CC BY
93
УДК 625.731:624.138.23
ОЦЕНКА ЭКОНОМИЧЕСКОЙ ЭФФЕКТИВНОСТИ ПРИМЕНЕНИЯ ПОЛИМЕРЦЕМЕНТОГРУНТОВЫХ СМЕСЕЙ В ДОРОЖНОМ СТРОИТЕЛЬСТВЕ
Е. А. Голубева ФГБОУ ВПО «СибАДИ», Россия, г. Омск
Аннотация. Применение полимерцементогрунтовых смесей для строительства конструктивных слоев дорожных одежд позволяет существенно снизить капитальные вложения и снизить эксплуатационные затраты в дорожно-строительной отрасли. В работе определена экономическая эффективность применения полимерцементогрунтовых смесей для строительства оснований дорожных одежд. Рассмотрен опыт строительства оснований из полимерцементогрунтовой смеси дорожной организацией ЗАО «Асфальт», при строительстве автомобильной дороги «Амур».
Ключевые слова: капитальные вложения, приведенные затраты, экономическая эффективность, полимерцементогрунтовые смеси.
Введение
Целью строительства автомобильных дорог являются создание условий для скорейшего развития экономики
национальных ресурсов страны,
стабилизации социально-экономической эксплуатации и повышения деловой активности населения путем удовлетворения спроса и доступности в автомобильных перевозках и привлечения различных секретов экономики, отрасли производства, населения страны.
Полимерцементогрунтовые смеси широко применяются для устройства дорожных одежд в разных странах мира. Главная идея в применении различных методов укрепления грунтов — это широкое использование местных грунтов как исходного дешёвого сырья, обеспечивающего в результате соответствующей его технологической обработки получение полноценных заменителей каменных материалов. Многолетним производственным опытом установлено, что в зависимости от свойств и активности цемента, состава и свойств грунтов, климатических условий той или иной страны укреплённые цементом грунты целесообразно применять:
- для устройства нижних и верхних слоёв оснований на дорогах с тяжёлым и интенсивным движением, где сооружаются капитального типа покрытия (цементобетонные, асфальтобетонные);
- для устройства несущих слоёв (облегченного типа покрытий) на местных дорогах с относительно малой интенсивностью движения;
- для повышения прочности верхней части земляного полотна.
В последнем случае применяют малые добавки цемента.
Экономическая эффективность
применения полимерцементогрунтовых смесей для устройства оснований на предприятии ЗАО «Асфальт»
Для укрепления разнообразного вида грунтов наиболее часто применяют портландцемент различной степени активности. Там, где это необходимо, применяют также добавки других химических реагентов. Модифицируя цементогрунт полимеными добавками можно добиться такой деформативности материала, при которой не будет происходить образования трещин от воздействия на дорожную одежду морозного пучения грунтов земляного полотна и нагрузки от автомобиля. Преимуществом оснований из
полимерцементогрунтовых смесей является существенное улучшение водно-теплового режима земляного полотна. Монолитные укреплённые материалы характеризуются низкой остаточной пористостью (менее 3-7%) и поэтому не аккумулируют поверхностную воду, обычно накапливающуюся в весеннее время в порах основания из зернистых материалов. В результате, как показали многолетние наблюдения, расчётная влажность грунта на участках с основанием из укреплённых грунтов на (0.05-0.03) Wт меньше, чем на участках с основанием из зернистых материалов.
Ровность покрытия оказывает существенное влияние на себестоимость перевозок. На дорогах с удовлетворительной ровностью покрытия количество ДТП в 1.5-2 раза больше, чем с хорошей ровностью, а себестоимость перевозок в первом случае в
1.3-1.5 раза выше. Результаты наблюдений за эксплуатируемыми одеждами с основаниями из полимерцементогрунтовых смесей показали, что ровность покрытия длительно сохраняется, особенно при морозном пучении грунтов земляного полотна.
