363

8. ТЕХНОЛОГИЯ ВОЗВЕДЕНИЯ ИНЖЕНЕРНЫХ

СООРУЖЕНИЙ

Инженерными сооружениями обычно называют объекты специального, узко профильного назначения. Как и всякая продукция строительства, они относятся к основным фондам. Технология их возведения, прежде всего, зависит от уровня развития технологии строительного производства и средств производства.

С точки зрения технологии возведения инженерных сооружений их можно классифицировать следующим образом:

1. По расположению в плане.

В этом случае принято различать высотные сооружения. Как правило, высотными сооружениями называют такие объекты, у которых отношение высоты к длине больше единицы. К ним можно отнести башни различного назначения, мачты, силосы, элеваторы, домны, градирни, трубы и т.д.

Особое место занимают линейно-протяженные сооружения, к которым относится большая часть инженерных сооружений. Это прежде всего мосты, тоннели, галереи различного вида, теплотрассы, газа - и нефтепроводы, каналы, подпорные стенки, погрузоразгрузочные площадки и другие.

Кроме того, различают сооружения с ограниченной площадью. К ним относят газгольдеры, резервуары различного типа, градирни, бассейны и т.д.

2. По виду используемого строительного материала.

В этом отношении различают металлические сооружения, бетонные и железобетонные, деревометаллические и комбинированные сооружения.

3. По технологии производства.

Инженерные сооружения с этой точки зрения могут возводиться в сборном, монолитном или в комбинированном исполнении.

Такая форма классификации связана с организацией частных и специализированных потоков, как способом организации работ и технологией строительного производства, выбором машин и механизмов, методов монтажа строительных конструкций.

При выборе способа производства работ, разработке технологии возведения сооружения необходимо учитывать многочисленные факторы и обстоятельства. К некоторым из них относятся:

1. Функциональное назначение сооружения.

2. Конструктивное решение объекта.

3. Вид применяемых строительных материалов.

4. Условия строительства, включая наличие дорог, климатические условия, способы снабжения объекта строительства электроэнергией.

5. Способы доставки монтажных элементов или материалов к месту строительства.

6. Уровень оснащенности строительной организации.

7. Наличие соответствующих приспособлений и оснастки.

Каждое из этих условий или группа их влияют на выбор метода возведения инженерного сооружения, организацию потоков и их вид, совмещение потоков во времени и пространстве. Так, например, назначение сооружения и его конструктивное решение определяют типы машин, входящих в строительный комплект и последовательность выполнения работ.

В свою очередь условия строительства, способы доставки монтажных элементов к месту строительства, наличие соответствующих приспособлений и тд., прямым образом влияют на технологические показатели монтажных машин и оборудования. К таким показателям относится производительность машин.

Допустим, в некотором непрерывном процессе за время t машина создает P продукции. То есть, при любом ходе процесса

dP = Q_mdt ( 8.1 )

где Q_m - объем произведенный за единицу времени, являющийся производительностью и равен dP/dt.

В среднем исчислении за некоторый отрезок времени обычно предполагают, что строительные машины вырабатывают продукцию равномерно. При этом производительность является величиной постоянной.

Этот вывод, очевидно, можно распространить и на минимальную целую продукцию q_ц продукции, на выработку которой затрачивается время t_ц. В этом случае

Q_m = K_пр q_ц / t_ц ( 8.2 )

где К_пр - численный коэффициент приведения размерностей; q_ц - единица выработки продукции за цикл, обусловленная технологическими параметрами машины, или выработка за один цикл; t_ц - время, затрачиваемое на выпуск этой единицы, или время цикла.

Следовательно, при равномерной по времени выдаче продукции характер процесса не имеет значения для расчета производительности. Выражение ( 8.2 ) является универсальной формулой. Она в полной мере справедлива для машин цикличного действия. При этом для определения производительности необходимо цикличную выработку разделить на время цикла.

Фактически ни одна машина не работает без перерывов и отклонений в величинах цикличной производительности, рабочих скоростей, усилий и т.д. В результате этого выдача продукции за равные промежутки времени, выборочно выделенные из общего процесса, в общем, окажется не одинаковой. Она будет претерпевать некоторые колебания в интервалах от максимального до минимального значения.

В практических расчетах ориентируются на среднюю величину производительности и сводят, таким образом, рабочий процесс к равномерному. Но, очевидно, сами средние величины приходится назначать разными в зависимости от того, к какому полному периоду времени относится достигнутая выработка.

В связи с этим в строительной практике различают конструктивно-расчетную, техническую и эксплуатационную производительности.

Конструктивно-расчетная (теоретическая), или проектная производительность машины определяется при однозначно заданной эксплуатационной обстановке, обеспечивающей достижение расчетных параметров. В соответствии с ней устанавливаются проектные режимы эксплуатации машины, потребляемая мощность, ее рыночная цена и т.д.

Техническая или технологическая производительность машины Q_т - это количество продукции, выдаваемое машиной за единицу времени при непрерывной работе в эксплуатационных условиях при хорошо организованном технологическом процессе, нормативных режимах и нагрузках на ее рабочие органы. Такая производительность достигается в процессе технологических испытаний с использованием всех резервов, которые могут быть выявлены при умелом управлении машиной в соответствии с инструкцией по эксплуатации и правильной организации ее работы. Величина Q_т обычно является предельной и не может быть превышена без конструктивных изменений или корректировки режимов работы.

При определении технологической производительности расчетным путем оперируют со средними значениями характеристик, случайные отклонения при этом во внимание не принимают. Техническая или технологическая производительность обычно дается в паспорте машины и называется также паспортной.

Эксплуатационная производительность машины Q_э - это ее фактическая производительность с учетом различных перерывов и неумелом управлении машиной в условиях не соответствующих правилам эксплуатации. Эксплуатационная производительность ниже технологической вследствие ряда потерь. Главные из них связаны с замедлением работы и неполном достижении производительности машины вследствие недостаточно квалифицированного управления ею, неблагоприятного влияния особых местных условий, изъянов в техническом состоянии машины и т.д. Наиболее часто снижение производительности происходит из-за неполного использования рабочего времени машины вследствие различных запланированных и случайных простоев.

В таком случае, в общем виде, эксплуатационную производительность машины можно выразить в зависимости от технологической с учетом соответствующих коэффициентов

Q_э = Q_т К_ип К_в ( 8.3 )

где К_ип - коэффициент использования производительности машины; К_в - коэффициент использования машины в течение рабочего времени.

Однако установить заранее численные значения поправочных коэффициентов для множества вариантов конкретных условий работы машины невозможно. Эти условия стремятся отразить комплексно в технических нормах, которые устанавливают на основе наблюдений за работой машины в наиболее типичной производственной обстановке. С помощью методов технического нормирования устанавливают эксплуатационную нормативную производительность.

Эксплуатационную часовую производительность Q_эч рассчитывают на 1 ч полезного рабочего времени смены. При этом учитывают продолжительность непрерывной работы машины в типовых производственных условиях, а также неустранимые потери времени, обусловленные производственной необходимостью, например время на приведение машины в рабочее или транспортное состояние, время на устранение или преодоление различных препятствий, технологические перерывы и т.д. Эксплуатационная часовая производительность строительных машин дается в виде норм выработки или норм времени в сборниках ЕНиР.

Эксплуатационная среднечасовая Q_эсч рассчитывается на 1 ч среднегодового рабочего времени и учитывает, помимо указанных выше потерь, простои вследствие неблагоприятных метеорологических условий и по организационным причинам. На основе среднечасовой производительности разрабатываются нормы, которые регламентируются Строительными нормами и правилами и используются при проектировании организации строительства и составления смет. С учетом среднечасовой производительности определяют эксплуатационную годовую выработку машины

Q_г = Q_эсч t_г ( 8.4 )

где t_г - число часов работы машины в году в соответствии с принятым режимом ее использования.

Эксплуатационные нормы обычно выводят на основе наблюдений за работой машины в производственных условиях, но их можно ориентировочно рассчитать, используя величину технологической производительности

Q_эч = Q_мт К₁ ; Q_эсч = Q_мт К₁ К₂ ( 8.5 )

где К₁ и К₂ - переходные коэффициенты.

Однако для обоснованного выбора машины при разработке технологии возведения зданий и сооружений производительность не является определяющим показателем. В общем случае приходится иметь дело с комплексом показателей, к которым относятся технологические, производственные, расходно-эксплуатационные и стоимостные показатели.

Технологические показатели отражают равномерные, объемные, скоростные, грузоподъемные и другие характеристики машины. Применительно к специфике объекта эти показатели дают представление о пригодности машины для работы по назначению и оказывают обычно однозначное влияние на выбор. Если, например, грузоподъемность крана или вылет его крюка недостаточны для перемещения грузов, следует, либо принять другую машину, либо изменить технологию.

Производственными показателями принято считать такие факторы, которые оказывают влияние на качество и количество продукции, выдаваемой машиной за единицу времени, продолжительность ее работы, интенсивность использования и т.д. Эти показатели чаще всего и являются объектом выбора. Их трудно сформулировать, они находятся на грани интуитивного восприятия производственной среды и приходят с опытом работы. В них самих обычно не содержится информации, позволяющей обосновать принятия лучшего решения. Исключение представляют случаи, когда производственные показатели нормируют или задают директивно.

Расходно-эксплуатационные показатели характеризуют натуральные затраты ресурсов на эксплуатацию машин и оборудования, т.е. расход металла, энергии, топлива, труда и т.п. на единицу времени или продукции. С помощью этих показателей можно в первом приближении обосновать целесообразный выбор машины. Например, энергоемкость, являющаяся отношением мощности двигателя к производительности машины, это затраты энергии двигателя на единицу продукции, т.е.

е = К_пр N_д / Q_м ( 8.6 )

где е - энергоемкость; К_пр - коэффициент приведения размерности; Q_м - производительность машины.

Чем меньше величина энергоемкости, тем эффективнее используются энергетические возможности машины.

Стоимостные показатели дают денежное выражение различного рода затрат, сопровождающих данную механизированную работу. Они являются обобщенным критерием для сравнения и выбора решения, наиболее предпочтительного в экономическом отношении.

Иногда отдельные показатели приобретают главное значение, что позволяет сразу выделить наилучший вариант. Однако в большинстве случаев получают несколько вариантов механизации с разнонаправленным изменением показателей, которые и следует сравнивать по совокупности показателей. Наиболее предпочтительными в этом случае являются сводные стоимостные показатели в виде себестоимости машино-часа или машино-смены, показывающие, во что обходится час или смена работы машины самому предприятию.

Себестоимость единицы продукции определяют как частное от деления себестоимости машино-часа на эксплуатационную часовую производительность машины. Очевидно, чем меньше себестоимость единицы продукции, тем выгоднее использовать соответствующую машину. Для сравнения вариантов механизации рекомендуется использовать величину приведенных затрат, в которых, помимо себестоимости, учтены отнесенные на единицу времени капитальные вложения. Более полные сведения о существе стоимостных показателей и их использования для сравнения вариантов даются в курсе экономика строительства.

8.1 Методы возведения инженерных сооружений

При возведении инженерных сооружений, как и при строительстве объектов общего назначения, применяются, в основном одни и те же методы, как из соображения унификации вспомогательного оборудования и технологии его применения, так и разработанных нормативов трудозатрат. Очень часто возведение инженерных сооружений сопровождается выполнением общестроительных работ. Достаточное представление об этом дают схемы, представленные на рис. 8.1.

Рис. 8.1. Способы приведения конструкций в проектное положение.

а, б - свободный метод монтажа; в - принудительный метод монтажа с наращиванием по вертикали; г - пневмоподъем; д - подъем методом выжимания с подращиванием конструкций; е - надвижка конструкций; ж - поворот цельносборной конструкции вокруг неподвижного шарнира с помощью «падающей» стрелы (шевра); з - то же, с помощью толкателя (кран, портал и т.д.); 1 – домкраты; 2 – пневмоподушка; 3 – лебедка; 4 – шарнир; 5 - «падающая» стрела; 6 – толкатель; 7 – направление монтажа; 8 – направление перемещения элементов.

Кроме того, очень часто, как в том, так и в другом случаях используют общеупотребительные способы временного закрепления отдельных монтажных элементов и укрупненных конструктивных блоков. Рис. 8.2.

Однако, при возведении инженерных сооружений используют методы монтажа, которые могут быть использованы только в особых случаях. К ним относятся:

1. Метод сооружения в целом виде или метод поворота.

Его целесообразно использовать при строительстве объектов с низко расположенным центром тяжести. Рис. 8.1ж и 8.1з. Применение метода поворота в значительной степени ограниченно, так как при этом требуется наличие подъездных путей и дорог, которые могли бы обеспечить свободную доставку конструкций к месту строительства.

В качестве альтернативного решения в качестве монтажного средства может быть использован вертолет. Однако при этом необходимо сравнивать стоимость самой конструкции и затраты на ее монтаж с помощью того или другого метода. Принимаемые при этом решения должны способствовать дальнейшему совершенствованию технологии возведения сооружений.

Рис. 8.2. Временное закрепление монтажных элементов и

конструктивных блоков.

а – клиньями; б – расчалками; в – подкосами; г – раздвижной скобой; д, е – распорками; ж,з – варианты крепления консольных плит специальными приспособлениями; и – хомутами; к, л, м – одиночными кондукторами.

2. Метод наращивания или свободный метод монтажа. Он приемлем в тех случаях, когда параметры возводимого сооружения находятся в пределах технических возможностей грузоподъемных машин и, когда монтажное оборудование и краны могут быть доставлены на строительную площадку. Рис. 8.1 а, б. В некоторых случаях рассматривают возможность установку этих машин на само сооружение.

3. Метод подращивания или выдвижной способ. Рис. 8.1 в, г, д. В этом случае фронт работ продвигается в обратном направлении. Монтаж осуществляется снизу вверх. При этом, на уровне дневной поверхности, собирают смонтированные конструкции, а затем поднимают их на проектные отметки и подращивают к ним расположенные ниже части.

4. Метод надвижки. Он заключается в том, что конструкцию собирают в стороне, а затем передвигают ее в проектное положение по специально устроенным путям. Рис. 8.1 е. Этот способ достаточно эффективно используют при установке ферм промышленных цехов, в которых имеются поперечные стены, мешающие работе монтажного крана. Иногда этот способ монтажа является единственным, когда требуется установить доменную печь на ее фундамент. При строительстве мостовых переходов очень часто с его помощью монтируют пролетные строения.

8.2.Возведение специальных высотных сооружений.

Специальными высотными сооружениями принято называть конструкции, имеющие значительную высоту при сравнительно небольших размерах в плане.

Подобные сооружения многообразны по форме и конструктивному оформлению. Они могут быть типовыми, а в отдельных случаях уникальными. Высота их колеблется от нескольких десятков до сотен метров, а масса - от десятка до несколько сотен тонн.

Высотные сооружения располагаются поодиночке или группами. Иногда они могут быть рассредоточены на значительные расстояния.

Их можно возводить только в условиях освоенной строительной площадки или территории, а также в местах, удаленных от населенных пунктов и дорог.

Технология возведения высотных сооружений отличается той особенностью, что в них в значительной степени проявляется взаимозависимость конструктивных решений и способа производства работ. Возведение подобных сооружений поручается специальным организациям и только специалистам высокой квалификации. При этом требуется тщательная разработка безопасных условий выполнения работ и соблюдение правил техники безопасности. Между работающими на высоте и внизу должна быть налажена надежная связь с помощью телефона или радио. При возведении высотных сооружений в обязательном порядке обеспечивается надежная молниезащита в соответствии с существующими современными способами.

