Содержание к диссертации
Введение
Глава 1. Организационно-технологическая надежность инженерной подготовки строительного производства при возведении промышленных объектов 15
1.1. Анализ организационно-технологического проектирования подготовки строительного производства в сложных природно-климатических условиях 15
1.2. Организация подготовки строительного производства при обустройстве технологических площадок для строительства промышленных объектов 30
1.3. Организационно-технологические процессы подготовки строительного производства на слабонесущих обводненных грунтах 42
1.4. Методологические основы совершенствования организационно-технологических процессов подготовки строительного производства при сооружении промышленных объектов 59
Глава 2. Разработка информационно-инженерных систем подготовки строительного производства в сложных природно-климатических условиях 65
2.1. Разработка методов организационно-технологического проектирования работ подготовительного периода строительного производства в информационно-вычислительной среде 65
2.2. Разработка методов организационно-технологического проектирования работ мобилизационного периода строительного производства в информационно-вычислительной среде 89
2.3. Разработка методов организационно-технологического проектирования работ технологического периода строительного производства в информационно-вычислительной среде 107
Глава 3. Исследование организационно-технологических решений по строительству технологических площадок и дорог в сложных природно-климатических условиях 119
3.1. Повышение технологичности процессов возведения технологических площадок и дорог при инженерной подготовке территорий строительства промышленных объектов 119
3.2. Математическое моделирование и расчет параметров строительных процессов возведения технологических площадок и дорог различных типов 149
3.3. Математическое моделирование и расчет конструктивных параметров возведения технологических площадок и дорог с использованием резинотканевых материалов 160
Глава 4. Исследование и разработка организационно- технологических решений строительного производства на слабонесущих грунтах 176
4.1. Технологические и конструктивные особенности возведения технологических площадок на слабонесущих грунтах 176
4.2. Разработка методов количественного анализа технико-экономических показателей выполнения строительно- монтажных работ на слабонесущих грунтах в информационно-вычислительной среде 192
4.3. Разработка организационно-технологических решений строительного производства на слабонесущих грунтах с использованием синтетических материалов 203
Глава 5. Исследование и разработка информационно- инженерных систем подготовки строительного производства с использованием укрепленных грунтов 215
5.1. Организационно-технологические процессы строительного производства в условиях обводненной местности с учетом физико-механических свойств фунта . 215
5.2. Разработка методов организационно-технологического проектирования строительного производства при комплексном использовании укрепленных грунтов и синтетических материалов 233
5.3. Разработка методов расчета параметров строительного производства при возведении защитных покрытий технологических площадок и дорог 247
Глава 6. Информационно-инженерные системы подготовки строительного производства в сложных природно- климатических условиях в среде САПР 263
6.1. Разработка методов автоматизированного проектирования распределения материально-технических ресурсов при подготовке строительного производства 263
6.2. Разработка диалоговой системы для анализа технико- экономических показателей строительства технологических площадок в сложных природно-климатических условиях 277
6.3. Прогнозирование параметров организационно- технологических процессов при подготовке строительного производства с использованием информационно- вычислительных систем ... 285
Общие выводы 305
Литература 312
- Организация подготовки строительного производства при обустройстве технологических площадок для строительства промышленных объектов
- Разработка методов организационно-технологического проектирования работ мобилизационного периода строительного производства в информационно-вычислительной среде
- Математическое моделирование и расчет параметров строительных процессов возведения технологических площадок и дорог различных типов
- Разработка методов количественного анализа технико-экономических показателей выполнения строительно- монтажных работ на слабонесущих грунтах в информационно-вычислительной среде
Введение к работе
Актуальность исследования. Основы политики Российской Федерации в области развития науки и технологий на период до 2010 года и дальнейшую перспективу определяют важнейшие направления государственной политики в области развития науки и технологий. Прогресс в области современных технологий строительного производства, а также объективная необходимость, обусловленная целым рядом техногенных и социальных причин, определяют актуальность решения комплекса научно-методологических и инженерно-технических задач, ориентированных на развитие и создание конкурентоспособных строительных технологий и организационно-технологических решений, обеспечивающих интенсификацию процессов возведения промышленных объектов при одновременном снижении трудовых и материально-технических ресурсов, а также неблагоприятных воздействий на окружающую среду.
Научные основы строительства объектов в сложных инженерно-геологических и природно-климатических условиях были заложены трудами отечественных (Л.Л. Афанасьев, Б.Ф. Белецкий, Н.Н. Данилов, Л.Г. Дикман, В.Д. Копылов, П.П. Олейник, О.М. Терентьев, С.Я. Луцкий, Л.А. Бабин, Ю.И. Спектор и др.), а также зарубежных (С.Л. Куперуайт, Р.Г. Маршалл и др.) ученых. Развитию теоретических основ повышения организационно-технологической надежности строительного производства способствовали работы А.А. Гусакова, А.В. Гинзбурга, М.М. Филатова, С.С. Морозова, В.М. Безрука, Е.М. Сергеева, С.А. Синенко, В.Е. Соколовича и др.
Анализ работ отечественных и зарубежных ученых показывает, что организационно-технологическая надежность подготовки строительного производства (ПСП) в сложных инженерно-геологических и природно-климатических условиях требует своевременной разработки и внедрения эффективных технологических процессов с учетом реализации современных условий рыночной экономики, что способствует решению в кратчайшие сроки с минимальными затратами ресурсов поставленных перед строительными организациями задач. Опыт строительства промышленных объектов свидетельствует, что одной из наиболее важных задач в условиях возрастающей сложности и углубления специализации строительства, непрерывного совершенствования технологии, средств механизации, методов организации и управления, особое значение приобретает своевременная и качественная ПСП.
