WWW.LIB.KNIGI-X.RU
БЕСПЛАТНАЯ  ИНТЕРНЕТ  БИБЛИОТЕКА - Электронные материалы
 

Pages:   || 2 |

«Кафедра «Организация, технология и управление строительством» А.Ф. АКУРАТОВ, К.В. СИМОНОВ КОНЦЕПТУАЛЬНЫЕ ОСНОВЫ ПРОЕКТИРОВАНИЯ И СТРОИТЕЛЬСТВА ЖЕЛЕЗНЫХ ...»

-- [ Страница 1 ] --

ISSN 0202-3205

МИНИСТЕРСТВО ПУТЕЙ СООБЩЕНИЯ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

МОСКОВСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ

ПУТЕЙ СООБЩЕНИЯ (МИИТ)

Кафедра «Организация, технология и управление строительством»

А.Ф. АКУРАТОВ, К.В. СИМОНОВ

КОНЦЕПТУАЛЬНЫЕ ОСНОВЫ ПРОЕКТИРОВАНИЯ И

СТРОИТЕЛЬСТВА ЖЕЛЕЗНЫХ ДОРОГ

В РЕГИОНЕ ЗАПАДНОЙ СИБИРИ

Учебное пособие по дисциплинам:

«Строительство железнодорожных дороге, «Организация и планирование железнодорожного строительства»

Москва - 2000 УДК 625.1.001.2 А 44 Акуратов А.Ф., Симонов К.В. Концептуальные основы про­ ектирования и строительства железных дорог в регионе За­ падной Сибири. Учебное пособие по дисциплинам «Строительство железнодорожных дорог», «Организация и планирование железнодорожного строительства».

-М.:

МИИТ, 2000. - 158 с.

Учебное пособие является дополнением к учебникам: Жинкин Г.Н., Луцкий С.Я., Спиридонов Э.С. «Строительство железных дорог: Учеб. для вузов. - М.: Транспорт, 1995»;

«Железнодорожное строительство. Организация и планирование:

Учеб. для вузов / Г.Н. Жинкин, И.В. Прокудин, Э.С. Спиридонов, И.А. Грачев; Под. ред. Г.Н. Жинкина и И.В. Прокудина - М.: Транс­ порт, 1995». Предназначено для студентов института Пути, строительства и сооружений (специальность 29.09.00 «Строительство железных дорог, путь и путевое хозяйство») и слушателей курсов повышения квалификации - управленческих ра­ ботников и производственного персонала строительно­ монтажных организаций МПС России, транспортных строите­ лей.



Табл. 9, рис. 19, библиогр. 36 назв.

Рецензенты: д.т.н., профессор Киселёва Л.В.;

к.т.н. Лупин В.А. (Департамент государственно­ го и муниципального имущества г. Москвы. Се­ веро-Восточное агенство).

Московский государственный университет путей сообщения (МИИТ), 2000 1. КОНЦЕПТУАЛЬНЫЕ ОСНОВЫ

ПРОЕКТИРОВАНИЯ И СТРОИТЕЛЬСТВА

ЖЕЛЕЗНЫХ ДОРОГ В РЕГИОНЕ ЗАПАДНОЙ СИБИРИ

1.1. Особенности физико-географических условий района Западной Сибири Район Западной Сибири в основном расположен в таеж­ но-болотистой местности с переходом в лесотундру и тундру в северной его части. Основными особенностями данного ре­ гиона, с точки зрения строительства железных дорог, являют­ ся равнинный рельеф местности с сильно разветвленной гид­ рографической сетью в виде бесчисленного количества больших, средних и малых рек, озер и болот с высокой залесенностью территории, за исключением северной части, и удаленностью от обжитых населенных мест. Реки этого ре­ гиона характеризуются малыми уклонами и широкими пло­ скими поймами. Направление течения рек на север. Вскрытие рек и ледоход начинаются с верховьев, когда в нижнем их те­ чении еще стоит толстый, от 1 м и более, лед, сдерживающий некоторое время начинавшийся с верховьев ледоход. Обра­ зующиеся при этом ледовые плотины (заторы) вызывают подъем воды в реке, высота которого зависит от морфологи­ ческих особенностей долин. Возникают заторы почти еже­ годно и продолжаются с начала подъема воды до выхода ее на пойму. Однако, как показали расчеты гидрометрической службы, подъем воды от заторов в данном регионе не может превышать расчетную обеспеченность горизонта 0,33%. По­ этому с целью сокращения объемов земляных работ, при про­ ектировании новых железнодорожных линий в районе Запад­ ной Сибири расчетный горизонт воды от заторов необходимо устанавливать по ближайшему водопосту. Так при строитель­





-3стве линии Сургут-Уренгой не была своевременно учтена возможность снижения расчетного горизонта на 0,32м, уста­ новленного по водопосту Уренгой, что привело к увеличению объемов земляных работ на 0,5 млн.м3.

Климат региона характеризуется широким изменением диапазона температур (95°С и более) с продолжительным хо­ лодным периодом и температурой воздуха до -60°С и жарким коротким (до 100 дней) летом с максимальной температурой до +40°С. При этом среднегодовая температура в северной части региона ниже 0°С, а в южной - около 0°С. В течение зимы грунты промерзают на глубину до 2,5-Зм, что, естест­ венно, оказывает влияние на организацию и технологию про­ изводства работ, а также на сроки строительства.

В течение года выпадает большое количество осадков (до 600 мм), причем большая часть которых приходится на летний период (65-75%) и лишь незначительная часть - на зимний период (10-18%), остальная часть на весну и осень. А равнинный рельеф местности способствует накоплению влаги в грунте, т.к. осадки преобладают над стоком и испарением.

При обильных летних осадках стока с водораздельных про­ странств практически нет, в результате чего на террасах обра­ зовались глубокие торфяные болота - до 4 и более метров.

Около 80% - болота I категории, остальные - П-ой.

Толщина снежного покрова в районе железнодорожной линии Ачинск-Абалаково достигает 40 см, а в районе линии Тюмень-Сургут - 90 см. Снег обычно ложится в октябре и полностью стаивает лишь в конце мая. Несмотря на низкие отрицательные температуры, покрытые слоем снега, болота промерзают медленно. Устойчивый зимник начинает рабо­ тать только с января, а переправы через реки по льду налажи­ ваются в конце декабря.