К специальным высотным сооружениям относят башни и мачты. Башнями называют высотные сооружения, устойчивость которых обеспечивается без дополнительных устройств виде оттяжек. Развитой базой они опираются на фундаменты, к конструкции которых и способу их сооружения предъявляют особые требования. Так как в процессе возведения башен в фундаментах возникают отрицательные напряжения, монтаж конструкций возможен только после полного устройства фундамента и набором им марочной прочности бетона.

8.2.1. Монтаж стальных опор ЛЭП.

Стальные опоры ЛЭП на месте их установки обычно собираются из отдельных пространственных секций стендового изготовления. Они могут быть также укрупнены на сборочных площадках и целом виде доставлены к месту установки. Это может быть возможно в том случае, если позволяют условия перевозки. К ним относятся наличие грузоподъемных транспортных средств, ширина дорог, соответствующие габариты проездов, возможные радиусы поворотов и т.д.

Рис. 8.3. Монтаж опор ЛЭП безъякороным способом

1 – тяговый канат; 2 – нижние расчалки; 3 – верхние расчалки; 4 – подъемный полиспаст; 5 – вспомогательная мачта; 6 – положение опоры при сборке; 7 – трактор.

Сборку опор производят с помощью автомобильных или гусеничных кранов. Монтаж опор ЛЭП осуществляют методом поворота безъякорным способом или с помощью якорной страховке.

В первом случае вспомогательную мачту устанавливают внутри опоры на расчетную величину «в» от опорных башмаков опоры до точки опоры мачты и крепят за ее башмаки двумя расчалками. Рис. 8.3.

После подъема опоры ее удерживают от опрокидывания с помощью тормозной расчалки, прикрепленной к трактору.

В тех случаях, когда внутри опоры нельзя установить вспомогательную мачту, применяют монтажные порталы.

В начале подъема тяжелых опор, когда требуются максимальные усилия, необходимая тяга создается путем совместной работы двух или иногда трех тракторов. Причем, после подъема опоры на 50 – 60⁰ один из тракторов переходит в виде противовеса на торможение.

Рис. 8.4. Расчетная схема подъема опор ЛЭП.

а - методом поворота; б - посредством установки временной монтажной стойки; 1 - фундамент; 2 - наземный якорь; 3 – полиспаст; 4 – опора; 5 – шарнир; 6 – крестовина; 7 – винтовые стяжки; 8 – ванты; 9 – стойка монтажная; 10 – клетка шпальная.

Монтаж опор ЛЭП производят чаще всего поворотом вокруг опорного шарнира, поднимая опору трактором или тракторными лебедками. Подъем может производиться с помощью вспомогательного монтажного крана, используемого при сборке опоры, или с помощью дополнительных мачт. В последнем случае монтаж производится способом поворота с падающей мачтой, высоту которой принимают несколько больше 1/5 высоты опоры. Иногда опору устанавливают мачтой с последующим дотягиванием тяговым тросом, прикрепленным к лебедке или трактору.

Возможен монтаж опор и без применения мачт. Этот способ требует устройства якорей, в качестве которых стараются использовать тракторы или иные достаточно тяжелые и устойчивые механизмы. На рис. 8.4 представлена расчетная схема для этого способа подъема опор линий электропередачи.

8.2.2. Монтаж стальных башен и мачт методом наращивания.

Монтаж башен и мачт высотой 100 и более метров возводят методом наращивания из отдельных монтажных элементов с помощью универсального самоподъемного (ползучего или подвесного) крана. Рис. 8. 5.

Рис. 8.5. Монтаж башни с помощью подвесного крана.

1 – подвеска; 2 – мачта крана; 3 – консоль мачты; 4 – полиспаст; 5 – консоль обоймы; 6 – рамка; 7 – поворотный круг; 8 – стрела крана; 9 – обойма.

Использование универсального подвесного крана позволяет вести монтаж башни без расчалок для ее крепления, обеспечивая независимый монтаж относительно местных условий застройки площадки, простоту перестановки по высоте, безопасность работы. Кроме того, это дает возможность вести монтаж конструкций из различных материалов, обеспечивает простоту и безопасность демонтажа крана. Такой кран также пригоден для возведения башен с различными размерами в плане.

В отличии от башен мачты монтируются с помощью самоподъемного ползучего крана.

Мачтами обычно называют высотные инженерные сооружения, устойчивость которых обеспечивается с помощью расчалок, располагаемых в нескольких ярусах по высоте мачты. Такие сооружения опираются на фундамент в одной точке и имеют по высоте постоянное сечение. Эта особенность конструкции мачт дает возможность использовать для их монтажа ползучие краны.

Рис. 8.6. Монтаж стальной мачты методом наращивания

с помощью ползучего крана.

а – монтаж секции; б – перестановка обоймы крана; в – перестановка ствола крана; 1 – мачта; 2 – самоподъемный кран; 3 – траверса; 4 – кольцевые подмости.

Мачты высотой до 130 м поднимают в собранном виде с помощью вспомогательной мачты или падающей стрелы. Мачты высотой 300 м и более возводят из секций трубчатого сечения диаметром более 2 м, высотой 6 м и массой до 5 т. Подобные размеры обусловлены соответствующими расчетами на основе законов теории устойчивости.

Монтаж выполняют с помощью ползучего крана типа ПКТ – 6 с грузоподъемностью 6 т. Он состоит из обоймы, мачты и стрелы. Обойму крепят на двух опорах, заранее установленных на секции мачты. Ствол крана проходит через обойму и снизу крепится к такой же опоре, как и у верхней части обоймы. Рис. 8.6.

На верхней части мачты крана установлены оголовок, поворотный круг и стрела с полиспастом для подъема груза.

При перестановке крана его мачту вверху закрепляют откидным крюком за верхнюю кромку смонтированной секции, обойму захватывают крюком крана и устанавливают на опоры верхней секции, освобождают крепление мачты внизу и канатами через блоки, расположенные на нижней части мачты и обоймы, мачту подтягивают вверх и закрепляют в новом положении. По мере монтажа ствола мачты его укрепляют временными расчалками и постоянными оттяжками.

8.2.3.Монтаж радиотелевизионных мачт и башен.

Монтаж мачт и башен радиотелевизионных станций очень сложен, так как их высота достигает нескольких сот метров. Монтаж выполняют обычно с применением нескольких кранов. Нижнюю часть башни до 100 – 120 м монтируют башенными передвижными или приставными кранами, вышерасположенные конструкции – самоподъемным краном.

Монтаж ведут с максимальным укрупнением конструкций. Антенну, которая, как правило, имеет высоту около 100 м, монтируют блоками с помощью самоподъемного крана или подращивают снизу и выдвижением верхней части антенны с одновременной обстройкой выдвигаемой части радиотехническим оборудованием.

На рис. 8.7 показан монтаж радиотелевизионной башни высотой 245 м с размерами базы 30 30 м.

Монтаж телебашни выполнялся в пять этапов. На первом этапе с помощью крана типа СКГ-40БС монтировали конструкции башни до отметки 39 м, верхнюю часть ствола антенны и ствол трубчатой части вместе с грузоподъемным устройством.

На втором этапе путем последовательного подращивания ствола панельных антенн и монтажа каркаса башни с помощью подъемного устройства, ствол панельных антенн вместе с хвостовыми секциями собрали на полную высоту, а каркас башни до отметки 117 м.

На третьем этапе ствол панельных антенн выдвинули до отметки 175 м, и подвесили дополнительными элементами к каркасу башни, который смонтировали на полную высоту и связали между собой системой временных связей распорки шпренгельной системы. Затем подвесили оттяжки. После этого обойму и подъемное устройство демонтировали.

Рис. 8.7. Последовательность монтажа башни высотой 245 м.

I - V - этапы монтажа конструкций башни; 1 – башня; 2 – обойма; 3 – ствол панельных антенн; 4 – грузоподъемное устройство; 5 – ствол трубчатой антенны; 6 – рабочие площадки; 7 - «хвостовые» секции; 8 – направляющие балки; 9 – распорки; 10 – элементы шпренгельной системы; 11 – оттяжки канатные шпренгельной системы.

На четвертом этапе ствол панельных антенн выдвинули в проектное положение, и верх его закрепили временными расчалками.

На последнем этапе распорки шпренгельной системы последовательно были опущены в проектное положение, прикреплены нижние оттяжки к каркасу башни и натянуты с помощью натяжных устройств.

При монтаже башни высотой 354 м работы выполнялись аналогичным образом. На протяжении всех пяти этапов монтаж ствола башни выполнялся, в основном, методом наращивания с помощью приставного крана ПК – 25 и самоподъемного крана. Рис. 8.8.

Развитие новых конструктивных форм и особенностей высоких телевизионных башен способствовали поиску новых методов их возведения. В результате этого был разработан метод подращивания.

Рис. 8.8. Схема монтажа конструкции телебашни.

I - V - этапы монтажа конструкций телебашни; 1 – ствол телебашни; 2 – приставной кран ПК – 25; 3 – опорные подкосы; 4 , 5 - технические блоки; 6 – антенна; 7 – самоподъемный кран.

Рис. 8.9 Подъем вытяжной башни методом подращивания.

I - III - стадии подъема; 1 – опорная площадка; 2 – укрупнительный блок призматической части башни на стенде; 3 – тяговые полиспасты; 4 – выдвигаемые упоры; 5 – элементы пружинной стабилизирующей системы для гашения колебаний в процессе подъема ствола башни.

На рис. 8.9 показан монтаж башни высотой 180 м с базой 8 м в призматической нижней части. Для подъема конструкций применялись шесть тяговых полиспастов общей грузоподъемностью 1200 т.

Работа выполнялась в три этапа. На первой стадии укрупненный блок вместе со стендом был подведен в пространство между фундаментом и поднятой частью башни. Затем, после проектного закрепления подращиваемого блока с поднятой частью башни, был произведен подъем стенда вместе с частью башни. Наконец на третьем этапе осуществлялась передача нагрузки от поднятой части башни на выдвигаемые упоры и опускание стенда на накаточные рельсовые пути для возвращения его в зону укрупнительной сборки.

При сравнении различных вариантов монтажа башни подобный метод оказался наиболее целесообразен по своим высоким технико-экономическим показателям.

8.3. Технология возведения силосов и элеваторов.

Силосом называют вертикально ориентированное сооружение точечного типа предназначенного для хранения сыпучих материалов как промышленного, так и сельскохозяйственного производства.

Два и более силосов, объединенные в один комплекс и оснащенные соответствующим технологическим оборудованием, называют элеватором.

Как силосы, так и элеваторы с точки зрения технологии их возведения можно классифицировать следующим образом:

1. По способу исполнения они могут быть сборные и монолитные.

2. При строительстве силосов и элеваторов следует учитывать вид материала, из которого они сооружаются. Это может быть металл, железобетон или комбинация из них.

При строительстве подобных сооружений, как и многих других гражданских объектов, обычно выделяют четыре этапа возведения со своими специализированными потоками:

1. Сооружение фундамента и цокольной части элеватора.

2. Возведение надземной части (хранилища).

3. Сооружение транспортной галереи и кровли.

4. Монтаж технологического оборудования.

Основанием для цокольной части элеватора всегда является монолитная железобетонная плита – ростверк, на которую опираются колонны и стеновые блоки, поддерживающие хранилище. Рис. 8.10.

Рис. 8.10. Основные части элеватора.

1 – ростверк; 2 – цокольная часть; 3 – хранилище; 4 – транспортная галерея.

Цокольная часть может быть сооружена из сборных конструкций или в монолитном исполнении. В состав ее из соображения технологии возведения входит также первый ряд колец или банок хранилища.

Хранилище состоит из железобетонных сгруперованных квадратных блоков или колец, размеры которых зависят от назначения элеватора. Например, кольца для зерновых силосов имеют диаметр или диагональ квадрата равный 5,7 м, высоту 1,5 м, толщину стенок 0,12 м и массу свыше 8 т. Диаметр колец или диагональ квадрата для цементных силосов равны 10 м, высота их составляет 1,5 м при толщине стенки 0,2 м, и массе 24 т.

В соответствии с типовыми проектами кольца с диаметром 10 и более метров собирают из отдельных элементов-сегментов, изготавливаемых на заводе изготовителе и доставляемых на строительную площадку. Масса сегмента находится в пределах 2 тонн. При возведении цементных силосов на одно кольцо расходуется 8 сегментов, для сборки кольца зернового силоса требуется 4 сегмента.

Сборка их в кольца осуществляется на укрупнительном стенде в зоне действия крана. Для их укрупнения используются специальные кондукторы.

Подготовленные для монтажа кольца устанавливают в проектное положение с заделкой стыков, как это показано на рис. 8.11.

Рис. 8 11. Стыки колец и банок.

а) , б) - горизонтальные стыки банок; в) - вертикальный стык между банками; 1 – опорные плитки; 2 – арматура; 3 – центрирующая прокладка; 4 – опалубка из стальных полос; 5 – цементный раствор; 6 – арматурный каркас стыка между банками; 7 – сетка стыка; 8 – выпуски арматуры для крепления опалубки.

Кольца соединяют насухо или устанавливают на слой растворной смеси с металлическими прокладками. Вертикальные стыки армируют пространственными сетками и каркасами. Укладка бетонной смеси в стык производится после установки металлической инвентарной опалубки.

Для установки колец и заделки стыков устанавливаются подвесные подмости, которые закрепляются на специальных выпусках смонтированных колец.

Монтаж элеваторов осуществляют с помощью башенных кранов. Наиболее приемлем, для подобных целей, может быть кран типа БК-40. При соответствующих условиях возможно применение козловых кранов.

При монтаже кран перемещается вдоль наибольшей стороны элеватора и устанавливает кольца ряда наиболее удаленного от него. После установки последнего кольца в ряду направление монтажа изменяется под углом 90⁰. Монтаж колец следующего ряда, ближний к крану, ведется по аналогичной Г – образной схеме. Последним устанавливается угловое кольцо. Рис. 8.12.

Монтажники размещаются на подмостях, перемещаемых с помощью крана. В уровне монтажного горизонта при сварке стыков и их замоноличивании рабочие перемещаются по уложенным инвентарным настилам и трапам.

Для подъема рабочих на монтажный горизонт используется шахтный подъемник. Для выхода из него на рабочий настил устанавливают инвентарные стремянки.

Рис. 8.12. Технологическая схема монтажа банок элеватора.

а) - схема размещения крана; б) – монтажный план; 1 – площадка складирования и укрупнительной сборки; 2 – шахтный подъемник; 3 – башенный кран; 4 – подвесные подмости; 5 - самоходный кран для укрупнительной сборки; I , II , III - направление монтажных потоков.

Технология возведения элеваторов в монолитном исполнении мало чем отличается от строительства других сооружений, где используется бетонная смесь. По своему конструктивному решению такие элеваторы обладают большей пространственной жесткостью, по сравнению с элеваторами в сборном исполнении.

Качество подобных сооружений значительно выше, так как отсутствуют многочисленные стыки или их количество ограничено. Доставка материалов на строительную площадку не требует специального транспорта.

Для возведения элеваторов в монолитном исполнении применяют скользящую опалубку, которая представляет собой пространственную опалубочную форму, устанавливаемую по периметру элеватора и вертикально перемещаемую в процессе бетонирования.