Научно-технический прогресс и рыночная экономика значительно
повысили требования к эффективности разработки научных и
методологических основ ПСП строительного производства в условиях
ограниченного доступа к материально-ресурсному обеспечению,
экспериментальному и технико-экономическому обоснованию
технологических процессов, методам и формам организации строительства. Подготовка строительного производства, охватывая широкий круг вопросов, зависит от многих факторов: номенклатуры, сложности и объема строительства, мощности строительных организаций и производственных предприятий, уровня специализации и кооперации строительных организаций и других показателей. Подготовка строительного производства в общем объеме строительства любого промышленного объекта составляет примерно 14-17% сметной стоимости, 16-19% общей трудоемкости и 14-20% продолжительности строительства в целом.
Анализ выполненных исследований по сооружению промышленных объектов показывает, что в тех организациях отрасли, где вопросам организации ПСП уделяется особое внимание, сооружение объектов, как правило, осуществляется с высокими технико-экономическими показателями. Однако, несмотря на большой объем выполняемых в настоящее время работ по ПСП имеет место их заметное отставание от требуемого уровня. Детальное исследование задач ПСП как части общего комплекса проблем организации сооружения промышленных объектов, совершенствование ее технологии, выявление факторов, приводящих к потерям времени при производстве работ, показали возможность использования задач ПСП в современных условиях, как одного из основных направлений технического прогресса в строительной отрасли, что соответствует положениям, регламентируемым письмом Главгосэкспертизы при Минстрое России № 24-8-2/332 от 22.12.95 "О вопросах инженерной подготовки территорий, включая их инженерную защиту". Информационные технологии и системный подход к решениям этих проблем в строительстве промышленных объектов позволят обеспечить эффективное управление строительным производством и резко повысить темпы и экологическую безопасность строительных процессов.
Выполненные исследования связаны с реализацией задач по повышению организационно-технологической надежности инженерной подготовки строительного производства при сооружении крупных народнохозяйственных объектов в сложных природно-климатических условиях. Разработанные методики, алгоритмы и пакеты прикладных программ позволяют эффективно
проектировать системы организации строительного производства и совершенствовать для этого нормативную базу. Изложенное определяет актуальность выбранной темы диссертационного исследования, которая соответствует п.п. 1, 4, 8 и 10 паспорта специальности 05.23.08 - технология и организация строительства, представляет собой актуальную проблему, обладающую научной новизной и практической ценностью.
Исследования проводились в соответствии со следующими приоритетными направлениями развития науки и техники: Федеральный закон "Об энергосбережении" № 28-ФЗ от 03.04.96 г.; межвузовская научно-техническая программа "Энерго- и ресурсосберегающие технологии" П.Т.436 "Энерго- и ресурсосберегающие технологии добывающих отраслей промышленности" (Приказ Минобразования РФ № 227 от 03.11.97 г.); Приказ Минэнерго РФ "О проведении обязательных энергетических обследований на предприятиях и организациях" № 10 от 16.02.2001 г; Федеральные законы "О промышленной безопасности" (25.12.1996 г.) и "О защите населения и территорий от чрезвычайных ситуаций природного и техногенного характера" (11.11.1994 г.). Правительством РФ принято Постановление № 675 (01.06.1995 г.) "О декларации безопасности промышленного объекта Российской Федерации". В развитие этого Постановления Госгортехнадзором РФ и МЧС РФ подготовлен и разослан в качестве официального документа (приказ № 222/59 от 4.04.1996 г.) "Порядок разработки декларации безопасности промышленного объекта РФ", в котором в качестве одного из основных этапов предусматривается проведение "анализа риска эксплуатации промышленного объекта".
Цель диссертационной работы - разработка методов и средств ПСП при сооружении промышленных объектов в условиях ограниченного доступа к материально-техническим ресурсам, обеспечивающих повышение организационно-технологической надежности строительного производства в сложных природно-климатических условиях.
Для достижения поставленной цели сформулированы и решены следующие основные задачи исследования:
анализ современных методов проектирования организационно-технологических процессов подготовки строительного производства при сооружения промышленных объектов в сложных природно-климатических условиях с обоснованием необходимости формирования концептуальных направлений инновационной деятельности строительных организаций;
разработка информационно-инженерных систем подготовки строительного производства в сложных природно-климатических условиях с учетом организационно-технологических структур выполнения работ как основы эффективной реализации инвестиционно-строительных проектов возведения промышленных объектов;
- разработка методов и алгоритмов количественного анализа технико-
экономических показателей организационно-технологических процессов
строительства технологических площадок и дорог (ТПД) при инженерной
подготовке территорий строительства промышленных объектов с учетом
прогнозируемого состава материально-технических ресурсов на основе
факторного анализа процесса производства строительно-монтажных работ в
условиях объективно существующей неопределенности исходных данных в
информационно-вычислительной среде;
разработка системы информационно-расчетного обеспечения организационно-технологического проектирования строительно-монтажных работ на слабонесущих грунтах в информационно-вычислительной среде и анализа возможных стратегий осуществления строительного производства на слабонесущих грунтах с использованием синтетических материалов;
разработка методов и алгоритмов расчета параметров строительного производства при возведении защитных покрытий на основе использования укрепленных грунтов с обеспечением организационно-технологической надежности ПСП в условиях реализации вероятностно-статистического и факторного анализа натурных данных;
разработка и адаптация программных комплексов и информационно-инженерных систем ПСП в сложных природно-климатических условиях в среде САПР с последующей реализацией практических рекомендаций по применению результатов исследований при сооружении промышленных объектов.
Объект исследования: технология и организация подготовки строительного производства в сложных инженерно-геологических и природно-климатических условиях.
