CC BY
19
© A.A. Цернант, H.A. Ефремов, B.H. Васильев, 2015
УДК 624.13.003.12
А.А. Цернант, H.A. Ефремов, В.Н. Васильев
АКТУАЛИЗАЦИЯ ГОСУДАРСТВЕННЫХ ЭЛЕМЕНТНЫХ СМЕТНЫХ НОРМ НА СТРОИТЕЛЬНЫЕ РАБОТЫ ГЭСН-2001-01
Разработаны изменения и дополнения к пункту 1.49, табл. 1-6 ГЭСН -2001-01 «Земляные работ». Выявлены основные факторы и характеристики гидротранспорта грунта, определяющие абразивный износ труб пульпопроводов; установлена зависимость для расчета предельно допустимой (остаточной) толщины стенок труб пульпопроводов, дальнейшая эксплуатация которых нарушает условия Федерального Закона № 384.
Ключевые слова: земляные работы, грунт, толстостенные трубы, земснаряд, намывное сооружение, пульпопровод.
При производстве земляных работ средствами гидромеханизации интенсивному абразивному износу подвергаются грунтовые насосы земснарядов и трубы пульпопроводов, по которым транспортируют грунт в смеси с водой до намывного сооружения.
В действующих в настоящее время Государственных элементных сметных нормах на строительные работы — ГЭСН-2001-01 «Земляные работы», пункт 1.49, табл. 1-6 пригодность труб для эксплуатации пульпопроводов земснарядов установлена в процентах ежегодного износа и отчислений на ремонт, а также в годах, в течение которых эти трубы надлежит эксплуатировать. В ГЭСН не учитывается зависимость износа труб пульпопроводов от их диаметра, фактической гидроабра-зивности и объемов разработки грунта земснарядом.
Из табл. 1-6 ГЭСН также следует, что в проектах и сметно-финансовых расчётах, например, для грунтов первой или второй группы толстостенные трубы пульпопроводов следует эксплуатировать не менее девяти — десяти лет, а тонкостенные трубы — не менее пяти — шесть лет, что не соответствует фактиче-
ским данным строительной практики и существенно превышает безопасный эксплуатационный период стальных трубопроводов.
В настоящее время основной объем земляных работ (более 70%) строительные земснаряды Компании «Трансгидромеханизация» выполняют в северных регионах РФ, Ямало-Ненецком и Ханты-Мансийском автономных округах, на севере Красноярского края, в республике Якутия. В этих регионах России продолжительность сезона намывных работ не превышает 3-4-х месяцев. На основе результатов анализа установлено, что Государственные элементные нормы проектирования производства земляных работ средствами гидромеханизации, в которых срок эксплуатации стальных труб стальных пульпопроводов земснарядов определен в период не менее пяти — десяти лет являются не корректными, а результаты работы строительных предприятий гидромеханизации становятся затратными не только на Крайнем Севере России, но и для её европейских регионов.
В соответствии с заданием Компании «Трансгидромеханизация», институт транспортного строительства ЦНИИС и его лаборатория гидромеханизации, выступили с предложением разработки изменений и дополнений к пункту 1.49, табл. 16 ГЭСН -2001-01 «Земляные работы». В изменениях и дополнениях пригодность труб пульпопроводов земснарядов для эксплуатации, следует установить не в процентах ежегодного износа и годах, а в зависимости от показателей прочности труб, диаметра и толщины стенок, абразивного износа, группы грунта и предельно-допускаемых объемов его транспортирования. При этом нормы должны соответствовать требованиям Федерального Закона № 384 «Технический регламент о безопасности зданий и сооружений», исключать аварии, возможный ущерб окружающей природной среде и жизнедеятельности, повышать безопасность производства земляных работ средствами гидромеханизации при возведении промышленных и гражданских сооружений и их оснований.
ГЭСН «Земляные работы» табл. 1-6 актуализировали на основе определения ресурсных показателей абразивного износа и расчёта потребности в трубах пульпопроводов для гидравлического транспортирования грунтов земснарядом при проектировании и производстве работ, в связи с тем, что трубы
пульпопроводов строительных земснарядов являются одним из основных и дорогостоящих расходуемых материалов в гидромеханизации.
В процессе актуализации решили следующие взаимосвязанные задачи:
- собрали и изучили материалы по вопросам абразивного износа труб пульпопроводов земснарядов, в том числе проектную документацию по производству земляных работ средствами гидромеханизации на объектах Компании «Трансгидромеханизация»;
- выявили основные факторы и характеристики гидротранспорта грунта, определяющие абразивный износ труб пульпопроводов;
- установили зависимость для расчета предельно допустимой (остаточной) толщины стенок труб пульпопроводов, дальнейшая эксплуатация которых нарушает условия Федерального Закона № 384. Технический регламент о безопасности зданий и сооружений. 30.12.2009 г.;
- определили удельные показатели абразивного износа при гидротранспорте грунтов различных групп.
Расчетные обоснования проекта изменений п. 1.49, табл. 1-6. ГЭСН-2001-01. «Земляные работы» выполнены на основании результатов полевых и лабораторных испытаний, по зависимостям гидравлики, технической механики (сопротивления материалов) и математической статистики.
