Научная статья на тему 'Особенности структурно-модульного проектирования организации строительства дорог на многолетнемерзлых грунтах'

Особенности структурно-модульного проектирования организации строительства дорог на многолетнемерзлых грунтах Текст научной статьи по специальности «Строительство и архитектура»

CC BY
442
33
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.
Ключевые слова
МОДЕЛИРОВАНИЕ ОРГАНИЗАЦИИ РАБОТ / АВТОМОБИЛЬНАЯ ДОРОГА / ГЕОКРИОЛОГИЧЕСКИЕ ФАКТОРЫ / ИНЖЕНЕРНОЕ РАЙОНИРОВАНИЕ / ПРОЕКТНО-ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ МОДУЛИ / ВАРИАНТНОЕ ПРОЕКТИРОВАНИЕ / HIGHWAY / GEOCRYOLOGICAL FACTORS / ENGINEER ZONING / DESIGN AND PROCESS MODULES / VERSION DESIGN / WORKFLOW MANAGEMENT SIMULATION

Аннотация научной статьи по строительству и архитектуре, автор научной работы — Дубенков Андрей Алексеевич, Боброва Татьяна Викторовна, Перфильев Максим Сергеевич

Организационно-технологическая модель строительства автомобильной дороги представлена как совокупность моделей пространственно-технологической структуры объекта и функциональных модулей процессов производства работ. Проектно-технологические модули земляного полотна на многолетнемерзлых грунтах сформированы на основе линейного дорожного районирования по данным инженерных изысканий. Разработаны алгоритм и математическое обеспечение реализации модульного принципа в календарном планировании. На примере строительства участка дороги в Якутии продемонстрированы возможности повышения эффективности и качества вариантного проектирования в сложных природных условиях на основе применения современных компьютерных комплексов.

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

Похожие темы научных работ по строительству и архитектуре , автор научной работы — Дубенков Андрей Алексеевич, Боброва Татьяна Викторовна, Перфильев Максим Сергеевич

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

MODULAR DESIGN PROPERTIES OF ROAD CONSTRUCTION ON PERMAFROST SOILS

Organizational and process model of road construction is represented as integrity of spatial models of the process structure of an object and functional procedure modules. Design and process modules of road pavements on permafrost soils are formed on the basis of linear road zoning according to engineering surveys. An algorithm and a software are designed to implement the modular principle in scheduling. Yakutia case study is described to show the possibility of improving the efficiency and quality of version design in difficult natural conditions based on modern computer systems.

Текст научной работы на тему «Особенности структурно-модульного проектирования организации строительства дорог на многолетнемерзлых грунтах»

УДК 625.731: 658.5 (075.8)

ДУБЕНКОВ АНДРЕЙ АЛЕКСЕЕВИЧ, аспирант, hrnthrnt@gmail.com

БОБРОВА ТАТЬЯНА ВИКТОРОВНА, докт. техн. наук, профессор, bobrova.tv@gmail.com

ПЕРФИЛЬЕВ МАКСИМ СЕРГЕЕВИЧ, канд. техн. наук, perfilyev_ms@mostovik.ru

Сибирская государственная автомобильно-дорожная академия, 644080, г. Омск, пр. Мира, 5

ОСОБЕННОСТИ СТРУКТУРНО-МОДУЛЬНОГО ПРОЕКТИРОВАНИЯ ОРГАНИЗАЦИИ СТРОИТЕЛЬСТВА ДОРОГ НА МНОГОЛЕТНЕМЕРЗЛЫХ ГРУНТАХ

Организационно-технологическая модель строительства автомобильной дороги представлена как совокупность моделей пространственно-технологической структуры объекта и функциональных модулей процессов производства работ. Проектно-технологические модули земляного полотна на многолетнемерзлых грунтах сформированы на основе линейного дорожного районирования по данным инженерных изысканий. Разработаны алгоритм и математическое обеспечение реализации модульного принципа в календарном планировании. На примере строительства участка дороги в Якутии продемонстрированы возможности повышения эффективности и качества вариантного проектирования в сложных природных условиях на основе применения современных компьютерных комплексов.

Ключевые слова: моделирование организации работ; автомобильная дорога; геокриологические факторы; инженерное районирование; проектно-технологические модули; вариантное проектирование.

