CC BY
48
СТРОИТЕЛЬСТВО И АРХИТЕКТУРА
УДК 624.138.22 + 347.73
ОПТИМИЗАЦИЯ ПАРАМЕТРОВ И ИССЛЕДОВАНИЕ ЭФФЕКТИВНОСТИ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ ПРОЦЕССОВ ПРИ ПЛАНИРОВКЕ СТРОИТЕЛЬНОЙ ПЛОЩАДКИ
© 2012 г. В.В. Соболев
Южно-Российский государственный South-Russian State
технический университет Technical University
(Новочеркасский политехнический институт) (Novocherkassk Polytechnic Institute)
Проведен анализ и установлены (при оптимальной стоимости приведенных затрат) наиболее экономичные варианты разработки грунта от дальности его перемещения основными землеройно-транспортными машинами. Оптимальным является такой вариант комплексной механизации, у которого приведенные затраты на разработку, перемещение и укладку единицы объема грунта будут минимальными.
Ключевые слова: оптимизации параметров строительного производства; математические методы и модели организации строительства; организации строительства и технологии возведения зданий и сооружения; организационно -технологическое проектирование.
In clause the analysis is lead and have been established (at optimum cost of the resulted expenses) the most economic variants of development of a ground from range of its moving by the basic transport machines. Such variant of complex mechanization at which the resulted expenses for development, moving and stacking of unit of volume of a ground will be minimal is optimum.
Keywords: optimization of parameters of building manufacture; mathematical methods and models of the organization of construction; the organizations of construction and technology of erection of buildings and constructions; organizational-technological designing.
Перед выполнением основных строительно-монтажных работ по возведению объекта осуществляются подготовительные работы, которые подразделяются на внеплощадочные и внутриплощадочные. Основная сложность производства подготовительных работ заключается в определении организационно-технологических параметров по каждому элементу подготовительного периода, которые увязываются по периодам строительного производства с расчетом максимального открытия фронта работ для возведения зданий и сооружений.
Внутриплощадочные подготовительные работы состоят из трех взаимоувязанных комплексов - предварительной подготовки территории, инженерной подготовки территории строительной площадки, возведения временных мобильных или инвентарных зданий и сооружений. Одним из основных комплексов внутриплощадочных подготовительных работ является инженерная подготовка территории строительной площадки, в которой работы по вертикальной планировке территории достигают 50 %.
Факторами, определяющими экономическую эффективность от рациональных организационно-технологических решений по вертикальной планировке строительных площадок, являются:
- выбор наилучшего варианта комплексной механизации производства земляных работ;
- сокращение объемов земляных масс и дальности их перемещения;
- организация поточного производства земляных работ.
Работы промышленного, гражданского и дорожного строительства ведутся не только в летнее, но и в зимнее время, что может быть связано со сроками строительства. Процесс разработки грунтов весьма трудоемок и энергоемок. Следовательно, возникает ряд проблем, разрешение которых позволит существенно увеличить производительность, снизить энергоемкость и себестоимость процесса.
Значительный объем среди различных видов строительных работ занимают земляные работы, связанные с разработкой грунтов. Разнообразие методов разработки грунтов определяется их типом, климатическими условиями и технологией производства работ. Рассмотрев работы [1 - 3], исследуем влияние объема грунта и дальности перемещения на трудозатраты и стоимость земляных работ при разработке различными механизмами.
Основными видами земляных работ при строительстве сооружений и планировке строительных
площадок являются разработка выемок, перемещение грунта, устройство насыпей и их уплотнение. В практике строительства промышленных и гражданских зданий и сооружений применяется, как правило, механический способ производства земляных работ. Ведущими машинами могут быть одноковшовые экскаваторы, скреперы, бульдозеры, выбор которых определяется объемом земляных масс и дальностью их перемещения. Считается, что наиболее эффективным является тот вариант комплексной механизации, у которого затраты на разработку, перемещение и
укладку единицы объема грунта будут минимальными. Трудозатраты и стоимость земляных работ имеют линейную зависимость от дальности перемещения грунта и прямо пропорциональную зависимость от объема земляных масс. Совершенствование технологии процессов перемещения грунта путем моделирования требует эффективной компьютерной поддержки.
Для основных землеройно-транспортных машин эти зависимости приведены в табл. 1, 2 и показаны на рис. 1 - 3.