Отметим, с учётом более высоких прочностных свойств комплексно
укреплённых грунтов, по сравнению с зернистыми материалами, общая толщина дорожной одежды может быть снижена на 2050 %, что позволит уменьшить потребное количество дорогостоящих кондиционных материалов (песка, щебня) на 15-45 %, соответственно, уменьшить потребность в автомобильном транспорте в 1,5-3 раза, затраты труда - в 1,2-2 раза; снизить строительную стоимость дорожной одежды в целом.
К достоинству комплексно укреплённых грунтов можно также отнести небольшой расход вяжущих материалов, в частности полимеров - 5-2 % по массе грунта.
Одним из важнейших критериев при расчете и конструировании дорожных одежд является требование к общей жесткости конструкции, оцениваемой по величине упругого прогиба под действием стандартной нагрузки. Принято считать, что общая недостаточная жесткость конструкции дорожной одежды приводит к интенсивному образованию колейности и появлению усталостных трещин, а в последующем и выбоин. При этом наиболее экономичным способом повышения общей общей жесткости конструкции считается применение грунтов и
местных материалов, обработанных неорганическими вяжущими [1].
Для оценки экономической
эффективности этих решений требуется сравнить не только затраты альтернативных вариантов на строительство автомобильной дороги, но и затраты в процессе последующей эксплуатации на ремонт и содержание дороги, а также всю совокупность расходов по перевозке пассажиров и грузов, т.е. расходов пользователей [6]. Очевидно, что расходы пользователей увеличиваются со временем, при этом интенсивность увеличения определяется интенсивностью деструктивных процессов, которые зависят от прочности дорожной одежды, начальной прочности покрытия, состава и интенсивности транспортного потока [7]. Поэтому эля объективной оценки экономической эффективности сравниваемых вариантов конструкций дорожных одежд необходимо решение двух задач: прогнозирование появление трещин, колейности, выбоин, возникающих в процессе эксплуатации дороги в течении времени и вычисление расходов пользователей.
По данным лаборатории МАДИ образование выбоин на участке автомобильной дороги с основанием из щебня идет интенсивнее после второго года эксплуатации, чем на участках дороги с основанием из цементогрунтовой смеси. К десятому году службы количество выбоин становится больше - 100 шт/км [1]. На рисунке 1 приведен график изменения количества выбоин со временем.
Изменение со временем количества выбоин
600,00 2 500,00
ж
"I 400,00
■ основание-грунт, укрепленный цементом, И=25см
основание-щебеночная смесь. Ь=30см
2020 2025
Рис. 1. Изменение со временем количества выбоин
При определении общих расходов пользователей учитывались следующие показатели: расход топлива, износ шин, расход масел, замена отказывающих агрегатов и деталей автомобиля, затраты связанные с потерей времени ввиду затруднительного движения, затраты с ДТП.
На графике рисунка 2 видно, что в случае с участком дороги имеющим щебеночное основание общие расходы пользователей к концу расчетного срока службы составят 5.8. млн.руб., а в альтернативном варианте- 3.6. млн. руб, что в 1.6 раз меньше [1].