Предмет исследования: методы моделирования и алгоритмы расчета технологических показателей выполнения строительно-монтажных работ при ПСП в сложных природно-климатических условиях.
Методологические и теоретические основы исследования базируются на работах отечественных и зарубежных ученых в области теории функциональных систем, экспертного логического анализа, теории прочности,
вероятностно-статистических методов, информационно-вычислительных технологий, системотехники строительства, обобщении исследований в области технологии и организации строительного производства.
Научно-техническая гипотеза предполагает существенное повышение
организационно-технологической надежности и эффективности
инновационной деятельности строительных организаций при сооружении промышленных объектов на основе использования современных информационно-вычислительных технологий и системного анализа подготовки строительного производства в сложных инженерно-геологических и природно-климатических условиях.
В представленной диссертационной работе на основании выполненных исследований осуществлено решение научной проблемы, имеющей важное народнохозяйственное значение, изложены научно- обоснованные технические и технологические решения, внедрение которых вносит значительный вклад в ускорение научно-технического прогресса путем научного обобщения по проблеме исследования организационно-технологической надежности комплексных процессов подготовки строительного производства в сложных природно-климатических условиях. Научная новизна исследования состоит в следующем:
разработаны методологические основы проектирования организационно-технологических процессов подготовки строительного производства при сооружения промышленных объектов в сложных природно-климатических условиях, обеспечивающие системотехническую увязку функциональных подсистем и информационно-аналитических задач в информационно-вычислительной среде;
разработаны методы и информационно-инженерные системы подготовки строительного производства в сложных природно-климатических условиях, позволяющие осуществлять многовариантное моделирование технико-экономических показателей инновационной деятельности строительных организаций;
предложена концепция количественного анализа технико-экономических показателей организационно-технологических процессов строительства ТПД при инженерной подготовке территорий строительства промышленных объектов с учетом прогнозируемого состава- материально-технических ресурсов на основе факторного анализа процесса производства строительно-монтажных работ в условиях объективно существующей неопределенности исходных данных в информационно-вычислительной среде;
- предложена структура информационно-расчетного обеспечения и
разработана информационно-вычислительная технология для повышения
эффективности управления материально-техническими ресурсами и
строительно-монтажными работами на слабонесущих грунтах с методикой
анализа возможных стратегий осуществления строительного производства;
выполнено математическое моделирование и разработаны алгоритмы расчета параметров строительного производства при возведении защитных покрытий из укрепленных грунтов с обеспечением организационно-технологической надежности ПСП в условиях реализации вероятностно-статистического и факторного анализа натурных данных;
разработаны пакеты прикладных программ для поддержки процессов принятия решений в информационно-инженерных системам ПСП с обеспечением последующей реализацией практических рекомендаций по применению результатов исследований при сооружении промышленных объектов.
Практическая значимость диссертационного исследования заключается в разработке математических моделей, организационных и технологических решений подготовки строительного производства, алгоритмов программного обеспечения информационно-вычислительных систем организационно-технологического проектирования и управления строительным производством. Совокупность полученных результатов дает методику ПСП с одновременным обеспечением организационно-технологической надежности проектирования строительного производства в сложных инженерно-геологических и природно-климатических условиях, а разработанные информационно-вычислительные технологии позволяют анализировать параметры организационно-технологических процессов возведения промышленных объектов с учетом полученных в работе подходов оценки эффективности выполнения строительно-монтажных работ при ограниченном доступе к материально-ресурсному обеспечению. Разработанные модели и алгоритмы предложены в качестве основы проектирования элементов реального информационно-аналитического обеспечения процессов организации и управления строительным производством, направлены на практическую реализацию предлагаемой концепции, научно-методологического и инженерно-технического обоснования рекомендаций в области совершенствования существующих схем организации информационного обеспечения строительства, действующих государственных стандартов, строительных норм и правил строительного производства.
Внедрение результатов. Результаты диссертационной работы
(методология, модели, технические, технологические и иные решения,
алгоритмы и элементы программного обеспечения) использованы: научно-
производственным предприятием ЗЛО "Стройпроектсервис";
производственным предприятием ООО "Поляр-инжениринг";
производственным предприятием ООО "Севертрубопроводстрой"; курским
машиностроительным заводом ОАО "КМЗ"; заводом камнелитных изделий и
минерального сырья ОАО "КИМС"; производственным предприятием ОАО
"ЩекиноАзот"; открытым акционерным обществом по строительству на
территории СНГ и за рубежом ОАО "К.С.Корпорация"; проектно-
конструкторской инженерной фирмой 000 "Промспецтехнология".
Практическая значимость основных результатов диссертации подтверждена
соответствующими актами внедрения.
Теоретические и практические результаты диссертационного исследования: используются в учебном процессе специального факультета систем автоматизации проектирования МГСУ (СП САПР МГСУ) и на курсах повышения квалификации учебно-методические руководства по курсам "Системотехника строительства", "Современные информационные технологии в строительстве" и "Информационное обеспечение процессов строительного проектирования и производства"; ориентированы на разработку и оптимизацию структур и состава широкого спектра информационно-аналитического обеспечения процессов организационно-технологического проектирования строительного производства и управления.