Износ труб определен как изменение размеров, формы и массы трубы пульпопровода вследствие разрушения слоя поверхности при трении (взаимодействии с напорным потоком пульпы с абразивными частицами грунта). Износ рассматривается как механический процесс, вызывающий снижение прочности труб пульпопроводов. По мере износа трубы пульпопровода теряют потребительские свойства и становятся не пригодными для эксплуатации. Интенсивность изнашивания труб пульпопроводов зависит от напора и скорости движения пульпы, крупности и твердости частиц грунта, угла встречи потока пульпы с изнашиваемой деталью, консистенции пульпы, износостойкости стали, степени абразивности (окатанности) грунтовых частиц. В общем виде зависимость интенсивности гидроабразивного изнашивания пульпопроводов может быть записана так
5И = ЯАЛНУ, БМ Ргр, Рт, Е),
(1)
где 5и- интенсивность изнашивания стенки трубы, мм/тыс, м3; А — абразивности транспортируемого грунта; К — износостойкости материала трубы пульпопровода; Н — напор, м.; V — скорость движения гидросмеси, м/с; Б — консистенция гдрос-меси; IV — гидравлическая крупность транспортируемого материала, м/с; ргр и рт, — плотность грунта и материала стенок трубы кг/м3; Е — эксплуатационные факторы, в том числе объем грунта. Из условий прочности металла следует, что максимально допустимый износ стенки трубы пульпопровода, при котором сохраняются безопасные условия эксплуатации, равен
где 5мах — максимально допустимый износ пульпопровода, (мм); 50 — начальная толщина стенки трубы пульпопровода, (мм); — коэффициент неравномерности изнашивания, у0 = 1,25; к — коэффициент запаса на изменение толщины стенки трубы пульпопровода в результате коррозии, к = 0,80^0,95; Р — давление в пульпопроводе при движении пульпы, МПа; О — диаметр трубы пульпопровода, мм; А — коэффициент, учитывающий пульсации давления в пульпопроводе, А = 1,35; сс — предел текучести стали трубы, сс = 225 МПа (ГОСТ 10704- 91, ГОСТ 10705-80); Вн — коэффициент условий работы, Вн1 = 0,75 — для тонкостенных и Вн2 = 0,71 — для толстостенных труб; С — коэффициент однородности металла; С = 0,90.
Остаточная 5ост (минимально допустимая) толщина стенки трубы 5ост = 80 - 5мах. Относительный износ стенок труб (5ост/50) 100% и (5мах/50) 100%. В табл. 1 приведены результаты расчетов допустимого износа 5мах (мм) стенок труб пульпопровода, при котором сохраняются безопасные условия его эксплуатации по условию обеспечения прочности трубы в процессе гидротранспорта потока пульпы под напором.
Из приведенных в табл. 1 результатов расчетов следует, что средний критический абразивный износ стенок тонкостенных труб с начальной толщиной стенок 50 = 7,0 мм составляет около 60 %, а для толстостенных труб (труб с начальной толщин стенки 50 = 10,0 мм) с 70%.
5мах = 50 - У0 к(РОА/2оБнС + 1);
(2)
Таблица 1
Допустимый износ £маХ (мм) стенок труб пульпопровода,
при котором обеспечиваются безопасные условия эксплуатации
№ № 0 трубы, мм Толщина 5маю бост — (бост/бо) (бмах/бо)
п.п. 0 нар. 0 внутр стенки, мм 5мах — 8о, •100% •100%
мм мм 5о, мм мм
Тонкостенные трубы
1 426 412 7,0 4,4 2,6 37,0 63,0
2 530 516 7,0 4,2 2,8 40,0 60,0
3 630 616 7,0 4,1 2,9 41,4 58,6
4 720 706 7,0 4,0 3,0 42,9 57,1
Толстостенные трубы
5 426 406 10,0 7,4 2,6 26,0 74,0
6 530 510 10,0 7,2 2,8 28,0 72,0
7 630 610 10,0 7,0 3,0 30,0 70,0
8 720 700 10,0 6,9 3,1 31,0 69,0
Основным преимуществом актуализации п. 1.49, табл. 1-6. ГЭСН-2001-01. «Земляные работы» является снижение материальных и денежных затрат строительных организаций на трубы пульпопроводов при проектировании и производстве земляных работ средствами гидромеханизации.
К преимуществам изменений, в сравнении с действующими п. 1.49 и табл. 1-6, относится также определение срока службы труб в соответствии с их фактическим прочностными параметрами, надежность и безопасность эксплуатации напорных пульпопроводов земснарядов.
Проектирование срока службы, повторной укладки и замены труб напорных пульпопроводов в соответствии с их фактической прочностью и в зависимости от группы и предельно-допускаемого объема гидротранспорта грунта обеспечит ресурсосбережение и рациональный расход материальных ресурсов.