В Западной Сибири широко распространены глинистые

-4грунты, не пригодные, в переувлажненном состоянии для со­ оружения земляного полотна: супесчаные грунты; мелкие и пылеватые пески, теряющие несущую способность при пере­ увлажнении и воздействии вибраций: и торфы, обладающие слабой несущей способностью. Практически нет дренирую­ щих грунтов, гравия камня и растительного грунта. Из-за превышения суммы осадков над испарением происходит сквозное промачивание Грунтов. Грунтовые воды, подпиты­ ваемые атмосферными осадками, образуют «подвешенные»

горизонты и прослои переувлажненных грунтов-верховодок по всей территории региона. Исключение представляют уча­ стки низких надпойменных террас. Несмотря на это местные грунты могут быть использованы для сооружения земляного полотна, о чем свидетельствует опыт строительства железной дороги Тюмень-Сургут-Уренгой, а также результаты научных исследований. Геологическое обследование трассы этой ли­ нии показало, что даже мелкие и пылеватые пески залегают, как правило, в долинах и руслах рек, из-за чего на некоторых участках трассы приходилось возить грунт на расстояние до 50 и даже 100 км.

Ко всему сказанному необходимо добавить, что район будущего развития железнодорожной сети крайне слабо на­ селен и не имеет пригодных для строительства дорог.

Особенно сложные условия строительства в заполярной тундре, где были построены железнодорожные линии Ягельная-Ямбург, Обская-Бованенковская и др. Этот район отлича­ ется суровым климатом. Для него характерны продолжитель­ ная холодная зима (9-9,5 мес.) и короткое лето (2,5 мес. - на юге и 1,5 - на севере). Весенний переход среднесуточной тем­ пературы через 0°С происходит лишь в середине июня. Сред­ негодовые температуры воздуха изменяются от минус 8-9°С на юге, до минус 10-11°С на севере зоны. Годовое количество

-5атмосферных осадков 320-420 мм в год. Из них 150-175 мм выпадает в виде снега в холодное время. На полуострове Ямал среднемесячная скорость ветра зимой 7-9 м/с, а в от­ дельные дни она превышает 25 и достигает 35-40 м/с. Ветры сдувают снег с возвышенных участков и надувают снежные огромные массы в понижения рельефа. Период метелей длит­ ся с сентября по июнь. Полярная ночь продолжается от не­ скольких дней на юге до 74 дней на широте 73°.

Растительность: мох, лишайник, а по долинам рек - чах­ лый кустарник. По всей зоне распространена вечная мерзлота.

На юге полуострова Ямал мощность мерзлых пород составля­ ет 50-100 м, а в центральной и северных частях достигает 300-500 м [ 2 ].

1.2. Опыт строительства железных дорог в северных районах за рубежом По природно-климатическим условиям район Западной Сибири ближе всего подходит к северной части американско­ го материка. Одной из наиболее старых железнодорожных линий, построенных в Канаде в первой половине текущего столетия, является линия Те-Пас-Черчилл протяженностью 816 км, которая соединяет центральную часть Канады с пор­ том на берегу Атлантического океана, строительство линии было начато в 1910 г. и продолжалось семь лет. В 1917 г. оно было прервано и возобновилось лишь в 1926 г. Закончили строительство в 1929 г. Три четверти этой линии проходит по районам, покрытым марями, подстилаемыми вечной мерзло­ той. Начиная с 352-го км (широта 58°) нижние слои почвы почти полностью находятся в вечномерзлом состоянии. Юж­ ная половина трассы проходит по равнинной местности

-6возвышения не превышают 70 м над уровнем моря). Здесь множество мелких озер и водоемов, перемежающихся с тор­ фяниками, покрытыми толстым слоем мха. На глубине 1,2-6 м залегает ледниковый нанос (серая глина тонкой текстуры и галька). Среднегодовая температура воздуха составляет -7°С.

Второй характерной для условий Западной Сибири Яв­ ляется канадская железная дорога от ст. Шеффервилл до ст.

Сет-Иль, протяженностью 570 км. Начиная с 224-го км, трас­ са проходит по низменности, где около 50% территории заня­ то озерами, реками и болотами. Средняя глубина болот со­ ставляет 1,2 м. Земляное полотно на этом участке отсыпали из местного песка и гравия.

Построенная в 60-е годы железная дорога от Пис-Ривера до Хэй-Ривера на южном берегу большого Невольничьего озера имеет протяженность 688 км. Эта железная дорога про­ ходит по равнинной территории. Все грунты вдоль трассы ледникового происхождения, по этой же причине здесь оби­ лие озер. На многих участках трассы большое количество торфяных болот.

Анализируя опыт строительства этих железных дорог можно сделать следующие выводы:

1. Особого внимания проектировщиков и строителей заслуживают вопросы, связанные с надежностью земляного полотна.

2. Сооружению земляного полотна должно предшест­ вовать устройство водоотвода, особенно в зоне вечной мерз­ лоты.

3. Островные участки вечной мерзлоты по возможно­ сти желательно обходить.

4. При строительстве в зоне вечной мерзлоты следует стремиться к сохранению естественного состояния грунтов.

5. Земляное полотно целесообразно сооружать в два

-7этапа. На первом этапе устраиваются водоотводные канавы, выравнивается полоса земли по оси пути, производится ук­ ладка пути для подвоза грунта с последующей балластиров­ кой. На втором этаже сооружаются насыпи на сохраненном в естественном состоянии вечномерзлом грунте, для чего ино­ гда применяют временные теплоизолирующие покрытия.

6. В местах, где избежать производства земляных ра­ бот в вечномерзлых грунтах практически невозможно, его следует удалять на глубину 90-150 см ниже проектного уров­ ня земляного полотна с последующей засыпкой дренирую­ щим грунтом и тщательным уплотнением.

7. Откосы выемок в вечной мерзлоте должны делаться очень пологими для предупреждения сползания оттаивающе­ го грунта по откосу, засорения кюветов и водоотводных ка­ нав.

8. Площадь поперечного сечения водопропускных труб должна обеспечивать возможность их прочистки от наледей.

9. Целесообразно предусматривать различные противоналедные мероприятия, например, устройство в зимний пе­ риод под основанием трубы термоизоляционных подушек из песка или гравия.

10. Места трубы по возможности выбирать за пределами вечномерзлых грунтов. В Канаде широко применяются водо­ пропускные трубы из гофрированного металла и толстой лис­ товой стали.