На защиту выносятся положения, являющиеся научным обобщением по проблеме совершенствования ПСП с обеспечением организационно-технологической надежности строительного производства:
научно обоснована методология проектирования организационно-технологических процессов ПСП при сооружения промышленных объектов в сложных природно-климатических условиях, которая обеспечивает концептуальную системотехническую увязку функциональных подсистем и информационно-аналитических задач организационно-технологического проектирования в информационно-вычислительной среде, что позволяет резко увеличить экономию энергоресурсов в каждом звене технологической цепочки производства строительно-монтажных работ;
методы и информационно-инженерные системы ПСП в сложных природно-климатических условиях, реализация которых позволяет осуществлять многовариантное моделирование технико-экономических
показателей инновационной деятельности строительных организаций с использованием вероятностно-статистических подходов анализа строительно-монтажных работ при возведении промышленных объектов;
- концепция количественного анализа технико-экономических показателей
организационно-технологических процессов строительства технологических
коммуникаций при инженерной подготовке территорий строительства
промышленных объектов с учетом прогнозируемого состава материально-
технических ресурсов на основе факторного анализа процесса производства
строительно-монтажных работ в условиях объективно существующей
неопределенности исходных данных в информационно-вычислительной среде;
- математические моделирование организационно-технологических
мероприятий в . структуре информационно-расчетного обеспечения и
алгоритмы информационно-вычислительной технологии для повышения
эффективности управления материально-техническими ресурсами и
строительно-монтажными работами на слабонесущих грунтах с методикой
анализа возможных стратегий осуществления строительного производства;
- теоретические и практические решения по подготовке строительного
производства с учетом эффективности использования материально-
технических ресурсов и организационно-технологических мероприятий в
сложных инженерно-геологических и природно-климатических условиях на
основе разработанных в среде САПР средств по проектированию организации
строительного производства на всех этапах (подготовка данных, решение,
анализ результатов) с обеспечением возможности использования опыта и
знаний проектировщика и последующей реализацией практических
рекомендаций по применению результатов исследований при сооружении
промышленных объектов.
Апробация работы. Основные положения диссертационной работы докладывались и обсуждались на: Всероссийском выставочном центре (работа по организации системы подготовки строительного производства при переустройстве энергетических комплексов отмечена медалью "Лауреат ВВЦ", г. Москва, 2001); 4-ой международной научно-методической конференции "Новые информационные технологии в региональной инфраструктуре и образовании" (г. Астрахань, 2001); международной научно-практической конференции "Производство, технология, экология (ПРОТЭК-2001)" (г. Москва, 2001); международной конференции "Новые технологии для очистки нефтезагрязненных вод, почв, переработки и утилизации нефтешламов" (г. Москва, 2001); международной научно-практической конференции
"Строительство - 2002" (г. Ростов, 2002); 5-ой научно-практической конференции молодых ученых, аспирантов и докторантов "Строительство -формирование среды жизнедеятельности" (г. Москва, 2002); 59-ой научно-технической конференции "Актуальные проблемы в строительстве и архитектуре. Образование. Наука. Практика." (г. Самара, 2002); 2-ой научно-практической конференции "Устойчивое развитие северо-запада России: ресурсно-экологические проблемы и пути их решения" (г. Архангельск, 2002); международной научно-практической конференции "Производство, технология, экология (ПРОТЭК-2002)" (г. Москва, 2002); 6-ой международной конференции "Информационное общество, интеллектуальная обработка информации, информационные технологии (НТИ-2002)" (г. Москва, 2002); 11-ом международном Польско-Российском научном семинаре "Теоретические основы строительства" (г. Варшава, 2002); 2-ой международной научно-практической конференции "Информационные технологии в обследовании эксплуатируемых зданий и сооружений" (г. Новочеркасск, 2002); 2-ой международной научно-практической конференции "Моделирование. Теория, методы и средства." (г. Новочеркасск, 2002); Всероссийском выставочном центре (работа по автоматизации проектирования процессов подготовки строительного производства при сооружении энергетических комплексов отмечена медалью "Лауреат ВВЦ", г. Москва, 2002); международной научно-практической конференции "Международные и отечественные технологии освоения природных минеральных ресурсов" (г. Астрахань, 2002); 2-ой всероссийской научно-практической конференции "Энергетика, экология, экономика средних и малых городов. Проблемы и пути их решения." (г. Москва, 2003); Всероссийской научной конференции "Научный сервис в сети ИНТЕРНЕТ" (г. Москва, 2003); 8-ой региональной научно-технической конференции "Вузовская наука - Северо-Кавказскому региону" (г. Ставрополь, 2004); научно-практической конференции Ростовского государственного строительного университета (г. Ростов-на-Дону, 2005); 5-ой международной научно-практической конференции "Методы и алгоритмы, прикладной математики в технике, медицине и экономике" (г. Новочеркасск, 2005).
В соответствии с концепцией разработки и реализации информационно-вычислительных технологий безбумажного документооборота в области организации и технологии строительного производства научно-технические положения диссертационной работы отражены в виде интернет-представительства (Web-сайта) , что обеспечивает свободный доступ к представленной информации и обратную связь с
посетителями интернет-представительств. Новейшие научно-технические достижения в области интернет-технологий позволяют путем интеграции информационного наполнения Web-сайта и функциональности вычислительных приложений перейти к созданию корпоративных информационных порталов, сводящих воедино информацию из различных источников и предоставляющих каждому пользователю единую точку доступа к определенной информации для принятия обоснованных организационно-технологических и управленческих решений.
Организация подготовки строительного производства при обустройстве технологических площадок для строительства промышленных объектов
Подготовка экологически безопасного строительства промышленных объектов. Развитие топливно-энергетического комплекса обуславливает освоение и ввод в действие нефтяных и газовых месторождений, широкомасштабное строительство сети трубопроводов, насосных станций, электросиловых установок и других промышленных объектов. В техногенном плане эти объекты характеризуется высокой степенью эксплуатационного риска [185, 283]! Основные системы газопроводов работают под давлением 6,4 -г 7,5 МПа и имеют высокую производительность и энергетический эквивалент. Энергетический эквивалент газопровода диаметром 1420 мм и давлением 7,5 МПа при производительности 32 млрд. м3 в год составляет 15,2x106 кВт/год. Большой энергетический эквивалент газопроводов увеличивает запас кинетической энергии, способной вызывать в них протяженные разрушения и нанести значительный ущерб окружающей среде.
