всегда применима в связи с тем, что существующие болотоходные средства имеют ограниченную проходимость и, кроме того, зачастую разрушают мохорастительный слой болота. Разрушение мохораститель-ного слоя со временем окажет влияние на условия работы армированного основания насыпи ТПД. Следует также отметить, что болотоходные технические средства отличаются повышенной стоимостью и их использование вызывает рост стоимостных показателей строительного процесса.
Ручная раскладка материала на болотное основание (которое не всегда удается подготовить соответствующим образом) ограни-
255
чивает длину прослойки в одном рулоне и требует работы людей непосредственно на поверхности слабой толщи болота. Кроме того, наличие кустарника, кочек, пней и других особенностей на поверхности основания насыпи вызывает необходимость использования дополнительной рабочей силы для выполнения всех предусмотренных технологией видов работ.
На рис. 4.7 приведен график выполнения описанных выше операций технологического цикла.
Т ехнологические операции
Укладка армирующей прослойки
Формирование грунтовой насыпи
Разгрузка минерального грунта
Подвоз грунта автосамосвалами
Рис. 4.7. График выполнения комплекса технологических операций при строительстве ТПД с армирующей прослойкой
В связи с тем, что производительность выполнения работ по устройству насыпи определяется интенсивностью подвоза грунта к месту строительства, темпами раскладки армирующей прослойки и формированием насыпи, находим в соответствии с циклограммой, что эффективный строительный режим можно выразить равенством суммарного времени работы самосвалов и продолжительности работы бульдозера
2-S-H-L3-p-Lo/(M-W-N) + N0-t =
= 0,01S H L3 Q/k2 + No t + To,
(4.8)
256
где No - количество самосвалов для одновременной выгрузки грунта на одной захватке; t - время разгрузки одного самосвала; Q - норма выработки бульдозера на формирование насыпи из 100 м3 грунта; к2 < 1 - коэффициент, учитывающий частичное перемещение полного объема грунта; То — затраты времени на укладку прослойки на захватке.
Из выражения (4.8) находим необходимое количество самосвалов для обеспечения максимального по производительности строительного графика производства работ
Nmax = 2 S Н L3 р-Lo/fM-W (0,01 S Н U Q/k2 + T0)J.	(4.9)
В случае отсутствия возможности обеспечения количества самосвалов, рассчитанного по формуле (4.9), продолжительность полного выполнения работ на одной захватке определяется по формуле
Т3 = l-S-H-Up-Lo^M-W-N) + N0-t, N < Nmax.	(4.10)
Случай N > Nmax является нерациональным с точки зрения использования машинного времени. Для практического применения предложенных зависимостей следует вычислять указанный параметр с учетом коэффициента использования парка самосвалов.
При затратах времени на загрузку самосвала больших чем на разгрузку параметр t в левой части выражения (4.8) следует заменить параметром t0 - выражающим продолжительность загрузки грунтом одного самосвала. При этом получаем
Nm„ = 2 S H L3 р L0/[M W (0,01-S H L3 Q/k2 + No t + То)] -	(4.11)
Таким образом можем определить эффективную продолжительность выполнения всех технологических операций при строи
257
тельстве одной захватки ТПД с использованием в основании армирующего материала, а также производительность строительной бригады в смену
Т3 = 0,01 S H L3 Q/k2 + No t + То ;	(4.12)
So = krT-L/T3.	(4.13)
В связи с тем, что производительность работ по строительству грунтовой насыпи зависит от объема земляных работ, т.е. от высоты насыпи и количества используемых самосвалов, снижая высоту насыпи за счет использования в основании армирующих прослоек получаем достаточно высокие технико-экономические показатели строительства ТПД без снижения качества производства работ и эксплуатационной надежности сооружения.
4.2. Разработка методов количественного анализа технико-экономических показателей выполнения строительно-монтажных работ на слабонесущих грунтах в информационновычислительной среде
Значительная ресурсоемкость земляных работ при строительстве промышленных объектов в обводненной местности требует не только совершенствования, но и разработки принципиально новых организационно-технологических процессов, характеризующихся высокими технико-экономическими показателями [41, 44, 61, 105, 188, 297]. Актуальность этой проблемы приобретает особое звучание в новых экономических условиях рыночной экономики. Поэтому, следует особо выделить организацию и производство работ при
258
строительстве ТПД [87, 88, 113], как операцию, существенно влияющую на темп отдельных технологических потоков и, как следствие, на стоимость производства всех видов работ.
Возведение ТПД требует последовательного выполнения отдельных видов работ, а именно: планировки полосы строительства; доставки лесоматериалов до места строительства и их укладки; размещения конструкции из синтетического материала; устройства земляного полотна и т.д. Использование армирующих прослоек из синтетических материалов [113], снижение расхода древесины, увеличение объема земляных работ, повышение уровня индустриализации, снижение трудозатрат на строительные и ремонтные работы, изменение транспортных расходов, повышение эксплуатационной надежности и сроков службы конструкции обуславливает необходимость технико-экономического анализа при выборе эффективных вариантов строительства ТПД в обводненной местности. Такой анализ должен предусматривать возможность прогнозирования потребностей в материально-технических средствах для конкретных условий инвестиционно-строительного производства [39, 76, 78, 95,119, 186].
Многовариантные расчеты должны выполняться в условиях постоянного изменения стоимостных характеристик, что приводит к необходимости использования современных методов программирования информационно-поисковых диалоговых систем [54, 64, 71, 215, 238, 239, 284, 285, 296]. Это позволит осуществлять выбор эффективного организационно-технологического процесса строительства ТПД. При этом сама методика выбора подразумевает наличие некоторого числа конкурирующих вариантов строительства различных типов ТПД в заболоченной местности. Необходимо отметить, что область технико-экономической целесообразности применения определенной организации и технологии следует устанавливать для вариантов строительства в адекватных условиях, при одинаковой
259
степени использования машин и механизмов [183, 203,278], при одном и том же уровне организации выполнения работ т.п.
Оценка технико-экономической эффективности выполнения работ по строительству ТПД может выполняться в соответствии с экономическими нормативами [255, 256] с использованием в качестве стоимостных показателей условных денежных единиц (у.е.), учитывающих возможное изменение цен с течением времени. При этом, для сопоставления технико-экономических показателей рассматриваются возможные конструктивные варианты ТПД, а именно [113, 226]: грунтового (Г) и дерево-грунтового (ДГ) типа, а также с армирующей прослойкой в основании из синтетического материала (нетканого - НСМ, сетчатого - ССМ и резинотканевого - РСМ). Определение экономических показателей строительства основана на суммировании себестоимости и удельных капитальных вложений [47,274]
Ц = Q + Е Ki,	(4.14)
где Cj - текущие затраты, т.е. себестоимость; К - капитальные вложения по рассматриваемому варианту; i = 1, 2, . . . , 5 - рассматриваемый конструктивный вариант ТПД; Е - нормативный коэффициент эффективности капитальных вложений [166,267,288].
Себестоимость представим в виде суммы затрат
Ci = Lj=i,s Зц = 3ii + 3i2 + 3i3 + 3i4 + 3i5,	(4.15)
где Зп - затраты на материалы; 3i2 - основная заработная плата рабочих; 31з - расходы на эксплуатацию строительных машин и автотранспорта; 3|4 - прямые затраты, включающие расходы на перемещение грунта на место строительства и его доставка из карьера; 3i5 -накладные расходы.
260
Расчет технико-экономических параметров строительства ТПД грунтового типа (i = 1) и дерево-грунтового типа (i = 2), а также с армированием основания насыпи синтетическими материалами (i = 3: НСМ + ССМ; i = 4: НСМ + PCM; i = 5: НСМ + ССМ + РСМ) осуществляется в соответствии с принципиальной конструктивной схемой, которая включает в себя: основание ТПД, состоящего из плетенного ССМ или РСМ и расположенного на ней НСМ. Армирующую прослойку расстилают непосредственно на естественное слабое торфяное основание, присыпают тонким слоем минерального грунта, укладывают армирующую полосу из бревен со всех сторон основания, после чего отсыпают верхний слой насыпи из минерального грунта.
Анализ технико-экономических показателей строительства технологической площадки осуществляется путем расчета удельных приведенных затрат на сооружение площадки по формуле (4.14), а также ее составляющей, т.е. себестоимости по формуле (4.15). Последовательное определение всех переменных, входящих в соотношения (4.14) - (4.15), выполняется с учетом следующих соображений.
Показатели затрат ресурсов и объемов работ при сооружении ТПД предназначены для планирования организационнопроизводственной деятельности, расчета производственных мощностей и определения расчетной стоимости работ по строительству. Кроме того, они предназначены для определения затрат труда и заработной платы, стоимости эксплуатации машин и механизмов, а также стоимости материалов.
В целом, нормативы (или их заменяющие документы) включают: затраты труда рабочих, занятых укладкой синтетических материалов, ремонтом и техническим обслуживанием ТПД; стоимость лесоматериалов, минерального грунта и синтетического материала; стоимость транспортировки грунта и т.д.
261
Затраты на материалы рассчитываются на основании технологических карт и проектов производства работ с учетом производственных норм их расхода [21]. Планово-расчетные цены на материалы калькулируются в соответствии с действующими указаниями о порядке составления и применения планово-расчетных или договорных цен на материалы, продукцию и услуги в строительстве. Как правило, они включают: отпускную цену промышленности; наценки сбытовых снабженческих организаций; транспортные расходы; по-грузо-разгрузочные расходы; затраты на тару и реквизит; заготовительно-складские расходы. Отпускные цены промышленности применяются по прейскуранту оптовых цен на соответствующие строительные материалы и конструкции. При этом стоимость материалов, изделий и конструкций определяется по средним районным сметным ценам [267]. Следует отметить, что нормативами не учтены накладные расходы и плановые накопления, которые следует определить дополнительно в установленных размерах.
Затраты на материалы 35i можно определить по формуле, включающей стоимость лесоматериалов, минерального грунта и синтетического материала
З51 — Зг + Зл + Знсм + Зссм + Зрсм ;	(4.16)
3r = Li L2 H Cr;	(4.17)
Зл = 0,5-лВБ2-МБЬБСл ;	(4-18)
Знсм = d-Li-L2-Chcm »	(4-19)
Зссм = a*LrL2-CccM»	(4.20)
Зрсм = Р’ЬгЬуСрсм >	(4.21)
262
где Li и Li - соответственно, длина и ширина ТПД; Н - высота грунтовой насыпи ТПД; DB, LB - соответственно, диаметр и длина прижимного бруса; NB - количество прижимных брусьев; п - количество слоев синтетического материала; а, Р - безразмерные коэффициенты, учитывающие шаг плетения соответственно синтетического материала; Сл - стоимость 1 м3 древесины; Сг - оптовая цена 1 м3 минерального грунта; СНсм, ССсм и СРСм - соответственно, стоимость 1 м2 нетканого, сетчатого и резинотканевого синтетического материала.
Основная заработная плата рабочих на строительстве технологической площадки с армированием основания насыпи 352 определяется с учетом различных коэффициентов [86], исходя из суммарной заработной платы за 1 час при сооружении 100 м2 ТПД
352 = (1 + kj + k2 + k3) 3 Т ;	(4.22)
з = Бсм.ч (t-K)k = trKi + t2-K2 + ... + Ц-Кя;	(4.23)
Т = Тр/Е^м Кк = Тр/(К, + К2 + ... + Kq) ,	(4.24)
где ki - коэффициент, учитывающий премиальные надбавки; к2 -коэффициент, учитывающий северные надбавки; к3 - районный коэффициент; tk - часовая тарифная ставка рабочего данной профессии; Кк - количество рабочих данной профессии; q — различные профессии рабочих, выполняющих строительно-монтажные работы; Т - время, необходимое на строительство 100 м2 дороги в часах; Тр - трудоемкость строительства 100 м2 ТПД при заданной производительности.
Трудоемкость строительства ТПД при заданной производительности выполнения работ всей бригадой (м2/смена) можно найти по формуле
263
Tp = tc-L1-L2.S-,Zi₽MKk,
(4.25)
где tc - продолжительность рабочей смены [ч]; S - производительность бригады в смену [м2].
Стоимость эксплуатации машин и механизмов при строительстве 100 м2 технологической площадки З53 можно определить по формуле
$53 - Sr=l,Q (КМЧСМЧ),
(4.26)
где Кмч - количество машино-часов работы данной машины; Смч -стоимость 1 машино-часа; Q - общее количество машин и механизмов, необходимых для строительства ТПД.
Стоимость перевозки и укладки минерального грунта З54 рассчитывается по формуле
З54 — LpL2-H-(3i + 32 + р-Зз) ,
(4.27)
где 31 - прямые затраты на разработку грунта с погрузкой в автосамосвалы; 32 - прямые затраты на устройство насыпи ТПД из минерального грунта; З3 - прямые затраты на перевозку грунта из карьера; р - плотность минерального грунта.
Накладные расходы 355, зависящие от основной заработной платы (З3) и трудоемкости (Зтр), описываются соотношениями
355 = 33 + 3^;
(4.28)
3з = ^352 ;
(4.29)
3ip = pTp/tc,
(4.30)
264
где - коэффициент, учитывающий накладные расходы от основной заработной платы; ц - нормативный коэффициент накладных расходов, зависящий от трудоемкости.
Воспользовавшись приведенными выше формулами, можно определить основные технико-экономические показатели строительства заданной ТПД. Для определения экономической эффективности предлагаемой технологии строительства ТПД необходимо воспользоваться для сравнения конкурентоспособными конструкциями, в частности грунтового или дерево-грунтового типа, которые широко используются в обводненной и заболоченной местности. При этом, сравнение себестоимости строительства различных типов ТПД позволит выявить области их эффективного использования.
Расчет технико-экономических показателей с учетом данных по составу бригад и машин, работающих на строительстве ТПД, с использованием следующих технологических и стоимостных параметров: Li = 140 м; Lj = 50 м; NB = 250; DB = 0,1 м; LB = 3 м; Нг = 1,2 м; Нссм = 1,0 м; НРСм = 0,8 м; а = 0,4; р = 0,4; n = 1; р = 1750 кг/м3; Сл = 16 у.е./м3; Сг = 2 у.е./м3; СНсм = 1 у.е./м2; Сссм = 5 у.е./м2; СРСм = 5 у.е./м2 - дает возможность установить зависимость относительной себестоимости строительства (Со™ = Ci/Ci=i,nMX, Ci=i,nuw = Ю,8 у.е./м2) различных типов ТПД от дальности перевозки минерального грунта насыпи Lo (рис. 4.8).
Анализ полученных данных показывает существенное влияние затрат на перевозку грунта от карьера до места строительства при любой конструкции ТПД. Отметим, что относительная себестоимость строительства грунтовой ТПД при дальности возки минерального грунта более 3 км меньше, чем ТПД с использованием в основании синтетического материала. Это обусловлено тем, что при строительстве ТПД грунтового типа требуется минимальное количество минерального грунта для возведения насыпи.
265
Рис. 4.8. Зависимость относительной себестоимости строительства различных типов ТПД от дальности перевозки минерального грунта насыпи с использованием: 1 - минерального грунта (Сг); 2 - ССМ (ССсм);
3-РСМ(СРсм)
Так, при высоте насыпи технологической грунтовой площадки Нг = 1,2 м (С = 100%), с использованием ССМ НСсм = 1,0 м и с использованием РСМ Нрсм ~ 0,8 м при одинаковой величине дальности доставки грунта Lo = 9 км, относительная себестоимость строительства последних снижается соответственно на 5% и 50%, т.е. использование в качестве армирующих прослоек синтетических материалов позволяет существенно снизить себестоимость строительства технологических площадок.
Технико-экономический анализ показателей сооружения технологических площадок - это единственно возможный путь для максимально-эффективного строительства с минимальными затратами при наличии многовариантности проектирования таких площадок в сложных природно-климатических условиях, особенно в новых экономических условиях. Предложенная методика позволяет
266
не только оценить продолжительность и стоимость строительства, но и выявить потребности в материалах, машинах, механизмах.
Тем не менее, трудоемкость расчетов приводит к необходимости восстановления таких эмпирических зависимостей, которые позволили бы выполнять многовариантные расчеты техникоэкономических показателей строительства при варьировании исходных данных.
Проанализируем технико-экономические показатели таким образом, чтобы на стадии проектирования была установлена определенная взаимосвязь стоимостных показателей различных вариантов выполнения работ для обеспечения возможности выбора наиболее эффективного.
Рассмотрим процесс строительства ТПД, а именно, его стоимостные показатели при следующих исходных данных: Li = 140 м; L<2 = 50 м; Ng = 250; De = 0,1 м; Le = 3 м; Нг = 1,2 м; Неем ~ 1,0 м; Нрсм = 0,8 м; а = 0,4; р = 0,4; n = 1; р = 1750 кг/м3; Сл = 16 у.е./м3; Сг = 2 у.е./м3; СНсм = 1 у.е./м2; Сссм = 5 у.е./м2; Срсм = 5 у.е./м2. Ис-пользуя зависимости (4.14) - (4.30) получим количественное выражение себестоимости строительства ТПД с прослойкой в основании из ССМ при варьировании конструктивных параметров насыпи из минерального грунта (Н), а также от дальности доставки грунта до места строительства (рис. 4.9).
Анализ представленных на рис. 4.9 данных позволяет предположить, что существенное влияние на себестоимость строительства оказывают два фактора: высота насыпи (Н) и дальность перевозки грунта (Lo). Очевидно, что для выражения количественной связи между себестоимостью строительства (С) и условиями возведения временной технологической дороги необходимо воспользоваться методами корреляционно-регрессионного анализа.
Рис. 4.9. Зависимость себестоимости строительства ТПД с использованием ССМ от дальности перевозки грунта насыпи при различных значениях ее высоты: 1 - Н = 0,6 м; 2 - 0,8 м; 3 - 1,0 м
Итак, зависимость себестоимости строительства ТПД от дальности перевозки грунта имеет ярко выраженный параметрический характер, где параметром является высота насыпи Н. Математическая формулировка задачи сводится к нахождению корреляционной зависимости между константами общего функционального соотношения, характеризующего взаимосвязь стоимости и дальности перевозок и значимого параметра (высоты насыпи).
Рассмотрим построение регрессионной зависимости, выражающей собой взаимосвязь себестоимости производства работ по строительству ТПД в заболоченной местности с использованием ССМ и технологических конструктивных особенностей данной конструкции. Воспользовавшись эмпирически полученными показателями строительства участка ТПД (С) по методике, изложенной в предыдущем разделе, можно предположить вид зависимости себе
268
стоимости от дальности возки минерального грунта из карьера до места строительства
С = фгехр(фгЬо) ,	(4.31)
где Ф1 и ф2 - эмпирические коэффициенты.
Для удобства численной реализации соотношение (4.31) представим при фиксированном значении величины высоты насыпи, т.е. параметра Н, в виде
In С = In Ф1 + фг-Lo ,	(4.32)
откуда, воспользовавшись методом наименьших квадратов, получаем систему алгебраических уравнений для определения коэффициентов ф| и ф2
a/S(in <р,) Iin Q - (in Ф1 + фги)]2 - о;	(4.33)
5/Эф2 tin Ci - (In ф] + фг-Loi)]2 = о ;	(4.34)
ф! Ui + m ln Ф1 = Li=i,m In Ci;	(4.35)
Ф2 £i=l,ni L<>i + In ф1 Xi=ljn Coj = Xi=l,m (Lfli’ln C[) ,	(4.36)
где С; - известная эмпирическая величина себестоимости производства работ при заданной длине возки минерального грунта Ь<н; ш -количество известных стоимостных показателей по длине возки (i = 1,2,..., ш).
Очевидно, решение системы уравнений (4.35) - (4.36) можно представить в виде следующих соотношений
Ф1 = ехр(А]/Д) ; ф2 = Лг/Л 5	(437)
269
Al = (Ew.m U)2 - rn Li=i,m Loi2;	(4.38)
An = Xi=l.m U x Xi=l,m (U ta Cj) — Si=j,m Ц» x Xt=l,m ID Cj |	(439)
Л12 = Si=l,m In Cj X Xi=l,m L« - JU Zi=l,m (LOi-Ill C;) .	(4.40)
При этом оценку ошибки аппроксимации можно найти	в соот-
ветствии с формулами
а = {пГ1 [F(H,Loi) - <pI exp(<p2-Loi)]2},/2;	(4.41)
е = ш 1 Zi=i,m {I|F(H,Loi) - фгехрСфгЬи)!]/ F(H,Loi)} ;	(4.42)
е». = max {||Р(Н,Ь) - фгех^ФтМ]/ F(H,U)},	(4.43)
где Cj = F(H,LOi) - эмпирические (табличные) данные.
Воспользовавшись заданными тарифами на перевозку грунта (табл. 4.4), были получены значения коэффициентов ф1 и ф2 (табл. 4.5).
Несмотря на удовлетворительную аппроксимацию (максимальное отклонение не превышает 2%), следует обратить внимание на ограниченные возможности полученной регрессионной зависимости из-за необходимости фиксированного задания значимого параметра Н. Анализ табличных данных показывает, что между уровнями значимого параметра и коэффициентами регрессионной зависимости (4.31) существует определенная взаимосвязь, которая может быть выражена в виде линейных функций, зависящих от Н.
Построение более общей регрессионной зависимости основано на массиве данных
270
Mi — {<pi(Hj)}j=i,2......k; M2 — {92(Hj)}j=i,2,...,k,
(4.44)
получаемых из соотношения (4.31) при различных значениях высо
ты насыпи.
Таблица 4.4.
Исключительные тарифы на перевозку массовых навалочных грузов
Расстояние перевозки, км	Грузоподъемность автосамосвала £7т,у.еУт	Грузоподъемность автосамосвала >7т,у.еУт	Расстелите перевозки, км	Грузоподъемность автосамосвала >7т,у.еУт
Свине 1 до 2	0,50	0,45	5 4-6	1,14
2 4-3	0,74	0,62	б-е-7	1,26
3 ч- 4	0,98	0,81	7ч-8	1,38
4ч-5	122	1,01	8 4-9	1,53
Таблица 4.5.
Значения коэффициентов регрессионной зависимости при различных уровнях жачимого параметра
Ь,м	<й, У.е/м2	чь м4	ст, у.е./м2	£,%	^94
0,6	6,259	0,0238	47,7	0,6	1,2
0,7	6,684	0,0260	57,3	0,7	1,3
0,8	7,116	0,0279	67,1	0,7	1,4
02	7,555	0,0296	77,5	0,8	1,5
1Д	8,001	0,0312	88,2	0,8	1,6
Для нахождения функциональной зависимости между коэффициентами 91, ф2 и параметром Н, т.е.
9i(Hj) = arHj + Pi; ф2(Щ = a2-Hj + р2,
(4.45)
где j = 1,2,...,k - количество значений параметра Н, воспользуемся вторично процедурой Гаусса [62]
Xj=1,k Hi-Oi + k-Pi = Zj=i,k 9i(Hj) ;	(4.46)
Zi=,.k НЛсц + Ej=i,u Hj-p, = Zj=i.k Hj-qhCHj) ;	(4.47)
Aj = (Х>=1Л Hj)2 - k L>=i,k Н/;	(4.48)
271
Дна = Zj=i,k Ф1(Н,) X Hj - к Zj=iA Hj <Pi(Hj) ;	(4.49)
Дир = Sj=i,k Hj Hj <pi(Hj) — 2Zj=i,k Hj2 xEj=u <Pi(Hj) ;	(4.50)
Д22а = Zj=l.k<P2(Hj) xEj=l.k Hj-kXj=,.k Hj <p2(Hj) ;	(4.51)
Д12Р = Zj-i.k Hj xZj=i,k Hj <p2(Hj) - Zj=1,k Hj2 x^Iik <p2(Hj) ;	(4.52)
«1= Д21а/Д2; Pi= Д21р/Д2;
ot2=	» Pz= Azzp/Az »i= 1,2 •	(4.53)
В результате получаем регрессионную зависимость
С = (агН + РЭ-ехрКагН + p2)-L0].	(4.54)
Оценка ошибки аппроксимации экспериментальных данных зависимостью (4.54) представлена в табл. 4.6 (си = 4,3538 у.е./м3; Pi = 3,6399 у.е./м2; а2 = 0,0183 1/м2; р2 = 0,0131 1/м).
Таблица 4.6.
Значения коэффициентов регрессионной зависимости при различных уровнях значимого параметра
h, м	а, у.е./м2	£,%	Ewwx> %	Ь,м	с^у-еУм2		ЕЯжА,0/*>
0,6	48,1	0,6	1,2	0,9	77Д	0,8	13
0,7	57,1	0,7	1,3	1,0	89,0	0,9	1,6
0,8	66,9	0,7	1,4	1,1	99,0	0,9	1,6
Сравнение результатов расчетов показывает, что проведенная межуровневая корреляция позволяет улучшить аппроксимацию стоимостных показателей таким образом, что ошибка функционального описания в ряде точек уменьшается, а в остальных случаях не увеличивается. Возможности использования полученной регрессионной зависимости представлены на рис. 4.10, из которого можно сделать вывод об удовлетворительном совпадении расчетных точек
272
с теоретической кривой (максимальное относительное отклонение не превышает Етах = 2,1% при Н = 0,5 м и 8шах = 1,2% при Н = 0,7 м).
Рис. 4.10. Сопоставление технико-экономических показателей строительства ТПД (1,2) с теоретическим приближением (3,4) при различных значениях параметров: 1,2 - Н = 1,0 м; 3,4 - 0,8 м
Полученная эмпирическая зависимость (4.54) позволяет выполнять расчеты себестоимости производства работ по строительству ТПД с использованием ССМ в достаточно широких пределах из
менения исходных данных.
4.3. Разработка организационно-технологических решений строительного производства на слабонесущих грунтах с использованием синтетических материалов
Организация СМР при закреплении объектов на слабонесущих грунтах. Теоретические и экспериментальные исследования технологических процессов строительного производства в условиях обводненной местности на слабонесущих грунтах можно структурировать с учетом рекомендаций фундаментальных положений системотехники (рис. 4.11) [67,71, 72].
Использование в строительном производстве укрепленных грунтов и синтетических материалов
Производство строительномонтажных работ при закреплении объектов на слабонесущих грунтах		Производство строительномонтажных работ при сооружении защитных покр ытий в обводненной местности		Производство строительномонтажных работ при сооружении технологических площадок на слабонесущих грунтах
Анкерные устр ойства из синтетического материала и укр тленных грунтов		Покрытия из геотсж стильных оболочек, заполненных укр епленными грунтами				1	 Насыпи из укрепленных грунтов, ар мир ованных син тетическими материалами
Рис. 4.11. Классификация технологических процессов строительного производства на слабонесущих грунтах
Рассмотрим последовательно организационные и технологические принципы реализации строительных процессов с учетом использования синтетических материалов [146,150].
274
В работах [177, 194, 226, 266] были разработаны устройства для стабилизации положения трубопровода с использованием укрепленных грунтов и различных типов балластирующих устройств. Обобщение выполненных исследований представлено в табл. 4.7, где 5 - толщина слоя. Величины вероятности отказов на промышленном объекте роте [191, 226], удельная трудоемкость сооружения С [чел-ч/км] и потребность в привозных строительных материалах М [т/км] определялась по методикам и алгоритмам, отраженным в работах [115,127].
Таблица 4.7.
Характеристики технологических процессов стабилизации объектов ______
Устройство	Область и особенности применения	Рггж	с, чел-ч/км	м, т/км
Грунтовая засыпка без армирования	Обводненные территории при отсутствии воды в процессе производства работ	0,015	33	—
Грунтовая засьпка, аркшрованная СМ	Возможность использования мерзлых грунтов; недостаточная долговечность аршрующнхСМ	0,003	128	8
Перем»1чки из укрепленных грунте® без армирования	Увеличение долговечности антикоррозионных покрытий; необходимость в специальных средствах для транспортировки и хранения вяжущих веществ	0,001	514	308
Перемычки из укрепленных грунте», армированные СМ	Увеличение долговечности антикорро-зюнных покрытий и армирующих СМ	0,001	560	312
Анкерные устройства ВАУ-1	Значительная зависимость несущей способности от характеристик грунта основания; обводненные территории	0,001	1035	28
Вяжущегрунтовые притру зы	Увеличение долговечности утяжелителей; необходимость в специальных средствах для транспорпфовки и хранения вяжущих веществ	0,001	1505	238
Утяжелители железобетонные марки У БО	Высокое качество утяжелителей, вьполненнлх в заводских условиях; высокие материалоемкость, транспортные расходы и стоимость	0,001	909	2607
Области применения грунтовых засыпок по расчетной нагрузке fBbrr для трубопроводов диаметром DH = 0,53 -г 1,42 м песчаными и глинистыми грунтами можно рассчитывать по следующим эмпири
275
ческим формулам: без армирования fBbIT £ 12,9-DH - 1,85; с армированием синтетическими материалами fBbfr < 23,8-DH - 0,62, где fBbIT [кН/м]- расчетная нагрузка на трубопровод, действующая вертикально вверх, за вычетом расчетной нагрузки от собственного веса трубопровода (195,196].
Рассмотрим технологический процесс закрепления участка трубопровода вяжущегрунтовыми пригрузами (ВГП) |266] на сла-бонесущем обводненном грунте. В состав работ по закреплению объекта входят следующие технологические операции: изготовление оболочек из НСМ; приготовление вяжущегрунтовой смеси; изготовление пригрузов; погрузо-разгрузочные и транспортные работы; монтажные работы по навеске пригрузов на трубопровод. Изготовление заготовок геотекстильных оболочек предпочтительно вести в базовых условиях сваркой или прошивкой с замыканием монтажных швов на трассе сваркой.
Приготовление вяжущегрунтовой смеси может выполняться по трем технологическим схемам: разработанный из траншеи или карьера грунт формируется в виде обвалования, в которое подается вяжущее вещество, затем вяжущегрунтовая смесь перемешивается экскаватором (рис. 4.12); разработанный грунт формируется в виде лотка, в который вносится вяжущее вещество, затем производится перемешивание автогрейдером; разработанный грунт планируется бульдозером, вяжущее вещество равномерно распределяется по его поверхности, затем производится перемешивание дорожной фрезой.
Готовая вяжущегрунтовая смесь укладывается в пресс-форму, в которой предварительно размещается заготовка геотекстильной оболочки, уплотняющая нагрузка создается набором грузов. Уплотненные вяжущегрунтовые блоки вынимаются из пресс-формы и перемещаются на монтажные подставки, которые расположены таким образом, чтобы расстояние между двумя блоками, равнялось длине силового пояса. Затем выполняется замыкание монтажных швов
276
геотекстильной оболочки и силового пояса, причем по краям оболочек пригруза располагаются четыре монтажные петли.
ып
Рис. 4.12. Приготовление вяжущегрунтовой смеси: 1 - автобитумовоз;
2 - грунтовое обвалование; 3 - бульдозер
Погрузоразгрузочные работы с пригрузом ВГП осуществляются при помощи четырехветвяного стропа, продетого через монтажные петли.
Монтаж пригрузов ВГП на трубопровод может производиться как в случае, когда труба лежит на дне траншеи, так и на плаву при обводненной траншее. Навеска пригрузов выполняется автомобильным краном. Основные требования к контролю качества работ по балластировке трубопроводов вяжущегрунтовыми пригрузами приведены в табл. 4.8. Контроль качества работ по балластировке трубопроводов ВГП осуществляет прораб, исполнители и технадзор заказчика, а результаты регистрируются в исполнительной схеме, журнале работ и акте приемки СМР.
Состав бригады, перечень необходимых машин и механизмов при производстве работ по балластировке и закреплению трубопроводов с применением укрепленных грунтов (вяжущегрунтовыми пригрузами) приведен в табл. 4.9, где Nj - число рабочих и Ni - количество машин. Производительность бригад Q [м/смена] при вы-
277
пол нении строительно-монтажных операций при сооружении объектов различных диаметров DH будет соответственно равна: Q(DH = 530 мм) = 440 м/см; Q(DH = 720 мм) = 205 м/см; Q(DH = 1020 мм) = 98 м/см; Q(D.= 1220 мм) = 71 м/см; Q(DH = 1420 мм) = 53 м/см.
Таблица 4.8.
Контроль качества работ по балластировке объекта ВГП
Операгцн	Состав контроля	Техническая оснащенность	Вид контроля (кто контролирует / регистрация)
Приготовление вяжущегрунговой смеси	Дозировка вяжущего	Уровнемер, визуально	Операционный, постоянный, сплошной (прораб, исполнители / исполнительная схема)
Уплотнение вяжущегрунтовой смеси	Степень уплотнения	Пенетрометр, ударник	
Изготовление вяжущегрунтовых блоков	Геометрические параметры притру за	Рулетка	
Сварка монтажных швов геотекстнльных оболочек	Прочность материала и сварных соединений	Разрывная машина, визуально	Операционный, постоянньй, выборочный (прораб, исполнители / исполнительная схема)
Монтаж пригрузов на объект	Шаг между притрузами	Рулетка	Операционный, постоянньн, сплошной (прораб, исполнители / общий журнал работ)
Приемка закрепленного объекта	Соответствие требованиям проекта	Визуально	Выходной, постоянный, сплошной (прораб, технадзор заказчика / акт приемки)
Таблица 4.9.
Основные характеристики строительного процесса стабилизации объекта укрепленными грунтами
Состав бригады	Машины и механизмы	Марка	Nb4en	N2,iht
Машинист	Бульдозер	ДЗ-19	5	1
	Экскаватор	ЭО-4121А		1
	Автокран	К-162		1
	Погрузчик	Т-157		1
	Трубоукладчик	Т-1530		1
Водитель	Автобитумовоз	ДС-41	3	1
	Автосамосвал	КрАЗ-256Б1		2
Рабочий	...	—	4	...
Организации СМР при возведении защитных покрытий.
Характеристики защитных покрытий с использованием укрепленных грунтов и синтетических материалов приведены в табл. 4.10,
278
где С - удельная трудоемкость сооружения [чел-ч/м2]; М - потребность в привозных строительных материалах [кг/м2]; hB - высота волны [м]; Ьл - толщина льда [м]; v - скорость движения воды [м/с]; m - коэффициент заложения берегового откоса, 5 - толщины слоя [м]. Для сравнения в таблице представлены также параметры креплений каменной наброской и железобетонными плитами.
Таблица 4.10.
Сравнительные характеристики сооружения защитных покрытий
Конструкция	Область и особенности применения	Ретк	С, чел-ч/м2	м, кг/м*
Каменная наброска 5=1 мна слое гравия 6 = 0,3 м	Полная механизация работ; устойчивость к неравномерным осадкам; неустойчивость к ледовым нагружай; К < 1,0; h, < 0,75; v < 1,0; m > 2,5.	0,039	1Д7	2350
Покрытие сборными железобетонным! плитами 6 = 0,15 м на слое гравия 6= 0,35 м	Необходимость тщательной подготовки оснований; неустойчивость к неравномерным осадкам; трудность ремонта; h» < 2,0; h, < 1,0; v < 1,0; ш > 2,5.	0,012	0,59	970
Покрытие монолитной неармированной плитой из укрепленных грунтов 6 = 035 м	Полная механизация работ, возможность производства работ только '’насухо", Ь. < 1,0, И* < 0,75; ▼ 03; ш £ 3,0.	0,025	0,06	53
Покрытие из укрепленных грунтов 6=035 м, армированное ССМ	Устойчивость к ледовым и волновым нагрузкам, сползанию по откосу, возможность производства работ только "насухо"; h, <, 1,5; Ьл < 1,0; v £ 0,5; ш£2,0.	0,018	0,26	66
Покрытие из укрепленных грунтов 6=0,5 м, армированное автопокрышками	Повыление общей устойчивости укрепляемых откосов; значительнее затраты ручного труда; возможность производства работ только "насухо"; < 13; £ 1,0; v <. 03; m к 2,0.	0,018	0,67	125
Покрытие геотек-стильными оболочками диаметром 03 м с грунтами	Возможность крепления подводных откосов; осложнение производства берегоукрепительных работ; Ъ» 2,0; Ьл < 1,0; v < 13; ш £ 2,0.	0,015	138	40
Методика расчета вероятности отказов конструкций берегоук-реплений роте с учетом математического ожидания случайной величины ущербов от возможных повреждений и разрушений приведена в работах [193, 266]. Области применения различных конструкций
279
указаны на основе результатов исследований [90, 102] и данных работ [6,197,266].
Существующие классификации защитных сооружений по конструкции [6, 240] не всегда позволяют с достаточным обоснованием выбирать технические и проектные решения креплений берегов для конкретных условий в створах подводных трубопроводов.
Эффективность берегоукрепления в первую очередь определяется эксплуатационной надежностью подводного трубопровода. Для создания высокой надежности зачастую требуются значительные материальные затраты, в то время как при меньших расходах можно выполнить берегоукрепление, обеспечивающее работоспособность объекта. Целесообразно выбирать меру надежности бере-гоукреплений, исходя из экономических соображений.
Предлагаемая классификация защитных сооружений в зависимости от вероятности отказов, удельной трудоемкости, потребности в привозных материалах позволяет в соответствии с конкретными условиями в створе подводного трубопровода выбрать конструкцию, обеспечивающую минимум затрат трудовых ресурсов при заданном уровне эксплуатационной надежности [221,222].
В состав работ по сооружению покрытия монолитной неарми-рованной плитой из укрепленных грунтов входят следующие технологические операции: дозировка грунта и вяжущего вещества; перемешивание грунта с вяжущим веществом; послойная укладка вяжущегрунтовой смеси на поверхности укрепляемого откоса; межслойное уплотнение покрытия. Если по каким-либо причинам для укрепления нельзя использовать местный грунт, слагающий береговой откос, следует применять грунт из карьера, при этом внесение вяжущего вещества в грунт и перемешивание смеси можно выполнять как в карьере, так и непосредственно на укрепляемом откосе. Желательно, чтобы карьер находился в непосредственной близости от строительной площадки. Берегоукрепление сооружают отдель-
280
ними картами, работы ведут снизу вверх, начиная от нижней границы покрытия. При выборе размера карт в плане необходимо исходить из условий обеспечения наивысшей производительности используемой техники. Одна карта должна сооружаться из одного замеса укрепленных грунтов, при этом дозировка грунта и вяжущего вещества также рассчитывается на один замес. Укрепленные грунты укладывают послойно с межслойным уплотнением, толщина слоя 10 4- 15 см.
В зависимости от конкретных условий выполнение работ может производиться по четырем технологическим схемам.
Схема 1. На вершине укрепляемого берегового откоса устраивают горизонтальную площадку, на которой автогрейдером и бульдозером формируют грунтовый лоток. В него из автобитумовоза сливают вяжущее вещество, которое автогрейдером перемешивают с грунтом. Готовую вяжущегрунтовую смесь послойно укладывают бульдозером на береговой откос с межслойным уплотнением покрытия прицепным дорожным катком.
Схема 2. Грунт с вяжущим веществом перемешивают в карьере экскаватором. Готовую вяжущегрунтовую смесь грузят на автосамосвалы и перевозят на строительную площадку.
Схема 3. Грунт слоем толщиной 0,2 м распределяют по площадке бульдозером, перемешивание его с вяжущим веществом осуществляют навесной дорожной фрезой.
Схема 4. На площадке бульдозером устраивают валик из грунта высотой до 1 м на ширину рабочего органа траншеезасыпателя. Грунт перемешивают с вяжущим веществом траншеезасыпателем, дополнительно оснащенным навесным оборудованием для подачи связующего от автобитумовоза к рабочему органу.
Состав бригад, перечень необходимых машин и механизмов для выполнения работ по берегоукреплению приведены в табл. 4.11, где Ni - число рабочих и N2- количество машин.
