Возведение здан. из сборн констр 8-001 / ТВЗиСК / Земл_работы_ч_3 / Зем_работы_ч3

Рис. 10

Рис. 11

11

Рис. 12

После определения объемов массивов выемок и насыпей надо решить: откуда и куда транспортируется грунт, какими машинами целесообразно разрабатывать грунт, какими машинами грунт доставляется к месту укладки. Ответы на эти вопросы мы называем распределением земляных масс. Конечно, хочется найти наилучший способ ответа на эти вопросы. Задача распределения земляных масс многовариантна, поэтому необходимо выбрать наиболее выгодный, оптимальный вариант.

1.3. Сущность задачи линейного программирования

Рассмотрим так называемую транспортную задачу, или задачу о назначениях, являющуюся частным случаем линейного программирования, которая позволяет найти оптимальное решение — наилучшее по какому-то критерию. В качестве критерия оптимальности могут быть выбраны: минимальная стоимость варианта, минимальный срок работ, наименьшие энергозатраты и пр.

Массивы выемок, где нужно разрабатывать грунт, будем называть поставщиками. Соответственно массивы насыпей — потребителями. Пусть имеется m поставщиков и n потребителей грунта. Считаем, что качество товара (грунта) у поставщиков одинаковое и этот товар (грунт) пригоден для всех потребителей. Пусть cij — удельные затраты на разработку и доставку грунта от i-гопос- тавщика к j-му потребителю. Удельные затраты зависят от выбранного критерия оптимальности варианта распределения. Если, к примеру, выбран критерий минимальной стоимости, то cij — себестоимость разработки и перемещения одного кубометра грунта от поставщика i к потребителю j. Если выбран критерий минимальной продолжительности производства работ, то cij —величина, обратная суточной производительности комплекта машин, разрабатывающих и перемещающих грунт от поставщика i к потребителю j.

В курсовом проекте будем находить вариант с минимальной стоимостью. Обозначим vij объемы поставок грунта от i-го поставщика к j-му потре-

бителю.

12

Название транспортной рассматриваемая задача получила потому, что к ней сводится оптимизация плана перевозок грузов из m пунктов отправления с запасами а1, ..., аm в n пунктов назначения с потребностями b1, …bn. Роль значения коэффициентов сij в целевой функции играет удельная стоимость, т. е. значение себестоимости разработки и перевозки одной единицы груза из пункта i в пункт j.

Переменные в этой задаче имеют индексы i, j. Если первый индекс принимает m значений, а второй — n, то общее число переменных (размерность задачи), очевидно, mn. Сущность задачи состоит в минимизации функции:

Обычно предполагается, что дополнительно соблюдается равенство:

Сумма объемов поставщиков равна сумме объемов потребителей, иначе задача не будет иметь решений.

При этих условиях имеется решение сформулированной задачи минимизации, содержащее не более m + n – 1 ненулевых значений переменных. Эти переменные — объемы поставок от i-го поставщика к j-му потребителю — мы будем называть назначениями.

При решении транспортной задачи пользуются двумя mn-матрицами матрицей планов P и матрицей удельных стоимостей с, подвергая их специальным преобразованиям.

Перейдем к построению матрицы стоимостей.

Вматрице стоимостей могут быть реальные себестоимости разработки

иперевозки 1 м3 грунта от поставщика i к потребителю j — cij. Если поставка невозможна (например, грунт непригоден для данного потребителя), поставка обозначается как запрещенная — ЗП. Если для математического решения (обязательность вывоза всех поставщиков и обязательность заполнения всех потребителей) нужно, предположим, перемещать грунт из карьера в отвал, такая поставка обозначается как фиктивная — ФП.

Реальные себестоимости разработки и перевозки 1 м3 грунта от постав-

щика i к потребителю j cij находим по графикам единичной себестоимости, в зависимости от дальности перемещения грунта (см. Приложение 3).

Методика работы с графиками единичной себестоимости проста. Смотрим, на какое расстояние (ось х) перевозится грунт, и поднимаем перпендикуляр до пересечения с первой линией графика; смотрим в сноске, какой комплект машин целесообразно применить на этом участке, затем проводим от линии перпендикуляр к оси y и определяем себестоимость разработки и перевозки (руб./м3) грунта на этом участке.

Вклетках матрицы, где значится запрещенная поставка (ЗП), записываем заведомо большую цену – например, 1000 руб./м3.

13

В клетках матрицы, где значится фиктивная поставка (ФП), записываем себестоимость разработки и перевозки грунта – 0 руб./м3.

Для формирования матрицы планов Р на начальном шаге делается ровно m + n – 1 назначений (некоторые из них могут быть нулевыми) с тем, чтобы полностью удовлетворить спрос всех потребителей грунта и в то же время вывезти все объемы земляных масс поставщиков.

Вернемся к рассматриваемому примеру.

