Организационно технологическая схема строительства автодороги

МОДЕЛИРОВАНИЕ ОРГАНИЗАЦИИ РАБОТ / АВТОМОБИЛЬНАЯ ДОРОГА / ГЕОКРИОЛОГИЧЕСКИЕ ФАКТОРЫ / ИНЖЕНЕРНОЕ РАЙОНИРОВАНИЕ / ПРОЕКТНО-ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ МОДУЛИ / ВАРИАНТНОЕ ПРОЕКТИРОВАНИЕ / HIGHWAY / GEOCRYOLOGICAL FACTORS / ENGINEER ZONING / DESIGN AND PROCESS MODULES / VERSION DESIGN / WORKFLOW MANAGEMENT SIMULATION

Аннотация научной статьи по строительству и архитектуре, автор научной работы — Дубенков Андрей Алексеевич, Боброва Татьяна Викторовна, Перфильев Максим Сергеевич

Организационно-технологическая модель строительства автомобильной дороги представлена как совокупность моделей пространственно-технологической структуры объекта и функциональных модулей процессов производства работ. Проектно-технологические модули земляного полотна на многолетнемерзлых грунтах сформированы на основе линейного дорожного районирования по данным инженерных изысканий. Разработаны алгоритм и математическое обеспечение реализации модульного принципа в календарном планировании. На примере строительства участка дороги в Якутии продемонстрированы возможности повышения эффективности и качества вариантного проектирования в сложных природных условиях на основе применения современных компьютерных комплексов.

лекция 2

Похожие темы научных работ по строительству и архитектуре , автор научной работы — Дубенков Андрей Алексеевич, Боброва Татьяна Викторовна, Перфильев Максим Сергеевич

Обоснование групповых конструктивных решений земляного полотна на участках автомобильных дорог в условиях криолитозоны

Анализ причин сверхнормативных деформаций на автомобильных дорогах в условиях высокотемпературной мерзлоты (по результатам мониторинга автомобильной дороги «Амур»)

MODULAR DESIGN PROPERTIES OF ROAD CONSTRUCTION ON PERMAFROST SOILS

Organizational and process model of road construction is represented as integrity of spatial models of the process structure of an object and functional procedure modules. Design and process modules of road pavements on permafrost soils are formed on the basis of linear road zoning according to engineering surveys. An algorithm and a software are designed to implement the modular principle in scheduling. Yakutia case study is described to show the possibility of improving the efficiency and quality of version design in difficult natural conditions based on modern computer systems.

Текст научной работы на тему «Особенности структурно-модульного проектирования организации строительства дорог на многолетнемерзлых грунтах»

УДК 625.731: 658.5 (075.8)

Сибирская государственная автомобильно-дорожная академия, 644080, г. Омск, пр. Мира, 5

ОСОБЕННОСТИ СТРУКТУРНО-МОДУЛЬНОГО ПРОЕКТИРОВАНИЯ ОРГАНИЗАЦИИ СТРОИТЕЛЬСТВА ДОРОГ НА МНОГОЛЕТНЕМЕРЗЛЫХ ГРУНТАХ

Организационно-технологическая модель строительства автомобильной дороги представлена как совокупность моделей пространственно-технологической структуры объекта и функциональных модулей процессов производства работ. Проектно-технологические модули земляного полотна на многолетнемерзлых грунтах сформированы на основе линейного дорожного районирования по данным инженерных изысканий. Разработаны алгоритм и математическое обеспечение реализации модульного принципа в календарном планировании. На примере строительства участка дороги в Якутии продемонстрированы возможности повышения эффективности и качества вариантного проектирования в сложных природных условиях на основе применения современных компьютерных комплексов.

Как Китайцы Строят Дороги

Ключевые слова: моделирование организации работ; автомобильная дорога; геокриологические факторы; инженерное районирование; проектно-технологические модули; вариантное проектирование.