Изменение общих расходов пользователей с течением времени
11
га га о. а о 3
? § с
8
7,00 -6,00 -5,00 4,00 !-3,00
2,00 у 1,00 -0,00
2005 2010
2015 Т, лет
2020 2025
- основание-грунт, укрепленный цементом, И=25см
-«— основание-
щебеночная смесь, И=30см
Рис. 2. Изменение со временем расходов пользователей
Для оценки эффективности
использования полимерцементогрунтовых смесей для устройства оснований дорожных одежд был проведен вычислительный эксперимент, в котором было рассмотрено три конструкции дорожной одежды для строительства участка автомобильной дороги «Амур». Первая конструкция является проектной для данного участка дороги. Проектная конструкция предполагала строительство основания из щебня. Для устройства оснований альтернативных конструкций было предложено использовать местные грунты, укрепленные различными добавками. Второй вариант конструкции предполагал в основании дорожной одежды применять песчано-щебёночно-гравийную смесь, укреплённую 4 % цемента (по массе) -имеющуюся в карьерах Амурской области. Третья конструкция предполагала устройство 2-х слойного основания из
полимерцементогрунтовой смеси (цемент 8 % по массе грунта и латекс 3 % по массе цемента) - супесь лёгкая с числом пластичности равным 7. Грунт разрабатывается в карьере, находящимся на расстоянии в 1 км от 1024 км дороги. Грунт, укреплённый цементом 14 % (нижний слой основания) укладывается на всю ширину земляного полотна для снижения влажности
рабочего слоя, а также в качестве капилляропрерывающего и морозозащитного слоя. Второй слой основания -полимерцементогрунтовая смесь -устраивается на 0,5 м шире слоёв покрытия. В этом случае обеспечивается большая устойчивость покрытия по краям проезжей части, а также улучшается водно-тепловой режим верхней части земляного полотна, что благоприятно сказывается в целом на прочность дорожной одежды. В качестве покрытия применяли ЩМА-15.
При выборе варианта конструкции дорожной одежды необходимо было выполнить технико-экономическое
обоснование по критерию «капитальные вложения» и критерию «приведенные затраты»[4]. Стоимость строительства дорожной одежды (капиталовложения) определись по формуле:
К = ПЗ + НР + СП, (1)
где К - капиталовложения, руб.; ПЗ -прямые затраты, руб., определяются по локальным сметам; НР - накладные расходы, руб.; СП - сметная прибыль, руб. [8].
Результаты расчета приведены в таблице 1. Стоимость приведённых затрат определяли по формуле:
Е ж—(
Р = К + Х3 'Ъ + п ■ Кръ,
ЕНП ,=1
(2)
где Р - затраты приведённые к грузоперевозкам по данной дороге, руб.; Е -показатель абсолютной целесообразности капитальных вложений; ЕНП - норматив для приведения равномерных затрат,
определяется по формуле: К - капитальные
т
вложения, руб.;
13
■Ъ
- сумма
г=1
приведённых дисконтированных транспортно-эксплуатационных затрат, руб.; Э -эксплуатационные затраты, руб; Кр -стоимость капитального ремонта, руб., принимается равной стоимости верхнего слоя дорожной; п - число капитальных ремонтов.
Енп = I + R + М^, (3)
где I - инфляция 9%; R - риск 5 %.
Чистый дисконтированный доход (ЧДД) определялся как сумма текущих эффектов за весь расчётный период, приведённая к начальному шагу, или как превышение интегральных результатов над
интегральными затратами. ЧДД необходим для сравнения различных вариантов реализации инвестиционного проекта и выбора лучшего из них [2] [5].
т
ЧДД = £ - З,)
1
ч/ '
(4)
г=0 (1 + Е У
где Rt - результаты, достигаемые на ^ом шаге расчёта; Зt - затраты, осуществляемые на том же шаге; Т - горизонт расчёта; Е -норма дисконта [3] .
На рисунке 3 приведен график ЧДД для варианта конструкции дорожной одежды №3.
ЧДД по 3 варианту
60000 40000 20000 0
■20000
годы
Рис.3. График ЧДД для варианта конструкции дорожной одежды №3
По результаты расчета технико-экономических показателей можно сделать вывод: экономически эффективным является третья конструкция, где для устройства оснований были применены
полимерцементогрунтовые смеси.
Использование в основании укреплённых местных грунтов и применение современных материалов в покрытии (щебёночно-мастичный асфальтобетон) экономичнее на
1,4 млн. на один километр одежды, по сравнению с типовыми конструкциями. Экономический эффект от применения полимерцементогрунтовой смеси в основании дорожной одежды составил 1.398 млн.руб. на 1 км. автомобильной дороги.
Также увеличивается срок службы таких одежд, так как применяются материалы, которые обладают монолитной структурой и набирают прочность со временем.