Таблица 1
Зависимость трудозатрат и стоимости единицы объема (100 м3) производства земляных работ бульдозерами от расстояния перемещения грунта
Марка бульдозера Группа грунта Зависимость от дальности перемещения грунта L, м
Трудозатраты, чел.-дн. Приведенные затраты, руб.
ДЗ-42 I Q = 0,01061L+0,00854 Pz = 0,258^+0,20771
II Q = 0,01146L+0,01951 Pz = 0,27893L+0,47477
III Q = 0,01195L+0,03902 Pz = 0,29080L+0,94955
ДЗ-8 I Q = 0,00585L+0,00854 Pz = 0,18301L+0,26689
II Q = 0,00659L+0,01707 Pz = 0,20589L+0,53379
III Q = 0,00683L+0,02683 Pz = 0,21352L+0,83881
Д-259 I Q = 0,00524L+0,00854 Pz = 0,16958L+0,27605
II Q = 0,00598L+0,01585 Pz = 0,19324L+0,51267
III Q = 0,00622L+0,02317 Pz = 0,20113L+0,74929
ДЗ-27с I Q = 0,00366L+0,00610 Pz = 0,18689L+0,31148
II Q = 0,00402L+0,00976 Pz = 0,20558L+0,49837
III Q = 0,00427L+0,01463 Pz = 0,21804L+0,74756
ДЗ-25 I Q = 0,00354L+0,00366 Pz = 0,21998L+0,22757
II Q = 0,00366L+0,00976 Pz = 0,22757L+0,60684
III Q = 0,00390L+0,00976 Pz = 0,24274L+0,60684
ДЗ-24А I Q = 0,00293L+0,00366 Pz = 0,14867L+0,18583
II Q = 0,00329L+0,00610 Pz = 0,16725L+0,30972
III Q = 0,00341L+0,00976 Pz = 0,17344L+0,49556
Д3-34с I Q = 0,00244L+0,00244 Pz = 0,190^+0,19017
II Q = 0,00256L+0,00366 Pz = 0,19967L+0,28525
III Q = 0,00268L+0,00610 Pz = 0,209^+0,47542
ДЗ-42 Среднее Q = 0,01134L+0,02236 Pz = 0,27596L+0,54401
ДЗ-8 То же Q = 0,00642L+0,01748 Pz = 0,20081L+0,54650
Д-259 » Q = 0,00581L+0,01585 Pz = 0,18798L+0,51267
ДЗ-27с » Q = 0,00398L+0,01016 Pz = 0,20350L+0,51914
ДЗ-25 » Q = 0,00370L+0,00773 Pz = 0,23010L+0,48042
ДЗ-24А » Q = 0,00321L+0,00651 Pz = 0,1631^+0,33037
Д3-34с » Q = 0,00256L+0,00407 Pz = 0,19967L+0,31695
Таблица 2
Зависимость трудозатрат и стоимости единицы объема (100 м3) производства земляных работ скреперами от расстояния перемещения грунта
Марка скрепера Группа грунта Зависимость от дальности перемещения грунта L, м
Трудозатраты, чел.-дн. Приведенных затраты, руб
Д3-30 I Q = 0,00171^+0,14639 Рг = 0,04048L+3,46940
II Q = 0,00183^+0,15854 Рг = 0,04337L+3,75852
ДЗ-20 I Q = 0,00110L+0,07317 Рг = 0,03610L+2,40638
II Q = 0,00122L+0,08537 Рг = 0,04011L+2,80744
ДЗ-26 I Q = 0,00061L+0,05488 Рг = 0,03148L+2,83296
II Q = 0,00073L+0,06098 Рг = 0,03777L+3,14773
ДЗ-23 I Q = 0,00049L+0,04756 Рг = 0,05788L+5,64288
II Q = 0,00061L+0,05244 Рг = 0,07234L+6,22164
ДЗ-11п I Q = 0,00045L+0,18171 Рг = 0,02342L+9,43323
II Q = 0,00048L+0,21098 Рг = 0,02469L+10,95267
ДЗ-11 I Q = 0,00043L+0,17683 Рг = 0,02680L+11,10491
II Q = 0,00045L+0,20610 Рг = 0,02834L+12,94297
ДЗ-32 I Q = 0,00034L+0,10488 Рг = 0,02447L+7,51432
II Q = 0,00038L+0,13049 Рг = 0,02709L+9,34921
ДЗ-13 I Q = 0,00018L+0,09146 Рг = 0,02119L+10,59632
II Q = 0,00020L+0,11220 Рг = 0,0226^+12,99815
ДЗ-42 Среднее Q = 0,01134L+0,02236 Рг = 0,27596L+0,54401
ДЗ-8 То же Q = 0,00642L+0,01748 Рг = 0,20081L+0,54650
Д-259 » Q = 0,00581L+0,01585 Рг = 0,18798L+0,51267
ДЗ-27с » Q = 0,00398L+0,01016 Рг = 0,20350L+0,51914
ДЗ-25 » Q = 0,00370L+0,00773 Рг = 0,230^+0,48042
ДЗ-24А » Q = 0,00321L+0,00651 Рг = 0,16312L+0,33037
Д3-34с » Q = 0,00256L+0,00407 Рг = 0,19967L+0,31695
При анализе полученных уравнений были установлены (при оптимальной стоимости приведенных затрат) следующие наиболее экономичные варианты разработки грунта от дальности его перемещения основными землеройно-транспортными машинами:
- дальность перемещения грунта до 40 - 75 м -бульдозеры;
- дальность перемещения грунта от 40 до 1300 м -прицепные скреперы;
- дальность перемещения грунта от 300 до 5000 м - самоходные скреперы;
- дальность перемещения грунта свыше 5000 м -разработка грунта экскаватором с транспортировкой грунта автомобильным транспортом.