Опалубка состоит из щитов высотой 1,1 – 1,2 м, домкратных рам с домкратами на них, рабочего пола, козырька по наружному периметру опалубки и подвесных подмостей. Рис. 8.13.

Рис. 8.13. Схема устройства скользящей опалубки.

Домкраты перемещаются на рамах по стальным (домкратным) стержням и поднимают опалубку со скоростью 10 – 12 см/ч. Достигать подобной скорости подъема позволяет жесткая компоновка портальных рам с рабочим настилом и сочетание ручных и гидравлических домкратов. Рис. 8.14.

Рис. 8.14. Схема устройства для подъема скользящей опалубки.

а – стальная домкратная рама; б – гидравлический домкрат; в – схема устройства деревянной опалубки и установки ручного домкрата; 1 – гидравлический домкрат; 2 – фланец; 3 – домкратная рама; 4 – рабочий пол; 5 – защитная трубка; 6 – домкратный стержень; 7 – зажим регулятора горизонтальности; 8 – шланг; 9 – возвратная пружина; 10 – буферное устройство домкрата; 11 – фиксирующий (верхний) зажим домкрата; 12 – трубка питания домкрата; 13 – нижний зажим; 14 – кружала; 15 – клепки щитов; 16 – рабочий настил; 17 – стойки и поперечины домкратной рамы; 18 – ручной домкрат; 19 – букса; 20 – подмости.

В результате этого подобное устройство скользящей опалубки позволяет создавать высокие темпы строительства. Однако применение ее при возведении элеваторов достаточно ограничено. Прежде всего, периметр наружных стен элеватора не должен превышать 200 – 250 м, невозможно устройство выступающих и горизонтальных архитектурных деталей, велик объем отделочных работ после возведения банок силосов. Специфика конструкции опалубки и процесса укладки бетонной смеси определяет сложность термической обработки свежеуложенной бетонной смеси.

Скользящую опалубку оборудуют средствами связи, силовой и осветительной сетями. Кроме того, она оснащается оборудованием для автоматического регулирования горизонтального уровня всей опалубки. Укладку бетонной смеси, ее уплотнение, установку арматуры и другие работы производят по мере подъема опалубки с ее рабочего пола. Особое внимание уделяют установке горизонтальных прутков арматуры, которую фиксируют с помощью «лесенок». Рис. 8.15

Рис. 8.15. Лесенки для закрепления горизонтальной арматуры.

При применении скользящей опалубки процесс бетонирования является ведущим. Его начинают с укладки бетонной смеси на высоту 60 – 70 см двумя слоями. Затем, через 3 – 3,5 ч производят отрыв скользящих форм и осуществляют дальнейший их подъем с помощью домкратов. В процессе непрерывного подъема форм бетонную смесь укладывают в опалубку слоями высотой 25 – 30 см. К укладке следующего по высоте слоя приступают только после окончания укладки предыдущего по всему периметру опалубки. Бетонную смесь уплотняют с помощью глубинных вибраторов, либо вручную с помощью шуровок. Темп укладки бетонной смеси определяется наиболее выгодной рабочей скоростью подъема щитов, исключающий возможность сцепления уложенного бетона с опалубкой и повреждения бетона по выходу из нее. При такой скорости подъема бетон, освобождающийся из опалубки, на ощупь твердый, но следы от щитов опалубки легко заглаживаются, без добавления растворной смеси, стальными терками. Во время подъема форм производят инструментальную проверку правильности их положения.

При бетонировании в скользящей опалубке не следует допускать перерывов продолжительностью более 2 – 3 ч. При более длительных перерывах в бетонировании необходимо продолжать медленный подъем форм до момента появления между бетоном и стенками опалубки зазора. В противном случае возможна деформация бетона. Чтобы не допустить разрыва бетона масса его Р должна быть больше силы трения Т, развиваемого на половине высоты опалубочного щита, с учетом «конусности» опалубочной формы, т.е. P > T. Пример расчета приведен выше, часть 3, раздел 6.

В виду того, что скользящая опалубка после укладки бетонной смеси поднимается сразу по всей площади элеватора, при производстве работ действуют два технологических процесса: укладка бетонной смеси и ее уплотнение, и установка арматуры. В связи с этим, для организации поточного производства, в плане выделяют захватки. В качестве яруса может быть принята высота укладываемого слоя бетонной смеси.

В этом случае наименьшее количество захваток N, на которых одновременно заняты рабочие, машины или выполняются технологические процессы, может быть выражено формулой

( 8.1 )

где Р – количество отдельных групп рабочих (арматурщики, бетонщики); t_б – продолжительность твердения бетона в сутках или время фиксации опалубки; к – ритм потока в сутках.

Общая технологическая схема возведения элеватора представлена на рис. 8.16.

Рис. 8.16. Технологическая схема возведения элеватора.

1 – башенный кран; 2 – домкраты; 3 – бетоновод - компенсатор; 4 – манипулятор с шарнирно-сочлененной стрелой; 5 – скользящая опалубка; 6 – элеватор; 7 – стальной бетоновод; 8 – бетононасос с гидроприводом; 9 – бетоносмесительная установка; 10 – склад цемента; 11 – склад заполнителей.

8.4. Технология строительства резервуаров

Резервуарами называют стационарные емкости для хранения жидких продуктов природного или промышленного происхождения.

В связи с решением вопросов, возникающих при разработке технологии их возведения, резервуары можно классифицировать следующим образом:

1. По форме их очертания. Различают вертикальные и горизонтально ориентированные резервуары. Кроме того, они могут быть цилиндрическими, капле видными и сферическими по форме.

2. По устройству крыши. Резервуары сооружаются со стационарной, «плавающей» и «дышащей» крышей.

3. По виду материала, используемого для сооружения резервуара. С этой точки зрения различают металлические, железобетонные резервуары или сооружения смешанного типа.

4. По технологии изготовления. Резервуары могут сооружаться в монолитном и сборном исполнении.

5. По геометрической емкости. В этом отношении различают резервуары трех типов: малой емкости ( от 0,1 до 10 тыс. м³ ), средней емкости (от 10 до 100 тыс. м³ ), большой емкости ( свыше 100 тыс. м³ ).

Габаритные размеры резервуаров, как правило, находятся в пределах: диаметр - от 20 до 90 м, высота - до 20 м.

Практика строительства и эксплуатации подобных сооружений показывает, что наиболее эффективными являются емкости со средними объемами. При их монтаже возможны минимальные удельные затраты, тат как при их возведении удается реализовать индустриальные методы строительства. Это обстоятельство позволяет снизить трудозатраты и наиболее эффективно использовать грузоподъемность монтажного оборудования и машин.

Наибольшее распространение в настоящее время получили вертикальные цилиндрические резервуары, изготовленные из металла и относящиеся к листовым конструкциям.

В соответствии с их конструктивным устройством при возведении таких резервуаров можно выделить следующие специализированные потоки:

1. Выполнение земляных работ, сооружение подземных, надземных трубопроводов, основания и днища резервуара.

2. Сборка и сварка корпуса резервуара.

3. Сооружение покрытия.

4. Отделка и покраска корпуса резервуара.

Резервуары относятся к однородным сооружениям, поэтому имеется возможность возводить их с помощью поточного метода.

С экологической точки зрения резервуары являются наиболее опасными сооружениями, поэтому их возводят отдельными группами - «парками». Это позволяет с меньшими затратами локализовать аварийные ситуации.

В соответствии с требованиями технологии производства, для которого предназначены резервуары, площадь парков расчленяют на отдельные площадки - «карты». Рис. 8.17.

Рис. 8.17. План и разрез «карты».

а – план «карты»; б – разрез «карты»; 1 – обваловка объекта; 2 – корпус резервуара; 3 – канализационная система; 4 – уплотненное основание.

8.4.1.Технология монтажа вертикальных резервуаров.

Монтаж листовых конструкций, к которым относятся резервуары, выполняют из металлического листа толщиной от 3 до 50 мм. Масса таких конструкций составляет примерно 90% от массы всего сооружения.

При возведении листовых конструкций наибольшее распространение получили следующие методы монтажа:

1. Полистовой метод. Сборка резервуара в этом случае осуществляется из отдельных листов, которые навешиваются на заранее изготовленный каркас.

2. Блочный метод. Сооружение резервуара ведут отдельными, предварительно укрупненными блоками. Такие блоки могут состоять из нескольких листов, объединенных в пространственный блок, горизонтальный кольцевой пояс или представляющих его часть.

3. Метод рулонирования. В этом случае резервуар сооружают из заранее подготовленных заготовок, сваренных на заводских площадях в полотнища и свернутых в рулоны. На месте установки резервуара такие рулоны разворачивают. Размер таких рулонов должен обеспечивать габариты, допускающие их транспортировку железнодорожным или специальным транспортом.

Монтаж отдельными листами или укрупненными блоками применяют только тогда, когда невозможно воспользоваться рулонными заготовками. Таким методом собирают пояса, блоки и целые сооружения при условии их укрупнения непосредственно на строительной площадке.

Комплексный процесс сборки состоит из простых процессов, выполняемых в следующей последовательности: очистка и правка листов, разметка, раскрой листов, вальцовка, высадка, сборка и временное закрепление, окончательная правка и сварка заготовок, сборка блоков или конструкций из заготовок с выверкой и прихваткой, окончательная сварка стыков блоков или конструкций.

Монтаж цилиндрических вертикальных резервуаров начинают с изготовления полотнищ днища, свариваемых из листов по узкой кромке встык. Днища из полотнищ собирают от середины со стыком внахлестку. Причем, полотнища собирают, начиная от середины днища, и сваривают сверху сплошным, а снизу прерывистым швом. Тем самым снижают деформацию днища.

Монтаж днища на строительной площадке может производиться также путем сборки его из рулонных заготовок непосредственно на основании, для чего они предварительно накатываются на основание по специальному пандусу, или в стороне от него. Затем его перемещают на место целиком или укрупненными элементами с помощью лебедок или трактором. Элементы днища последовательно разворачивают так, чтобы нахлестки листов составляли 30 – 40 мм.

Для резервуаров вместимостью от 300 до 5000 м³ заготовки на строительную площадку поступают в виде одного рулона. Для резервуара емкостью до 10000 м³ требуется два рулона, вместимостью до 50000 м³ - шесть заготовок.

Сборку днища резервуара производят путем разворачивания центральной части с окрайками. Перед разворачиванием рулон огибают петлей из каната, конец которого закрепляют на тракторе или лебедке, используемых для перекатки рулона на основание. Планки, скрепляющие рулон, перерезают газовым резаком и, ослабляя петлю каната, позволяют рулону развернуться. Если самопроизвольное разворачивание рулона произошло не полностью, его довершают с помощью того же трактора или лебедки.

Рулон днища, состоящий из двух частей, располагают на основании так, чтобы первая половина днища, составляющая внешнюю оболочку рулона, заняла после разворачивания проектное положение. При этом вторая половина днища окажется первой. К ней приваривают скобу, на которой закрепляют конец каната для перемещения днища трактором или лебедкой в проектное положение. Рис. 7.18.

Если днище монтируют из трех полотнищ, последовательно свернутых в рулон, то после разворачивания в проектное положение первого полотнища рулон с двумя оставшимися накатывают на сани и трактором перемещают так, чтобы можно было развернуть в проектное положение второе полотнище. Затем последний рулон снова накатывают на сани и перевозят на другую сторону основания для разворачивания третьего полотнища.

Рис. 8.18. Схема монтажа днища резервуара из рулонной заготовки.

а – одним трактором или лебедкой; б – двумя тракторами; 1 – рулон с тремя полотнищами; 2 – тяговый канат; 3 – трактор; 4 – сваи для перевозки рулона; 5 – деревянные брусья для накатки рулона на основание; 6 – якорь; 7 – тормозная лебедка; 8 – тормозной канат; 9 – окрайка днища; 10 – бетонное кольцо.

При толстых окрайках средняя часть днища готовится рулоном, а окрайки поступают в виде отдельных листов. После разворачивания рулона днища к нему по периметру присоединяют листы окрайков, которые свариваются между собою встык. Рулоны соединяются между собой нахлесточными швами. После выверки уложенной части днища стык скрепляют с помощью клиновых приспособлений, подгоняя его под сварку, которые должны располагаться через 500 – 600 мм. Прихватки следует накладывать теми же электродами, какие применяются для сварки основных швов. На прихватках не должно быть пор и трещин. С помощью сжатого воздуха из нахлестных соединений удаляют песок и очищают кромки листов от следов коррозии. Рекомендуется применять полуавтоматическую или автоматическую сварку.

После окончания работ по устройству днища приступают к монтажу корпуса резервуара, подъему рулона в вертикальное положение с последующим его разворачиванием (роспуском).

В вертикальное положение рулоны можно поднимать тремя способами: самоходным краном методом скольжения, методом поворота вокруг шарнира шевром и краном.

Первый метод приемлем при монтаже корпусов резервуаров емкостью до 1000 м³. Второй метод рекомендуется для подъема рулонов стенок резервуаров вместимостью 1000 – 10000 м³. Однако для этих целей требуются краны большей грузоподъемности. Третий метод, рекомендующий подъем стенок резервуаров с поворотом вокруг шарнира с помощью падающего А- образного шевра, позволяет поднимать рулоны любой массы и габаритов. Рис. 7.19.

Рис. 8.19. Схема монтажа стенки резервуара из рулонной заготовки.

а – подъем рулона в вертикальное положение; б – разворачивание рулона; 1 – тракторы или лебедки; 2 – якорь подъемного полиспаста; 3,4 – шевр; 5 – тяги; 6 – тормозной канат; 7 – днище; 8 – рулон; 9 – поворотный шарнир; 10 – поддон; 11 – якоря расчалок; 12,13 – концевая стойка с лестницей; 14 – развернутая часть полотнища стенки; 15 – тяговый канат.

Центральную стойку следует монтировать после установки рулона корпуса в вертикальное положение. Подъем и установка стойки может быть реализован следующим образом. Возможно скольжение с помощью крана при условии, что вылет стрелы и грузоподъемность крана позволяют это осуществить без наезда крана на днище резервуара. Возможен также метод поворота стойки вокруг шарнира с помощью крана или трактора.

На центральной постоянной опорной стойке устанавливают оголовок («корону») для опирания щитов кровли. Башмак стойки приваривают к днищу временно или постоянно, в зависимости от назначения стойки, и ее закрепляют тремя-пятью растяжками.

Для закрепления полиспаста на расстоянии от шарнира, примерно равном 5 м, сооружают земляной якорь. Для удержания оси рулона в процессе подъема в вертикальное положение рекомендуется устанавливать две боковые расчалки, закрепленные за якоря.

Шевр поднимают в вертикальное положение автокраном или трактором. При этом ему придают наибольший уклон в сторону тормозного трактора 5 – 10⁰ от вертикали. Между оголовком шевра и верхом рулона устанавливают тягу, которая крепится через строп к верху рулона. Наиболее часто рулон стропуют двойным захватом с хомутом. Верхний конец рулона укладывают на клеть из шпал высотой 0,3 – 0,5 м и начинают подъем. Предварительно рулон приподнимают на 100 – 200 мм и после осмотра оснастки начинают основной подъем. При этом непрерывно осуществляют торможение до плавного опускания рулона на поддон.

Перед разворачиванием рулонов стенки к днищу по наружному диаметру резервуара приваривают временные упорные уголки с шагом 1 м. Низ рулона увязывают канатом, который крепят к трактору или лебедке. После предварительного натяжения каната приступают к срезанию планок крепления кромки рулона.

