CC BY
11Архитектура и градостроительство
------ЖИЛИЩНОЕ ---
строительство
Научно-технический и производственный журнал
УДК 69.051
С.Н. ШУЛЬЖЕНКО, канд. техн. наук, Тульский государственный университет
Оптимизация вариантов инженерной подготовки территорий матричными методами
Представлен метод количественной оценки комплексности застройки и пути повышения эффективности организации поточного строительства при инженерной подготовке строительных площадок с использованием матричных методов.
Ключевые слова: инженерная подготовка, организация строительства, матричный метод.
В 1990-е гг. получил широкое распространение метод непрерывного двухлетнего планирования и поточного строительства узлов сосредоточенной застройки микрорайонов [1], что позволяло службам единого заказчика-застройщика получить значительную долю эффекта за счет своевременной подготовки строительных площадок под застройку, посредством методов комплексного поточного жилищно-гражданского строительства. Эти методы применялись почти в 300 городах страны, их внедрение приняло массовый характер. С 1992 по 2002 г. более половины объемов жилищного строительства выполнялось поточными методами основными строительными министерствами и ведомствами. Организация строительного производства на базе комплексных поточных методов положительно сказывалась на выполнении плановых заданий по вводу в эксплуатацию объектов жилищно-гражданского назначения, повышения ритмичности ввода объектов жилья.
Почему же в настоящее время многие наработки не используются? По нескольким причинам: не проработаны методы комплексной застройки в рыночных условиях, нет единого подхода к моделям формирования инвестиционных потоков и методов контроля по их освоению.
Дальнейшее внедрение методов комплексного поточного жилищно-гражданского строительства требует капитальных вложений и материальных ресурсов для создания благоприятных организационно-технологических условий для реализации плановых заданий, полного и равномерного использования строительно-монтажных мощностей, инженерно-обоснованного планирования капитальных вложений и очередности проектно-изыскательских работ, ввода объектов градостроительными комплексами. В настоящее время эту работу обособленно выполняют проектные организации и строительные фирмы.
Анализ и обобщение результатов применения комплексного поточного жилищно-гражданского строительства свидетельствуют, что во многих случаях необходимую системную плановую и организационную работу подготовки строительного производства пытаются подменить разовым мероприятием по составлению графиков поточного строительства на двухлетний период. О степе-
ни внедрения системы непрерывного планирования и комплексного поточного строительства судят и отчитываются по показателю концентрации объемов жилищного строительства у единого заказчика и по наличию (часто формальному) координационного совета. Естественно, что при таком подходе о существовании эффективного варианта повышения организации в жилищном строительстве говорить не приходится. Во многих городах общая площадь вводится в эксплуатацию по-прежнему крайне неравномерно с акцентом на конец года, квартала, месяца. Нередко это сопровождается некомплексным освоением территорий, отставанием инженерного оборудования площадок и территорий, задержками в обеспечении проектной и организационно-технологической документацией.
Возвращение к эффективному использованию методов комплексного поточного жилищно-гражданского строительства в городах целесообразно осуществлять в двух направлениях.
Первое направление связано с подготовкой узлов сосредоточенного строительства и внедрения в сферы их деятельности организационно-технологической документации, охватывающей многолетний период, относящейся к застройке города в целом и к строительству отдельных жилых образований и объектов и направленной на установление организационного взаимодействия между участниками городской застройки, а также увязывающей плановые сроки ввода с ресурсной базой, создание инженерной подосновы перспективных и текущих планов, титульных списков проектирования и строительства, формирование сбалансированной структуры мощностей.
Для решения этих задач необходимо внедрить в систему управления муниципальными образованиями территорий основные разделы «Градостроительного кодекса РФ» [2].
Второе направление связано с совершенствованием самих методов, оценки комплексности и использованием математической основы в оптимизации вариантов, усилением инженерного характера этих методов, что особенно актуально для крупных и средних городов.
Для повышения комплексности застройки и сокращения продолжительности строительства жилых районов и
Научно-технический и производственный журнал
Архитектура и градостроительство
Рис. 1. Схема разбивки строительных процессов при возведении жилого микрорайона на участки работ и их кодировка: 1—6 — работы по инженерному оборудованию территории; 7, 8 — монтаж подземных частей соответственно культурнобытовых и жилых зданий; 9, 10 — монтаж надземных частей культурнобытовых и жилых зданий; 11 — отделочные работы; 12 — кровельные работы; 13 — благоустройство и озеленение территории
микрорайонов необходимы взаимоувязанные и согласованные решения на всех этапах функционирования проектно-строительного конвейера, включая предпроект-ную подготовку, градостроительное проектирование, организацию строительного производства и создание единых центров управления и контроля комплексов работ с учетом тенденций и условий рынка.
