4.2. Моделирование параметрами отрядов при строительстве земляного полотна на участках

проектно-технологических модулей

Земляное полотно на ММГ представляет собой сложное многослойное сооружение, состоящее из нескольких конструктивных слоев, иногда разделенных прослойками из материалов с разной теплопроводностью, для обеспечения тепловой устойчивости многолетнемерзлого основания. Эти слои могут сооружаться в разные сезоны года (зимний или летний), разными технологическими способами, возможно с организационнотехнологическими перерывами, одним или разными специализированными отрядами.

В общем случае с учетом вышеназванных обстоятельств продолжительность возведения конструкции k-го типа на j-м участке i-го ПТМ

рассчитывается по формулам

106

где − сменная производительность р-го механизированного отряда на j-м участке i-го ПТМ при выполнении s- го технологического процесса в -м месяце, ед.изм./смена; − объем работ s-го технологического процесса для конструкции k-го типа на j-м участке i-го ПТМ, ед. изм.; свойства m-го материала (грунта) для s-го технологического про-

цесса k-й конструкции в -м месяце; − коэффициент, учитывающий сезонность работ.

Опыт разработки организационно-технологических схем при строительстве земляного полотна железнодорожных магистралей в северных условиях показал, что на сложных объектах «особенно важно учитывать взаимосвязь конструктивных параметров, технологических функций, экологических требований и организационной структуры строительного производства» [129, 151]. На наш взгляд, при согласовании трех типов решений: конструктивного, технологического и организационного доминирующим должно быть конструктивное решение, обоснованное расчетами (особенно при строительстве на многолетнемерзлых основаниях). Для формирования вариантов технологических и организационных способов реализации конструктивного решения эффективно использование в комплексе методик функционально-стоимостного, функциональноструктурного, морфологического анализов [50].

На рис. 4.5 представлен алгоритм расчета параметров специализированных отрядов на проектно-технологических модулях. Комплекс работ по сооружению земляного полотна может быть выполнен с разным характером использования ресурсов и освоения частных фронтов работ (по участкам ПТМ), с технологическими и организационными ограничениями на связи между работами, и следовательно, с разными техникоэкономическими показателями.

При определении производительности и структуры отрядов в сложных природных условиях особую роль играет научно обоснованное нормирование производственных процессов. Общее определение технического нормирования – это установление технически обоснованных норм затрат труда, машинного времени и материальных ресурсов на единицу продукции. Проектирование производственных норм может осуществляться двумя методами технического нормирования: расчетноисследовательским и расчетно-аналитическим [88,89].

Расчетно-исследовательский метод достаточно трудоемок, требует специальных знаний, фотохронометражного учета времени выполнения операций и в большей степени может быть использован при проектировании производства работ непосредственно в низовых дорожных организа-

107

циях (на уровне подрядчика). При расчетно-аналитическом методе используют паспортные показатели работы машины, которые косвенно характеризуют техническую производительность машины и устанавливаются в различных условиях при полигонных испытаниях.

Рис. 4.5. Расчет параметров специализированных отрядов на ПТМ

На стадии проектирования организации строительства более приемлем второй метод, если в нормативах отсутствует объективная оценка производительности принятых машин (импортное производство).

Нормативная эксплуатационная производительность машины, по которой затем определяют норму времени на выполнение единичного измерителя работ, определяется по формулам [88]

где Пт, Пэ, Пн – соответственно часовые техническая, расчетная эксплуатационная и нормативная эксплуатационная производительности машины;

108

Ки − коэффициент использования машины по времени, учитывающий регламентированные перерывы; Кприв − коэффициент приведения часовой расчетной эксплуатационной производительности Пэ к нормативной.

Условия работы дорожных машин многовариантны. Так, при техническом нормировании разработки грунта бульдозером Komatsu разрабатывается 240 различных по величине норм времени, которые учитывают 10 видов грунта с разным углом естественного откоса, состояние грунта (сухой, влажный , мокрый), четыре варианта уклона или подъема на пути перемещения грунта.

Техническая норма на разработку грунта экскаватором Caterpiller, определяемая на основе расчетно-аналитического метода, учитывает следующие факторы: условия разгрузки (в отвал, в транспортные средства); группа грунта (6 групп по сложности разработки); вид ковша (прямая, обратная лопата, драглайн); угол поворота, град. (90, 110, 135, 150, 180).

Нормы времени на разработку 100 м3 грунта экскаватором Caterpiller 320L в диапазоне от самых легких до самых сложных условий меняются от 0,3 до 4,9 маш.-ч.

Для расчета технических и эксплуатационных производительностей машин, норм времени на производство работ нами разработано программное обеспечение на базе MS Excel [96].