Для решения задачи распределения земляных масс грунта на площадке с использованием транспортной задачи линейного программирования воспользуемся разработанной на кафедре «Управление и технология строительства» компьютерной программой «NewTZ». Чтобы уравнять объемы поставщиков и потребителей, введем массив «поставщик — карьер», расположенный рядом с площадкой – там, где наибольшие рабочие отметки выемок. Таким образом, увеличиваем объем поставщиков за счет увеличения площади площадки (добавился массив № 3). Этот объем желательно наметить заведомо большим: скажем, равным объему всех потребителей. Точно так же поступаем с потребителями, намечая большой отвал рядом с площадкой, где самые большие рабочие отметки насыпей (рис. 13).

3 карьер

3 отвал

Рис. 13

Дополняем площадку этими массивами и определяем соответствующие дальности перемещения грунта.

Входим в программу «NewTZ» и регистрируемся. Нажимаем клавишу «Продолжить работу».

Воткрывшемся окне указываем количество поставщиков и потребителей.

Внашем случае — два массива поставщиков и намеченный карьер — итого три. И два массива потребителей и отвал — тоже три.

14

Рис. 14

Нажимаем клавишу «Продолжить работу».

Нажимаем «Ввод данных» (рис. 14) и заполняем появившуюся таблицу, куда вносим объемы всех поставщиков, потребителей, расстояния транспортировки грунта между массивами (основываясь на решении программы «Площадка), по масштабу определяем дальность возки от карьера до всех потребителей и от всех поставщиков до отвала (значения расстояний записываются в верхнем правом углу каждой клетки таблицы). Вносим значения матрицы стоимостей — себестоимость разработки и перемещения грунта на всех связях ij, выбирая при этом машины для транспортировки. В нижнем левом углу клетки пишем наименование выбранной машины, в правом нижнем углу — единичную себестоимость (рис. 15).

Рис. 15

15

Щелкаем мышкой по надписи «Расчет» (рис. 16). Появляется уведомление о том, что план базисный, это означает, что количество поставок равно m + n – 1, т. е. 5.

Нажимаем «ОК», и повляется запрос (рис. 17).

Рис. 16

Рис. 17

Находим оптимальный план.

Нажимаем «ОК», получаем готовое решение (рис. 18).

Получено оптимальное распределение земляных масс на площадке. На основе анализа решения задачи распределения земляных масс с помощью компьютера окончательно назначаются ведущие и комплектующие машины для производства работ.

16

Рис. 18

Из решения задачи понятно, от какого поставщика к какому потребителю нужно перевезти грунт исходя из себестоимости разработки и перевозки 1 м3 грунта. На плане площадки показываем стрелками направления перемещения грунта (рис. 19).

На этом работа с программой «NewTZ» завершена.

Рис. 19

17

Далее нужно определить сроки производства работ и рассчитать требуемые ресурсы.

Строится календарный график производства работ по планировке площадки.

1.4. Разработка календарного графика

Календарный график производства работ разрабатывается с учетом разбивки площадки на массивы и наличия возможных отвала и карьера. Для построения графика необходимо знать численный состав комплексных бригад, объемы и продолжительность работ на отдельных участках.

Срок производства работ для каждой связи tij определяют исходя из перевозимого объема грунта vij и суточной производительности выбранного комплекта Пij:

Суточная производительность комплекта находится на основании норм времени, приведенных в сборнике ЕНиР Е-2 [2].

Для рассматриваемого примера производительность комплекта скрепера прицепного (см. Приложение 1) и [2, § 2-1-21] при дальности возки 73 м по связи 1–1 и 2–2 (см. рис. 18) определяется следующим образом:

Псут = (100 / 0,93) 8 · 1 · 1 = 860 м3/сут.

Здесь принимаем прицепной скрепер на тракторе ДЭТ-250; вместимость ковша 15 м3, группа грунтов II; 0,93 – норма из ЕниР, машино-часов / 100 м3; 8 – продолжительность рабочей смены, ч; 2 – число рабочих смен в сутки; 1 – число ведущих машин в комплекте.

При дальности возки 108 м по связи 1–2 производительсность определяется следующим образом:

Псут = (100 / (0,93 + 0,05) · 8 · 1 · 1 = 816 м3/сут,

здесь 0,05 – добавка на каждые следующие 10 м. При дальности возки 120 м по связи 3–2:

Псут = (100 / (0,93 + 0,05 · 2) · 8 · 1 · 1 = 777 м3/сут. Срок производства работ:

по связи 1–1: t1–1 = 2172 / 860 = 2,5 сут;

по связи 2–2: t2–2 = 1829 / 860 = 2,12 ≈ 2 сут; по связи 1–2: t1–2 = 1034 / 816 = 1,27 ≈ 1 сут; по связи 3–2: t3–2 = 161 / 777 = 0,2 ≈ 0,5 сут.