Таблица 1 - Технико-экономические показатели вариантов конструкций дорожной одежды
Наименование показателя Единица измерения Конструкция № 1 Конструкция № 2 Конструкция № 3
Затраты на материалы на 1 км дороги руб. 10357848,27 11444143,97 9963183,20
Прямые затраты одного километра: Основания Покрытия Конструкции руб. руб. руб. 6374968,47 5094413,76 11469382,24 6774685,35 5274988,75 12049674,10 6359269,54 4039382,13 10398651,67
Всего ПЗ млн. руб. 321,14 337,39 291,16
Стоимость приведённых затрат млн. руб. 1000,10/35,72 1005,92/35,93 981,45/35,05
Затраты труда чел.-ч 4121,88 2839,57 2011,73
Трудоёмкость маш.-ч 2141,00 954,33 683,12
Оплата труда раб. руб. 155053,13 118296,89 91763,78
Оплата труда маш-ов руб. 123462,66 68315,65 48617,41
Всего ОТ руб. 278515,79 186612,54 140381,19
Накладные расходы (НР)на 1 км руб. 395492,42 264989,81 199341,29
Итого себестоимость руб. 11864874,66 12314663,91 10597992,96
Сметная прибыль руб. 264590,00 177281,91 133362,13
Всего стоимость 1 км млн. руб. 12,129 12,492 10,731
Всего стоимость дороги млн. руб. 339,625 349,774 300,478
ЧДД млн. руб. 37,198 36,320 38,254
Заключение
Преимущества строительства
конструктивных слоев дорожных одежд из полимерцементогрунтовых смесей перед дискретными материалами очевидны. Участок автомобильной дороги «Амур», км.1681-1684 был построен дорожно-строительным предприятием ЗАО «Асфальт», г. Благовещенск. Отметим, что что после года эксплуатации прочностные характеристики дорожной конструкции №3, где в основание дорожной одежды укладывались полимерцементогрунтовые смеси соответствуют существующим нормативным документам.
Оценка экономической эффективности полимерцементогрунтовых смесей для строительства дорожных одежд может дать значительный эффект, как с точки зрения увеличения сроков строительства, так и снижения себестоимости производства работ.
Для успешного применения укреплённых грунтов в современных условиях России необходимо проводить следующие организационно-технологические мероприятия: создание системы
экономических рычагов (государственная задача), позволяющих включить в работу личную заинтересованность работников управления дорожной отрасли в снижении затрат на дорожно-строительные работы, в
том числе в применении укреплённых грунтов; научно-производственное сопровождение производства работ с укреплёнными грунтами, в том числе подбор оптимальных составов; инвестиции в высокопроизводительную дорожную технику.
Библиографический список
1. Носов, В. П. Оценка экономической эффективности применения укрепленных грунтов в основаниях дорожных одежд / В. П. Носов, С. С. Фролкина. - Сборник научных трудов Всероссийской научно практической конференции. 15-16 мая - Казань: КГАСУ, 2008. - 360 с.
2. Планирование инвестиций в развитие дорожного предприятия в рыночных условиях хозяйствования. - М., 2002. - 72 с. (Автомоб. дороги: Обзорн. информ./Информавтодор; Вып. 3).
3. Кожухар, В. М. Практикум по экономической оценке инвестиций: учебное пособие / В. М. Кожухар; ред.: А.Е. Илларионова. - 2-е изд. - М.: Дашков и К, 2006. - 148 с.
4. Кривко, Е. В. Экономика отрасли (дорожное строительство): учебное пособие / Е. В. Кривко. -Хабаровск: Изд-во ТОГУ, 2010. - 306 с.
5. Скляренко, В. К. Экономика предприятия: учебное пособие. / В. К. Скляренко, В. М. Прудников. - М.: ИНФРА-М, 2010.- 256с.
6. Поздняков В.Я. Экономика отрасли: учебное пособие, В.Я. Поздняков, С.В. Козаков. -М.: ИНФРА-М, 2010. - 309 с.
