УДК 69.003.13
Сравнение экономической эффективности возведения причальных стенок различных конструктивных решений
Шалая Т.Е., Цимбельман Н.Я., Шалый Е.Е., Чернова Т.И., Дальневосточный Федеральный Университет, Владивосток, Россия
Ключевые слова: причал, причальная набережная, экономический эффект, оболочка.
В статье рассмотрена экономическая эффективность возведения основных типов причальных гидротехнических сооружений различных конструкций. В качестве метода измерения экономической эффективности выбран метод сравнения вариантов капитальных вложений. Для определения общего экономического эффекта составлены локальные сметные расчеты на каждый вариант производства строительно-монтажных работ (СМР). При сметных расчетах использовался ресурсный и базисно индексный методы. Сметы составлены в текущих ценах на 2000 и 2001 г и пересчитаны на 2018г. При составлении смет использована следующая нормативно-справочная информация: сборники ГЭСН, сборники ТЕР, прайс-листы на основные строительные материалы, справочные данные по часовым ставкам рабочих, стоимость машино-смен строительных машин и механизмов.
Comparison of the economic efficiency of the construction of the mooring walls of various design solutions
Shalaya T.E., Tsimbelman N.Ya., Shaly E.E., Chernova T.I.,
Far Eastern Federal University, Vladivostok, Russia
Keywords: dock, wharf, quay economic effect.
The article deals with the economic efficiency of construction of mooring hydraulic structures basic varieties. To measure the economic efficiency of capital investment options, comparative method has been applied. To determine overall economic effect, local estimates of the definite option of constructing-and-mounting works (CMW) have been made. Resource and basis index methods have been used while estimating the calculations. Estimates have been valued in current 2000 and 2001 prices and recalculated for 2018. The following normative-reference base has been employed: SICES publications, ТЕР publications, price-lists of main building materials, worker hourly wages books of reference, machine-shift cost of construction machines and mechanisms.
В связи с государственными задачами развития гидротехнического строительства вопросы снижения стоимости, материалоемкости и сроков возведения гидротехнических сооружений при надлежащем уровне надежности сохраняют свою актуальность.
Строительство причальных сооружений - это процесс, требующий значительных денежных вложений, трудовых и материальных ресурсов. Строительство, как инвестиционный проект - это комплексное исследование, включающее технико-экономическое и финансовое обоснование, подтверждающее целесообразность и эффективность инвестирования. Эффективность проекта в целом оценивается системой показателей с целью поиска источников финансирования и потенциальной привлекательности проекта для возможных участников проекта - инвесторов, подрядчиков, государства.
На предварительных стадиях проектирования объекта важно принять оптимальные инженерные решения для обеспечения экономической целесообразности строительства.
При определении экономической эффективности капитальных вложений можно выделить два основных метода1:
1. Метод общей (абсолютной) эффективности.
Показатели общей экономической эффективности используются на всех стадиях планирования и при анализе выполнения текущих и перспективных планов, а также при оценке организационно-технических мероприятий. Для подсчета эффективности рассчитываются:
• коэффициент общей экономической эффективности капитальных вложений по министерству, главным управлениям, строительным организациям и промышленным предприятиям Епп определяется отношением прироста прибыли к вызвавшим ее вложениям;
• коэффициент общей экономической эффективности капитальных вложений по отдельным мероприятиям Епк определяется отношением прибыли к соответствующим вложениям;
• коэффициент общей экономической эффективности использования действующих производственных фондов Епф по министерству, главным управлениям, строительным организациям и промышленным предприятиям (в целом) определяется отношением годовой прибыли к среднегодовой стоимости соответствующих производственных фондов.
Показатели общей экономической эффективности следует сравнивать с плановыми нормативами, отчетными данными за прошедший период, а также с показателями общей экономической эффективности передовых организаций.
Прибыль, получаемая организациями и предприятиями, должна быть не меньше суммы, обеспечивающей внесение платы за основные производственные фонды2,
1 Методические указания по определению экономической эффективности капитальных вложений и технических решений в транспортном строительстве». Оргтрансстрой, 1974123 с.