ANDREID. DUBENKOV, Research Assistant, hrnthrnt@gmail.com

TAT'YANA B. BOBROVA, DSc, Professor,

bobrova.tv@gmail.com

MAKSIM P. PERFIL'EV, PhD,

perfilyev_ms@mostovik.ru

The Siberian Automobile and Highway Academy,

5, Mira Ave., 644080, Omsk, Russia

MODULAR DESIGN PROPERTIES OF ROAD CONSTRUCTION ON PERMAFROST SOILS

Organizational and process model of road construction is represented as integrity of spatial models of the process structure of an object and functional procedure modules. Design and process modules of road pavements on permafrost soils are formed on the basis of linear road zoning according to engineering surveys. An algorithm and a software are designed to implement the modular principle in scheduling. Yakutia case study is described to show the possibility of improving the efficiency and quality of version design in difficult natural conditions based on modern computer systems.

Keywords: workflow management simulation; highway; geocryological factors; engineer zoning; design and process modules; version design.

© Дубенков А.А., Боброва Т.В., Перфильев М.С., 2014

В актуализированной редакции СНиП 12.01-2004 (СП 48.13330.2011)* четко установлены роль и взаимосвязь проектов организации строительства (ПОС) и проектов производства работ в современном строительном процессе. Определено, что ПОС является неотъемлемой и составной частью проектной документации, обязательным документом для застройщика (заказчика), подрядных организаций, а также организаций, осуществляющих финансирование и материально-техническое обеспечение строительства.

Отмечено, что при строительстве линейных сооружений, к которым относятся автомобильные дороги, необходимо дополнительно учитывать требования действующих нормативных документов, особенно при строительстве в сложных природных и геологических условиях.

Строительство дорог на многолетнемерзлых грунтах требует особого подхода к проектированию взаимоувязанных конструктивно-технологических и организационных решений на основе вариантной проработки с широким применением методов моделирования, современных компьютерных комплексов для формирования вариантов организации строительства и их критериальной оценки.

Модульный принцип в промышленном и гражданском строительстве сформировался достаточно давно и предполагает различные формы разделения комплекса сооружений или его частей на отдельные, сравнительно обособленные звенья (модули). Деление может выполняться в зависимости от технологий, общности используемых ресурсов и других факторов. В.И. Воропаевым и др. [1] была разработана методика декомпозиции объектов на проектно-технологические модули. Предложенная ими терминология достаточно широко применяется в настоящее время в научных работах и организационно-технологическом проектировании при строительстве объектов разного назначения.

В дорожном строительстве модульный принцип реализовывался в форме разделения на этапы**: вертикальное - по отдельным участкам дороги или горизонтальное - по слоям дорожной конструкции и сооружениям на дороге. Однако этапное деление в большей степени было связано с финансовыми вопросами взаимодействия заказчика и подрядчика, чем с проектированием организации строительства.

Если сохранять общие подходы к многоуровневой декомпозиции объектов, принятые в промышленно-гражданском строительстве, то на первом уровне декомпозиции линейного дорожного объекта предусматривается разделение дорожной конструкции на укрупненные элементы (структурные модули): дорожная полоса, водоотводные и искусственные сооружения, земляное полотно, дорожная одежда, обустройство дороги. Учитывая линейную неоднородность работ на структурных модулях в зависимости от меняющихся

* СП. Организация строительства. Актуализированная редакция СНиП 12-01-2004 Organization of construction / (СП 48.13330.2011).

** «Примерные схемы определения этапов работ в проектах на строительство автомобильных дорог», согласованные по представлению Минтрансстроя Госстроем СССР с участием Стройбанка СССР 10 января 1975 г. № МЧ-96-4. URL : www.gosthelp.ru/text/Primernyesxemyopredeleniy.html

конструктивных и организационно-технологических решений по длине дороги, можно выполнить следующий уровень декомпозиции путем деления каждого структурного модуля на проектно-технологические модули (ПТМ) (рис. 1). Способы деления структурных модулей на ПТМ зависят от конструктивных решений элементов, требуют экономического и технологического обоснования для различных структурных модулей и условий строительства.

Рис. 1. Структурная декомпозиция линейного объекта на модули

Основой ПОС в современных условиях является организационно-технологическое моделирование (ОТМ), определяющее состав и взаимосвязи основных компонентов производственного процесса: конструктивных, технологических и организационных. Проект организации строительства автомобильной дороги включает в себя также комбинацию проектов различных подсистем с поточными и не поточными методами организации основного производства, а также обслуживающих и вспомогательных производств различного назначения.