Результаты многолетних нормативных наблюдений показывают, что численная величина Ки для различных машин устойчиво сохраняется на

уровне 0,7 − 0,8, однако может уточняться для разных видов машин.

С помощью коэффициента приведения усредняется влияние органи- зационно-технологических условий выполнения процесса, мастерство машиниста и техническое состояние машины и определяется нормативная эксплуатационная производительность.

Например, при работе комплектов «погрузочные средства − автомобили» эксплуатационная производительность отряда может определяться исходя из расчетной производительности погрузочных средств. В то же время выполненные исследования и практический опыт доказывают, что для различных условий работы можно рассчитать более рациональную схему закрепления автомобилей за погрузочным средством, учитывая вероятностный характер функционирования данной системы [66]. Оптимизация составов соответствующих звеньев с позиций теории массового об-

служивания позволяет повысить производительность отряда на 18 − 20 %

. При этом коэффициент условий работы меняется в пределах 0,65 − 0,75. Именно нормирование технологических процессов позволит определить рациональные условия организации производства и выявить резервы по-

109

вышения темпов работ, производительности труда и экономии энергетических ресурсов.

Вариантное проектирование составов отрядов осуществляется исходя из критерия энергосбережения при работе на проектно-технологическом модуле с учетом условий производства работ и производительности отдельных машин отряда по формуле [75]

Общие энергозатраты на производство земляных работ на ПТМ определяются по формуле

звена отряда, МДж; n – количество звеньев разнотипных машин в отряде (n = 1…N); – объем работ n-го звена, м3; – энергозатраты на единицу объема работ m-й машины в n-м звене, МДж/м3; m– количество однотипных машин в звене (m = 1…M), шт.

Данный показатель может служить критерием для сравнения и обоснованного выбора специализированных отрядов при выполнении работ на различных проектно-технологических модулях автомобильной дороги.

При сравнении вариантов взаимосвязанных конструктивных и орга- низационно-технологических решений в линейном строительстве с длительным периодом освоения капитальных вложений дисконтированные капитальные затраты рассчитывают по каждому структурному модулю c месячным шагом расчета по формуле

, ( 4.8)

110

где − дисконтированные капитальные затраты по k-му варианту орга- низационно-технологического решения на r-м структурном модуле (земляное полотно), тыс. руб; – затраты на подготовительные работы в

период t,тыс .руб; − количество рабочих смен работы на j-м участке i-

го проектно-технологического модуля (ПТМ) в интервале планирования t;

– стоимость машино-смены работы p-го специализированного отряда

на i-м модуле, тыс. руб; t – месячный интервал планирования (шаг расчетного периода); T – расчетный период строительства дороги с максимальной продолжительностью по вариантам, мес.; – месячная норма дисконта.

Суммарные дисконтированные капитальные вложения в строительство автомобильной дороге рассчитывают, суммируя дисконтированные капитальные вложения основного и обеспечивающих производств на каждом шаге расчета по всем структурным модулям.

Реализацию модульного принципа при разработке ПОС продемонстрируем на примере строительства участка автомобильно дороги III технической категории на многолетнемерзлых грунтах в Саха-Якутии (I ДКЗ). Описание конструкций по вариантам и закрепление этих конструкций за участками ЛДК на основе проектно-технологического моделирования представлено в подразделе 3.3 (табл. 3.2).

Разработано два варианта строительства земляного полотна на ММГ. Первый вариант – один специализированный отряд поточным методом ведет строительство земляного полотна с разными конструктивными решениями на всех линейных ПТМ (рис. 4.6,а), второй вариант – работают два специализированных отряда (ЛПТМ-1, ЛПТМ-2) параллельнопоточным методом (рис. 4.6,б). В соответствии с предложениями [129] во втором варианте строительство ведется в два этапа. На первом этапе на всю длину участка строится дорога высотой не более одного слоя земляного полотна, совмещенная со строящимся земляным полотном, но уширенная в нижней части насыпи для проезда транспорта и передислокации строительной техники.

Рассчитаны сроки и затраты на подготовительные работы отдельно по каждому варианту организации работ. Строительство дорожной одежды предусмотрено в летний строительный сезон одним потоком на всем протяжении с учетом технологических перерывов после строительства земляного полотна по каждому из вариантов. Расчеты дисконтированных капитальных затрат выполнены по формуле (4.8). В расчет не включены затраы на сосредоточенные работы и искусственные сооружения, так как ни совпадают по срокам и объемам для обоих вариантов организации работ.

111

Рис. 4.6. Схема строительства земляного полотна на участках ПТМ:

а − 1-й вариант − один специализированный поток; б − 2-й вариант – параллельно-поточный метод

112