Введение к работе
Актуальность проблемы. В стратегии решения современной концепции рационального природопользования важное значение имеет оптимальное соотношение природных и рукотворных составляющих агроландшафта. Данная стратегия рассматривает в числе приоритетных направлений последовательное решение задач по реконструкции существующих и строительству новых водорегулирующих сооружений. В рамках этого направления разработка эффективных технологий производства работ на основе применения специализированных комплексов машин, адаптированных к сложным условиям строительства гидромелиоративных систем является актуальной задачей.
Темпы и эффективность строительства объектов осушения, во многом предопределяется показателями технологического процесса производства работ, особенно при использовании бульдозеров, скреперов и одноковшовых экскаваторов (далее ЗМ), на долю которых приходится около 80% объемов земляных работ.
В Нечерноземье значительны площади пойменных земель с высоким уровнем стояния грунтовых вод, слабой несущей способностью, повышенной влажностью и липкостью грунтов. Это вызывает высокие энергозатраты на разработку грунтов, повышенную залипаемость рабочих органов, пониженную проходимость машин, что приводит к низким показателям их использования.
Важными условиями повышения эффективности технологических процессов на объектах осушения являются повышение уровня организационно-технологической документации (ПОС и ППР), оптимизация состава и рациональное использование комплексов машин, а также повышение уровня технологической приспособленности конструкций рабочих органов ЗМ к условиям строительства.
Поэтому результаты исследований по совершенствованию технологических процессов при строительстве осушительных систем с применением оптимальных комплексов ЗМ, в том числе с усовершенствованными рабочими органами, являются актуальными, так как позволяют решить проблему снижения себестоимости работ.
Целью исследований является развитие основ теории, методов и средств совершенствования технологических процессов производства работ ЗМ при строительстве осушительных систем. В соответствии с этой целью были поставлены и решены следующие задачи исследований:
-
Изучить состояние и организационно-технологические факторы производства работ ЗМ при строительстве осушительных систем с обоснованием перспектив повышения их эффективности.
-
Разработать теоретические основы дальнейшего совершенствование технологических процессов производства работ ЗМ и их комплексами с учетом многообразия и специфичности условий строительства, схем и параметров объектов осушения.
-
Разработать методы оптимизационного расчета организационно-технологических параметров производства работ ЗМ.
-
Создать рабочее оборудование ЗМ, интенсифицирующее процессы разработки грунта с целью повышения его эффективности и технологической адаптации к условиям строительства объектов осушения.
Объекты исследований. Комплексные исследования проводились автором в период с 1978-98 гг. в научно-исследовательских лабораториях и полигонах Сибирского автомобильно-дорожного института, Брянской инженерно-технологической академии, на объектах осушения гидромелиоративного строительства Брянской, Пермской, Смоленской, Калужской и других областей Нечерноземной зоны России.
Методология исследований. В диссертационной работе использованы теоретический метод исследований с применением экономико-математического и организационно-технологического моделирования и оптимизации процессов производства работ ЗМ, в том числе и с усовершенствованным рабочим оборудованием.
Экспериментальные исследования в лабораторных и полевых условиях выполнены с целью проверки теоретических положений с применением современной измерительной тензометрической аппаратуры.
Обработка экспериментальных данных осуществлена методами математической статистики.
Научная новизна исследований. Сделан значительный вклад в решение проблемы повышения эффективности строительства осушительных систем на основе совершенствования технологических процессов производства работ высокоэффективными комплексами ЗМ с учетом специфических особенностей условий зон осушения.
Получили дальнейшее развитие теоретические основы процессов разработки грунта, выявлены закономерности и зависимости, позволившие предложить методы и средства активизации рабочего оборудования ЗМ с минимальными энергозатратами.
Предложены методы расчета оптимальных организационно-технологических параметров производства работ комплексами ЗМ и параметрами их рабочего оборудования с элементами активизации процессов копания и разгрузки грунта.
Разработаны технология и организация производства земляных работ при строительстве осушительных систем комплексами ЗМ с усовершенствованным рабочим оборудованием.
На защиту выносятся:
усовершенствованные методы расчета оптимальных организационно-технологических параметров производства работ ЗМ и их комплексами;
усовершенствованные методы расчета оптимальных параметров технологии разработки грунта ЗМ;
результаты теоретических и экспериментальных исследований, позволившие разработать научно-обоснованные организационно-технологические процессы производства работ ЗМ при строительстве осушительных систем; конструкции рабочего оборудования ЗМ, технологическая адаптация которых позволяет интенсифицировать процессы производства работ при строительстве осушительных систем;
методики расчета оптимальных параметров новых конструкций рабочего оборудования ЗМ.
Достоверность результатов исследований подтверждена:
необходимым объемом экспериментальных данных, полученных в лабораторных и полевых условиях при исследовании технологических процессов строительства каналов и производства планировочных работ ЗМ, в том числе и с применением усовершенствованных конструкций их режущих рабочих органов и систем разгрузки;
необходимым объемом расчетных данных, полученных при оптимизации моделей на ЭВМ;
идентичностью результатов теоретических и экспериментальных исследований технологических процессов с данными полевых исследований натурных образцов ЗМ и их комплексов, в том числе и с новыми рабочими органами на строительстве осушительных систем.