Авторы работы [2] в качестве элементов функциональной модели строительного проекта рассматривают следующие модули: модуль выполняемых работ (МР), модуль ресурсного обеспечения (МО) и модуль фронтов работ (МФ) в качестве рабочего пространства осуществления рабочих процессов. По аналогии с предлагаемой ими организационно-технологической моделью простого технологического процесса обобщенную организационно-технологическую модель (ОТМ) проектно-технологического модуля структурного элемента дороги можно обобщенно представить в виде совокупности пространственно-технологических моделей конструктивных решений и функциональных моделей технологических процессов (рис. 2).

Рассмотрим реализацию данного подхода применительно к условиям строительства автомобильных дорог в сложных природных условиях, когда значительно усложняются пространственные и временные связи между отдельными процессами. Сущность модульного принципа организации дорожного строительства в сложных природных условиях связана с выделением системообразующего блока, от которого будет зависеть распределение во времени

и пространстве остальных компонентов производства. Таким системообразующим структурным модулем в дорожном строительстве на многолетнемерзлых грунтах являются линейные земляные работы. Земляное полотно как часть дорожной конструкции в условиях криолитозоны выполняет основную функцию - обеспечение устойчивости конструкции за счет сохранения определенного состояния грунтов в основании автомобильной дороги.

Модель пространственно-технологической структуры ПТМ на основе конструктивного решения элемента

ОТМ

проектно-технологического модуля (ПТМ)

Функциональная модель процессов основного, вспомогательных и обслуживающих производств

Рис. 2. Схема связей проектных модулей в процессе организационно-технологического моделирования

В процессе структурного проектирования одни структурные модули автомобильной дороги должны в основном предшествовать строительству земляного полотна (подготовка дорожной полосы, водоотводные сооружения), а другие (дорожная одежда, обустройство и т. д.) - осуществляться после завершения строительства земляного полотна, чаще с определенными технологическими или организационными перерывами. Все обеспечивающие подсистемы должны быть синхронизированы во времени с основными работами или минимально опережать их. Связи между работами определяются следующими зависимостями:

- - множество работ 5 , непосредственно выполняемых после работы 5;

- С*[5] - множество работ 5-, непосредственно выполняемых перед работой 5;

- 0*[и] - множество подготовительных работ и-, предшествующих С[5].

В условиях криолитозоны самое большое влияние на конструктивные

решения и способы сооружения земляного полотна оказывают природные факторы. Дорожное земляное полотно является линейным сооружением большой протяженности, поэтому при проектировании необходимо учитывать не только различие конструктивных решений по длине дороги, связанных

с высотными отметками (насыпи, выемки), но и разнообразие природно-климатических, геоморфологических и гидрогеологических условий, а при строительстве на многолетнемерзлых грунтах (ММГ) - особенности мерзлотных условий [3].

Линейное дорожное районирование трассы дороги в сложных геокриологических условиях, выполненное на основе анализа природно-климатических и инженерно-геологических характеристик, позволяет группировать по длине дороги участки с относительно однородными условиями природной среды. В работе [4] эти участки обозначены как линейные дорожные комплексы (ЛДК) по аналогии с природно-территориальными комплексами (ПТК), принятыми в теории инженерного районирования. Реализация разработанной методики линейного дорожного районирования [4] на пред-проектной стадии позволяет в процессе проектирования формировать рассредоточенные по длине трассы участки ЛДК с однотипными конструкциями земляного полотна и, соответственно, относительно однородными условиями производства работ.

В основу современного конструирования земляного полотна с сохранением ММГ положен принцип оптимального регулирования параметров дорожной насыпи: геометрических размеров слоев, физико-механических свойств грунтов, применения дополнительных армирующих, теплоизолирующих и т. п. элементов в грунтовом массиве. Увеличивается число и повышается трудоемкость технологических операций [5-8]. В разных северных регионах дорожная насыпь на ММГ представляет собой достаточно сложную конструкцию с точки зрения количества и взаимодействия частей этой системы.

Выбор варианта конструкции земляного полотна на участках ЛДК в свою очередь зависит от совокупности ряда факторов: расположения карьеров, характеристик грунтов в карьерах, используемых конструктивных материалов, показателей природной среды (рис. 3).

Одним из критериев оценки конструктивных решений насыпи земляного полотна ряд авторов предлагает считать показатель тепловой устойчивости Кт.у, который вычисляется как отношение расчетной глубины промерзания всех слоев дорожной конструкции (включая слои дорожной одежды) к расчетной глубине оттаивания [9]. Подразумевается, что если этот показатель меньше 1,3, то возможно оттаивание основания в процессе эксплуатации дороги, которое влечет за собой снижение устойчивости насыпи и дополнительные затраты на компенсацию прогнозируемой осадки. С этой точки зрения данный показатель может служить характеристикой эксплуатационной надежности дорожной конструкции на ММГ.