11. Для пропуска небольших расходов воды широко ис­ пользовались деревянные лотки из кедра со сплошным дном.

12. Укладку пути в зоне вечной мерзлоты, ровном рель­ ефе местности, переувлажненных неустойчивых грунтах це­ лесообразно вести в зимний период.

13. Для сокращения сроков строительства балластиров­ ку пути следует вести Также и зимой, когда температура воз­ духа понизится до -15°С.

14. Документом, регламентирующим условия, объемы, сроки и стоимость строительства, является основной кон­ тракт, который заключается между заказчиком - Управлением канадских железных дорог и подрядчиками - специализиро­ ванными строительными фирмами. Перед началом строи­ тельства Управление назначает своего представителя - инженера-строителя, на которого и возлагает всю ответственность за руководство стройкой. Именно инженер-строитель отвеча­ ет за качество выполнения работ, составляет ежемесячные и окончательные сметные предположения для каждого подряд­ чика, принимает необходимые меры для соблюдения сроков строительства, принимает работы, оценивая их качество.

15. Считается целесообразным строительство по много­ лучевой схеме с ведением работ по сооружению земляного полотна и укладке пути на широком фронте, для чего преду­ сматривается строительство временных поселков. Для соору­ жения временных поселков и производства работ широко ис­ пользуются вездеходный, вертолетный и самолетный транс­ порт. Так, при строительстве линии Шеффервилл - Сет-Иль было построено вдоль трассы 14 аэродромов.

16. Особое внимание уделяется средствам механизации, которые должны надежно работать в условиях низких темпе­ ратур. Подготовка машин к работе при низких температурах в основном сводилась к использованию соответствующих сма­ зок, утеплению кабин и оборудования, обогреву двигателей при запуске от сети переменного тока и т.п.

1.3. Особенности проектных решений элементов железных дорог в условиях Западной Сибири При проектировании элементов железных дорог в рай­ оне Западной Сибири особое внимание уделялось обеспече­ нию надежности земляного полотна, т.к. физикогеографические условия района не позволяют использовать типовые решения. Переувлажненные глинистые грунты, мел­ козернистые и пылеватые пески, торф не обеспечивают ус­ тойчивость земляного полотна, построенного по типовым по­ перечным профилям. По этим и другим причинам, описан­ ным в п. 1.1., а также с целью сокращения сроков и стоимости строительства железных дорог в районе Западной Сибири были проведены исследования местных грунтов для исполь­ зования их при возведении земляного полотна [1].

Основную фракцию в мелких и пылеватых песках со­ ставляли частицы размером 0,1-0,25 мм, среднее содержание которых колеблется в пределах 48,8-77% (ж.д. линия Тюмень-Сургут). Содержание фракций крупнее 0,25мм достига­ ет 3%, а пыли - 6%. Плотность песков в естественном залега­ нии изменяется от 1,35 до 1,75 г/см3.

Средний угол естественного откоса для песков поймен­ ных и надпойменных террас в воздушно-сухом состоянии Угол естественного откоса под водой - меньше на 5Наименьший угол естественного откоса у пылеватых пес­ ков надпойменных террас - 26°.

Коэффициент фильтрации мелких песков на поймах рек при у ск = 1,4 г/см достигает 3 м/сут.; при у ск = 1,7 г/см его значение падает до 1 м/сут. У мелких песков надпойменных террас этот показатель при у ск = 1,7 г/см3 не превышает 0,5 м/сут.

-10Таким образом, мелкие и пылеватые пески на линии Тюмень-Сургут-Уренгой не могли быть отнесены к дрени­ рующим грунтам.

Аналогичная картина по всему району Западной Сиби­ ри.

Высота капиллярного поднятия мелких песков при плотности 1,5 г/см3 изменяется в пределах 0,38-0,58 м, а при плотности 1,6 г/см3 - от 0,43 до 0,74 м. Для пылеватых песков эти показатели соответственно составляют 0,59-0,64 и 0,67м.

Средняя величина максимальной плотности песков рав­ на 1,70 г/см3 при оптимальной влажности 15,5%.

При такой характеристике песков согласно действую­ щих в то время нормативных документов они не могли быть использованы для сооружения земляного полотна при небла­ гоприятных инженерно-геологических условиях и, в частно­ сти, на затопляемых поймах рек и болотах.

В соответствии с нормами, СНиП II-1-62, допускалось использование мелких пылеватых песков и супесей для от­ сыпки насыпей на болотах при условии, если они содержат более 50% частиц крупнее 0,25 мм. Но этому условию мест­ ные пески не удовлетворяют.

Эти грунты в неблагоприятных инженерно­ геологических условиях резко меняют свои характеристики, в результате чего иногда разжижаются, теряют устойчивость и приводят к разрушению земляного полотна.

Однако в результате исследований, выполненных в ряде научно-исследовательских и проектных институтов, была ус­ тановлена возможность применения мелких и пылеватых песков с указанными характеристиками для отсыпки земля­ ного полотна в условиях Западной Сибири. Были разработа­ ны поперечные профиля для насыпей высотой до 6 м на сы­

- 11 рых и мокрых основаниях, а также на болотах I-го и Н-го ти­ пов из мелких и пылеватых песков [1].

Проектирование поперечных профилей производилось на основании расчетов, сделанных В.А. Ершовым (ЛИСИ). В результате поперечный профиль насыпи высотой до 6 м из мелких и пылеватых песков на сырых и мокрых основаниях должен иметь стандартную ширину основной площадки, кру­ тизну откосов верхней части насыпи - 1:1,75; а подтопляемой части насыпи - 1 :3.

При этом плотность грунтов в теле насыпи, определен­ ная по методу стандартного уплотнения, должна быть не ме­ нее 0,95 оптимальной.

Высота надводной части насыпи в этом случае должна быть больше или равна 1,5 м. Минимальная высота надвод­ ной части насыпи не должна быть меньше 1 м. В этом случае крутизна откосов подводной части должна быть не более 1:3,5.

Насыпи на болотах в большей степени, подвержены влиянию динамических воздействий, чем насыпи на сухих основаниях. Ученые объясняют это явление наличием упру­ гой прослойки торфа в основании. Поэтому на болотах 1-го типа глубиной до двух метров была предусмотрена вырезка торфа до минерального дна на всю ширину основания насы­ пи.