TAT’YANA B. BOBROVA, DSc, Professor,

MAKSIM P. PERFIL’EV, PhD,

The Siberian Automobile and Highway Academy,

5, Mira Ave., 644080, Omsk, Russia

MODULAR DESIGN PROPERTIES OF ROAD CONSTRUCTION ON PERMAFROST SOILS

Organizational and process model of road construction is represented as integrity of spatial models of the process structure of an object and functional procedure modules. Design and process modules of road pavements on permafrost soils are formed on the basis of linear road zoning according to engineering surveys. An algorithm and a software are designed to implement the modular principle in scheduling. Yakutia case study is described to show the possibility of improving the efficiency and quality of version design in difficult natural conditions based on modern computer systems.

Keywords: workflow management simulation; highway; geocryological factors; engineer zoning; design and process modules; version design.

В актуализированной редакции СНиП 12.01-2004 (СП 48.13330.2011)* четко установлены роль и взаимосвязь проектов организации строительства (ПОС) и проектов производства работ в современном строительном процессе. Определено, что ПОС является неотъемлемой и составной частью проектной документации, обязательным документом для застройщика (заказчика), подрядных организаций, а также организаций, осуществляющих финансирование и материально-техническое обеспечение строительства.

Отмечено, что при строительстве линейных сооружений, к которым относятся автомобильные дороги, необходимо дополнительно учитывать требования действующих нормативных документов, особенно при строительстве в сложных природных и геологических условиях.

Строительство дорог на многолетнемерзлых грунтах требует особого подхода к проектированию взаимоувязанных конструктивно-технологических и организационных решений на основе вариантной проработки с широким применением методов моделирования, современных компьютерных комплексов для формирования вариантов организации строительства и их критериальной оценки.

Читайте также:  Нужно ли разрешение на строительство навеса к дому

Модульный принцип в промышленном и гражданском строительстве сформировался достаточно давно и предполагает различные формы разделения комплекса сооружений или его частей на отдельные, сравнительно обособленные звенья (модули). Деление может выполняться в зависимости от технологий, общности используемых ресурсов и других факторов. В.И. Воропаевым и др. [1] была разработана методика декомпозиции объектов на проектно-технологические модули. Предложенная ими терминология достаточно широко применяется в настоящее время в научных работах и организационно-технологическом проектировании при строительстве объектов разного назначения.

В дорожном строительстве модульный принцип реализовывался в форме разделения на этапы**: вертикальное — по отдельным участкам дороги или горизонтальное — по слоям дорожной конструкции и сооружениям на дороге. Однако этапное деление в большей степени было связано с финансовыми вопросами взаимодействия заказчика и подрядчика, чем с проектированием организации строительства.

Если сохранять общие подходы к многоуровневой декомпозиции объектов, принятые в промышленно-гражданском строительстве, то на первом уровне декомпозиции линейного дорожного объекта предусматривается разделение дорожной конструкции на укрупненные элементы (структурные модули): дорожная полоса, водоотводные и искусственные сооружения, земляное полотно, дорожная одежда, обустройство дороги. Учитывая линейную неоднородность работ на структурных модулях в зависимости от меняющихся

* СП. Организация строительства. Актуализированная редакция СНиП 12-01-2004 Organization of construction / (СП 48.13330.2011).

** «Примерные схемы определения этапов работ в проектах на строительство автомобильных дорог», согласованные по представлению Минтрансстроя Госстроем СССР с участием Стройбанка СССР 10 января 1975 г. № МЧ-96-4. URL : www.gosthelp.ru/text/Primernyesxemyopredeleniy.html

конструктивных и организационно-технологических решений по длине дороги, можно выполнить следующий уровень декомпозиции путем деления каждого структурного модуля на проектно-технологические модули (ПТМ) (рис. 1). Способы деления структурных модулей на ПТМ зависят от конструктивных решений элементов, требуют экономического и технологического обоснования для различных структурных модулей и условий строительства.