Дальнейшее разворачивание рулона производят принудительно трактором или лебедкой с помощью каната и тяговой скобы.

8.4.2. Выбор кранов для монтажа резервуаров.

Наиболее часто для монтажа резервуаров применяют гусеничные стреловые краны, обладающие высокой мобильностью, большой площадью опоры и низко расположенным центром тяжести. Такие краны, как правило, маневренны и имеют достаточную грузоподъемность. Могут быть использованы также автокраны грузоподъемностью 6 – 16 т и краны на шасси автомобильного типа грузоподъемностью до 25 т. Однако пневмоколесные краны для строительства резервуаров применяют редко. Это связано с их малой маневренностью, особенно в стесненных условиях, и необходимостью работать, в основном, на выносных опорах.

Применение самоходных кранов позволяет повысить производительность труда в 3 – 4 раза и снижает себестоимость монтажа. Это объясняется значительным снижением затрат на изготовление элементов монтажной оснастки и сокращением объема подготовительных операций.

При выборе крана необходимо соблюдать следующие условия:

1. Расстояние от головки стрелы до монтируемого сооружения не должно быть менее 1,5 м.

2. При любых обстоятельствах необходимо обеспечивать зазор 0,5 м между поднимаемым грузом и монтажным горизонтом.

3. При повороте крана на 360⁰ расстояние от объекта до хвостовой части должно быть не менее 1 м.

Длина стрелы крана может быть определена из следующей зависимости

L = ( 8.7 )

Где Н_гс - высота головки стрелы; h_c – высота пяты стрелы; - угол наклона стрелы к горизонту. Его можно определить с помощью следующей зависимости

( 8.8 )

Высота головки стрелы может быть определена как

Н_гс = 1,1 Н + h_гс + h_п ( 8.9 )

Где Н – высота возводимого объекта; h_cu - высота строповки и поднимаемого груза; h_п - высота полиспаста.

Тогда вылет крюка крана следует рассчитывать с учетом угла наклона

L_k = L cos + _п ( 8.10 )

где _п - длина пяты крана, которая обычно принимается равной 1,5 м. ; b – диаметр днища резервуара.

При подъеме рулона нагрузка на крюк крана будет непрерывно меняться в зависимости от угла поворота монтируемой части резервуара. В общем виде это отражает формула

Р = ( 8.11 )

где Р – нагрузка на крюк; Q – масса поднимаемого груза; - угол между конструкцией и горизонтальной плоскостью; h – расстояние от центра тяжести рулона до оси поворотного шарнира; D – диаметр рулона; Н – плечо поворота грузового полиспаста относительно шарнира конструкции.

В начальный момент подъема при = 0⁰ нагрузка на крюк крана будет выражаться зависимостью

Р = ( 8.12 )

Практика, например, показывает, что с отклонением в сторону стрелы полиспаста при работе крана МКГ – 25БР со стрелой 23,5 м методом поворота, можно устанавливать в вертикальное положение рулонируемые конструкции высотой до 12 м и массой до 60 т.

В процессе сборки и сварки конструкций резервуара систематически ведут контроль за соблюдением величин его геометрических размеров. Все монтажные сварные соединения испытывают на плотность и выборочно – просвечиванием.

Смонтируемый резервуар испытывают наполнением его водой.

С учетом очевидных достоинств рассмотренных методов монтажа резервуаров необходимо отметить, что традиционная технология монтажных работ имеет ряд недостатков:

1. Сложность работ по разворачиванию рулонов.

2. Повышенная трудоемкость сварочных и монтажных работ, которые приходится выполнять очень часто на значительной высоте.

Как следует из выше изложенного, технология возведения рулонированных и листовых конструкций далека от совершенства и в дальнейшем может корректироваться.

8.5. Технология возведения подпорных стенок.

Инженерам, работающим в области городского строительства и хозяйства, приходится иметь дело со строительством и эксплуатацией различных инженерных сооружений и конструкций. Одним из них являются подпорные стенки, назначение которых в значительной степени разнообразно.

Их используют для защиты и укрепления береговой линии от размыва, предохранения сползания грунта под воздействием тяжелого транспорта или самопроизвольного оползня, архитектурного оформления при городских застройках.

Подпорные стенки могут быть каменными, бетонными и реже железобетонными. Применение их обычно выгодно при сравнительно небольшой высоте – до 5 – 6 м, так как в этом случае простота их возведения оправдывает несколько большую затрату материалов по сравнению с другими защитными сооружениями.

Подпорные стенки могут иметь различное поперечное сечение. При простейшем очертании они имеют вертикальную лицевую поверхность и наклонную поверхность со стороны грунта. Рис. 8.20 а. Ширину стенки понизу определяют расчетом. Она возрастает с увеличением высоты стенки. Ориентировочно В = ( 0,35 – 0,40 ) Н.

Рис. 8.20. Виды городских подпорных стенок.

Для экономии материалов подпорным стенкам целесообразно в поперечном сечении придавать очертание, соответствующее направлению кривой давления грунта. Придавая как передней, так и задней поверхностям стенки небольшой наклон, можно получить очертание, обеспечивающее лучшее распределение напряжений в стенке и несколько уменьшить ее размеры. Рис. 8.20 б.

При большем наклоне стенки ( рис. 8.20 в ) можно достигнуть большей экономии в материальных затратах. Однако в этом случае возникают затруднения во время строительства, так как стенка не имеет самостоятельной устойчивости и должна возводиться одновременно с обратной засыпкой ее грунтом. Подпорные стенки со значительным наклоном необходимо армировать. Рис. 8.20 г.

Для предохранения подпорных стенок от появления трещин при деформациях, вызванных изменением температуры, стенки разделяют по длине на секции деформационными или температурными швами. Температурные швы устраивают на расстоянии от 10 – 15 до 30 – 40 м друг от друга. Меньшие расстояния принимают при сооружении бетонных стенок и большие при устройстве железобетонных сооружений.

Некоторыми особенностями по своему конструктивному устройству обладают железобетонные подпорные стенки. Их поперечное очертание зависит от высоты, гидрогеологических условий и принятой технологии возведения. В основном их устраивают при защите набережных от действия воды.

Одним из распространенных видов железобетонных подпорных стенок являются стенки углового профиля, состоящие из вертикальной и фундаментной (опорной) плиты. Рис. 8.21.

Рис. 8.21. Основные виды стенок углового профиля.

В стенках такого профиля горизонтальное давление грунта Н, стремящееся опрокинуть стенку, уравновешивается массой грунта Q , расположенного над опорной плитой. Рис. 8.21 а.

При больших горизонтальных давлениях засыпки равнодействующая давления в основании стенки приближается к ее наружной стороне. В таких случаях опорную плиту снабжают выступом в обратную сторону. Рис. 8.21 б. Это способствует более равномерному распределению давлений на грунт. Однако смещение фундаментной плиты в сторону реки уменьшает длину задней ее части, вследствие чего уменьшается и действующее на нее давление грунта Q. В результате стенка может оказаться недостаточно устойчивой против скольжения.

Для сохранения достаточного объема засыпки, прижимающей стенку, применяют фундаментные плиты с загнутой хвостовой частью. Рис. 8.21 в. При соответствующем наклоне этой части она выключается из передачи вертикальных давлений подошвы стенки на основание, чем обеспечивается более равномерное напряжение на грунт при достаточной устойчивости стенки против скольжения.

При плотных грунтах подпорные стенки основывают на грунте. Рис. 8.21 б, в. При недостаточной несущей способности имеющихся грунтов прибегают к устройству свайного основания. Рис. 8.21 а. Свайное основание иногда приходится устраивать, чтобы обеспечить устойчивость стенки против сдвига.

Конструкция сборной угловой подпорной стенки на свайном ростверке показана на рисунке 8.22.

Рис. 8.22. Сборная угловая подпорная стенка на свайном ростверке.

Устройство подпорных стенок набережных на свайном ростверке представляет собой современное прогрессивное решение, получающее все более широкое распространение и дающее во многих случаях значительный экономический эффект по сравнению с устройством стенок, сооружаемых в котлованах. Применение свайного ростверка также облегчает и ускоряет возведение стенок набережных.

Подпорная стенка сооружается на железобетонных сваях, по головам которых устраивается монолитная, бетонируемая на месте подушка (свайный ростверк). Перед бетонированием свайного ростверка устанавливают готовые блоки фартука, арматурные выпуски которого входят в тело ростверка.

Передняя стенка монтируется из готовых блоков, устанавливаемых на ростверк и соединяемых с ним петлевыми выпусками и бетонным клином, бетонируемым на месте. Чтобы из-под ростверка не выносило грунт, перед наклонными железобетонными сваями основания устраивают деревянный шпунтовой ряд. Вертикальные швы между блоками передней плиты стенки имеют углубления в кромках, заполняемые бетонной смесью на месте строительства.

При строительстве подпорных стенок можно выделить следующие специализированные потоки:

1. Сооружение котлована с устройством защитных приспособлений и подготовки основания.

2. Сооружение свайного ростверка с соблюдением технологических перерывов.

3. Возведение тела подпорной стенки с выполнением обратной засыпки и уплотнения грунта.

Земляные работы, связанные с устройством подпорных стен, составляют значительный объем в общем комплексе работ. Поэтому технология их выполнения должна быть тщательно проработана.

При составлении проекта производства земляных работ, связанных со строительством набережных, удобно пользоваться графиком распределения земляных масс по длине подпорной стенки. С этой целью составляется продольный профиль всего сооружения, на который наносятся по участкам полные объемы земляных масс насыпей и выемок, включая объем обратной засыпки.

Такой график дает возможность рассчитать общий объем земляных работ на рассматриваемом участке и определить избыток или недостаток грунта. Кроме того, появляется возможность определить среднюю дальность возки грунта.

Котлованы для подпорных стенок, закладываемые на естественном основании, устраивают с ограждением шпунтовой стенки со стороны реки. Зачистка котлованов и разработка грунта в стесненных местах может выполняться вручную.

Свайное основание сооружается с применением существующего оборудования и машин.

При возведении подпорных стен в монолитном исполнении обычно используют щитовую деревянную опалубку. Для повышения пространственной жесткости ее дополнительно усиливают и раскрепляют. Затем выполняют арматурные работы. После окончания и приемки арматурных работ приступают к укладке бетонной смеси. Рис. 8.23.

Бетонную смесь к месту укладки доставляют автотранспортом и подают ее в опалубку с помощью ленточных транспортеров, бетоноукладчиков, бетононасосов или бадьями, перемещаемыми стреловым краном.

Рис. 8.23. Стадии возведения железобетонной подпорной стенки

в монолитном исполнении.

При бетонировании подпорных стенок бетонная смесь в пределах захватки или участка, ограниченного деформационными швами, должна укладываться горизонтальными слоями на всю высоту сооружения. Причем толщина слоя не может быть больше длины рабочей части глубинного вибратора. При непрерывном процессе укладки бетонной смеси величина опережения предыдущего слоя перед последующим должна быть не менее

( 8.13 )

где П_бн - часовая производительность бетононасоса; к_в - коэффициент использования машин по времени; h_в – толщина укладываемого слоя бетонной смеси; в_i - толщина подпорной стенки на уровне горизонта укладываемого слоя; t – время подачи бетонной смеси к месту укладки. Оно может быть определено следующим образом

t = t₀ - t_т ( 8.14 )

где t₀ – промежуток времени от момента затворения цемента до начала его схватывания; t_т – время транспортировки бетонной смеси к месту укладки.

Возведение подпорных стенок из сборных элементов производят с помощью стреловых кранов, которые перемещаются вдоль сооружаемого объекта. С этой целью вдоль сооружения прокладываются соответствующие транспортные пути. Последовательность монтажа сборных стенок зависит от их конструкции. После снятия опалубки или окончания монтажа и омоноличивания сборной конструкции производят облицовку подпорной стенки с ее внешней стороны. Рис. 8.23 б.

С внутренней стороны стенки, перед обратной засыпкой грунтом, на ее поверхность наклеивают гидроизоляцию.

Для засыпки должен применяться однородный, хорошо фильтрующий грунт, не содержащий большого количества пылеватых частиц. Если естественная поверхность берега крутая, то перед засыпкой его следует обработать уступами. Отсыпаемый грунт должен быть хорошо уплотнен.

Укладка грунта за стенку может быть произведена с помощью гидромеханизации. В этом случае необходимо организовать принудительный отвод и фильтрацию воды.

При выполнении всех видов работ, связанных со строительством подпорных стенок, надо особенно внимательно относиться к местам и участкам, где стенку пересекают подземные инженерные коммуникации или где они располагаются достаточно близко от нее.

8.6. Основные положения технологии

возведения мостовых переходов.

К мостовым переходам относятся инженерные сооружения, предназначенные для пропуска транспортных средств, пешеходов, водных масс через сильно пересеченную местность, искусственные или естественные преграды.

Мост представляет собой сооружение, состоящее из пролетных строений, поддерживающих ездовое полотно, и опор, передающих опорное давление пролетных строений на грунт. Если у моста только две опоры, то его называют однопролетным, при наличии же промежуточных опор – многопролетным. Крайние опоры, расположенные в метах сопряжения моста с берегами, называют устоями, промежуточные опоры – быками. Промежуточные опоры воспринимают нагрузки от массы пролетных строений, подвижной нагрузки, проходящих по ним, от навала судов, воздействия льда и ветра. Береговые опоры, кроме того, могут работать как подпорные стенки, воспринимая давление от насыпи подходов.

Конструктивное решение моста во многом зависит от ширины, глубины, скорости течения реки, вида грунтов на дне ее русла и поймы, условий ледохода, требований судоходства по реке.

Существенное значение имеет величина уровня воды в реке. В этом отношении различают уровень высоких вод (УВВ), то есть наивысший уровень воды в реке в месте мостового перехода, который определяют по данным гидрометрических наблюдений. Выделяют судоходный расчетный уровень (РСУ) – наивысший уровень в реке в судоходный период, который обычно несколько ниже УВВ. Средний уровень в период между паводками называют уровнем меженных вод (УМВ) или уровнем межени. Рис. 8.24.

Рис. 8.24. Основные характеристики моста и уровней реки.

В мостовой практике применяют следующие основные определения и обозначения:

• длина моста L – расстояние по оси моста между линиями, соединяющими внешние концы устоев, примыкающих к насыпи подходов;

• отверстие моста L₀ - горизонтальный размер между внутренними гранями устоев или конусами насыпи, измеренный при расчетном уровне высоких вод за исключением толщины промежуточных опор;

• высота моста Н - расстояние от поверхности проезжей части до уровня меженных вод;

• свободная высота под мостом Н₀ - расстояние между низом пролетных строений и уровнем высоких вод или расчетным судоходным уровнем, если есть судоходство;

• высота опоры h₀ - расстояние от ее верха до грунта;

• строительная высота пролетного строения h - расстояние от проезжей части до самых нижних частей пролетного строения;

• расчетный пролет - расстояние между осями опирания пролетного строения на смежных опорах;

• ширина моста В - расстояние между перилами в свету;

• ширина пролетного строения В₀ - расстояние между продольными осями главных балок;

• ширина проезжей части b - расстояние между внутренними гранями полос безопасности;

• ширина ездового полотна Г - расстояние между ограждениями.