Рис. 1. Трудозатраты на единицу объема земляных работ бульдозерами от дальности перемещения грунта
С, руб
ДЗ - 42 400 -
ДЗ - 27 С
ДЗ- 34 С ДЗ - 8 ' ДЗ - 25
200 -
ДЗ - 24 А Д-259
" 100
Ь, м
Рис. 2. Приведенная стоимость разработки единицы объема земляных масс от дальности перемещения грунта бульдозерами
Q, маш.-см
ДЗ - 30 ДЗ - 20 2 ДЗ - 26 ДЗ - 23
2000 Ь, м
Рис. 3. Трудозатраты на единицу объема земляных работ при разработке и перемещении грунта прицепными скреперами
Анализ показал:
1) наиболее эффективные механизмы следующие:
- бульдозеры: Дз 24А и ДЗ 34С;
- прицепные скреперы: ДЗ 20 и ДЗ 26;
- самоходные скреперы - ДЗ-32, которые могут быть рекомендованы как оптимальные механизмы для комплексной механизации земляных работ;
2) основными факторами, влияющими на стоимость земляных работ при любом варианте комплексной механизации, являются - объем разрабатываемого грунта и дальность перемещения;
3) сокращение затрат труда и стоимости земляных работ могут быть достигнуты:
а) уменьшением объема разрабатываемого грунта;
б) сокращением дальности перемещения грунта;
в) уменьшением объема разрабатываемого грунта и дальности перемещения;
г) выбором наиболее экономичного варианта комплексной механизации земляных работ.
Кроме рассмотренных выше факторов, важным фактором, влияющим на объемы земляных масс и дальность их перемещения, является уклон проектируемой поверхности. Установлены взаимосвязи и предложен метод определения средней планировочной отметки и объемов земляных масс площадки, заключающийся в том, что рельеф местности и планировочная плоскость задаются уравнениями поверхности. Это позволило определить оптимизирующий вектор для проектирования минимальных объемов работ на строительной площадке [4, 5].
Литература
Спектор М.Д. Выбор оптимальных вариантов организации и технологии строительства. М., 1980. Фоков Р.И. Выбор оптимальной организации и технологии возведения зданий. Киев, 1969. 192 с. Ушацкий С.А. Выбор оптимальных решений в управлении в строительным производством. Киев, 1974. 168 с. Соболев В.И. Оптимизация строительных процессов: учеб. пособие / Юж.-Рос. гос. техн. ун-т. Новочеркасск, 1999.
Соболев В.И., Соболев В.В. Экономико-математическое моделирование организации строительных работ // Научная мысль Кавказа: Спецвыпуск № 3. 2002. С. 86 - 96.
1
2
3
4
5
Поступила в редакцию 10 мая 2011 г.
Соболев Валерий Владимирович - канд. техн. наук, доцент, кафедра «Промышленного, гражданского строительства, геотехники и фундаментостроения», Южно-Российский государственный технический университет (Новочеркасский политехнический институт).
Sobolev Valery Vladimirovich - Candidate of Technical Sciences, assistant professor, department «Industrial, Civil Construction, Geotechnics», South-Russia State Technical University (Novocherkassk Polytechnic Institute)._