281
Схемы 1, 3 и 4 указаны для случая, когда при укреплении берегов используются местные грунты. При использовании грунтов из карьера бригады необходимо увеличить на 3 человека (машинист, водитель, рабочий) и доукомплектовать экскаватором ЭО-4121А, автосамосвалом КрАЗ-256Б1.
Таблица 4.11.
Основные характеристики строительства защитных покрытии с использованием укрепленных грунтов
Состав бригады / схема 1	Машины и механизма	Марка	Nb4en	N^nrr
Машинист	Автогрейдер	ДЗ-98	2	1
	Бульдозер	ДЗ-19		1
Водитель	Авто битумов 03	ДС-41	1	1
Рабочий	...	—	2	—
—	Прицепной дорожньй каток	ДУ-39А	...	1
Состав бригады / схема 2	Машины и механизм»!	Марка	Кьчел	N?,niT
Машинист	Экскаватор	ЭО-4121А	2	1
	Бульдозер	ДЗ-19		1
Водитель	Автобнгумовоз	ДС-41	2	1
	Автосамосвал	КрАЗ-256Б1		1
Рабочий	...	...	3	...
...	Прицепной дорожньй каток	ДУ-39А	...	1
Состав бригады/ схема 3	Машины и механнзмл	Марка	Ni,4en	Nfr.nn-.
Машинист	Бульдозер	ДЗ-19	1	1
Водитель	Дорожная фреза	Д-530	2	1
	Автобитумовоз	ДС-41			1
Рабочий	...	...	2	...
...	Прицепной дорожньй каток	ДУ-39А	•••	1
Состав бригады / схема 4	Машины и механизмы	Марка	Nb4en	N,,nrr
Машинист	’Цэаншеезасыпатель	ТР-351	2	1
	Бульдозер	ДЗ-19		1
Водитель	Автобнгумовоз	ДС-41	1	1 2
	Автосамосвал	КрАЗ-256Б1		
Рабочий	...	...	2	...
—	Прицепной дорожньй каток	ДУ-39А	...	1
Производительность бригад Q [м2/см] и особенности применения описанных схем определяется следующими количественными и качественными показателями: схема 1 - Q = 572 м2/см, возможность производства работ непосредственно на укрепляемом откосе, площадь покрытия до 2000 м2; схема 2 - Q = 460 м2/см, невозможность производства работ на укрепляемом откосе, площадь покрытия до 2000 м2; схема 3 - Q = 812 м2/см, площадь покрытия
282
2000^-5000 м2; схема 4 — Q = 604 м2/см, площадь покрытия свыше 5000 м2.
В состав работ по сооружению берегозащитного покрытия из укрепленных грунтов, армированного ССМ или автопокрышками, кроме указанных выше, дополнительно входят следующие технологические операции [97, 113]: раскладка полотнищ ССМ (автопокрышек) на поверхности укрепляемого откоса; соединение соседних полотнищ ССМ (автопокрышек) между собой; установка анкеров и крепление полотнищ ССМ (автопокрышек) к анкерам; засыпка полотнищ ССМ (автопокрышек) укрепленными грунтами. Полотнища ССМ укладывают вручную перпендикулярно к урезу воды с нахлестом 20 4- 40 мм, соединяют между собой и крепят к поверхности откоса П-образными анкерами и к железобетонным блокам. Автопокрышки укладывают вручную или краном рядами параллельно линии берега со смещением в смежных рядах в шахматном порядке, скрепляют между собой струбцинами, крепят к поверхности откоса с помощью костылей, анкеров и к железобетонным блокам [265].
При засыпке бульдозером полотнищ ССМ и автопокрышек укрепленными грунтами не допускаются повреждения материалов, соединений, анкеров. Бригада по производству берегоукрепительных работ увеличивается на 4 человека (2 рабочих, 2 водителя) и доукомплектовывается автомобилем ЗИЛ-131 (автосамосвалом КрАЗ-256Б1), автокраном К-162.
Основные требования к контролю качества работ по сооружению берегозащитных покрытий из укрепленных грунтов приведены в табл. 4.12. Контроль качества работ по сооружению берегозащитных покрытий осуществляет прораб, исполнители и технадзор заказчика, а результаты регистрируются в исполнительной схеме, журнале работ и акте приемки СМР.
Покрытия геотекстильными оболочками, заполненными укрепленными грунтами, сооружают из отдельных матов. В состав работ
283
по сооружению покрытия входят следующие технологические операции: раскладка полотнищ геотекстильного материала в металлическую пресс-форму; приготовление вяжущегрунтовой смеси и заполнение ею пресс-формы; уплотнение вяжущегрунтовой смеси; замыкание оболочек; сворачивание мата в рулон; укладка мата на береговой откос.
Таблица 4.12.
Контроль качества строительства защитных покрытий
Операции	Состав контроля	Техническая оснащенность	Вид контроля (кто контролирует / регистрация)
Разметка границ покрытия	Верхняя и нижняя отметки покрытия, протяженность вдоль уреза воды	Нивелир, рулетка	Операционный, пос-тоданый, сплошной (прораб, исполнители / обпщй журнал работ)
Дозировка грунта и вяжущего вещества	Объем замеса грунта, количество вяжущего	Визуально	Операцгонный, постоянный, сплошной (прораб, исполнители / нсполнитегъная схема)
Перемешивание грунта с вяжущим веществом	Однородность вяжущегрунтовой смеси		
Укладка вяжущегрунтовой смеси и уплотнение покрытия	Толщина слоев, степень уплотнения	Щуп, мнкропенетро-метр, ударник	
Укладка, соединение и закрепление армирующих материалов	Величины нахлестов и зазоров, шаг и количество соединений и анкеров	Мерная линейка, рулетка	
Приемка покрытия	Соответствие требованиям проекта	Визуально, нивелир, рулетка, щуп, микропенетрометр, ударнгж, пробоотборники	Выходной, постоянный, выборочный (прораб, технадзор заказчика/акт приемки)
Конструкция пресс-формы позволяет изготовить маты, состоящие из семи оболочек, масса одного мата - 825 кг. Маты целесообразно изготовлять непосредственно на строительной площадке, а при отсутствии такой возможности в карьере, расположенном поблизости. Приготовление вяжущегрунтовой смеси может выполняться по одной из ранее рассмотренных схем. Мат, свернутый в рулон, имеет диаметр 1,2 м. При укладке матов на надводный откос монтажные швы соединяют сваркой; при укладке матов на подвод
284
ные откосы их предварительно скрепляют в укрупненные карты с размерами сторон 6-И 0 м, карты укладывают с перекрытием 0,25 ч-1,00 м.
В состав бригады по производству берегоукрепительных работ геотекстильными матами, заполненными укрепленными грунтами, входят 3 машиниста, 3 водителя, 3 рабочих, 1 сварщик. Бригада укомплектовывается следующей техникой: бульдозер ДЗ-19, автогрейдер ДЗ-98, погрузчик Т-157, автокран К-162, автомобиль ЗИЛ-131, автобитумовоз ДС-41, прицепной дорожный каток ДУ-39А, оборудование для сварки геотекстиля.
Требования к контролю качества берегоукрепительных работ геотексительными матами, заполненными укрепленными грунтами, можно принимать в соответствии с табл. 4.12.
Организации СМР при возведении ТПД с использованием СМ. Характеристики насыпей технологических площадок с использование синтетического материала и укрепленного грунта представлены в табл. 4.7, где С - удельная трудоемкость сооружения [чел-ч/км], М - потребность в привозных строительных материалах [т/км], b = 6 м - ширина технологической площадки, - прочность грунта на сдвиг [кПа], Егр - модуль упругой деформации грунта [МПа]. Для сравнения в таблице приведены параметры известных конструкций: трехслойной из песчано-гравийной смеси, щебня и асфальтобетона; двухслойной из песка и прослойки геотекстиля. При определении трудоемкости строительства технологических площадок и дорог использовались рекомендации 1167]. Области применения конструкций даны на основании результатов выполненных исследований [127,266].
Рассмотрим последовательность сооружения дорожной одежды (табл. 4.13, где 5 - толщина слоя), поскольку данная конструкция включает все слои, входящие в иных сочетаниях в состав прочих дорожных одежд. В процессе производства работ выполняются
285
следующие операции (рис. 4.13): укладка первой армирующей прослойки; отсыпка, планировка и уплотнение песчаного слоя; укладка второй армирующей прослойки; дозировка грунта, гравия и вяжущего вещества; перемешивание компонентов; послойная укладка вяжущегрунтовогравийной смеси с межслойным уплотнением; укладка и уплотнение асфальтобетонного слоя.
ТаОлкщв 4.13.
Сравнительные характеристики сооружения технологических площадок
Конструкция	Область и особенности грименения	С, чел-ч/км	м, т/км
Песчано-гравийное основание 6 = 0,10 м + армирующая прослойка -+ слой укрепленных грунтов 3=0,30 м	Ремонтопригодность и возможность ко-леобразовання; строительство на подстилающих песчаных и глинистых грунтах (Яв^75;Е„ £5).	420	2269
Песчано- гравийное основание б = 0,10 м + армирующая прослойка + слой укрепленных грунтов 3 = 0,30 м + слой асфальтобетона 3 = 0,06 м	Увеличение долговечности покрытия; возможность колеобразовання; строительство на подстилающих песчаных и глинистых грунтах (R^ > 75; Е^ £ 5).	661	2845
Песчано-гравийное основание 3=ОДО м слой щебня 3 = 0,15 м + слой асфальтобетона 3 = 0,06 м	Высокая материалоемкость, транспортные расходы н стоимость; строительство на подстилающих песчаных и глинистых грунтах (Кж 75; Е^ > 5).	810	4272
Геотекстиль в два слоя-ь слой песка 3 = 0,80 м	Защита от вымывания песка; неравномерные осадки; ТПД на подстилающих водо-насыценных грунтах (R^, < 75; Е, > 5).	606	9093
Армирующая прослойка + слой песка 3 - 0,20 м	Уменьшение осадок; ТПД на водонасыщенных грунтах (R„ < 75; Em > 5).	488	2126
Армирующая прослойка + слой песка 3 = 0,20 м + армтрующая прослойка + слой укрепленных грунтов 8=ОДО м	Уменьшение осадок; возможность костеобразования; строительство на подстилающих водонасыщенных грунтах (R,tt < 75; Еь<5)-	684	3338
Армирующая прослойка + слой песка 3 = ОДО м + армгрующая прослойка + слой укрепленных грунтов 3 = 0,30 м + слой асфальтобетона 3 = 0,06 м	Уменьшение осадок; возможность колеоб-разования; строительство на подстилающих водонасыщенных грунтах (R,B < 75; Е*<5).	925	3914
В зависимости от конкретных условий возможны два варианта приготовления вяжущегрунтовогравийной смеси: непосредственно на полотне строящейся дороги; в карьере с последующей транспортировкой и укладкой смеси на полотно. Дозировка компонентов смеси производится на 1 т вяжущего вещества из расчета: 12-5- 16 т грунта и 6 т 8 т гравия. Объем одного замеса смеси определяется с
286
учетом объема автобитумовоза. Перемешивание всех компонентов ведется одновременно, после чего выполняется укладка смеси слоем толщиной 0,15 м и уплотнение, затем операции повторяются и устраивается второй слой укрепленных грунтов.
Рис. 4.13. Схема сооружения ТПД с укладкой армирующей прослойки и песчаного слоя: 1 - бульдозер; 2 - каток; 3 - армирующая прослойка;
4 - песок; 5 - автосамосвал
Армирующая прослойка укладывается вручную с нахлестом полотнищ не менее 0,4 м, края полотнищ скрепляются хомутами.
В состав бригады для строительства ТПД входят: 4 машиниста, 3 водителя, 4 рабочих. Бригада оснащается следующими машинами и механизмами: автогрейдером ДЗ-98, двумя бульдозерами ДЗ-19, экскаватором ЭО-4121А, двумя автосамосвалами КрАЗ-256Б1, автобитумовозом ДС-41, прицепным дорожным катком ДУ-39А. Производительность бригады составляет 80 4- 180 м/см в зависимости от конструкции ТПД. Основные требования к контролю качества работ по сооружению ТПД приведены в табл. 4.14. Контроль качества работ по сооружению ТПД осуществляет прораб, исполнители и технадзор заказчика, а результаты регистрируются в исполнительной схеме, журнале работ и акте приемки СМР.
287
Таблица 4.14.
Контроль качества сооружения технологических площадок
Операцгн	Состав контроля	Техническая оснащенность	Вид контроля (кто контролирует / регистрация)
Укладка армирующей прослойки	Прилегание прослойки к полотну ТПД; отсутствие гофр, перегибов; величи-на нахлеста полотнищ	Визуально, мернаялента	Операционный, постоянньй, сплошной (прораб, исполнители/ исполнительная схема)
Отсыпка, планировка и уплотнение песчаного слоя	Толщина слоя степень уплотнения	Нивелир, щуп, микропенетрометр, ударник	
Дозировка грунта, гравия и вяжущего	Объем замеса, количество вяжущего	Визуально	
Перемешивание комюненгов смеси	Однородность смеси		
Послойная укладка смеси и межслойное уплотнение	Толщина слоев, степень уплотнения	Щуп, микропенетрометр, ударник	
Укладка и уплотнение асфальтобетона	Отметки верха дорожной одежды, толщина слоя степень уплотнения		
Приемка технологической площадки 1		Соответствие требованиям проекта	Визуально, нивелир, рулетка, микропенетрометр, пресс, пробоотборники	Выходной, постоянный, выборочный (црораб, технадзор заказчика / акт приемки)
Заключение
Выполнено исследование организации строительного производства на слабонесущих грунтах. Анализ конструктивных особенностей строительства ТПД, армированных синтетическими материалами (СМ) позволил определить методологию организации и технологии производства работ при сооружении ТПД с использованием в основании сетчатой (ССМ) или резинотканевой (РСМ) ячеистой прослойки в комбинации с нетканым синтетическим материалом (НСМ). Решение задачи строительства надежной ТПД на сла-бонесущем грунте предлагается достигнуть за счет использования в качестве армирующих прослоек высокопрочных материалов, обладающих ярко выраженными упругими свойствами (с модулем упругой деформации выше 0,1 МПа). Применение таких материалов, в первую очередь снизит неравномерности осадок насыпи за счет эф
288
фективного и равномерного перераспределения усилий от транспортных нагрузок, передаваемых на слабое основание; во-вторых, обеспечит равномерную по времени осадку насыпи и нормальную эксплуатацию ТПД.
Работы по сооружению ТПД с прослойкой из СМ осуществляются специализированной строительной бригадой. В работе определен состав бригады и соответствующий комплект машин и механизмов для сооружения ТПД с использованием СМ. Выбор рациональных технологических параметров ТПД зависит от организации производства СМР на возводимом объекте. Разработанные методики расчета учитывают: размеры и расположения ТПД, необходимых для технологических операций и складирования материально-технических ресурсов; габариты используемой строительной техники; схемы производства основных строительно-монтажных работ.
Технологический процесс строительства ТПД состоит из следующих этапов: разбивки и закрепления оси ТПД согласно принятому проекту, в основу которого заложены определенные конструктивные и технологические параметры; расчистки полосы строительства от мелколесья и кустарника; устройства армирующей прослойки путем плетения из отдельных полос рулонного СМ непосредственно на месте строительства, либо изготавливая прослойку на индустриальных площадках с последующей транспортировкой и раскаткой; разработки грунта в карьере и транспортировки его до места строительства; отсыпки и устройства насыпи ТПД с последующим уплотнением.
График выполнения основных операций технологического цикла включает в себя: раскатку прослойки; формирование насыпи; подвоз и разгрузку грунта. В связи с тем, что производительность выполнения работ по устройству насыпи определяется интенсивностью подвоза грунта к месту строительства, темпами раскладки армирующей прослойки и формированием насыпи, эффективный
289
строительный режим (максимальный по производительности строительный график производства работ) можно обеспечить путем использования определенного количества самосвалов. В работе получены функциональные взаимосвязи производительности выполнения работ и технологических показателей: высоты насыпи; длины захватки; плотности грунта отсыпки; расстояния до места погрузки грунта; конструктивных параметров ТПД; грузоподъемности и средней скорости движения автосамосвала; нормы выработки бульдозера на формирование насыпи; затрат времени на укладку прослойки на захватке. Производительность работ по строительству ТПД зависит от объема земляных работ, т.е. от высоты насыпи и количества используемых автосамосвалов: снижая высоту насыпи за счет использования в основании армирующих прослоек, получаем достаточно высокие технико-экономические показатели возведения ТПД без снижения качества выполнения СМР.
Многовариантные расчеты должны выполняться в условиях постоянного изменения стоимостных характеристик, что приводит к необходимости использования современных методов программирования информационно-вычислительных диалоговых систем. Это позволяет осуществлять выбор эффективного организационно-технологического процесса строительства ТПД. Разработанная методика выбора подразумевает наличие некоторого числа конкурирующих вариантов строительства различных типов ТПД в заболоченной местности. Область технико-экономической целесообразности применения определенной организации и технологии следует устанавливать для вариантов строительства в адекватных условиях, при одинаковой степени использования машин и механизмов, при одном и том же уровне организации выполнения работ т.п. Оценка техникоэкономической эффективности выполнения работ по строительству ТПД выполняется в соответствии с экономическими нормативами с учетом возможных конструктивных вариантов ТПД. Определение
290
экономических показателей строительства зависит от себестоимости производства СМР, которая представлена в виде суммы затрат: затрат на материалы; основной заработной платы рабочих; расходов на эксплуатацию строительных машин и автотранспорта; прямых затрат, включающих расходы на перемещение грунта на место строительства из карьера; накладных расходов.
Анализ полученных данных показывает существенное влияние затрат на перевозку грунта от карьера до места строительства при любой конструкции ТПД. Отметим, что относительная себестоимость строительства грунтовой ТПД при дальности возки минерального грунта более 3 км меньше, чем ТПД с использованием в основании синтетического материала. Это обусловлено тем, что при строительстве ТПД грунтового типа требуется минимальное количество минерального грунта для возведения насыпи. Так, при высоте насыпи технологической грунтовой площадки Нг = 1,2 м (С = 100%), с использованием ССМ НСсм = 1,0 м и с использованием РСМ Нрсм = 0,8 м при одинаковой величине дальности доставки грунта Lo = 9 км, относительная себестоимость строительства последних снижается соответственно на 5% и 50%, т.е. использование в качестве армирующих прослоек синтетических материалов позволяет существенно снизить себестоимость строительства технологических площадок. Технико-экономический анализ показателей сооружения технологических площадок - это единственно возможный путь для максимально-эффективного строительства с минимальными затратами при наличии многовариантности проектирования таких площадок в сложных природно-климатических условиях, особенно в новых экономических условиях. Предложенная методика позволяет не только оценить продолжительность и стоимость строительства, но и выявить потребности в материалах, машинах, механизмах.
291
В работе выполнены исследования организации и технологии строительного производства при сооружении объектов на слабонесущих грунтах, которые основаны на формировании комплекса различных моделей и включают мониторинг, прогнозирование, анализ и целеформирование решений в процессе организационнотехнологического проектирования.
Разработана организации строительного производства при сооружении защитных покрытий с использованием укрепленных грунтов и СМ. Выполнены расчеты технологических параметров сооружения защитных покрытий с учетом удельной трудоемкость сооружения объекта С [чел-ч/м2] и потребности в привозных строительных материалах М [кг/м2]; для сравнения представлены также параметры креплений каменной наброской и железобетонными плитами. Анализ конструктивных особенностей строительства ТПД, армированных СМ, позволил определить методологию организации и технологии производства работ при их сооружении с использованием в основании сетчатой или резинотканевой ячеистой прослойки. Решение задачи строительства надежной ТПД на слабонесущем грунте предлагается достичь за счет использования в качестве армирующих прослоек высокопрочных материалов, обладающих ярко выраженными упругими свойствами (с модулем упругой деформации выше 0,1 МПа). Работы по сооружению ТПД с использованием СМ и укрепленных грунтов осуществляются специализированной строительной бригадой. В работе определен состав бригады и соответствующий комплект машин и механизмов для реализации технологического процесса строительства в сложных инженерногеологических и природно-климатических условиях с применением укрепленных грунтов и СМ. Рассмотренные технологии производства строительных работ обеспечивают сокращение затрат (~ 25%), трудоемкости (~ 10%), объема транспортных операций (~ 15%).
292
Результаты исследований включены в нормативнотехнические рекомендации: методика комплексного укрепления грунтов вяжущими веществами и синтетическими материалами при строительстве на слабонесущих грунтах. Методика предназначена для прогнозирования показателей строительства объектов на слабо-несущих грунтах, что обеспечивает возможность мониторинга организационно-технологической надежности ПСП и управления использованием строительных ресурсов предприятий путем формирования оптимальных технологических структур выполнения работ. Алгоритм поставленной задачи позволяет прогнозировать ресурсные потоки в процессе строительства объекта, обеспечивая повышение их эффективности, что подтверждено при внедрении результатов исследования.
Глава 5
Исследование и разработка информационно-инженерных систем подготовки строительного производства с использованием укрепленных грунтов
5.1. Организационно-технологические процессы строительного производства в условиях обводненной местности с учетом физикомеханических свойств грунта
Использования укрепленных грунтов при строительстве ТПД в обводненной местности. Основные закономерности изменения свойств укрепленных грунтов определяются процессами взаимодействия трех компонентов: вяжущего вещества, частиц грунта и воды [11, 20, 177]. Рассмотрим первоначально роль нефтяных вяжущих веществ [25, 53, 260]. В его составе можно выделить следующие группы органических соединений: парафинонафтеновые и ароматические углеводороды, смолы, асфальтены, карбены, кар-боиды. Ароматические углеводороды являются разжижителями и позволяют наносить вяжущее вещество в мелкодиспергированном состоянии без разогрева; асфальтены придают грунту водостойкость, карбены и карбоиды (твердые заполнители) - прочность; смолы играют связующую роль; нафтеновые кислоты - поверхностноактивные вещества.
Основные технологические параметры укрепления грунтов вяжущими веществами и физико-механические характеристики по
294
лученного материала определялись экспериментально в лабораторных условиях [216, 266]. Для исследований использовались грунты, характеристики которых приведены в табл. 5.1.
Таблица 5.1.
Характеристика использовавшихся для исследований фунтов
Показатель	Суглинок	Супесь
Исходная влажность, %	23	16
Плотность естественного опожемтя, кг/м5	1900	1700
Сцепление, МПа	0,022	0,011
Угол внутреннего трения, град.	22	27
Физико-механические характеристики укрепленных грунтов: прочность при сжатии и изгибе, плотность, сцепление и сопротивление пенетрации - определялись в соответствии с рекомендациями [280]. Дозировка вяжущего вещества принималась в процентах от массы скелета грунта.
Наилучшие результаты могут быть получены при использовании вяжущего вещества для укрепления суглинков и супесей. С увеличением содержания глинистых частиц эффективность улучшения свойств связных грунтов повышается, однако для гидрофильных глин адгезия между частицами грунта, обработанного связующим, весьма низкая, поэтому вода, проникнув к поверхности раздела вяжущее вещество - частица грунта, легко смещает пленку закрепителя и образует вокруг частицы пленку воды. Поэтому для глин рекомендуются регулирование гранулометрического состава введением песка и добавка активных веществ (извести, цемента), вызывающих физико-химическое взаимодействие на поверхности частиц с изменением знака электростатического поля. Песчаные грунты не пригодны для укрепления вяжущим веществом вследствие невозможности получения требуемых прочностных характеристик, поэтому для песков рекомендуется регулирование гранулометрического состава введением глины.
295
Необходимая дозировка вяжущего вещества определяется свойствами грунта. Объем закрепителя не должен превышать объема пор при максимальном уплотнении. В результате испарения рас-жижителей и полимеризации повышается вязкость вяжуще-грунтовой смеси, и система приобретает необходимую прочность.
Результаты определения прочности при сжатии и изгибе образцов укрепленных грунтов в зависимости от дозировки связующего приведены на рис. 5.1 и рис. 5.2.
Рис. 5.1. Зависимость прочности при сжатии образцов укрепленных грунтов от дозировки (Д) вяжущего вещества: 1,2- суглинок; 3, 4 - супесь;
1,3- прочность при сжатии R; 2,4 - прочность при сжатии водонасыщенных образцов RB
Необходимое число экспериментов рассчитывалось в соответствии с рекомендациями [13]. Прочность при сжатии воздушносухих образцов с ростом дозировки закрепителя снижается, поскольку обволакивание агрегатов грунта пленкой вяжущего вещества приводит к уменьшению сил взаимодействия между ними, но
296
вместе с тем оно способствует гидрофобизации частиц, вследствие чего возрастает прочность водонасыщенных образцов с увеличением дозировок закрепителя до 7% для суглинка и 5% для супеси. При дальнейшем повышении содержания связующего эта характеристика начинает снижаться, так как эффект нарушения связей между агрегатами преобладает над водоустойчивостью. Графики прочности при сжатии водонасыщенных образцов и коэффициента водоустойчивости имеют явно выраженные максимумы, причем наибольшие значения последнего смещены в область больших дозировок закрепителя.
Рис. 5.2. Зависимость коэффициента водоустойчивости образцов укрепленных грунтов (кв) от дозировки вяжущего вещества (Д): 1 - суглинок; 2 - супесь
Укрепленные грунты способны сохранять требуемые свойства в очень узком диапазоне оптимальной дозировки вяжущего вещества. При этом образуется каркасная структура укрепленного грунта, характеризующаяся непосредственным контактом агрегатов, благо
297
даря силам взаимодействия между которыми обеспечивается прочность материала, а также абсолютным заполнением пор и обволакиванием частиц грунта вяжущим веществом, что придает материалу водоустойчивость.
Отклонение содержания закрепителя в сторону увеличения на 1 -ь 2% приводит к образованию бесконтактной структуры, в которой прослойки реагента разобщают агрегаты грунта, в результате чего силы взаимодействия между ними ослабевают, что вызывает уменьшение прочности материала. Снижение дозировки вяжущего вещества на 1 4- 2% от оптимального значения не позволяет создать каркасную структуру укрепленного грунта, так как поры частично не заполнены связующим и адсорбционная пленка закрепителя обволакивает не все агрегаты, поэтому при увлажнении происходит заполнение пустот и смачивание отдельных частиц грунта водой, что приводит к чрезмерному набуханию и водопоглощению материала, а при последующем высыхании - к его растрескиванию и выкрашиванию.
Неоднородность вяжущегрунтовой смеси, когда в отдельных местах наблюдается отклонение соотношения компонентов (грунта, воды и связующего) от оптимальных значений, может являться причиной значительного снижения прочности и водоустойчивости материала. Однородность должна обеспечиваться тщательностью перемешивания компонентов, чтобы оптимальные влажность грунта и дозировка вяжущего вещества присутствовали в любой точке смеси. Основным при перемешивании является равномерное и полное покрытие закрепителем агрегатов грунта, причем перемешивание при слишком низких температурах приводит к недостаточному покрытию вяжущим веществом поверхности частиц породы, что обусловливает снижение прочности и водоустойчивости композиции.
Значение прочности при изгибе образцов укрепленного грунта в интервале дозировок закрепителя 4 + 8% изменяется незначитель
298
но. Благодаря образованию вяжущеглинистых соединений укрепленные грунты обладают эластичностью, но на сопротивление материала изгибу образовавшиеся связи влияют слабо.
С учетом требований к значениям физико-механических характеристик материалов для берегоукрепления оптимальными дозировками вяжущего вещества ВМТ следует считать при укреплении суглинков 6 -ь 8%, супесей 4 ч- 6% от массы скелета грунта.
Связующее адсорбируется грунтом, причем наиболее интенсивно происходит адсорбция асфальтенов. Образование водоустойчивых связей в укрепленном грунте обусловлено не столько интенсивностью процессов физической адсорбции, протекающих под действием молекулярных сил между частицами породы и вяжущего вещества, сколько наличием сил химического взаимодействия (хемосорбция), во много раз превышающих предыдущие. Природа молекулярных и химических сил носит электрический характер - противоположно заряженные частицы притягиваются, а одноименные -отталкиваются. Процесс адсорбции тесным образом связан с поверхностным натяжением, поэтому поверхностно-активные вещества, уменьшающие поверхностное натяжение, способствуют улучшению адсорбции.
Другим важным процессом, который происходит при взаимодействии грунтов с вяжушим веществом, является адгезия, т.е. прилипание или сцепление частиц породы за счет их смачивания закрепителем. Явление смачивания также связано с поверхностным натяжением, уменьшение которого благодаря поверхностно-активным веществам приводит к улучшению адгезии.
Сцепление укрепленного грунта имеет максимум в интервале оптимальных дозировок связующего (рис. 5.3). В воздушно-сухом состоянии сцепление образцов для дозировки закрепителя 6% всего на 10 -е- 15% больше по сравнению с водонасыщенным, в то время
299
как прочность при сжатии образцов для этой же дозировки в результате водонасыщения снижается на 65 -г 68%.
Д,%
Рис. 5.3. Зависимость сцепления образцов укрепленного суглинка (с) от дозировки вяжущего вещества (Д): 1 - воздушно-сухих образцов;
2 - водонасыщенных образцов
Обводнение не приводит и к сколько-нибудь значительному уменьшению угла внутреннего трения укрепленных грунтов. Таким образом, на сопротивление сдвигу грунтов, обработанных вяжущим веществом, не оказывает существенного влияния последующее увлажнение или высыхание.
Для формирования структуры укрепленного грунта существенное значение имеет исходная влажность. Установлено, что невозможно получить агрегаты требуемого размера, если грунт переувлажнен, в то же время при недостатке влаги потребуются большие затраты энергии на размельчение породы. Соблюдение оптимальной влажности грунта при укреплении обеспечивает его гидрофобность, в случае последующего увлажнения вода будет проникать в глубь
300
агрегатов в очень ограниченном количестве и не сможет оказывать разрушающего действия.
Вода не вступает в химические реакции с вяжущим веществом, но является важной структурирующей добавкой, от которой зависят прочность и водостойкость укрепленного грунта. Особую роль в создании водоустойчивой структуры при укреплении глинистых грунтов играет наличие на поверхности частиц пленки связанной воды, адсорбционные связи которой значительно выше, чем слоя закрепителя. Поверхностно-активные вещества вступают во взаимодействие с частью связанной воды, образуя очень прочные структуры, что способствует улучшению адсорбции компонентов вяжущего вещества.
Изменение исходной влажности грунта при укреплении весьма чувствительно отражается на свойствах получаемого материала (рис. 5.4). При оптимальной влажности плотность укрепленного грунта максимальна, изменение влажности на 2% снижает коэффициент уплотнения до 0,95 4- 0,96, на 4% - до 0,91 -ь 0,92. Оптимальные значения исходной влажности грунтов составляют для тяжелых суглинков 16 -ь 22%, для легких суглинков 12 4- 16%, для супесей 8 -ь 14% от массы скелета грунта.
После обработки связующим глинистые грунты оптимальной влажности, состоящие из агрегатов размером около 1 мм, обнаруживают более высокие показатели прочности и водоустойчивости, чем смеси, обработанные в воздушно-сухом состоянии. На поверхности частиц сухого грунта образуется адсорбционный слой воздуха, который плохо смачивается вяжущим веществом. Кроме того, воздух, находящийся в мелких порах сухого грунта, противодействует проникновению в них реагента.
Влажные агрегаты грунта легче смачиваются закрепителем, который всасывается в поры, освобождающиеся при испарении воды. В процессе перемешивания и уплотнения вяжущегрунтовой
301
смеси, имеющей оптимальную влажность, может происходить частичное эмульгирование связующего и размельчение неводоустойчивых агрегатов. После обработки сухого грунта, обладающего большим количеством свободной поверхностной энергии, вода способна проникать в поры, оттеснять пленку связующего, адсорбироваться на поверхности частиц и разрушать образовавшуюся структуру укрепленного грунта, что сопровождается снижением его прочности.
W,%
Рис. 5.4. Зависимость плотности образцов укрепленного суглинка (р) от исходной влажности грунта (W)
Излишняя влага ухудшает обволакиваемость частиц грунта закрепителем и препятствует уплотнению смеси. Обеспечение оптимальной влажности наряду с точностью дозировки компонентов, однородностью смеси и уплотнением являются важнейшими условиями качества укрепления грунтов.
Низкое качество перемешивания грунта с вяжущим не позволяет получить необходимые прочностные характеристики материала. Контролировать однородность смеси необходимо по внешним
302
признакам: цвету, равномерности распределения компонентов, удо-бообрабатываемости при укладке и уплотнении.
Значительное влияние на эффективность укрепления грунтов оказывает гранулометрический состав. С повышением дисперсности частиц увеличивается их адсорбция к асфальтенам и смолам. Связные грунты при содержании глинистых и пылеватых частиц в количестве более 35% не образуют зернистого скелета. Глинистые и пылеватые частицы, склеиваясь, образуют обычно агрегаты различного размера. В зависимости от влажности грунта и температуры окружающего воздуха в агрегаты может быть соединено до 60% всех глинистых и пылеватых частиц. Поэтому при укреплении связных грунтов приходится в основном обрабатывать не отдельные частицы, а их макро- и микроагрегаты. Следует отметить, что увеличение содержания агрегатов размером более 5 мм резко уменьшает водостойкость укрепленного грунта. Задача, следовательно, заключается в том, чтобы получить агрегаты необходимого размера, сделать их водоустойчивыми и прочно склеить друг с другом.
Вяжущее вещество распределяется в грунте, взаимодействуя главным образом с частицами глинистой фракции, а песчаная и пылеватая фракции скопляются в виде гнезд и линз разного размера и формы. Взаимодействие закрепителя с глинистыми частицами приводит к образованию взаимопоглотительных соединений, обладающих эластичностью и способностью стягивать более крупные в агрегаты. В результате такого взаимодействия не происходит создания однородно монолитного материала, а получается агрегатно-пористая структура укрепленного грунта, связанная эластичными пленками вяжущеглинистого вещества.
Выдержка приготовленной смеси грунта с вяжущим веществом перед уплотнением в течение 4 суток позволяет увеличить прочность при сжатии материала на 25% по сравнению с немедленным уплотнением после перемешивания (рис. 5.5).
303
При выдержке происходит испарение разжижителей, позволяющих наносить закрепитель в мелкодисперсном состоянии, но не участвующих в образовании прочной и водоустойчивой структуры укрепленного грунта. Уплотнение вяжущегрунтовой смеси с меньшим содержанием ароматических углеводородов (разжижителей) обеспечивает лучшие условия взаимодействия между агрегатами грунта, увеличение плотности, улучшение свойств укрепленных грунтов. Однако выдержка смеси свыше 4 суток, сопровождающаяся образованием абсорбционных связей между агрегатами в присутствии вяжущего вещества и воды, и последующее уплотнение приводят к нарушению возникшей структуры, а следовательно, к снижению прочности.
Рис. 5.5. Зависимость прочности при сжатии образцов укрепленных грунтов (R) от времени выдержки до уплотнения (ту):
1 - суглинок; 2 - супесь
Создание каркасной структуры укрепленного грунта невозможно без уплотнения. После перемешивания компонентов в вяжущегрунтовой смеси имеется значительное количество пор различной
304
формы и размера, заполненных воздухом. Без надлежащего уплотнения укрепленные грунты имеют низкие прочность и плотность, а при их увлажнении воздух в порах замещается водой, что приводит к оттеснению пленки связующего, обволакивающей частицы грунта, и разрушению структуры материала. Для обеспечения требуемых значений прочности, плотности и водоустойчивости необходимо, чтобы коэффициент уплотнения укрепленных грунтов составлял не менее 0,92 (в долях от максимальной плотности, определяемой в лаборатории методом стандартного уплотнения). Такая степень уплотнения обеспечивает заполнение пор вяжущим веществом и гидрофобность материала.
В строительном производстве уплотнение защитных покрытий может производиться катками с гладкими вальцами, пневмо-катками и транспортными средствами, создающими давление около 0,5 МПа. При увеличении уплотняющего давления свыше 0,4 0,6 МПа прочность при сжатии образцов укрепленных грунтов повышается незначительно (рис. 5.6). Увеличение уплотняющего давления в 10 раз приводит к возрастанию прочности в 2 раза, в 100 раз - в 3 раза.
Рис. 5.6. Зависимость прочности при сжатии образцов укрепленного суглинка (R) от уплотняющего давления (ру): 1 - воздушно-сухих образцов;
2 - водонасыщенных образцов
305
Контроль качества уплотнения можно производить по значению сопротивления укрепленных грунтов пенетрации, которое зависит от твердости материала. Для неводонасыщенных образцов укрепленных грунтов с увеличением исходной влажности грунта происходит снижение сопротивления пенетрации (рис. 5.7), так как увлажнение частиц породы снижает ее твердость.
Рис. 5.7. Зависимость сопротивления пенетрации образцов укрепленного (Ro) суглинка от исходной влажности грунта (W): 1 - воздушно-сухих образцов; 2 - водонасыщенных образцов
Зависимость сопротивления пенетрации от исходной влажности для водонасыщенных образцов укрепленного грунта имеет вид параболы, максимум которой соответствует значению оптимальной влажности, и совпадает с графиком плотности. В полевых условиях определение значения сопротивления материала пенетрации не представляет сложности и выполняется с помощью микропенетрометра.
Наиболее благоприятные условия взаимодействия вяжущего вещества с частицами породы существуют в карбонатных грунтах, а
306
также в грунтах, где в обменном состоянии присутствуют ионы кальция, содержатся оксиды железа и алюминия. Интенсивность образования хемосорбционных соединений на поверхности частиц грунта, насыщенного ионами кальция или железа, определяется содержанием в закрепителе анионоактивных веществ - высокомолекулярных органических кислот, которые интенсивно реагируют с положительно заряженными минералами. Частицы грунтов, содержащих карбонаты кальция, оксиды железа и алюминия, лучше смачиваются вяжущим веществом, обеспечивая при этом хорошую адгезию. Грунты, имеющие в своем составе сернокислые и углекислые соли натрия, хлориды плохо поддаются укреплению, так как имеют низкую прочность я водостойкость вследствие образования гидратных оболочек на поверхности частиц грунта, препятствующих их взаимодействию со связующим.
На основании результатов исследований можно сформулировать следующие рекомендации по использованию вяжущего вещества для укрепления грунтов в основании строительных конструкций:
-	укреплению вяжущим веществом подлежат суглинки и супеси без регулирования и с регулированием гранулометрического состава, пески с регулированием гранулометрического состава, глины с регулированием гранулометрического состава и добавками извести (цемента);
-	отклонение естественной влажности грунта, подлежащего укреплению, от оптимального значения, обеспечивающего максимальную степень уплотнения, не должно превышать ±4%;
-	при перемешивании грунта с вяжущим веществом следует обеспечивать однородность смеси, дозировка закрепителя в любой точке не должна выходить за пределы для суглинков 6 4- 8%, для супесей 4 -г 6% от массы скелета грунта;
307
-	уплотнение укрепленных грунтов является обязательным, значение уплотняющего давления должно составлять не менее 0,4 -г 0,6 МПа, выдержка приготовленной вяжущегрунтовой смеси перед уплотнением приблизительно до 4 суток обеспечивает упрочнение материала.
Моделирование строительного производства в условиях обводненной местности. Моделирование технологических операций строительного производства в условиях обводненной местности будем выполнять на примере укрепления грунтового основания и берегового откоса при сооружении подводных переходов трубопроводов через водные препятствия [6, 75, 263]. Обеспечение работоспособности и долговечности берегоукреплений в створах подводных трубопроводов имеет первостепенное значение как для безаварийной эксплуатации объекта, так и с точки зрения охраны окружающей среды. Главенствующую роль при этом будут играть прочность и устойчивость конструкций к внешним нагрузкам: колебанию температуры, воздействию течений и склоновых стоков, ледовым и волновым нагрузкам.
