Строительство и архитектура/3.

Современные технологии строительства, реконструкции и реставрации.

Проф. Спиридонов Э.С., Краснова И.Л., Масленников И.А., Подгорный С.А.

ФГБОУ ВО «Московский государственный университет путей

сообщения Императора Николая II» (МИИТ), Россия

Особенности и этапы формирования организационно-технологических решений календарного планирования строительства транспортных сооружений

Реализация современных железнодорожных строительных проектов требует привлечения значительных финансовых и ресурсных вложений. Такие проекты характеризуются, как правило, сложными взаимосвязями различных комплексов работ, сжатыми сроками строительства, суровыми природно- климатическими условиями, отдаленностью и трудно доступностью баз снабжения, дефицитом трудовых ресурсов, строительной техники и др. В этих условиях необходимы инновационные подходы к организации, планированию и управлению на всех звеньях железнодорожного строительного производства, его ускорение на основе рациональной концентрации сил, ресурсов и эффективного их использования.

При исследовании этой сложной проблемы особое место занимает задача ускорения темпов работ по вводу в эксплуатацию транспортных сооружений железной дороги, являющихся срокообразующими и создающих линейную основу железнодорожной линии. Они являются одними из наиболее сложных, затратных и ресурсоемких при строительстве железной дороги. Примером может служить строительство мостов и водопропускных сооружений. Доля объемов работ по строительству мостов на железнодорожной магистрали Беркакит-Томмот-Якутск составляет около 25% от ее общей стоимости.

Из водопропускных устройств железной дороги наибольший удельный вес по численности приходится на малые и средние мосты, количество которых достигает 0,8- 1,1 моста на один километр линии и которые составляют 72- 85% годовой программы работ мостостроительных трестов в северной климатической зоне. Наличие большого числа малых мостов и водопропускных труб, создаёт дополнительные сложности в организации железнодорожного строительства.

Нарушение сроков возведения любого транспортного сооружения, например, как правило, приводит к приостановке укладки железнодорожного пути, либо к неритмичности в работе механизированных колонн и других строительных подразделений. Это определяет повышенные требования к четкому и согласованному взаимодействию во времени и пространстве всех организаций, участвующих в строительстве железнодорожной линии, особенно подразделений, осуществляющих возведение таких сооружений и обеспечивающих фронт работ для смежников и ритмичность работы механизированных колонн и других подразделений.

Разработка организационно-технологических решений усложняется необходимостью подчинения ритма таких сооружения водопропускных устройств общему темпу строительства железной дороги, а также сложными природно- климатическими условиями.

Практическая реализация разработанной модели с целью получения точного расписания, несмотря на простоту формулировки, весьма затруднительна. Это связано не только с громоздкими и сложными вычислениями, но и с наличием множества не формализуемых процедур нахождения оптимума; [11,12,17]. К трудностям решения таких задач относятся: причины, которые заключаются в сложности структуры расписания работ, в отсутствии условий существования экстремума, в несовершенстве оценок сходимости предлагаемых алгоритмов и др.

Особенность решения поставленной в задачи состоит в трудности формализации внешних ограничений, где неясны допустимые значения , , , которые оказывают существенное влияние на , ∆, T, в выражениях.Так, например, увеличение интервалов времени расширяет область допустимых вариантов организационных маршрутов расписания, но не соответствует запросам практики и требованиям нормативных документов [1 1], т.к. удлиняют сроки строительства железнодорожной линии. Частичное предварительное устранение неопределенностей в задаче возможно за счет упорядочения указанных ограничений. В исследовании [20] отсыпка железнодорожного земляного полотна предусматривается в порядке убывания сроков производства работ, что обеспечивает наиболее выгодные условия организации строительства транспортных сооружений. В таких условиях появляются дополнительные интервалы времени ∆, для постройки мостов.

График работ с убыванием сроков более благоприятен для производства мостостроительных работ в связи с наличием дополнительных интервалов времени:

=-; ∆ = - ;

∆ = - ; ∆ = - ;

где - сроки начала земляных раоот при отсыпке насыпей в последовательности 1, 2, 3, 4, 5;

- то же, в последовательности 5, 4, 3, 2, 1.

Кроме того, при организации работ по схеме 1 получаем общий выигрыш во времени на участке линии из пяти объектов нижнего строения пути

∆ = - ,

Где – общее время возведения участка нижнего строения пути при возрастании сроков земляных работ;

Однако, в каждом случае, необходима проверка ограничений по земляным работам на соблюдение сроков начала укладки железнодорожного пути , которые не всегда позволяют осуществить организацию земляных работ по указанной схеме (рис.8).

Приведенный способ согласования графиков строительства мостов и ведения земляных работ на участке железнодорожной линии является частным решением. Применение частных инструментариев устранения неопределенностей заметно не облегчает решение поставленной задачи, которая относится к классу сложных комбинаторных задач дискретной математики. К путям их решения, относятся принципы декомпозиции общей задачи на ряд частных задач.

Поэтапное решение последних, с последующей взаимоувязкой и учетом результатов, полученных на предыдущем этапе, приводит к снижению размерности задачи. Однако следует отметить, что совокупность решений частных задач возможна, если «их решения получаются сравнительно просто ( т.е. при умеренных затратах материальных средств и машинного времени) и являются конструктивными ( т.е. содержащими нужный результат).

1,2.3,4,5 - последовательность возведения насыпей в порядке убывания сроков производства работ;

5,4,3.2,1 - то же в порядке возрастания сроков;

- то же при 5,4,3,2,1;

- дополнительные интервалы времени для строительства малых мостов.

Рис.8. Влияние последовательности возведения насыпей

на сроки мостостроительных работ

При разработке комплексной модели выполнение работ по сооружению транспортных объектов в работе предусмотрены три специализированных потока. По технологически завершенным циклам при сооружении транспортных сооружений эти потоки независимы друг от друга. Каждый из них может выполняться несколькими специализированными бригадами или ведущими механизмами в составе бригад.

Однако, в организационном аспекте, потоки требуют дальнейшего рассмотрения и взаимоувязки. Условием сдачи транспортных сооружений является выполнение всеми строительными потоками заданных объемов работ в установленные сроки.

Анализ подсистемы организации строительства транспортных сооружений показал также зависимость отдельных специализированных процессов в потоках о г обособленных внешних процессов строительной системы. Так, сроки начала работ по возведению фундаментов ограничены сроками окончания работ подготовительного периода, сроки окончания работ но монтажу опор и пролетных строений - соответственно, сроками начала земляных работ и укладки рельсошпальной решетки.

Эти обстоятельства обуславливают необходимость поэтапного решения задачи, где на каждом этапе, в результате решения частной задачи, формируется соответствующий неритмичный специализированный поток в виде организационных маршрутов движения специализированных бригад или механизмов по объектам с учетом сформулированных условий и ограничений. Таким образом, в общей задаче формирования расписания выделим этапы решения следующих задач:

а) формирование рациональных организационных маршрутов буровых или сваебойных комплектов в составе бригад нулевого цикла по устройству фундаментов транспортных сооружений, с учетом условий и ограничений;

б) формирование рациональных организационных маршрутов строительно-монтажных бригад по монтажу опор малых мостов, с учетом;

в) формирование рациональных организационных маршрутов крановых комплектов в составе монтажных бригад по установке пролетных строений.

В целом, исходя из предложенной в работу методики формирования организационно-технологических решений строительства транспортных объектов, улучшается планирование и выполнение объектов в срок при реализации положений вышеуказанной методики.