7. Экономика строительства: учебник для вузов; под общей ред. И. С. Степанова. - 3-е изд, доп. и перераб. - М.: Юрайт-Издат, 2007. - 620 с.
8. Ценообразование и определение сметной стоимости строительства: учебник для студ. Высш. Учеб. Заведений; В. В. Бузырев, А. П. Суворова, Н. М. Амосова - М.: Издательский центр «Академия», 2008. - 240 с.
EVALUATION OF ECONOMIC EFFICIENCY
OF USING POLYMER, CEMENT AND SOIL
COMPOSITIONS IN ROAD CONSTRUCTION
E. A. Golubeva
Abstract. Use of polymer, cement and soil compositions for building pavements' structural layers allows decreasing capital investments and operational expenses in road-building sector. The author determines economic efficiency of using polymer, cement and soil compositions for building bases of pavements. The author examines an experience of building bases of the "Amur" motor road made of polymer, cement and soil composition.
Keywords: capital investments, mentioned expenses, economic efficiency, polymer, cement and soil compositions.
Referenses
1. Nosov V. P., Frolkina S. S. Ocenka jekonomicheskoj jeffektivnosti primenenija ukreplennyh gruntov v osnovanijah dorozhnyh odezhd [Evaluation of economic efficiency of using stabilized soils in bases of pavements]. Sbornik nauchnyh trudov Vserossijskoj nauchno prakticheskoj konferencii. 15-16 maja. Kazan': KGASU, 2008. 360 p.
2. Planirovanie investicij v razvitie dorozhnogo predprijatija v rynochnyh uslovijah hozjajstvovanija. [Planning of investments into development of a road enterprise in economic environment]. Moscow, 2002. 72 p. (Avtomob. dorogi: Obzorn. inform./Informavtodor; Vyp. 3).
3. Kozhukhar V. M. Praktikum po jekonomicheskoj ocenke investicij: uchebnoe posobie [Manual on economic assessment of investments]. 2-e izd. Moscow, Dashkov i K, 2006. 148 p.
4. Krivko E. V. Jekonomika otrasli (dorozhnoe stroitel'stvo): uchebnoe posobie [Sector's economics (road construction): manual]. Habarovsk: Izd-vo TOGU, 2010. 306 p.
5. Sklyarenko V. K., Prudnikov V. M. Jekonomika predprijatija: uchebnoe posobie. [Economy of an enterprise: textbook]. Moscow, INFRA-M, 2010. 256p.
6. Pozdnyakov V. Y. Jekonomika otrasli: uchebnoe posobie, V.Ja. Pozdnjakov, S.V. Kozakov. [Sector's economics: textbook]. Moscow, INFRA-M, 2010. 309 p.
7. Jekonomika stroitel'stva: uchebnik dlja vuzov; pod obshhej red. I. S. Stepanova. [Construction economics: textbook for universities]. 3-e izd, dop. i pererab. Moscow, Jurajt-Izdat, 2007. 620 p.
8. Cenoobrazovanie i opredelenie smetnoj stoimosti stroitel'stva: uchebnik dlja stud. Vyssh. Ucheb. Zavedenij [Pricing and determining estimated cost of construction: textbook for universities]. V. V. Buzyrev, A. P. Suvorova, N. M. Amosova Moscow, Izdatel'skij centr Akademija, 2008. 240 p.
Голубева Елена Анатольевна (Омск, Россия) - кандидат технических наук, доцент кафедры экономики и проектного управления в транспортном строительстве ФГБОУ ВПО «СибАДИ» (644080, г. Омск, пр. Мира,5 29, e-mail: elena. golybeva@inbox. ru)
Golubeva Elena Anatolievna (Omsk, Russian Federation) - candidate of technical sciences, associate professor of the department of economics and project management in transport construction, The Siberian State Automobile and Highway Academy (644080, 5 Mira ave, Omsk, e-mail: elena. golybeva@inbox. ru)