Укрепленные грунты обладают устойчивостью к колебанию температур, воздействию течений и склоновых стоков. При расчетах защитных покрытий на действие ледовых и волновых нагрузок согласно нормам [248], принятым для гидротехнических сооружений, должно соблюдаться условие недопущения наступления предельных состояний. Для проверки прочности и устойчивости защитных покрытий из укрепленных грунтов при действии на них ледовых и волновых нагрузок воспользуемся формулой
y-F < Fp-yp/y„,	<5Л)
где у = 1 - коэффициент сочетаний нагрузок; F - расчетное значение обобщенного силового воздействия (напряжений, усилия, момента
308
сил); Fp - расчетное значение обобщенной несущей способности (прочности, усилия сопротивления, момента сил сопротивления); ур = 1 - коэффициент условий работы; ун = 1,15 - коэффициент надежности по назначению сооружения.
Нагрузки от льда на берегоукрепления включают: горизонтальную и вертикальную составляющие силы от воздействия ледяного поля на сооружение откосного профиля; силу от воздействия остановившегося ледяного поля, наваливающегося на сооружение при действии течения воды и ветра; нагрузку на сооружение от воздействия сплошного ледяного покрова при его температурном расширении; силу от навала зажорных масс льда на сооружение; вертикальную силу и момент силы от примерзшего ледяного покрова при изменении уровня воды. Нагрузки от ветровых и судовых волн на берегоукрепления включают: волновое давление на откос, волновое противодавление. Расчет ледовых и волновых нагрузок выполнялся согласно [2491, а алгоритм расчета несущей способности берегоукреплении приведена в работе [147-150,266].
Результаты расчетов защитного покрытия на прочность и устойчивость, выполненного из грунта, укрепленного вяжущим веществом, для различных сочетаний ледовых и волновых нагрузок приведены в табл. 5.2, где Pi - проверка на прочность от равнодействующей ледовых нагрузок, Р2 - проверка устойчивости против сдвига примерзшим ледовым покровом при изменении уровня воды, Рз - проверка устойчивости против опрокидывания примерзшим ледяным покровом при изменении уровня воды, Рд - проверка на прочность от давления ветровых волн, Р5 - проверка на прочность от давления судовых волн, Рб - проверка устойчивости против сдвига при волновом противодавлении ветровых волн, Р7 - проверка устойчивости против сдвига при волновом противодавлении судовых волн. Как показали расчеты, отношение Fp/F для всех случаев превышает значение 1,15, что удовлетворяет условию (5.1). Таким об
309
разом, прочность и устойчивость берегоукреплении, выполненных с применением упрочненных грунтов, от действия ледовых и волновых нагрузок будет обеспечена.
Регулярное воздействие волн на защитное покрытие из укрепленных грунтов может привести к постепенному уменьшению его толщины вследствие вымывания связующего, отрыва частиц и агрегатов грунта, увлекаемых струйками воды. Долговечность берегоукрепления, следовательно, непосредственно зависит от устойчивости грунтов, обработанных вяжущим веществом, к размыву при волновых воздействиях.
Таблица 53.
Результаты расчетов защитного покрытия из укрепленных фунтов
Расчет	F	max{F?	г.	ndii{FD}	F„/F
Pi	Напряжения при изгибе	70 кПа	Прочность при изгибе	180 кПа	2,57
	Касательные напряжения	16 кПа	Сцепленге	21 кПа	1,31
Р2	Удельная сила сдвига	36 кН/м	Удельная сила сопротивления сдвигу	180 кН/м	5,00
Рз	Удельный момент силы опрокцдьвания	280 кН- м/м	Удельный момент силы сопротивления опрокцдьванию	716 кН-м/м	2,56
₽4	Напряжения при изгибе	91 кПа	Прочность при изгибе	180 кПа	1,98
	Касательные напряжения	14 кПа	Сцеплегме	21 кПа	МО
Р5	Напряжения при изгибе	32 кПа	Прочность при изгибе	180 кПа	5,63
	Касательные напряжения	5 кПа	Сцепление	21 кПа	4,20
Р4	Удельная сила сдвига	9 кН/м	Удельная сила сопротивления сдвигу	197 кН/м	21,89
Р7	Удельная сила сдвига	9 кН/м	Удельная сила сопротивления сдвигу	190 кН/м	21,11
Изучение основных закономерностей процесса разрушения защитных покрытий при накате на откос воды характеризуется принципиальной схемой, приведенной на рис. 5.8. Интенсивность размыва модели покрытия неодинакова, она максимальна в точке,
310
соответствующей наибольшему значению волнового давления, и значительно меньше на некотором удалении (рис. 5.9).
Рис. 5.8. Принципиальная схема для изучения волновых воздействий: 1 - вода; 2 - грунтовый откос; 3 - испытываемый образец укрепленного грунтового покрытия
Очевидно, что существенное уменьшение толщины крепления в результате воздействия волн будет иметь место на достаточно уз
ком участке покрытия и не должно непосредственно привести к
х,, см
Рис. 5.9. Зависимость интенсивности размыва (I) модели укрепленного грунтового покрытия от расстояния (хв): 1 - данные эксперимента;
2 - аппроксимация данных
311
При размыве укрепленных грунтов даже на небольшом протяжении может быть нарушена устойчивость крепления, так как оно окажется разделенным на две части. В результате обработки экспериментальных данных [220, 266] была получена регрессионная зависимость для расчета интенсивности размыва защитных креплений из укрепленных грунтов I [м/год], которая имеет следующий вид
I = (ki - k2-m - k3-c)-v,	(5.2)
где I - интенсивность размыва защитного покрытия [м/год]; кь к2, к3 - эмпирические коэффициенты, величина которых с учетом указанной размерности параметров регрессионной зависимости равна к] = 0,1785, к2 = 0,0105, к3 = 2,345; v - средняя скорость движения воды [м/с]; m = ctg а - коэффициент заложения берегового откоса; а - угол наклона откоса к горизонту [градус]; с - сцепление укрепленных грунтов [МПа].
Полученное значение интенсивности размыва может быть использовано для определения срока службы берегоукрепления при изменении средней скорости движения воды в интервале 0 < V < 2,60 м/с
Т = k4-d/(ItB),	(5.3)
где Т - средняя продолжительность эксплуатации защитного крепления из укрепленных грунтов [год]; d - толщина защитного покрытия из укрепленных грунтов [м]; tB - среднее расчетное время стояния уровня воды на отметке защитного покрытия из укрепленных грунтов в течение года [сут/год]; kj = 365 - коэффициент.
Старение укрепленных грунтов является важным фактором, определяющим долговечность защитных покрытий. Под старением материала подразумевается совокупность всех химических и физи
312
ческих процессов, приводящих со временем к изменению его свойств. В процессе эксплуатации защитные покрытия подвержены воздействию положительных и отрицательных температур, солнечной радиации, химически активных веществ (кислород воздуха, озон, вода), бактерий, статических и динамических нагрузок. Такие факторы, как тепловое и солнечное облучение, химическое и механическое воздействия вызывают разрыв химических связей, образование свободных радикалов, т.е. обусловливают протекание химических превращений, являющихся одной из причин старения укрепленных грунтов. Окисление вяжущего вещества, на интенсивность которого значительное влияние оказывают свет и теплота, приводит к переходу ароматических углеводородов в смолы, смол — в асфальтены, асфальтенов - в карбены. В процессе старения укрепленные грунты теряют эластичность, приобретают более высокие прочность и хрупкость. Действие солнечного облучения значительно усиливает окислительные процессы в поверхностном слое укрепленного грунта толщиной 5 ч- 10 мкм, он сильно карбонизируется, становится хрупким и плотным, а затем растрескивается. Действие воды на верхний карбонизированный слой приводит к его растворению и смыву. Процесс старения нижележащих слоев укрепленного грунта идет гораздо медленнее.
Обычно срок службы оснований и покрытий дорог, выполненных из грунтов, укрепленных жидкими битумами, составляет 10 -ь 20 лет. Ресурс защитных покрытий из грунтов, укрепленных вяжущими веществами, будет гораздо больше, если они не испытывают значительных статических и динамических нагрузок.
Различные экспериментальные исследования работоспособности берегоукрепления в натурных условиях были направлены на изучение характера изменения физико-механических свойств укрепленных грунтов и параметров защитного покрытия во времени при комплексном воздействии различных внешних нагрузок [14, 264-
313
266]. Опытно-промышленный участок берегоукрепления имел размеры защитного покрытия: в плане 60x33 м, толщина d = 0,35 м, коэффициент заложения берегового откоса ш = 5,0. В качестве материала был использован тяжелый суглинок, укрепленный вяжущим веществом. Защитное покрытие было устроено выше строительного горизонта воды в зоне сезонного колебания уровней.
В последующем проводились регулярные обследования технического состояния опытного участка, которые заключались в визуальном осмотре, определении толщины защитного покрытия, отборе проб для определения физико-механических характеристик укрепленных грунтов. Установлено, что в период паводка крепление полностью или частично затапливалось водой. Данные визуального осмотра: состояние защитного покрытия удовлетворительное; трубопровод находится на проектных отметках; размывов, оползней, повреждений покрытия не обнаружено; поверхность покрытия ровная и однородная; весной после снижения паводкового уровня воды в реке верхний слой укрепленного грунта значительно увлажнен, плотность и твердость его невысоки, летом поверхность сухая, покрыта сетью мелких трещин, очень плотная и твердая.
Результаты (А - во время строительства, Б - спустя 10 лет) определения толщины защитного покрытия и свойств укрепленных грунтов приведены в табл. 5.3, на рис. 5.10 и рис. 5.11. Физикомеханические характеристики укрепленных грунтов при отборе проб с поверхности покрытия: d - толщина защитного покрытия, ргр - плотность укрепленного грунта, R - прочность при сжатии, с - сцепление грунта, <ргр - угол внутреннего трения грунта.
В течение 10 лет в результате неблагоприятных воздействий окружающей среды толщина покрытия уменьшилась на 35 мм, т.е. интенсивность разрушения в среднем составила 3 мм/год. Износ крепления, кроме размыва при накате волн, рассмотренного выше, вызван также старением укрепленных грунтов под действием сол-
314
нечнои радиации, кислорода воздуха и воды, причем разрушению подвержен в первую очередь поверхностный слой.
Таблица 5.3.
Результаты обследований опьгшо-гуомышленного участка берегоукрепления
Данные	d, мм		К,МПа	с, МПа	<й>,град.
А	345	1963	1,79	0,032	283
Б	315	1910ч-1990	0,884-1,67	0,028	24,0
Рис. 5.10. Зависимость плотности укрепленных грунтов (р^) от средней глубины отбора проб (h): 1 - обследование во время строительства;
2 - аппроксимация натурных данных (А); 3 - обследование спустя 10 лет;
4 - аппроксимация натурных данных (Б)
В летний период поверхность покрытия высыхает, растрескивается и выкрашивается, осенью в трещины попадает вода, зимой в результате ее расширения при замерзании процесс разрушения продолжается, весной в период паводка частицы и агрегаты, оторвавшиеся от нижележащих слоев укрепленных грунтов, уносятся течением. Укрепленные грунты на поверхности покрытия обладают хрупкостью.
315
Значения физико-механических характеристик укрепленных грунтов в поверхностном слое защитного покрытия претерпевают сезонные циклические изменения, увеличиваясь летом, снижаясь осенью и особенно весной, что напрямую связано с погодноклиматическими условиями.
Рис. 5.11. Зависимость прочности при сжатии укрепленных грунтов (R) от средней глубины отбора проб (h): 1 - обследование во время строительства;
2 - аппроксимация натурных данных (А); 3 - обследование спустя 10 лет;
4 - аппроксимация натурных данных (Б)
Весной после затопления паводковыми водами укрепленные грунты находятся в водонасыщенном состоянии, когда их характеристики минимальны; летом поверхность покрытия высыхает, происходит упрочнение; осенью в результате дождей материал вновь увлажняется и его свойства ухудшаются, однако при этом водона-сыщение не полное, как весной, а капиллярное, отсюда и параметры несколько выше. Сезонные колебания прочности при сжатии могут быть более значительны, чем других характеристик. Со временем
316
амплитуда колебаний физико-механических свойств укрепленных грунтов уменьшается при общем улучшении всех параметров. За 10 лет в среднем прочность при сжатии увеличилась на 80%, плотность на 4%, сцепление на 10%, т.е. происходит длительное упрочнение укрепленных грунтов.
При отборе проб по толщине покрытия было установлено, что на глубине свыше 10 см укрепленные грунты сохраняют первоначальные пластичные свойства, т.е. процесс старения по сравнению с поверхностным слоем идет гораздо медленнее. Характеристики материала на глубине не подвержены сезонным изменениям, но тенденция улучшения физико-механических свойств укрепленных грунтов во времени, отмеченная для поверхности покрытия, также имеет место: прочность при сжатии в среднем возросла на 60%, плотность — на 3%. Поверхностный слой, таким образом, защищает нижележащие слои от увлажнения, солнечной радиации, других вредных воздействий, обеспечивая минимальный износ покрытия в процессе эксплуатации.
В результате проведенных исследований была обоснована возможность использования укрепленных грунтов для выполнения строительно-монтажных работ в обводненной местности, в частности для укрепления берегов в створах подводных трубопроводов и определена область применения защитных покрытий из укрепленных грунтов. Они могут использоваться для надводного крепления берегов выше уреза воды в строительный период при высоте волн не более 1,0 м, толщине льда не более 0,75 м, скорости течения или склонового стока не более 0,5 м/с, коэффициенте заложения берегового откоса не менее 3,0. В процессе эксплуатации происходит длительное упрочнение укрепленных грунтов, поверхностный слой покрытия разрушается, износ крепления в среднем составляет 3 мм/год.
317
Для обеспечения работоспособности противофильтрационно-го устройства его материал должен обладать непроницаемостью и устойчивостью к воздействиям содержащихся в хранилище продуктов - укрепленные грунты являются практически непроницаемыми. Оценивалась устойчивость укрепленных грунтов к воздействию рассола и нефти. После выдержки образцов укрепленных грунтов в растворе каменной соли 25% концентрации были определены следующие характеристики: прочность при сжатии водонасыщенных образцов 0,2 МПа, сцепление 25 кПа, коэффициент морозостойкости после 5 циклов 0,6. После выдержки образцов в нефти в течение месяца наблюдалось возрастание основных физико-механических характеристик укрепленных грунтов в среднем на 10 -ь 15%, т.е. нефть, сама являясь вяжущим веществом, способствует улучшению мелиорации грунтов.
Таким образом, укрепленные грунты возможно применять для сооружения земляных дамб и амбаров, прудов-накопителей и т.д.
5.2. Разработка методов организационнотехнологического проектирования строительного производства при комплексном использовании укрепленных грунтов и синтетических материалов
Прогнозирование технологических параметров строительства защитных покрытий. Приведенная методика расчета разработана с учетом положений действующих нормативных документов [245-247, 250, 252]. При проектировании берегоукрепления необходимо определить его размеры в плане и толщину защитного покрытия. Протяженность укрепляемой полосы берега в местах пересечения подводными трубопроводами
318
L = (n — 1)-AL + LM1
(5.4)
где n - число ниток трубопроводов в створе перехода; AL - расстояние между соседними нитками [м]; LMn - величина запаса (в зависимости от геологических и гидрогеологических условий = 30 ч-200 м) [м].
На незатопляемых берегах возвышение верха крепления над расчетным паводковым горизонтом обеспеченностью 2% следует рассчитывать по формулам
b = hB + hB5% + k5;	(5.5)
h = hc + k6,	(5.6)
где Ьвб - возвышение верха крепления [м]; hB - ветровой нагон воды [м]; >>85% - высота наката на береговой откос ветровых волн обеспеченностью 5% по накату [м]; hc - высота наката судовых волн на откос [м]; к5, к* - эмпирические коэффициенты, величина которых с учетом указанной размерности параметров равна ks = 0,5, к$ = 0,5.
Далее в расчетах используется одна из величин: для судоходных рек b -> тах{(5.5);(5.6)}; для несудоходных h -» (5.5). На затопляемых берегах кроме откосной части должна укрепляться пойменная часть на участке, прилегающем к откосу, длиной 1 ч- 5 м.
Нижняя граница защитного покрытия из укрепленных грунтов должна назначаться на удалении не менее 3 м от уреза воды в период производства берегоукрепительных работ. Толщина защитного покрытия из укрепленных грунтов
d = krPm.x/[(Prp - p.) g cos а],	(5.7)
319
где pmax - максимальное волновое противодавление [Па]; ргр - плотность укрепленных грунтов [кг/м3]; рв - плотность воды [кг/м3]; g - ускорение свободного падения [м/с2]; а - угол наклона откоса к горизонту [градус]; к7 - эмпирический коэффициент, величина которого с учетом указанной размерности параметров равна k7 = 1,15.
Максимальное противодавление на покрытие при откатке ветровой волны определяется из выражения
Ртах k8-pB g-hB5o/0 ,
(5.8)
где к8 - коэффициент, принимается по табл. 5.4 (lB/hB - пологость волны, Хв - длина волны [м], hB - высота волны [м]), 11^% - высота ветровой волны обеспеченностью 5% [м].
Таблица 5.4.
Значения коэффициента Ьд при вариациях значений коэффициента ш
m	Чл».=1о	Vh. = 15	Mi» = 20	Ml» = 25	М>. = 35
1,5	0,137	0,163	0,189	0,201	0,229
2,0	0,131	0,155	0,176	0,185	0,214
3,0	0,126	0,150	0,170	0,180	0,204
4,0	0,118	0,142	0,165	0,177	0,200
5,0	0,111	0,138	0,164	0,175	0,202
Максимальное противодавление на покрытие при откатке судовой волны определяется из выражения
Ртах ~ k9-pB g’hc ,
(5.9)
где hc - высота судовой волны [м]; к9 - эмпирический коэффициент, величина которого с учетом указанной размерности параметров равна к9 = 0,3.
320
В качестве расчетного значения Ршях следует принимать максимальное из значений, определенных по формулам (5.8) - (5.9), т.е. Ртах -> тах{(5.8);(5.9)}.
Полученное из выражения (5.7) значение толщины защитного покрытия должно удовлетворять следующим условиям
d > кю-Ьв5% ;	(5.10)
d>kirhc;	(5.11)
d>ItBT/k4,	(5.12)
где I - интенсивность размыва защитного покрытия [м/год]; Т -средний ресурс берегоукрепления [год]; tB - среднее расчетное время стояния уровня воды на отметке защитного покрытия из укрепленных грунтов в течение года [сут/год]; к10, кц - эмпирические коэффициенты, величина которых с учетом указанной размерности параметров равна кю = 0,1 и кц = 0,1.
Выполним расчет для опытно-промышленного участка берегоукрепления. Исходные данные: п = 2; AL = 30 м; L3 = 30 м; берег затопляемый; Ргр = 1800 кг/м3; рв = 1000 кг/м3; g = 9,81 м/с2; а = 11,3 град.; XB/hB = 15; Ьв5о/с = 1 м; hc = 0,7 м; m = ctg а = 5; v = 0,5 м/с; с = 0,027 МПа; tB = 20 сут; Т = 20 лет.
В результате расчета по формулам (5.1) - (5.12) получим:
L = (п -1)- AL+ LMn = (2- 1)х30 + 30 = 60 м ;
Ртах = ks-pB-g-h^/o = 0,138x1000x9,81x1 = 1354 Н/м2;
Ртах = k9-pB-g-hc = 0,3х 1000x9,81 х0,7 = 2060 Н/м2.
Принимаем = 2060 Н/м2 и вычисляем d:
321
d = k7-pmax/[(prp- pB)-g-cos a] =
= l,15x2060/[(1800- 1000)x9,81x0,981] = 0,31 m.
d = 0,31 > к]о*Ъв5% = 0,1 x 1 — 0,1
d = 0,31 > kii-hc = 0,1 x0,7 = 0,07 ;
d = 0,31 (ki - k2-m - k3-c)-v-tB-T/k4 =
= (0,1785 - 0,0105-5 - 2,345-0,027)-0,5-20-20/365 = 0,034 .
Полученную толщину покрытия из укрепленных грунтов округляем в большую сторону, окончательно d = 0,35 м.
Результаты расчетов толщины защитных покрытий показывают, что защитное покрытие толщиной 0,30 м может применяться при высоте ветровой волны до 1,2 м и высоте судовой волны до 0,6 м. Однако, при увеличении скорости движения воды до 0,5 м/с толщину покрытия необходимо увеличить до 0,36 м. Увеличение сцепления укрепленных грунтов до 0,050 МПа позволяет сократить толщину покрытия всего лишь на 0,03 м. Изменение коэффициента заложения откоса также не оказывает существенного влияния на толщину защитного покрытия.
Строительно-монтажные работы по сооружению насыпи с использованием укрепленных грунтов (противофильтрационного экрана [281]) включают в себя выполнение следующих расчетов [248]: фильтрационного, фильтрационной прочности, устойчивости насыпи.
Фильтрационным расчетом определяются положение депрес-сионной кривой в теле дамбы (рис. 5.12) и фильтрационный расход хранящегося продукта через укрепленный грунт и непосредственно тело дамбы.
322
Расчет заключается в решении системы уравнений
q = (Нр2 - hi2 - d2 cos2 a)kyKp/(2dsin a);	(5.13)
q = M4h,2 - h22) krp/(L - m2h2) ;	(5.14)
h1 = (L/m2)-[(L/m2)2-hI2],/2;	(5.15)
L = S + Н-ш2 + (Н - hi)-mi,
(5.16)
где q - удельный фильтрационный расход через экран и тело дамбы [м3/с]; Нр - расчетный уровень заполнения дамбы [м]; hi - высота фильтрационного потока непосредственно за экраном [м]; d - толщина насыпи из укрепленных грунтов (экрана) [м]; а - угол наклона откоса к горизонту [градус]; кукр и кгр - соответственно, коэффициенты фильтрации материала насыпи из укрепленных грунтов и грунта дамбы [м/с]; h2 - высота фильтрационного потока в точке пересечения депрессионной кривой с гранью низового откоса [м]; L - ширина насыпной грунтовой дамбы [м]; пи и т2 - коэффициенты заложения соответственно верхового и низового откоса; S - ширина дамбы по верху [м]; Н - высота верхового откоса [м].
Решая систему уравнений (5.13) — (5.16), можно определить величины q, hls h2 и L. Общий объем утечек Q хранящегося продукта за расчетный период времени определяется по формуле
Q = 86400-q-P ty,	(5.17)
где Р - средний внутренний периметр дамбы [м]; ty - время, в течение которого происходят утечки [сутки].
323
Рис. 5.12. Схема к расчету противофильтрационного экрана: 1 - депрессионная кривая; 2 - противофильтрационный экран;
3 - дамба
Расчет фильтрационной прочности тела дамбы и экрана заключается в проверке выполнения неравенства с учетом определенных соотношений
J < «Гкр/Ун ?	(5.18)
J = (h1-h2)/L;	(5.19)
J = (Нр2 - h/) кукДб-Кр sin а) ,	(5.20)
где J - действующий средний градиент напора в расчетной области фильтрации, для тела дамбы определяется по формуле (5.19), для экрана - по формуле (5.20); JKp - критический средний градиент напора; JKp = 2 4- 8 - для тела дамбы, выполненной из глины; JKp = 1,5 4- 4,0 - для тела дамбы, выполненной из суглинка; JKp = 1 4- 2 - для тела дамбы, выполненной из супеси; JKp = 0,75 4- 1,0 - для тела дамбы, выполненной из песка; JKp = 8 4-12 - для экрана из укрепленного
324
грунта; у„ = 1,1 - коэффициент надежности по назначению сооружения, если разрушение дамбы может вызвать последствия катастрофического характера ун = 1,15.
Расчет устойчивости экрана заключается в проверке выполнения неравенства
tg а £ (l/yH)-tg фгр,	(5.21)
где <ргр - угол внутреннего трения грунта засыпки [градус].
Рассмотрим пример расчета противофильтрационного экрана земляной дамбы емкостью 255000 м3 наземного рассолохранилища. Исходные данные: mt =3; т2 = 2; а = arctg mi = 18,4°; Нр = 8,5 м; кукр = 5х10’9 м/с; кгр = Ю'6 м/с; d = 0,5 м; Н = 9 м; S = 3,2 м; Р = 720 м; ty = 1 сут; грунт - суглинок; фгр = 22°.
Фильтрационный расчет рационально выполнять с применением ЭВМ. Решая систему уравнений (5.13) - (5.16), определяем q = 5,89x10'7 м3/с; hi = 5,9 м; h2 = 1,17 м; L = 30,5 м. Из соотношения (5.17) получаем Q
Q = 86400-q-Pty = 86400x5,89x10’7х720-1 = 36,6 м3/сут.
Далее расчет ведем по формулам (5.17) — (5.21). Для земляной дамбы:
J = (hj - h2)/L = (5,9 - 1,17)/30,5 = 0,155 ;
JKP = 1,5;
J = 0,155 <JKp/yH=l, 5/1,1 = 1,36.
Условие фильтрационной прочности тела дамбы выполняется. Для экрана:
325
J = (Hp2 - hibkyxp/CdkrpSin a) =
= (8,52 - 5,92)x5x 1O’’/(O,5x 10’6xsin 18,4°) = 8,2x 1 O'3 ;
4Kp = 8;
J = 8,2xl0’3 <,	= 8/1,1 = 7,3 .
Условие фильтрационной прочности экрана выполняется.
tg a = tg 18,4° = 0333 < (l/YH) tg <ргр =
= (1/1,1 )xtg 22° = 0,909x0,404 = 0,367 .
Устойчивость экрана обеспечивается. Таким образом, проти-вофильтрационный экран из грунта, укрепленного вяжущим веществом, имеющий толщину 0,5 м, позволяет снизить суточный объем утечек до 0,014% от объема емкости земляной дамбы.
Результаты расчетов противофильтрационных экранов грунтовых дамб, выполненных с применением укрепленных грунтов, приведены на рис. 5.13 и рис. 5.14, а также в табл. 5.5, где krp - коэффициент фильтрации грунта; q - фильтрационный расход; толщина противофильтрационного экрана d = 0,5 м и коэффициент фильтрации материала экрана kyifp = 5x10'9 м/с.
Фильтрационный расход через экран и тело дамбы может быть сокращен за счет увеличения толщины экрана (рис. 5.13), использования в качестве материалов экрана и дамбы грунтов с меньшими коэффициентами фильтрации (рис. 5.14 и табл. 5.5).
326
12
Рис. 5.13. Зависимость фильтрационного расхода (q) от толщины экрана (d) при коэффициентах фильтрации материалов экрана грунта кукр = 5x10-9 м/с и krp= IxIO^m/c
1^,10” м/с
Рис. 5.14. Зависимость фильтрационного расхода (q) от коэффициента фильтрации материала экрана (кукр) при толщине экрана d = 0,5 м и коэффициенте фильтрации грунта дамбы kq, = 1 х 10"6 м/с
327
Таблица 5.5.
Зависимость удельного фильтрационного расхода от вида грунта дамбы
Вид слагающего дамбу грунта	кг., 10б м/с	q, Ю^м^с
Суглинки	0,01	0,18
Супеси	0,10	1,49
Пески пылеватые	1,00	5,89
Пески мелкие	10,0	10,20
Пески средней крупности	100,0	11,24
Укрепление грунтов вяжущими веществами и СМ. Комплексное укрепление грунтов с использованием различных сочетаний вяжущих веществ и синтетических материалов способствует расширению области применения технологических процессов сооружения объектов в обводненной местности на слабонесущих грунтах за счет получения материалов с высокими прочностными характеристиками.
Как правило, дозировка упрочняющих добавок задается в процентах от массы скелета грунта, а характеристика исходных грунтов, использованных для укрепления, приведена в табл. 5.6, где w - исходная влажность, р - плотность естественного сложения, сгр - сцепление, фгр - угол внутреннего трения. Исследованию рецептур комплексного укрепления грунтов посвящено достаточно большое количество работ [1,59,225,234,257,266].
Таблица 5.6.
Характеристика использовавшихся для исследований грунтов
Вид грунта	w,%	р,кг/м3	с^МПа	%,, градус
Суглинок	18	1950	0,025	19
Супесь	19	1740	0,014	25
Песок	2	1630	0,005	30
Необходимо отметить, что рецептуры (табл. 5.7, где До/о - дозировка, км - коэффициент морозостойкости, с - сцепление, R^k -прочность при сжатии водонасьпценных образцов, R„ - прочность при изгибе) с применением битума и цемента значительно услож-
328
няют технологический процесс строительства, что не компенсируется существенным увеличением прочностных характеристик полученного материала.
Таблица 5.7.
Характеристика подобранных для комплексного укрепления грунтов рецептур
Состав	Область и особенности применения	Показатель	
Вяжущее вещество + битум БНШ (Д% = 4-8+1-2,%)	Укрепление глинистых грунте»; необходим разогрев битума; при теитературах окружающего воздуха > +10 °C.	Re., МПа	0,4040,46
		R^MHa	0,2040,25
		с, МПа	0,03040,048
		Кг	0,4540,60
Вяжущее вещество + цемент М400 (Д* = 4ч-6+2-4, %)	Укрепление глинистых грунтов; раздельное перемешивание грунта (сначала с цементом); гфи темпера-турах окружающего воздуха > +10 °C.	К™, МПа	0,5040,70
		R^MHa	0,3040,40
		с, МПа	0,10040,120
		к»		0,6040,65
Вяжущее вещество + отходы стеклосетки (Ди = 6-8+14-2, %)	Укрепление глинистых грунтов; при отрицательных температурах окружающего воздуха.	«ос» МПа	
		R^MBa	0,3040,33
		с, МПа	—
			—
Вяжущее вещество + гранулированный полиэтилен (Ди = 4-8+4—8, %)	Укрепление песчаных и глинистых грунтов; температура плавления полиэтилена 200-250 °C.	Re., МПа	1,474-334
		Кц,МПа	2,05-230
		с, МПа	0,200-0,220
		ц,		0,7040,80
Отходы производства сетки из стекловолокна представляют собой смесь отдельных волокон, кусков, путаных нитей из стекловолокнистого мягкого материала, их свойства регламентируются требованиями ТУ 6-11-537-82. Результаты испытаний образцов грунта, укрепленного вяжущим веществом (Дв<>/О - дозировка) и отходами стеклосетки (Дс% - дозировка), приведены в табл. 5.8 [266].
Расширить область применения вяжущего вещества на укрепление песчаных грунтов можно благодаря добавке гранулированного полиэтилена низкой плотности (высокого давления) по ГОСТ 16337-77 и термообработке смеси при температурах 200 + 250 °C. Результаты испытаний образцов укрепленных грунтов (дозировка вяжущего вещества 4%) представлены на рис. 5.15.
329
Таблица 5.8.
Прочность!^ (МПа) водонасыщенных образцов укрепленного суглинка
Л«.%	Дм =4%	Д»« = 6%	Ди ~ 8%	Дм =	Ди = 12%
0,10	0,08	0,12	0,15	0,14	0,10
0,30	0,10	0,14	0,18	0,18	0,14
0,50	0,15	0,17	0,19	0,18	0,14
1,00	0,20	0,30	0,32	0,29	0,18
1.25	0,20	0,31	0,33	0,28	0,19
1,50	0,21	ОДО	0,33	0,28	ОДО
2,00	0,13	0,20	0,23	0,20	0,18
Размер гранул полиэтилена составляет несколько миллиметров, поэтому перемешивание с грунтом и расплавление не представляют сложности.
Рис. 5.15. Зависимость прочности при сжатии водонасыщенных образцов укрепленных грунтов (Rex) от дозировки гранулированного полиэтилена (Д): 1 - суглинок; 2 - песок
Для изучения взаимодействия сооружаемого объекта с армированным грунтом засыпки используют как лабораторные эксперименты - для моделирования участков подземной прокладки трубопроводов диаметром DH = 530 + 1420 мм при высоте засыпки до верхней образующей h = 1 м выполнялось геометрическое моделирование с коэффициентом к = 11,5 [247], так и натурные экспери
330
менты с учетом конструктивных схем засыпки объектов, которые представлены на рис. 5.16.
Рис. 5.16. Конструктивные схемы засыпки трубопроводов укрепленным грунтом с использованием CM: I - трубопровод; 2 - траншея; 3 - грунт засыпки; 4 - армирующая прослойка из НСМ или ССМ
Моделирование вертикальных нагрузок осуществлялось установкой дополнительного оборудования для создания усилия по перемещению модели трубы вертикально вверх. В экспериментах были использованы грунты нарушенной структуры, характеристика которых в состоянии полного водонасыщения приведена в табл. 5.9, где d - удельный вес с учетом взвешивающего действия воды, wnop -коэффициент пористости, сгр - сцепление, фгр - угол внутреннего трения, а также нетканый синтетический материал (НСМ) ТУ 21 -29-81-81 и стеклосетка - сетчатый синтетический материал (ССМ) ТУ 6-11-567-83.
В ходе экспериментов определялась удерживающая способность засыпки в состоянии полного обводнения при вертикальных вверх перемещениях моделей труб. Результаты экспериментов представлены в работах [175, 176, 191, 226, 266]. Было установлено, что благодаря уплотнению давлением, моделирующим уплотнение бульдозером в натурных условиях, удерживающая способность не-
331
армированной грунтовой засыпки возрастает в среднем на 25%, в то же время удерживающая способность засыпки мерзлым грунтом при последующем оттаивании в среднем на 74% ниже по сравнению с засыпкой обычным грунтом.
Таблица 5.9.
Характеристика использовавшихся для исследований грунтов
Вид грунта	«ЬН/м3	wn»p	Си,, МПа	«й». градус
Суглинок	9400	0,9	0,015	15,0
Супесь	9500	0,8	0,009	193
Песок	7800	0,7	0,005	28,0
Суглинок, обладающий более высокими характеристиками сопротивления сдвигу по сравнению с супесью и песком, обеспечивает и более высокую удерживающую способность засыпки. Искусственное улучшение физико-механических характеристик грунтов путем их обработки вяжущими веществами позволяет увеличить удерживающую способность засыпки в среднем на 70% [226, 261, 262].
Армирование грунтовой засыпки НСМ приводит к возрастанию ее удерживающей способности в среднем на 27 4- 44%, а ССМ -на 21 4- 47%, причем в большей степени для связных грунтов [92, 167, 169, 293]. Эксперименты с трубами диаметром 1420 мм, показали, что удерживающая способность грунтовой засыпки, армированной НСМ и ССМ, по сравнению с неармированной возрастает на 25 4- 60%. Преимущественно армирования ССМ заключается в отсутствии необходимости образования замкнутого контура из синтетического материала, как в случае с НСМ. Задавая необходимое значение удерживающей способности грунтовой засыпки, можно определять размеры выпусков ССМ, уложенных на стенки траншеи (рис. 5.17), что позволяет значительно сократить расход синтетического материала.
Удерживающую способность грунтовой засыпки f армированной синтетическими материалами, можно представить в виде
332
f - frp frp 9
(5.22)
где frp - составляющая удерживающей способности от веса объема грунта, препятствующего вертикальному вверх перемещению трубопровода [Н/м]; f-ф - составляющая удерживающей способности от сил трения армирующей прослойкой по грунту засыпки при вертикальном вверх перемещении трубопровода [Н/м].
Рис. 5.17. График зависимости удерживающей способности засыпки суглинком (f) от размера выпуска ССМ (Zc)
Расчет значения frp основан на определении объема грунта Vrp, который вовлекается в работу по созданию удерживающего усилия при вертикальном перемещении трубы
frp — ^гр‘Угр/Гм ,
(5.23)
где - угр - удельный вес грунта засыпки с учетом взвешивающего действия воды [Н/м3]; L„ - длина модельной трубы [м].
Для различных вариантов конструктивных схем засыпки и состояния грунта доля составляющей от веса грунта в общем значении удерживающей способности может колебаться в пределах frp =
333
0,19-f -ь 0,66-f. Причем для суглинка, обладающего по сравнению с супесью и песком более высокими характеристиками сопротивления сдвигу, как следствие, была выше доля составляющей от сил трения frp. Наличие ячеек в ССМ по сравнению с НСМ обеспечивает лучшее трение по грунту, особенно для суглинка, обладающего более высоким сцеплением, что также приводит к увеличению доли в общем значении удерживающей способности грунтовой засыпки. При переходе от условий модели к натурным условиям [56, 184] предлагается пользоваться зависимостью
Ггр.к = кЧ1>.м,	(5.24)
где frp.H, frp.M - соответственно, составляющая удерживающей способности от веса грунта для натурных и модельных труб [Н/м2]; к -коэффициент перехода.
В связи со сложностью моделирования значения Гтр для натурных условий принимается допущение f = frp, т.е. значение удерживающей способности грунтовой засыпки заведомо занижается, что идет в запас устойчивости конструкции. При определении расчетных значений удерживающей способности грунтовой засыпки были учтены соответствующие коэффициенты и рекомендации нормативных документов [217, 258].
Результаты расчетов удерживающей способности при переходе к натурным объектам для различных вариантов конструктивных схем засыпки и состояния грунта представлены в работе [266].
На обводненных участках трассы устойчивость положения объекта будет обеспечена, если суммарная расчетная нагрузка, препятствующая всплытию, будет превышать суммарную расчетную нагрузку, действующую вверх. Для прямолинейных участков условие устойчивости объекта против всплытия имеет вид
334
f>kHfB-f.
(5.25)
где f- расчетная удерживающая способность грунта засыпки [Н/м]; кн - коэффициент надежности устойчивости положения трубопровода против всплытия [247]; fB - расчетная выталкивающая сила воды, действующая на трубопровод [Н/м]; fM - расчетная нагрузка от массы трубы [Н/м].
На обводненных участках трассы, где отсутствуют повороты в вертикальной плоскости и вода в траншее на период укладки трубопровода, неармированная засыпка глинистым или песчаным грунтом нарушенной структуры обеспечивает устойчивость положения объекта при обводнении, что подтверждается данными натурных экспериментов [266], в результате которых для трубопровода диаметром 1020 мм удерживающая способность грунтовой засыпки в состоянии полного обводнения составила 27,62 -? 28,77 кН/м (для суглинка). На обводненных и с прогнозируемым обводнением участках трассы при отсутствии воды в траншее в процессе производства работ в случаях засыпки мерзлым грунтом либо наличия вертикальных углов поворота, а также на участках, где возможна потеря устойчивости объекта в продольном направлении, можно рекомендовать комплекс мероприятий по укреплению грунта засыпки: обработку вяжущими веществами, армирование синтетическими материалами, уплотнение. Можно предположить, что учет удерживающей способности грунта обратной засыпки при строительстве объектов в обводненной местности позволяет существенно сократить расходы по обеспечению устойчивости положения объекта [191].
Наряду с комплексным улучшением свойств грунтов из группы физико-химических методов технической мелиорации грунтов для целей стабилизации положения возводимых объектов может применяться метод искусственного регулирования гранулометрического состава грунтов [16, 236, 289]. В практике строительства
335
встречаются участки, где из-за большого притока воды в траншею водоотлив имеющимися средствами невозможен. В этих случаях объект укладывают на проектные отметки путем пригрузки железобетонными утяжелителями. Однако указанную проблему можно решить иначе. Уложив закодированный и зафутерованный объект на дно траншеи путем заполнения его внутренней полости водой, необходимо произвести засыпку грунтом с улучшенным гранулометрическим составом (щебнем, гравием, крупнообломочной породой). Эффективность такого решения иллюстрируется на рис. 5.18.