Усиление колебаний насыпей на болотах при наличии торфа зависит также от воздействия отраженной волны. Эф­ фективное гашение последней достигается в толще грунта мощностью 1,4 м. Исходя из этого, минимальная вырезка торфа под насыпями из мелких и пылеватых песков на боло­ тах I типа глубиной до 4 м должна бьггь не менее 1,5 м, а траншея выторфовывания иметь откосы, близкие к верти­

- 12кальным. Крутизна откосов нижней части насыпи, высотой 1 м над уровнем болота,' должна быть 1:3, а верхней части на­ сыпи - 1:1,75. Ширина основной площадки земляного полот­ на - такая же.

Посадка насыпей на минеральное дно должна выпол­ няться как на болотах И-ой категории, так и при сооружении насыпей из мелких и пылеватых песков на болотах переход­ ного I-II типов при глубине их до 3 м. Ширина основной площадки земляного полотна и крутизна откосов насыпи должны быть такими же, как на болотах I типа.

Минимальная высота насыпи (2 м) была установлена, кроме условия обеспечения динамической устойчивости, также по условиям предупреждения образования пучин.

Несмотря на возможность использования мелких и пы­ леватых песков для возведения насыпей в районе Западной Сибири залежи таких песков иногда находятся на расстоянии нескольких десятков и даже сотен километров.

Так на Югонском участке трассы Тюмень-Сургут даль­ ность транспортировки грунта достигала 100 км. Поэтому проектировщики, строители и ученые искали возможность использования переувлажненных глинистых грунтов для от­ сыпки насыпей в неблагоприятных инженерно-геологических условиях.

Решение поставленной задачи, прежде всего, потребо­ вало обобщения опыта строительства линий АчинскАбалаково, Абакан-Тайшет, Артышта-Подобас, Асино-Белый Яр и др.

Безусловный интерес представляет сооружение насыпей из глинистых грунтов на Юганском участке линии ТюменьСургут. По согласованию с МПС здесь отсыпали несколько насыпей на болотах целиком из глинистых грунтов без уст­ ройства капилляропрерывателей. В зимнее время в основании

-13будущих насыпей выполнили выторфовку с промораживани­ ем и затем, практически посуху, отсыпали тело земляного по­ лотна из глинистых грунтов, производя надлежащее уплотне­ ние. Исходя из условия предупреждения образования пучин высота насыпей над уровнем болота была принята не менее 2,5 м. Единственный вид деформаций, наблюдавшихся в та­ ких насыпях, - сплывы нижней части откосов.

В результате наблюдения за поведением насыпей в про­ цессе сооружения и эксплуатации, а также научных исследо­ ваний, в частности, выполненных профессором Шахунянцем Г.М. и Яковлевой Т.Г., и другими учеными были установлены условия, обеспечивающие устойчивость насыпей, отсыпан­ ных из переувлажненных глинистых грунтов в зимнее время.

Эти условия можно сформулировать так:

- профиль линий данного региона необходимо проекти­ ровать в основном насыпями. Например, участок железнодо­ рожной линии от Тюмени до Тобольска протяженностью 220 км имеет протяженность выемок 5,5 км. Остальная часть за­ проектирована насыпями, которые на болотах приняты высо­ той 3 м, а на сухих местах -1,5 м;

- высота насыпей должна быть не менее 2 м и не более 6 м;

- отсыпка должна вестись слоями 0,6-1,0 м продольным способом при сквозном движении автотранспорта;

- насыпи должны иметь уширение понизу не менее 1 м;

- крутизна откосов - 1 :2 ;

- содержание мерзлых комьев не должно превышать 30% объема грунта;

- сливная призма должна быть треугольного очертания высотой 0,25 м;

- отвод воды от насыпи - до начала снеготаяния;

- балластировку пути необходимо завершить также до

- 14начала снеготаяния.

Поскольку большая часть территории Западной Сибири покрыта болотами, то естественно было изучить возможность использования глинистых грунтов для сооружения насыпей на болотах.

На основе проектирования и возведения опытных насы­ пей на линии Тюмень-Сургут и организации на них много­ летних наблюдений СибЦНИИСом, ЦНИИСом и Сибгипротрансом разработаны предложения по использованию местных глинистых грунтов и конструкции насыпей на болотах глуби­ ной до 4 м. Рекомендуется вырезка торфа на глубину до 3 м и уположение откосов до крутизны 1:2. Насыпи следует от­ сыпать уширенными и после уплотнения откосов срезать из­ быток грунта. Необходимо также предусматривать увеличе­ ние запаса на осадку насыпей при производстве работ в зим­ нее время.

Особое внимание уделялось осушению оснований, для чего на болотах устраивались продольные и поперечные ка­ навы шириной по дну 2-3 м и глубиной до 3,5 м.

Для обеспечения нормальной работы водоотводов отко­ сы канав укреплялись гидропосевом трав по слою торфогрун­ товой смеси. Получены положительные результаты.

Физико-географические особенности района заполяр­ ной Тундры потребовали разработки принципиально новых конструкций земляного полотна для двух- и трехстадийного метода отсыпки грунтов. При этом нижняя часть насыпи из твердомерзлых песчаных грунтов отсыпается в период отри­ цательных температур воздуха, выдерживается в летний пе­ риод до просыхания грунтов, после чего ее уплотняют до нормируемой плотности и планируют.

Досыпка верхней части насыпи сыпучесухомерзлыми или талыми песчаными грунтами производится в любое вре­

- 15мя года.

Иногда в конструкциях насыпей из твердомерзлых грунтов применяют пенопласты, что позволяет уменьшить сроки стабилизации насыпи и сократить сроки рабочего дви­ жения поездов до одного летнего сезона.

Эффективным оказалось применение геотекстиля - дорнита.

В 1985г. ВНИИ транспортного строительства были раз­ работаны специальные конструкции и технологии сооруже­ ния насыпей из твердомерзлых грунтов в замкнутых или по­ лузамкнутых обоймах из геотекстиля. При этом влажность мелких пылеватых песков не должна превышать 25%. По ус­ ловиям прочности геотекстиля (дорнита) высота насыпи не должна превышать 3,5 м, а при соответствующем обоснова­ нии - 6 м*.