Для предварительной оценки при выборе вариантов конструктивных решений земляного полотна на ЛДК предложен показатель, учитывающий соотношение стоимостных затрат на обеспечение тепловой устойчивости и получаемый результат:

Щкт = Суд / Кт у ^ т^

Кт у = Нпр / Нот ,

(1) (2)

где Суд - удельные затраты на строительство 100 м земляного полотна т-го варианта конструктивного решения на у-м участке /-го ЛДК при разработке к-го карьера, тыс. руб.; Кту - коэффициент тепловой устойчивости; Нпр - максимальная расчетная глубина сезонного промерзания конструкции, м; Нот -максимальная расчетная глубина сезонного оттаивания конструкции, м.

ЛДК

К. :1 Характеристика

грунтов в карьера

Стоимость разработки и доставки грунтов

Характеристики грунтов и материалов, заложенные в конструктивном решении

Технологические

особенности возведения конструкций

Рис. 3. Факторы для выбора варианта конструктивного решения на ЛДК

С точки зрения структурной декомпозиции объекта (земляного полотна) совокупность участков по длине дороги с однотипной конструкцией земляного полотна на разных участках одного ЛДК можно рассматривать в качестве одного проектно-технологического модуля (ПТМ). Организационно-технологическая модель сооружения земляного полотна может быть реализована с разным характером использования ресурсов (модуль ресурсного обеспечения), освоения частных фронтов работ (модуль фронта работ), с технологическими и организационными ограничениями на связи между работами и, соответственно, с разными технико-экономическими показателями.

Выбор схемы организации работ на проектно-технологических модулях при строительстве земляного полотна осуществляется в следующем порядке:

1. Выполнение линейного дорожного районирования на основе полного комплекса инженерных изысканий.

2. Проектирование конструкций земляного полотна на участках ЛДК с относительно однородными природными условиями.

3. Обоснование выбора варианта конструкции.

4. Выделение участков с региональными природными особенностями (глубокие выемки, болота, подходы к мостам, мари и т. д.) в отдельные модули для сосредоточенных работ - сосредоточенные проектно-технологические модули (СПТМ).

5. Уточнение количества линейных проектных модулей (ЛПТМ). При однотипных конструктивных решениях земляного полотна на разных ЛДК возможно их объединение в укрупненный линейный проектно-технологичес-кий модуль.

6. Составление перечня подготовительных и сопутствующих работ.

7. Расчет объемов работ на проектно-технологических модулях.

8. Вариантное проектирование линейных графиков строительства по схемам:

а) последовательно-поточный метод - один отряд для выполнения всех линейных работ на дороге;

б) формирование организационной схемы для параллельно-поточного метода на ЛПТМ.

9. Критериальная оценка и выбор варианта организации строительства.

В разработанной математической модели организации работ на участках ПТМ условия взаимодействия технологических процессов по временным параметрам формализованы и представлены в виде следующих зависимостей:

1. Расчет сроков начала и окончания технологических процессов на участках ПТМ:

) = тах

'о + '

¿(./-1). пер'

1) ^ 'тех ; ) = 'у. — Т ) ; ) = ) + Т) , (3)

'о + '

7((—1). орг'

где ), ., ., т.. - соответственно даты возможного начала, окончания

и продолжительности выполнения .-го технологического процесса на )-м участке 7-го ПТМ, сут; 'пер, 'тех, 'орг - соответственно продолжительности передислокаций, технологических и организационных перерывов в работе отрядов, сут.

2. Условия выполнения технологических процессов в определенные сезоны года (лс) - летний; (зс) - зимний:

(лс)> ; (лс )< 'о,

уз\ / лс 5 -'л^ (4)

'н(зс)> ; (зс)< е,

7). \ / зс ' 7). \ / зс'

где 'н, С, 'знс, 'зос - соответственно сроки начала и окончания летнего сезона, зимнего сезона.

3. Условия предшествования или совмещения подготовительных и основных работ на общем фронте (ПТМ) по временным параметрам:

. >С —РТпппри 0 < Р < 1, (5)

где 'пп, тш - соответственно срок окончания и продолжительность подготовительных работ, сут.; в - относительный показатель совмещения основных и подготовительных работ во времени; при в = 1 подготовительные и основные работы начинаются одновременно.