Строим календарный график по форме, как показано на рис. 20.

При разработке календарного графика нужно учитывать следующие ограничения:

1.Если предусмотрена разработка выемки скреперным и экскаваторным комплектом, обязательно нужно выполнить сначала скреперные работы, потом – экскаваторные.

18

Рис. 20

2. Если по результатам распределения земляных масс оказалось целесообразным на границе насыпи и выемки выполнять работы бульдозером, эта операция должна быть выполнена в первую очередь, а потом – работы в смежных выемках и насыпях другими комплектами.

Чаще всего для планировочных работ на площадке используются бульдозеры и скреперы. Экскаваторы «драглайн», прямую и обратную лопаты применяют обычно при рабочих отметках выемок более 2–3 м.

Бульдозеры в условиях планировки площадок применяются для разработки выемок в насыпь или в отвал. Наиболее эффективно применение бульдозеров с дальностью перемещения грунта не более 30 м, а также при рабочих отметках выемки до 1,5–2,0 м. Уложенный в насыпь грунт должен быть дополнительно уплотнен.

Скреперы при планировке площадок применяются для перемещения грунта выемок в насыпь и отвал, а также при возведении насыпей из карьеров. Плотные грунты предварительно рыхлятся. Разравнивание уложенного грунта производится самим скрепером.

На работах по планировке площадки применяются экскаваторы с объемом ковша до 1 м3. При небольших рабочих отметках наиболее целесообразно применять экскаваторы «драглайн» и «обратная лопата». На больших площадках целесообразно применять комбинированный способ — например, производить срезку грунта в пределах массива бульдозером с перемещением в промежуточный отвал, затем транспортировать грунт экскаваторным комплектом в массив насыпи.

1.5. Технология разработки грунта при планировке площадок

При планировке площадок в основном используются бульдозеры и скреперы. Выбор той или иной машины был описан в п. 1.3.

Типовая технологическая карта на производство земляных работ включает следующие разделы:

1.Область применения.

2.Организация и технология строительного процесса.

3.Организация труда рабочих.

4.График выполнения строительного процесса.

5.Калькуляцию затрат труда.

6.Основные технико-экономические показатели.

7.Материально-технические ресурсы.

8.Карта операционного контроля качества строительного процесса.

19

1.5.1. Технологическая карта на планировку площадки при помощи бульдозера

I. Область применения. Технологическая карта предусматривает планировку бульдозером площадки размером m × n м (например, под заводскую территорию) в равнинной местности при низком горизонте грунтовых вод. Процесс планировки включает разработку грунта в выемке, перемещение его в насыпь и послойное разравнивание грунта в насыпи с уплотнением.

II. Организация и технология строительного процесса. До начала работ по планировке площадки должны быть выполнены все подготовительные работы: очистка территории от леса, пней, валунов; устройство водоотвода; геодезические работы и т. д.

При планировке площадки бульдозерные работы могут вестись по нескольким технологическим схемам: ступенчатой, челночной, кольцевой и комбинированной — в зависимости от дальности перемещения грунта. Планировочные работы на площадке следует выполнять в несколько этапов (рис. 4):

1 - й э т а п. Разработку грунта начинают с наиболее близких к возводимой насыпи участков, т. е. непосредственно у линии нулевых работ. Дальность перемещения на этом этапе составляет в среднем около 5–10 м, поэтому наиболее рационально применять ступенчатую схему. Применение ступенчатой схемы при больших дальностях перемещения становится нерациональным в связи с повышением потерь грунта при транспортировке.

По этой схеме бульдозером около нулевой линии нарезается грунт и отсыпается сразу за нулевой линией слоем толщиной до 40 см. Для каждой новой проходки бульдозер при обратном (заднем) ходе сдвигается в сторону. Таким образом последовательно выполняют несколько проходок в пределах участка.

2 - й э т а п. Разработка и отсыпка грунта ведутся на более удаленных от нулевой линии участках со средней дальностью перемещения грунта до 40 м, применяют челночную схему работы. Для уменьшения потерь грунта при транспортировке разработку и перемещение его ведут по отдельным траншеям. В этом случае бульдозер совершает рабочий и холостой ход по одной линии (туда и обратно). Между смежными траншеями оставляется гребень шириной до 1,0 м.

Разработка каждой траншеи ведется отдельными проходками по ярусам высотой до 1,0 м: сначала весь первый верхний ярус, потом последовательно остальные (нижние).

После разработки траншей на глубину 1,0 м, т. е. на высоту яруса, производится срезка промежуточных гребней. Разработка нового яруса ведется аналогично разработке верхнего.

3 - й э т а п. Производятся разработка и перемещение грунта от самых удаленных участков (более 40 м). Но в связи с большой дальностью перемещения грунта возвращение бульдозера в забой осуществляется не задним ходом, а передним. Такая схема работы называется кольцевой (см. рис. 21).

20