Сооружение насыпей из твердомерзлых грунтов по од­ ноэтапной технологии с устройством замкнутых обойм тол­ щиной 0,8-1,2 м (в зависимости от влажности и плотности грунта) производится в такой последовательности.

На расчищенную от снега и льда поверхность земли до уровня верха бермы отсыпается слой твердомерзлого грунта и уплотняется катками. Коэффициент уплотнения не должен быть меньше 0,75. Размер комьев грунта не должен превы­ шать 0,4 м, а их содержание - 30% общего объема. На вы­ ровненный слой грунта поперек насыпи с взаимным перекры­ тием расстилают полотнище геотекстиля (ширина полотен 1,5-2,5 м).

*) Басин Е.В., Луцкий С.Я., Тайц В.Г. Организация строи­ тельства железнодорожного пути в сложных природных условиях/ Под ред. С.Я. Луцкого М.: Транспорт, 1992. 288с.

-16На них отсыпают насыпь из твердомерзлых песков слоями 0,4-0,6 м с уплотнением. При толщине отсыпки 0,8м концы полотнищ геотекстиля заводят на отсыпанную поверхность по 2,5-3,0 м. Второй слой твердомерзлых грун­ тов в обойме из геотекстиля отсыпают аналогично первому.

Верхний слой твердомерзлых песков полностью обертывают в обойму из геотекстиля.

Отсыпку верхней части насыпи выше геотекстильных обойм и обсыпку откосов можно производить сухо - или сы­ пучемерзлыми песчаными грунтами.

Толщина этого слоя насыпи должна быть не менее 0,6 м (из условия осадки оттаивающего грунта не более 10 мм/сут.) Конструкции насыпей в геотекстильных обоймах были применены при строительстве железнодорожной линии Ягельная-Ямбург. Всего было сооружено 60 км таких насы­ пей.

В течение первого летнего периода плотность грунтов практически достигла нормируемой.

При коэффициенте уплотнения мерзлого грунта 0,75 суммарная осадка насыпи будет составлять около 20% тол­ щины оттаивающего слоя.

Осадка насыпи от протаивания и уплотнения твердо­ мерзлого грунта в первый летний сезон компенсируется соз­ данием запаса по высоте, а в последующие годы (до термоди­ намической стабилизации) - по ширине основной площадки.

1.4. Основные принципы организации работ при строительстве железных дорог в Западной Сибири Опыт строительства железных дорог в исключительно сложных природно-климатических условиях Севера, Запад­

-17ной Сибири, Дальнего Востока и за рубежом позволяет сфор­ мулировать основные принципы организации работ при строительстве железных дорог в таких регионах.

При разработке проектов организации строительства необходимо больше уделять внимания вопросам увязки строительства железной дороги с развитием народного хозяй­ ства района тяготения, исходя из чего должна устанавливать­ ся очередность открытия раздельных пунктов, их путевое развитие, система подъездных путей, а также фронты раз­ грузки.

Важное значение имеет правильная организация по­ строечного транспорта. Для чего должно быть проведено об­ следование малых рек и установлена возможность их исполь­ зования для нужд строительства. Более серьезного внимания заслуживает проектирование зимников и притрассовых до­ рог. Должны быть предусмотрены в проектах сооружения для работы воздушного транспорта.

В малообжитых районах в период строительства необ­ ходимо предусматривать использование радио- и радиоре­ лейной связи, а по мере укладки магистрального кабеля по обочине земляного полотна переключаться на него через спе­ циальные временные усилители, а радиорелейную связь пе­ реносить вперед, на следующий участок.

При решении вопросов, связанных с созданием баз строительной индустрии в районе строительства, целесооб­ разно ориентироваться на максимальное использование мест­ ных строительных материалов: глины, мелкого кварцевого песка, леса.

Для сокращения сроков строительство следует вести по многолучевой схеме с устройством опорных пунктов на судо­ ходных реках. Работы по сооружению земляного полотна и

-18верхнего строения пути необходимо вести круглосуточно в три смены.

Для обеспечения хороших условий проживания необхо­ димо переходить на строительство постоянных поселков го­ родского типа, расположенных друг от друга на расстоянии 90-110 км, а в условиях Севера 200-225 км (расстояние, рав­ ное длине плеча локомотивных бригад).

Расположение временных базовых поселков строителей необходимо совмещать с постоянными. Поэтому оба поселка, постоянный и временный, необходимо проектировать и стро­ ить по единому генплану с общими коммуникациями и зда­ ниями социально-бытового назначения.

В связи со сложными природно-климатическими усло­ виями продольный профиль железнодорожных линий в рай­ оне Западной Сибири в основном должен проектироваться насыпями с минимальной высотой от 1,5 (на сухих местах) до 3 м (на болотах). При этом для сооружения насыпей следует использовать местные водонасыщенные глинистые, мелко­ зернистые и пылеватые пески, что приведет к увеличению объемов земляного полотна, по сравнению с кондиционными грунтами, а также к увеличению рабочей кубатуры. Увеличи­ вается и дальность транспортировки грунтов, в некоторых случаях до 50 и даже 100 км. В этих условиях целесообразно применить поездную возку грунта с организацией блуждаю­ щих карьеров. В связи с этим при строительстве железных дорог в Западной Сибири целесообразна организация специа­ лизированного подразделения, которое занималось бы орга­ низацией карьерного хозяйства и транспортировкой грунта железно дорожным подвижным составом.

В условиях Западной Сибири и особенно в северной ее части наиболее приемлемым оказался вахтовый метод работы строительных организаций.

- 19Практика работы трестов «Уралстроймеханизация», «Бамстроймеханизация», «Запбамстроймеханизация», «Севстроймеханизация» в условиях холодного климата пока­ зала нецелесообразность полной передислокации механизи­ рованных колонн из-за значительных затрат средств и време­ ни. По данным треста «Уралстроймеханизация» стоимость передислокации механизированной колонны с учетом потерь выработки из-за отвлечения машин на перевозку грузов и ма­ териалов значительно превышает затраты на использование самолетов АН-24, вертолетов Ми-6, Ми-8 для перевозки ра­ бочих, продуктов и запчастей к механизмам на расстояние 250-500 км. При этом экономия составляет от 1,5 до 7% стои­ мости выполняемых работ [2].

Продолжительность развертывания вахтового поселка примерно 1 месяц, что в 10-15 раз меньше, чем требуется на полную передислокацию мехколонны с базовым поселком.