Проектирование организации строительства других структурных модулей автомобильной дороги (искусственных сооружений, слоев дорожной одежды, обустройства) выполняется также с использованием деления на про-

ектно-технологические модули. При однотипной конструкции слоев дорожной одежды на небольших участках дороги каждый конструктивный слой может рассматриваться как один проектно-технологический модуль. Работы на конструктивных элементах, предшествующих строительству земляного полотна (участки сосредоточенных работ, искусственные сооружения и т. д.), как правило, должны быть завершены к подходу линейных специализированных отрядов.

При расчете календарного графика организации строительства автомобильной дороги между структурными модулями обеспечиваются фронтальные и технологические связи в зависимости от степени готовности предшествующего элемента конструкции [10].

Выполнение комплекса подготовительных и обеспечивающих работ в условиях Севера играет важную роль и должно быть увязано со сроками выполнения работ основных структурных модулей. В комплекс подготовительных работ чаще всего включаются следующие операции:

- подготовка карьеров, снятие растительного слоя;

- заготовка в бурты глинистого грунта для упорных призм;

- заготовка торфа, просушивание в валах;

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.

- заготовка торфопесчаной смеси;

- очистка дорожной полосы от леса и кустарника;

- строительство автозимников, подготовка землевозных дорог;

- устройство водоотводных канав и труб;

- устройство мерзлотных валиков для водоотвода;

- подготовка карьеров к разработке в зимних условиях буровзрывным методом;

- создание и развитие производственной базы строительства.

Перечень подготовительных и вспомогательных работ уточняется

в конкретном проекте с детальным расчетом объемов работ.

Эффективность применения модульного принципа может оцениваться рядом показателей, например, повышением производительности отрядов за счет более узкой специализации при сокращении элементов конструктивных решений и технологических операций в организационных структурах (модулях) [11]. Оценка данного показателя в северных условиях требует дополнительных исследований.

Обобщенная оценка эффективности организационно-технологических решений в ПОС осуществляется по показателю чистого дисконтированного дохода (ЧДД)* от выполнения полного комплекса работ, включающего все структурные модули дорожной конструкции. При этом учитываются доходы от строительства дороги в процессе эксплуатации, капитальные и эксплуатационные затраты по вариантам за срок службы автомобильной дороги (до капитального ремонта) с годовым шагом расчета. Основой для расчета является календарный график с модулями распределения ресурсов и фронтов работ.

* Методические рекомендации по оценке эффективности инвестиционных проектов и их отбору для финансирования. М. : Экономика, 2000. 421 с.

Реализация модульного принципа проектирования предполагает использование современных компьютерных программ.

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

Зк=1 и I I[ Зпп (о+(Л , (6)

I1 + Емес )

где Зк - дисконтированные капитальные затраты по к-му варианту организационно-технологического решения на г-м структурном модуле, тыс. руб; Зпп (t) - затраты на подготовительные работы в период ^ тыс. руб.; % - количество рабочих смен работы на ]-м участке /-го проектно-технологического модуля (ПТМ) в интервале планирования ^ Ср/ - стоимость машино-смены работы р-го специализированного отряда на /-м модуле, тыс. руб.; t - месячный интервал планирования (шаг расчетного периода); Т - расчетный период строительства дороги с максимальной продолжительностью по вариантам, мес; Емес - месячная норма дисконта.

В формуле (6) значение % определяется как функция

V = /(Пру,,о*,а) , (7)

где Пр^ - сменная производительность р-го механизированного отряда на ]-м участке /-го ПТМ в ^м месяце при выполнении 5-го технологического процесса, ед. изм/см; О - объем на]-м участке /-го ПТМ в ^м месяце при выполнении 5-го технологического процесса, ед. изм.; а - коэффициент, учитывающий сезонность и климатические факторы.

Суммарные приведенные капитальные вложения в строительство автомобильной дороги рассчитывают, суммируя приведенные 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 автомобильной дороги 3-й технической категории на многолетнемерзлых грунтах в Саха (Якутии) (I ДКЗ). В таблице показана взаимосвязь компонентов проектирования земляного полотна на многолетнемерзлых грунтах: линейных дорожных комплексов, рассчитанных на основе инженерного районирования; типов конструктивных решений земляного полотна на участках ЛДК; линейных и сосредоточенных проектно-технологических модулей для формирования отрядов при строительстве земляного полотна.

При разработке вариантов организации строительства принята укрупненная схема для более наглядного представления изложенных подходов. По результатам линейного дорожного районирования на участке протяженно-

стью 7,8 км было выделено 10 линейно-дорожных комплексов с разными природными условиями.