Рис. 5.18. Зависимость расчетной удерживающей способности засыпки щебнем (f) от диаметра трубопровода (DH) при различных значениях высоты насыпи (h): 1 - h = 0,5 м; 2 - 1,0 м
Следует отметить, что щебень и гравий являются в большинстве случаев привозными материалами, поэтому сокращение объемов засыпки подземного объекта приведет к значительному экономическому эффекту. В создании удерживающего усилия участвует не весь объем грунта засыпки траншеи, а только его часть, расположенная непосредственно над возводимым объектом (рис. 5.19). По
336
этому предлагается с помощью специального приспособления отделить от основного пространства траншеи часть пространства над объектом, равную по ширине его диаметру, и засыпать ее привозным грунтом с улучшенным гранулометрическим составом, а оставшееся свободное пространство траншеи засыпать местным грунтом отсыпки.

Рис. 5.19. Схема засыпки трубопровода грунтом улучшенного гранулометрического состава: 1 - траншея; 2 - трубопровод;
3 - металлические щиты; 4 - грунт отрывки траншеи; 5 - приспособление для защиты изоляции трубопровода; 6 - щебень (гравий)
Схемы засыпки подземного объекта грунтом улучшенного гранулометрического состава выполняется в следующей последовательности: производится установка щитов и частичная засыпка траншеи грунтом отсыпки; производится частичная засыпка грунтом улучшенного гранулометрического состава; извлекается защитное приспособление; производится окончательная засыпка траншеи и извлечение щитов. При этом указанное приспособление также выполняет функцию защиты изоляции объекта от повреждений при засыпке крупнообломочной породой, щебнем, гравием.
5.3. Разработка методов расчета параметров строительного производства при возведении защитных покрытий технологических площадок и дорог
Удерживающая способность торфяной засыпки, армированной НСМ, недостаточна для обеспечения устойчивости положения возводимого объекта в обводненной местности [226]. С целью ее увеличения необходимо производить частичную или полную замену торфа минеральным грунтом. Проводились натурные эксперименты по балластировке трубопроводов НСМ с засыпкой смесью торфа и минерального грунта в различных пропорциях, результаты которых можно использовать для разработки методики расчета устойчивости положения объекта на болотах [114,116,117,226].
В целях сокращения объемов транспортных операций, а также обеспечения возможности укладки и стабилизации на проектных отметках объектов в условиях обводненной траншеи, предпочтительно применять устройства в виде оболочек из синтетических материалов, заполненных грунтом. Для предотвращения размокания грунта внутри оболочек и его оплывания под трубу, что будет препятствовать укладке объекта на проектные отметки, а также для обеспечения сохранности устройства при повреждении синтетического материала, рекомендуется укреплять заполнитель оболочек вяжущими веществами. Подобные устройства для стабилизации положения трубопроводов (рис. 5.20) принято называть вяжущегрунтовыми пригрузами (ВГП) [266].
338
3
2
Рис. 5.20. Схема прокладки трубопровода с ВГП: 1 - трубопровод; 2 - оболочка из СМ, заполненная укрепленными грунтами;
3 - силовой пояс из СМ
Учитывая, что в условиях прокладки трубопроводов на болотах и засыпки торфом вес пригрузов в воде должен превосходить выталкивающую силу, и принимая во внимание указания [217] к расчету данных параметров, был предложен ряд конструкций пригрузов ВГП, характеристики которых приведены в табл. 5.10, где DH - диаметр трубопровода, Vnp - объем пригруза, Мпр - масса пригруза, которая определена для плотности укрепленных грунтов 1800 кг/м3.
В качестве материала оболочки пригруза ВГП могут быть использованы НСМ, ССМ и прослойки из полос резинотканевого корда. На обводненных участках трасс в условиях засыпки песчаными или глинистыми грунтами при расчете интенсивности балластировки объекта кроме нагрузки от собственного веса пригрузов необходимо учитывать удерживающую способность грунта. Экспериментальным путем было установлено, что удерживающая способность песка при вертикальных перемещениях труб за счет использования пригрузов ВГП возрастает на 50 + 60% [266].
339
Таблица 5.10.
Характеристики пригрузов ВГП
DM, мм	Геометрические размеры пригруза, м					v„, м3	М.р,кг
	г		а	с	b		
1420	0,80	1,20	1,6	0,65	1,0	4,090	7360
1220	0,70	1,05	1,4	0,55	1,0	3,080	5540
1020	0,60	0,90	1,2	0,45	1,0	2,210	3980
720	0,40	0,60	0,8	0,35	1,0	1,060	1910
530	0,25	0,35	0,5	ОДО	1,0	0,496	890
К недостаткам защитных покрытий из укрепленных грунтов следует отнести невозможность производства строительномонтажных работ на подводных откосах. Кроме того, область их применения ограничена по высоте волн, толщине льда, скорости течения, крутизне откосов. Для изучения возможности расширения области применения защитных конструкций были проведены исследования по улучшению свойств покрытий путем армирования грунтов НСМ, ССМ и автопокрышками (рис. 5.21).
3
1
Рис. 5.21. Защитные покрытия ТПД: 1 - трубопровод; 2 - поверхность защищаемого откоса; 3 - грунты, укрепленные вяжущим веществом;
4 - ССМ; 5 - анкер
Исследования с использованием суглинка, имеющего в естественном состоянии следующие характеристики: влажность 23%, плотность 1900 кг/м3, сцепление 0,022 МПа, угол внутреннего трения 22°, и вяжущего вещества, показали, что комплексное использование грунтов и синтетических материалов снижает интенсивность
340
размыва покрытия на отметках ниже уровня укладки армирующего материала.
По устойчивости к размыву конструкции располагаются в следующем порядке: наиболее устойчиво покрытие из НСМ, далее идут покрытия с армированием автопокрышками и ССМ, наименее устойчиво покрытие без армирования. Очевидно, что комплексное укрепление грунта синтетическими материалами и вяжущими веществами значительно повышает устойчивость защитных покрытий к размыву.
Покрытие из геотекстильных оболочек, заполненных укрепленными грунтами, обладает важными преимуществами: при размыве грунт перемещается только в пределах оболочки, а не вымывается, как в других конструкциях, для уменьшения перемещений частиц заполнителя рекомендуется использовать оболочки цилиндрической формы диаметром 200 -е- 300 мм; конструкция обладает гибкостью, при укладке на неровное основание и неравномерных осадках откоса обеспечивается плотное прилегание покрытия к поверхности защищаемого берега.
Ввиду сложности изготовления и заполнения оболочек для защиты надводных откосов наряду с данной конструкцией могут быть использованы грунтовые покрытия, армированные автопокрышками и синтетическими сетками, дополнительно грунты могут укрепляться вяжущим веществом. Для защиты подводных откосов могут использоваться только геотекстильные оболочки, заполненные укрепленными грунтами.
Особенности строительства ТПД. Использование грунтов, укрепленных вяжущими веществами, для строительства ТПД ограничивается недостаточно высокими значениями модуля упругости, который является основной характеристикой материалов покрытий. Улучшения указанного показателя можно достичь за счет регулирования гранулометрического состава грунта добавками гравия [43,
341
79,272]. Наилучший состав смеси в массовых долях: 2/3 глинистого грунта и 1/3 гравия, так как при большем содержании последнего нарушается связность получаемого материала. Дозировка вяжущего вещества в смеси составляет 4 ч- 8% от массы скелета глинистого грунта [266].
В целях дальнейшего повышения эффективности конструкций ТПД целесообразно использование армирующих прослоек из синтетических материалов. Проведенными исследованиями определено влияние толщины насыпного основания, глубины заложения и размера ячейки армирующей прослойки на значения осадки и модуль упругости оснований ТПД. Эксперименты проводились в соответствии с рекомендациями [60, 222], диаметр штампа был равен 0,1 м, давление штампа 0,55 МПа, для моделей насыпного основания использовался песок. Армирующая прослойка была изготовлены из полос резинотканевого корда [П5].
В нормальных условиях строительства при отсыпке песчаного или песчано-гравийного основания на подстилающих глинистых грунтах наилучшим вариантом расположения армирующей прослойки является граница между насыпью и покрытием, так как с увеличением глубины заложения модуль упругости снижается (рис. 5.22). Начиная с глубины, равной диаметру штампа, модуль упругости при дальнейшем заглублении прослойки изменяется весьма незначительно. Укладка прослойки на границе насыпи и покрытия позволяет увеличить модуль упругости основания в 2 раза по сравнению с конструкцией без армирования.
Толщина насыпного основания в нормальных условиях должна устанавливаться в соответствии с требованиями [253] по наименьшему возвышению поверхности покрытия над уровнями поверхностных и грунтовых вод, снегового покрова.
342
50
Рис. 5.22. Зависимость модуля упругости покрытия ТПД (Е) от глубины заложения армирующей прослойки (h)
Уменьшение размера ячейки армирующей прослойки обеспечивает повышение модуля упругости насыпного основания (рис. 5.23). Лучшие результаты достигаются при размере ячейки, меньшем диаметра штампа. Имея в виду, что значительное уменьшение размера ячейки приводит к существенному увеличению расхода синтетических материалов, и переходя к натурным условиям, с учетом размера следа колес расчетного автомобиля 0,32 4- 0,36 м [92, 117] и ширины полос резинотканевого корда 0,075 4- 0,100 м шаг между центрами полос армирующей прослойки рекомендуется принимать равным 0,4 м [146].
При устройстве насыпного основания на подстилающих слабых водонасыщенных грунтах (болота, участки с высоким уровнем грунтовых вод и т.д.) армирующую прослойку следует располагать на границе между поверхностью подстилающего слоя и насыпью, так как в этом случае синтетический материал препятствует погружению песка в слабый грунт.
343
80
Рис. 5.23. Зависимость модуля упругости покрытия ТПД (Е) от размера ячейки армирующей прослойки (а)
С ростом толщины насыпи происходит снижение ее осадки, однако увеличение размера ячейки армирующей прослойки приводит к тому, что при некоторой толщине насыпи стабилизации осадки не происходит. Размеры осадок оснований без армирования при толщине насыпи 0,2 м и с прослойкой, имеющей размер ячейки 0,06 м, при толщине насыпи 0,1 м практически одинаковы. При размере ячейки, превышающем диаметр штампа, наличие армирующей прослойки не оказывает существенного влияния на осадку. Армирование синтетическими материалами эффективно при толщине насыпи не более диаметра штампа, так как позволяет существенно (в несколько раз) уменьшить осадку основания.
При строительстве в нормальных условиях предлагается использовать конструкцию насыпи (рис. 5.24), включающую песча-носгравийное основание 5, армирующую прослойку 2 из полос резинотканевой ленты, промежуточный слой из укрепленных грунтов 4, покрытие из асфальтобетона 3.
344
Рис. 5.24. Покрытие ТПД с использованием укрепленных грунтов в нормальных условиях
Расчетами установлено, что общий модуль упругости такой насыпи составляет 160 МПа, что позволяет применить ее для автомобильных дорог общей сети категорий III и IV. Для автомобильных дорог категории V может применяться конструкция одежды, включающая песчано-гравийное основание 5, армирующую прослойку 2 и покрытие из укрепленных грунтов 4. При строительстве в условиях слабых водонасыщенных грунтов (на болотах, участках с высоким уровнем грунтовых вод и т.д.) рекомендуется использовать конструкцию дорожного основания, в которой непосредственно на подстилающий грунт 1 уложена армирующая прослойка 2, а поверх ее отсыпан песчаный или песчано-гравийный слой 5.
Алгоритмы расчета параметров устойчивости сооружаемого объекта. Методики и алгоритмы расчета параметров технологических процессов строительного производства на слабонесущих грунтах должны быть основаны на ряде действующих нормативных документов [245-253] с учетом требований по охране природы и окружающей среды [7, 48]. При проектировании конструкций для строительства в обводненной местности, в том числе выполненных с применением комплексного укрепления грунтов синтетическими и вяжущими материалами, необходимо производить расчеты, классификация которых приведена на рис. 5.25.
345
Рис. 5.25. Классификация расчетов при сооружении объектов в обводненной местности на слабонесущих грунтах
При перемещении объекта вертикально вверх под действием нагрузки fB от выталкивающей силы воды по поверхности синтетического материала возникают касательные напряжения т, обусловленные трением прослойки о грунт (рис. 5.26).
Результирующие сил трения в грунте каждой из ветвей прослойки Т препятствуют перемещению объекта вертикально вверх
fTp = 2Т = 2 f0,L т dL,	(5.26)
где Гф - составляющая удерживающей способности от сил трения армирующей прослойкой по грунту засыпки при вертикальном вверх перемещении объекта [Н/м]; L - расстояние от точки А до рассматриваемой точки ветви прослойки [м].
При выдергивании прослоек синтетических материалов сдвиг происходит по грунту [15,92], следовательно, для расчета касательных напряжений можно использовать формулы механики грунтов [144]
т = ст tg фгр + сгр,	(5.27)
где ст - составляющие касательных напряжений от собственного веса грунта засыпки, направленные перпендикулярно к поверхности
346
синтетического материала [Па]; <ргр - угол внутреннего трения грунта засыпки [градус]; Сгр - сцепление грунта засыпки [Па].
Рис. 5.26. Схема к расчету удерживающей способности СМ: 1 - трубопровод; 2 - синтетический материал
Разобьем ветвь прослойки на три участка: АВ, ВС и С Д. Для участка АВ [0 < L < 0,5-DH], ВС [0,5-DH < L < 0,5-(DH + b)] и СД [0,5(DH + b) < L < l,06-DH 0,5 b + l,ll hob)J соответственно имеем
ст = £-Yrp (ho + L) ;
CT = yrp-(ho + O,5DH);
ст = 0,5 ^Yrp (2 ho + 1,894). + b - 1,78-L) ,
(5.28)
(5.29)
(5.30)
где DH - наружный диаметр трубопровода [м]; угр - удельный вес грунта засыпки с учетом взвешивающего действия воды [Н/м3]; h0 -расстояние от верха засыпки до оси трубы [м]; £ - коэффициент бокового давления грунта засыпки; b - ширина траншеи по дну [м].
347
Используя выражения (5.27) - (5.30) и произведя интегрирование по формуле (5.26), получаем следующую зависимость для определения составляющей удерживающей способности засыпки
f.p = Yrp tg Фгр E-(D„ + ho)2 - 0,5<D„2 + b (h0 + 0,5 DH)] +
+ crp-(2-DH + 2-ho + b).
(5.31)
Окончательно, для определения расчетной удерживающей способности грунтовой, в том числе укрепленной вяжущими веществами, засыпки с армированием синтетическим материалом, прослойки которого уложены на объект и стенки траншеи, в условиях полного обводнения засыпки рекомендуется следующее выражение, полученное с учетом формулы (5.31)
f = (Пгр7н)-{Вн7гр-(Ь0 - tu-Dh/8) +
+ Yrp-tgtOJVh-HKb.2 + (i(DH + h0)2 -
- 0,5^-D„2 + b-(h0 + 0,5-D„)] + O^ c^p-D, - h0 + b]},	(5.32)
где nrp = 0,8 - коэффициент надежности по нагрузке; ун = 1,2 - коэффициент надежности по назначению сооружения; К - безразмерный коэффициент, характеризующий призму выпора, К = 1 при Dy > 1 м, К = Dy при Dy < 1 м; Dy - условный диаметр трубопровода [м].
В качестве примера вычислим f для следующих исходных данных для суглинка: DH = 1,02 м; h0 = 1,5 м; b = 1,5 м. Расчетом по формуле работы [3] получаем f = 16063 Н/м, по формуле (5.32) f = 23558 Н/м. Определенная в натурных условиях удерживающая способность грунтовой засыпки без армирования составила 27620 Н/м, а в результате использования синтетических материалов данный параметр возрастает не менее, чем на 25%. Таким образом,
348
применение для расчетов зависимости работы [3] обеспечивает использование 47% реальной удерживающей способности засыпки, а зависимость (5.32) - 68%. Результаты расчетов для различных видов грунта приведены в табл. 5.11.
Таблица 5.11.
Удерживающая способность армированной синтетическим материалом грунтовой засыпки
Вид фунта	7,-Н/м3	с,, МПа	фр, ФШУС	f, кН/м
суглинок	9400	0,015	15 J0	23,09
Супесь	9500	0,009	1,59	2330
Песок	7800	0,005	28,0	22,87
Укрепленный грунт	7900	0,050	23 JO	38Д4
Прочность синтетического материала, используемого для армирования грунтовой засыпки, будет обеспечена, если выполняется условие
и*1тр —	9	(5.33)
где п = 1,1 - коэффициент надежности по нагрузке; к<.м - коэффициент, учитывающий однородность синтетического материала; kt - коэффициент, учитывающий срок службы материала; усм - коэффициент условий работы синтетического материала; Км - длительная прочность синтетического материала [Н/м].
Расчетная удерживающая способность руд однородного при-груза ВГП в условиях полного обводнения определяется из выражения
руд = (nrp/yll)Mg(p,p - p„kH)/prp,	(5.34)
где М - масса пригруза типа ВГП [кг]; Ргр - плотность укрепленных грунтов [кг/м3]; рв - плотность воды [кг/м3]; g - ускорение свобод
349
ного падения [м/с2]; кн - коэффициент надежности устойчивости положения объекта против всплытия.
В результате расчетов по формуле (5.34) можно определить максимальную интенсивность балластировки объектов различных диаметров при грузами ВГП.
При проверке прочности пригрузов типа ВГП основное внимание следует уделить силовому поясу, расчетная схема которого приведена на рис. 5.27.
Рис. 5.27. Схема к расчету силового пояса пригруза ВГП: 1 - трубопровод; 2 - оболочка из НСМ, заполненная укрепленными грунтами;
3 - силовой пояс
Силу S, растягивающую силовой пояс, можно определить по формуле
S = 0,5-Fa/sinO ;
О = U/DH,
(5.35)
(5.36)
где FB - суммарная расчетная нагрузку на объект, действующая вверх [Н]; 0 - угол наклона вектора S к горизонтали [градус]; Ln -длина силового пояса [м].
Расчет на прочность материала силового пояса заключается в проверке условия
350

(5.37)
где b - ширина пригруза типа ВГП [м]; N -число слоев материала силового пояса.
С учетом выражений (5.35) - (5.36) условие прочности (5.37) примет вид
n FB < 2-kCM-kt74:M-RCM-b-N-siii(L11/D1I).
(5.38)
Рассчитаем из формулы (5.38) число слоев НСМ материала по ТУ 21-29-81-81, необходимых для изготовления силового пояса пригрузов типа ВГП. Исходные данные: п = 1,1; к^ = 0,75; kt = 0,67; Усм = 0,5; R™ = 104 Н/м. Результаты вычислений (DH - наружный диаметр трубопровода [м], FB - максимальная расчетная действующая вверх нагрузка [Н], N - число слоев НСМ) следующие:
Dx	1,42	1,22	1,02	0,72	0,53
Г.	16600	12500	9000	4300	2000
N	5	4	3	2	1
Расчет нежестких дорожных одежд при кратковременном действии нагрузки следует выполнять по трем критериям прочности: упругому изгибу всей конструкции, сопротивлению сдвигу в грунте и в слабосвязных слоях одежды, растяжению при изгибе слоев одежды [253]. При расчете на прочность дорожной одежды, включающей промежуточный слой из укрепленных грунтов, используются следующие их характеристики: модуль упругости Е = 99,5 МПа и сцепление с = 0,027 МПа.
Расчеты по допускаемому упругому прогибу, по сдвигу в грунте земляного полотна и на устойчивость против сдвига промежуточного слоя можно выполнять по методикам, приведенным в работе [289]. Зависимости для определения напряжений в промежу-
351
точном слое дорожной одежды приведены в работе [92]. Благодаря наличию армирующей прослойки расчет на растяжение при изгибе промежуточного слоя имеет вид
knp — kCM‘kt*yCM,RCM/(o’r’b) 9
(5.39)
где к„р - коэффициент прочности дорожной одежды; аг - наибольшие растягивающие напряжения в рассматриваемом слое [Па]; b -ширина армирующей прослойки [м].
При проектировании дорог в условиях слабых водонасыщенных грунтов (на болотах, участках с высоким уровнем грунтовых вод и т.д.) необходимо выполнять расчет деформации насыпного основания, армированного прослойкой из полос резинотканевой ленты [127].
Благодаря наличию насыпного основания толщиной Ьо давление штампа рш, действующее по поверхности насыпи, уменьшается на уровне заложения следующей прослойки до рср (рис. 5.28).
Рис. 5.28. Схема к расчету осадки насыпи ТПД армированной прослойкой из СМ
352
Под действием давления рср, превышающего реактивное давление слабого водонасыщенного грунта р^, происходят уплотнение подстилающего слоя и осадка насыпи, что сопровождается деформацией растяжения прослойки на участке длиной 2-у.
Равнодействующая вертикальных составляющих реакций прослойки Fp препятствует дальнейшему нарастанию осадки насыпи. Рассматривая плоскую задачу, для участка основания единичной ширины условие равновесия можно представить в виде
Рср’Г'ф — 2 Фел ’У — Fp — 0 5	(5.40)
1-<ф Вш + 2-ho-tg фгр \	(5.41)
Рср Рш'Пщ ^Г<ф 5	(5.42)
Рсл J^rp 9	(5.43)
где Dm - диаметр штампа [м]; RrP - расчетное сопротивление слабого грунта [Па].
Приняв допущение о том, что деформируемый участок прослойки принимает форму дуги окружности радиусом и с центром в точке А, путем некоторых преобразований можно определить, что
Fp = 2’S-fnp,	(5.44)
где s - величина осадки насыпи ТПД, в основании которой расположена прослойка из синтетического материала [м]; fnp - реакция прослойки [Па].
В области упругих деформаций прослойки, когда справедлив закон Гука, имеем
^пр “ ^пр*^пр'Ьпр/(2’у,а11р),	(5.45)
353
Епр*8Пр,	(5.46)
где апр - растягивающие напряжения в прослойке [Па]; tnp - толщина прослойки [м]; Ьпр- ширина полос резинотканевого корда [м]; апр - шаг между центрами полос резинотканевого корда [м]; Епр - модуль упругости прослойки [Па]; епр - относительное удлинение прослойки.
Для определения епр была получена приближенная зависимость
enp = 2-s2/3y2.	(5.47)
Однако решить уравнение (5.40) не представляется возможным вследствие наличия двух неизвестных: s и у. Для решения задачи используем граничное условие: в точке В, где осадка отсутствует, должно быть равенство вертикальной составляющей реакции прослойки fp и реактивного давления
Гр = Рсл-	(5.48)
Зависимость для fp имеет вид
fp = 2sfnp/y.	(5.49)
Тогда с учетом формулы (5.48) имеем
fnp = PcH-y/(2-s).	(5.50)
Подставив выражение (5.44) в уравнение (5.40), можно получить
f.p = (Рср’Ьф - 2-Pui-y)/(2-s).	(5.51)
354
Приравняв правые части выражений (5.50) и (5.51), получаем
У Pcp*Li|/(3*p<^i) •
(5.52)
Решая уравнение (5.40), получаем формулу для определения размера осадки
s = (0,265/ Rrp)-(U/Wr)’M ;
U = Pn.4Dm’-aDp;
W — Enp-tnp-bnp^Dm + 2-hp'tg фгр) .
(5.53)
(5.54)
(5.55)
Установлено, что при h0 > Dm формулы (5.53) - (5.55) справедливы для любых значений а„р, при h0 Dm формулы (5.53) -(5.55) справедливы только при anp < Dra. Таким образом, прослойка не выполняет функции армирования насыпи, если апр > Dm, поскольку при h0 > Dm применение синтетического материала недостаточно эффективно.
В натурных условиях при устройстве насыпных оснований на подстилающих слабых водонасыщенных грунтах рекомендуется принимать шаг между центрами полос армирующей прослойки равным 0,3 м.
Чтобы выполнять расчеты реальных оснований дорог, необходимо в формулы (5.53) - (5.55) подставить вместо рш среднее расчетное давление колеса транспортного средства на покрытие рк, а вместо Вш - расчетный диаметр следа колеса DK. Задавшись допустимым значением осадки saon, можно определить минимально необходимую толщину насыпного основания
homin = (0369 pK DK G - 1)-(0,5-ЦЛё <ргр) ;
(5.56)
355
(5.57)
G [anp/(Rrp ’S«on *Епр’^пр’ЬПр)
Так, например, для автомобильных дорог категории V рк = 0,5 МПа, DK = 0,32 м, принимая следующие характеристики прослойки: Епр = 103 МПа; апр = 0,3 м; tnp = 5x10'3 м; Ьпр = 0,1 м; насыпного грунта: фгр = 28°; слабого грунта: RrP = 0,1 МПа и задаваясь saon = 0,1 м, расчетом по формулам (5.56) - (5.57) получаем hOmin = 0,19 м.
Приведем расчеты прочности и устойчивости берегозащитных покрытий из укрепленных грунтов с армированием и в оболочках из синтетических материалов.
Общая устойчивость защитного покрытия при расчете по схеме плоского сдвига будет обеспечена при выполнении следующего условия
ктр > tg а,	(5.58)
где - коэффициент трения прослойки по грунту; а - угол наклона откоса к горизонту [градус].
Если условие (5.58) не выполняется, во избежание сползания защитного покрытия по откосу его следует закреплять анкерами, количество которых определяется по формуле
Na = YH Prp g <i B L (sin а - k^cos a)/Qa;	(5.59)
Qa Na/L < к^МсЛЛ,	(5.60)
где В - ширина защитного покрытия [м]; Qa - поперечное усилие, воспринимаемое одним анкером [Н]; NCM - количество слоев синтетического материала в поперечном сечении защитного покрытия.
Для подводного крепления в выражение (5.59) следует подставлять значение плотности укрепленных грунтов с учетом взве
356
шивающего действия воды. Проверка на прочность синтетического материала, используемого для армирования или изготовления оболочек, выполняется по формуле (5.60).
Выполним пример расчета устойчивости и прочности защитного покрытия. Исходные данные: а = 20°; ун - 1,15; ргр = 1800 кг/м3; g = 9,81 м/с2; d - 0,35 м; L = 60 м; В = 15 м; Qa = 3000 Н; 1qm = 0,85; kt = 0,67; у^ = 0,9;	= 45х103 Н; NCM = 1;	= tg ф, где ф -
угол внутреннего трения укрепленных грунтов, ф = 14,9°; kTp = tg 14,9 = 0,266 < tg а = tg 20° = 0,364. Условие (5.58) не выполняется, поэтому для обеспечения устойчивости защитного покрытия необходимо использовать анкеры в количестве:
Na = 1,15x1800x9,81x0,35xl5x60x(sin20° - 0,266xcos20°)/3000 = 13. Проверка на прочность ССМ по формуле (5.60): 3000x13/60 = 650 < 0,85х0,67х0,9х45х103х1 = 23х103 выполняется с большим запасом. Также следует проверять устойчивость защитного покрытия к действию ледовых нагрузок.
Проверка устойчивости против сдвига примерзшим ледовым покровом при изменении уровня воды выполняется по формуле
Fyfl/(Fd-sin а) > ун.	(5.61)
Проверка устойчивости против опрокидывания примерзшим ледяным покровом при изменении уровня воды по формуле
Муд/М^ун.	(5.62)
В соотношениях (5.61) - (5.62): Fyfl [Н] и МУЛ [Н-м] - соответственно, усилие и момент сил, удерживающих крепление в равновесии; Fd [Н] и М,! [Нм] - соответственно, вертикальная сила от примерзшего к сооружению ледяного покрова при изменении уровня воды и момент этой силы.
357
При невыполнении условий (5.61) - (5.62) во избежание сдвига защитного покрытия по откосу его необходимо закреплять анкерами, количество которых определяется выражением
N. = (y. Fd sin а - F„)/Q..
(5.63)
Шаг установки балластирующих устройств будет соответственно определяться по формуле
L, = 2.(yIf.Md-MyJ/(Qa.NJ.
(5.64)
Заключение
Исследованы технологические процессы строительного производства в условиях обводненной местности с учетом физикомеханических свойств грунта и разработаны алгоритмы расчета параметров закрепления объектов на слабонесущих грунтах с использованием строительных материалов, укрепленных вяжущими веществами.
Расчет технологических параметров закрепления объекта на слабонесущих обводненных грунтах должен учитывать изменчивость физико-механических характеристик грунта засыпки. Так, грунты, содержащие карбонаты кальция, окислы железа и алюминия, лучше смачиваются вяжущим веществом, обеспечивая хорошую адгезию. Присутствие солей натрия и хлоридов препятствует взаимодействию частиц грунта с закрепителем. С увеличением содержания глинистых частиц эффективность укрепления повышается, однако для глин имеет место низкая адгезия между частицами, обработанными вяжущими веществами. Укрепление вяжущими веществами суглинков и супесей возможно без регулирования, а пес
358
ков и глин - с регулированием гранулометрического состава, для глин также рекомендуются добавки извести (цемента). Содержащаяся в грунте вода не вступает в химические реакции со связующим, но является важной структурирующей добавкой.
Укрепленные грунты сохраняют свои свойства в узком диапазоне дозировок закрепителя. С учетом требований к характеристикам материала для укрепления береговых откосов дозировки вянущего вещества на основе гудрона составляют для суглинков 6 4- 8%, супесей 4 ч- 6% от массы скелета грунта. Однородность смеси контролируется по внешним признакам - цвету, равномерности распределения компонентов, а также строительной технологичности. Для создания прочной и водостойкой структуры укрепленных грунтов требуется уплотнение давлением 0,4 -ь 0,6 МПа. Установлено, что для увеличения прочности грунтового покрытия необходимо соблюдать определенный технологический регламент производства работ, а именно, выдержка укрепленного вяжущими материалами грунта в течение 3	4 суток перед уплотнением позволяет увели-
чить прочность покрытия на 25 %.
Методы использования укрепленных грунтов при строительстве объектов в береговой зоне рек должны учитывать существенное уменьшение толщины грунтового крепления в результате воздействия водной среды. Размыв укрепленных грунтов даже на небольшом протяжении может вызвать нарушение устойчивости крепления. В результате обработки экспериментальных данных была получена регрессионная зависимость для расчета интенсивности размыва защитных сооружений из укрепленных грунтов, которая имеет следующий вид: I = (kj - k2m - k3-c)v, где I - интенсивность размыва защитного покрытия [м/год]; кь к2, к3 - эмпирические коэффициенты, величина которых с учетом указанной размерности параметров регрессионной зависимости равна kt = 0,1785, k2 = 0,0105, k3 = 2,345, v - средняя скорость движения воды [м/с], m =
359
ctg a - коэффициент заложения берегового откоса, a - угол наклона откоса к горизонту [градус], с - сцепление укрепленных грунтов [МПа].
Полученное значение интенсивности размыва может быть использовано для определения срока службы берегоукрепления при изменении средней скорости движения воды до 2,5 м/с: Т = k4 d/(I-tB), где Т - средняя продолжительность эксплуатации защитного слоя из укрепленных грунтов [год], d — толщина защитного покрытия из укрепленных грунтов [м], tB - среднее расчетное время стояния уровня воды на отметке защитного покрытия из укрепленных грунтов в течение года [сут/год], Iq - размерный коэффициент. Результаты расчетов толщины защитных покрытий показывают, что защитное покрытие толщиной 0,30 м может применяться при высоте ветровой волны до 1,2 м и высоте судовой волны до 0,6 м. Однако, при увеличении скорости движения воды до 0,5 м/с толщину покрытия необходимо увеличить до 0,36 м. Увеличение сцепления укрепленных грунтов до 0,050 МПа позволяет сократить толщину покрытия всего лишь на 0,03 м. Изменение коэффициента заложения откоса также не оказывает существенного влияния на толщину защитного покрытия.
Строительно-монтажные работы по сооружению насыпей для предотвращения возможного затопления или обводнения территорий с использованием укрепленных грунтов включают в себя выполнение следующих расчетов: фильтрационного, фильтрационной прочности, устойчивости насыпи. Фильтрационным расчетом определяются положение депрессионной кривой в теле дамбы и фильтрационный расход воды через укрепленный грунт и непосредственно тело дамбы. Расчет заключается в решении системы уравнений:
q = (Нр2 - Ь/ - d2 cos2 a) kyKp/(2-d siii a); q = 0,5 (hi2 - h22)krp/(L -m2-h2); hi = (L/m2) - [(L/m2)2 - h/]1/2; L = S + H m2 + (H - hi) mb
360
где q - удельный фильтрационный расход через экран и тело дамбы [м3/с], Нр - расчетный уровень заполнения дамбы [м], hi - высота фильтрационного потока непосредственно за экраном [м], d - толщина насыпи из укрепленных грунтов [м]; а - угол наклона откоса к горизонту [градус], кукр и кгр - соответственно, коэффициенты фильтрации материала насыпи из укрепленных грунтов и грунта дамбы [м/с], h2 - высота фильтрационного потока в точке пересечения депрессионной кривой с гранью низового откоса [м], L — ширина насыпной грунтовой дамбы [м], Ш] и ш2 - коэффициенты заложения соответственно верхового и низового откоса; S - ширина дамбы по верху [м], Н - высота верхового откоса [м].
В работе предложен алгоритм определения физикомеханических характеристик укрепленного грунта для технологического проектирования грунтовых дамб. Организация автоматизированного проектирования в среде САПР технологического процесса закрепления объекта на слабонесущем обводненном грунте с учетом необходимости выполнения расчетов с детерминированными величинами основана на использовании алгоритмов, имитирующих внешнее воздействие на систему, поведение ее элементов, их взаимодействие и последовательное изменение состояний всей системы во времени. Разработанный моделирующий алгоритм реализуется затем на персональном компьютере. В результате появляется возможность проектирования строительного технологического процесса, а именно, закрепления объекта на слабонесущих обводненных грунтах.
Методики и алгоритмы расчета параметров технологических процессов строительного производства на слабонесущих грунтах должны быть основаны на ряде действующих нормативных документов с учетом требований по охране природы и окружающей среды. При проектировании конструкций для строительства в обводненной местности, в том числе выполненных с применением ком
361
плексного укрепления грунтов синтетическими и вяжущими материалами, необходимо производить расчеты в соответствии с разработанной классификацией.
Основной характеристикой материалов для сооружения насыпей ТПД является модуль упругости. Для обеспечения необходимых значений данного показателя на слабонесущих обводненных грунтах можно рекомендовать комплексное использование вяжущегрунтовых смесей (состав вяжуще-грунтовой смеси в массовых долях: 2/3 глинистого грунта и 1/3 гравия; дозировка вяжущего вещества 4 -г- 8% от массы скелета глинистого грунта) и синтетических материалов, армирующих насыпь с учетом конструктивных решений сооружаемых объектов. Определено влияние толщины насыпного слоя грунта, глубины заложения и размера ячейки армирующей прослойки на осадку и модуль упругости оснований ТПД. При подстилающих песчаных и глинистых грунтах, имеющих прочность на сдвиг не менее 0,075 МПа, армирующую прослойку следует располагать на границе между основанием и вышележащим слоем насыпи, шаг между центрами полос из резинотканевой ленты прослойки не должен превышать 0,4 м. При подстилающих слабых водонасыщенных грунтах располагать армирующую прослойку необходимо на границе между подстилающим грунтом и насыпным основанием, шаг между центрами полос не должен превышать 0,3 м.
В работе получена зависимость для определения расчетной удерживающей способности грунтовой, укрепленной вяжущими веществами и армированной СМ, засыпки для обеспечения устойчивого положения сооружаемого на слабонесущем грунте объекта. В условиях полного обводнения насыпи, т.е. при строительстве в обводненной местности, рекомендуется следующее выражение для расчета удерживающей способности укрепленного грунта:
f = (ПгрУиНОнУгр-Ои - л-D,,/8) + YrptgCO.Tcp.pHkho2 + fj(D„ + h0)2 -- 0,5^DH2 + b-(h0 + 0,5D„)J + O.Vc^P-Dk - h„ + b]},
362
где пгр - коэффициент надежности по нагрузке, ун - коэффициент надежности по назначению сооружения, DH - наружный диаметр трубопровода [м],	- удельный вес грунта засыпки с учетом взве-
шивающего действия воды [Н/м3], h0 - расстояние от верха засыпки до оси трубопровода [м], фгр - угол внутреннего трения грунта засыпки [градус], к - коэффициент, характеризующий призму выпора (k = 1 при DH > 1 м, к = DH/D0 при DH < 1 м, Do = 1 м), £ - коэффициент бокового давления грунта засыпки, сгр - сцепление грунта засыпки [Н/м2], b - ширина траншеи по дну [м].
Удерживающую способность грунтовой засыпки f армированной СМ, можно представить в виде суммы двух составляющих: удерживающей способности веса объема грунта, препятствующего вертикальному вверх перемещению трубопровода frp [Н/м]; удерживающей способности сил трения армирующей прослойкой по грунту засыпки при вертикальном вверх перемещении трубопровода fTp [Н/м]. Определены области применения отдельных схем засыпки трубопроводов диаметром DH = 0,530 * 1,420 м песчаными и глинистыми грунтами. Для различных вариантов конструктивных схем засыпки и состояния грунта доля составляющей от веса грунта в общем значении удерживающей способности может колебаться в пределах frp = 0,19-f 0,66-f. Причем для суглинка, обладающего по сравнению с супесью и песком более высокими характеристиками сопротивления сдвигу, как следствие, была выше доля составляющей от сил трения Наличие ячеек в сетчатом синтетическом материале по сравнению с нетканым синтетическим материалом обеспечивает лучшее трение по грунту, особенно для суглинка, обладающего более высоким сцеплением, что также приводит к увеличению доли в общем значении удерживающей способности грунтовой засыпки.
При проектировании СМР в процессе сооружения защитных покрытий технологических площадок в обводненной местности на
363
слабонесущих грунтах необходимо выполнять расчет деформации насыпного основания, армированного прослойкой из полос резинотканевой ленты. Благодаря наличию насыпного основания толщиной h0 давление р, действующее по поверхности насыпи, уменьшается на уровне заложения прослойки. В работе получена формула для определения деформации насыпного основания (s) с учетом глубины заложения прослойки: s = (k/Rrp)-(U/W)1/3, U = p4-D8-anp, W = EnP-tnpbnp-(D + 2-h0tg фгр)4, где p - давление штампа [Па], D - диаметр штампа [м], а„р - шаг между центрами полос прослойки [м], Rrp - расчетное сопротивление подстилающих слабых грунтов [Па], Епр - модуль упругости прослойки [Па]; tnp — толщина прослойки [м], Ьпр - ширина прослойки [м], Ьо - толщина насыпного основания [м].
Предложенные методы и алгоритмы расчета параметров устойчивости сооружаемых объектов с учетом характеристик слабо-несущего грунта и СМ можно использовать при организационнотехнологическом проектировании строительных процессов в условиях обводненной местности.
Глава 6
Информационно-инженерные системы подготовки строительного производства в сложных природно-климатических условиях в среде САПР
6.1. Разработка методов автоматизированного проектирования распределения материально-технических ресурсов при подготовке строительного производства
Вероятностно-статистическая задача распределения ресурсов подготовительного периода. Роль технико-экономических расчетов для анализа и прогнозирования деятельности, планирования и управления строительными системами значительна, причем узловыми среди них являются вопросы выбора оптимальных решений [66]. При этом решение представляет собой выбор параметров, характеризующих организацию определенного мероприятия, причем этот выбор почти полностью зависит от лица, принимающего решение. Практику, как правило, интересуют решения оптимальные, т.е. такие, которые являются по тем или иным причинам предпочтительнее, лучше, чем другие. Выбор оптимальных решений особенно в сложных вероятностных динамических системах, к которым относятся строительные системы, немыслим без широкого применения математических методов решения экстремальных задач и средств вычислительной техники.
365
Сооружение любого строительного объекта происходит путем выполнения в определенной последовательности большого количества разноплановых работ. Для выполнения любого вида работ требуется определенный набор материалов, машин, средств малой механизации, людских ресурсов, организационного обеспечения и т.д. Причем зачастую количество и качество выделяемых ресурсов определяет длительность выполнения этих работ. Распределяя правильно ресурсы, можно влиять на качество, сроки, стоимость строительства, производительность труда.