Наибольшая эффективность вахтового метода достига­ ется при его сочетании с бригадным подрядом и аккордной системой оплаты труда.

Вместе с тем, непременными условиями внедрения вах­ тового метода являются ужесточение требований к охране труда, особенно к концу рабочей смены, улучшение социаль­ ных условий в вахтовых поселках и адаптация работников, прибывающих на вахту.

Размещение вахтовых поселков на трассе зависит от ви­ да и объема работ, а также наличия источников водоснабже­ ния. При сооружении земляного полотна вахтовые поселки устраивают через 16-20 км, а базовые - через 100 км.

Каждый поселок состоит из инвентарных вагонов или блок-секций, предназначенных для общежития рабочих, сто­ ловой, уголка отдыха, бани, конторы с центральным отопле­ нием. Кроме того, при каждом поселке организуются ремонт­

-20ные площадки и мастерские для обслуживания техники.

Особое внимание следует уделять вопросам конструи­ рования и технологии сооружения земляного полотна из ме­ стных грунтов. По этим вопросам накоплен значительный опыт, см. п. 1.2; 1.3. Важно, чтобы строительные организации строго выполняли технологию производства работ в соответ­ ствии с условиями строительства.

Большое значение имеет своевременная заготовка грун­ та, его осушение и вымораживание.

При сооружении земляного полотна в зимний период надо стремиться к наибольшей концентрации машин на узком фронте, к круглосуточной работе к уменьшению длины за­ хваток, чтобы не допускать промерзания грунта в теле насы­ пи и на откосах, своевременно производить их планировку.

Главным при этом является правильная организация ра­ бот в карьерах и выемках, исключающая промерзание грунта.

Порядок разработки карьеров и выемок должен исключать движение транспорта на полезной площади. В карьере целе­ сообразно сосредотачивать сразу несколько экскаваторов, ра­ ботающих в совмещенном забое.

Фронт разработки необходимо уменьшить до мини­ мально допустимых размеров по технике безопасности. Рабо­ та в забое должна быть непрерывной. В случае прекращения работы на 5 ч и более забой необходимо укрыть слоем грун­ та, снега и т.п.

Особое внимание следует уделять правильному соблю­ дению технологии возведения насыпей в зимнее время из глинистых грунтов.

Существует три наиболее прогрессивных способа орга­ низации работ: двухэтапный, «блуждающих карьеров», и комбинированный. При двухэтапном способе на первом этапе отсыпают «тропу» из глинистых грунтов. На втором этапе на­

-21 сыпи досыпают поездной возкой песчаными грунтами.

При втором способе грунт в «блуждающие» карьеры доставляется поездами, а из них самосвалами в тело насыпи.

При этом способе значительно снижаются затраты на подъ­ емку пути и его содержание.

Для добычи песчаного грунта и возведения насыпей с большим объемом работ там, где это возможно, следует при­ менять гидромеханизацию. Возможность широкого примене­ ния гидромеханизации в условиях Западной Сибири была до­ казана при строительстве линии Тюмень-Сургут, где этим способом было выполнено более 23,6 млн.м3, из них 19 млн.м3 намыто непосредственно в земляное полотно, а 4,6 млн.м3 грунта уложено в бунты для отсыпки насыпей в небла­ гоприятных инженерно-геологических условиях.

Наиболее сложным из видов земляных работ является возведение насыпей на болотах. Возможность применения местных грунтов для возведения насыпей на болотах и их конструкция были описаны в п. 1.3.

Как правило, участки с болотами большой протяженно­ сти с большими объемами работ по выторфовке и засыпке являются «барьерными». На таких объектах необходимо со­ средотачивать усилия нескольких мехколонн, а для коорди­ нации их работы создавать специальную группу из работни­ ков треста (фирмы). Работы должны вестись круглосуточно, что позволяет максимально использовать зимний период времени, наиболее благоприятный для производства таких работ.

Высокое качество насыпей обеспечит предварительное осушение болота.

При возведении земляного полотна в Заполярной тундре широко применяется метод ведения работ захватками. Каж­ дой мехколонне выделяется участок протяженностью 15км, что позволяет своевременно сдавать готовое земляное полотно и обеспечивать непрерывность укладки пути.

Мехколонны, работающие в условиях Заполярной тунд­ ры, должны оснащаться мощной высокопроизводительной техникой, конструкция которых должна учитывать особенно­ сти этих условий.

Для сокращения сроков строительства и обеспечения непрерывной работы по сооружению земляного полотна не­ обходимо шире использовать поездную возку грунта.

Сложные условия сооружения земляного полотна в За­ полярной тундре, описанные в п.1.1, специально разработан­ ные для этих условий конструкции земляного полотна, п. 1.3, потребовали разработки соответствующих технологий его возведения. В соответствии с этим рекомендуется применять двух- и трехстадийные методы отсыпки насыпей [3,4]. Эти методы включают заготовку твердомерзлого грунта в бурты, его полное оттаивание и обезвоживание с последующей его укладкой в насыпи и уплотнением. При этом нижний слой насыпи отсыпается в период отрицательных температур, вы­ держивается летне-осенний период, после чего грунт уплот­ няется и планируется. Верхняя часть насыпи отсыпается в любое время года. Для отсыпки насыпей используются мест­ ные сыпуче- и сухомерзлые пески.

В условиях Заполярной тундры следует шире применять новые материалы: пенопласт и геотекстиль, см. п. 1.3. При этом для работы с синтетическим материалом необходимо использовать комплекс машин и механизмов, разработанный трестом «Оргтехтрубопроводстрой».

Отсутствие дорог и непроходимость болот затрудняют доставку конструкций искусственных сооружений к месту ра­ бот. В этой связи сооружение прямоугольных железобетон­ ных труб, обладающих значительной массой, зачастую пре­

- 23вращают их в «барьерные» сооружения. Кроме того, все пря­ моугольные трубы из-за продольной растяжки подвергались деформациям (раскрытие швов до 500 мм и более).

Поэтому, в условиях Западной Сибири и особенно ее северной части следует устраивать металлические гофриро­ ванные трубы с комбинированной гидроизоляцией из цинка и полимерного покрытия.

При строительстве железных дорог в таежно­ болотистой местности и заполярной тундры вопрос транспор­ та кардинально решался только после укладки пути, поэтому быстрейшее открытие движения поездов по линии имело первостепенное значение. Для решения этой задачи следует устраивать временные обходы барьерных мест и вести уклад­ ку пути но многолучевой схеме.