Основные параметры моста устанавливают в процессе его проектирования с учетом его назначения, местных условий и технико-экономических требований. К ним относятся эксплуатационные, экономические, экологические, архитектурные и расчетно-конструктивные требования.

Наиболее важные из них – эксплуатационные, которые являются основными и сводятся к тому, чтобы сооружение обеспечивало безопасность и удобство движения по нему без снижения скорости в течении заданного срока эксплуатации. Для этого сооружение должно удовлетворять следующим требованиям:

• иметь такую жесткость, чтобы деформации и перемещения при движении нагрузки не были чрезмерными, не расстраивали соединений и не отражались на безопасности движения;

• иметь необходимую ширину проезжей части и тротуаров в зависимости от его назначения с учетом перспективы роста интенсивности движения;

• иметь благоприятный для движения поперечный и продольный профиль;

• быть долговечным, сконструируемым из прочных материалов, мостовое полотно должно быть выполнено из износостойкого материала и обеспечено надежным отводом воды;

• обеспечивать безопасный пропуск паводков и ледохода, должно удовлетворять требованиям судоходства;

• обеспечивать возможность его осмотра, ремонта и реконструкции.

8.6.1.Классификация мостов.

В зависимости от расположения уровня проезжей части мостов различают:

• мосты с ездой поверху, когда проезжая часть расположена по верху пролетных строений, рис. 8.25 а;

• мосты с ездой понизу, в которых проезжая часть расположена вдоль низа пролетных строений, рис. 8.25 б;

• мосты с ездой посередине, у которых проезжая часть может находиться в пределах высоты пролетных строений, рис. 8.25 в.

Рис. 8.25. Уровни расположения проезжей части мостов.

По материалу пролетных строений мосты могут быть деревянные, каменные и бетонные, металлические и железобетонные.

В зависимости от рода обращающейся по ним нагрузки различают мосты:

• городские, предназначенные под автомобильное, трамвайное и пешеходное движение в городских условиях;

• автодорожные – под все виды движения, пропускаемого по автомобильным дорогам;

• пешеходные – для пропуска только пешеходного движения;

• железнодорожные – для пропуска только железнодорожного движения;

• совмещенные – для одновременного пропуска как автомобильного, так и железнодорожного движения;

• специального назначения – для прокладки трубопроводов, кабелей и другого коммунального оборудования.

В зависимости от конструктивного устройства и условий эксплуатации мосты могут быть разделены на следующие основные виды:

• мосты обычного типа (высокого уровня);

• разводные мосты;

• трансбордеры или мостовые паромы;

• наплавные мосты.

Кроме мостов в городах сооружаются и другие виды искусственных сооружений, конструкции которых аналогичны конструкциям мостов. К числу таких сооружений относятся путепроводы, эстакады и виадуки.

Мостами обычного типа, или мостами высокого уровня называют мосты. Расположенные на такой высоте над рекой, при которой они не препятствуют пропуску высоких вод, а также судоходству или сплаву. В этих мостах величина Н₀ возвышения низа пролетных строений над горизонтом высоких вод или над судоходным расчетным горизонтом не должна быть меньше величины судоходного габарита для данной реки. В случае отсутствия на реке судоходства или сплава леса величина Н₀ определяется безопасностью пропуска под мостом высоких вод.

Для временной связи берегов иногда строят мосты на небольшой высоте над горизонтом меженных вод. Такие мосты, называемые низководными, не способны пропускать высокие воды и при паводках либо затопляются, либо подвергаются разборке.

Разводными называют мосты на постоянных опорах, имеющие подвижные пролетные строения, которые открываются (разводятся) для пропуска судов. Рис.8.26 а.

Разводные пролеты в мостах делают в том случае, если высота моста недостаточна для пропуска судов, обращающихся на водной магистрали. Недостаток разводных мостов заключается в неизбежности перерывов движения по мосту – при разведенном пролете и по реке – при закрытии разводного пролета.

Трансбордеры, или мостовые паромы устраивают для пересечения широкого водного пространства при слабом движении между берегами. Трансбордер представляет собой легкую конструкцию, перекрывающую водное препятствие и поддерживающую пути, по которым движется тележка с подвешенной к ней платформой, предназначенной для перевозки пассажиров и грузов. Рис. 8.26 б.

Наплавными называют мосты на плавучих опорах. Такие мосты применяют при пересечении широких и многоводных рек в тех случаях, когда устройство моста на постоянных опорах дорого, трудоемко и не оправдывается предполагаемым движением по мосту. Рис. 8. 26 в.

Рис. 8.26. Виды мостовых сооружений

а – разводной мост; б – мостовой паром (трансбордер); в – наплавной мост; г – путепровод; д – эстакада; е – виадук.

Путепроводами называют мостовые сооружения, предназначенные для пропуска одной дороги над другой при пересечении в разных уровнях. В городах путепроводы обычно сооружают при организации развязки двух улиц с интенсивным движением или автомагистрали с городскими улицами, а также при пересечении улиц с железнодорожными путями. Рис. 8.26 г.

Эстакадой называют мостовую конструкцию, которая служит для пропуска движения на некоторой высоте над поверхностью земли, чтобы нижележащее пространство могло быть использовано для проезда или других целей. В городах эстакады часто устраивают для пропуска скоростного автодвижения, метрополитена или железной дороги. Рис. 8.26 д.

Виадуки устраивают вместо насыпей при пересечении дорогой глубоких лощин, оврагов или суходолов. При большой глубине пересекаемого препятствия (более 15 – 20 м) устройство высокой насыпи требует настолько больших земляных работ, что оказывается экономически более целесообразным построить мостовое сооружение - виадук. Рис. 8.26 е.

Мосты и аналогичные им искусственные сооружения по статическим схемам подразделяются на балочные, арочные, рамные и висячие. Рис. 8.27.

Рис. 8.27. Основные системы мостов

а – балочная система; б – арочная; в – рамная; г – висячая система.

8.6.2. Технология монтажа пролетных строений

и постройка мостов.

Мосты представляют собой весьма ответственные сооружения и по своим конструктивным особенностям, способам производства работ при возведении опор, устройстве пролетных строений, применяемому оборудованию и средствам механизации относятся к особой области строительного дела – мостостроению. Поэтому изучение данного вопроса не входит в объем настоящего курса. Однако в городской инфраструктуре наряду с крупными, уникальными мостовыми сооружениями используются различные сборные или частично сборные мосты, являющиеся объектами массового применения и индустриального строительства. Конструкции таких мостов готовят на промышленных предприятиях, а непосредственно на строительной площадке выполняют в основном монтажные работы, объединяя сборные конструкции в единое сооружение.

Элементы сборных мостов обычно доставляют по железной дороге или другим видом транспорта до ближайшего к мосту раздельного пункта и складируют возможно ближе к месту установки или площадке укрупнительной сборки.

Разметочными и контрольными измерениями, выполняемыми от геодезической разбивочной основы моста, переносят на площадку проектные расстояния между опорными точками, координаты и основные отметки конструктивных элементов моста.

Наибольший уровень индустриализации достигается при сооружении пролетных строений мостов.

В строительной практике непосредственная сборка пролетных строений может осуществляться на сплошных подмостях, навесным способом, полунавесным или комбинированным способами. В дальнейшем осуществляется процесс установки пролетного строения в проектное положение.

Выбор способа монтажа пролетного строения зависит от многих факторов и в обязательном порядке должен быть обоснован технико-экономическим расчетом.

В современных условиях применяют следующие методы монтажа:

• вертикальный подъем пролетного строения в проектное положение;

• поперечная надвижка пролетного строения;

• продольная надвижка пролетного строения по неподвижным промежуточным опорам, с помощью плавучих опор, с помощью аванбека или с превращением разрезного пролетного строения в неразрезную систему;

• сочетание продольной передвижки, вертикального подъема и поперечной надвижки пролетного строения;

• монтаж пролетного строения с помощью специальных кранов.

Наиболее простым является процесс монтажа пролетных строений на сплошных подмостях. Их собирают из небольших по габаритам и массе металлических или железобетонных элементов. Рис. 8.28.

Рис. 8.28. Монтаж пролетного строения на сплошных подмостях.

1 – пролетное строение; 2 – самоходный кран; 3 – подмости; 4 – временные опоры; 5 – русловая опора.

Подмости устраивают из инвентарных металлических конструкций. Чаще всего сборка на сплошных подмостях предшествует продольной надвижки пролетных строений.

При большой высоте мостов, независимо от судоходности реки, применяют навесной метод сборки. Монтажный кран располагается на верхнем поясе пролетного строения, на его консольной части. С этой целью в обязательном порядке обеспечивают устойчивость собираемого пролетного строения, его удерживающий момент, который в значительной степени должен превышать опрокидывающий момент. Это достигается установкой промежуточной опоры или соединением пролетных строений между собой временными связями. Рис. 8.29.

Рис. 8.29. Схема навесной сборки.

1 – временные связи; 2 – навесной кран; 3 – монтажная секция.

При разработке технологии монтажного процесса, прежде всего, преследуется цель обеспечить точность монтажа пролетного строения, надежность подмостей и устойчивость всего сооружения в целом. Поэтому при сборке особо сложных конструкций используют полунавесной способ. Рис. 8.30.

На рисунке показан соответствующий способ, который, в отличии от навесного способа, позволяет частично разгрузить монтируемую часть пролетного строения и повысить надежность сборки в целом.

В практике мостостроения известны случаи использования деррик-кранов при монтаже пролетных строений виадуков. На сборочной площадке, которая располагается между опор моста, монтируется секция пролетного строения под углом 90⁰ к оси моста. После соответствующей подготовки она поднимается деррик-краном и с разворотом устанавливается в проектное положение.

Рис. 8.30. Полунавесная сборка арочного моста

с помощью вантовых дерриков.

1 – деррик-кран; 2 – подмости; 3 – смонтированная часть пролета.

Значительное место в строительной практике занимает метод монтажа пролетных строений в целом виде. При сложном рельефе местности и в сложных гидрологических условиях пролетное строение, собранное в целом виде, сплавляют на плашкоутах в створ моста.

Предварительно его собирают на пирсе, сдвигают на притопленные плашкоуты, воду из которых откачивают перед транспортировкой, буксируют к месту установки и вновь притапливают в момент установки пролетного строения в проектное положение. Рис. 8.31.

Подобный метод используют при строительстве уникальных сооружений, когда затраты на монтаж сооружения в целом виде значительно меньше стоимости всех подготовительных работ по строительству моста.

В мостостроительной практике наиболее отработанным методом монтажа пролетных строений в целом виде является способ надвижки. Предварительно собранное пролетное строение поднимают на домкратах на высоту, позволяющую уложить верхние и нижние накаточные пути, из которых верхние закрепляются с помощью полушпалков непосредственно на нижнем поясе пролетного строения. Между верхними и нижними накаточными путями укладываются катки в виде стальных труб, заполненных бетоном. Длина труб колеблется от 600 до 1200 мм, диаметр - от 60 до 150 мм. В качестве тяговых и тормозных устройств для перемещения пролетных строений используют полиспасты, ручные или электрические лебедки.

Рис. 8.31. Схема транспортировки и установка пролетного

строения в проектное положение.

1 – плашкоут; 2 – башенный кран; 3 – пролетное строение; 4 – направление течения реки; 5 – направление надвижки конструкции; 6 – якорь; 7 – буксир.

Продольную надвижку осуществляют с помощью временных промежуточных опор и аванбека. Количество промежуточных опор зависит от длины пролета, высоты моста и глубины воды. Опоры могут быть плавучие, возведенные на лежневом или свайном основании. Рис. 8.32.

Рис. 8.32. Схема надвижки пролетных строений с аванбеком

1 – аванбек; 2 – пролетное строение; 3 – монтажный кран; 4 – домкраты; 5 – упор; 6 – береговой устой; 7 – русловая опора.

Надвижку пролетных строений с помощью аванбека производят при большой высоте моста, значительной глубине воды и слабых грунтах. При подобных обстоятельствах сооружение подмостей или отдельных опор требует значительных материальных и трудовых затрат.

Аванбеком называют легкую решетчатую пространственную конструкцию с увеличенным строительным подъемом, которая закрепляется в передней части пролетного строения, удлиняет его, препятствует опрокидыванию и выводит пролетное строение на промежуточную опору независимо от его прогиба.

При надвижке многопролетных мостов аванбек используют крайне редко. В основном предпочитают превращать балочную систему в неразрезную.

Для монтажа конструкций пролетного строения мостов применение стреловых самоходных кранов на гусеничном, автомобильном или пневматическом ходу ограничено из-за специфических условий строительства. При монтаже конструкций значительной массы в продольном направлении требуется большой вылет крюка, а монтаж в поперечном направлении часто невозможен из-за непроходимости таких кранов у основания сооружения. Поэтому при строительстве, например, железнодорожных мостов используют консольные неповоротные или поворотные железнодорожные краны. Рис. 8.33.

Рис. 8.33. Схема установки пролетного строения консольным краном.

1 – консольный кран; 2 – пролетное строение.

Грузоподъемность таких консольных кранов достигает 130 т, а вылет стрелы – до 25 м. Блоки пролетных строений консольные краны могут брать со склада или с платформ и вести монтаж «с колес». К месту монтажа кран с подвешенным блоком пролетного строения перемещают локомотивом по железной дороге. Конструкция консольного крана позволяет устанавливать блоки пролетных строений непосредственно на опорные части. Для этого путь укладывают таким образом, чтобы стрела консольного крана находилась над местом установки блока.

С помощью поворотных консольных кранов можно с небольшим поворотом стрелы брать с железнодорожных платформ блоки пролетного строения длиной до 35 м и массой до 120 т. Скорость перемещения крана не превышает 5 км/час. Продолжительность цикла по установке одного блока пролетного строения без учета времени следования крана к месту установки и обратно составляет около 6 часов.

Другим видом специальных кранов, применяемых для установки блоков сборных пролетных строений, являются шлюзовые краны. Рис. 8.34.

Рис. 8.34. Схема установки пролетных строений шлюзовым краном.

Кран имеет две металлические фермы. Каждая ферма опирается двумя точками на собранную конструкцию моста. Третья точка, находящаяся на передней части фермы, опирается на впереди стоящую опору.

Балку, которая должна быть установлена, подают на последнее собранное пролетное строение, непосредственно под конструкцию крана. Рис. 8.34 а. Затем ее подвешивают к тележкам и выкатывают в соседний пролет. Далее балку опускают на опоры. Рис. 8.34 б.

9. ОРГАНИЗАЦИОННО-ТЕХНОЛОГИЧЕСКАЯ

ПОДГОТОВКА К СТРОИТЕЛЬСТВУ

В общем виде, обычно это происходит при строительстве объектов особой сложности, организационно-технологическую и организационно-техническую подготовку проводят в три этапа.

На первом этапе подготовки решаются вопросы финансирования и материально-технического обеспечения:

• инженерные изыскания;

• разработка и утверждение ТЭО, ПОС и ППР;

• заключение договоров с генподрядной и субподрядными строительными организациями;

• подготовительный период начала монтажных работ и получение разрешения к началу строительства.

Второй этап подготовки – выполнение комплекса подготовительных работ:

• привязка сооружения на местности, геодезическая разбивка осей и установка реперов;

• освоение территории площадки;

• инженерная подготовка строительства;

• строительство зданий вспомогательного назначения, площадок складирования;

• подготовка к ведению работ в зимнее время.

Третий этап – возведение основного объекта строительства.