2 СН 509-78 Инструкция по определению экономической эффективности капитальных вложений в строительстве. В состав основных производственных фондов строительных организаций, учитываемых при расчетах экономической эффективности, включаются: производственные здания и сооружения; силовые машины и оборудование; рабочие машины и оборудование; инструмент и производственный инвентарь; транспортные средства; прочие основные фонды.
оплату процентов за банковский кредит, фиксированные платежи, а также образование фондов экономического стимулирования.
При окончательной оценке отдельных мероприятий, наряду с показателем общей экономической эффективности, принимаются во внимание дополнительные показатели: производительность труда или трудоемкость работ (продукции), материалоемкость, фондоотдача и др.
2. Метод сравнительной экономической эффективности.
Расчеты сравнительной экономической эффективности выполняются: по отдельным вариантам хозяйственных и технических решений при выборе строительных конструкций, взаимозаменяемых материалов, образцов и комплектов машин, методов организации и технологии производства; при внедрении объектов новой техники и т.п.
При определении сравнительной экономической эффективности в качестве эталона принимается:
а) на стадии создания образцов новой техники - лучшая применяемая, разработанная в проектах или испытанная отечественная, или зарубежная техника;
б) на стадии применения существующей техники в строительстве - заменяемая техника.
Варианты должны быть приведены в сопоставимый вид по объемам работ, производительности машин, ценам, тарифам и другим нормативам, а также по времени получения эффекта, долговечности и показателям качества продукции.
Стоимость конструкций, материалов, механизации работ, транспорта, энергии, затраты труда, а также время, необходимое для возведения зданий и сооружений, должны быть вычислены и приняты для сравниваемых вариантов в одинаковых измерителях. При разных объемах работ (продукции) приведение в сопоставимый вид производится пересчетом суммы капитальных вложений и трудовых затрат варианта с меньшим объемом до уровня варианта с большим объемом.
Кроме экономического преимущества определяется также экономический результат от применения предлагаемого варианта как разность приведенных затрат. Экономический результат характеризует масштаб получаемой экономии и используется при выборе вариантов проектных решений, оценке планов внедрения технических средств, в расчетах эффекта от организационно-технических мероприятий и др.
Для определения экономической эффективности вариантов капитальных вложений и технических решений применяется система основных экономических, дополнительных технико-экономических и качественных показателей. Основными экономическими показателями, используемыми при расчетах эффективности, являются:
• единовременные затраты (прямые и сопряженные капитальные вложения на строительство и реконструкцию предприятий, на возведение сооружений; вложения на приобретение машин и оборудования, на создание производственной базы строительства, а также вложения в оборотные фонды);
• текущие или эксплуатационные расходы (себестоимость производства продукции, механизированных работ) с учетом задания по росту производительности труда;
• продолжительность строительства или выполнения механизированного комплекса работ.
При вариантном проектировании для обоснования наиболее целесообразного
конструктивного решения будем использовать метод сравнения вариантов капитальных вложений. Используя этот метод, для определения общего экономического эффекта составлены локальные сметные расчеты на каждый вариант производства строительно-монтажных работ (СМР). При сметных расчетах использовался ресурсный и базисно индексный методы.
Используя метод капитальных вложений рассматриваются возможные варианты проектирования конструкций3. По конструктивно-расчетным признакам причальные сооружения могут быть скомпонованы как предложено в таблице 14.
Таблица 1
о
<и а <и ю л и
да
Схема сооружения (2)
Основные условия применения
а
н
о с ы
да
Условия строительства и эксплуатации
(4)
Характерные размеры (5)
Из массивной кладки
до 14
Преимущественно в особо суровых условиях в исключительных случаях
В =(0,5-0,8)Н
Из
масси-вов-гигантов
от 5 до 14
Строительство «в воду»; наличие базы для изготовления и возможность сплава массивов-гигантов
В=(0,7-0,9)Н
3 СП 58.13330.2012. Гидротехнические сооружения. Основные положения (актуализированная редакция СНиП 33-01-2003) (взамен СНиП 2.06.01-86) - М.: Минрегион России, 2012 - 40с.