Рис. 1. Структурная декомпозиция линейного объекта на модули

Основой ПОС в современных условиях является организационно-технологическое моделирование (ОТМ), определяющее состав и взаимосвязи основных компонентов производственного процесса: конструктивных, технологических и организационных. Проект организации строительства автомобильной дороги включает в себя также комбинацию проектов различных подсистем с поточными и не поточными методами организации основного производства, а также обслуживающих и вспомогательных производств различного назначения.

Авторы работы [2] в качестве элементов функциональной модели строительного проекта рассматривают следующие модули: модуль выполняемых работ (МР), модуль ресурсного обеспечения (МО) и модуль фронтов работ (МФ) в качестве рабочего пространства осуществления рабочих процессов. По аналогии с предлагаемой ими организационно-технологической моделью простого технологического процесса обобщенную организационно-технологическую модель (ОТМ) проектно-технологического модуля структурного элемента дороги можно обобщенно представить в виде совокупности пространственно-технологических моделей конструктивных решений и функциональных моделей технологических процессов (рис. 2).

Рассмотрим реализацию данного подхода применительно к условиям строительства автомобильных дорог в сложных природных условиях, когда значительно усложняются пространственные и временные связи между отдельными процессами. Сущность модульного принципа организации дорожного строительства в сложных природных условиях связана с выделением системообразующего блока, от которого будет зависеть распределение во времени

и пространстве остальных компонентов производства. Таким системообразующим структурным модулем в дорожном строительстве на многолетнемерзлых грунтах являются линейные земляные работы. Земляное полотно как часть дорожной конструкции в условиях криолитозоны выполняет основную функцию — обеспечение устойчивости конструкции за счет сохранения определенного состояния грунтов в основании автомобильной дороги.

Модель пространственно-технологической структуры ПТМ на основе конструктивного решения элемента

проектно-технологического модуля (ПТМ)

Функциональная модель процессов основного, вспомогательных и обслуживающих производств

Рис. 2. Схема связей проектных модулей в процессе организационно-технологического моделирования

В процессе структурного проектирования одни структурные модули автомобильной дороги должны в основном предшествовать строительству земляного полотна (подготовка дорожной полосы, водоотводные сооружения), а другие (дорожная одежда, обустройство и т. д.) — осуществляться после завершения строительства земляного полотна, чаще с определенными технологическими или организационными перерывами. Все обеспечивающие подсистемы должны быть синхронизированы во времени с основными работами или минимально опережать их. Связи между работами определяются следующими зависимостями:

— — множество работ 5 , непосредственно выполняемых после работы 5;

— С*[5] — множество работ 5-, непосредственно выполняемых перед работой 5;

— 0*[и] — множество подготовительных работ и-, предшествующих С[5].

В условиях криолитозоны самое большое влияние на конструктивные

решения и способы сооружения земляного полотна оказывают природные факторы. Дорожное земляное полотно является линейным сооружением большой протяженности, поэтому при проектировании необходимо учитывать не только различие конструктивных решений по длине дороги, связанных

с высотными отметками (насыпи, выемки), но и разнообразие природно-климатических, геоморфологических и гидрогеологических условий, а при строительстве на многолетнемерзлых грунтах (ММГ) — особенности мерзлотных условий [3].

Линейное дорожное районирование трассы дороги в сложных геокриологических условиях, выполненное на основе анализа природно-климатических и инженерно-геологических характеристик, позволяет группировать по длине дороги участки с относительно однородными условиями природной среды. В работе [4] эти участки обозначены как линейные дорожные комплексы (ЛДК) по аналогии с природно-территориальными комплексами (ПТК), принятыми в теории инженерного районирования. Реализация разработанной методики линейного дорожного районирования [4] на пред-проектной стадии позволяет в процессе проектирования формировать рассредоточенные по длине трассы участки ЛДК с однотипными конструкциями земляного полотна и, соответственно, относительно однородными условиями производства работ.