При комплексной застройке микрорайона недостаточно заниматься только инженерным решением, важным и актуальным остается финансовое обеспечение.
Поточное строительство микрорайонов следует организовывать на основе количественной оценки комплексности застройки с использованием коэффициента комплексности и системы оценки приоритетов, предусматривая
©1,3 1,4 1,2 1,3 1,2 Виды п°мещений
и порядок прокладки
Сети и объекты
Внутриквартирный коллектор
Магистраль
Рис. 2. Дерево вариантов очередности прокладки инженерной сети (совмещенная прокладка) в пределах первой карты
ориентацию долговременных строительных потоков на выпуск готовой строительной продукции, т. е. всех объектов архитектуры.
При организации ритмичных потоков продолжительность застройки микрорайона сокращается по мере повышения комплексности. Эта зависимость позволяет определять аналитически продолжительность комплексной застройки микрорайонов и может служить основой для расчета ее нормативных значений.
Важными организационно-технологическими факторами комплексного строительства микрорайонов являются полнота и последовательность подготовки территорий застройки. Существенной особенностью обоих факторов служит то, что они характеризуются единым параметром - очередностью производства работ и ввода в эксплуатацию объектов в зависимости от степени готовности инженерной подготовки микрорайона.
Последовательное освоение территории характеризуется такой очередностью возведения объектов и выполнения работ, при которой маршруты движения строительных бригад всех специальностей проходят через каждый объект микрорайона только один раз, т. е. соблюдается принцип прямоточности - общий принцип организации строительного производства.
Полнота застройки относится к специфическим факторам комплексного жилищного строительства. Полное освоение территории позволяет населению, проживающему в уже введенных в эксплуатацию зданиях, избежать неудобств от близко расположенного строительства, в частности от шума из-за круглосуточного монтажа конструкций зданий, забивки свай и т. п. Полное освоение территории необходимо предусматривать уже на стадии градостроительного проектирования при назначении резервных территорий, которые должны примыкать к границам микрорайонов.
Формализации последовательного и полного освоения территории застройки микрорайона должен предшествовать тщательный инженерный анализ проектной документации. Исходными данными служат: совмещенный план инженерных коммуникаций и объемы их прокладки; проекты жилых и культурно-бытовых зданий; сведения о специализации подрядных организаций и планируемых ресурсах; директивные сроки возведения отдельных зданий в микрорайоне; характеристика гидрогеологических условий строительной площадки и ситуационный план.
Очередность ввода объектов отчасти регламентирована технологической последовательностью выполнения работ по инженерному оборудованию территории. Обязательность своевременной инженерной подготовки при комплексном строительстве обусловлена тем, что монтаж зданий одновременно с устройством коммуникаций часто вызывает несвоевременное представление фронта работ и стесненные условия их осуществления. При этом нарушается технологическая последовательность выполнения отдельных видов инженерных коммуникаций. В свою очередь, при отставании работ по инженерному оборудованию территории выходят из строя подъездные дороги к зданиям, временные системы, обеспечивающие строящиеся объекты водой, электроэнергией и т. д., затруднены доставка строительных материалов, оборудования, работа машин и рациональное складирование железобетонных конструкций на строительных площадках.
Архитектура и градостроительство
ц м .1
Научно-технический и производственный журнал
Основными элементами инженерной сети в микрорайонах являются водосток, канализация, водо- и электроснабжение, отопление, дороги.
При производстве работ по устройству инженерных коммуникаций должны соблюдаться определенные технологические правила, например прокладка коммуникаций начинается от места присоединения к магистральным сетям; инженерные сети более глубокого заложения выполняются с опережением по отношению к коммуникациям следующего уровня заложения; работы на последующем участке инженерной сети начинаются только после их завершения на технологически предшествующем участке; постоянные источники водо-, тепло-, энергоснабжения и дороги должны быть максимально использованы в процессе основного строительства; транзитные коммуникации прокладываются до завершения основного строительства на данном участке микрорайона и т. д.