С целью рационального использования строительной площадки составляется строительный генеральный план (стройгенплан) с определенным объемом необходимых расчетов. Он представляет собой план строительной площадки или технологическую схему во время выполнения основных работ. На план наносятся строительный объект, инвентарные временные здания, постоянные и временные дороги, зоны складирования материалов и конструкций, инженерные коммуникации. Особое внимание уделяется местам складирования металлоконструкций, площадкам укрупнительной сборки и возможностям перевозки, маневрирования крупногабаритных и тяжеловесных грузов.

Освещение площадки во время монтажа осуществляется с помощью прожекторов, находящихся на мачтах вне зоны монтажа.

В зависимости от сложности объекта стройгенплан может составляться на различные стадии строительства. На рисунке 9.1, 9.2. показаны стройгенпланы пусковых комплексов, включающие в себя несколько одновременно строящихся объектов. Поэтому главным моментом таких стройгенпланов является взаиморасположение объектов, транспортные связи и подъездные пути, площадки складирования и схема энергоснабжения.

Рис. 9.1. Стройгенплан пускового комплекса промышленного

цеха на стадии монтажа конструкций и оборудования

1 – 10 отделений промздания.

Рис. 9.2. Строительный генеральный план возведения промздания

1 – столовая; 2 – площадка укрупнительной сборки; 3 – трансформаторная подстанция; 4 – козловой кран; 5 – бункерная эстакада; 6 – самоходный кран; 7 – самоходный кран; 8 – козловой кран; 9 – приобъектный план; 10 – место демонтажа крана; 11 – вытяжная труба; 12 – установка грануляции шлаков; 13 – доменная печь; 14 – башенный кран; 15 – башенный кран; 16 – пульт управления печью и воздухонагревателями; 17 – воздухонагреватели; 18 – башенный кран; 19 – место монтажа башенного крана; 20 – газоочистка.

Наиболее характерной особенностью стройгенпланов, показанных на рисунках 9.1 и 9.2, является то обстоятельство, что строительство ведется в условиях стесненной строительной площадки. Поэтому в этих условиях монтаж строительных конструкций осуществляется крупными строительно-технологическими блоками, изолированными друг от друга, но связанными между собой транспортными путями.

При возведении локальных объектов стройгенплан отражает в большей степени выбранную технологию строительства и связанные с ней вспомогательные обустройства. Рис. 9.3.

Рис. 9.3. Стройгенплан в период монтажных работ

при возведении крупнопанельного здания.

1 – панельное здание; 2 – проходная; 3 – контора прораба; 4 – материальный склад; 5 – душевые; 6 – туалеты; 7 – склад сборных элементов; 8 – подкрановые пути; 9 – башенный кран; 10 – постоянные внутриквартальные проезды; 11 – место монтажа грузопассажирского лифта; 12 – столбы со светильниками; 13 – трансформаторный пункт; 14 – временный водопровод; 15 – временная электровоздушная линия; 16 – временная кабельная линия; 17 – постоянный водопровод; 18 – постоянный газопровод; 19 – постоянная канализация; 20 – постоянная телефонная линия; 21 – постоянный электрокабель; 22 – постоянная электролиния; 23 – зона складирования мелких изделий; 24 – открытые склады сборных элементов; 25 – пункт приема растворной смеси.

Монтаж крупнопанельного здания осуществляется по захваткам, которые отражены на стройгенплане. Так как сборные элементы к рабочему месту могут подаваться либо с транспортных средств, либо с приобъектного склада на строительной площадке предусмотрены подъездные пути и площади складирования. Все эти объекты расположены в зоне действия башенного крана.

Таким образом, основными исходными данными при составлении стройгенплана являются генплан объекта и основные технические и технологические решения проекта. К расчетным параметрам стройгенплана относятся календарный график строительства со сводным графиком, величина потребности в строительных ресурсах, к которым относятся рабочие, строительные конструкции и изделия, машины и механизмы. С этим связана потребность в необходимых временных зданиях и сооружениях, водоснабжением строительной площадки, обеспечение ее электроэнергией и сжатым воздухом.

При возведении зданий и сооружений календарный план является одним из основных документов по организации строительства. Он устанавливает технологическую последовательность выполнения процессов, работ. Производит взаимную увязку, и совмещение во времени и пространстве специализированные потоки, определяет сроки выполнения различного вида работ, потребность в материально-технических и трудовых ресурсах.

Рис. 9.4. Циклограмма возведения жилого многоэтажного здания.

Сетевые графики, обычно, разрабатываются при строительстве комплексов или отдельных сложных объектов. Циклограммы рекомендуется применять в условиях многократно повторяющихся объемов работ, технологических процессов по захваткам или участкам, как это показано на рис. 9.4. Она представлена в виде четырех технологических стадий. Это возведение подземной части здания (1-я стадия), возведение надземной части (2-я стадия), устройство кровли (3-я стадия) и отделочные работы (4-я стадия), которые реализуются с помощью поточного метода.

10. ОСНОВЫ СОВЕРШЕНСТВОВАНИЯ ТЕХНОЛОГИИ

ВОЗВЕДЕНИЯ ЗДАНИЙ И СООРУЖЕНИЙ.

10.1. Анализ современных условий функционирования

строительного комплекса.

В настоящее время, в силу сложившихся общественно-политических условий, Россия перестала быть единой строительной системой. Отдельные республики, регионы, области и т.д. приобрели самостоятельность в своем развитии. Развитие теории общественных эргатических, в том числе и эргатических строительных систем, позволило по-новому взглянуть на подобные условия развития страны. Раньше предполагалось, что оно определяется состоянием социально-экономических показателей, которые и стремились корректировать, управляя общественным развитием. Однако при появлении теории развития эргатических систем было установлено, что для развития такой системы, как и государству, требуются другие условия.

К эргатическим системам обычно относят совокупность предметов, живых существ, представляющих собой определенное единство, связанных между собой общей функцией, одним ландшафтом, определенным порядком в расположении и связями в действии. К таким системам относятся отдельная семья, производственный процесс, предприятие, поселение людей, город, страна, этнос и т.д.

Прежде всего, для развития материального благосостояния региона необходимо выполнение следующих, тесно связанных между собой, обстоятельств:

1. На основе социально-экономического уровня развития и естественно-географических условий необходимо установить границы региона, позволяющих свободно развиваться этногенезу.

2. В регионе, как системе, должно непрерывно осуществляться увеличение потенциала интеллекта, которое следует рационально и осмотрительно внедрять в систему. Если этого не происходит, то технология развития системы не совершенствуется, становится примитивной и потенциал интеллекта остается невостребованным.

3. Любой регион, как система, всегда динамичен, как динамичны и его людские ресурсы. Он функционирует по определенной технологии. Если эта технология оптимальна, то в регионе наблюдаются улучшения социальных, экономических и других показателей ее функционирования. Это происходит в том случае, когда система управления эргатической системой обладает необходимым потенциалом интеллекта. В случае снижения потенциала необходимо решать дилемму: или увеличивать его или менять систему полностью.

К сожалению, в российской системе, как и в системах отдельных субъектов федерации, практически не происходит никаких изменений в системе управления. Кроме того, отсутствует даже контрольный орган, способный досрочно поменять подобные системы или откорректировать их функционирование в случае снижения потенциала интеллекта. По-прежнему в стране продолжают управлять следственными показателями от технологии и даже их социально-экономическим развитием.

Кроме того, к настоящему времени в стране создан недопустимый перекос в подготовке соответствующих специалистов в сторону значительной потребной переориентации молодого поколения на науки вспомогательные, которые призваны только обслуживать технологические направления. Такое положение позволяет не только нерационально использовать подрастающее поколение, но выводит этот потенциал из производительной части этноса, замедляет этногенез, снижает пассионарность общества, т.е. тот генетический признак, который обуславливает повышенную поглощаемость человеком биохимической энергии из внешней среды и выдачу этой энергии в виде работы.

Любая технология – это потенциал интеллекта, движущая сила развития общества. Этого нельзя сказать об экономических науках. Проблема усугубляется и в том, что в условиях любого вуза страны количество аспирантов и докторантов экономистов в несколько раз больше, чем начинающих ученых, работающих в области технических наук.

Такое положение нельзя считать правильным. В настоящее время передовые страны начинают обеспечивать надежность и устойчивость свой денежной единицы не только золотым запасом, стоимостью своих основных средств, но в первую очередь – потенциалом интеллекта. Он заложен в используемых технологиях, которые в отличие от постоянно устаревающих заводов и фабрик имеют явную тенденцию к наращиванию.

Таким образом становится ясно, что складывающаяся ситуация в стране не способствует развитию эргатических систем, подавляет зарождение интеллектуального потенциала и ведет к развалу страны как единой системы. По мнению многих социологов и аналитиков-экономистов, оздоровление общества и развитие эргатических систем любого плана в настоящее время возможно при соблюдении следующих условий: снижение государственного давления на общество и свертывания государственных структур, контроль над уровнем инфляции в стране и увеличения инвестиций в производственную сферу, создание в обществе всех видов стабильности.

В 60-е годы страна вышла на комплексную механизацию строительства. В результате чего образовалась замкнутая строительная система, саморазвитие которой оказалось невозможным. Интеллектуальный потенциал оказался невостребованным. Молодые специалисты, выпускники строительных вузов, приходя на строительную площадку, выполняли обязанности диспетчеров и не больше. Привлекательность строительных специальностей в значительной степени снизилась. Поэтому при сокращении инвестиций в строительную сферу, снижения удельного веса крупного промышленного строительства, роста объемов работ по реконструкции и техническому перевооружению эргатические системы в строительстве оказались на грани развала.

Постоянное снижение инвестиционной активности в 1992 – 1998 годах повлекло за собой падение объема строительно-монтажных работ и, как следствие, уровня использования производственных мощностей и основных фондов, в особенности активной их части – машин и оборудования. При этом следует отметить, что по управлениям механизации объем работ сократился более чем на 50% по сравнению с уровнем 1991 года, а у ряда организаций объемы работ сократились на 75 – 80%. Оказалось невостребованной значительная доля активной части основных фондов. По мнению экспертов, уровень использования инженерно-технических работников и строительной техники в организациях различной специализации, снизился в 4 – 6 раз.

За последние годы произошло существенное сокращение производства отечественных строительных машин и механизмов. Если в 1991 году было произведено 21,1 тысяча экскаваторов и 11,7 тысяч бульдозеров, то в 1999 году - 2571 экскаваторов и 2426 бульдозеров. Даже с учетом импорта действующий парк строительных машин и механизмов за последние годы сократился на 35 – 40% .

Сокращение парка строительных машин сопровождалось его старением. В настоящее время удельный вес машин с истекшим сроком службы составляет: для экскаваторов – 38%, для бульдозеров – 47%, для скреперов – 48%, для передвижных кранов – 45%. В результате износ основных фондов достиг критической величины, превысив 50-процентный рубеж. Вместе с тем следует отметить, что состояние парка строительных машин достаточно значительно отличается по регионам России.

Однако, несмотря на сокращение парка машин, механизмов и транспортных средств, строительство остается весьма машиноемкой отраслью хозяйства.

Одной из проблем отрасли сегодня является неоптимальная по мощности структура парка строительной техники, сложившаяся в настоящее время. В доперестроечное время строительные организации, ориентированные на крупномасштабные производственные объекты, массовое жилищное строительство, объекты социального назначения комплектовались техникой повышенной мощности. Учитывая незначительное обновление активной части основных фондов, нерациональная структура парков машин, механизмов, транспортных средств, по мощности сохранилась и до настоящего времени. В особенно тяжелом положении оказались специализированные управления механизации и предприятия, оснащенные в свое время мощной уникальной и дорогостоящей техникой, которая теперь характеризуется крайней степенью изношенности. Порядка 40% из их количества являются убыточными.

Спрос организаций на машины и механизмы определяется перспективными объемами, структурой строительной продукции, уровнем профессиональной подготовки строительных кадров и платежеспособностью строительных организаций. В перспективе, в отрасли, по всей вероятности, будет продолжаться сложившаяся в предыдущие годы тенденция: сокращение удельного веса крупного промышленного строительства, рост объемов работ по реконструкции и техническому перевооружению, перепрофилированию производственных объектов, возведению небольших зданий и сооружений, предприятий бытового обслуживания, торговых заведений и т.п. Предполагается увеличение доли жилищного строительства, особенно индивидуального жилья, в общих объемах строительно-монтажных работ. При этом в городах сохранится точечная дислокация жилых домов с привязкой их к существующим инженерным сетям.

Пониженная инвестиционная активность и переход к новой структуре малообъемных работ определяют спрос на строительную технику средней и малой грузоподъемности. Потребуются машины и механизмы более мобильные и эффективные при работе в стесненных условиях существующей застройки. Так, например, удельный вес землеройных машин малой мощности и кранов с малой грузоподъемностью в составе парка строительных машин должен возрасти, в перспективе, в два раза.

Существенно снизиться потребность в мощных узлах по производству товарных бетонов и растворов. Более экономичным представляется использование бетонорастворосмесительных установок, располагающихся непосредственно на строительной площадке.

Повышение уровня индустриализации строительства, необходимость обеспечения сохранности грузов, особенно отделочных материалов, обусловят развитие контейнеризации строительных материалов и изделий.

Стесненность стройплощадок, необходимость обеспечения экологических требований, соблюдения чистоты и культуры производства в заселенных кварталах потребует применения мобильных, маневренных транспортных средств, что приведет к существенному росту в самосвальном парке доли машин средней и малой грузоподъемности. Потребуется интенсивно развивать парк специальных и специализированных транспортных средств (автобетоносмесителей, бетоновозов, цементовозов, панелевозов и т.д.), а также тягачей и прицепов. Все это приведет не только к обновлению парка машин, но и к его существенному видоизменению.

Таким образом, развитие эргатических строительных систем связано с решением проблемы обновления и переоснащения активной части основных фондов строительных организаций, а, следовательно, с созданием новых технологий, приростом потенциала интеллекта, повышением уровня инвестиций в эту сферу хозяйства и стабильностью производственных условий.

10.2. Типы строительных систем.

Всякая сложная система, в том числе и строительная, по утверждению социологов и экономистов, намного устойчивее упрощенной схемы. Это положение непрерывно подтверждается при анализе развития отечественного строительного комплекса. Поэтому в настоящее время понятие «строительная система» еще не имеет однозначного смысла. Под этим можно подразумевать строительно-монтажную организацию, систему бригад, систему строительных машин, потоков, систему процессов возведения зданий и сооружений и т.д. В любом случае, главное состоит в видении системы в целом, в правильном определении цели ее функционирования, структуры, критериев, ограничений, внешних и внутренних связей между частями и элементами системы.

Любая строительная система должна иметь определенную функцию, обладать своеобразием и особенностью. Поэтому классификация их достаточно условна и требует уточнений. Однако при всем своем многообразии они могут быть объединены в следующие три группы.

1. Административно-хозяйственные системы. Основу таких систем составляют все существующие строительные организации, строительно-монтажные и специализированные подразделения на законченном балансе, функционирующие на правах акционерных предприятий и имеющие лицензию на производство работ.

2. Организационно-технологические системы. Они включают в свой состав часть или полностью одну или несколько административно-хозяйственных систем в виде производственных участков, управлений и т.д. Функционирование таких систем, направленных на возведение зданий и сооружений, как отдельно стоящих, так и в рамках городского массива, рассчитано, как правило, на длительный период.