При проектировании строительства промышленных объектов указанные обстоятельства выдвигают экологические проблемы в ряд важнейших, требующих глубокого и всестороннего изучения [77, 92,106, 107,109,111, ИЗ, 158, 169, 170]; Топливно-энергетический комплекс относится к числу тех отраслей хозяйства, для которых природоохранная деятельность является основным производственным компонентом всех трудовых процессов, так или иначе влияющих на окружающую среду. Особой экологической опасности подвержены районы Крайнего Севера, где ландшафты отличаются высокой чувствительностью даже к незначительным техногенным воздействиям. Нарушение тундрового покрова вносит необратимые или медленно восстанавливающиеся изменения в естественный термический и гидрогеологический режим многолетнемерзлых грунтов. Следствием этого является прогрессирующее расчленение рельефа и обводнение территории, развитие негативных криогенных процессов, опустынивания и др. Природные комплексы Крайнего Севера подвержены сильному химическому загрязнению. Это связано с геохимической инертностью загрязняющих веществ в условиях значительной тепловой радиации, ультрафиолетовой радиации и подавленной микробиологической деятельности. Нарушение почвенно-растительного покрова, обладающего высокой чувствительностью к антропогенным факторам строительного производства, приводят к частичному или полному исключению земель из дальнейшего хозяйственного пользования. Нарушения экологической обстановки имеют место и при инженерной подготовке строительства промышленных объектов.
Таким образом, проблема подготовки экологически безопасного строительства промышленных объектов в районах со сложными инженерно-геологическими и природно-климатическими условиями является исключительно актуальной проблемой не только регионального, но и общегосударственного масштаба.
Экологически неблагоприятное смещение территориальных аспектов деятельности отраслей топливно-энергетического комплекса обусловило необходимость учета региональных экологических критериев, потребовало введения новых природоохранных принципов нормирования показателей качества строительства и надежности промышленных объектов в эксплуатации. Это требует, в; свою очередь, пересмотра с позиций экологической безопасности норм проектирования и строительства техногенных объектов топливно-энергетического комплекса [127, 25Г, 268-270]i
Задачи подготовки строительного производства неразрывно связаны с вопросами охраны земель и грунтов от загрязнений, сохранения почвенно-растительного слоя, восстановления нарушенных земель. При решении задач подготовки строительного производства следует учитывать: способы сохранения и восстановления плодородного почвенно-растительного слоя в полосе строительства;. технические решения по обходу рельефоизменяемых участков, предотвращению заводнения- и заболачивания: трасс, приостановке эрозионных, оползневых и других процессов; технологические решения: по противостоянию процессам растепления; мерзлых грунтов и опустынивания, заболачивание трасс.
Технологии, применяемые для строительства промышленных объектов в сложных природно-климатических условиях, должны учитывать необходимые профилактические, природоохранные мероприятия, осуществляемые с начала производства: работ. Природосберегающая концепция; организации строительства промышленных объектов должна включать в себя весь комплекс специальных работ инженерно-экологической подготовки строительного производства, по завершении которого они передаются; строительно-монтажным подразделениям.
Развитие природоохранных сфер деятельности охватывает все направления строительства, что обуславливает комплексный характер инженерно-экологического обеспечения. Естественно, что с развитием и совершенствованием этой новой области проектной и производственной деятельности должны развиваться и совершенствоваться методы автоматизированного проектирования строительной деятельности, в частности, проектирования подготовительных работ на всех этапах строительства промышленных объектов.
Инженерная подготовка строительного производства при сооружении промышленных объектов. Вопросы выполнения подготовительных работ при сооружении промышленных объектов представляют собой часть общего комплекса задач организации строительного производства [29, 90 J. Своевременное и качественное проведение подготовительных работ является одним из решающих факторов успешного осуществления строительства [10, 11[. Однако, это достигается не всегда. В действительности на стройках часто задействованы материально-технические ресурсы, количество которых отличается от запланированного, ход выполнения работ отличается от расчетного, отраженного в графиках и циклограммах, и, наконец, сроки завершения строительства объектов обличаются от директивы. Это доказывает необходимость дальнейшего глубокого теоретического осмысливания природы строительных процессов, разработки новых схем производства работ и методологии организации строительного производства.
Подготовка строительного производства по содержанию и характеру комплексно решаемых задач является многоплановой проблемой, поскольку она выполняется на различных уровнях: в генподрядных и субподрядных трестах и их подразделениях, в вышестоящих по отношению к тресту органах управления, у заказчика, в проектных организациях. Следует отметить и то обстоятельство, что при строительстве промышленных объектов, проектирование подготовки производства и управление строительством выполняются без достаточной взаимосвязи. Как показал анализ эффективности строительного производства, эти процессы существенно влияют друг на друга, причем связи весьма неоднородны по своей природе и нестабильны [74, 202, 203]. Поэтому строительство промышленных объектов необходимо рассматривать как сложную динамическую систему.
Разработка методов организационно-технологического проектирования работ мобилизационного периода строительного производства в информационно-вычислительной среде
Организационная структура ПСП в мобилизационный период (Тм) включает в себя следующие виды работ (рис. 2.14): Мц - передислокация ресурсов мобилизационного периода; Ми - создание геодезической разбивочной основы временных зданий и сооружений; 1УІ2 - обустройство карьеров; Мз - сооружение временных подъездных дорог к опорным базам стройки; М4і - планировка технологических площадок; М42 - осушение и понижение уровня грунтовых вод на временных площадках; М51 - организация системы диспетчерской связи; М52 - строительство жилых городков и объектов культурно-бытового назначения; Мбі - сооружение вертолетных площадок; Мб2 - строительство объектов производственного назначения; М7 - погрузка, разгрузка и транспортирование строительных материалов и оборудования; М»і - сварка труб в секции; Ms2 - изготовление криволинейных вставок.