При раздельной прокладке сетей порядок работ зависит от глубины их заложения. Условиями эксплуатации установлены следующие примерные глубины заложения сетей, м:
Электрокабели...............................0,6-0,8
Теплофикационная сеть........................ 1,3-2
Газопровод................................... 1,8-2
Водопровод................................... 1,8-2
Водостоки....................................2-2,4
Канализация.....................2 (зависит от уклона)
Для формализации комплексного освоения территории каждый технологический процесс может быть условно разделен на участки работ, или захватки. Пример разбивки объектов и работ в микрорайоне на участки (захватки) с их последующим кодированием представлен на рис. 1. Участки кодируются двумя цифрами. Первая цифра обозначает порядковый номер заложения по глубине, а вторая - номер участка.
Каждая инженерная сеть по длине условно делится на участки работ протяженностью от 50 до 250 м. Длина участка зависит от разветвления инженерной сети в плане, числа ее пересечений с другими инженерными коммуникациями. Короткие ответвления инженерных сетей учитываются в объеме участков, к которым они примыкают. Минимальная технологически неделимая длина участка инженерной сети принята 50 м из условия эффективной организации ведения работ.
Размеры участков по сооружению подземных, надземных частей зданий и отделке определяются конфигурацией зданий, их этажностью, конструктивным решением и могут изменяться от одной секции, принимаемой за технологически неделимую единицу, до здания в целом.
Очередность выполнения участков работ при строительстве микрорайона может быть различной. Объективное существование многовариантности решений по организации строительства позволяет применить для интерпретации процессов строительства микрорайонов и формализации факторов комплексности теорию графов. На рис. 2 представлен набор вариантов очередности работ на участках инженерной сети в пределах первой карты для условий совмещенной прокладки.
Указанный набор представляет собой связный граф. Для каждой пары его вершин существует единственная
а 1 а 2 а' 3 а' 4 а' 5 а' 6 а 7 а 8 а' 9 а' к
0 0 0 0 0 1 1 1 1 0
а 2 0 0 0 0 1 1 1 1 1
а'з 0 0 1 1 1 1 1 1
а4 0 1 1 1 1 1 1
а'5 0 1 1 1 1 1
а'б 0 1 1 1 1
а 9 0 0
а к 0
а 1 а 2 а з а 4 а 5 а'б а 7 а 8 а 9 а к
а 1 1 1 0 0 0 0 0 0 0 1
а 2 1 1 0 0 0 0 0 0 0 1
а'з 0 0 1 1 1 1 0 0 0 0
а 4 0 0 1 1 1 1 0 0 0 0
а 5 0 0 1 1 1 1 1 0 0 0
а'б 0 0 0 0 0 1 1 1 1 0
а 7 0 0 0 0 0 1 1 1 1 0
а 8 0 0 0 0 0 0 0 1 1 0
а 9 0 0 0 0 0 0 0 1 1 0
а к 1 1 0 0 0 0 0 0 0 1
Рис. 3. Технологическая последовательность выполнения однородных (а) и разнородных (б) работ на участках при застройке микрорайона
соединяющая их цепь. Первоначально выбранная вершина - работ на участке 1.1 является корнем рассматриваемого дерева. Естественно, что аналогичные графы могут быть построены и для других строительных процессов: монтажа надземных частей зданий, благоустройства и озеленения территории и т. п. В таком случае подготовленная территория микрорайона в целом может быть представлена формально как неориентированный граф, несвязный и не содержащий циклов, причем каждая его связная компонента, отражающая ту или иную работу, является деревом.
Модель очередности строительства объектов микрорайона можно представить элементами матрицы. Инженерные решения, обеспечивающие полноту и последовательность освоения территории застройки, заносятся в матрицы предпочтения. Отношения последовательности между участками работ одного вида заносятся в матрицы первого типа. В первой строке матрицы слева направо и в первом столбце сверху вниз записываются последовательно коды участков работ одного вида. Участок (или участки) работ по устройству каждого вида инженерной сети, возве-
а
а'
0
7
0
а
8
б
Научно-технический и производственный журнал
Архитектура и градостроительство
дению подземных или надземных частей зданий, кровельным и отделочным работам, благоустройству и озеленению территории, который может выполняться независимо и в любое время, в матрице не имеет никаких ограничений. Там, где участку а'. предшествует выполнение работ на технологически предшествующем участке а'к, в клетке (к,1) записывается единица. Приоритет отдается участкам, коды которых обозначены по строке матрицы (рис. 3). Таким образом, в матрицах первого типа формализован важный аспект комплексного освоения территории микрорайона -последовательность. Выполнение соотношений, содержащихся в матрице первого типа, по каждому процессу обеспечивает выполнение всего объема работ конкретного вида на каждой захватке. Число матриц может несколько меняться в зависимости от степени детализации рассмотрения строительных процессов; для показанного выше микрорайона их 8.