3. Программно-целевые системы. Предполагается, что такая система должна включать в себя организационно-технологические, отдельные части или полностью административно-хозяйственные системы. Такие системы рассчитаны на решение целевых задач в течение ограниченного времени при вводе отдельных объектов или пусковых комплексов.

Подобная классификация систем и подробный анализ каждой из них является отдельной сложной научно-технической проблемой, требующей самостоятельного изучения. Главным критерием общности всех типов и видов строительных систем является единство конечной цели их функционирования, которая в конечном итоге сводится к обеспечению строительства объектов, организации технологии строительного производства, повышению качества строительства и ввода зданий и сооружений в эксплуатацию в установленные сроки.

В любом случае создаваемая система должна соответствовать определенным требованиям, которые можно сформулировать следующим образом:

• всякая система должна представлять собой автономное образование, объединяющее совокупность взаимодействующих элементов и подсистем и обладающее интегративной функцией;

• формирование системы следует начинать с выявления функционального назначения и определения ее структуры, обосновывая с этих позиций функции ее элементов, их состав, виды связей и степенью их взаимодействия;

• структура системы должна быть производной от объема решения стоящих перед ней задач. При ее формировании следует учитывать, что работа системы будет тем эффективнее, чем более целесообразно подобраны ее элементы и лучше определены связи между ними;

• все частные решения, связанные с каждым элементом системы, должны быть подчинены общей эффективности ее работы;

• структура системы должна представлять органическое объединение ее элементов с выполняемыми ими процессами. При этом элементы, включенные в систему, должны обладать функциональными свойствами, интегрированными ее назначением;

• степень сложности системы следует определять в зависимости от состава элементов и совершающихся в ней процессов. Следует также учитывать динамичность системы и вероятностный уровень ее поведения.

Для проектирования систем необходимы организаторы нового профиля инженеры системотехники, знающие технологию строительного производства. Они должны возглавить проектирование строительных систем, создать и обеспечить их функционирование. Основной сферой их деятельности в современных условиях должно быть:

• совершенствование проектных и организационно-технических решений предприятий, зданий и сооружений;

• создание новых машин, современного оборудования и прогрессивной технологии возведения зданий и сооружений;

• разработка современных комплектов машин, позволяющих автоматизировать производственные процессы в строительстве;

• формирование системы контроля качества возводимых зданий и сооружений.

10.3.Современный подход создания строительных систем

и совершенствование проектных и организационно-

-технических решений.

В полный цикл проектирования, образующий соответствующую систему, входят технико-экономическое обоснование, все виды изысканий и собственно проектирование объекта. Известно, что проектирование зданий и сооружений включает разработку технологии их возведения, принятие объемно-планировочных и конструктивных решений, составление сметной документации.

В строительной практике известно мало случаев, когда строители возвели бы объект лучше, чем он запроектирован. Как правило, в процессе строительства чаще допускаются отступления от проекта, недоделки и даже нарушения, как самого проекта, так и строительных норм и правил. Поэтому, независимо от принадлежности возводимого объекта, приемка его осуществляется государственной комиссией.

Одной из центральных и наиболее сложных задач при разработке проектов предприятий, зданий и сооружений является выбор эффективного варианта. Он может осуществляться только путем системного анализа всех факторов, связанных с постройкой и эксплуатации того или иного сооружения. Анализ инвестиций, возможных последствий реализации проекта, оценка риска не достижения поставленной цели, влияние на социальную и природную среду – все это должно оцениваться при выборе варианта.

В настоящее время наиболее часто используются следующие методы оценки проектных решений:

• метод лучевой диаграммы;

• метод минимума отклонений от «идеального» объекта;

• метод квалиметрического анализа;

• метод анализа иерархий.

Метод лучевой диаграммы, по терминологии В.Н.Мастаченко (МГУПС) был разработан в центральном институте сварки в городе Галле в 1969 г. и стал известен под названием «Паук – ЦИС». Он был использован в медицинской практике для представления результатов диагностики под названием «полярная диаграмма» или диаграмма Кивмата. Метод используется при оценке разрешающей способности ЭВМ, сравнения вариантов программного обеспечения и т.д.

Существо метода заключается в том, что на листе бумаги вычерчиваются две концентрические окружности: малая и большая. По числу учитываемых критериев из центра окружностей проводятся радиусы-лучи на одинаковом расстоянии друг от друга. Для каждого показателя-фактора вариантов определяется область «хороших» и «плохих» значений. Исходя из этого, начало отсчета для шкал разных показателей будет располагаться то на малой, то на большой окружности. Для сравниваемых показателей, имеющих размерность, на лучи наносится шкала, в единицах которой измеряется соответствующий показатель. Другие факторы могут измеряться по десятибалльной системе. В этом случае луч разбивается на десять равных частей. Факторы, принадлежащие одному и тому же варианту, соединяются каким-либо одним типом линий. Таким образом, на диаграмме образуются несколько многоугольников. Исходя из правила их построения, можно утверждать, что вариант, для которого площадь многоугольника меньшая, является наилучшим.

На рис. 10.1. показана лучевая диаграмма, на которой графически представлены показатели вариантов сравнения двух жилых домов.

Рис. 10.1. Пример лучевой диаграммы.

Оценка их производилась по следующим критериям:

1. Сметная стоимость (единовременные затраты);

2. Эксплуатационные затраты;

3. Общая площадь дома или строительный объем;

4. Уровень шума на месте расположения дома;

5. Удобство планировки дома;

6. Ориентация дома по отношению к оси север – юг;

7. Обеспеченность инженерным оборудованием;

8. Удобство расположения домов на территории населенного пункта.

Лучшими показателями можно считать меньшие единовременные и эксплуатационные затраты, меньший уровень шума, большую площадь дома, большее удобство планировки, южную ориентацию жилых основных помещений дома, полный комплекс инженерного оборудования.

Вопрос об удобстве расположения дома достаточно субъективный, но в данном случае можно считать, что лучшее – расположение ближе к центрам обслуживания и транспортным коммуникациям.

В связи с этим, начало отсчета для шкал разных факторов будет располагаться то на малой, то на большой окружности. Визуально можно определить, что вариант № 2 имеет лучшую интегральную характеристику: меньшую площадь многоугольника.

Аналогичным образом можно оценить технологичность возведения здания или сооружения, выбирая соответствующие критерии.

Метод минимума отклонений от «идеального» объекта возник в связи с развитием автоматизации в области проектирования. Он позволяет автоматически выбирать вариант из множества их по некоторому обобщенному критерию.

Для использования метода необходимо иметь не менее 2-х вариантов. Все показатели их должны быть представлены в количественной форме. Для показателей целесообразно заранее определить их нормированные коэффициенты весомости.

Допустим, что для некоторого объекта разработано n вариантов и для каждого из них определено m показателей. Все результаты представлены в виде матрицы. Табл. 10.1.

Таблица 10.1.

Матрица абсолютных значений показателей вариантов

Показатели Pi	Значение показателей Р в вариантах j = 1…..n						«идеальный» вариант
	1	2	3	4	n - 1	n
P1	P11	P12*	P13	P14	P1(n-1)	P1n	P12
P2	P21	P22	P23	P24	P2(n-1)*	P2n	P2(n-1)
P3	P31*	P32	P33	P34	P3(n-1)	P3n	P31
P4	P41	P42	P43	P44*	P4(n-1)	P4n	P44
Pm-1	P(m-1)1	P(m-1)2	P(m-1)3*	P(m-1)4	P(m-1)(n-1)	P(m-1)n	P(m-1)3
Pm	Pm1	Pm2	Pm3	Pm4	Pm(n-1)	Pmn*	Pmn

Анализ всех строк по каждому из показателей выявил, допустим, некоторые наилучшие значения, которые обозначим звездочкой. Вопрос о том, что считать наилучшим показателем решается с учетом конкретной задачи. Из всех наилучших показателей можно составить еще один P_ij – й вариант (колонка справа), который можно назвать «идеальный». Фактически такой вариант может быть внутренне противоречивым и невозможным для реализации. Поэтому термин «идеальный» следовало бы заменить на «идеалистический», так как такие решения не всегда реализуемые.

Для каждого показателя P_ij рассчитывается относительное отклонение (по модулю) от наилучшего значения по формуле

W_ij = ( P_ij - P_ij^* ) / P_ij^* где i = 1….m , j = 1….n (10.1.)

Вычисление W_ij производят по всем строкам и столбцам. Затем составляют новую матрицу. Табл. 9.2.

Таблица 10.2.

Матрица относительных отклонений показателей

вариантов от «наилучших» значений.

Показатели Рi	Значения отклонений Wij в вариантах j
	1	2	…….	j	…….	n
P1	W11	W12	……	W1j	…….	W1n
P2	W21	W22	……	W2j	…….	W2n
…….	……	…….	……	……	…….	……
Pi	Wi1	Wi2	……	Wij	……	Win
……	……	…….	……	……	……	……
Pm	Wm1	Wm2	……	Wmj	……	Wmn
Сумма отклонений	S1	S2	…..	Sj	…..	Sn

В последней строке таблицы 9.2. по столбцам подсчитываются суммы относительных отклонений

S_j = j = 1 ….n (10.2)

Наиболее удачным, можно полагать, будет тот вариант, для которого сумма S является минимальной.

Наряду с некоторыми достоинствами метод имеет существенные недостатки. Главным недостатком является отсутствие доказательства того, что синтезированный «идеальный» вариант действительно может быть использован как образец для подражания. Составленный по описанным выше правилам может иметь место вариант, в котором малая трудоемкость и низкая сметная стоимость может сочетаться с высокой бальностью за архитектурные решения. Ясно, что эти показатели в одном варианте несовместимы и недостижимы.

Метод квалиметрического анализа основывается на результатах экспертной оценки возводимого здания и сооружения.

Квалиметрия – это научное направление, изучающее методологию и проблематику количественной оценки качества объектов или предметов. Согласно квалиметрии любое понятие «качества» рассматривается как некое сложное свойство. Под свойством понимается черта, характеристика, объективная особенность изучаемого объекта. Вместе с тем понятие «свойство» в общем случае рассматривается как комплексное, сложное понятие, которое может разлагаться на менее сложные определения. Декомпозиция (разложение) может продолжаться до тех пор, пока рассматриваемое сложное свойство не будет выражено через квазипростые свойства, но которые можно, для целей решаемой задачи, рассматривать как условно простые и количественно измеряемые факторы (длина, площадь как свойство, трудоемкость, производное от линейных размеров и т.д.).

В настоящее время формальные методы декомпозиции сложных свойств отсутствуют, поэтому для решения этой задачи необходимо привлекать экспертов. В соответствии с определенной технологией они декомпозируют понятие качества объекта как сложного свойства в иерархический набор менее сложных понятий. Этот выбор выражается графом в виде «дерева свойств», (рис. 10.2) или с помощью таблицы (табл. 10.3).

Рис. 10.2. Схема графа «дерева свойств»

Таблица 10.3.

Возможная форма представления

графа «дерева свойства»

Имя корневого свойства (ИК)

Имена сложных свойств 1 – го уровня

СС1

СС2

СС3

Имена сложных свойств 2 – го уровня

СС11

СС12

……

……

……

……

……

……

СС3m

………………………………………………………………………………………….

Имена простых (квазипростых) свойств

Дерево свойств является ключевой позицией для квалиметрии, но оно дает лишь возможность во всем объеме оценить качество сооружения. Процедура и последовательность действий при оценке качества объекта приведена на схеме. Табл. 10.4.

Таблица 10.4.

Последовательность действий при оценке качества объекта.

Последовательность, вид решения	Содержание квалиметрических действий
1. ЛПР	Назначение ЛРМ и выдача задания на разработку МКА
2. ЛРМ	Системный анализ проблемы оценки качества
3. ЛРМ	Формирование групп участников разработки МКА
4. ОГ	Построение дерева свойств
5. ОГ	Выявление показателей свойств
6. ЭГ	Определение значений коэффициентов весомости
7. ОГ ЭГ	Определение эталонных и браковочных значений показателей свойств
8. ОГ	Определение значений абсолютных показателей свойств
9. ТГ	Определение значений относительных показателей свойств
10. ТГ	Определение значений показателя качества

В данном случае приняты следующие обозначения: ЛПР – лицо, принимающее решение; ЛРМ – лицо, разрабатывающее методику квалиметрического анализа; ОГ, ЭГ, Т - соответственно организованная, экспертная и техническая группы.

В зависимости от характера задачи эти группы могут быть объединены в одну или в дальнейшем могут быть представлены одним лицом. В этом случае третья процедура сводится к выбору этого специалиста.

Выявление показателей – это определение наименований и размерностей свойств. Это необходимо, например, для характеристики такого свойства как «удобство рабочего места» при выполнении какой-либо строительной работы и др. Поэтому процедуры 4 и 5 могут выполняться как отдельно, так и одновременно.

Разные свойства обычно имеют различную значимость для решения той или иной задачи. В связи с этим всегда необходимо определять весомость полученных показателей.

В рассматриваемой методике могут использоваться два вида коэффициентов весомости:

• групповые нормированные коэффициенты G^’, определяющие весомость показателя каждого свойства относительно показателя любого другого свойства, входящего только в данную группу свойств;

• ярусные коэффициенты G , являющиеся основными коэффициентами весомости и вычисляемые на основе коэффициентов G^’.

Для определения групповых коэффициентов приглашаются эксперты. По их оценкам G^э вычисляются средние значения G^’_ср для каждого свойства и определяется сумма средних оценок для этой же группы. Каждая средняя оценка G^’_ср делится на эту сумму. В результате этого получаются нормированные для данной группы значения, сумма которых равна единице.

Эта процедура повторяется для каждой группы на последнем уровне свойств, затем – для групп на предпоследнем уровне и т.д.

После определения нормированных значений G^’ для каждой группы на i-том уровне, где i = 2,3…, можно найти коэффициенты весомости по уровню (ярусу) в целом, найденные относительно i- го уровня.

Для этого групповой коэффициент, например, на 4-м уровне для свойства С₁ умножается на произведение групповых коэффициентов свойств СС₁₁ и СС₁. Эта операция производится для каждого группового коэффициента на 4-м уровне. То же делается для 3-го уровня. Для 2-го уровня эта операция не требуется, так как групповой коэффициент для интегрального качества равен 1.

Операция 7 нужна для определения образцовых (эталонных) и браковочных показателей, которые используются для вычислений относительных значений показателей свойств с помощью выражения

К_i = , ( 10.3 )

где i = 1, 2 ….; K_i , Q_i - соответственно относительное и абсолютное свойства; E_i - эталонный показатель; B_i - браковочный показатель.

Эталонные и браковочные показатели следует определять только для свойств на последнем уровне.

Интегральное качество объекта (ИК) определяется как произведение

ИК = к ( 10.4 )

где к - некоторый коэффициент сохранения эффективности объекта и может быть принят равным единице или определен по формуле

к = ( 10.5 )

В выражении 10.5 величины Т, t , T_э соответственно обозначают срок возведения объекта, время простоев и директивный (нормативный) срок строительства.

Главное достоинство МКА заключается в том, что она позволяет оценить качество конкретного объекта без привлечения объектов-аналогов. Наиболее полно достоинства метода реализуются при построении «дерева свойств», вплоть до простых свойств.

Метод анализа иерархий (МАИ) был разработан Т.Саати и К.Карне. В российской печати он бып опубликован в книге Т.Саати, К.Карне «Аналитическое планирование. Организация систем». М., 1991 г. В настоящее время метод применяется для анализа инвестиционных и социальных проектов.