Организационная структура ПСП в технологический период (Тт) включает в себя следующие виды работ (рис. 2.15): Тп - перебазировка ресурсов технологического периода ПСП; TJ2 - приемка, восстановление и закрепление осей трассы и полосы отвода земель в натуре; Т21 - расчистка площадки от леса, пней и валунов; Т22 - сооружение технологических площадок, дорог и переездов; T3i - планировка строительной площадки; Т32 -разработка полок в горной местности; Т4і - снятие плодородного слоя; Т42 -вывозка секций труб, криволинейных вставок и строительных конструкций на строительную площадку; Т5і - строительство переходов через естественные и искусственные препятствия (водные преграды, болота, автодороги и железные дороги).
Работы технологического периода ПСП должны быть увязаны по времени с общим потоком основных СМР при сооружении промышленного объекта и обеспечивать определенный фронт работы механизированным колоннам и бригадам. Они, как правило, выполняются до начала основных работ и обеспечивают планируемый темп строительства промышленного объекта.
Мобилизационный период ПСП при сооружении промышленных объектов охватывает решение множества задач, которые стоят непосредственно перед строительно-монтажными организациями (в первую очередь генподрядными). Они подлежат выполнению до развертывания работ технологического периода ПСП и основных работ на возводимом объекте.
В зависимости от условий строительства, сложности и приоритетности объектов мобилизационный период ПСП в каждом конкретном случае не является стабильным и имеет свою временную характеристику. При решении задач мобилизационного периода особое внимание следует обратить на работы по сооружению объектов культурно-бытового и производственного назначения. Это вызвано тем, что строительство этих сооружений охватывает период времени от 2 до 5 месяцев, требует сосредоточения значительных материальных и технических ресурсов.
Проанализируем и систематизируем сведения о трудоемкости, длительности и ресурсной оснащенности каждого из видов работ мобилизационного периода.
Создание геодезической разбивочной основы временных зданий и сооружений (Ми). При геодезическом обеспечении строительства временных зданий и сооружений объем работ определяется в каждом конкретном случае, исходя из решения следующих задач: согласования и выбора площадок; получения исходных геодезических данных; полевой проверки исходных геодезических данных; выполнения топографо-геодезических съемок; камеральной обработки полученных данных.
Состав бригад, инструмента и оборудования в зависимости от вида выполняемых работ приведены в работах [4, 83, 91, 229]. Указанные в них данные получены в результате тщательного многолетнего анализа- состава, ресурсной оснащенности и производительности комплексных бригад, проводящих основные виды работ мобилизационного и технологического периода ПСП, и являются средними типовыми показателями (в расчетных формулах приняты следующие условные обозначения: т - трудоемкость работы; Q - производительность бригады; N - численность бригады; В - число бригад; С - число смен работ [см/дн]; t0 - продолжительность рабочей смены [ч/см] ). Как показала практика организации ПСП на реальных объектах, сведения, содержащиеся в работах [4, 83, 91, 229], могут успешно применяться для выполнения расчетов, прогнозирующих ход выполнения работ.
Для проведения расчета продолжительности создания геодезической разбивочной основы временных зданий и сооружений (Тми) должны быть заданы следующие исходные данные: ЬМ12 - протяженность теодолитных ходов [км]; SMi2 - площадь тахеометрической съемки [га] (1 га = 104 м2); NMi2i -численность бригады проложения теодолитных ходов (NMi2i = 4 чел); NM122 -численность бригады тахеометрической съемки (N-vtm = 4 чел); NMH3 -численность бригады по составлению планов тахеометрической съемки (NMm = 2 чел); Вмі2ь Вмиг» Вмш - соответственно, количество бригад проложения теодолитных ходов, тахеометрической съемки и составления планов тахеометрической съемки; Смі2ь Сми2, Смш - соответственно, число смен работы.
Учитывая трудоемкости и объемы работ, очевидно, что продолжительность выполнения работ по созданию геодезической разбивочной основы временных зданий и сооружений ТМи [дн] можно определить по формуле Тмі2 = Ьмі2,ТчЧ12і/(Ї0 №мі2гВмі2гОуиі)-+ + 8М12" М122/(Ч),№:УШ2"ВМП2,СМ122) + М12 Тмі2з/(Ї0 мі23"Вмі23 Смиз) » (2.22) ГДЄ Тмш= 1Д99 ЧЄЛ-Ч/КМ - ТруДОеМКОСТЬ ПрОЛОЖеНИЯ ТеОДОЛИТНЫХ ХОДОВ; ІМ122 = 1,940 чел-ч/га - трудоемкость тахеометрической съемки; Тмш = 0,696 чел-ч/га - трудоемкость составления плана тахеометрической съемки. При этом пренебрегаем длительностью проведения камеральной обработки геодезических работ, вычисления теодолитных и тахеометрических ходов, трудоемкость которых весьма мала.
Обустройство карьеров (М2). При строительстве промышленных объектов для сооружения: технологических площадок, временных подъездных дорог, объектов производственного и хозяйственного назначения, отсыпки земляных дамб и т.д. используются карьеры, которые, как правило, выбираются вблизи от места производства строительных работ. Для строительства в основном используются существующие действующие карьеры и только в исключительных случаях обустраиваются новые.