Декомпозиция земляного полотна на проектно-технологические модули на основе линейного дорожного районирования

№ ЛДК (0 № участ-ка(/') на г'-м ЛДК, обозначение ] Границы участка, ПК: начало-конец Протяженность участка 1], км Тип кон-струк-тивного решения, т № ПТМ ЛПТМ-линейный; СПТМ-сосредоточенный

1 1,1 521-526 0,5 3 ЛПТМ-1

2 2,1 526-530 0,4

3 3,1 530-533 0,3 4 ЛПТМ-2

2 2,2 533-537 0,4 3 ЛПТМ-1

4 4,1 537-538 0,1 1 СПТМ-1

3 3,2 538-541 0,3

5 5,1 541-548 0,7

3 3,3 548-552 0,4

6 6,1 552-554 0,2 4 ЛПТМ-2

3 3,4 554-557 0,3

5 5,2 557-560 0,3

3 3,5 560-563 0,3

7 7,1 563-566 0,3 3 ЛПТМ-1

2 2,3 566-576 1,0

8 8,1 576-578 0,2 2 СПТМ-2

2 2,4 578-583 0,5

6 6,2 583-585 0,2 4 ЛПТМ-2

4 4,2 585-590 0,5

9 9,1 590-596 0,6 3 ЛПТМ-1

10 10,1 596-600 0,4

На участках ЛДК запроектировано 4 типа конструкций земляного полотна. Два типа конструкций приняты для участков сосредоточенных работ; 1 - выемка, 2 - насыпь на заболоченном участке (мари). Типы конструкций для участков ЛДК назначены с использованием базы конструктивных решений [6] с сохранением мерзлоты в основании насыпи (первый принцип проектирования). При расчетах конструкций предварительный выбор осуществлялся по формуле (1) с учетом расположения карьеров, физико-механических свойств грунтов в карьерах (суглинки и скальные грунты), природных климатических и геокриологических факторов на участках ЛДК. Линейные земляные работы выполняются на 2 ПТМ с разными типами конструктивных решений. Третий тип конструкции (таблица) представляет собой насыпь до 4 м: первый слой - торф 0,3 м; второй - кварцит слабовыветрелый, средней прочности толщиной 0,48 м на геотекстильной прослойке; третий слой из суглинка легкого дресвяного мерзлого, между вторым и третьим слоем - геотекстильная прослойка; четвертый слой - щебенистый грунт (мощность слоя 1 м). Четвертый тип конструкции - насыпь из скального грунта с водонепроницае-

мыми периферийными зонами в нижней части насыпи [12]. Краткое описание технологии производства работ к данным конструкциям приведено в исследовании [13]. Все работы по строительству земляного полотна выполняются в зимнее время.

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, а), второй вариант - работают два специализированных отряда (ЛПТМ-1, ЛПТМ-2) параллельно-поточным методом (рис. 4, б).

Рис. 4. Схема строительства земляного полотна на участках ПТМ:

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

В соответствии с предложениями [14] 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 орга-

низации 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 формулам (6), (7). В расчет не включены затраты на сосредоточенные работы и искусственные сооружения, т. к. по срокам и объемам они совпадают для обоих вариантов организации работ. Для расчета вариантов календарного графика в составе ПОС мы использовали программы «Potok-СибАДИ» [8] и MS Project Professional 2010. Схема расчета чистого дисконтированного дохода по вариантам показана на рис. 5. В качестве доходов от строительства дороги приняты только доходы в транспортной сфере. Срок строительства по второму варианту сокращен на 9 месяцев, индекс доходности по первому варианту составил 1,078; по второму варианту (с параллельно-поточной организацией работ) - 1,236.

500000 вариант 1 вариант 2

зсоооо

1 2 3 4 j Л 7 в 9 10 11 12 п и 15 16 17 16

-2000« ■300000 -100000

Рис. 5. Интегральный дисконтированный эффект по двум вариантам организации строительства

Выводы

1. Проектирование и строительство дорог на многолетнемерзлых грунтах требуют от специалистов детального учета меняющихся по длине дороги климатических, геокриологических и гидрологических факторов. Линейное дорожное районирование, выполняемое по результатам комплекса инженерных изысканий, позволяет выделить по протяженности дороги участки с относительно однородными условиями природной среды и затем объединить их в линейные дорожные комплексы (ЛДК).

2. С учетом однородности природных условий проектируются однотипные конструктивные решения земляного полотна на участках ЛДК. Таким образом, формируются проектно-технологические модули структурного модуля дороги - «земляное полотно».