Метод реализуется в следующей последовательности:

1. В соответствии с глобальной целью, на которую ориентирован инвестиционный проект, строится иерархия критериев, позволяющая оценивать альтернативные решения. Рис. 10.3.

2. С помощью шкалы относительной важности по парным сопоставлением критериев одной и той же группы, расположенной на некотором уровне, определяется относительная значимость критериев в форме матриц по парных сравнений критериев.

3. Полученный вектор собственных значений матриц по парных сравнений дает вектор собственных (локальных) приоритетов критериев в матрицах. Используя линейные модели, учитывающие структуру системы критериев, локальные приоритеты критериев и показатели свойств альтернативных вариантов, рассчитываются интегральные оценки приоритета каждого варианта в интервале от 0 до 1.

Рис. 10.3. Схема построения иерархии критериев

Анализ рассмотренных методов показывает, что каждый из них образует замкнутую самостоятельную систему, которая позволяет формализовать анализ не только конструктивного решения сооружения, но и их технологичность и организационно-техническое обеспечение. Однако изложенные методы имеют как достоинства, так и недостатки.

Одно из негативных положений методов МКА и МАИ является использование экспертных (субъективных) оценок. Однако решения всегда принимают люди, и формализованность методов лишь помогает определить те или иные показатели. Положительной чертой, указанных методик, является то, что «дерево свойств» и иерархия критериев легко контролируются. При включении или отсутствии какого-либо критерия всегда возможен поиск компромисса при конструктивном подходе к проблеме.

Использование субъективных оценок для определения весомости в МКА или значимости критериев в МАИ, конечно приводит к погрешностям. Но есть способы, помогающие снизить их уровень.

Первый способ состоит в увеличении числа уровней в системе критериев. Как правило, оценки экспертов могут носить как положительный, так и отрицательный характеры. В связи с этим при увеличении числа критериев колебания в их оценке, в определенной степени, нивелируются.

Привлечение большего числа экспертов может являться вторым способом, помогающим снизить уровень погрешностей. Очевидно, что чем сложнее задача и чем противоречивее оценки экспертов, тем большее количество их следует привлекать к анализу. Необходимо отметить, что для интегральной оценки вариантов влияние субъективных факторов значительно меньше, чем для промежуточных результатов.

Третий способ обеспечения надежности результатов – проведение многократных расчетов при варьировании, как системой критериев, так и оценками их относительной важности. Это можно осуществить с помощью численного моделирования. Оно может быть рекомендовано для практического использования с целью получения оценки вероятных погрешностей результатов. При многократных расчетах можно определить средние значения интегральных приоритетов и их коэффициенты вариации. В конечном итоге это дает возможность определить степень надежности результатов расчетов глобальных приоритетов.

10.5. Системный подход при формировании

качества возводимых сооружений.

В первой главе настоящего издания было отмечено, что оценка качества СМР при их приемке от исполнителя и всего сооружения в целом производится в соответствии с требованиями соответствующих документов ТУ, ГОСТ, СНиП. При этом следует отметить, что любая методика оценки качества СМР и продукции основана на сравнении фактических отклонений с регламентируемыми показателями в нормативных документах. Требования к приемке работ таковы, что любое отклонение контролируемого параметра сверх нормативного допуска, установленного СНиП, не допускается.

Для выполнения этого требования при возведении зданий и сооружений необходимо непрерывно контролировать технологический процесс и при сдаче законченных этапов работ осуществлять сплошной приемочный контроль. Это приводит к непроизводительным затратам и необоснованному удорожанию работ. Поэтому оценку качества СМР, чаше всего, осуществляют с применением статистических методов, разработкой и использованием комплексной системы управлением качества строительно-монтажных работ (КС УК СМР).

Такая система предназначена для совершенствования организации строительного производства. Ее целью является постоянное обеспечение соответствия качества строительно-монтажных работ требованиям нормативно-технической документации и повышения на этой основе эффективности строительного производства.

По своему составу КС УК представляет собой ряд документов, в которых юридически и организационно закреплены следующие ее принципы:

• Стандартизация. Все основные требования к качеству строительства и функции системы регламентируются государственными стандартами и нормативно-технической документацией. Деятельность строительной организации определяется стандартами предприятия.

• Системность. Вопросы качества обеспечиваются с помощью комплексного подхода с позиции системного анализа.

• Оптимальность. Решение поставленных задач обеспечивается минимальной суммой затрат на разработку системы и ее функционирование.

• Рациональное ограничение. В системе рассматриваются лишь те факторы, которые в наибольшей степени влияют на качество строительства.

• Динамичность. Система непрерывно совершенствуется с учетом технического прогресса, изменения требований нормативно-технической документации, накоплением опыта.

• Информационность. Постоянное информационное обеспечение в виде прямой (командной) и обратной (отчетной) информации.

В состав КС УК входят следующие основные документы:

• руководство по разработке и внедрению КС УК в строительных подразделениях;

• основные положения по управлению качеством строительных материалов, изделий и конструкций;

• положение о службе технического контроля с указанием основных обязанностей должностных лиц, ведущих надзор за качеством строительно-монтажных работ;

• положение по учету брака в строительном подразделении;

• положение о претензионной работе, определяющее взаимоотношения между строительными подразделениями и устанавливающее порядок оформления и предъявления претензий, рекламаций при обнаружении брака;

• положение о материальном и моральном стимулировании, содержащее меры материального и морального воздействия за хорошее или плохое качество труда, работ или объекта в целом;

• комплекс организационно-технологических подразделений, разработка которых осуществляется самим строительным подразделением, исходя из конкретных условий их производственнно-хозяйственной деятельности;

• набор карт пооперационного контроля качества выполняемых работ, являющихся технологическими стандартами предприятия по производству СМР;

При управлении качеством строительно-монтажных работ обычно выполняются следующие основные функции:

• планирование качества СМР, выпускаемых изделий и строительных материалов бригадами, участками, производственными предприятиями, заводами и т.д.;

• подготовка строительного производства – обеспечение готовности строительной организации, ее подразделений и служб к выполнению СМР запланированного качества и в заданных объемах;

• материально-техническое снабжение – обеспечение строительства в заданные сроки материалами, изделиями, конструкциями, оборудованием и другими материально-техническими ресурсами, создание условий для сохранения ресурсов при их транспортировке, складировании и хранении;

• контроль, информационное обеспечение и оценка качества строительной продукции, то есть - обеспечение необходимой и объективной информацией о фактическом уровне качества СМР, выявление причин отклонения от требований проекта, СНиП, ГОСТов, проведение всех видов технического контроля: входной контроль проектной документации, материалов и изделий, операционный контроль, приемочный контроль на всех этапах СМР, инспекционный контроль готовых объектов, этапов работ, технологических процессов;

• аттестация выпускаемых в подразделениях строительной организации материалов и изделий;

• метрологическое и геодезическое обеспечение – своевременное обеспечение единства, точности и достоверности измерений геометрических и физико-технических параметров при производстве СМР и изготовлении изделий;

• подбор, расстановка и обучение кадров и организация трудовой деятельности;

• стимулирование повышения качества СМР;

• правовое обеспечение управления качеством строительной продукции – организация функционирования всех элементов КС УК в соответствии с законодательством России.

Комплексная система управления качеством базируется на общих положениях теории управления и входит как составная часть во все подразделения и отделы общей системы управления строительной организации. Работа по созданию КС УК и ее функционирование возглавляется руководителем организации, который осуществляет общее руководство системой. Все принципиальные и сложные вопросы, связанные с разработкой, созданием и функционированием КС УК, решаются технико-экономическим советом строительной организации, советом директоров и соучредителями.

Оперативное руководство всей повседневной работой КС УК осуществляют главные инженеры строительных организаций и ее подразделений совместно со службами, подчиняющиеся главным инженерам. К ним относятся строительная лаборатория, службы технического контроля, инженеры по труду и заработной плате и линейный (производственный) персонал.

Тщательность и эстетичность выполнения работ может оцениваться комиссионно при оценке всего объема того или иного вида работ, выполненных исполнителем или бригадой в целом по объекту или за определенный период. Эта оценка определяется как средняя К_э из всех оценок, выставленных членами комиссии

К_э = (10.23)

где К₁, К₂, К₃ ….К_m - оценки, выставленные каждым членом комиссии; m - число членов комиссии.

Мастер или прораб определяют качественную оценку работ К_т при приемке их от исполнителей как среднюю арифметическую из всех оценок по каждому показателю качества (допускаемому отклонению) для данного вида работ в соответствии со СНиП

К_т = (10.24)

где О₁, О₂ ….О_n - оценка для каждого показателя качества согласно СНиП; n – число показателей качества согласно СНиП.

Общая оценка качества всего выполненного объема СМР может определяться как средняя арифметическая О_р из оценок мастера или прораба К_т и оценки, сделанной комиссией за эстетичность выполнения К_э

О_р = (10.25)

Оценка качества СМР по законченному объекту О_о может осуществляться на основе оценок качества отдельных видов СМР с помощью выражения

О_о = (10.26)

где Р₅, Р₄, Р₃ - количество видов работ, получивших соответственно оценки «отлично», «хорошо», «удовлетворительно».

Полученные оценки работ округляются до целого числа по общему правилу округления.

Вместе с тем КС УК СМР имеет некоторые недостатки:

1. Отсутствует связь между уровнем качества СМР и оплатой труда рабочих и ИТР. Каждая строительная организация подобную задачу решает по своему.

2. Система не решает вопроса о заинтересованности строителей в уменьшении средств на содержание зданий и сооружений в период их эксплуатации.

3. Система не охватывает субподрядные организации.

Указанные недостатки свидетельствуют о том, что система КС УК СМР требует дальнейшего совершенствования в плане разработке системы материальной заинтересованности непосредственных исполнителей, создание правовых взаимоотношений между заказчиком и подрядной организацией. В этом случае заказчик мог бы иметь определенные гарантии при эксплуатации возведенных зданий и сооружений.

10.6. Пути снижения материалоемкости

возводимых зданий и сооружений.

В настоящее время особенно важно, чтобы достижения научно-технического прогресса, обеспечивающие снижение трудоемкости работ и цены продукции в виде готовых зданий и сооружений при повышении их качества, без задержек использовались в производстве. Снижение цены производства обеспечивает воплощение в жизнь принципа «максимум эффекта при минимуме затрат» - как основного условия получения строительной организацией максимальной прибыли. Для гарантированной реализации этого положения нужно, чтобы планово-оценочные показатели работы предприятий и организаций принуждали их к необходимости незамедлительного и полного использования высокопроизводительных машин и оборудования с низкой стоимостью эксплуатации и передовой технологии. Видимо, только с этих позиций может быть произведена оценка действий строительных организаций.

Известно, что снижение стоимости единицы мощности того или иного предприятия, особенно ее пассивной части, является одним из определяющих факторов повышения экономической эффективности капитальных вложений. Снижение доли пассивной части, в свою очередь, определяется материалоемкостью, т.е. стоимостью применяемых материалов и конструкций, которая колеблется от 40 до 60% всех затрат. Она является ключевой позицией стоимости производства работ в строительстве.

На практике действующая система планово-оценочных показателей построена таким образом, что строительные организации фактически заинтересованы в росте сметной стоимости строительно-монтажных работ. Это связано с тем, что чем выше цена, тем выше показатель товарной строительной продукции, лучше фондообразующие показатели и большая материальная заинтересованность строительных организаций.

Предприятия промышленности строительных материалов также стремятся к повышению стоимости выпускаемых изделий и заинтересованы внедрять то, что повышает уровень материалоемкости выпускаемых изделий. Применение эффективных недорогих материалов является для них экономически невыгодным обстоятельством. Таким образом, повышение материалоемкости продукции для строительных предприятий становится практически самоцелью. Отсюда следует, что если строительная организация и заинтересована в использовании достижений научно-технического прогресса, то лишь на путях повышения цены производства, а не ее снижения.

Возникает острое противоречие между направленностью экономического принципа «максимум эффекта при минимуме затрат», с одной стороны, и с другой - направленностью существующих до сих пор оценочных показателей работы строительных организаций, стремлением получения максимальной прибыли любой ценой. Материалоемкость в этом противоречии занимает основное положение. Острота противоречия определяется тем, что направленность принципа и системы показателей не просто не совпадают, а диаметрально противоположны.

До тех пор, пока оценочные показатели работы предприятий и организаций при существующей налоговой системе будут базироваться на ценностном методе их исчисления, не удастся разрешить указанные противоречия. Любые попытки совершенствования стоимостного метода исчисления показателей, предпринимаемые в последнее время, способны лишь несколько сгладить, но не разрешить это противоречие. Его углублению способствует и планирование работы строительной организации по принципу «факт плюс рост».

Опыт производственной деятельности строительных организаций показывает, что затратный метод оценки мало способствует их дальнейшему развитию. Потери, которые влечет за собой применение этого метода, как показывает анализ, уже сейчас достигают больших значений и проявляются в замедлении научно-технического прогресса, банкротстве строительных организаций, росте незавершенного строительства, замедленном внедрении в производство новых технологий и строительных материалов и т.д. Сохранению его в дальнейшем будет приводить к возрастанию потерь и свертыванию объемов строительства.

Радикально положение может измениться лишь тогда, когда налоговые отчисления строительных организаций будут базироваться не на оценочных показателях предприятий, их ценностном выражении, а на натуральном методе их исчисления. Ясно, что реализация натурального метода исчисления сопряжена с некоторыми трудностями, тем не менее, необходимо найти пути их преодоления.

Все основные показатели предприятия, такие как мощность, ввод в действие производственных мощностей, годовой объем работ, фонд заработной платы и другие должны исчисляться по конечной продукции в физических единицах ее измерения. В качестве физических единиц измерения целесообразно принять для оценки следующие показатели:

1. Ввод в действие жилых и гражданских зданий и сооружений по расчетам с заказчиком, как это принято в мировой практике.

2. Мощности, объемы строительно-монтажных работ в виде приведенных кубических метров строительных объемов зданий и сооружений, оплаченных заказчиком. Для специализированных организаций это могут быть приведенные кубометры грунта, площади отделочных поверхностей, приведенный кубометр строительного объема специальных работ и т.п.

3. Норматив фонда заработной платы в виде затрат на приведенный показатель измерения мощности строительной организации.

4. Рентабельности – процент по отношению прибыли к себестоимости.

5. Образования фондов экономического стимулирования в рублях на приведенный показатель единицы мощности строительной организации в зависимости от процента рентабельности.

При такой системе сметная стоимость станет не оценочным, а лимитно-расчетным показателем и строительные организации будут вынуждены стремиться к всемерно возможному ее увеличению. Применение ресурсосберегающих и снижающих материалоемкость достижений научно-технического прогресса будет способствовать росту рентабельности, прибыли, а значит, станет выгодным для строительных организаций.

Использование экономичной техники и современных технологий будет способствовать успешному достижению нормативного процента рентабельности, что в свою очередь обеспечит рост фондов экономического стимулирования. Повысится заинтересованность строительных организаций в ускорении научно-технического прогресса по пути снижения цены производства.

Реализация представленных положений требует значительных усилий по научному обоснованию методических положений предлагаемой системы, актуальность которой очевидна. Следует отметить, что в отдельных случаях существующий на сегодняшний день метод может сохраняться, но экономически целесообразные границы его применимости должны получить строгое научное обоснование.