Математическое моделирование и расчет параметров строительных процессов возведения технологических площадок и дорог различных типов
Методика расчета параметров строительства ТПД с прослойкой из изотропного СМ. В основу расчета минимальной толщины насыпного слоя конструкции технологических площадок и дорог (ТПД) на слабых грунтах с применением синтетических материалов могут быть положены следующие соображения.
Допустим на поверхность грунтовой толщи отсыпан слой насыпного грунта к поверхности которого через штамп прикладывается некоторая нагрузка (рис. 3.5). Если материал насыпного слоя обладает достаточной прочностью и малой сжимаемостью при расчетных параметрах нагрузки, то характер и условия успешной работы такой конструкции будут определяться только условиями работы слабого грунта в основании насыпного слоя. Здесь возможны прежде всего два процесса: нарушение прочности слабого грунта вследствие превышения сопротивляемости слабого грунта сдвигу от внешней нагрузки; развитие уплотнения слабого грунта под воздействием сжимающих напряжений от внешней нагрузки. Анализ литературных данных [17, 92, 144], описывающих характер деформации рассматриваемой конструкции, позволяет в порядке первого приближения для количественной оценки влияния прослойки из синтетического материала (СМ) на условие деформации слабой толщи предложить расчетную схему, в соответствии с которой сущность механизма работы прослойки заключается в следующем.
Приведенные кривые убеждают нас в наличии тесной взаимосвязи различных показателей, характеризующих технологические особенности строительства ТПД с использованием в основании насыпи синтетических материалов.
Методика расчета параметров строительства ТПД с прослойкой из анизотропного СМ. Разработка синтетического материала связана с созданием такого полотна модуль деформации которого обеспечивал бы заданную прочность при использовании его в различных конструкциях. Тем не менее, обеспечение изотропных свойств (с одинаковыми модулями деформации в; различных направлениях) материала, задача достаточно сложная и в реальных условиях производства сетчатых синтетических материалов трудно осуществимая. Это вызывает необходимость такого подхода к расчету осадки насыпи с использованием в основании синтетического материала, который дал бы возможность оценить взаимное влияние различных деформаций материала под нагрузкой.
Рассмотрим элемент поверхности синтетического материала для определения модуля деформации. При изотропном синтетическом материале прикладываемые во взаимно перпендикулярных направлениях напряжения одинаковы и характеризуются изотропным модулем деформации ех = еу = Е. В случае анизотропного материала можно предположить изменение модуля деформации в зависимости от направления, ив частности, от минимального своего значения ех, до максимального еу в сопряженных (нормальных) направлениях. Таким образом вводя полярную систему координат выразим модуль деформации в произвольном направлении (е,,,) через полярный угол (ц/) и значения модулей деформации по главным осям (ех и еу).
Таким образом эффективное значение модуля деформации анизотропного синтетического материала можно представить графически в виде взаимосвязи нормированных отношений еУ)Х = еу/ех и Е,ффіХ = ЕЭфф/ех (рис. 3.10). Видно, что наибольшие изменения эффективного модуля деформации лежат в области существенно анизотропного материала (еу,х 0,4). В случае приближения материала к изотропному (еу х 0,4) изменения Е.,фф,х менее существенны и описываются линейным приближением.
Использование в основании насыпи ТПД синтетического материала позволяет предположить, что некоторые конструктивные особенности, а именно, плетение рулонного сетчатого материала, изменяет технологические параметры дороги, т.е. величину осадки насыпи. Это вызывает необходимость исследования влияния взаимного расположения полос рулонного синтетического материала на оценку величины осадки насыпи.
Таким образом, появляется возможность варьировать конструктивными особенностями; основания; насыпи (в данном случае углом плетения) для обеспечения возможности замены не удовлетворяющего эксплуатационным требованиям одного материала, другим. На рис. 3.12 представлена кривая изменения относительного модуля деформации (ЕЭфф,ф/ео) в зависимости от расположения полос синтетического материала в основании насыпи. Видно, что; изменение конструктивных особенностей расположения полос синтетического материала в основании насыпи временной технологической дороги позволяет компенсировать резкую анизотропность свойств материала сетки. При угле плетения: ф 7і/4 эффективный модуль деформации наиболее приемлемый для обеспечения заданной несущей способности, так как отклонение ЕЭфф,ф от е0 не превышает 3%.
Разработка методов количественного анализа технико-экономических показателей выполнения строительно- монтажных работ на слабонесущих грунтах в информационно-вычислительной среде
Значительная ресурсоемкость земляных работ при строительстве промышленных объектов в обводненной местности требует не только совершенствования, но и разработки принципиально новых организационно-технологических процессов, характеризующихся высокими технико-экономическими показателями [41, 44, 61, 105, 188, 297]. Актуальность этой проблемы приобретает особое звучание в новых экономических условиях рыночной экономики. Поэтому, следует особо выделить организацию и производство работ при строительстве ТПД [87, 88, 113], как операцию, существенно влияющую на темп отдельных технологических потоков и, как следствие, на стоимость производства всех видов работ.
Возведение ТПД требует последовательного выполнения отдельных видов работ, а именно: планировки полосы строительства; доставки лесоматериалов до места строительства и их укладки; размещения конструкции из синтетического материала; устройства земляного полотна и т.д. Использование армирующих прослоек из синтетических материалов [113], снижение расхода древесины, увеличение объема земляных работ, повышение уровня индустриализации, снижение трудозатрат на строительные и ремонтные работы, изменение транспортных расходов, повышение эксплуатационной надежности и сроков службы конструкции обуславливает необходимость технико-экономического анализа при выборе эффективных вариантов строительства ТПД в обводненной местности. Такой анализ должен предусматривать возможность прогнозирования потребностей в материально-технических средствах для конкретных условий инвестиционно-строительного производства [39, 76, 78, 95, 119, 186].