Читайте также:  Разрешительные документы для строительства дороги

В основу современного конструирования земляного полотна с сохранением ММГ положен принцип оптимального регулирования параметров дорожной насыпи: геометрических размеров слоев, физико-механических свойств грунтов, применения дополнительных армирующих, теплоизолирующих и т. п. элементов в грунтовом массиве. Увеличивается число и повышается трудоемкость технологических операций [5-8]. В разных северных регионах дорожная насыпь на ММГ представляет собой достаточно сложную конструкцию с точки зрения количества и взаимодействия частей этой системы.

Выбор варианта конструкции земляного полотна на участках ЛДК в свою очередь зависит от совокупности ряда факторов: расположения карьеров, характеристик грунтов в карьерах, используемых конструктивных материалов, показателей природной среды (рис. 3).

Одним из критериев оценки конструктивных решений насыпи земляного полотна ряд авторов предлагает считать показатель тепловой устойчивости Кт.у, который вычисляется как отношение расчетной глубины промерзания всех слоев дорожной конструкции (включая слои дорожной одежды) к расчетной глубине оттаивания [9]. Подразумевается, что если этот показатель меньше 1,3, то возможно оттаивание основания в процессе эксплуатации дороги, которое влечет за собой снижение устойчивости насыпи и дополнительные затраты на компенсацию прогнозируемой осадки. С этой точки зрения данный показатель может служить характеристикой эксплуатационной надежности дорожной конструкции на ММГ.

Для предварительной оценки при выборе вариантов конструктивных решений земляного полотна на ЛДК предложен показатель, учитывающий соотношение стоимостных затрат на обеспечение тепловой устойчивости и получаемый результат:

Щкт = Суд / Кт у ^ т^

где Суд — удельные затраты на строительство 100 м земляного полотна т-го варианта конструктивного решения на у-м участке /-го ЛДК при разработке к-го карьера, тыс. руб.; Кту — коэффициент тепловой устойчивости; Нпр — максимальная расчетная глубина сезонного промерзания конструкции, м; Нот -максимальная расчетная глубина сезонного оттаивания конструкции, м.

К. :1 Характеристика

грунтов в карьера

Стоимость разработки и доставки грунтов

Характеристики грунтов и материалов, заложенные в конструктивном решении

особенности возведения конструкций

Рис. 3. Факторы для выбора варианта конструктивного решения на ЛДК

С точки зрения структурной декомпозиции объекта (земляного полотна) совокупность участков по длине дороги с однотипной конструкцией земляного полотна на разных участках одного ЛДК можно рассматривать в качестве одного проектно-технологического модуля (ПТМ). Организационно-технологическая модель сооружения земляного полотна может быть реализована с разным характером использования ресурсов (модуль ресурсного обеспечения), освоения частных фронтов работ (модуль фронта работ), с технологическими и организационными ограничениями на связи между работами и, соответственно, с разными технико-экономическими показателями.

Выбор схемы организации работ на проектно-технологических модулях при строительстве земляного полотна осуществляется в следующем порядке:

1. Выполнение линейного дорожного районирования на основе полного комплекса инженерных изысканий.

2. Проектирование конструкций земляного полотна на участках ЛДК с относительно однородными природными условиями.

3. Обоснование выбора варианта конструкции.

4. Выделение участков с региональными природными особенностями (глубокие выемки, болота, подходы к мостам, мари и т. д.) в отдельные модули для сосредоточенных работ — сосредоточенные проектно-технологические модули (СПТМ).

5. Уточнение количества линейных проектных модулей (ЛПТМ). При однотипных конструктивных решениях земляного полотна на разных ЛДК возможно их объединение в укрупненный линейный проектно-технологичес-кий модуль.

6. Составление перечня подготовительных и сопутствующих работ.

7. Расчет объемов работ на проектно-технологических модулях.