4 РД 31.31.33-85. Рекомендации по проектированию глубоководных портовых гидротехнических сооружений с использованием сварных шпунтов - Введ. 1985-07-01. - М.: Союз-морниипроект Минморфлота, 1985. - 35 с.
Продолжение Таблицы 1
1 Из
оболочек большого диаметра
Из
уголкового профиля с анке-ровской за фундаментную плиту
Из
шпунта с жестким анкерным устройством
Шпунтовая или свайая, безанкерная
до10
до 14
до 9
до 6
4
Преимущественно строительство «в воду»
Преимущественно строительство «насухо»
Преимущественно строительство «в воду»
Без
ограничений
5
B=(0,7-1,3)H
B=(0,75-1)H
B=(0,8-1,5)Н_
t =(0,8-1,2Щ
шп 4 7 7 ' с
3
Окончание Таблицы 1
1
3
4
5
Шпунтовая или свайная одноан-керная
от 4 до 100
Строительные уровни воды ниже узлов крепления анкерных тяг
^=(0,15-0,35)Н, t =(0,4-0,8)Н
шп 7 ' ст
^ш=(0,4-0,5)Нст L =(1-2)Н
е1 4 ' ст
Шпунтовая или свайная одно-анкерная с надстройкой
от 11 до 15
Преимущественно при береговой полосе, затрудняющей установку других анкерных опор
Н =3-6м
ст
h<0,15H
к ' ст
t =(0,4-0,6)Н
шп ст
t =(0,5-0,7)Н
пл ст
L =(1-2)Н
е1 4 ' ст
Шпунтовая или свайная, заанке-рованная наклонной сваей
до 10
Преимущественно при береговой полосе затрудняющей установку других анкерных опор
t =(0,6-0,9)Н
шп ст
1=(1:0,3)-(1:0,4)
Свайные безраспорные ростверки (эстакады)
любая
Отсутствие значительных ледовых нагрузок; небольшие колебания навигационных уровней воды
d=2-4м
2
Экономическая оценка конструктивных решений выполнена на основе расчета и сравнения технико-экономических показателей, таких как:
• расход основных строительных материалов, натуральных измерителей и конструкций;
• трудовые затраты на возведение конструкций; Основными вариантами для сравнения выбраны:
1) Причальная набережная уголкового профиля, железобетонная (рис.1);
Рис.1. Исходные размеры стенки 2) Набережная из оболочек большого диаметра, железобетонная (рис. 2);
200
.55.00.
гоо
Рис.2. Исходные размеры железобетонной оболочки
3) Набережная из оболочек большого диаметра, металлическая (рис. 3);
Рис.3. Исходные размеры металлической оболочки 4) Набережная из трубошпунта (рис. 4);
Рис.4. Исходные размеры стенки из трубошпунта (а-поперечное сечение, б-продольный разрез)
Все эти конструкции имеют одинаковое назначение, равную степень готовности к эксплуатации и запроектированы с учетом требований нормативных документов и технических условий для одного и того же района строительства [1].
Для определения основных технико-экономических показателей выполняется подсчет объемов работ.
Для подсчета объемов работ и сравнения вариантов задаются базовые параметры, одинаковые для всех четырёх вариантов:
Разность перепада верхних и нижних планировочных отметок Н = 7 м.
Грунты крупнообломочные, угол внутреннего трения ф = 30°, удельный вес грунта у = 19 кН/м3, удельное сцепление с = 0 кПа.
Расход материала на один погонный метр сооружения был рассчитан как произведение объема элементов конструкции на удельный вес материала [2]:
V = У.у
м ' м
Все объемы работ посчитаны на один погонный метр конструкции и приведены в таблице 2. Объёмы работ посчитаны для смет в единицах измерения сметных норм: бетон в м3, расход арматуры в кг, расход металла в м3 и т, и щебень отсыпки в м3.