Многовариантные расчеты должны выполняться в условиях постоянного изменения стоимостных характеристик, что приводит к необходимости использования современных методов программирования информационно-поисковых диалоговых систем [54, 64, 71, 215, 238, 239, 284, 285, 296]. Это позволит осуществлять выбор эффективного организационно технологического процесса строительства ТПД. При этом сама методика выбора подразумевает наличие некоторого числа конкурирующих вариантов строительства различных типов ТПД в заболоченной местности. Необходимо отметить, что область технико-экономической целесообразности применения определенной организации и технологии следует устанавливать для вариантов строительства в адекватных условиях, при одинаковой степени использования машин и механизмов [183, 203, 278], при одном и том же уровне организации выполнения работ т.п.
Оценка технико-экономической эффективности выполнения работ по строительству ТПД может выполняться в соответствии с экономическими нормативами [255, 256] с использованием в качестве стоимостных показателей условных денежных единиц (у.е.), учитывающих возможное изменение цен с течением времени. При этом, для сопоставления технико-экономических показателей рассматриваются возможные конструктивные варианты ТПД, а именно [113, 226]: грунтового (Г) и дерево-грунтового (ДГ) типа, а также с армирующей прослойкой в основании из синтетического материала (нетканого - НСМ, сетчатого - ССМ и резинотканевого - РСМ).
Анализ технико-экономических показателей строительства технологической площадки осуществляется путем расчета удельных приведенных затрат на сооружение площадки по формуле (4.14), а также ее составляющей, т.е. себестоимости по формуле (4.15). Последовательное определение всех переменных, входящих в соотношения (4.14) - (4.15), выполняется с учетом следующих соображений.
Показатели затрат ресурсов и объемов работ при сооружении ТПД предназначены для планирования организационно-производственной деятельности, расчета производственных мощностей и определения расчетной стоимости работ по строительству. Кроме того, они предназначены для определения затрат труда и заработной платы, стоимости эксплуатации машин и механизмов, а также стоимости материалов.
В целом, нормативы (или их заменяющие документы) включают: затраты труда рабочих, занятых укладкой синтетических материалов, ремонтом и техническим обслуживанием ТПД; стоимость лесоматериалов, минерального грунта и синтетического материала; стоимость транспортировки фунта и т.д.
Затраты на материалы рассчитываются на основании технологических карт и проектов производства работ с учетом производственных норм их расхода [21 [. Планово-расчетные цены на материалы калькулируются в соответствии с действующими указаниями о порядке составления неприменения-планово-расчетных или договорных цен на материалы, продукцию и услуги в строительстве. Как правило, они включают: отпускную цену промышленности; наценки сбытовых снабженческих организаций; транспортные расходы; погрузо-разгрузочные расходы; затраты на тару и реквизит; заготовителъно-складские расходы. Отпускные цены промышленности применяются по прейскуранту оптовых цен на соответствующие строительные материалы и конструкции. При этом стоимость материалов, изделий и конструкций определяется по средним районным сметным ценам [267]. Следует отметить, что нормативами не учтены накладные расходы и плановые накопления, которые следует определить дополнительно в установленных размерах.
Воспользовавшись приведенными выше формулами, можно определить основные технико-экономические показатели строительства заданной ТПД. Для определения экономической эффективности предлагаемой технологии строительства ТПД необходимо воспользоваться для сравнения конкурентоспособными конструкциями, в частности грунтового или дерево-грунтового типа, которые широко используются в обводненной и заболоченной местности. При этом, сравнение себестоимости строительства различных типов ТПД позволит выявить области их эффективного использования.
Так, при высоте насыпи технологической грунтовой площадки Нг = 1,2 м (С = 100%), с использованием ССМ НСсм = 1,0 м и с использованием РСМ Нрсм = 0,8 м при одинаковой величине дальности доставки грунта L0 = 9 км, относительная себестоимость строительства последних снижается соответственно на 5% и 50%, т.е. использование в качестве армирующих прослоек синтетических материалов позволяет существенно снизить себестоимость строительства технологических площадок.
Технико-экономический анализ показателей сооружения технологических площадок - это единственно возможный путь для максимально-эффективного строительства с минимальными затратами при наличии многовариантности проектирования таких площадок в сложных природно-климатических условиях, особенно в новых экономических условиях. Предложенная методика позволяет не только оценить продолжительность и стоимость строительства, но и выявить потребности в материалах, машинах, механизмах.
Тем не менее, трудоемкость расчетов приводит к необходимости восстановления таких эмпирических зависимостей, которые позволили бы выполнять многовариантные расчеты технико-экономических показателей строительства при варьировании исходных данных.
Проанализируем технико-экономические показатели таким образом, чтобы на стадии проектирования была установлена определенная взаимосвязь стоимостных показателей различных вариантов выполнения работ для обеспечения возможности выбора наиболее эффективного.
Рассмотрим процесс строительства ТПД, а именно, его стоимостные показатели при следующих исходных данных: Li = 140 м; L2 = 50 м; 1ЧБ = 250; DB = 0,1 м; LB = 3 м; Нг = 1,2 м; Нсс.м = 1,0 м; НРСМ = 0,8 м; а = 0,4; р = 0,4; n = 1; р = 1750 кг/м ; Сл = 16 у.е./м ; Сг = 2 у.е./м ; СНсм = 1 у.е./м ; ССсм = 5 у.е./м ; Срсм - 5 у.е./м . Используя зависимости (4.14) - (4.30) получим количественное выражение себестоимости строительства ТПД с прослойкой в основании из ССМ при варьировании конструктивных параметров насыпи из минерального фунта (Н), а также от дальности доставки грунта до места строительства (рис. 4.9).