8. Вариантное проектирование линейных графиков строительства по схемам:

а) последовательно-поточный метод — один отряд для выполнения всех линейных работ на дороге;

б) формирование организационной схемы для параллельно-поточного метода на ЛПТМ.

9. Критериальная оценка и выбор варианта организации строительства.

В разработанной математической модели организации работ на участках ПТМ условия взаимодействия технологических процессов по временным параметрам формализованы и представлены в виде следующих зависимостей:

1. Расчет сроков начала и окончания технологических процессов на участках ПТМ:

1) ^ ‘тех ; ) = ‘у. — Т ) ; ) = ) + Т) , (3)

где ), ., ., т.. — соответственно даты возможного начала, окончания

и продолжительности выполнения .-го технологического процесса на )-м участке 7-го ПТМ, сут; ‘пер, ‘тех, ‘орг — соответственно продолжительности передислокаций, технологических и организационных перерывов в работе отрядов, сут.

2. Условия выполнения технологических процессов в определенные сезоны года (лс) — летний; (зс) — зимний:

где ‘н, С, ‘знс, ‘зос — соответственно сроки начала и окончания летнего сезона, зимнего сезона.

3. Условия предшествования или совмещения подготовительных и основных работ на общем фронте (ПТМ) по временным параметрам:

где ‘пп, тш — соответственно срок окончания и продолжительность подготовительных работ, сут.; в — относительный показатель совмещения основных и подготовительных работ во времени; при в = 1 подготовительные и основные работы начинаются одновременно.

Проектирование организации строительства других структурных модулей автомобильной дороги (искусственных сооружений, слоев дорожной одежды, обустройства) выполняется также с использованием деления на про-

ектно-технологические модули. При однотипной конструкции слоев дорожной одежды на небольших участках дороги каждый конструктивный слой может рассматриваться как один проектно-технологический модуль. Работы на конструктивных элементах, предшествующих строительству земляного полотна (участки сосредоточенных работ, искусственные сооружения и т. д.), как правило, должны быть завершены к подходу линейных специализированных отрядов.

Читайте также:  Кв тр что это в строительстве

При расчете календарного графика организации строительства автомобильной дороги между структурными модулями обеспечиваются фронтальные и технологические связи в зависимости от степени готовности предшествующего элемента конструкции [10].

Выполнение комплекса подготовительных и обеспечивающих работ в условиях Севера играет важную роль и должно быть увязано со сроками выполнения работ основных структурных модулей. В комплекс подготовительных работ чаще всего включаются следующие операции:

— подготовка карьеров, снятие растительного слоя;

— заготовка в бурты глинистого грунта для упорных призм;

— заготовка торфа, просушивание в валах;

— заготовка торфопесчаной смеси;

— очистка дорожной полосы от леса и кустарника;

— строительство автозимников, подготовка землевозных дорог;

— устройство водоотводных канав и труб;

— устройство мерзлотных валиков для водоотвода;

— подготовка карьеров к разработке в зимних условиях буровзрывным методом;

— создание и развитие производственной базы строительства.

Перечень подготовительных и вспомогательных работ уточняется

в конкретном проекте с детальным расчетом объемов работ.

Эффективность применения модульного принципа может оцениваться рядом показателей, например, повышением производительности отрядов за счет более узкой специализации при сокращении элементов конструктивных решений и технологических операций в организационных структурах (модулях) [11]. Оценка данного показателя в северных условиях требует дополнительных исследований.

Обобщенная оценка эффективности организационно-технологических решений в ПОС осуществляется по показателю чистого дисконтированного дохода (ЧДД)* от выполнения полного комплекса работ, включающего все структурные модули дорожной конструкции. При этом учитываются доходы от строительства дороги в процессе эксплуатации, капитальные и эксплуатационные затраты по вариантам за срок службы автомобильной дороги (до капитального ремонта) с годовым шагом расчета. Основой для расчета является календарный график с модулями распределения ресурсов и фронтов работ.