В связи с очень малой продолжительностью теплого се­ зона балластировку пути необходимо производить круглого­ дично, используя для этих целей перемороженный балласт.

Для сокращения потребности в специализированном желез­ нодорожном подвижном составе (хоппер-дозаторах, думпка­ рах), особенно при большой дальности транспортировки бал­ ластных материалов, балластные вертушки следует включать в график движения поездов, что позволит сократить время их оборота в 2-3 раза. Для сокращения затрат времени балласт­ ных поездов, вызванных ожиданием светлого времени суток, начала смены, наличия фронта работ, занятости перегона другими машинами, очередностью выхода на перегон и др.

причинами, необходимо очень четко планировать выход тех­ ники на головной участок линии. С этой же целью следует рассмотреть возможность образования «блуждающих» карье­ ров балластных материалов.

Для сокращения потерь рабочего времени путевых ма­ шин и рабочих поездов из-за транспортной составляющей це­

-24лесообразно использовать систему автоматизированного про­ ектирования организации работ при строительстве железных дорог, разработанную на кафедре «Организация, технология и управление строительством» МИИТа, п.2.

1.5. Особенности формирования объемных, временных и экономических показателей и их влияние на стоимость строительства железной дороги * Одним из основных показателей, характеризующих строительство железной дороги, является покилометровый профильный объем земляных работ. Как указывалось в п. 1.3, для условий Западной Сибири значение его должно быть больше, чем у линий, проходящих по району со спокойным рельефом местности, но, с сухим основанием. Так объем зем­ ляных работ на 1 км линии, расположенной на болоте дости­ гает 50, а при устройстве пригрузочных берм - 60 тыс.м3 про­ тив 20 тыс.м3 на сухом основании.

В местах расположения высокотемпературных вечно­ мерзлых грунтов для компенсации осадок, происходящих изза нарушения теплового режима грунтов, требуется до 30% профильной кубатуры.

При устройстве выемок в пучинистых грунтах, пылева­ тых супесях и суглинках в выемках устраиваются заюоветные полки, откосы выемок делаются более пологими, а пучинистый грунт основания заменяется дренирующим. Это также *) При написании п. 1.5 были использованы результаты ис­ следований кандидатов технических наук А.Д. Ларионова и Б.И. Солодовникова.

- 25приводит к увеличению профильного, а следовательно и ра­ бочего объема земляных работ.

На линиях Тюмень-Сургут и Сургут-Уренгой покилометровый объем земляных работ достигал соответственно 84 и 97 тыс.м3.

Значительно возрастает и количество водопропускных сооружений. Если в обычных условиях на 1 км линии прихо­ дится 0,5 сооружения, то в таежно-болотистой местности этот показатель близок к 1. В связи с этим, объем кладки бетон­ ных и железобетонных сооружений возрастает со 100-150 до 300 м3/км.

Отсутствие качественных строительных материалов, индустриальной базы и, практически, полное бездорожье, как и рост предыдущих показателей приводят к увеличению сметной стоимости строительства.

Работы в районе Западной Сибири ведутся, как показала практика строительства ряда линий, вахтовым методом. Сле­ довательно к сметной стоимости строительства необходимо прибавить колесные, северные и прочие добавки. л Из-за низкой плотности населения 1 чел/1 км и редкой сети населенных пунктов, одновременно с транспортным строительством приходиться начинать хозяйственное освое­ ние территории, создавать полные комплексы необходимых сооружений и обустройств, затрачивать большие средства на охрану окружающей среды, что приводит к соответствующе­ му росту капитальных вложений.

В связи со сложными физико-географическими усло­ виями района возрастает не только стоимость капитальных объектов, но также и временных, достигая 16,5-25 %. Основ­ ными причинами высоко удельного веса затрат на временные сооружения являются возрастание стоимости временных ав­ тодорог; необходимость устройства перевалочных баз, незатопляемых площадок под временные сооружения и обходов барьерных мест.

Наиболее сложной и трудоемкой работой в общем ком­ плексе работ является сооружение земляного полотна, смет­ ная стоимость которого на линиях Тюмень-Сургут и СургутНижневартовск соответственно составила 22 и 17% общей стоимости этих дорог, а по отношению к основным видам ра­ бот (подготовка территории строительства, земляное полот­ но, малые и средние искусственные сооружения, верхнее строение пути, промежуточные станции и разъезды, связь и СЦБ и др.) составляют соответственно 26 и 27%.

По данным Б.И. Солодовникова сумма затрат по главам сметы I-IX для дорог, расположенных в таежно-болотистой местности Сибири составляет в среднем 64%, а для аналогич­ ных условий Дальнего Востока - 70%. При этом доля «прочих» затрат достигает в среднем до 36 и 30% соответст­ венно, против 23% по нормативам. А для дорог Дальнего Востока, проходящих по марям и вечномерзлым грунтам эти показатели составляют 50 и 50%.

Затраты по основным видам работ в условиях таежно­ болотистой местности составляют 67-69% стоимости объек­ тов производственного назначения (группа «А»), в том числе большая доля расходов в размере 55-64% приходится на II-IV главы сметы (причины указывались выше).

Затраты по основным видам работ при сооружении же­ лезных дорог в таежно-болотистой местности, по отношению к сумме затрат по главам I-IX, распределяются в среднем сле­ дующим образом: земляное полотно - 35%, искусственные сооружения - 12%, верхнее строение пути - 33%, остальные виды работ - 20%.

В целом линии, приуроченные к таежно-болотистой ме­ стности по затратам на основные виды работ по приведенным

- стоимостям занимают промежуточное значение между ли­ ниями, расположенными в районах вечной мерзлоты и горно­ таежной местности Сибири и Дальнего Востока.

При определении сроков строительства железных дорог в регионе Западной Сибири необходимо, прежде всего, стре­ миться к соблюдению нормативных сроков строительства.

Однако, исходя из возможностей заказчика и подрядных ор­ ганизаций капитальные вложения в строительство железной дороги могут быть запланированы по разному. При этом не­ обходимо помнить, что капиталовложения в основные фонды омертвляются до сдачи линии в эксплуатацию. Чем больший размер капиталовложений приходится на начало строитель­ ства, тем больше объем омертвленных капиталовложений. Из чего следует предпочтение отдавать такому варианту органи­ зации строительства, в котором сроки ввода объекта в экс­ плуатацию максимально приближены ко времени реализации основных объемов строительства.