В ходе расчета были составлены локальные ресурсные ведомости и выполнен локальный ресурсный сметный расчет5. Результаты расчета приведены в таблице 3 (в таблице не учтены сметная прибыль и накладные расходы). Самым дорогостоящим вариантом является возведение причальных набережных из металлических шпунтовых оболочек, стоимость одного погонного метра набережной из металли-
Таблица 2
Ведомость объемов работ
Конструкция сооружения Расход бетона, м3 Расход арматуры, кг Щебень для отсыпки, м3 Расход металла, м3/т
Уголковая стенка 5,56 556 2,4 -
Оболочка
Железобетонная Металличе ская 5,1 514,96 10,86 0,021/0,152
Шпунтовая набережная Трубошпунт - - - -/12,3
5 Расценки на материалы, машины и механизмы, а также ФОТ приняты соответственно по Государственным элементным сметным нормам (ГЭСН-2001) и территориальным единичным расценкам (ТЕР) на строительные работы. Расценки на неучтенные материалы приняты по Федеральным сборникам сметных цен на материалы, изделия и конструкции, применяемые в строительстве (ФССЦ-2001).
Таблица 3 Сравнение результатов расчетов
№ п.п. Наименование конструкции Расходы на материалы, руб./мп Расходы на машины и механизмы, руб./мп Расходы на заработные платы, руб./мп Итого, руб./мп
1 Уголковая стенка 341 159,03 7 383,49 6 504,27 355 046,79
2 Оболочка Железобетонная Металлическая 579 875,93 134 041,05 48 597,68 151 588,70 27 638,47 42 533,83 656 112,08 328 163,58
3 Шпунтовая набережная (трубошпунт) 661 324,29 79 111,72 1 993,16 742 429,17
ческих шпунтовых оболочек составляет 742 429,17 руб. Это связано со сравнительно высокой стоимостью материалов - 661 324,29 руб. на погонный метр. Наиболее выгодными вариантами для заданных условий являются причальные набережные из металлических оболочек большого диаметра, стоимость их погонного метра составила 328 163,58 руб., а затраты на материалы 134 041,1 руб. Стоимость возведения одного метра уголковой причальной стены 355 046,79 руб., однако, в отличие от сооружений из оболочек большого диаметра, возведение таких сооружений отличается высокой трудоемкостью и недолгим сроком эксплуатации, после которого требуется ремонт конструкций [3].
Технико-экономический эффект оболочечных конструкций был также отмечен ранее в руководящих технических материалах6, где утверждается, что по сравнению с сооружениями из стального шпунта экономия металла составляет до 50%, а производительность труда повышается в 2-2,5 раза7.
В статье [4] приведена технология возведения ограждения на акватории из стальных оболочек, которая по сравнению с традиционными методами возведения ограждения из стального шпунта позволяет снизить расход металла в 2-2,5 раза, а трудозатраты в 1,5-2 раза. Экономический эффект от замены ячеистой шпунтовой перемычки длиной 180 м на оболочки составил 104,1 млн рублей (в ценах на 2014 г.) при экономии металла 1892 т и трудозатрат 5,95 тыс.чел.-дней.
При выборе конструкции причального сооружения следует исходить не только от основных особенностей района строительства и назначения сооружения, но также из таких дополнительных условий, как типа расчетного судна, плановое поло-
6 РТМ 36.44.12.1-90. Проектирование и строительство портовых гидротехнических сооружений с применением стальных оболочек большого диаметра. - СПб.: ВНИИГС, 1992. - 63с.
7 Конструкции ячеистого типа для морских сооружений: пояснительная записка и чертежи, (технический проект)/ «Союзморниипроект».-Москва: 1980- 54с.
жение и длина причала, отметка дна у кордона и самого кордона, категория эксплуатационных нагрузок, специальные требования к причалу [5]. С учетом исходных данных назначаются размеры секций, пролетов и т. д., выбираются строительные материалы с максимальным использованием местных. При определенных условиях целесообразно использовать конструкцию, наиболее приемлемую для этих условий, которая будет в первую очередь экономически эффективна не только на стадии проектирования и строительства, но и в процессе эксплуатации, а также не будет требовать дорогостоящего ремонта и технического обслуживания [6].
Были рассмотрены причальные стенки следующих конструкций: уголковая железобетонная, из железобетонных оболочек большого диаметра, из металлических оболочек, ячеистые конструкции из стального шпунта. Сравнительный анализ показал, что для средней высоты подпора наиболее выгодным вариантом конструкций являются набережные из металлических оболочек большого диаметра. Рассмотрены существующие исследования в этой области, подтверждающие результат расчета.