3. Декомпозиция элементов дорожной конструкции на проектно-техно-логические модули, учет особенностей фронтальных и технологических связей между работами в математической модели календарного планирования

позволяют вести вариантное проектирование организации работ при строительстве дорог в условиях многолетнемерзлых грунтов. Использование предлагаемой математической постановки при решении задач структурно-модульного проектирования организации работ создает условия для выбора и осуществления эффективных вариантов организации строительства дорог. В приведенном примере в результате использования схемы параллельно-поточной организации работ и модульного принципа проектирования индекс доходности увеличился на 14,6 %. Уточнение схем организации работ и расчет экономической эффективности необходимо выполнять в составе ПОС для каждого объекта с учетом природных условий и конструктивных решений.

Библиографический список

1. Методические указания по декомпозиции объектов строительства на проектно-технологические модули / В.И. Воропаев, Б.Я. Лебедь, Т.Я. Орел [и др.]. - М. : ВНИИ-ГиМ, 1988. - 92 с.

2. Калюжнюк, М.М. Упорядочение рабочих операций простых технологических процессов в строительстве / М.М. Калюжнюк, А.В. Калюжнюк // Инженерно-строительный журнал. - 2011. - № 7. - С. 87-99.

3. Дубенков, А.А. Комплексная оценка инженерно-геологических и мерзлотных условий при районировании трассы дороги / А. А. Дубенков // Вестник СибАДИ: научный рецензируемый журнал. - 2013. - № 4(32). - С. 46-52.

4. Bobrova, T.V. Mathematical model of linear road zoning in the permafrost / T.V. Bobrova, A.A. Dubenkov // Vestnik of Tomsk State University of Architecture and Building / English version appendix to NN 1-4, 2013. - P. 134-141.

5. Цернант, А.А. Инновационные технологии управления температурой грунтовых массивов транспортных сооружений в арктических широтах / А.А. Цернант // Строительные материалы, оборудование, технологии XXI века. - 2013. - № 3. - С. 26-31.

6. База конструктивных решений земляного полотна на многолетнемерзлых основаниях Permafrost Construction Base: свидетельство о государственной регистрации базы данных ФГУ ФИПС № 2014620658 от 08.05.2014 / А.А. Дубенков, Е.А. Бедрин, Т.В. Боброва.

7. Cost and Constructability of Permafrost Test Sections Along the Alaska Highway, Yukon / D. Reimchen, G. Dore, D. Fortier, B. Stanley and R. Walsh // Proc. 2009 Annual Conference, Transportation Association of Canada, Ottawa, On 2009. - Условия доступа : http://conf.tac-atc.ca/english/resourcecentre/readingroom/conference/conf2009/pdf/Reimchen.pdf

8. Pavement Management for Permafrost Conditions / R. Donaldson, Robin Walsh // 8th International Conference on Managing Pavement Assets. - Условия доступа : http://www.pavementmanagement.org/icmpfiles/2011/T7_ICMPA024-MACLE0D.pdf

9. Бедрин, Е.А. Обеспечение термической устойчивости основания земляного полотна автомобильных дорог : монография / Е.А. Бедрин, А.А. Завьялов, М.А. Завьялов. - Омск : СибАДИ, 2012. - 179 с.

10. Боброва, Т.В. Проектно-ориентированное управление производством работ на региональной сети автомобильных дорог : монография / Т.В. Боброва. - Омск : Изд-во СибАДИ, 2006. - 334 с.

11. Перфильев, М.С. Совершенствование методов формирования и модернизации производственных структур дорожно-эксплуатационных организаций : дис. ... канд. техн. наук. -Омск : СибАДИ, 2004. - 181 с.

12. Земляное сооружение на многолетнемерзлых грунтах: пат. 2256030. Рос. Федерация: МПК7 E 02 D 17/18 / Поленова Л.А., Тугарин А.М., Русаков В.С., Захаренко А.В., Лон-ский В.Н.; заявитель и патентообладатель ОАО «ИРКУТСКГИПРОДОРНИИ». -№ 2003105473/03; заявл. 25.02.2003; опубл. 10.07.2005, Бюл. № 19. - 7 с.

13. Боброва, Т. В. Прогнозирование эффективности дорожных конструкций на многолетне-мерзлых грунтах / Т.В. Боброва, Е.А. Бедрин, А.А. Дубенков // Вестник СибАДИ. -2011. - № 4(22). - С. 11-15 .