На согласование в Минстрой РФ представлен проект изменений п. 1.49, табл. 1-6. ГЭСН-2001-01. «Земляные работы» в следующей редакции:
п. 1.49. Полную или частичную повторную укладку тонкостенных или толстостенных труб пульпопроводов гидромеханизации, если это предусмотрено в проекте, устанавливают в соответствии с предельно-допустимыми объемами, указанными в табл 1-6, в зависимости от группы грунта, диаметра и начальной
Таблица 1-бГЭСН
Группа Наименование грунта Трубы тонкостенные Трубы толстостенные
грунта Срок Ежегодный Ежегодные Срок Ежегодный Ежегодные
службы, износ, отчисления службы, износ, отчисления
Т лет % на ремонт, % Т лет % на ремонт, %
- Вода чистая и оборотная 10 9,6 3 15 6,4 1
Все группы Глина, суглинок, супесь (частиц 2-0,5 мм менее 20 %) 8 12 4 12 7 2
1 Пески от пылеватых до крупных (частиц крупнее 2 мм до 5 %) 6 16 5 10 9,6 3
2 Пески гравелистые (частиц крупнее 2 мм до 10%) 5 19,2 6 9 10,7 4
3 Пески гравелистые (частиц крупнее 2 мм до 20 %) 4 24 7 8 12 5
4 Пески гравелистые (частиц крупнее 2 мм до 30 %) 3,5 27,4 8 7 13,7 6
5 Пески гравелистые (частиц крупнее 2 мм до 40 %) 3 32 9 6 16 7
6 Пески гравелистые (частиц крупнее 2 мм до 50 %) 2,5 38,4 10 5 19,2 8
7 Гравийный грунт (частиц крупнее 2 мм до 60 %) - - - 2 48 9
8 Гравийный грунт (частиц крупнее 2 мм до 90 %) - — — 1 96 10
Таблица 1-6
Предельно-допустимые объемы гидротранспорта грунта по трубам (Актуализированный вариант)
Группа Диаметр (0 мм)/ толщина стенки (мм) трубы
грунтов трубы тонкостенные* трубы толстостенные**
0 426/7,0 0 530/7,0 0 630/7,0 0 720/7,0 0426/10,0 0530/10,0 0630/10,0 0720/10,0
1 1410 2400 3850 5440 2370 4120 6570 9390
2 930 1570 2530 3570 1560 2690 4310 6155
3 580 990 1590 2245 975 1700 2715 3875
4 400 690 1105 1565 675 1185 1890 2705
5 270 465 745 1055 460 800 1270 1820
6 190 320 505 720 315 545 865 1245
7 60 110 170 240 ПО 185 290 420
8 25 45 75 105 45 80 125 185
Примечания. * труба тонкостенная с начальной толщиной стенки 7,0 мм; ** труба толстостенная с начальной толщиной стенки 10,0 мм;
- предельно-допустимые объемы гидротранспорта грунта определяется по данным геодезических замеров грунта в карьере или намытого в сооружение с учетом потерь, предусмотренных проектом или СП 45.1330.2012; - в случае применения труб с толщиной стенок отличающихся от указанных, предельно-допустимые объемы грунта, определяют способом интерполяции или экстраполяции.
толщины стенок труб. Оплата первичной укладки труб не зависит от их фактического износа. Возврат труб следует определять в соответствии с п. 1.48 Технической части.
Износ труб пульпопровода земснаряда (табл. 1-6. Актуализированный вариант), определен для гидротранспорта грунта по типовым технологическим схемам гидромеханизации, принятым в ГЭСН-2001-01 (п.п. 1.48-1.50). В актуализированном варианте, использовали среднестатистический уровень работы земснаряда, вне зависимости от формы собственности, ведомственной принадлежности и в соответствии с методикой, приведенной в МДС 81-19.2000 и РДС 82-201-96. Проект изменений (табл. 1-6 Актуализированный вариант), разработан для стальных труб пульпопровода земснаряда, диаметр, толщина стенок и марка стали которых являются типовыми и приведены в ГЭСН- 2001-01. елз
КОРОТКО ОБ АВТОРАХ -
Цернант A.A. — доктор технических наук, профессор, ОАО ЦНИИС, Ефремов H.A. — кандидат технических наук, ОАО ЦНИИС, Васильев В.Н. — ООО Компания «Трансгидромеханизация».
UDC 624.13.003.12
UPDATING STATE ELEMENTAL BUDGET NORMS FOR CONSTRUCTION WORK GESN-2001-01
Tsernant A.A., doctor of technical Sciences, Professor, JSC «ZNIIS», Efremov N.A., candidate of technical Sciences, JSC «ZNIIS», Vasilev V.N., The Company «Transhydrogenase».
Developed changes and additions to paragraph 1.49, table. 1-6 gesn-2001-01 "Earthworks". The major factors and characteristics of the hydraulic transport of soil that determine the abrasive wear of the tubes of slurry pipelines; the dependence for calculating the maximum permissible (residual) of the wall thickness of pipes of slurry pipelines, further exploitation which violates the terms of the Federal Law № 384.
Key words: earthworks, soil, thick-walled pipes, dredge, alluvial structure, the slurry pipeline.