Технико-экономическое сравнение возведения причальной набережной с различными конструктивными типами основных несущих конструкций показало, что наиболее эффективным является решение с использованием заполненных оболо-чечных конструкций. Этот вариант оказался наиболее экономичным не только по показателю общей стоимости, но и за счет сокращения сроков строительства и расхода трудовых и материальных ресурсов.
Библиография
1. Тугоулков А.М., Кормер Б.Г. и др. Проектирование подпорных стен и подвалов: справочное пособие к СНиП 2.09.03-85 «Сооружение промышленных предприятий» / редактор Л.В. Павлова. - Москва: Строй-издат, 1990- 83с.
2. Левачев С.Н. Оболочки в гидротехническом строительстве: книга/ секция редакционного совета Стройиз-дата.-Москва: Строиздат, 1978г -168с.
3. Седрисев Д Н, Рубинская А В, Аксёнов Н В, Кожевников А.К. Основы проектирования гидротехнических сооружений, лесных бирж и рейдов приплава: учебное пособие для студ.спец. 260100 всех форм обучения/
- Красноярск: Академия Естествознания. 2013 г- 93с.
4. Гайдо А.Н. Совершенствование технологий погружения стальных оболочек, применяемых при устройстве водонепроницаемых ограждений на акватории // Монтажные и специальные работы в строительстве. 2015 г. № 3. 28-32с.
5. Беккер А.Т., Цимбельман Н.Я. Применение оболочечных конструкций с упругим наполнителем в строительстве // Вестник Дальневосточного государственного технического университета. - 2010 г. -№ 2(4).
- 27-33 с.
6. Цимбельман Н.Я., Чернова Т.И., Модельные исследования напряженно-деформируемого состояния оболочек большого диаметра с наполнителем // Вестник МГСУ. - 2012. - №12. -71-77c.
References
1. Tugoulkov A.M., Kormer B.G. etc. Design of retaining walls and basements. Moscow, 1990, 83p. (in Russ.).
2. Levachev S.N. Shells in hydraulic engineering construction. Moscow, 1978, 168p. (in Russ.).
3. Sedrisyev DN, Rubinsky AV, Aksyonov NV, Kozhevnikov AK Fundamentals of design of hydraulic structures, forest exchanges and raids float. Krasnoyarsk, 2013, 93p.
4. Gaido A.N. Improving the immersion technology of steel shells used in the construction of waterproof enclosures in the water area // Montazhnyye i spetsial'nyye raboty v stroitel'stve [Installation and special works in construction], 2015, №3. pp 28-32 (in Russ.).
5. Becker A.T., Tsimbelman N.Ya. The use of shell structures with elastic filler in construction //Vestnik Dalnevostochnogo gosudarstvennogo technicheskogo universiteta [Bulletin of the Far Eastern State Technical University]. 2010, № 2 (4). pp 27-33 (in Russ.).
6. Tsimbelman N.Ya., Chernova TI, Model studies of the stress-deformable state of large-diameter shells with a filler// Vestnik MGSU [Vestnik MGSU]. 2012? №12. pp 71-77 (in Russ.).
Авторы
Шалая Татьяна Евгеньевна, аспирант, Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования «Дальневосточный федеральный университет» (ул. Суханова д.8, г Владивосток, 690091, Россия); e-mail: shalaya_te@students.dvfu.ru;
Цимбельман Никита Яковлевич, кандидат технических наук, доцент Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования «Дальневосточный федеральный университет» (ул. Суханова 8, г. Владивосток, 690091, Россия); e-mail: tsimbelman. nya@dvfu.ru;
Шалый Евгений Евгеньевич, аспирант, Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования «Дальневосточный федеральный университет» (ул. Суханова 8, г. Владивосток, 690091, Россия); e-mail: john_shamali@mail.ru;
Чернова Татьяна Игоревна, ассистент каф. ГТЗиС, Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования «Дальневосточный федеральный университет» (ул. Суханова 8, г. Владивосток, 690091, Россия); e-mail: chernova.ti@dvfu.ru