14. Строительство путей сообщения на Севере: научно-практическое издание / С.Я. Луц-кий, Т.В. Шепитько, П.М. Токарев, А.Н. Дудников. - М. : ЛАТМЭС, 2009. - 286 с.

References

1. Voropaev V.I., Lebed' B.Ya., Orel T.Ya. Metodicheskie ukazaniya po dekompozitsii ob"ektov stroitel'stva na proektno-tekhnologicheskie moduli [Methodological guidelines for design and process modular decomposition]. Moscow : VNIIGiM Publ., 1988. 92 p. (rus)

2. Kalyuzhnyuk M.M., Kalyuzhnyuk A.V. Uporyadochenie rabochikh operatsii prostykh tekhno-logicheskikh protsessov v stroitel'stve [Working operation ordering of simple processes in construction]. Magazine of Civil Engineering. 2011. No. 7. Pp. 87-99. (rus)

3. Dubenkov A.A. Kompleksnaya otsenka inzhenerno-geologicheskikh i merzlotnykh uslovii pri raionirovanii trassy dorogi [Comprehensive assessment of geotechnical and permafrost conditions at zoning road alignment]. SibADIJournal. 2013. No. 4(32). Pp. 46-52.(rus)

4. Bobrova T.V., Dubenkov A.A. Mathematical model of linear road zoning in the permafrost. Vestnik of Tomsk State University of Architecture and Building. English version appendix to NN 1-4, 2013. Pp. 134-141.

5. Tsernant A.A. Innovatsionnye tekhnologii upravleniya temperaturoi gruntovykh massivov transportnykh sooruzhenii v arkticheskikh shirotakh [Innovative technologies of temperature control of soil masses in transport facilities in Arctic]. Construction Materials, the Equipment, Technologies of XXICentury. 2013. No. 3. Pp. 26-31. (rus)

6. Dubenkov A.A., Bedrin E.A., Bobrova T.V. Permafrost Construction Base. RF State Registration Certificate N 2014620658. 08.05.2014.

7. Reimchen, D., G. Dore, D. Fortier, B. Stanley and R. Walsh. Cost and Constructability of Permafrost Test Sections Along the Alaska Highway, Yukon. Proc. 2009 Annual Conference, Transportation Association of Canada, Ottawa, On 2009. Available at : http://conf.tac-atc.ca/english/resourcecentre/readingroom/conference/conf2009/pdf/Reimchen.pdf

8. Donaldson R., Walsh R. Pavement Management for Permafrost Conditions // 8th International Conference on Managing Pavement Assets. Available at : www.pavementmanagement.org/icmpfiles/2011/T7_ICMPA024-MACLE0D.pdf

9. Bedrin E.A., Zav'yalov A.A., Zav'yalov A.A. Obespechenie termicheskoi ustoichivosti osno-vaniya zemlyanogo polotna avtomobil'nykh dorog. [Providing thermal stability of highways subgrades]. Omsk : SibADI Publ., 2012. 179 p. (rus)

10. Bobrova T.V. Proektno-orientirovannoe upravlenie proizvodstvom rabot na regional'noi seti avtomobil'nykh dorog. [Project-oriented production management in the regional road network]. Omsk : SibADI Publ., 2006. 334 p. (rus)

11. Perfil'ev M.S. Sovershenstvovanie metodov formirovaniya i modernizatsii proizvodstvennykh struktur dorozhno-ekspluatatsionnykh organizatsii [Improving methods of formation and upgrading of industrial structures of road maintenance organizations]. Omsk : SibADI Publ., 2004. 181 p. (rus)

12. Polenova L.A., Tugarin A.M., Rusakov V.S. , Zakharenko A.V., Lonskii V.N. Zemlyanoe sooru-zhenie na mnogoletnemerzlykh gruntakh [Earthwork structures on permafrost]. Pat. Rus. Fed. N 2256030. IPC 51 E 02 D 17/18. Publ. 10.07.2005, Bul. No. 19. 7 p.

13. Bobrova T.V., Bedrin E.A., Dubenkov A.A. Prognozirovanie effektivnosti dorozhnykh kon-struktsii na mnogoletnemerzlykh gruntakh [Predicting of road construction effectiveness on permafrost]. SibADI Journal. 2011. No. 4(22). Pp. 11-15. (rus)

14. Lutskii S.Ya., Shepit'ko T.V., Tokarev P.M., Dudnikov A.N. Stroitel'stvo putei soobshcheniya na severe [Communication line construction in the north]. Moscow : LATMES Publ., 2009. 286 p. (rus)

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.