Задачи распределения в общем случае возникают тогда, когда существует ряд работ, подлежащих выполнению, и требуется выбрать наиболее эффективное распределение ресурсов и работ. Одна из задач распределения характеризуется следующими условиями: существует ряд операций, которые должны быть выполнены; имеется достаточное количество ресурсов для выполнения всех операций; некоторые операции можно выполнять различными способами, с использованием различных ресурсов, их комбинаций, количества; некоторые способы выполнения операций лучше других (например, требующие меньше затрат времени). Задача заключается в том, чтобы найти такое распределение ресурсов по операциям, при котором достигается максимальная общая эффективность системы. Например, могут минимизироваться суммарные затраты продолжительности выполнения работ (например, подготовительного периода ПСП). Большинство задач такого рода решается в целях оптимизации строительных и технологических процессов. Основное средство их анализа - модели математического программирования, сетевые графики.
Современное строительство как системный объект характеризуется высокой степенью сложности, динамичностью, вероятностным характером поведения, большим числом составляющих элементов со сложными функциональными связями и другими особен
366
ностями. Для эффективного анализа и управления такими сложными системными объектами необходимо иметь достаточно мощный аппарат моделирования. В настоящее время интенсивно ведутся исследования в области совершенствования моделирования строительства, однако практика пока еще располагает моделями с довольно ограниченными возможностями полного адекватного отображения реальных процессов строительного производства. Разработать универсальную модель и единый метод ее реализации в настоящее время практически невозможно. Одним из путей решения данной проблемы является построение локальных математических моделей и методов их машинной реализации.
Использование экономико-математических методов и ЭВМ в целях оптимального планирования и управления строительным производством требует последовательного выполнения ряда работ математического, технического, информационного и экономического порядка [10, 11, 278, 279]: разработки экономико-математических моделей; подготовки соответствующих алгоритмов и вычислительных схем; программирования для электронных вычислительных машин; формирования необходимой информации или исходных данных, требующихся для соответствующих расчетов; анализа полученных результатов и их использования в практической деятельности.
Комплексная структура ПСП при сооружении линейной части объектов трубопроводного транспорта включает в себя несколько этапов, которые состоят из конкретных организационных и технологических видов работ. Выполнение большей части этих работ носит вероятностный характер, что обусловлено рядом как объективных, так и субъективных причин. Таким образом, формирование необходимой информации или исходных данных, требующихся для расчетов технико-экономических показателей выполнения работ ПСП,
367
должно выполняться с использованием	вероятностно-
статистических методов [36, 45, 46,207].
В качестве теоретического распределения трудоемкости выполнения работ выберем так называемое распределение Фишера -Типпета [206]. При этом плотность и функция распределения вероятностей содержит два параметра и представляется в виде
f(T) = (ruVt^'HxpHaAt)1);	(6.1)
F(t) = exp[-(u/t)T],	(6.2)
где u и у - параметры распределения; т - трудоемкость выполнения данного вида работ в определенных природно-климатических условиях.
Для определения параметров распределения воспользуемся экспериментальными и теоретическими величинами математического ожидания (шэ, тт), дисперсии (d3, dT) и коэффициента вариации (£„ £т) трудоемкости выполнения работ (т).
Теоретические значения величин математического ожидания (mJ, дисперсии (dT) и коэффициента вариации (£т) можно вычислить путем использования параметров распределения Фишера -Типпета по формулам
шт = и-Г(1 - 1/у) ;	(6.3)
dT = и2 Г(1 - 2/у) - шт2 = и2 Г(1 - 2/у) - [и-Г(1 - 1/у)]2 ;	(6.4)
= {Г(1 - 2/у)-[Г(1 - 1/у)]'2 -1}”2,	(6.5)
где Г(1 - 1/у) и Г(1 - 2/у) - гамма-функция Эйлера.
Так как для гамма-функции выполняется функциональное соотношение Г(х) = (х - 1)Т(х - 1), то вычисление гамма-функции от
368
любого положительного аргумента можно свести к вычислению гамма-функции от аргумента, заключенного в интервале (0,1). Если х е [0,1] алгоритм вычисления гамма-функции следующий
Г(х) = [х(1+х)у(х)]’1;	(6.6)
х|/(х) = Zi=o,i3 арх1 = а0 + агх + а2х2 + а3-х3 +
+ а4-х4 + а5-х5 + аб-х6 + а7-х7 + а8-х8 + а9-х9 +
+ аю-х10 + ап-хп + а12-х12 + ап-х13,	(6.7)
где а0 = 1; aj = - 0,422784335092; а2 = - 0,233093736365; а3 = 0,191091101162; а4 = - 0,024552490887; а5 = - 0,017645242118; а6 = 0,008023278113; а7 = - 0,000804341335; а8 = - 0,000360851496; а9 = 0,000145624324; а10 = 1,7527917х10’5; ап = 2,625721x10'6; а12 = 1,328554x10’6; а13 = 1,8122x10'7.
Так как уже были найдены по экспериментальным данным значения коэффициента вариации (£э) трудоемкости выполнения работ (т), параметр распределения у находится путем численного решения уравнения (6.5) с использованием ограничения - £т| е [Ю2]. После этого из уравнения (6.3) или (6.4) находится параметр распределения и. Результаты расчетов для трудоемкости рассмотрения проектно-сметной документации (П21) и осмотра трассы в натуре (П22) сведены в табл. 6.1.
Таким образом, окончательно получим аналитический вид функции плотности распределения с учетом статистических данных (рис. 6.1).
Для применения критериев согласия предполагается, что выборка Xi, х2,.. ., хп произведена из генеральной совокупности с неизвестной теоретической функцией распределения, относительно которой имеются две непараметрические гипотезы: простая основ
369
ная Но, т.е. F(x) = F0(x) и сложная конкурирующая Нь т.е. F(x) * F0(x), где F0(x) - известная функция распределения. Критерии для проверки гипотез Но и Hi есть критерии согласия. Для проверки согласия эмпирического и теоретического распределений воспользуемся критериями согласия Пирсона (ft2"хи-квадрат) [46].
Таблица 6.1.
Статистические характеристики случайной величины трудоемкости
Тип условий строительства	Математическое ожидание (щ^)	Коэффициент вариации	Параметр распределения ОД	Параметр распределения (у^
Рассмотрение проектно-сметной документации (П?1				)
1	4,809	0,5194	3,79	3,55
2	5,853	0,3624	4,93	4,55
3	7,185	0,1745	6,67	9,05
4	9,592	0,1526	9,04	12,05
Осмотр трассы в натуре (Пм)				
1	0,801	0,4829	0,63062	3,55
2	1,604	0,1616	1,45044	7,55
Рис. 6.1. Величина плотности распределения вероятностей трудоемкости рассмотрения ПСД
Алгоритм расчета статистического критерия Пирсона заключается в следующем. Область значений случайной величины разби
370
вается на несколько интервалов (например, на пять интервалов п = 5). При практической реализации критерия %2 необходимо следить за тем, чтобы объем выборки был достаточно велик, иначе неправомочна аппроксимация х2 - распределением распределения статистики х2. Считается, что достаточным условием для этого является выполнение неравенств к, > 5 для всех разрядов (к, - количество наблюдений, попавших в заданный интервал). Для упорядоченной статистической совокупности данных вычисляется соответствующая величина критерия х2 с учетом теоретической функции распределения вероятностей.
Распределение х\ как известно, зависит от параметра К, который называется числом степеней свободы. При пользовании критерием х2 число степеней свободы полагается равным числу разрядов п минус число независимых условий (связей), положенных на частоты. Если мы требуем, чтобы статистическое среднее совпадало с гипотетическим, а статистическая дисперсия с гипотетической дисперсией, то имеем две связи. Кроме того, еще одна связь, присутствующая всегда - это сумма статистических частот равна единице. Получается, что число степеней свободы К = (п - г - 1). Таким образом, при общем числе интервалов п = 5, а числе параметров, определенных на основании статистических данных, г = 2, имеем К = 2.
Для распределения х2 составлены соответствующие таблицы [165], что дает возможность оценить расхождение между гипотетическим и статистическим распределениями. Пользуясь табл. 6.2 можно для каждого значения х2 и числа степеней свободы К найти вероятность р того, что величина распределения по закону х2, превзойдет это значение.
Если вероятность р очень мала (не превосходит выбранного нами значения уровня значимости такого, что событие с такой вероятностью считается уже практически невозможным), то опытные данные противоречат гипотезе Но состоящей в том, что случайная
371
величина X имеет распределение Fo, т.е. эту гипотезу надо отбросить.
Если же вероятность р не мала, можно признать расхождение между теоретическим и гипотетическим распределениями несущественными и отнести их за счет случайных причин. Гипотезу Н можно считать правдоподобной, или, по крайней мере, не противоречащей опытным данным.
Таблица 6.2.
Критические значения ^(К,р) распределения Пирсона
к	Р-0,95	Р=0,90	р=0,80	pH),70	р=030	р=0,30	р=ОДО	р=0,10	р=0,05	р=0,01
1	0,040	0,016	0,064	0,146	0,455	1,074	1,642	2,710	3,840	6,630
2	0,103	0311	0,446	0,713	1,386	2,410	3,220	4,600	5,990	9,210
3	0Д52	0384	1,005	1,424	3,370	3,660	4,640	6,250	7,810	1134
В нашем случае (К = 2 и р = 0,05) имеем Хсг2 < Хкр2 = 5,990 (табл.4.2). Это позволяет сделать вывод о том, что предложенные функциональные зависимости трудоемкости рассмотрения проектно-сметной документации (П21) и осмотра трассы в натуре (П22) с параметрами и и у хорошо соответствуют опытным данным, и поэтому могут быть использованы при моделировании и построении алгоритмов в среде САПР ПСП.
Математическое моделирование распределения ресурсов с учетом ограничений на продолжительность выполнения СМР. Математические модели, используемые при решении задач организации, планирования и управления строительным производством, условно можно разделить на модели линейного программирования, нелинейные модели, модели динамического программирования, оптимизационные модели, модели управления запасами, целочисленные модели, цифровое моделирование, имитационные модели, вероятностно-статистические модели, модели теории игр, модели итеративного агрегирования, организационно-технологические модели, графические модели, сетевые модели [42,45,46,207].
372
Разработка математической модели или моделирование в широком смысле слова некоторой системы и связанной с ней операции состоит из следующих главных элементов [61, 66]: определения набора параметров, характеризующих как состояние системы, так и возможное управление системой; определения зависимостей между параметрами состояния и управления; определения цели операции через параметры системы.
Имеется ряд трудностей, делающих моделирование операций весьма сложной задачей. Сюда относятся трудности определения цели, зависимостей между параметрами, значений параметров и даже определения набора параметров, достаточно полного, чтобы охватить все существенное в функционировании системы, и в то же время достаточно компактного, чтобы не сделать невозможным последующее исследование. Ко всему этому добавляется еще и неопределенность, приводящая к тому, что модель формулируется, как правило, в вероятностных терминах.
Одним из основных методов исследования операций является оптимизация, т.е. отыскание максимальных или минимальных значений функций от параметров системы, связанных определенными зависимостями (ограничениями). Во-первых, с оптимизацией связано обычно достижение цели операции. Во-вторых, с помощью оптимизации можно существенно упростить исследование модели. Выше уже отмечалось, что среди трудностей, возникающих при исследовании операций, важное место занимают большое число параметров состояния и управления, а также неопределенность. Для уменьшения числа параметров можно использовать локальную (частную) оптимизацию, дающую возможность выразить большинство параметров через остальные и тем самым существенно уменьшить их число.
Что касается решения задач в условиях неопределенности, то одним из подходов здесь, как известно, является минимаксный под
373
ход, при котором значения неопределенных факторов принимаются такими, которые в наибольшей степени затрудняют достижение цели.
В дальнейшем мы будем заниматься только оптимизацией, т.е. будем считать, что модель операции построена и достижение цели сводится к получению наибольшего значения некоторой функции (критерия) от параметров управления, связанных определенными зависимостями (ограничениями). Считая, что Под ресурсом можно понимать любую функцию параметров системы, на которую наложено ограничение. При этом задача об оптимальном распределении ресурсов является достаточно полной и ясной моделью задачи оптимизации вообще.
При любом исследовании в качестве основного принимается один из принципов, наиболее существенный для данного исследования. За основной принцип изложения можно принять деление задач на детерминированные и стохастические, а при делении методов оптимизации по рассматриваемым задачам на распределение однородных и неоднородных ресурсов.
Детерминированными называются такие задачи, в которых подлежащий оптимизации критерий (функция) является детерминированной (неслучайной) функцией параметров,- точнее, существует алгоритм, дающий возможность при фиксированных значениях параметров, вычислить значение критерия со сколь угодно высокой точностью. Стохастическими называются такие задачи, в которых подлежащий оптимизации критерий является какой-нибудь числовой характеристикой (например, математическим ожиданием) случайной функции параметров задачи.
Необходимо отметить, что такое разделение зачастую определяется не существом задач и даже не структурой соответствующих моделей, а методом исследования этих моделей. Если модель изучается аналитическими методами, то критерий выражается в виде детерми
374
нированной функции параметров. Эта же модель может изучаться методом статистического моделирования, тогда на выходе получаются отдельные реализации случайного процесса, а критерий является числовой характеристикой этого процесса. Конечно, для каждого набора параметров можно по большому числу реализаций найти сколь угодно точное значение критерия. Таким путем мы приходим, по существу, к детерминированной задаче. Выгоднее производить оптимизацию непосредственно по отдельным реализациям случайного процесса.
Задача может рассматриваться как детерминированная, так и стохастическая (хотя критерий и выражается аналитически через кратные интегралы, однако он проще получается непосредственным статистическим моделированием).
Очень существенным для выбора соответствующего метода оптимизации является наличие или отсутствие ограничений на значения параметров, от которых зависит оптимизируемый критерий.
Для задач без ограничений разработано больше различных методов решения. Это относится и к стохастическим задачам. В каждой конкретной задаче с ограничениями можно подобрать соответствующий частный прием решения, наилучшим образом учитывающий ограничения. Например, при оптимизации методом случайного поиска можно так организовать случайный выбор значений параметров, чтобы ограничения удовлетворялись.
Существуют и общие методы приведения задач с ограничениями к задачам без ограничений, например метод штрафных функций. В связи с этим все методы оптимизации, сформулированные в терминах задач без ограничений, могут быть использованы и для решения задач с ограничениями. Это, однако, не снимает с повестки дня необходимости разработки специальных (оптимальных) методов решения таких задач, для которых эти методы еще не разработаны.
Число параметров - эго существенная характеристика задачи. Для упрощения решения задачи, особенно при наличии ограничений,
375
очень важно свести число параметров к минимуму. Одним из методов такого сведения является локальная (частная) оптимизация. Вопрос о локальной оптимизации - очень важный вопрос исследования операций в целом. Имеется в виду выбор значений отдельных параметров или выражение их через значения отдельных параметров на основе некоторых частных критериев, подобранных так, что подобный выбор с последующей оптимизацией по основному критерию приводит к решению, достаточно близкому к решению исходной (более сложной) задачи. Упрощение зависит от умелого использования структуры задачи, выражающейся в различном влиянии отдельных параметров.
Удачную для локальной оптимизации структуру можно получать искусственно, соответствующей заменой переменных. Например, иногда можно выбрать переменные таким образом, что они разбиваются на две группы: существенные щ, u2,. -., um и несущественные v19 v2,. .. , vn. При фиксированном наборе существенных переменных критериальная функция достигает наибольшего (наименьшего) значения при таких значениях несущественных переменных v, набор которых представляет внутреннюю точку соответствующей допустимой области. В этом случае эту точку можно найти при помощи более простых методов решения задач без ограничений (зачастую это удается сделать при помощи классических методов математического анализа), далее, выразив эту точку через существенные параметры и, сводим задачу к задаче с ш переменными, где обычно m « m + n.
Сложность задачи зависит также от вида критериальной функции. Наиболее простыми являются линейные функции, оптимизация которых при линейных ограничениях представляет собой предмет линейного программирования. Из нелинейных функций простейшими являются выпуклые (в частности, квадратичные), оптимизация которых при выпуклых ограничениях представляет собой предмет выпуклого программирования.
376
Выпуклое программирование — это в настоящее время наиболее развитый раздел нелинейного программирования, рассматривающего произвольные нелинейные функции. Основным свойством выпуклых функций, упрощающим их оптимизацию, является одноэкстремальность, т.е. возможность существования только одного экстремума. В отличие от одноэкстремальных существуют задачи многоэкстремальные, у которых критериальная функция может иметь много локальных экстремумов. Большинство методов оптимизации пригодно только для решения одноэкстремальных задач, а часть их - только для выпуклых критериальных функций. Из методов, позволяющих решать многоэкстремальные задачи, большинство связано так или иначе со случайным поиском.
Под однородными понимаются ресурсы, эффективность применения которых в равных условиях одинакова. При наличии нескольких групп однородных ресурсов, отличающихся друг от друга по эффективности, говорят о неоднородных ресурсах. В соответствии с этаким делением осуществляется и разбиение задач распределения. Необходимость в раздельном рассмотрении связана с существенным усложнением задач распределения при переходе от однородных к неоднородным ресурсам. Для распределения однородных ресурсов с успехом, вплоть до получения в некоторых случаях аналитических выражений, могут быть применены методы динамического программирования.
Весьма жизнеспособными здесь оказываются методы возможных направлений, параметрического программирования и различные приближенные методы, в том числе и типа методов динамического программирования. Появление ряда приближенных методов объясняется трудностями точного решения задач. Приближенность методов иногда определяется тем, что исходная целевая функция аппроксимируется более простыми зависимостями - линейными (в том числе кусочно-линейными) или квадратичными, для которых
377
имеются точные решения. Иногда это связано с тем, что сам алгоритм обладает определенной погрешностью, оценка которой, как правило, затруднена. В связи с этим для оценки диапазонов условий, где Moiyr применяться те или иные приближенные методы, большое значение имеет разработка точных, хотя бы и громоздких методов. Рассматриваемая в работе задача относится к классу задач выпуклого программирования.
Важным условием планомерного строительства линейнопротяженного объекта является комплексное планирование производства строительно-монтажных работ с учетом имеющихся материально-технических ресурсов. Для этого в процессе подготовки производства необходимо четко определить очередность и сроки выполнения всех этапов и видов работ по возведению объекта, рационально распределить материально-технические ресурсы с учетом возможностей строительно-монтажных организаций. Анализ выполняемых работ при ПСП линейно-протяженных объектов показывает, что решая задачи распределения ресурсов подготовительного, мобилизационного и технологического периодов необходимо осуществлять оптимальное использование имеющихся ресурсов с учетом ограничений, накладываемых на продолжительность выполнения отдельных видов работ.
Задачи распределения ресурсов между отдельными видами работ ПСП можно отнести к задачам транспортного типа [125, 126, 212]. В простейшем случае, когда ресурсы однородны, возможна следующая постановка задачи: распределить заданное количество ресурсов между заданными видами работ таким образом, чтобы эффект (в нашем случае продолжительность выполнения работ) их использования был максимальным.
Пусть одновременно выполняются ш работ. Величины Ть Т2,. • м Тт - величины случайные, имеющие в качестве параметров соответственно величины Nj, N2,..., Nra - число исполнителей работ.
378
Критерий эффективности: вероятность (а), что за время Т все работы будут выполнены.
Введем случайную величину t с соответствующим законом распределения
t = rnax{T1,T2,...,Tm};
(6.8)
F(T) = P{t < Т} = FjCD-FzCT)- ... Fm(T)
(6.9)
где Fi(T) - закон распределения случайной величины Т. = Fi(T;Nj).
Задача нелинейного программирования будет выглядеть следующим образом
F^NO-F^Nj).... •Fh.CTjNJ => max
(6.10)
при условии
N1 + N2 + ... + Nm = N,
(6.П)
где Nj, N2,..., Nm - целые числа; N - заданное целое число.
Таким образом, общее число исполнителей N необходимо распределить по ш работам таким образом, чтобы вероятность выполнения всех m работ за время Т была бы максимальной. Кроме того, важную информацию представляет собой величина полученного максимума вероятности, равного F(T) при оптимальном распределении исполнителей. Если эта вероятность для заданного интервала времени Т недостаточно велика по мнению эксперта, то общее число исполнителей N недостаточно и его необходимо увеличить и снова решить задачу оптимизации и так до тех пор, пока оптимальная вероятность выполнения всех работ не будет достаточно велика.
379
Задача (6.10) при условии (6.11) эквивалентна задаче
(pi(T;Nj) + <p2(T;N2) +... + <pm(T;Nm) => max;	(6.12)
Nj + N2 + ... + Nm = N ;
(6.13)
<Pi(T;Ni)- = In Fi(T;Ni).
(6.14)
Решаем задачу (6.12) при условии (6.13) как задачу на условный экстремум, считая Nb N2, . . . , NTO любыми действительными числами. Определение экстремума функции (6.12) при условии (6.13) сводится к нахождению экстремума функции Лагранжа
А( NbN2,...,Nm) = фКТ;^) + <p2(T;N2) + ... + <pm(T;Nm) +
+ М N] + N2 +... + Nm - N),	(6.15)
где 1 - множитель Лагранжа.
Необходимые условия экстремума
M(Nb N2,..., Nm)/aNj = ^(TiNO/dNi + X, i = 1,2,...,m .	(6.16)
Эта система уравнений совместно с условием (6.13) определяет стационарные точки. Абсолютный максимум достигается либо в стационарной точке, либо в граничной точке области. Как известно справедлива теорема [32]: всякий локальный экстремум вогнутой целевой функции на выпуклом множестве (области определения) есть также абсолютный экстремум.
Систему (6.16) и (6.13) можно записать в виде
ftptf^NO/dN! = 5tp2(T;N2)/dN2;
380
acpiCT^O/aNj = dcp3(T;N3)/5N3;...;
apHTjNO/aN, = atpm(T;Nm)/aNm ; Nj + N2 +... + Nm = N .	(6.17)
Это система m уравнений c m неизвестными. Из первых (ш -1) уравнений можно аналитически или алгоритмически выразить N2,N3,...,Nm через Ni
N2 = Vz(Ni) ; N2 = v3(N0 ;...; Nm = vm(Ni) •	(6.18)
Подставляя эти выражения в последнее уравнение в системе (6.17) получим
Nj + xgrfNO + xg3(Ni) +... + lUNO = N.	(6.19)
Итак, получили одно уравнение с одним неизвестным Ni. Это уравнение решается с использованием численных методов (например, методом половинного деления). По найденному значению Ni затем находятся все N2, N3, . . . , Nm из соотношений (6.18). Оптимальным решением считаем ближайший набор целых чисел.
В результате обработки статистических данных были получены законы и параметры распределений трудоемкости (или продолжительности) выполнения отдельных видов работ
Fi(Tj) = exp[-(ui/Ti)ri];	(6.20)
FXTi) = exp{-|uiVi/(TiNi)]Ti};	(6.21)
Ti = Ti-Vi/Ni,	(6.22)
где Hi и yi - параметры распределения; Т; - трудоемкость выполнения данного вида работ в определенных природно-климатических
381
условиях; Ti_ продолжительность выполнения данного объема работ V;; Ni - число исполнителей.
Целевая функция (6.10) принимает следующий вид
exp{-|u1-V]/(T-N))]Tl -
- [u2-V2/(T-N2)]t2 -... - |um V,n/(T Nm)Jr”} => max ,	(6.23)
или после логарифмирования
u.V1/(T-N1)]1’1 +
+ [u2-V2/(T-N2)]y2 +... + [и№ => min .	(6.24)
Таким образом, систему уравнение (6.17) перепишем в виде
yI-(ul-Vi/T)T*-Ni'r,‘1 = y2 (u2-V2/T)’2-N2-y2-1;...;
y,.(n1-Vi/T)T'-Ni^-* =
= ym-(ura-V„/T)1'm-Nm; N, + N2 +... + Nm = N.	(6.25)
Отсюда получаем
N2 = A2-N,B2; N3 = AyN,”;...; N„ = AmN1Bm ;	(6.26)
A2 = |(y2/Y]) r,-1'2 (u, Vlr'-(u2 V2)1'2],/(r2+,);
A, = 1(Уз/У|) ТгИЗ (и1У1Г,-(и1¥1)т3],/<,3+1>;...;
Am = 1(уЛ1) Т1"1та (игУ1)-1', (и1П-Ут)гт],/(1та+,);	(6.27)
В2 = (У1 + l)/(y2 +1); B3 = (y, + l)/(y3 + l);...;
382
Bm = (У1 + 1)/(ут +1) ;
(6.28)
ty + N2 +... + Nm = N.	(6.29)
После подстановки выражений для ty, ty,..., Nm через ty в уравнение (6.29) получим
N, + A2-NiK + Aj-N,®3 +... + Am-Ni®“ = N.	(6.30)
Решая уравнение (6.30), находим оптимальную величину Ni и значение максимума вероятности выполнения всех работ за время Т.
Результаты реализации разработанной математической модели распределения ресурсов с учетом ограничений на продолжительность выполнения работ представлены на рис. 6.2. Рассматривались варианты распределения ресурсов (Ni + N2 = N = 11 чел) при одновременном выполнении работ, относящихся к подготовительному периоду ПСП, а именно: А - рассмотрение проектно-сметной документации на строительство участка трубопровода Vi = 100 км (1 тип условий строительства - равнинно-холмистая местность с количеством пересечений до 20 на 100 км) и осмотра трассы в натуре участка трубопровода V2 = 100 км (1 тип условий строительства - равнинная местность с наличием пересечений и заболоченных участков); Б -рассмотрение проектно-сметной документации на строительство участка трубопровода Vi = 100 км (1 тип условий строительства -равнинно-холмистая местность с количеством пересечений до 20 на 100 км) и осмотра трассы в натуре участка трубопровода V2 = 100 км (2 тип условий строительства - равнинно-холмистая местность с наличием участков с везномерзлыми грунтами). При условии выполнения указанных видов работ за время Т = 60 часов имеем следующее оптимальное распределение ресурсов (рис. 6.2, варианты: 1 - ty = 10 чел, N2 = 1 чел; 2 - ty = 9 чел, ty = 2 чел;...; 10 - ty = 1
383
чел, N2 = 10 чел): А - Ni = 9 чел, N2 = 2 чел; Б - Nj = 7 чел, N2 = 4 чел.
Рис. 6.2. Зависимость вероятности выполнения работ по рассмотрению ПСД и осмотру трассы в натуре от ресурсного обеспечения для различных природно-климатических условий строительства:
1 - вариант А; 2 - вариант Б
Таким образом, предложенный алгоритм распределения материально-технических ресурсов для ПСП позволяет реализовать планомерное сооружение линейно-протяженного объекта с учетом вероятностных характеристик производства отдельных видов работ в различных природно-климатических условиях строительства.
384
6.2. Разработка диалоговой системы для анализа технико-экономических показателей строительства технологических площадок в сложных природно-климатических условиях
Процессы принятия решений тесно связаны с применением вычислительной техники в сфере проектирования организации и производства работ при строительстве объектов [50,218,271,294], в частности, технологических площадок и дорог (ТПД). Исходя из основной цели комплексной автоматизированной системы организационно-методических принципов управления строительным производством ее нужно рассматривать как инструмент управления реализацией технологических процессов [30, 192, 286]. Конечная цель управления строительным производством - обеспечение стабильности и надежности функционирования строительного объекта. Достигается эта цель при реализации организационно-методических принципов управления сооружением строительных объектов на всех этапах строительства. Исходя из этого предлагается и структура организации комплексной автоматизированной системы проектирования ТПД в среде САПР (рис. 6.3).
В процессе интерпретации проектных решений или текущей информации о значении качественных и количественных показателей системы управления строительным производством используется значительное количество трудоемких процедур: поиск различной справочной информации; пересчет справочных данных к условиям, адекватным объекту наблюдения и контроля; выполнение оценочных расчетов, необходимых для восполнения недостающих данных; использование различных форм представления информации (графики, матрицы, графы и т.д.); решение алгебраических и дифференциальных уравнений, операции с матрицами и векторами и т.п.; запо
385
минание и сохранение полученных результатов для последующего использования.
Структура информационно-вычислительной системы управляет возведением ТПД пр и сооружшинпромышленных объектов
Прогнозирование организационно технологической надежности строительного производства
Математик еск ое мвделир ование органюационных и технологических процессов строительного производства
Моделирование развития сшуации Анализ возможности решения проблемы Формирование замысла решения
Прогнозирование техник о-экономических пок азателйК выполнения СМР при возведении ТПД
Разработка методов строительного производства с учетом требований нормативной и технической документации
Оптимизация организационно-технологических мероприятий
Корректировка конструктивных и технологических решений
Разработка организационно-технологических рекомендаций
Организационно-технологическое проектирование строительного производства: подготовка исходных данных, формирование вариантов реализации СМР, разработкавариштовресурсного обеспечения строительного производства, оценка последствий возможного возникновения отказов в процессе реализации СМР, обоснование предлагаемых к обсуждению вариантов решения.
Реализация СМР и проверка организационно-техно логической надежности и эффективности управленческих решений при возведении объекта 
Рис. 6.3. Структура комплексной автоматизированной системы организационно-технологического проектирования строительства ТПД
Диалоговая система представляет собой систему формирования и управления базами данных, которая обладает таким важным свойством, как возможность учета многообразных взаимосвязанных факторов при реализации основных принципов управления строительством ТПД. Это особенно важно в условиях возрастания требований к срокам проектирования, а эффективное решение задачи проектирования связано с необходимостью переработки большого объема информации.
В рамках разработки методов проектирования организационно-производственных процессов строительства ТПД в сложных природно-климатических условиях в среде САПР, были реализова
386
ны алгоритмы многоцелевого программного комплекса CADSystem (Computer-aided Design System): классификация и методы расчета технологических дорог и площадок - программный продукт системы CADSystem / TRBG (Computer-aided Design System / Classification and Methods of Designing Technological Roads and Building Grounds). Пакет программ многоцелевого программного комплекса CADSystem / TR_BG позволяет реализовать автоматизацию процесса проектирования с системных позиций, т.е. кроме автоматизации процесса на всех этапах (подготовка данных, решение, анализ результатов) обеспечена возможность использования опыта и знаний проектировщика.
Следует обратить внимание на необходимость многовариантных расчетов в условиях постоянного поступления новой информации и возможного изменения или дополнения исходных характеристик, что приводит к необходимости использования современных методов программирования информационно-поисковых диалоговых систем. Опыт разработки таких систем доказывает их высокую эффективность [93, 94, 101, 174, 201]. При этом сама методика подразумевает наличие некоторого числа конкурирующих вариантов нормирования в адекватных условиях, что позволяет использовать результаты расчетов для установления технико-экономической целесообразности различных проектных решений.
Автоматизация процесса подготовки исходной информации достигается благодаря организации вычислительного процесса, при которой, начиная с некоторого момента, сбор и обработка информации осуществляется параллельно с этапом получения решения. Формирование набора данных осуществляется целенаправленно. Получение исходного решения обеспечивается использованием персональных компьютеров. Максимально возможная реализация заложенных в систему функций достигается при использовании компьютерного оборудования и технологий создания приложений в
387
среде Windows 95//NT [5,224, 227]. В качестве языка программирования для решения задач выбран язык C++; при решении инженерных задач программирование осуществлялось на языке Фортран-90; проектирование пользовательского интерфейса на персональных компьютерах соответствует стандарту фирмы IBM [35, 73, 89, 120, 189,210].
Диалоговая система располагается на дисках и на конкретную ЭВМ устанавливается достаточно просто. Необходимо разместить на твердом диске персонального компьютера точное дерево всех подкаталогов и файлов, составляющих главный каталог системы, в соответствии с прилагаемым руководством по установке.
Порядок пользования и особенности строения всей системы отражены в соответствующей инструкции, с которой и начинается собственно работа с пакетом программ. В данной работе нет необходимости рассматривать файловую система главного каталога, поэтому остановимся только на составляющих, позволяющих решать задачи выбора и оценки технико-экономических показателей различных типов ТПД, подготовки типовых рекомендаций по их сооружению в подготовительный период строительства промышленного объекта (рис. 6.4). Диалоговая система выполнена в виде оболочки для IBM PC и включает в себя автономные графические, расчетные и архивные блоки, позволяющие в кратчайшие сроки подготовить необходимую проектно-техническую документацию [208, 209].
Количество директорий, составляющих каталог, не ограничено и может изменяться в зависимости от выбранного направления исследования или разработки определенного инженерного приложения в области проектирования ТПД. В качестве первоначальных в рассматриваемой области знаний выбраны следующие: Instruction -инструкция пользования системой; Construction - теоретические основы проектирования ТПД; Reference - используемая литература;
388
Data - база данных; Library - библиотека программ [132-141]; Information - объемные информационные блоки; Archives - архив в виде записной книжки. Структура текстовых директорий идентична и включает в себя деление на текст, таблицы и рисунки (Text_№, Table_№, Figure_№).
Computer-aided Design System
Classification and Methods of Designing Technological Roads and Building Grounds Классификация и методы расчета технологических дорог и площадок
Instruction
Инструкция пользования системой
Construction
Конструктивные особенности ТПД
Text №, Table.Jft, Figure_№ Текст, таблицы, рисунки
Rrfa*ence Литература
Data База
данных
1 Problem Тексты программ
______+ . -7ZZZ
Information Информационные блоки
ZZZ1_____
Archives Записная
книжка
Standard Стандартные программы
Library Библиотек а пр огр амм
Auxiliary Вспомогательные программы
Operate Действующие программы
Рис. 6.4. Дерево подкаталогов и файлов системы CADSystem / TR_BG
Для обеспечения возможности активной работы со всем материалом предусмотрена директория Library, структура которой несмотря на обилие поддиректорий и файлов достаточно простая. Она представляет собой библиотеку интерактивных наукоемких пакетов прикладных программ. Совершенно очевидно, решение (Operate) любой задачи (Problem) представляет собой достаточно трудоемкий процесс. Тем не менее, формализация некоторых алгоритмов, наличие библиотеки стандартных (Standard) и вспомогательных (Auxiliary) программ позволяет преодолеть определенные трудно
389
сти в составлении программ и достаточно быстро реализовать новые подходы при решении конкретной задачи.
В директорию Information могут автономно входить объемные информационные блоки. Директория Archives представляет собой "записную” книжку, организация системы пользования которой может быть произвольной и соответствовать вкусам владельца. Следует отметить, что директория Construction содержит теоретическую часть, которая при необходимости может быть заменена на принципиально новую, отражающую другую область науки или техники, при этом сохраняется директория Library, содержащая все служебные и стандартные программы.
Рассмотрим реализацию алгоритма автоматизированной разработки рекомендаций по организационно-производственным процессам строительства ТПД в сложных природно-климатических условиях при сооружении промышленных объектов в диалоговом режиме.
Сразу после запуска при использовании компьютерного оборудования в среде Windows 95//NT программа выводит на экран монитора заставку и запрашивает ввод пароля. В случае ввода неправильного значения пароля вход в систему невозможен. Значение пароля может быть задано или изменено только разработчиком или администратором системы. После ввода правильного значения пароля пользователю предоставляется возможность выбора объекта, с которым будет производиться работа.
Пользователь может выбрать один из существующих объектов, либо создать новый объект и работать с ним. Кроме того, имеется возможность удалить любой объект, кроме первого, из перечня объектов. Программный комплекс позволяет в любой момент времени повторно осуществить выбор объекта и перейти к работе с другим объектом.
390
В версии программного комплекса реализованы следующие режимы работы программы: сведения о программе; выбор объекта; корректировка данных; анализ результатов; выход. Переход к выполнению каждого из перечисленных режимов осуществляется путем выбора соответствующего пункта главного меню программы.
Часть этих режимов может выполняться параллельно. Так, например, сведения о программе можно вывести на экран монитора в любой момент. Напротив, при выполнении каких-то режимов другие режимы недоступны (соответствующие пункты меню затенены). Например, до завершения режима корректировки данных нельзя перейти к выбору системы. Функционально-ориентированная блок-схема комплекса программ приведена на рис. 6.5.
I
Главное меню пакета программ для проектирования ПСП с использованием синтетических материалов
Новый объект: ввод информации в режиме диалога		Выбор существующего объекта: ввод информации из архива
' 1		X
Поэтапное занесшие информации и выбор конструктивной схемы ТПД		Ввод или корректировка введенной р анее информации
Т
1
Расчета технико-эконодтаческих показателей
Компоновка рекомендаций с использованием приложатий	1	»	Редактор текстов У
1		
Анализ результатов, построение графиков, составление таблиц		»	Печать результатов
Рис. 6.5. Функционально-ориентированная блок-схема
Итак, после экрана-заставки осуществляется вывод кадра главного меню, на котором представлены функциональные возможности системы, в частности: сведения о программе с описанием задачи и инструкцией для пользователя. Инструкция для пользователя
391
определяет состав, объем и порядок разработки рекомендаций по организационно-производственным процессам строительства ТПД в сложных природно-климатических условиях. Она предназначена для инженерно-технических работников, занимающихся проектированием организации и проектированием производства работ при строительстве промышленных объектов, а также для строительномонтажных организации, осуществляющих производство работ при возведении ТПД.
Режим корректировки данных позволяет ввести информацию о новых объектах в режиме диалога или выполнить корректировку ранее введенной информации о каждом из имеющихся в архиве объектов. После выбора данного режима на экран выводится окно с перечнем имеющихся в системе объектов и инструментальной панелью, состоящей из 5-и кнопок. При помощи инструментальной панели пользователь имеет возможность выполнить следующие действия: добавить новый объект; выполнить корректировку данных для выбранного мышью или курсором объекта; удалить из системы описание любого объекта; выйти из режима и вернуться в главное меню.
Рассмотрим реализацию алгоритма технико-экономического анализа конструкции ТПД и подготовки технической документации с помощью разработанной системы. В соответствии с теоретическим пониманием процесса формирования проектной документации была предложена функционально-ориентированная блок-схема, позволяющая достаточно простым путем реализовать поставленную задачу в виде системы модульных программ и обеспечивать пользовательский интерфейс с вызовом необходимых подпрограмм. Итак, после экрана-заставки осуществляется вывод кадра главного меню.
Ввод информации в режиме диалога предполагает выбор принципиального типа ТПД в соответствии с предложенной клас
392
сификацией. Система меню позволяет выбрать конкретный вид конструкции ТПД в соответствии со следующими предложениями:
-	грунтовая - с отсыпкой земляного полотна непосредственно на торфяное основание; с отсыпкой земляного полотна с полным или частичным выторфовыванием залежи; с отсыпкой земляного полотна с устройством хворостяной выстилки; с отсыпкой земляного полотна с укладкой продольно-поперечных деревянных лаг; с отсыпкой земляного полотна с укладкой продольно-поперечных деревянных лаг и устройством хворостяной выстилки; с отсыпкой земляного полотна с использованием закрепленных грунтов;
-	дерево-грунтовая — из деревянных щитов и грунтовой отсыпки (одноярусная); из деревянных щитов и грунтовой отсыпки (многоярусная); с использованием сборно-разборных деревянных плит (СРДП); с укладкой щитов или плит на поперечные лежни или хворостяную выстилку;
-	с использованием синтетических материалов (нетканого -НСМ, сетчатого - ССМ, резинотканевого - РСМ) - с прослойкой из СМ на естественном основании с отсыпкой минерального грунта; с прослойкой из СМ на естественное основание и на поверхность минерального грунта; с прослойкой из СМ на естественное основание и армирующей полосой из лежней; с прослойкой из СМ на подстилающий слой в виде разреженного или сплошного поперечного деревянного настила;
-	снежно-ледяная - с использованием метода послойного наращивания снежного полотна; с устройством грунтового основания, политого водой и покрытием из уплотненного снега; с послойным намораживанием грунта отсыпкой его на промороженную поверхность; с устройством основания с применением льдокомпозиционных материалов; с устройством ледовой переправы с усилением несущей способности льда; с применением сезоннодействующих охлаждающих устройств для замораживания грунта в основании дороги.