* Методические рекомендации по оценке эффективности инвестиционных проектов и их отбору для финансирования. М. : Экономика, 2000. 421 с.

Реализация модульного принципа проектирования предполагает использование современных компьютерных программ.

При сравнении вариантов взаимосвязанных конструктивных и организационно-технологических решений в линейном строительстве с длительным периодом освоения капитальных вложений дисконтированные капитальные затраты рассчитывают по каждому структурному модулю с месячным шагом расчета по формуле

Зк=1 и I I[ Зпп (о+(Л , (6)

где Зк — дисконтированные капитальные затраты по к-му варианту организационно-технологического решения на г-м структурном модуле, тыс. руб; Зпп (t) — затраты на подготовительные работы в период ^ тыс. руб.; % — количество рабочих смен работы на ]-м участке /-го проектно-технологического модуля (ПТМ) в интервале планирования ^ Ср/ — стоимость машино-смены работы р-го специализированного отряда на /-м модуле, тыс. руб.; t — месячный интервал планирования (шаг расчетного периода); Т — расчетный период строительства дороги с максимальной продолжительностью по вариантам, мес; Емес — месячная норма дисконта.

В формуле (6) значение % определяется как функция

где Пр^ — сменная производительность р-го механизированного отряда на ]-м участке /-го ПТМ в ^м месяце при выполнении 5-го технологического процесса, ед. изм/см; О — объем на]-м участке /-го ПТМ в ^м месяце при выполнении 5-го технологического процесса, ед. изм.; а — коэффициент, учитывающий сезонность и климатические факторы.

Суммарные приведенные капитальные вложения в строительство автомобильной дороги рассчитывают, суммируя приведенные капитальные вложения основного и обеспечивающих производств на каждом шаге расчета по всем структурным модулям.

Реализацию модульного принципа при разработке ПОС продемонстрируем на примере строительства участка автомобильной дороги 3-й технической категории на многолетнемерзлых грунтах в Саха (Якутии) (I ДКЗ). В таблице показана взаимосвязь компонентов проектирования земляного полотна на многолетнемерзлых грунтах: линейных дорожных комплексов, рассчитанных на основе инженерного районирования; типов конструктивных решений земляного полотна на участках ЛДК; линейных и сосредоточенных проектно-технологических модулей для формирования отрядов при строительстве земляного полотна.

При разработке вариантов организации строительства принята укрупненная схема для более наглядного представления изложенных подходов. По результатам линейного дорожного районирования на участке протяженно-

стью 7,8 км было выделено 10 линейно-дорожных комплексов с разными природными условиями.

Декомпозиция земляного полотна на проектно-технологические модули на основе линейного дорожного районирования

№ ЛДК (0 № участ-ка(/’) на г’-м ЛДК, обозначение ] Границы участка, ПК: начало-конец Протяженность участка 1], км Тип кон-струк-тивного решения, т № ПТМ ЛПТМ-линейный; СПТМ-сосредоточенный

Источник: cyberleninka.ru

Организационно технологическая схема строительства автодороги

—> —>Контакты —>

—> —>100% по ГОСТ —>

—> —>Поиск —>

—> —>Реклама от Яндекс —>

—> —>Друзья сайта —>

—> —>Архив записей —>

—> —>Статистика —>

Укладка геотекстиля схема

Схема укладки геотекстиля:

геотекс укладывается на участках замены чернозёма песчаным грунтом для исключения взаимопроникновения материала насыпи и грунта рабочего слоя (песка). Геотекстильная прослойка является дренирующей и армирующей прослойкой . Геотекс укладывается по поверхности существующей насыпи и под дренирующий слой из песка.

Формат — DWG , совместимый с AutoCAD 2004-2017, Компас, ZWCAD , nanoCAD , BricsCAD и т.д.

Источник: ingeniumfiles.ru

Рейтинг
Загрузка ...