Отношения последовательности между участками работ разного вида заносятся в матрицы второго типа. По строке матрицы записываются коды участков работ с меньшей первой цифрой, например инженерной сети более глубокого заложения, а в столбце - коды участков вышележащих работ (рис. 3). Матрицы второго типа обеспечивают соблюдение фактора полноты освоения территории в ходе строительства микрорайона.
Для приведенного примера необходимо составить двадцать восемь матриц второго типа. Хотя эти матрицы за счет пулевых строк столбцов могут быть легко трансформированы в матрицы более низкого порядка, что упрощает вычислительную работу, их общее число также может быть сокращено. В большинстве практических случаев застройки микрорайонов достаточно составить матрицы предпочтения работ соседних по вертикальной развертке; для представленного случая их будет всего семь. Общий характер ограничений, закладываемых в матрицы первого и второго типов, не является жестким. Практически для всех реальных микрорайонов остается еще достаточная свобода варьирования очередностью и сроками выполнения работ по участкам, что создает возможность для проектирования долговременного строительного потока с учетом ограничений по комплексности. Математическая постановка и решение задач в матричном виде разработаны многими авторами, например [3]. Однако в постановке задач чаще всего принимается либо приоритетность критериев оптимизации, либо пошаговая оптимизация. При подготовке строительных площадок желательно учесть и своевременность прокладки всех коммуникаций и решить вопрос комплексности подготовки каждой из них в узлах сосредоточенного строительства.
Таким образом, оценка комплексности определяется четырьмя составляющими: коэффициентом комплексности застройки К, матрицей приоритетов по вводу объектов llf.ll, технологическими матрицами очередности выполнения однородных ||6-^-|| и разнородных работ 11Ы1.
^ к1
Формализованное представление комплексности застройки позволяет оценить ее количественно и на этой основе решать практические задачи организации жилищного строительства.
В [1, 4] проведены результаты исследования в области организации комплексной подготовки и строительства жилых микрорайонов, которые позволяют разработать метод количественной оценки комплексности застройки, исполь-
зовать его при проектировании организации поточного строительства, уточнить состав и содержание нормативно-методических документов, а также разработать на этой базе методологию формирования среднесрочных календарных планов, комплексной организационно-технологической подготовки строительных площадок, проработки финансовых потоков и изысканий.
Существенным условием эффективной реализации организационно-технологических решений по комплексному осуществлению застройки является использование прогрессивных организационных форм и методов строительства - долговременных потоков в рамках действия системы единого заказчика, проектировщика и подрядчика.
С позиций организации строительного производства ответственность за комплексную поточную застройку микрорайонов целесообразно возложить на центр единой инженерной подготовки - генерального подрядчика, выполняющего основной объем строительно-монтажных работ.
Список литературы
1. Романова К.Г., Сорокина С.С. Непрерывное планирование и поточное строительство. М.: Стройиздат, 1998. 36 с.
2. Градостроительный кодекс РФ. М., 2009.
3. Литвак Б.Г. Экспертная информация. Методы получения и анализа. М.: Радио и связь, 2002. 184 с.
4. Мулен Э. Кооперативное принятие решений: Аксиомы и модели. М.: Мир, 1991. 464 с.
21-23 <эйеэдй?@)В
сентября
ДВОРЕЦ
СПОРТА
спо. мп
^„крКАНВД-ЙЖИМО&И.,««
ифемнм*** раляцзлцк
При ыт*|>про С |п* сфдетт
V 1*1*0 г и с I РОИ I 1Лъ£ 1 ь I [шшницшш
► СТРСЧТСГЬСТАО
* С1 Р£<11 Ч ИЩЯРУИШ ■ ИНЖЕНЕРНЫЕ СЕТИ И КОМИ ИУКАЩ'/
' *тищигниЕ КТиин нрлелжиыорм
* ЧИШИЦНО-КОММУНАЛЬНОЕ Л? -.ПЙСТН
► ИАШгЖН ^ Л(1ГОЖИОСТРЧ*1Т£.ПЬН*Я ННИ
► акМ« Но ИтмЫной
* ПЕРС ПЕКТНВЫ ГОРСДЛ