393
При этом в левой части монитора компьютера появляется конструктивная схема выбранной ТПД, а в правой части - дается подробное описание природно-геологических условий использования данного типа ТПД для строительства объекта в обводненной местности. В случае соответствия выбранной конструкции необходимым требованиям осуществляется переход к оценке технико-экономических показателей сооружения выбранной ТПД. Последовательно появляются вопросы для установления следующих исходных данных (дается и возможный ответ на поставленный вопрос с диагностикой ошибочных ответов): протяженность и ширина ТПД; количество прижимных брусьев; диаметр прижимного бруса; высота насыпи из минерального грунта; безразмерный коэффициент, учитывающий шаг плетения полос из синтетического материала; количество слоев синтетического материала; стоимость древесины; оптовая стоимость минерального грунта; стоимость синтетического материала; коэффициент, учитывающий премиальные надбавки; коэффициент, учитывающий северные надбавки; районный коэффициент; часовая тарифная ставка рабочего данной профессии; количество рабочих данной профессии; различные профессии рабочих, выполняющих строительно-монтажные работы; продолжительность строительства 1 м2 ТПД; трудоемкость строительства 1 м2 ТПД при заданной производительности; количество машино-часов работы данной машины; стоимость 1 машино-часа; общее количество машин и механизмов, необходимых для строительства ТПД; плотность минерального грунта; прямые затраты на разработку грунта с погрузкой в автосамосвалы; прямые затраты на устройство насыпи дороги из минерального грунта; прямые затраты на перевозку грунта из карьера; нормативный коэффициент накладных расходов, зависящий от трудоемкости; коэффициент, учитывающий накладные расходы от основной заработной платы.
394
В результате автоматизированного расчета формируется технико-экономическое обоснование выбранной конструкции ТПД, включающее как технологические характеристики (необходимый состав машин, механизмов и оборудования; состав бригады для строительства и обслуживания данного типа ТПД), так и стоимостные показатели затрат на строительство. При этом приводятся возможные варианты уменьшения стоимостных показателей с учетом возможного изменения конструктивных особенностей данной ТПД. Результаты архивируются в виде базы данных и выводятся на печать в виде отчета, который состоит из текста, таблиц и рисунков.
Таким образом представляется возможным с максимальной эффективностью выполнить оценочные расчеты технико-экономических показателей строительства ТПД различных конструкций. Описанная разработка имеет рекомендательный характер и предназначена для инженерно-технических работников, занимающихся проектированием организации и проектированием производства работ при сооружении ТПД в сложных природно-климатических условиях.
63. Прогнозирование параметров организационно-технологических процессов при подготовке строительного производства с использованием информационновычислительных систем
Реализация функциональных возможностей специализированного информационного портала в области современных строительных технологий в информационно-вычислительной среде позволят: интегрировать информационное наполнение разработанного Web-сайта http://www.ctc-cte.ru с научно-техническими разработками
395
творческих коллективов в области функциональных вычислительных технологий и перейти к созданию информационно-поисковых, информационно-вычислительных и информационно-графических систем, сводящих воедино научно-техническую и нормативную информацию из различных источников и предоставляющих каждому пользователю единственную точку доступа к информации по проектированию строительных технологий.
Централизация информационных ресурсов и ускорение информационного обмена в Web-сайте позволяет повысить качество научно-технических разработок, сократить затраты на приобретение программного обеспечения по сравнению с другими технологиями создания и функционирования информационно-поисковых систем. При этом появляется возможность создания единой платформы для ведения бизнеса как в Российской Федерации, так и за рубежом с реализацией современных общепринятых подходов обслуживания партнеров и заказчиков за счет предоставления им дополнительных возможностей и услуг.
Web-сайт http://www.ctc-cte.ru должен способствовать повышению конкурентоспособности научно-технических разработок в области строительных технологий за счет использования новых пакетов прикладных программ для анализа и оценки различных методологических, расчетных и прикладных исследований, повышая эффективность получения и обработки необходимой информации (49,123,199].
Проектируемая вычислительная технология должна функционировать в круглосуточном автоматическом режиме, выполняя при этом следующие обязательные функции: создание сообщества пользователей системы; обеспечение регистрации пользователей и мониторинг их деятельности; обеспечение доступа клиентов к информационному наполнению и вычислительным возможностям системы; обеспечение поиска и визуализации научно-технической информа
396
ции из множества существующих источников как внутри, так и вне системы; обеспечение защиты информации от несанкционированного доступа как партнеров, так и заказчиков строительной организации.
Организационная структура и функциональное назначение страниц Web-сайта http://www.ctc-cte.ru. Главная страница сайта играет наиболее важную роль в процессах восприятия его посетителями, демонстрируя общую структуру сайта, назначение его разделов, предоставляя сводную информацию о содержании сайта, дает возможность перемещаться между основными разделами сайта, представляет фирменный стиль и стиль графического дизайна сайта в целом. В большинстве случаев после просмотра главной страницы посетителем принимается решение о полезности сайта и целесообразности его дальнейшего исследования. Как правило, главная страница является основной точкой входа на сайт. Главная страница Web-сайт http://www.ctc-cte.ru "Современные строительные технологии" представлена на рис. 6.6.
Анализ содержания главной страницы с точки зрения посетителя позволяет сделать следующие выводы:
-	сайт предназначен для распространения научно-технической информации об исследованиях в области современных строительных технологий, в частности, по повышению организационнотехнологической надежности подготовки строительного производства при возведении промышленных объектов, а также для продвижения новых информационно-вычислительных технологий в области строительства; целью создания сайта является организация специализированного информационного портала и особого научного сообщества для обсуждения проблем, связанных с организационнотехнологическими процессами в строительном производстве;
-	по навигационной панели и другим ссылкам в основной части страницы можно сделать вывод о содержании сайта и предостав
397
ляемых возможностях: можно найти информацию об исследованиях (представленную в виде публикаций и их аннотаций), о методиках и программном обеспечении (поисковая система, вычислительные системы), информацию об участниках и разработчиках проекта.
Fte Edit Ле* Favorites Jods	AM
i 4-Back ’ «♦ -	g):	| ^Search ^Favorites -^Medto	® ’ Si
Jr лавная страница сайта СТС и СТЭ - Microsoft Internet Гкрк»«
Рис. 6.6. Главная страница Web-сайта http://www.ctc-cte.ru (конец)
Сайт позволяет просматривать перечни публикаций и их аннотации, знакомиться с описаниями программного обеспечения и решать вопросы с его приобретением, участвовать в научном общении через подписку на публикации, размещение комментариев на сайте, обеспечивает прямое обращение посредством электронной почты. Судя по навигационной панели, вся информация на сайте организована в несколько основных разделов: "Наши исследования",
398
"Поисковая система", "Вычислительные системы", "Комментарии", "Наши партнеры", "Обратная связь".
Средняя, самая широкая колонка страницы содержит краткие сведения о содержании сайта, способные заинтересовать посетителя и привлечь его к исследованию содержания сайта. Из них посетитель, в частности, узнает о существовании библиотеки публикаций по результатам научных исследований и ему предлагается ознакомиться с их перечнем и аннотациями. Как следует из анонса содержания, с помощью сайта можно получить доступ к информационнопоисковой системе, в которую включен полный перечень публикаций по проблеме повышения организационно-технологической надежности подготовки строительного производства, кроме того, посетитель узнает о наличии публикаций, подготовленных в формате электронных книг.
Информационно-вычислительные системы. Прикладные исследования на сайте представлены не только публикациями, но и программными реализациями алгоритмов расчетных методов организационно-технологического проектирования подготовки строительного производства, доступными членам научного и инженерного сообщества. В настоящий момент реализованы два пакета программ: информационно-поисковая система (ИПС) и информационно-вычислительная система (ИВС). Информация о них приводится в разделе сайта "Информационно-вычислительные системы" (на панели навигации - "Вычислительные системы").
При помощи информационно-вычислительных систем (ИВС) может быть поставлен вычислительный эксперимент путем реализации моделирования строительных процессов и анализа результатов расчетов. Результаты расчетов могут быть непосредственно использованы при проектировании организационно-технологических процессов в строительном производстве.
399
Методология создания автоматизированных информационновычислительных систем для проектирования организационнотехнологических процессов строительного производства с использованием средств визуального объектно-ориентированного и компонентного программирования, применявшаяся при разработке ИВС, описана в электронной книге: проектирование организации и технологии строительного производства в информационно-вычислительной среде.
Разработка информационно-вычислительной системы ИВС выполнена для решения задач по прогнозированию параметров технологических процессов при подготовке строительного производства (ПСП). Целью разработки ИВС являлась автоматизация методов и средств организационно-технологического проектирования строительных работ с использованием укрепленных грунтов и синтетических материалов в сложных инженерно-геологических и природно-климатических условиях.
Краткий перечень функциональных возможностей ИВС (анализ процесса подготовки строительного производства в сложных природно-климатических условиях, определение параметров ресурсного обеспечения ПСП, определение продолжительности ПСП) приводится на странице ’’Вычислительные системы: подготовка строительного производства" (рис. 6.7).
На страницах презентации ИВС (слайд-шоу) существует возможность выбора слайда, демонстрирующего одну из основных функций информационно-вычислительной системы. Слайд-шоу представляет собой последовательность слайдов, демонстрирующих шаги решения задачи.
Итак, представленная в Web-сайте http://www.ctc-cte.ru информационно-вычислительная система представляет собой диалоговую систему, установка которой на компьютер пользователя произ
400
водится путем запуска в среде Windows программы setup.exe, как и любое другое Windows-приложение.
Рис. 6.7. Сведения о функциональных возможностях из презентации ИВС (выбор демонстрационных изображений)
Пользователь-эксперт управляет работой комплекса программ посредством выбора соответствующего пункта из системы иерархических меню, а также путем нажатия кнопок, определяющих возможность выбора при работе с программой. Пакет прикладных программ CADSystem / TR BG, позволяющий решать задачи подго-
401
товки строительного производства в автоматизированном режиме с учетом требований строительных норм, выполнена в виде оболочки для персонального компьютера и включает в себя автономные блоки в виде определенных задач для проектирования организационнотехнологических процессов (рис. 6.8), решение которых позволяет подготовить необходимую техническую документацию к осуществлению строительно-монтажных работ.
Задача Ns 1 (берегоукрепление);
Задача № 2 (берегоукрепление):
Задачам 3 (берегоукрепление).
Задача № 4 (грунтовые дамбы):
Задача № 5 (грунтовые дамбы):
Задача № 6 (грунтовые дамбы):
Задача к? 1. Определить толщину •* защитного покрытия из укрепленных грунтов (d, м) при строительстве подводного перехода трубопровода через реку. Предполагаемая продолжительность эксплуатации защитного экрана из укрепленных грунтов Т = 10 лет. средняя скорость движения воды в реке v= 1.5 м/с. коэффициент заложения берегового откоса m = 3.0, коэффициент сцепления укрепленных грунтов с = 0.020 МПа. Среднее расчетное время стояния уровня воды на отметке защитного покрытия из укрепленных грунтов в течение года принимаем равнымta = 100 сут/год Эмпирические коэффициенты равны: к, - 0.1785, к? -	.
П П1П5 к, = 7 345 кл = ЗЯ5	ZJ
Выход
Рис. 6.8. Экранная форма для выбора задачи при реализации ПСП с использованием укрепленных грунтов и синтетических материалов
Значения в элементах ввода и представления данных могут автоматически формироваться из значений полей, соответствующих текущей записи в таблице базы данных. Существует возможность перейти к другому набору данных задачи с помощью изменения позиции текущей записи. Это позволяет реализовать простую проце-
402
ДУРУ управления архивом задач, когда архив представляет собой таблицу в базе данных, содержащую по одному полю на каждый элемент данных и несколько дополнительных полей на каждую запись, содержащих описание особенностей процесса решения.
Поскольку существуют два различных множества сущностей: множество однотипных задач, различающихся характеристиками набора данных, и множество ситуаций решения одной и той же задачи применительно к различным исходным данным, следует предусматривать раздельное хранение и управление этими множествами, т.е. отделение собственно данных от их описания.
Перейдем к описанию особенностей проектирования интерфейса пользователя. Среда Visual FoxPro [81, 171, 275] позволяет использовать различные элементы управления, взаимодействующие с пользователем, при этом по мере развития самой среды разработки наращиваются функциональная насыщенность и разнообразие указанных элементов. Задача проектирования визуальных элементов приложения состоит, в частности, в том, чтобы с учетом всех существующих ограничений реализовать такой способ взаимодействия пользователя с программой, чтобы вероятность получения некорректных результатов, обусловленных ошибочными действиями пользователя, была минимальной. Это требует реализации процедур контроля правильности вводимых данных, чтобы гарантировать согласованность набора исходных данных и их соответствие ограничениям, введенным на этапе проектирования или возникающим вследствие наличия зависимостей между величинами.
При проектировании ИВС были приняты некоторые общие требования, с учетом которых предполагалось улучшить качество профессиональной работы с ней. Так, требовалось, чтобы размещенная на экране информация была достаточной для четкого понимания постановки задачи; всегда отображалось текущее состояние процесса решения; была исключена избыточная сложность визуаль
403
ных элементов, не соответствующая сложности основных производимых операций.
Для описываемой задачи был сформулирован набор требований к проектируемому интерфейсу пользователя:
1.	Вероятность ошибок в форматах вводимых данных должна быть минимальной. Для этого должен быть реализован контроль правильности вводимых данных и вывод диагностических сообщений в случае невыполнения условий ограничений, причем эти сообщения должны содержать сведения, какой именно элемент данных некорректен, и что необходимо сделать для исправления ситуации (должны быть указаны ограничения). Пример диагностического сообщения приведен на рис. 6.9.
Данные для расчета	|	Анализ результатов	| Формирование отчета
Постановка задачи прогнозирования объема строительных работ
|3адача На 1. Определить толщину защитного покрытия из укрепленных грунтов -*•[
•(d, м) при строительстве подводного перехода трубопровода через реку.
|предлолагаемая продолжительность эксплуатации защитного экрана из ।
Исходные данные для расчета Характеристика	Обозначение Пример
Средняя.скоростъ движе^я воды в реке	v	1 50
Коэффициент заложения берегового откоса	щ	3.00
•" Г
Коэффит^т сцеплена укр®^^'^ *^^*-*W'	« -
* \	Ошибо^аю задано значегме с w 0.400
Продолжительность зксллуе	не в интервале: (0.022,0.032)
 Повторить ввод параметра с?
Среднее время стогния вод)
Параметр
I 2.00
НРасчет толщины покр
Результаты расчета Характеристика	Обожачвние Пример
Толщина защитного покрытия из укреплениях гоунтов	J	0.334 м
Параметр
Выход
Рис. 6.9. Экранная форма диагностического сообщения ИВС об ошибке (невыполнение ограничений в режиме ввода и коррекции данных)
404
Для сокращения числа возможных ошибок ввода данных могут быть использованы маски ввода и форматы полей, что позволяет исключить ввод недопустимых символов, а также ограничить число десятичных разрядов до и после запятой.
2.	Пользователю должны быть понятны все действия программы, выполняемые в ответ на его команды или изменения, вносимые в исходные данные, поэтому действия программы должны быть прокомментированы с помощью выдачи соответствующих сообщений.
3.	Результаты расчетов и анализа данных должны соответствовать исходным данным (рис. 6.10), поэтому после изменения данных необходимо либо фиксировать и отображать состояние ’’данные изменены, необходим пересчет", либо производить пересчет автоматически с выводом соответствующего комментария.
4.	Количество операций пользователя, выполняемых им для решения задачи, должно быть минимальным.
5.	Исходные данные должны быть доступны (желательно, видимы на экране) в режиме решения задачи и анализа характера изменения результатов.
6.	Пользователю должна быть предложена определенная логическая последовательность решения подзадач, однако при этом должна существовать возможность решения подзадач в любой последовательности.
7.	Пользователю должна быть предоставлена максимальная свобода изменения данных и условий анализа в рамках действующих ограничений, однако ему могут быть рекомендованы оптимальные сочетания параметров, определенные разработчиком.
Информационно-вычислительная система реализована при помощи средства разработки и управления базами данных Microsoft Visual Foxpro. Одной из отличительных черт среды разработки Visual FoxPro является наличие развитых средств работы с различ
405
ными COM-объектами. Так, визуальные средства позволяют с помощью мыши помещать элементы управления ActiveX [282] и встраиваемые объекты на разрабатываемую экранную форму, а также предоставляют программисту доступ к свойствам и методам этих объектов. Кроме того, программным путем можно управлять любым COM-объектом, зарегистрированным в системе. В настоящей работе эти возможности Visual FoxPro были использованы для управления приложениями Microsoft Graph и Microsoft Word.
Рис. 6.10. Экранная форма для ввода и коррекции исходных данных при реализации ПСП с использованием укрепленных грунтов и синтетических материалов
406
Система Microsoft Visual FoxPro может быть отнесена к группе средств быстрой разработки приложений Rapid Application Development (RAD). Основная идея подхода RAD - повышение эффективности разработки за счет предоставления множества разнообразных функционально законченных совместимых высокоуровневых модулей, из которых конструируется приложение. Можно выделить отличительные черты таких средств разработки.
Наличие объектно-ориентированного языка программирования, позволяющего многократно с высокой эффективностью применять обобщенные алгоритмические решения к типовым ситуациям и сущностям. Объектно-ориентированный подход позволяет естественным образом описывать реальные системы в терминах объектов и связей между ними, а поведение систем описывается в терминах обмена сообщениями между объектами. Особенно удобно и легко в объектах выразить взаимодействие между различными элементами графического интерфейса пользователя.
Модульный принцип построения приложений, наличие большого разнообразия стандартных модулей.
Визуальные средства разработки, предоставляющие возможность заменить написание программного кода рисованием пользовательского интерфейса и заданием необходимой функциональности диалоговыми средствами.
Поддержка стандартных протоколов обмена данными между приложениями, позволяющая разрабатывать многоуровневые приложения, не зависящие от источника данных. Здесь же заложена возможность применения компонентной технологии создания приложений.
Возможность создания приложений клиент-сервер, позволяющая разрабатывать приложения неограниченной сложности и обеспечивать масштабируемые потребности в обработке данных.
407
Средствами разработки Microsoft, которые могут быть использованы для построения пользовательского приложения по обработке данных, являются такие традиционные среды разработки, как Access, Visual Basic, Visual C++, Visual FoxPro, а также средства, реализованные на платформе .NET (Visual Studio .NET). По сравнению с указанными средствами разработки, Visual FoxPro обладает следующими преимуществами: высокая скорость обработки данных, интеграция объектно-ориентированного языка с Xbase и SQL, наличие в одном инструменте развитых средств разработки пользовательского интерфейса и мощных средств работы с данными, возможность разработки приложений (компонентов) среднего уровня систем обработки информации, хорошая масштабируемость.
Отличительные черты Visual FoxPro как средства, отвечающего идеологии RAD, можно описать следующим образом:
1.	Обеспечение возможности быстрой разработки прикладной программы базируется на включении средств, которые позволяют повысить скорость работы программиста. В первую очередь это средства объектно-ориентированного программирования, позволяющие пользователю сформировать компоненты своего проекта (объекты), которые затем могут многократно использоваться. В связи с этим традиционный Xbase язык в Visual FoxPro значительно расширен, что позволяет создавать истинные объекты, классы и подклассы. Кроме того, объекты могут быть созданы с помощью визуальных средств и многократно использоваться в любое время.
2.	Обеспечение набора средств для управления событиями элементов пользовательского интерфейса. В отличие от традиционного подхода в Xbase, где требовалось создавать собственный драйвер для обработки необходимого набора событий или использовать состояние ожидания, моделирующее обработку события системой, Visual FoxPro имеет истинно управляемую событиями модель. Программист имеет доступ к набору стандартных событий пользова
408
тельских элементов управления, основанных на функционировании операционной системы.
3.	Обеспечение мощного набора инструментальных средств для программиста. Разработчики систем автоматизации обработки данных, кроме набора визуальных средств проектирования, могут использовать широкие возможности по интеграции систем хранения данных и доступа к серверам данных с помощью технологий ODBC, OLE DB, ADO. Указанные технологии обеспечивают доступ и управление данными независимо от типа их источника. Среди существующих возможностей - развитый встроенный язык структурированных запросов SQL, возможность обновления данных на сервере через редактирование курсоров, встроенный механизм обеспечения транзакций, возможность обращения к серверу на том диалекте SQL, который поддерживает сервер. Современные версии Visual FoxPro обеспечивают более тесную интеграцию с сервером баз данных Microsoft SQL Server. Средствами таких классов Visual FoxPro, как универсальные классы доступа к данным XMLAdapter и Cursor Adapter, можно оперировать данными в формате XML или иного источника, доступного по OLE DB или ODBC. С точки зрения реализации подхода быстрой разработки приложений (RAD), при использовании указанных классов вместе с механизмом создания элементов управления IntelliDrop существенно облегчается работа по созданию экранных форм, работающих с данными из любого XML- или ADO-источника. Наличие словаря данных делает более быстрой разработку структуры базы данных и облегчает ее дальнейшую эксплуатацию и поддержку.
4.	Обеспечение интеграции Visual FoxPro в семейство прикладных программ Microsoft. Единый интерфейс с наиболее популярными прикладными программами Microsoft делает работу в интерактивном режиме интуитивно понятной. Visual FoxPro обеспечивает поддержку технологии связывания и внедрения объектов
409
OLE 2.0, что облегчает взаимодействие с другим программным обеспечением в среде Windows. Существует возможность обращения к функциям динамических DLL библиотек Windows для использования заложенных в них богатых функциональных возможностей.
5.	Обеспечение интеграции Visual FoxPro с перспективной платформой для разработки и исполнения приложений Microsoft .NET. Интеграция Visual FoxPro с платформой .NET становится возможной благодаря расширенной поддержке стандарта расширяемого языка разметки XML, а на основе этого стандарта - технологии служб XML Web Services. Для работы с платформой .NET в современные версии Visual FoxPro включена поддержка протокола SOAP (Simple Object Access Protocol, простой протокол доступа к объектам) описывающего стандарт удаленного вызова процедур на основе языка XML, расширенная поддержка СОМ-технологии (технологии компонентных объектов), возможность обрабатывать наборы данных dataset.
6.	Совместимость с ранее разработанным программным обеспечением в средах FoxBase / FoxPro / Visual FoxPro. Система Microsoft Visual FoxPro содержит все необходимые средства для создания и управления высокопроизводительными 32-х разрядными приложениями и компонентами баз данных. Надежные инструментальные средства и объектно-ориентированный язык, специализированный для работы с данными, позволяют создавать современные масштабируемые многоуровневые приложения, интегрируемые в архитектуру клиент/сервер и Интернет.
Анализ распространения средств разработки систем управления базами данных показывает, что среди профессиональных разработчиков США средства разработки систем управления базами данных (СУБД) распределены следующим образом (по данным, приведенным в Microsoft White Pages): Microsoft (MS SQL, Visual
410
FoxPro) - 47%; Borland (Interbase SQL, Delphi) - 13%; Oracle -4%; другие средства - 36%.
Выбор средств разработки Microsoft и, в частности, Visual FoxPro, большинством разработчиков может объясняться следующими причинами:
1.	Высокое быстродействие. Для обработки локальных данных Visual FoxPro применяет собственный высокоэффективный механизм, составной часть которого является оптимизатор Rushmore. Грамотное использование Rushmore позволяет повысить скорость выборки данных в сотни и даже тысячи раз. В области создания мощных, скоростных систем управления реляционными данными Visual FoxPro обладает значительным преимуществом по сравнению с такими средствами разработки, как Microsoft Visual Basic и Inprise (Borland) Delphi.
2.	Высокая функциональная насыщенность. Перечислим некоторые функциональные возможности Visual FoxPro, облегчающие и укоряющие процесс создания приложения.
Библиотека базовых классов объектов Visual FoxPro Foundation Classes (свыше 100 готовых классов) и механизм создания и каталогизации библиотек классов (Component Gallery). Поддержка технологии Foundation Classes предоставляет в распоряжение разработчика готовые библиотеки классов для многократного использования, что позволяет легко включать в приложения такие стандартные функции, как обработка данных, обнаружение конфликтов обновления, а также поиск и выборку данных. Библиотека сопровождается исходным текстом, что позволяет легко изменять любые компоненты в соответствии с требованиями пользователя. Применение библиотеки компонентов Component Gallery позволяет создавать и организовывать каталоги многократно используемых объектов. Функциональные возможности приложений расширяются
411
простым перетаскиванием объектов из библиотеки Component Gallery в проект.
Автоматизация создания приложений: мастер приложений Application Wizard используется для быстрого создания каркаса приложения, где используется инфраструктура базовых классов, другие программы-мастера (более 20), которые ускоряют выполнение самых разных задач, включая создание баз данных и таблиц, их выбор, генерацию форм и отчетов. Мастер приложений и средство создания приложений Application Builder предоставляют простую в использовании объектно-ориентированную структуру для создания приложений.
3.	Расширенные возможности интеграции с другими системами и продуктами. Комплект Visual FoxPro тесно связан с приложениями и инструментарием разработчика, выпускаемыми корпорацией Microsoft, как уже было отмечено выше.
При необходимости (например, при увеличении требований к скорости обработки и объемам данных), возможно использование инструментария разработки Visual FoxPro в качестве дополнительной службы для SQL Server корпорации Microsoft и других СУБД на базе SQL.
Кроме того, при работе с Word и другими компонентами Microsoft Office пакет предлагает расширенные возможности буксировки данных (OLE Drag&Drop), которые ускоряют разработку программ и упрощают проведение целого ряда операций.
4.	Высокий уровень совместимости с предыдущими версиями. Visual FoxPro имеет очень перегруженный язык программирования, это результат обеспечения совместимости со старыми версиями. Современный Visual FoxPro в большинстве случаев может без дополнительных переделок выполнить программы, написанные для самых первых версий FoxBASE или dBase, что является достаточно редким примером совместимости версий и позволяет максимально пол
412
но использовать удачные решения, реализованные в устаревающих приложениях.
Анализируя функциональные возможности Visual FoxPro с точки зрения реализации прикладных подсистем САПР, необходимо отметить, что применение этой системы наиболее целесообразно для реализации компонентов расчетно-аналитического характера, осуществляющих обработку значительных объемов реляционных данных с высокой скоростью. При этом удается реализовать наиболее очевидные преимущества Visual FoxPro. При повышенных требованиях к защите данных и производительности такие модули могут использовать Microsoft SQL Server или иной SQL-сервер для управления данными на низком уровне. Вероятно, основным функциональным назначением модулей САПР, разработанных с помощью Visual FoxPro, может являться управление различными базами данных, например, базами знаний предметных областей проектирования, базами данных свойств структурных элементов проектирования, базами данных документации и т.п.
Так, осуществление выборки элементов проектирования (объектов, операций), обладающих совокупностью заданных свойств, выполнение теоретико-множественных операций над совокупностями записей и другие типичные для реляционных баз данных задачи могут быть эффективно решены с помощью программных компонентов, разработанных на Visual FoxPro. Естественность осуществления операций реляционной алгебры определяется системой организации данных Visual FoxPro, близкой к теоретическим основам реляционной модели.
В рамках современной концепции архитектуры программных систем, ориентированной на использование служб (Service Oriented Architecture, SOA), Visual FoxPro может использоваться для разработки компонентов промежуточного уровня (служб), предоставляющих определенные функции (услуги) другим компонентам. Для
413
САПР такие компоненты могут предоставлять услуги по выборке и анализу данных, обеспечивая независимость основных подсистем САПР от источника и способа представления данных, услуги вычислительного характера, решения задач логического вывода, услуги по поиску информации и т.п. Услуги компонентов такого рода могут быть одновременно затребованы несколькими различными задачами, поэтому необходимо обеспечить возможность запуска множества независимых процессов обработки данных. В среде Visual FoxPro это обеспечивается с помощью сборки проекта в виде многопоточного COM-сервера. Для реализации компонентов могут быть использованы и другие средства, такие как Visual Basic, однако нужно отметить, что Visual FoxPro опережает Visual Basic по мощности средств обработки данных и возможностям объектно-ориентированного программирования.
Кроме того, развитые средства реализации пользовательских интерфейсов позволяют разрабатывать с помощью Visual FoxPro функционально насыщенные элементы верхнего уровня САПР, предназначенные для взаимодействия с пользователем.
Таким образом, средство разработки Microsoft Visual FoxPro может быть использовано для создания функциональных подсистем САПР, основанных на концепциях одно- и многоуровневых архитектур. Благодаря наличию эффективных средств обработки больших объемов данных, способности создавать компоненты промежуточного уровня, развитых возможностей создания графического интерфейса пользователя, Microsoft Visual FoxPro может применяться для реализации подсистем различного назначения, однако основная область применения этого средства - быстродействующие процессы обработки реляционных данных.
Для графического представления результатов анализа использованы возможности приложения Microsoft Graph, входящего в комплект Microsoft Office, что обеспечивает совместимость с доку
414
ментами Microsoft Word, в формате которых информационновычислительная система может формировать отчеты.
Возможность управления параметрами шкалы графика позволила реализовать алгоритм автоматической настройки шкалы по заданным пользователем минимальному и максимальному значениям, что обеспечило уровень качества графического материала, необходимый для публикации в печатных изданиях.
Реализация графического интерфейса пользователя для одной из подзадач информационно-вычислительной системы представлена на рис. 6.11.
Рис. 6.11. Экранная форма графического интерфейса пользователя ИВС в режиме построения графиков
415
Результаты расчетов и анализа можно поместить в отчет (рис. 6.12). В программе предусмотрено формирование отчета в формате Microsoft Word с автоматической вставкой исходных данных, результатов расчетов и графиков, представленных с помощью Microsoft Graph.


: Данные для расчета
Список отчетов в архиве Ныв отчета У Дата соедини*
ВХ1ЮХТ1.ММ'
I 04/87/03 ’Г]
I 04/07/03
I 64/08/03
Анализ результатов
^15LJ
Формирование отчета
Новый отчет
Форммроэение отчета |
Имя отчета
| Переход-1
=	. . jaxj
Файл Правка Вид Вставка Формат Сервис Табпща Окно Справка	2$1
® <?/>’-<@овэ s л..100%.' ®' н
ТОсновной текст » Times New Roman - 14 - П Ж К У jS ЗИ IS IjE :Е "=? Л ’ *
Ж?	.......... ; 
прогнозирование параметров организационных и технологине--1
процессов строительного производства
- Объект: Переход !	*
‘ Задача № 1. Определить толщину защитного покрытия из укрепленных грунте* bi«S±j	_______________________-______I лг
Действия - Автофигуры - \ X D O Й -41 [Si	" Д. ’ = г~5 tB > fe' .
'Стр.'Г Разд 1	1/1 На 2,5см > Кол 1	 " *- fcA1» V" русский(Ро Ц[)
Рис. 6.12. Экранная форма представления результатов работы ИВС в режиме формирования отчета в Microsoft Word
Возможно формирование отдельных отчетов по каждой из подзадач либо единого отчета, описывающего решение отдельных подзадач в их логической взаимосвязи. Информационновычислительная система строит отчеты с использованием шаблона, содержащего закладки, указывающие место вставки элементов, зависящих от условий конкретной задачи. Формирование отчетов
416
осуществляется при помощи программы Microsoft Word, управление которой осуществляется с помощью программного механизма OLE Automation, реализованного в операционной среде Microsoft Windows.
В результате автоматизированного расчета формируется обоснование выполнения подготовительных работ строительного производства, что в свою очередь может служить основой анализа технико-экономических показателей различных организационных и технологических решений. Результаты архивируются в виде базы данных и выводятся на печать в описанном выше виде, который может включать в себя текст, таблицы и рисунки. Программный комплекс предназначен для автоматизированного расчета показателей использования укрепленных грунтов и синтетических материалов при сооружении объектов в сложных инженерно-геологических и природно-климатических условиях. Алгоритм поставленной задачи позволяет прогнозировать ресурсные потоки в процессе строительного производства, что обеспечивает повышение их эффективности.
На всех страницах Web-сайта http://www.ctc-cte.ru содержатся специальные программные коды (скрипты), позволяющие накапливать различные статистические данные о посещении Web-сайта. Статистическая информация автоматически накапливается на сервере провайдера, а при помощи встроенных скриптов - в специализированной статистической системе HotLog. На сервере системы HotLog имеются программные средства, позволяющие обработать, обобщить, сгруппировать и отобразить для последующего анализа в виде различных таблиц и диаграмм статистические данные об использовании Web-сайта за любой задаваемый пользователем отчетный период.
На рис. 6.13 представлена диаграмма распределения числа посетителей Web-сайта по интервалам времени (кварталам) в течение 2 лет его эксплуатации (апрель 2003 года - апрель 2005 года).
417
Диаграмма имеет нормированный вид, число посетителей выражено отношением их абсолютного числа к максимальному за весь период наблюдений (Ко™). За 24 месяца Web-сайт посетило около 2800 человек, при этом максимальное число посетителей за один квартал составило немногим менее 600 человек (К™ = К^рт^/бОО, Кквартал - суммарное количество посетителей за 3 месяца). Из диаграммы видно, что интерес к содержанию Web-сайта остается практически неизменным (К^ > 0,39), при этом прослеживается тенденция к росту показателей посещаемости.
Рис. 6.13. Распределение числа посещений Web-сайта http://www.ctc-cte.ru во времени за период эксплуатации
На рис. 6.14 приведена диаграмма, иллюстрирующая зависимость числа посещений Web-сайта от географического местоположения пользователей. Всего за время эксплуатации Web-сайт посетили специалисты из 67 городов России. Значительное территориальное распределение точек входа (от Калининграда до Южно-Сахалинска), а также существенная доля пользователей, проживающих за пределами Москвы (58%), свидетельствуют о том, что распространение аудитории Web-сайта характеризуется отсутствием
418
зависимости от местонахождения пользователей и не связано только с крупнейшими городами России.
Рис. 6.14. Зависимость числа посещений Web-сайта пользователями из различных городов России (100% = 1238 посещений из 67 городов, Москва - 42,00%, Астрахань - 16,32%, другие города-41,68%): 1 - Санкт-Петербург (6,38%); 2 - Ростов-на-Дону (2,10%); 3 - Воронеж (2,02%); 4 -Екатеринбург (1,86%); 5 - Владивосток (1,78%); 6 - Тюмень (1,78%); 7 -Челябинск (1,45%); 8 - Новосибирск (1,29%); 9 - остальные города (23,02%)
На рис. 6.15 представлена диаграмма распределения посещений Web-сайта по странам мира, исключая Россию, доля которой составляет немногим более 90%. Всего отмечено 26 зарубежных стран. Из диаграммы следует, что благодаря регистрации Web-сайта не только в поисковых системах Yandex и Rambler, ориентированных, в основном, на русскоговорящую аудиторию стран ближнего зарубежья, но и в международной поисковой системе Google, доля посещений из стран Запада примерно равна доле посещений из стран ближнего зарубежья.
На рис. 6.16. представлены результаты анализа популярности различных разделов Web-сайта в виде распределения числа посещений по его основным разделам. Диаграмма иллюстрирует ранжирование разделов Web-сайта по относительной важности с точки зрения пользователей. Поскольку наибольшее число посещений Web-сайта (около 64%) пришлось на его главную страницу, соответст
419
венно около 36% посещений связано с изучением содержимого остальных разделов Web-сайта. Среди них в большей степени интерес пользователей привлекала информация об авторском коллективе Web-сайта, следующим по важности пользователи считают раздел, содержащий информацию об исследованиях авторов и информационно-поисковую систему по научно-техническим публикациям.
Рис. 6.15. Зависимость числа посещений Web-сайта пользователями из различных стран (Россия - 90,47%, другие страны -9,53%): 1  - Украина (2,58%); 2 - США (2,02%); 3 - Европа (1,47%); 4 - Беларусь (0,78%);
5 - Казахстан (0,41%); 6 - Австралия (0,32%); 7 - Израиль (0,18%);
8 - Канада (0,18%); 9 - остальные страны (1,56%)
Рис. 6.16. Ранжирование разделов Web-сайта по популярности у пользователей: 1 - главная страница (63,77%); 2 - сведения об авторском коллективе (10,65%); 3 - ИПС, исследования и публикации (7,18%); 4 - раздел для партнеров и обратная связь (6,71%); 5 - поиск по сайту (5,44%); 6 - ИВС (3,24%); 7 - комментарии (3,01%)
420
Заключение
Разработаны методы и алгоритмы эффективного распределения материально-технических ресурсов при организации ПСП на основе вероятностно-статистической постановки задачи распределения ресурсов подготовительного периода в среде САПР. Разработана математическая модель распределения ресурсов с учетом ограничений на продолжительность выполнения работ.
Комплексная структура ПСП при возведении промышленных объектов включает в себя несколько этапов, состоящих из конкретных организационных и технологических видов работ. Выполнение большей части этих работ носит вероятностный характер, что обусловлено рядом как объективных, так и субъективных причин. Таким образом, формирование необходимой информации или исходных данных, требующихся для расчетов технико-экономических показателей выполнения работ ПСП, должно выполняться с использованием вероятностно-статистических методов. В качестве теоретического распределения трудоемкости выполнения работ выбрано распределение Фишера: F(t) = ехр[-(и/т)т], где и и у - параметры распределения; т - трудоемкость выполнения данного вида работ в определенных природно-климатических условиях. По экспериментальным данным трудоемкости рассмотрения проектно-сметной документации (Пц) и осмотра трассы в натуре (П22) были найдены соответствующие параметры распределения для четырех типов условий строительства.
В работе была решена задача распределения ресурсов между отдельными видами работ ПСП: распределить заданное количество ресурсов между заданными видами работ таким образом, чтобы эффект (в нашем случае продолжительность выполнения работ) их использования был максимальным. Величины Ть Т2,. .., Тт - вели
421
чины случайные (одновременно выполняются m работ), имеющие в качестве параметров соответственно величины Nb N2,..., Nm - число исполнителей работ. Критерий эффективности: вероятность (а), что за время Т все работы будут выполнены. Вводим случайную величину t равную t = max{T], Т2, — , Тго} с законом распределения: F(T) = P{t < Т} = Fi(T)-F2(T)-... -Fm(T), где F»(T) - закон распределения случайной величины Т, = Fj(T;Ni). Задача нелинейного программирования: Fi(T;Ni)-F2(T;N2)- . .. Тт(Т;1Чт) => max при условии N] + N2 +... + Nm = N, где Nb N2,..., Nm - целые числа; N - заданное целое число.
В работе представлены результаты реализации разработанной математической модели распределения ресурсов с учетом ограничений на продолжительность выполнения работ. Рассматривались варианты распределения ресурсов (Nj + N2 = N = 11 чел) при одновременном выполнении работ, относящихся к подготовительному периоду ПСП, а именно: рассмотрение ПСД и осмотр площадки в натуре на строительство объекта в одинаковых (А) и разных (Б) природно-климатических условиях. При условии выполнения указанных видов работ за время Т = 60 часов получено следующее оптимальное распределение ресурсов: А - Ni = 9 чел, N2 = 2 чел; Б - Ni = 7 чел, N2 = 4 чел.
Таким образом, предложенный алгоритм распределения материально-технических ресурсов для ПСП позволяет реализовать планомерное возведение промышленного объекта с учетом вероятностных характеристик производства отдельных видов работ в различных природно-климатических условиях строительства.