Практическая ценность. Рекомендованные структуры технологических комплексов ЗМ, в том числе и с новым рабочим оборудованием, позволяют при строительстве осушительных систем повысить производительность, снизить стоимость, трудозатраты и сроки строительства.
Рекомендованные конструкции рабочего оборудования ЗМ снижают энергозатраты на разработку грунтов, объемы потерь из-за залипання с обеспечением качественных показателей строительства.
Разработанные методы оптимизационного расчета повышают уровень организационно-технологической подготовки производства планировочных работ и строительства осушительных каналов, а также расчета параметров нового рабочего оборудования ЗМ и приняты к использованию организациями АПК Нечерноземной зоны России.
Реализация исследований. Разработаны и внедрены в технологические процессы производства земляных работ усовершенствованное рабочее оборудование ЗМ, активизирующее процессы копания и разгрузки грунтов повышенной прочности, липких и переувлажненных. Среди этих конструкций: скрепер с управляемыми боковыми секциями ножа и бульдозер с управляемой средней секцией ножа (внедрены в объединениях в АО "Брянскоблдорстрой", "Брянскинжсельстроя", "Пермелиорация", "Калугамелиорация", в МПМК-1 Брянскагропромстроя), ковш гидравлического экскаватора секционного типа (в "Брянскинжсельстрое", "Калугамелиорация", "Смоленскмелиорация", в СМУ-3 Брянскстроя), гидравлические экскаваторы с поворотным днищем (в МПМК-1 Брянскагропромстрое, в "Брянскинжсельстрое", в АО "Брянскпромстрой").
Оптимальные организационно-технологические процессы производства планировочных работ реализованы на мелиоративных объектах зоны осушения Западного Урала на объектах в Кунгурском и Верхнемулинском районах Пермской области с использованием бульдозеров и скреперов традиционного типа и новых, а также при разработке магистрального канала на объектах Карагайского района Пермской области, п. Новая Гута Клинцовского района Брянской области гидравлическими экскаваторами с ковшами традиционного типа и с очистным ножом поворотным днищем (1989-1997гг.).
Методы расчета рациональных параметров рабочего оборудования экскаваторов приняты к использованию на Воронежском экскаваторном заводе, АО
"Тяжэкс", Брянском заводе металлоизделий и технологической оснастки (БЗМТО) при изготовлении партий бульдозерного и экскаваторного оборудования (1991-1999гг.).
Методы оптимизационного расчета организационно-технологических параметров производства земляных работ используются в учебном процессе Брянской государственной инженерно-технологической академии (1995-1999п\)
Реальный суммарный экономический эффект, полученный от внедрения результатов исследований на объектах осушения гидромелиоративного и дорожного строительства составил 473 тыс. руб.
Апробация исследований. Основные результаты исследований по диссертации докладывались на:
научно-технических конференциях в СибАДИ г. Омск (1975-88 гг.), в Воронежском инженерно-строительном институте (1977, 1981, 1983 гг.), в инженерно-строительном институте г. Днепропетровск, в политехническом институте г. Караганда (1978-79 гг.), в инженерно-строительном институте г. Целиноград (1979, 1981 гг.), в политехническом институте г. Хабаровск (1978, 1980 гг.), в МГМИ г. Москва (1985 г.), в Брянском технологическом институте (1980-99 гг.);
областных научно-практических семинарах и конференциях в г. Брянске (1982-99г.), г. Перми (1983 г.);
республиканской конференции г. Омске (1980 г.), г. Брянске (1997-99г.), г.Воронеже (1999 г.);
международных научно-практических конференциях на тему: "Современное строительство" в г. Пензе (1998 г.) на тему: "Проблемы строительного и дорожного комплекса" в г. Брянске (1998 г.), в г. Воронеже (1999 г.) на тему: "Повышение технического уровня машин лесного комплекса", в г. Сочи на тему "Проблемы дорожно-транспортного комплекса" (1999 г.).
международного научно-технического семинара в г. Брянске на тему: "Совершенствование качества в строительном комплексе" (1999 г.).
секции гидротехники и мелиорации ВНИГиМа Москвы 1999,2000 г. Исследования выполнялись по комплексной научно-технической программы
"Нечерноземье" Минвуза РСФСР и научно-технической программы ГКНТ СССР на 1985-1995 гг., шифр 0.52.01:23.04;23.05Д.
Публикации. По материалам диссертации опубликовано 130 научных работ, в том числе 72 авторских свидетельств на изобретения.
Структура диссертации. Диссертационная работа изложена на страницах ,$i машинописного текста, включает 5 глав, введение, общие выводы и заключение, а также 58 таблиц, 126 страниц иллюстраций, приложения на страницах, список наименований литературы включает 215 источника, в том числе 19 зарубежных.