Процессы принятия решений тесно связаны с применением вычислительной техники в сфере проектирования организации и производства работ при строительстве промышленных объектов. Исходя из основной цели комплексной автоматизированной системы организационно-методических принципов управления сооружением объ
422
ектов ее нужно рассматривать как инструмент управления реализацией технологических процессов. Конечная цель управления строительным производством - обеспечение стабильности и надежности функционирования строительного объекта. Достигается эта цель при реализации организационно-методических принципов управления сооружением строительных объектов на всех этапах строительства. Исходя из этого предлагается и структура организации комплексной автоматизированной системы управления возведением ТПД в среде САПР.
В рамках разработки методов проектирования организационно-производственных процессов строительства ТПД в сложных природно-климатических условиях в среде САПР, были реализованы алгоритмы многоцелевого программного комплекса CADSystem (Computer-aided Design System): классификация и методы расчета технологических дорог и площадок — программный продукт системы CADSystem / TR BG (Classification and Methods of Designing Technological Roads and Building Grounds). Пакет программ CADSystem позволяет реализовать автоматизацию процесса проектирования с системных позиций, т.е. кроме автоматизации процесса на всех этапах (подготовка данных, решение, анализ результатов) обеспечена возможность использования опыта и знаний проектировщика. В результате автоматизированного расчета формируется технико-экономическое обоснование выбранной конструкции ТПД, включающее как технологические характеристики (необходимый состав машин, механизмов и оборудования; состав бригады для строительства и обслуживания данного типа дороги), так и стоимостные показатели затрат на строительство. При этом приводятся возможные варианты уменьшения стоимостных показателей с учетом возможного изменения конструктивных особенностей данной ТПД. Результаты архивируются в виде базы данных и выводятся на печать в виде отчета, который состоит из текста, таблиц и рисунков.
423
Таким образом представляется возможным с максимальной эффективностью выполнить оценочные расчеты техникоэкономических показателей строительства ТПД различных конструкций. Описанная разработка предназначена для инженерно-технических работников, занимающихся проектированием организации и проектированием производства работ при сооружении объектов в сложных природно-климатических условиях. Достижения в области интернет-технологий позволили интегрировать информационное наполнение разработанного Web-сайта http://www.ctc-cte.ru с научно-техническими разработками творческих коллективов в области функциональных вычислительных технологий: созданию информационно-поисковых, информационно-вычислительных и информационно-графических систем, сводящих воедино научно-техническую и нормативную информацию из различных источников и предоставляющих каждому пользователю единственную точку доступа к информации по проектированию строительных технологий. В соответствии с концепцией разработки и реализации информационно-вычислительных технологий безбумажного документооборота в области организационно-технологической надежности комплексных процессов подготовки строительного производства в сложных природно-климатических условиях основные положения работы были отражены в виде интернет-представительства (Web-сайта) http://www.ctc-cte.ru, что обеспечивает свободный доступ к представленной информации и обратную связь с посетителями ин-тернет-представительств.
424
Основные выводы и предложения
1.	Анализ организационно-технологической надежности процессов подготовки строительного производства при возведении промышленных объектов и комплексов в сложных инженерногеологических и природно-климатических условиях, инициирующих развитие средств и методов организации информационной поддержки процессов адаптивного и оперативного управления, комплекс современных научных знаний, теория функциональных систем и системотехника строительства, а также значительный прогресс в области создания и использования новых информационных технологий в строительстве позволили выдвинуть и обосновать научно-техническую гипотезу о возможности существенного повышения эффективности инновационной деятельности строительных организаций при сооружении промышленных объектов на основе использования современных информационно-вычислительных технологий и системного анализа показателей подготовки строительного производства при ограниченном доступе к материально-техническим ресурсам. Выявлено, что процессы подготовки строительного производства требуют своевременной разработки и внедрения эффективных технологических процессов с учетом реализации современных условий рыночной экономики, что способствует решению в кратчайшие сроки с минимальными затратами ресурсов поставленных перед строительными организациями задач. Опыт строительства промышленных объектов свидетельствует, что одной из наиболее важных задач в условиях возрастающей сложности и углубления специализации строительства, непрерывного совершенствования технологии, средств механизации, методов организации и управления, особое значение приобретает своевременная и качественная ПСП.
425
2.	Установлено, что в тех организациях отрасли, где вопросам организации ПСП уделяется особое внимание, сооружение объектов, как правило, осуществляется с высокими технико-экономическими показателями. Однако, несмотря на большой объем выполняемых в настоящее время работ по ПСП имеет место их заметное отставание от требуемого уровня. Детальное исследование задач ПСП как части общего комплекса проблем организации сооружения промышленных объектов, совершенствование ее технологии, выявление факторов, приводящих к потерям времени при производстве работ, показали возможность использования задач ПСП в современных условиях, как одного из основных направлений технического прогресса в строительной отрасли. Совершенствование работ по ПСП при строительстве промышленных объектов сократит продолжительность их выполнения, что, в конечном счете, уменьшит продолжительность сооружения и себестоимость строительства объекта в целом. По данным анализа фактических данных строительства установлено, что с изменением условий сооружения объектов, изменяется и трудоемкость подготовки строительства. В общем объеме трудозатрат при строительстве промышленных объектов доля ПСП колеблется от 38% до 61%, что подтверждает ее значимость, что обусловило целесообразность и перспёктивность исследования особенностей изменения организационно-технологической надежности ПСП, а также сформулировать принцип информационной поддержки процессов принятия решений, как основы проектирования и тематической классификации аналитического и информационного обеспечения систем строительного производства. Выявлены, научно и методологически обоснованы перспективные направления развития и возможности реализации информационных технологий и системного подхода к решениям этих проблем в строительстве промышленных объектов с обеспечением эффективного управления в рамках концепции организации строительного производства.
426
3.	Создана методология информационно-аналитического обеспечения организационно-технологического проектирования ПСП как системотехнического проектирования процессов, систем и их элементов, концептуально ориентированного на адаптацию оригинальных инновационных решений к обеспечению реализации широкого использования информационно-поисковых и информационно-вычислительных систем и технологий. Исследованы проблемы расширения существующего программного обеспечения для анализа проектных решений ПСП в сложных инженерно-геологических и природно-климатических условиях на основе адаптации и использования в практике реализации современных технологий автоматизации проектирования: Computer Aided Design (CAD) - компьютерная поддержка проектирования, Computer Aided Management (CAM) — компьютерная поддержка управления, Computer Aided Engineering (CAE) - компьютерная поддержка конструирования и Product Data Management (PDM) - управление данными о продукте. В структуре системы повышения организационно-технологической надежности строительного производства в среде САПР, предложен блок информационно-вычислительной поддержки ПСП, в котором осуществляется накопление и анализ состояния элементов возводимых промышленных объектов с помощью детерминированных и вероятностно-статистических методов, а также блок прогнозирования для разработки методов управления организационнотехнологической надежностью строительного производства. Исходя из основной цели комплексной автоматизированной системы организационно-методических принципов управления сооружением объектов ее нужно рассматривать как инструмент управления реализацией технологических процессов. Кроме того, накопление информации об инновациях в ПСП осуществляется с помощью системы мониторинга, а потенциальный объем накопления инноваций дает возможность в блоке прогнозирования оценить необходимые изменения и
427
совершенствования в процессе принятия к реализации инвестиционно-строительного решения.
4.	Разработана и экспериментально проверена методика вероятностно-статистического анализа комплексного технологического процесса ПСП при сооружении промышленных объектов в сложных инженерно-геологических и природно-климатических условиях, что позволило предложить структуру ПСП, которая включает в себя три периода (подготовительный, мобилизационный и технологический), состоящих из конкретных организационных и технологических видов работ. Выделенные работы по ПСП взаимоувязаны по очередности и систематизированы по времени их выполнения с учетом детального исследования натурных данных по выполнению отдельных технологических процессов. Собраны и систематизированы статистические данные о ресурсной оснащенности, трудоемкости и продолжительности выполнения основных видов работ ПСП. Анализ отдельных видов работ, их очередности, ресурсной оснащенности и длительности выполнения в каждой организационной структуре ПСП выполнялся с использованием соответствующих методологических подходов: системотехники строительства; экспертных методов анализа информации и принятия решений; вероятностно-статистических методов; информационно-вычислительных и экономикоматематических методов расчета показателей, что позволило установить факторы, влияющие на продолжительность строительного процесса в период ПСП. Получены функциональные зависимости для прогнозирования продолжительности выполнения СМР, а также разработаны критерии количественной оценки продолжительности и трудоемкости основных видов работ ПСП, предложены математические методы описания этих процессов с учетом объемов и условий производства работ. Показано, что основным фактором, влияющим на продолжительность и трудоемкость работ подготовительного периода, являются условия строительства. Установлено, что при
428
выполнении работ мобилизационного и технологического периодов, применение предложенных математических моделей позволяет сократить продолжительность работ до минимума при заданных материально-технических ресурсах. Результаты многовариантных расчетов реализации различных схем использования строительной техники показали возможность эффективного применения разработанных методов расчетов для решения центральных задач организации ПСП. Сказанное предполагает математическое моделирование, анализ и многокритериальную оценку вероятностных возмущений и их динамику на основе информационной модели строительного производства на стадии организационно-технологического проектирования и реализации процессов ПСП. Представленная методика качественно развивает решения в части анализа необходимости изменения нормативных требований к организационно-технологическим режимам строительного производства.
5.	Создана методология комплексного анализа выполнения ПСП на слабонесущих грунтах, что позволило выявить достаточно трудоемкую и продолжительную строительную операцию - сооружение технологических площадок и дорог (ТПД), классифицировать их по принципу использования различных материалов и конструктивных особенностей. Исследованы технологические процессы сооружения различных типов ТПД на слабонесущих грунтах в обводненной местности с учетом их конструктивных особенностей, основанных на использовании древесных и синтетических материалов (СМ). При этом установлена перспективность применения комбинированных армирующих прослоек, состоящих из нетканого (НСМ), сетчатого (ССМ) и резинотканевого (РСМ) синтетического материала. Разработаны математические модели, описывающие процесс деформации основания насыпи ТПД, армированной СМ. Получены функциональные зависимости для определения величины осадки насыпи с учетом физико-механических свойств СМ. Предложены
429
конструкции ячеистых прослоек и методика их расчета, учитывающая возможность использования при строительстве высокопрочных СМ. Получены функциональные зависимости для: прогнозирования продолжительности выполнения СМР; аналитического контроля соответствия наблюдаемых функциональных и технических характеристик организации производства установленным значениям; анализа процессов изменения действительных характеристик, осуществляемого в режиме реального времени. Результаты многовариантных расчетов использования различных технологических схем производства СМР показали возможность эффективного применения разработанных методов расчета для решения задач организации строительного производства с эффективным использованием материально-ресурсного оснащения строительной организации. Получены аналитические зависимости продолжительности выполнения работ, отражающие ресурсную оснащенность специализированной бригады.
6.	Разработанная концепция реализации технологических процессов строительства промышленных объектов на слабонесущих грунтах предполагает существенную востребованность новых научных подходов к назначению технологических параметров использования конструктивных решений с учетом качественных и количественных физико-механических характеристик грунта, что позволило обосновать целесообразность и перспективность применения различных методов укрепления грунтов и СМ для сооружения объектов в сложных природно-климатических условиях. Выполненные экспериментальные исследования позволили выявить характер разброс основных параметров, характеризующих применение грунтов с искусственно улучшенными свойствами и показано, что физикомеханические свойства укрепленных грунтов составляют: прочность при сжатии 10,(Н30,0 МПа, прочность при изгибе 1,04-5,0 МПа, что позволяет использовать их в строительных конструкциях различно
430
го функционального назначения согласно разработанной классификации методов и технологических процессов укрепления грунтов. Разработана математическая модель, описывающая зависимость толщины покрытий из укрепленных грунтов и СМ для строительства гидротехнических сооружений. Предложенные конструкции защитных покрытий обеспечивают сокращение трудоемкости производства строительно-монтажных работ на 10%, а объем транспортных операций на 15%. Результаты расчетов по разработанным алгоритмам показали, что улучшение физико-механических параметров грунтов при комплексном упрочнении вяжущими и СМ позволяет повысить удерживающую способность грунта на 20%. При этом, интенсивность разрушения защитных покрытий снижается в 6-10 раз. Получены расчетные зависимости удерживающей способности грунтовой засыпки, осадки и толщины насыпного основания ТПД, армированных СМ.
7.	Модели, информационно-аналитические решения и алгоритмы комплексной системы ПСП предложены в качестве основы проектирования элементов реального информационно-аналитического обеспечения процессов строительного производства и управления, направленных на практическую реализацию предлагаемой концепции, разработки, научно-методологического и инженерно-технического обоснования рекомендаций в области совершенствования существующих схем организации строительного производства. Предложена структура САПР и в качестве первоначальных директорий, как элементов САПР, разработаны следующие: инструкция пользования системой (Instruction); программа проектирования ТПД на слабонесущих грунтах (Construction); базы данных (Data, Reference); библиотека стандартных, вспомогательных и действующих программ (Library: Standard, Auxiliary, Operate); объемные информационные блоки в виде архивов (Information, Archives). Структура текстовых директорий идентична и включает в себя де
431
ление на текст, таблицы и рисунки. В рамках разработки методов проектирования организационно-производственных процессов строительства ТПД в сложных природно-климатических условиях в среде САПР, были реализованы алгоритмы многоцелевого программного комплекса CADSystem (Computer-aided Design System): классификация и методы расчета ТПД - программный продукт системы CADSystem / TR_BG (Classification and Methods of Designing Technological Roads and Building Grounds). Пакет программ CADSystem / TR_BG позволяет реализовать автоматизацию процесса проектирования с системных позиций, т.е. кроме автоматизации процесса на всех этапах (подготовка данных, решение, анализ результатов) обеспечена возможность использования опыта и знаний проектировщика. В результате автоматизированного расчета формируется технико-экономическое обоснование выбранной конструкции ТПД, включающее как технологические характеристики (необходимый состав машин, механизмов и оборудования; состав бригады для строительства и обслуживания данного типа ТПД), так и стоимостные показатели затрат на строительство. Область технико-экономической целесообразности применения определенной организации и технологии ограничена вариантами строительства в адекватных условиях, при одинаковой степени использования машин и механизмов, при одном и том же уровне организации выполнения работ. Результаты архивируются в виде базы данных и выводятся на печать в виде отчета, который состоит из текста, таблиц и рисунков.
8.	Создание моделей информационно-аналитического обеспечения организационно-технологического проектирования ПСП подразумевает широкое использование информационных систем и технологий, а практическая реализация пакетов прикладных программ в виде диалоговых систем для персональных компьютеров обеспечивает возможность повышения организационно-технологической
432
надежности ПСП и управления использованием ресурсов строительных предприятий путем формирования оптимальных технологических структур выполнения работ. Алгоритмы решения поставленных задач позволяют прогнозировать ресурсные потоки в процессе реализации строительного производства, обеспечивая при этом их эффективное использование. Выполненная работа позволяет определить перспективные направления дальнейших исследований в рамках рассматриваемой предметной области: решение проблем комплексной переориентации процессов проектирования организации строительного производства на создание информационноаналитических систем ПСП; исследование дополнительных возможностей расширенного использования базового и уникального информационно-аналитического обеспечения систем проектирования для решения третьих задач организации строительного производства; дальнейшее научно-методологическое и инженерно-техническое обоснование возможностей совершенствования действующих и разработки новых государственных стандартов и строительных норм в области организационно-технологической надежности строительного производства; автоматизация проектирования элементов ПСП в сложных инженерно-геологических и природно-климатических условиях при возведении и реконструкции промышленных объектов и комплексов.
Литература
1.	Адамович А.Н. Закрепление грунтов и противофильтраци-онные завесы в гидротехническом строительстве. - М.: Энергия, 1980.-320 с.
2.	Айвазян С.А., Мхитарян В.С. Теория вероятностей и прикладная статистика. - М.: ЮНИТИ-ДАНА, т. 1, 2001. - 656 с.
3.	Айнбиндер А.Б. Расчет магистральных и промысловых трубопроводов на прочность и устойчивость. - М.: Недра, 1991. -287 с.
4.	Акимова Л.Д., Амосов Н.Г., Бадьин Г.М. и др. Технология строительного производства в зимних условиях. - Л.: Высшая школа, 1984.-213 с.
5.	Ален В. и др. Java Script. - СПб.: Изд-во ДИАСОФТЮП, 2002.-896 с.
6.	Алперин И.Е., Быков Л.С., Гуревич В.Б. Укрепление берегов судоходных каналов, рек и водохранилищ. - М.: Транспорт, 1973.-216 с.
7.	Амиров Я.С., Гимаев Р.Н., Рахмангулов Х.Б. Использование вторичных ресурсов в строительстве и охрана окружающей среды. - Уфа: Башкирское книжное издательство, 1986. - 192 с.
8.	Анохин Н.Н. Строительная механика в примерах и задачах. Статически неопределимые системы. - М.: Ассоциация строительных вузов, ч. 2, 2000. - 464 с.
9.	Атаев С.С., Данилов Н.Н., Прыкин Б.В. и др. Технология строительного производства. - М.: Высшая школа, 1985. - 352 с.
10.	Афанасьев В.А., Варламов Н.В., Дроздов Г.Д. и др. Организация и управление в строительстве. - М.: Ассоциация строительных вузов, 1998. - 316 с.
434
И. Афанасьев А.А., Данилов Н.Н., Копылов В.Д. и др. Технология строительных процессов. — М.: Высшая школа, 2000. - 464 с.
12.	Афиногенов О.П. Определение несущей способности ледовых переправ. - Транспортное строительство, 1986, № 4. - с.50-51.
13.	Ашмарин И.П., Васильев Н.Н., Амбросов В.А. Быстрые методы статистической обработки и планирование экспериментов. -Л.: ЛГУ, 1974.-76 с.
14.	Бабин Л.А., Спектор Ю.И., Елизарьев Е.Г. и др. Авторское свидетельство № 1486554 (СССР). Берегозащитное сооружение. - Опубликовано в Б.И., 1989, № 22.
15.	Бабков В.Ф., Безрук В.М. Основы грунтоведения и механики грунтов. - М.: Высшая школа, 1986. - 239 с.
16.	Банник Г.И. Техническая мелиорация грунтов. - Киев: Высшая школа, 1976. - 304 с.
17.	Барбакадзе В.Ш., Мураками С. Расчет и проектирование строительных конструкций и сооружений в деформируемых средах. - М.: Стройиздат, 1989. - 472 с.
18.	Бармин В.И., Ломов А.И., Власенко В.А., Иванова Г.А. Нефтегазовое строительство: вспомогательное оборудование и эксплуатационные материалы. - М.: Недра, 1995. - 208 с.
19.	Башина О.Э., Спирин А.А., Бабурин В.Т. и др. Общая теория статистики: статистическая методология в изучении коммерческой деятельности. - М.: Финансы и статистика, 1999. - 440 с.
20.	Безрук В.М. Геология и грунтоведение. - М.: Недра, 1977. - 255 с.
21.	Белевич В.Б., Киевский Л.В., Олейник П.П. Руководство по разработке технологических карт в строительстве. - М.: ЦНИИОМТП, 1998. - 36 с.
22.	Белецкий Б.Ф. Технология строительного производства. -М.: Ассоциация строительных вузов, 2001. - 416 с.
435
23.	Беликов С.Е., Власов Г.С., Бухин В.Е. Трубопроводы инженерных систем. - М.: Аква-Терм, 2004. - 248 с.
24.	Беляков Ю.И., Левинзон А.Л., Галимулин В.А. Земляные работы. - М.: Стройиздат, 1990. - 271 с.
25.	Бирюков Н.С., Казарновский В.Д., Мотылев Ю.Л. Методическое пособие по определению физико-механических свойств грунтов. - М.: Недра, 1975. - 175 с.
26.	Богачев В.В. Организационная структура подготовки строительного производства при сооружении техногенных объектов - Научно-технический сборник "Методы системного анализа и автоматизированного проектирования инвестиционных и организационно-технологических процессов в строительстве". - М.: МГСУ-РИА, №4, 1999, с.51-54.
27.	Богачев В.В. Подсистема технико-экономического анализа в САПР организации подготовки строительного производства. -Научно-технический сборник "Методы системного анализа и автоматизированного проектирования инвестиционных и организационно-технологических процессов в строительстве". - М.: МГСУ-РИА, № 4, 1999, с.54-58.
28.	Богачев В.В. Основные задачи организационнотехнологического проектирования подготовки строительного производства при сооружении техногенных объектов. - Научно-технический сборник "Методы системного анализа и автоматизированного проектирования инвестиционных и организационнотехнологических процессов в строительстве". - М.: МГСУ-РИА, №3, 2000, с.51-53.
29.	Болдырева П.А. и др. Инженерная подготовка строительных площадок и благоустройство территорий. - М.: Стройиздат, 1985.-287 с.
30.	Большаков В.А. Методы оценки и совершенствования проектных решений реконструкции действующих промышленных
436
предприятий. - Автореферат докторской диссертации. - М.: МГСУ, 1992.-36 с.
31.	Боровиков B.IL Программа STATISTICA для студентов и инженеров. - М.: КомпьютерПресс, 2001. - 301 с.
32.	Бочаров П.П., Печинкин А.В. Теория вероятностей. Математическая статистика. - М.: Гардарика, 1998. - 328 с.
33.	Будзуляк Б.В. Методология повышения эффективности системы трубопроводного транспорта газа на стадии развития и реконструкции. - М.: Недра, 2003. - 176 с.
34.	Булычев Д.В., Грифф М.И., Златопольский Д.М. и др. Машины для транспортирования строительных грузов. Справочное пособие по строительным машинам. - М.: Стройиздат, 1985. - 271 с.
35.	Буч Г. Объектно-ориентированный анализ и проектирование с примерами приложений на C++. - М.: Изд-во БИНОМ, 1998. - 560 с.
36.	Бююль А., Цефель П. SPSS: искусство обработки информации. Анализ статистических данных и восстановление скрытых закономерностей. - СПб.: Изд-во ДИАСОФТЮП, 2001. - 608 с.
37.	Вапник В.Н. Восстановление зависимостей по эмпирическим данным. - М.: Наука, 1979. - 448 с.
38.	Васильев В.М., Исаев В.В., Панибратов Ю.П. и др. Организация и управление в строительстве. Основные понятие и термины. - М.: Ассоциация строительных вузов, 1998. - 316 с.
39.	Васильев В.М., Панибратов Ю.П., Резник С.Д. и др. Управление в строительстве. - М.: Ассоциация строительных вузов, 1994.-288 с.
40.	Васильев В.М., Панибратов Ю.П., Резник С.Д. и др. Управление в строительстве. - М.: Ассоциация строительных вузов, 2001.-352 с.
41.	Васильев В.М., Панибратов Ю.П., Бабин А.С. и др. Управление строительными инвестиционными проектами. - М.: Ассоциация строительных вузов, 1997. - 312 с.
437
42.	Васильев Ф.П., Иваницкий А.Ю. Линейное программирование. - М.: Факториал, 1998. - 176 с.
43.	Васильев Ю.М., Агафонцев В.П., Исаев В.С. и др. Дорожные одежды с основаниями из укрепленных материалов. - М.: Транспорт, 1989. - 191 с.
44.	Васильков Ю.В., Василькова Н.Н. Компьютерные технологии вычислений в математическом моделировании. - М.: Финансы и статистика, 1999. - 256 с.
45.	Венецкий И.Г., Венецкая В.И. Основные математикостатистические понятия и формулы в экономическом анализе. - М.: Статистика, 1979. - 447 с.
46.	Веитцель Е.С., Овчаров ЛА. Теория вероятностей и ее инженерные приложения. - М.: Наука, 1991. - 384 с.
47.	Виленский П.Л., Лившиц В.Н., Орлова Е.Р. и др. Оценка эффективности инвестиционных проектов. - М.: Дело, 1998. -248 с.
48.	Владимиров В.А., Воробьев Ю.Л., Салов С.С. и др. Управление риском: Риск. Устойчивое развитие. Синергетика. - М.: Наука, 2000. - 431 с.
49.	Воеводин И.Г., Лим В.Г., Калачев В.Л. и др. Разработка научно-технического интернет-портала в области проектирования организационно-технологических процессов строительного производства. - Материалы всероссийской научной конференции "Научный сервис в сети ИНТЕРНЕТ". - М.: МГУ, 2003, с.224-227.
50.	Волков А.А. Гомеостат строительных объектов. - М.: МГСУ, 2003.-250 с.
51.	Вялов С.С., Каган Г.Л., Воевода А.Н. и др. Строительство промысловых сооружений на мерзлом торфе. - М.: Недра, 1980. -144 с.
52.	Галкин И.Г. и др. Организация, планирование и управление строительным производством. - М.: Высшая школа, 1978.-496 с.
438
53.	Гимаев Р.Н., Бабин Л.А., Ведерникова Т.Г. и др. Использование нефтяных вяжущих веществ для грунтов в трубопроводном строительстве. - М.: ВНИИПКтонгс, № 72,1990. - 74 с.
54.	Гинзбург А.В. Автоматизация проектирования организационно-технологической надежности строительства. - М.: СИП РИА, 1999.- 156 с.
55.	Глазов А.А., Манаков Н.А., Панкратов А.В. Строительная, дорожная и специальная техника. - М.: Профтехника, 1998. -640 с.
56.	Глобус А.М. Экспериментальная гидрофизика почв. - Л.: Гидрометеоиздат, 1969.-355 с.
57.	Голуб Л.Г. Автоматизация решения задач по подготовке строительного производства. - Л.: Стройиздат, 1983. - 86 с.
58.	Голуб Л.Г. Подготовка строительного производства. - М.: Знание, 1979.-48 с.
59.	Гончарова Л.В. Основы искусственного улучшения грунтов. - М.: МГУ, 1973. - 376 с.
60.	ГОСТ 20522-96. Грунты. Методы статистической обработки результатов испытаний. - М.: Минстрой РФ, 1996. — 26 с.
61.	Гранов Г.С., Сафаров Г.Ш., Тагирбеков К.Р. Экономико-математическое моделирование в решении организационноуправленческих задач в строительстве. - М.: Ассоциация строительных вузов, 2001. - 64 с.
62.	Грановский В.А., Сирая Т.Н. Методы обработки экспериментальных данных при измерениях. - Л.: Энергоатомиздат, 1990. -288 с.
63.	Гриншпун Л.В., Карпов А.В., Чеченков М.С. и др. Земляные работы. Справочник строителя. - М.: Стройиздат, 1992. - 352 с.
64.	Григорьев Э.П. Методологические основы компьютерной технологии принятия решений в системном проектировании. - Автореферат докторской диссертации. — М.: МГСУ, 1996. - 32 с.
439
65.	Грифф М.И. Основы создания и развития специализированного автотранспорта для строительства. - М.: Ассоциация строительных вузов, 2003. - 144 с.
66.	Гурин Л.С., Дымарский Я.С., Меркулов А.Д. Задачи и методы оптимального распределения ресурсов. - М.: Советское радио, 1968.-464 с.
67.	Гусаков А.А. Системотехника строительства. - М.: Строй-издат, 1993.-368 с.
68.	Гусаков А.А. Реструктуризация строительных знаний и образования на основе функционально-системного подхода. -Строительные материалы, оборудование, технологии XXI века, № 1, 2003, с.10-11.
69.	Гусаков А.А., Богомолов Ю.М., Брехман А.И. и др. Системотехника строительства. Энциклопедический словарь. - М.: Ассоциация строительных вузов, 2004. - 320 с.
70.	Гусаков А.А., Гинзбург А.В., Веремеенко С.А. и др. Организационно-техническая надежность строительства. - М.: SvR-Аргус, 1994. - 472 с.
71.	Гусаков А.А., Ильин Н.И., Эдели X. и др. Экспертные системы в проектировании и управление строительством. - М.: Стройиздат, 1995. - 296 с.
72.	Гусаков А.А., Чулков В.О, Ильин Н.И. и др. Системотехника. - М.: Фонд "Новое тысячелетие", 2002. - 768 с.
73.	Дадашов М. Проектирование пользовательского интерфейса на персональных компьютерах. Стандарт фирмы IBM. - М.: Изд-во ЛЕВ, 1992. - 186 с.
74.	Дегтярев А.П., Рейш А.К., Рудецкий С.И. Комплексная механизация земляных работ. - М.: Стройиздат, 1987. - 335 с.
75.	Демидюк Л.М., Степанова С.Г., Бурчак Т.В. и др. Гидрогеологическое обоснование оптимизации конструктивных реше
440
ний трубопроводов в период строительства. - Гидрогеология и инженерная геология, № 2, 1991.-87 с.
76.	Денисов Г.А. Организационное управление строительными инновационными программами. -М.: Стройиздат, 1997. - 187 с.
77.	Дерцакян А.К., Васильев Н.П. Строительство трубопроводов на болотах и многолетнемерзлых грунтах. - М.: Недра, 1987. -167 с.
78.	Дикман Л.Г. Организация строительного производства. -М.: Ассоциация строительных вузов, 2002. - 512 с.
79.	Долгодворов А.Н., Быков Л.И., Спектор Ю.И. Расчет дорожного покрытия из закрепленного грунта. - Строительство нефтегазопромысловых объектов, № 22, 1988, с. 8-10.
80.	Дрейпер Н., Смит Г. Прикладной регрессионный анализ. - М.: Статистика, 1973. - 392 с.
81.	Дэвис С. Р. Программирование на Microsoft Visual J++. -М.: Русская редакция, 1997. - 376 с.
82.	Евгеньев И.Е., Казарновский В.Д. Земляное полотно автомобильных дорог на слабых грунтах. - М.: Транспорт, 1976. - 271 с.
83.	Евдокимов В.А. Механизация и автоматизация строительного производства. - Л.: Стройиздат, 1985. - 195 с.
84.	Евтушенко М.Г. Инженерная подготовка территорий населенных мест. - М.: Стройиздат, 1982. - 207 с.
85.	Елисеева И.И., Юзбашев М.М. Общая теория статистики. - М.: Финансы и статистика, 1999. - 480 с.
86.	ЕНиР. Единые нормы и расценки на строительные, монтажные и ремонтно-строительные работы. Общая часть. Госстрой СССР. - М.: Прейскурантиздат, 1987. - 38 с.
87.	Ермаков В.К., Колотилов Ю.В., Короленок А.М. и др. Временные дороги для строительства и ремонта трубопроводов. -Харьков: Строитель, 1995.- 126 с.
441
88.	Ермаков В.К., Колотилов Ю.В., Короленок А.М. Современные технологические процессы строительства временных дорог и площадок при сооружении и ремонте линейной части магистральных трубопроводов. - Харьков: Строитель, 1995. - 100 с.
89.	Жарков В.А. Visual C#.NET в науке и технике. - М: Изд-во "Жарков Пресс", 2002. - 638 с.
90.	Иванец В.К., Резниченко В.С., Богданов А.В. Управление проектами и предприятиями в строительстве (справочное пособие с методиками и примерами расчета). - М.: "Слово", 2001. - 480 с.
91.	Исаев К.С., Бляхман Ю.М., Лебедева Л.В. и др. Автоматизация и механизация работ в транспортном строительстве. - М.: Транспорт, 1989. - 264 с.
92.	Казарновский В.Д., Полуновский А.Г., Рувинский В.И. и др. Синтетические текстильные материалы в транспортном строительстве. - М.: Транспорт, 1984. - 159 с.
93.	Калачев В.Л., Керимов Ф.Ю. Система автоматизированного проектирования организационно-технологических решений ввода в эксплуатацию техногенных объектов. - Научно-технический сборник "Методы системного анализа и автоматизированного проектирования инвестиционных и организационно-технологических процессов в строительстве". - М.: МГСУ-РИА, № 2, 1999, с.9-13.
94.	Калачев В.Л., Керимов Ф.Ю. Методы организации строительного мониторинга ввода в эксплуатацию техногенных объектов. - Материалы 11-ого Польско-Российского научного семинара "Теоретические основы строительства". - Варшава: АСВ-МГСУ, 2002, с.397-398.
95.	Калачев В.Л., Керимов Ф.Ю., Иовлев А.А. Организационно-технологические процессы в строительном производстве: методы эффективного использования технических ресурсов при выполнении строительных работ мобильными специализированными бригадами. - М.: СИП РИА, 2004. - 128 с.
442
96.	Калачев В.Л., Керимов Ф.Ю., Полянский Р.Р. Автоматизированные системы мониторинга строительного производства при возведении техногенных объектов. - Материалы международной научно-практической конференции "Производство, технология, экология (ПРОТЭК-2001)". - М.: МГТУ "СТАНКИН", т. 1, 2001, с.201-202.
97.	Калачев В.Л., Керимов Ф.Ю., Полянский Р.Р. Системный анализ и САПР в строительном производстве: методы организационно-технологического проектирования ремонтно-строительных работ на техногенных объектах. - М.: СИП РИА, 2001. - 121 с.
98.	Калачев ВЛ., Керимов Ф.Ю., Полянский Р.Р. Особенности подготовки экологически безопасного строительства техногенных объектов в сложных природно-климатических условиях. -Материалы международной научно-практической конференции "Производство, технология, экология (ПРОТЭК-2002)". - М.: МГТУ "СТАНКИН", т. 1, 2002, с.239-242.
99.	Калачев В.Л., Керимов Ф.Ю., Полянский Р.Р. Особенности подготовки экологически безопасного строительства техногенных объектов в сложных природно-климатических условиях. -Материалы 6-ой международной конференции "Информационное общество, интеллектуальная обработка информации, информационные технологии (НТИ-2002)". -М.: ВИНИТИ, 2002, с. 161-162.
100.	Калачев ВЛ., Керимов Ф.Ю., Полянский Р.Р. Методология анализа формирования качества строительства техногенных объектов в сложных природно-климатических условиях для решения задач управления. - Материалы 6-ой международной конференции "Информационное общество, интеллектуальная обработка информации, информационные технологии (НТИ-2002)". - М.: ВИНИТИ, 2002, с. 162-163.
443
101.	Карпиловский В.С., Криксунов Э.З., Микитаренко М.А. и др. SCAD Office. Реализация СНиП в проектирующих программах. - Киев: "Компас", 2001. - 240 с.
102.	Каханер Д., Моулер К., Нэш С. Численные методы и математическое обеспечение. - М.: Мир, 1998. - 575 с.
103.	Керимов Ф.Ю. Методика расчета техникоэкономических показателей производства ремонтно-строительных работ с использованием экспертных оценок. - Труды секции "Инженерные проблемы стабильности и конверсии" Российской инженерной академии: Организационно-технологическая надежность строительного производства. - М.: СИП РИА, 1996, с.7-8.
104.	Керимов Ф.Ю. Автоматизированная система анализа технико-экономических показателей инженерной подготовки строительного производства при сооружении технологических площадок. - Труды секции "Инженерные проблемы стабильности и конверсии" Российской инженерной академии: Организационно-технологическая надежность строительного производства. - М.: СИП РИА, 1997, с. 10-12.
105.	Керимов Ф.Ю. Основные задачи проектирования строительно-монтажных работ при сооружении технологических площадок для строительства техногенных объектов. - Научно-технический сборник "Методы системного анализа и автоматизированного проектирования инвестиционных и организационно-технологических процессов в строительстве". - М.: МГСУ-РИА, № 3, 1999, с.41-43.
106.	Керимов Ф.Ю. Организационно-технологические особенности строительства технологических площадок в сложных природно-климатических условиях. - Научно-технический сборник "Методы системного анализа и автоматизированного проектирования инвестиционных и организационно-технологических процессов в строительстве". - М.: МГСУ-РИА, № 3, 1999, с.43-46.
444
107.	Керимов Ф.Ю. Организационные и технологические особенности строительства технологических площадок в сложных природно-климатических условиях. - Научно-технический сборник "Методы системного анализа и автоматизированного проектирования инвестиционных и организационно-технологических процессов в строительстве". - М.: МГСУ-РИА, № 4, 1999, с.41-47.
108.	Керимов Ф.Ю. Основные принципы проектирования организации сооружения технологических площадок для складирования труб. - Научно-технический сборник "Методы системного анализа и автоматизированного проектирования инвестиционных и организационно-технологических процессов в строительстве". -М.: МГСУ-РИА, № 4,1999, с.47-51.
109.	Керимов Ф.Ю. Организация строительства технологических площадок для сооружения техногенных объектов. - Научно-технический сборник "Методы системного анализа и автоматизированного проектирования инвестиционных и организационнотехнологических процессов в строительстве". - М.: МГСУ-РИА, № 2, 2000, с.21-27.
110.	Керимов Ф.Ю. Разработка методики расчета техникоэкономических показателей строительства технологических площадок в обводненной местности. - Научно-технический сборник "Методы системного анализа и автоматизированного проектирования инвестиционных и организационно-технологических процессов в строительстве". - М.: МГСУ-РИА, № 2, 2000, с.45-50.
111.	Керимов Ф.Ю. Строительство площадок с использованием синтетических материалов для производства строительномонтажных технологических операций.-Научно-технический сборник "Методы системного анализа и автоматизированного проектирования инвестиционных и организационно-технологических процессов в строительстве". -М.: МГСУ-РИА, № 3, 2000, с.36-41.
445
112.	Керимов Ф.Ю. Определение взаимосвязи стоимостных показателей сооружения различных типов технологических площадок. - Научно-технический сборник “Методы системного анализа и автоматизированного проектирования инвестиционных и организационно-технологических процессов в строительстве”. - М.: МГСУ-РИА, № 3,2000, с.41-45.
113.	Керимов Ф.Ю. Системный анализ и САПР в строительном производстве: методы проектирования подготовки строительства объектов в сложных природно-климатических условиях. -М.: СИП РИА, 2001. - 135 с.
114.	Керимов Ф.Ю. Математическая модель расчета конструктивных параметров строительства технологических площадок с прослойкой из изотропного синтетического материала. - Научно-технический сборник "Методы системного анализа и автоматизированного проектирования инвестиционных и организационнотехнологических процессов в строительстве". - М.: МГСУ-РИА, №3, 2001, с.41-43.
115.	Керимов Ф.Ю. Разработка математических моделей анализа параметров строительства технологических площадок различных типов. - Научно-технический сборник "Методы системного анализа и автоматизированного проектирования инвестиционных и организационно-технологических процессов в строительстве". -М.: МГСУ-РИА, № 3, 2001, с.45-47.
116.	Керимов Ф.Ю. Математическая модель расчета конструктивных параметров строительства технологических площадок с прослойкой из анизотропного синтетического материала. - Научно-технический сборник "Методы системного анализа и автоматизированного проектирования инвестиционных и организационнотехнологических процессов в строительстве". — М.: МГСУ-РИА, № 4,2001, с.42-44.
446
117.	Керимов Ф.Ю. Разработка методики расчета конструктивных параметров строительства технологических площадок с прослойкой из резинотканевого синтетического материала. - Научно-технический сборник "Методы системного анализа и автоматизированного проектирования инвестиционных и организационнотехнологических процессов в строительстве". - М.: МГСУ-РИА, №4,2001, с.47-48.
118.	Керимов Ф.Ю. Определение свойств синтетических материалов для армирования основания насыпей технологических площадок. - Научно-технический сборник "Методы проектирования технологических процессов строительного производства". -М.: ЦНИИОМТП, 2001, с.13-15.
119.	Керимов Ф.Ю. Автоматизированная система анализа технико-экономических показателей процесса подготовки строительного производства. - Научно-технический сборник "Методические подходы анализа технологических процессов строительного производства". -М.: ЦНИИОМТП, 2002, с.11-14.
120.	Керимов Ф.Ю. Структура САПР организации ремонтно-строительных работ на техногенных объектах с учетом результатов наблюдений за эксплуатационными показателями. - Оборонный комплекс - научно-техническому прогрессу России, № 1,2003, с.20-24.
121.	Керимов Ф.Ю. Подготовка экологически безопасного строительства техногенных объектов. - Экология промышленного производства, № 3, 2003, с.42-45.
122.	Керимов Ф.Ю. Анализ свойств резинотканевых синтетических материалов для армирования основания насыпей технологических площадок. - Оборонный комплекс - научно-техническому прогрессу России, № 1,2004, с.82-84.
123.	Керимов Ф.Ю. Методы автоматизации проектирования подготовки строительного производства в сложных природно-климатических условиях. - Материалы международной научно-
447
практической конференции "Строительство - 2002". - Ростов: РГСУ, 2002, с.71-72.
124.	Керимов Ф.Ю., Богачев В.В. Диалоговая система для анализа технико-экономических показателей сооружения технологических площадок в процессе подготовки строительного производства. - Научно-технический сборник "Методы системного анализа и автоматизированного проектирования инвестиционных и организационно-технологических процессов в строительстве". - М.: МГСУ-РИА, №3, 2000, с.45-51.
125.	Керимов Ф.Ю., Богачев В.В. Вероятностно-статистическая постановка задачи распределения ресурсов подготовительного периода строительного производства. - Научно-технический сборник "Методы системного анализа и автоматизированного проектирования инвестиционных и организационно-технологических процессов в строительстве". - М.: МГСУ-РИА, № 3,2001, с.34-37.
126.	Керимов Ф.Ю., Богачев В.В. Математическое моделирование распределения ресурсов с учетом ограничений на продолжительность выполнения работ. - Научно-технический сборник "Методы системного анализа и автоматизированного проектирования инвестиционных и организационно-технологических процессов в строительстве". - М.: МГСУ-РИА, № 4,2001, с.35-37.
127.	Керимов Ф.Ю., Богачев В.В. Системный анализ и САПР в строительном производстве: автоматизация организационнотехнологического проектирования подготовительных работ при строительстве линейно-протяженных объектов. - М.: СИП РИА, 2002. -138 с.
128.	Керимов Ф.Ю., Желонкин В.И. Информационновычислительная система для анализа технико-экономических показателей сооружения технологических площадок в процессе подготовки строительного производства. - Нефтяное хозяйство, № 10, 2003, с.119-121.
448
129.	Керимов Ф.Ю., Калачев В.Л. Особенности подготовки экологически безопасного строительства техногенных объектов. -Материалы 11-ого Польско-Российского научного семинара "Теоретические основы строительства". - Варшава: АСВ-МГСУ, 2002, с.399-402.
130.	Керимов Ф.Ю., Клещев Е.А. Организационно-технологические процессы в строительном производстве: методы подготовки строительного производства на слабонесущих грунтах с использованием синтетических материалов. - М.: СИП РИА, 2004. - 132 с.
131.	Керимов Ф.Ю., Климов Ю.Н. Организация строительного производства при инженерной подготовке сооружения технологических площадок на слабонесущих грунтах. - Оборонный комплекс - научно-техническому прогрессу России, № 4,2004, с.96-99.
132.	Керимов Ф.Ю., Лим В.Г. Расчет характеристик организационно-технологической структуры подготовки строительного производства при рассмотрении проектно-сметной документации (ПСП_ПП 21/1). Свидетельство № 2002611237 выдано Роспатентом и зарегистрировано в реестре программ для ЭВМ РФ 29.07.2002. -Программы для ЭВМ. Базы данных. Топологии интегральных схем. - М.: Официальный бюллетень Роспатента РФ, № 4(41), 2002. -с.82-83.
133.	Керимов Ф.Ю., Лим В.Г. Расчет характеристик организационно-технологической структуры подготовки строительного производства при осмотре места производства работ в натуре (ПСП_ПП_22/1). Свидетельство № 2002611240 выдано Роспатентом и зарегистрировано в реестре программ для ЭВМ РФ 29.07.2002. -Программы для ЭВМ. Базы данных. Топологии интегральных схем. - М.: Официальный бюллетень Роспатента РФ, № 4(41), 2002. -с.84-85.
134.	Керимов Ф.Ю., Лим В.Г. Расчет продолжительности составления сводных замечаний по проектно-сметной документации
449
при подготовке строительного производства (ПСППП31/1). Свидетельство № 2002611242 выдано Роспатентом и зарегистрировано в реестре программ для ЭВМ РФ 29.07.2002. - Программы для ЭВМ. Базы данных. Топологии интегральных схем. - М.: Официальный бюллетень Роспатента РФ, № 4(41), 2002. - с.86-87.
135.	Керимов Ф.Ю., Лим В.Г. Расчет продолжительности разработки организационно-технических мероприятий для повышения качества производства строительно-монтажных работ (ПСП ПП 71/1). Свидетельство № 2002611296 выдано Роспатентом и зарегистрировано в реестре программ для ЭВМ РФ 05.08.2002. -Программы для ЭВМ. Базы данных. Топологии интегральных схем. - М.: Официальный бюллетень Роспатента РФ, № 4(41), 2002. -с.121-122.
136.	Керимов Ф.Ю., Лим В.Г. Расчет продолжительности разработки проекта производства работ в процессе подготовки строительного производства на линейно-протяженных объектах (ПСП ПП 81/1). Свидетельство № 2002611294 выдано Роспатентом и зарегистрировано в реестре программ для ЭВМ РФ 05.08.2002. -Программы для ЭВМ. Базы данных. Топологии интегральных схем. - М.: Официальный бюллетень Роспатента РФ, № 4(41), 2002. -с. 120.
137.	Керимов Ф.Ю., Лим В.Г. Расчет характеристик организационно-технологической структуры подготовительного периода строительного производства на линейно-протяженных объектах (ПСПППС/1). Свидетельство № 2002611298 выдано Роспатентом и зарегистрировано в реестре программ для ЭВМ РФ 05.08.2002. - Программы для ЭВМ. Базы данных. Топологии интегральных схем. - М.: Официальный бюллетень Роспатента РФ, № 4(41), 2002. - с. 123.
138.	Керимов Ф.Ю., Лим В.Г. Расчет характеристик организационно-технологической структуры подготовки строительного производства при создании геодезической разбивочной основы вре
450
менных зданий и сооружений (ПСП МП12/1). Свидетельство № 2002611302 выдано Роспатентом и зарегистрировано в реестре программ для ЭВМ РФ 05.08.2002. - Программы для ЭВМ. Базы данных. Топологии интегральных схем. - М.: Официальный бюллетень Роспатента РФ, № 4(41), 2002. - с. 126.
139.	Керимов Ф.Ю., Лим В.Г. Расчет характеристик организационно-технологической структуры подготовки строительного производства при выполнении работ по обустройству карьеров (ПСП_МП_21/1). Свидетельство № 2002611322 выдано Роспатентом и зарегистрировано в реестре программ для ЭВМ РФ 06.08.2002. -Программы для ЭВМ. Базы данных. Топологии интегральных схем. -М.: Официальный бюллетень Роспатента РФ, № 4(41), 2002. - с. 140.
140.	Керимов Ф.Ю., Лим В.Г. Расчет характеристик организационно-технологической структуры подготовки строительного производства при сооружении временных подъездных дорог (ПСП МП 31/1). Свидетельство № 2002611324 выдано Роспатентом и зарегистрировано в реестре программ для ЭВМ РФ 06.08.2002. -Программы для ЭВМ. Базы данных. Топологии интегральных схем. - М.: Официальный бюллетень Роспатента РФ, № 4(41), 2002. -с.141-142.
141.	Керимов Ф.Ю., Лим В.Г. Расчет характеристик организационно-технологической структуры подготовки строительного производства при планировке и обустройстве площадок (ПСП_МП_41/1). Свидетельство № 2002611326 выдано Роспатентом и зарегистрировано в реестре программ для ЭВМ РФ 06.08.2002. -Программы для ЭВМ. Базы данных. Топологии интегральных схем. - М.: Официальный бюллетень Роспатента РФ, № 4(41), 2002. -с. 142-143.
142.	Керимов Ф.Ю., Полянский Р.Р. Информационновычислительная технология анализа технико-экономических показателей сооружения технологических площадок в среде САПР. -
451
Научно-технический сборник ’’Методы прогнозирования параметров технологических процессов строительного производства". - М.: ЦНИИОМТП, 2002, с.8-11.
143.	Керимов Ф.Ю., Полянский Р.Р. Информационновычислительная система для анализа технико-экономических показателей сооружения технологических площадок. - Межотраслевая информационная служба, № 1(122), 2003, с.8-13.
144.	Ким Б.И., Литвин И.Е. Задачник по механике грунтов в трубопроводном строительстве. - М.: Недра, 1989. - 182 с.
145.	Кириллов В.С. Основания и фундаменты. - М.: Транспорт, 1980. - 392 с.
146.	Клещев Е.А, Исследование параметров строительства технологических площадок с прослойкой из резинотканевого синтетического материала. - Научно-технический сборник "Методы технологии и организации строительного производства". - М.: ЦНИИОМТП, 1999, с.3-5.
147.	Клещев Е.А. Методы организации строительного производства при сооружении защитных покрытий с использованием укрепленных грунтов. - Научно-технический сборник "Методические подходы анализа технологических процессов строительного производства". - М.: ЦНИИОМТП, 2001, с.6-40.
148.	Клещев Е.А. Организационно-технологические особенности сооружения технологических площадок в обводненной местности с использованием синтетических материалов. - Научно-технический сборник "Методы прогнозирования параметров технологических процессов строительного производства". - М.: ЦНИИОМТП, 2002, с.21-24.
149.	Клещев Е.А. Организационно-технологические процессы в строительном производстве: методика комплексного укрепления грунтов вяжущими веществами и синтетическими материалами при
452
строительстве в обводненной местности. - М.: ЦНИИОМТП, № 2, 2003.-8 с.
150.	Клещев Е.А., Колотилов Ю.В. Организационно-технологические процессы в строительном производстве: разработка методов расчета параметров технологических операций строительного производства в условиях обводненной местности. - М.: ЦНИИОМТП, № 1,2002. - 8 с.
151.	Ковалев В.В. Методы оценки инвестиционных проектов. - М.: Финансы и статистика, 1999. - 144 с.
152.	Ковалев В.В., Уланов В.А. Курс финансовых вычислений. - М.: Финансы и статистика, 1999. - 328 с.
153.	Коганзон М.С., Яковлев Ю.М. Работоспособность дорожных одежд нежесткого типа. - М.: МА ДИ, 1985. - 50 с.
154.	Колотилов Ю.В., Ермаков В.К., Короленок А.М. Моделирование процессов деформации армированного основания временной технологической дороги. - Транспорт и подземное хранение газа. - М.: ИРЦ Газпром, № 6, 1996, с. 17-24.
155.	Колотилов Ю.В., Ермаков В.К., Короленок А.М. и др. Диалоговая система для разработки рекомендаций по строительству временных технологических дорог. - Экономика, организация и управление производством в газовой промышленности. - М.: ИРЦ Газпром, № 1-3, 1996, с.25-35.
156.	Колотилов Ю.В., Ермаков В.К., Короленок А.М. и др. Особенности использования синтетических материалов при строительстве временных технологических дорог в заболоченной местности. - Транспорт и подземное хранение газа. - М.: ИРЦ Газпром, № 6, 1995, с.5-14.
157.	Колотилов Ю.В., Ермаков В.К., Короленок А.М. и др. Эксплуатационные свойства резинотканевых синтетических материалов. - Транспорт и подземное хранение газа. - М.: ИРЦ Газпром, № 1-2, 1996, с.7-20.
453
158.	Колотилов Ю.В., Щепин Н.Ф., Коробов С.С. Строительство временных технологических дорог с использованием в основании синтетических материалов. - М.: ВНИИПКтонгс, № 10, 1989.-30 с.
159.	Колотилов Ю.В., Щепин Н.Ф., Короленок А.М. и др. Организация строительства временных технологических дорог, армированных резинотканевой лентой. - Транспорт и подземное хранение газа. - М.: ИРЦ Газпром, № 3, 1996, с.9-21.
160.	Колотилов Ю.В., Щепин Н.Ф., Лысов В.А. и др. Авторское свидетельство № 1794973 (СССР). Способ возведения ледяной переправы. - Опубликовано в Б.И., № 6, 1993.
161.	Коновалов А.А., Роман Л.Т. Особенности проектирования оснований и фундаментов в нефтепромысловых районах Западной Сибири. - Л.: Стройиздат, 1981. - 168 с.
162.	Корн Г., Корн Н. Справочник по математике (для научных работников и инженеров). - М.: Наука, 1973. - 832 с.
163.	Королев И.В., Финашин В.Н., Феднер Л.А. Дорожностроительные материалы. - М.: Транспорт, 1988. - 304 с.
164.	Короленок А.М. Технологическое прогнозирование капитального ремонта магистральных газопроводов. - М.: Нефтяник, 1997.-297 с.
165.	Королюк В.С., Портенко Н.И., Скороход А.В. и др. Справочник по теории вероятностей и математической статистике. -М.: Наука, 1985. - 640 с.
166.	Коссов В.В., Лившиц В.Н., Шахназаров А.Г. и др. Методические рекомендации по оценке эффективности инвестиционных проектов. - М.: Экономика, 2000. - 421 с.
167.	Кривошеин Б.Л., Колотилов Ю.В., Васильев Н.П. и др. Методические указания для оценки технико-экономических показателей сооружения временных дорог при строительстве трубопроводов. - М.: ВНИИПКтонгс, 1989. - 49 с.
454
168.	Кривошеин БЛ., Колотилов Ю.В., Щепин Н.Ф. и др. Классификация временных технологических и вдольтрассовых дорог с учетом условий их прокладки. - М.: ВНИИПКтонгс, 1989. - 86 с.
169.	Кривошеин Б.Л., Колотилов Ю.В., Щепин Н.Ф. и др. Методы расчета временных технологических и вдольтрассовых дорог с учетом их конструктивных особенностей. - М.: ВНИИПКтонгс, 1989. - 17 с.
170.	Кривошеин Б.Л., Колотилов Ю.В., Щепин Н.Ф. и др. Методические указания по организации строительства временных технологических дорог с использованием сетчатых синтетических материалов. - М.: ВНИИПКтонгс, 1990. - 32 с.
171.	Круглински Д., Уингоу С., Шеферд Дж. Программирование на Microsoft Visual C++ 6.0 для профессионалов. - М.: Русская редакция, 2000. - 864 с.
172.	Кудрявцев Е.М. Комплексная механизация, автоматизация и механовооруженность строительства. - М.: Стройиздат, 1989. -246 с.
173.	Кудрявцев Е.М., Яковенко В.Г., Терехов Б.Н. Выбор оптимальных типоразмеров машин и комплектов машин в энергетическом строительстве. - М.: ИнфорЭнерго, 1972. - 87 с.
174.	Кузнецов П.А., Колотилов Ю.В., Лим В.Г. Информационно-вычислительные технологии в организационно-технологическом проектировании. - М.: Энергоатомиздат, 2002. - 450 с.
175.	Кулагин В.П. Методика гидрогеологического прогноза при строительстве газопроводов. - Строительство трубопроводов, № 8,1994, с.4-9.
176.	Кулагин В.П. Физико-механические характеристики грунтов обратной засыпки трубопроводов. - Строительство трубопроводов, № 1, 1995, с.26-28.
455
\Т1.	Кулагин В.П., Бабин Л.А., Спектор Ю.И. Балластировка трубопроводов с использованием грунта засыпки и геосинтетиче-ских материалов. - Уфа: УГНТУ, 1998. - 218 с.
178.	Ланецкий Н.К. О влиянии характера местности на снего-заносимость автомобильных дорог. - В кн.: Проектирование и строительство автомобильных дорог в сложных инженерногеологических условиях Сибири. - М.: СоюздорНИИ, № 8, 1979, с.73-77.
179.	Левченко Л.Д. и др. Комментарии к правилам о договорах подряда на капитальное строительство. - М.: Стройиздат, 1981. -181 с.
180.	Лим В.Г., Калачев В.Л., Керимов Ф.Ю. Автоматизированная система анализа технического состояния линейнопротяженного объекта для планирования строительных работ. -Межотраслевая информационная служба, № 1(122), 2003, с.22-27.
181.	Лубенец Д.К. Подготовка производства и оперативное управление строительством. - Киев: Буд1вельник, 1976. - 732 с.
182.	Лукомский Я.И. Теория корреляции и ее применение к анализу производства. - М.: Госстатиздат, 1961. - 375 с.
183.	Лысогорский А.А. Справочное пособие по строительному производству. - М.: Стройиздат, 1989. - 352 с.
184.	Львовский Е.Н. Статистические методы построения эмпирических формул. - М.: Высшая школа, 1988. - 239 с.
185.	Мазур И.И. Экология нефтегазового комплекса. Наука. Техника. Экономика. - М.: Недра, 1993.-496 с.
186.	Мазур И.И., Шапиро В.Д., Каролинский И.М. и др. Управление проектами. - М.: Высшая школа, 2001. - 875 с.
187.	Малышев М.В. Прочность грунтов и устойчивость оснований сооружений. - М.: Стройиздат, 1980. - 137 с.
188.	Ментюков В.П., Саттаров Т.Х., Вислобицкий П.А. Технология строительства временных дорог индустриального типа
456
для сооружения линейной части магистральных трубопроводов. -М.: ВНИИСТ, вып. 5, 1984. - 57 с.
189.	Меткалф М., Рид Дж. Описание языка программирования Фортран-90. - М.: Мир, 1995. - 302 с.
190.	Миглянченко В.П. Зимнее строительство лесовозных автомобильных дорог. - М.: Лесная промышленность, 1988. - 168 с.
191.	Михайличенко С.А., Короленок А.М., Колотилов Ю.В. и др. Особенности эффективного использования анкерных устройств при сооружении магистральных газопроводов. - М.: Нефтяник, 1998. - 86 с.
192.	Нейлор К. Как построить свою экспертную систему. -М.: Энергоатомиздат, 1991.-286 с.
193.	Нещадимов В.И. Алгоритм расчета физико-механических характеристик обводненного грунта с использованием понятия доверительной вероятности. - Научно-технический сборник "Методы системного анализа и автоматизированного проектирования инвестиционных и организационно-технологических процессов в строительстве". - М.: МГСУ-РИА, № 4,2000, с.4-6.
194.	Нещадимов В.И. Системный анализ и САПР в строительстве: алгоритм расчета технологических параметров закрепления линейно-протяженных объектов на слабонесущих грунтах анкерными устройствами. - М.: ЦНИИОМТП, 2002. - 8 с.
195.	Нещадимов В.И. Системный анализ и САПР в строительстве: алгоритмизация технологического проектирования строительных работ на слабонесущих грунтах. - М.: ЦНИИОМТП, 1999. -8 с.
196.	Нещадимов В.И. Методика расчетного определения несущей способности анкера при строительстве объектов на слабонесущих обводненных грунтах. - Научно-технический сборник "Методы системного анализа и автоматизированного проектирования
457
инвестиционных и организационно-технологических процессов в строительстве". - М.: МГСУ-РИА, № 4, 2000, с.7-9.
197.	Нещадимов В.И., Еремеев А.В., Кузнецов П.А. Организационно-технологические процессы в строительном производстве: рекомендации по технологическому проектирования строительных работ на слабонесущих обводненных грунтах. - М.: ЦНИИОМТП, 1999.-12 с.
198.	Николенко В.Ф., Макаров И.В., Семин Е.Л. Перевозка труб и трубных секций. - М.: Недра, 1983. - 160 с.
199.	Ноблес Р., Греди К. Эффективный Web-сайт. - М.: Издательство ТРИУМФ, 2004. - 560 с.
200.	Новиков И.П., Проняева Т.И. Водно-тепловая и техническая мелиорация грунтов при инженерной подготовке полосы строительства многониточной газотранспортной системы (на примере Западной Сибири). - М.: Информнефтегазстрой, № 2,1985. - 56 с.
201.	Одинцов И.О. Профессиональное программирование. Системный подход. - СПб.: Изд-во "БХВ-Петербург", 2002. - 512 с.
202.	Олейник П.П., Шахпаронов В.В., Додин В.З. и др. Методические рекомендации по организации пионерного комплекса при рассредоточенном строительстве объектов в неосвоенных районах Северной зоны с учетом опыта применения вахтового и экспедиционного методов организации строительства. - М.: Стройиздат, 1984.-116 с.
203.	Олейник П.П. Организация строительства. Концептуальные основы, модели и методы, информационно-инженерные системы. - М.: Профиздат, 2001. - 408 с.
204.	ОСТ 102-74-83. Единая система организационнотехнической подготовки строительного производства при сооружении наземных объектов. - М.: ВНИИСТ, 1983. - 19 с.
205.	Пальма И.С., Эльгорт Л.С. Применение метода корреляции в строительстве. - М.: Статистика, 1971. - 224 с.
458
206.	Пасхавер И.С., Яблочник А.Л. Общая теория статистики. - М.: Финансы и статистика, 1983. - 432 с.
207.	Первозванский А.А. Математические методы в управлении производством. - М.: Наука, 1975. - 615 с.
208.	Петров А.В., Артемьев В.И., Строганов В.Ю. Разработка САПР: организация диалога в САПР. - М.: Высшая школа, т. 5, 1990.-158 с.
209.	Петров А.В., Климов В.И. Разработка САПР: графические системы САПР. - М.: Высшая школа, т. 7,1990. - 142 с.
210.	Петцольд Ч. Программирование для Microsoft Windows на С#. - М.: Русская редакция, 2002. - 576 с.
211.	Полисюк Г.Б. Экономико-математические методы в планировании строительства. - М.: Стройиздат, 1986. - 272 с.
212.	Полянский Р.Р., Калачев В.Л., Керимов Ф.Ю. Модели организации и технологии проведения ремонтно-строительных работ на техногенных объектах. - В кн.: 30 лет кафедре ИСТУС (АСУ) МГСУ-МИСИ. - М.: МГСУ, 2002, с.146^-147.
213.	Попов Г.Я. Контактные задачи для линейно-деформируе-мого основания. - Киев: Высшая школа, 1982. - 167 с.
214.	Попов К.Н., Каддо М.Б., Кульков О.В. Оценка качества строительных материалов. - М.: Ассоциация строительных вузов, 1999.-240 с.
215.	Попов Э.В., Фоминых И.Б., Кисель Е.Б. и др. Статистические и динамические экспертные системы. - М.: Финансы и статистика, 1996. - 319 с.
216.	Попова З.А. Исследование грунтов для дорожного строительства. - М.: Транспорт, 1985. -126 с.
217.	Пособие по проектированию оснований зданий и сооружений к СНиП 2.02.01-83. - М.: Стройиздат, 1986. - 415 с.
218.	Поспелов Г.С. Искусственный интеллект - основа новой информационной технологии. - М.: Наука, 1988. - 280 с.
459
219.	Прохоров Ю.В., Боровков А.А., Гнеденко Б.В. и др. Вероятность и математическая статистика. - М.: Большая российская энциклопедия, 1999. - 910 с.
220.	Прохоров Ю.В., Бипоцков В.И., Бахвалов Н.С. и др. Математический энциклопедический словарь. - М.: Советская энциклопедия, 1988. - 847 с.
221.	Райзер В.Д. Расчет и нормирование надежности строительных конструкций. - М.: Стройиздат, 1995. - 348 с.
222.	Райзер В.Д. Теория надежности в строительном проектировании. - М.: Ассоциация строительных вузов, 1998. - 304 с.
223.	Ракитин В.И., Первушин В.Е. Практическое руководство по методам вычислений с приложением программ для персональных компьютеров. - М.: Высшая школа, 1998. - 383 с.
224.	Рейли Д. Создание приложений Microsoft ASP.NET. - М.: Русская редакция, 2002. - 480 с.
225.	Ржаницын Б.А. Химическое закрепление грунтов в строительстве. - М.: Стройиздат, 1986. - 264 с.
226.	Решетников А.Д. Технологические процессы строительства и капитального ремонта магистральных газопроводов в сложных природно-климатических условиях. - М.: СИП РИА, 2004. - 320 с.
227.	Рихтер Д. Программирование на платформе Microsoft .NET Framework. - М.: Русская редакция, 2002. - 512 с.
228.	Рыбальский В.И. Автоматизированные системы управления строительством. - Киев: Вища школа, 1979. - 464 с.
229.	Рябокляч А.А., Лерман М.Г., Мансуров А.С. Справочник монтажника магистральных газопроводов. - Киев: Буд1вельник, 1978.-278 с.
230.	Рябокляч А.А. и др. Шире использовать вычислительную технику для решения задач инженерной подготовки и оперативного управления строительством. - Строительство трубопроводов, № 12, 1980, с.16-17.
460
231.	Рябокляч А.А., Униговский Л.М. Организация инженерной подготовки строительного производства. — Строительство трубопроводов, № 6, 1984, с. 14-15.
232.	Ряузов М.П., Малевич И.П., Полосин М.Д. и др. Погрузочно-разгрузочные работы. Справочник строителя. - М.: Стройиздат, 1988. - 442 с.
233.	Савенко В.А. Комплексная механизация сооружения магистральных трубопроводов. - М.: Недра, 1981. - 295 с.
234.	Салия Г.Ш., Шагин А.Л. Бетонные конструкции с неметаллическим армированием. - М.: Стройиздат, 1990. - 144 с.
235.	Седов М.Г., Ерехинский В.В. Организация подготовки строительного производства. - Горький: Волго-Вятское книжное издательство, 1978. - 207 с.
236.	Сергеев Е.М. и др. Грунтоведение. — М.: МГУ, 1986. — 387 с.
237.	Сергеев С.К., Теличенко В.И., Колчунов В.И. и др. Менеджмент систем безопасности и качества в строительстве. - М.: Ассоциация строительных вузов, 2000. - 570 с.
238.	Синенко С.А. Информационная технология проектирования организации строительного производства. - М.: НТО "Системотехника и информатика", 1992. - 258 с.
239.	Синенко С.А., Гинзбург В.М., Сапожников В.Н. и др. Автоматизация организационно-технологического проектирования в строительстве. - М.: Ассоциация строительных вузов, 2002. - 240 с.
240.	Смирнова Т.Г., Правдивей Ю.П., Смирнов Г.Н. Берегозащитные сооружения. - М.: Ассоциация строительных вузов, 2002.-303 с.
241.	СН 25-74. Инструкция по применению грунтов, укрепленных вяжущими материалами, для устройства оснований и покрытий автомобильных дорог и аэродромов. - М.: Стройиздат, 1975. - 127 с.
461
242.	CH 202-81. Инструкция о составе, порядке разработки, согласования и утверждения проектно-сметной документации на строительство предприятий, зданий и сооружений. - М.: Стройиздат, 1982.-73 с.
243.	Снежко А.П., Вирютина В.Р. Подготовка производства строительно-монтажных работ. - Киев: Бущвельник, 1985. - 174 с.
244.	СНиП 10-01-94. Система нормативных документов в строительстве. Основные положения. - М.: Минстрой России, 1994. - 40 с.
245.	СНиП 2.01.07-85. Нагрузки и воздействия. - М.: ЦИТП Госстроя СССР, 1986. - 36 с.
246.	СНиП 2.02.01-83. Основания зданий и сооружений. - М.: ЦИТП Госстроя СССР, 1985. - 40 с.
247.	СНиП 2.05.06-85. Магистральные трубопроводы. - М.: ЦИТП Госстроя СССР, 1985. - 52 с.
248.	СНиП 2.06.01-86. Гидротехнические сооружения. Основные положения проектирования. - М.: ЦИТП Госстроя СССР, 1986. -32 с.
249.	СНиП 2.06.04-82. Нагрузки и воздействия на гидротехнические сооружения (волновые, ледовые и от судов). - М.: Стройиздат, 1983.-39 с.
250.	СНиП 2.06.05-84. Плотины из грунтовых материалов. -М.: ЦИТП Госстроя СССР, 1989. - 32 с.
251.	СНиП 3.01.01.85*. Организация строительного производства. - М.: Стройиздат, 1995. - 56 с.
252.	СНиП 3.02.01-87. Земляные сооружения, основания и фундаменты. - М.: ЦИТП Госстроя СССР, 1989. - 128 с.
253.	СНиП 3.06.03-85. Автомобильные дороги. - М.: ЦИТП Госстроя СССР, 1986. - 111 с.
254.	СНиП 3.07.03-85*. Мелиоративные системы и сооружения. - М.: ГП ЦПП, 1995. - 16 с.
462
255.	СНиП VI-5-82. Приложение. Сборник единых районных единичных расценок на строительные конструкции и работы. Сб.1. Земляные работы. Госстрой СССР. - М.: Недра, 1982. - 111 с.
256.	СНиП VI-4-82. Приложение. Сборник средних районных сметных цен на материалы, изделия и конструкции. Сб.4. Местные материалы. Госстрой СССР. - М.: Стройиздат, 1984. - 167 с.
257.	Соколова В.Е. Химическое закрепление грунтов. - М.: Стройиздат, 1980. - 119 с.
258.	СП 107-34-96. Свод правил по сооружению магистральных газопроводов. Балластировка, обеспечение устойчивости положения газопроводов на проектных отметках. - М.: ИРЦ Газпром, 1996.-с.106-149.
259.	Спектор В.А. и др. Материально-техническое обеспечение строительства. Справочник. - М.: Стройиздат, т. 2,1990. - 285 с.
260.	Спектор Ю.И. Повышение устойчивости подземных газопроводов методами искусственного улучшения свойств грунтов. -Транспорт и подземное хранение газа, 1995. - 28 с.
261.	Спектор Ю.М. Определение удерживающей способности при стабилизации положения трубопроводов с использованием синтетических материалов. - Транспорт и подземное хранение газа, № 4, 1995, с.5-15.
262.	Спектор Ю.И. Расчет одежд технологических и вдольтрассовых дорог, армированных синтетическими материалами. -Транспорт и подземное хранение газа, № 6, 1995, с.20-24.
263.	Спектор Ю.И., Бабин Л.А. Берегоукрепление в створах подводных трубопроводов с использованием закрепленных грунтов. - Строительство магистральных трубопроводов, № 3, 1988. - 38 с.
264.	Спектор Ю.И., Денисов О.Л. Новая технология возведения оснований и фундаментов объектов газовой и нефтяной промышленности. - Транспорт и подземное хранение газа, 1995. - 36 с.
463
265.	Спектор Ю.И., Елизарьев Е.Г., Нугаев И.Н. А.с. № 1242559 (СССР). Укрепительное сооружение поверхности берегового откоса. - Опубликовано в Б.И., 1986, № 25.
266.	Спектор Ю.И., Бабин Л.А., Валеев М.М. Новые технологии в трубопроводном строительстве на основе технической мелиорации грунтов. - М.: Недра, 1996. - 208 с.
267.	Степанов И.С., Шайтанов В.Я., Романова С.С. и др. Экономика строительства. - М.: Юрайт, 1997. - 416 с.
268.	Теличенко В.И. Научно-методологические основы проектирования гибких строительных технологий. - Автореферат докторской диссертации. - М.: МГСУ, 1994. - 34 с.
269.	Теличенко В.И., Терентьев О.М., Лапидус А.А. Технология возведения зданий и сооружений. - М.: МГСУ, 1999. - 198 с.
270.	Теличенко В.И., Слесарев М.Ю., Свиридов В.Н. и др. Безопасность и качество в строительстве. - М.: Ассоциация строительных вузов, 2002. - 336 с.
271.	Трахтенгерц Э.А. Компьютерная поддержка принятия решений. - М.: Изд-во СИНТЕГ, 1998. - 376 с.
272.	Тулаев А.Я., Королев М.В., Исаев В.С. и др. Дорожные одежды с использованием шлаков. - М.: Транспорт, 1986. - 221 с.
273.	Уплотнение грунтов обратных засыпок в стесненных условиях строительства. - М.: ЦНИИОМТП, Стройиздат, 1981. - 252 с.
274.	Фокин В.И. Сметная стоимость строительства. - М.: Стройиздат, 1986. - 166 с.
275.	Фролов А.В., Фролов Г.В. Microsoft Visual J++. Создание приложений. - М.: Диалог-МИФИ, 1997. - 288 с.
276.	Хибухин В.П., Величкин В.З., Втюрин В.И. Математические методы планирования и управления строительством. - Л.: Стройиздат, 1990. - 183 с.
464
277.	Хруцкий Е.А. Экономико-математические методы в планировании материально-технического снабжения. - М.: Экономика, 1976.-287 с.
278.	Цай Т.Н., Грабовый П.Г., Большаков В.А. и др. Организация строительного производства. - М.: Ассоциация строительных вузов, 1999. - 432 с.
279.	Цай Т.Н., Ширшиков Б.Ф., Баетов Б.И. Инженерная подготовка строительного производства. - М.: Стройиздат, 1990. - 234 с.
280.	Цытович Н.А. Механика грунтов. - М.: Высшая школа, 1983.-288 с.
281.	Чеботарев А.И. Гидрогеологический словарь. - Л.: Гид-рометеоиздат, 1978. - 308 с.
282.	Чеппел Д. Технологии ActiveX и Ole. - М.: Русская редакция, 1997. - 320 с.
283.	Чирсков В.Г., Березин В.Л., Телегин Л.Г. и др. Строительство магистральных трубопроводов. Справочник. - М.: Недра, 1991.-476 с.
284.	Чулков В.О. Системотехника проектирования и организации переустройства городских территорий (инфографические аспекты). - М.: Международный Межакадемический Союз, 1999. -103 с.
285.	Чулков В.О., Грифф М.И., Казарян Р.Р. и др. Безопасность жизнедеятельности: организационно-антропотехническая надежность функциональных систем мобильной среды строительного производства. - М.: Ассоциация строительных вузов, 2003. -176 с.
286.	Шаллоуэй А., Тротт Дж.Р. Шаблоны проектирования. Новый подход к объектно-ориентированному анализу и проектированию. - М.: Изд-во "Вильямс", 2002. - 288 с.
287.	Шапиро В.Д. и др. Управление проектами. - СПб.: ДваТ-рИ, 1996.-610 с.
288.	Шахназаров А.Г., Азгальдов Г.Г., Алешинская Н.Г. и др. Методические рекомендации по оценке эффективности инвести
465
ционных проектов и их отбору для финансирования. - М.: Теринвест, 1994. - 80 с.
289.	Швец В.Б., Гинзбург Л.К., Гольдштейн В.М. и др. Справочник по механике и динамике грунтов. - Киев: Буд1вельник, 1987.-232 с.
290.	Швецов Г.И. Инженерная геология, механика грунтов, основания и фундаменты. - М.: Высшая школа, 1997. - 319 с.
291.	Шепелев И.Г. Математические методы и модели управления строительством. - М.: Высшая школа, 1980. - 215 с.
292.	Шрейбер А.К. и др. Строительное производство. Энциклопедия. - М.: Стройиздат, 1995. - 464 с.
293.	Шумский Б.Г., Шумская Н.В. Временные дороги с применением нетканых синтетических материалов. - Строительство трубопроводов, № 11, 1989, с. 23-24.
294.	Щеголь А.Е. Системотехника научного обеспечения строительства. - М.: Изд-во ЦЕНТР, 1996. - 108 с.
295.	Щепин Н.Ф. Ресурсосберегающая технология строительства временных дорог с применением синтетических сетчатых материалов. - М.: ВНИИПКтонгс, № 11, 1990, с.18-19.
296.	Элти Дж.» Кумбе М. Экспертные системы: концепции и примеры. - М.: Финансы и статистика, 1987. - 191 с.
297.	Яровенко С.М. Разработка информационной технологии инвестиционных процессов в строительстве. - Автореферат докторской диссертации. - М.: МГСУ, 1995. - 43 с.
СОДЕРЖАНИЕ
Введение............................................... 3
Глава 1. Организационно-технологическая надежность инженерной подготовки строительного производства при возведении промышленных объектов....................... 9
1.1.	Анализ организационно-технологического проектирования подготовки строительного производства в сложных природно-климатических условиях............ 9
1.2.	Организация подготовки строительного производства при обустройстве технологических площадок для строительства промышленных объектов............... 29
1.3.	Организационно-технологические процессы подготовки строительного производства на слабонесущих обводненных грунтах................................. 46
1.4.	Методологические основы совершенствования организационно-технологических процессов подготовки строительного производства при сооружении промышленных объектов................................... 68
Заключение........................................ 75
Глава 2. Разработка информационно-инженерных систем подготовки строительного производства в сложных природно-климатических условиях.......................... 82
467
2.1.	Разработка методов организационно-технологического проектирования работ подготовительного периода строительного производства в информационно-вычислительной среде.................................... 82
2.2.	Разработка методов организационно-технологического проектирования работ мобилизационного периода строительного производства в информационно-вычислительной среде................................... 113
2.3.	Разработка методов организационно-технологического проектирования работ технологического периода строительного производства в информационно-вычислительной среде................................... 137
Заключение........................................ 151
Глава 3. Исследование организационно-технологических решений по строительству технологических площадок и дорог в сложных природно-климатических условиях....... 158
3.1.	Повышение технологичности процессов возведения технологических площадок и дорог при инженерной подготовке территорий строительства промышленных объектов.......................................... 158
3.2.	Математическое моделирование и расчет параметров строительных процессов возведения технологических площадок и дорог различных типов............. 198
3.3.	Математическое моделирование и расчет конструктивных параметров возведения технологических площадок и дорог с использованием резинотканевых материалов	 213
Заключение........................................ 232
468
Глава 4. Исследование и разработка организационнотехнологических решений строительного производства на слабонесущих грунтах.................................  239
4.1. Технологические и конструктивные особенности возведения технологических площадок на слабонесущих грунтах.................................. 239
4.2. Разработка методов количественного анализа технико-экономических показателей выполнения строительно-монтажных работ на слабонесущих грунтах в информационно-вычислительной среде... 258 4.3. Разработка организационно-технологических решений строительного производства на слабонесущих грунтах с использованием синтетических материалов ........................................ 274
Заключение..................................... 288
Глава 5. Исследование и разработка информационноинженерных систем подготовки строительного производства с использованием укрепленных грунтов............. 294
5.1.	Организационно-технологические процессы строительного производства в условиях обводненной местности с учетом физико-механических свойств грунта......................................... 294
5.2.	Разработка методов организационно-технологического проектирования строительного производства при комплексном использовании укрепленных грунтов и синтетических материалов................. 318
5.3.	Разработка методов расчета параметров строительного производства при возведении защитных
469
покрытий технологических площадок и дорог... 338
Заключение.................................. 358
Глава 6. Информационно-инженерные системы подготовки строительного производства в сложных природно-климатических условиях в среде САПР................. 365
6.1.	Разработка методов автоматизированного проектирования распределения материально-технических ресурсов при подготовке строительного производства 	 365
6.2.	Разработка диалоговой системы для анализа технико-экономических показателей строительства технологических площадок в сложных природно-климатических условиях...................... 385
6.3.	Прогнозирование параметров организационнотехнологических процессов при подготовке строительного производства с использованием информационно-вычислительных систем................ 395
Заключение.................................. 421
Основные выводы и предложения....................... 425
Литература.......................................... 434
Керимов Фейруз Юркулуевич
ИНЖЕНЕРНАЯ ПОДГОТОВКА СТРОИТЕЛЬНОГО ПРОИЗВОДСТВА В СЛОЖНЫХ ПРИРОДНО-КЛИМАТИЧЕСКИХ УСЛОВИЯХ
Научное издание
ISBN ISBN 5-89354-225-8
Технический редактор - Козлова М.В. Художественный редактор - Толстов А.С.
Верстка - Хоружевский А.И.
Оформление - Габраэлян С.В.
Издание публикуется в авторской редакции
Изд. лиц. ИД № 04975 от 10.09.2001.
Формат 60x84 1/16
Гарнитура Таймс. Печать офсетная, дубликотор.
Усл. печ. л. 29,5. Тираж 1000. Заказ 41/05.
Подписано в печать 23.03.2005.
Издательско-полиграфический центр автономной некоммерческой организации "Секция "Инженерные проблемы стабильности и конверсии" Российской инженерной академии" (СИП РИА),
103905, Москва, Газетный пер., д. 9, стр. 4