Общие приведенные капиталовложения по варианту оп­ ределяются, как известно, по формуле где Kt - капиталовложения каждого года строительства;

tc - срок строительства в годах;

(pi - значение поправочного коэффициента по годам строительства.

Известно, что значения поправочного коэффициента для первого года строительства имеет максимальное значе­ ние, а затем уменьшается, а для последнего года равен 1,0.

Таким образом, экономический эффект должен возрас­ тать с увеличением капиталовложений ближе к концу строи­ тельства при сокращении общего срока строительства.

- 28При сокращении срока строительства снижаются на­ кладные расходы за счёт условно-постоянной их составляю­ щей, которая для общестроительных организаций достигает 50%, а специализированных - 30%. Накладные расходы сни­ зятся еще и в результате уменьшения прямых затрат на ос­ новную заработную плату в размере 15% этих затрат. Также уменьшится доля накладных расходов на охрану труда, тех­ нику безопасности и спецодежду.

Широкое применение средств гидромеханизации позво­ лит значительно уменьшить стоимость сооружения земляного полотна. Опыт строительства свидетельствует, что дальность транспортировки пульпы на 2-2,5 км при гидронамыве насы­ пей предпочтительнее доставки грунта автосамосвалами на расстояние свыше 5 км.

С целью получения скорейшей отдачи от строящейся железной дороги следует рассмотреть возможность сдачи ее во временную эксплуатацию участками.

1.6. Вопросы экологии при проектировании и строительстве железных дорог

В решении проблемы строительства железных дорог в сложных физико-географических условиях усилия ученых и специалистов еще до недавнего времени были направлены на защиту железной дороги от негативного воздействия на нее природной среды. Однако, в последние годы пришло пони­ мание значимости и обратной стороны проблемы - необхо­ димости защиты природной среды от разрушающего воздей­ ствия на нее железной дороги и, особенно, процесса ее со­ оружения.

-29Несмотря на проведенные исследования как в части обеспечения надежности работы транспортных магистралей, так и сохранности окружающей среды, экологическая про­ блема строительства железных дорог в сложных природноклиматических условиях таежно-болотистой местности, лесо­ тундры, тундры и распространения вечномерзлых грунтов ос­ тается актуальной. Заниматься вопросами экологии надо комплексно, начиная с разработки проекта и проведения изы­ скательских работ, включая вопросы строительства железной дороги и промышленной зоны, и продолжая процессе их эксплуатации.

Вопросам охраны природы на стадии проектирования всегда уделялось соответствующее внимание, регламентиро­ ванное действующими нормативами. Так действующими нормами предусматривалось безусловное выполнение таких требований, как отвод земли под железную дорогу, укрепле­ ние откосов земляного полотна и прилегающих к дороге почв от эрозии; осушение болот и посадка лесозащитных полос;

укрепление русел, берегов рек и склонов долин от размьюа;

сохранение естественной древесной и кустарниковой расти­ тельности и почвенно-растительного покрова в поселках, дальнейшее их озеленение; ограждение водоемов от различ­ ных загрязнителей и др. Выполнение указанных требований при сооружении железных дорог в регионе Западной Сибири сопряжено с существенными трудностями, главной из кото­ рых является почти полная неспособность природы к само­ восстановлению. Вторым, не менее важным, фактором явля­ ется нарушение установившегося веками естественного рав­ новесия среды.

В связи с этим при проектировании и строительстве же­ лезных дорог в этом районе необходимо стремиться к совме­ щению поселков строителей и эксплуатационников на одной

-30территории с общими коммуникациями, не нарушая ни поч­ венного покрова, ни рельефа местности, по возможности со­ храняя даже в пределах поселка имеющиеся деревья, распо­ лагая мастерские, склады ГСМ и площадки осмотра и ремон­ та строительной техники и т.п. так, чтобы исключить сток от них в водоемы и предупредить возможное их загрязнение и отравление воды. При этом устраиваемые вблизи поселков карьеры должны быть рекультивированы и превращены в зо­ ну отдыха и купания.

С целью сужения полосы отвода притрассовую дорогу следует по возможности располагать рядом с железной доро­ гой, а кабель линии связи и опоры ЛЭП-10 кВ размещать на обочине земляного полотна, что позволит сократить площадь вырубки леса на десятки и сотни гектар, в зависимости от протяжения линии, а следовательно, уменьшить и соответст­ вующие затраты.

Более тщательная увязка разделов проекта для учета воздействия будущей дороги на окружающую среду требуется и при разработке искусственных сооружений, водоотводов и конструкций земляного полотна. Железная дорога и ее со­ оружения не должны служить препятствием для стока павод­ ковых вод. Необходимо помнить, что лес выдерживает затоп­ ление водой даже до 15-20 см только в течение одного года.

В проектах необходимо предусмотреть мероприятия по противопожарной безопасности, в частности, оборудование машин искрогасителями.

Осушение полосы отвода, помимо всего прочего, спо­ собствует переходу моховой замерзлоченной мари в кочкова­ тую с естественным воспроизводством растительности.

Для обеспечения равновесия всех элементов окружаю­ щей среды с построенной железной дорогой в проекте необ­ ходимо предусмотреть создание различных водоохранных и

-31 защитных зон у водозаборов и очистных сооружений, очист­ ных сооружений на канализационных выпусках, устройства для предохранения от неуправляемых изменений состояния и деградации мерзлоты. Рекомендуется выделять зоны, где во избежание эрозии почвы и развития оползневых явлений за­ прещается рубка леса, съем растительного слоя грунта, про­ езд машин, включая машины на гусеничном ходу и т.д.

Очистные сооружения следует предусматривать и в по­ стоянных и во временных поселках.

Главной задачей строителей, с точки зрения охраны ок­ ружающей среды, является выполнение требования о мини­ мальном воздействии на природу в зоне строительства желез­ ной дороги, для чего необходимо строго соблюдать основные положения проекта, применять экологически чистые техно­ логии, заниматься обучением и воспитанием кадров с целью повышения экологической культуры, рационально использо­ вать отводимые строителям площади, прокладывать зимники по попутным просекам, вести вырубку леса только в отведен­ ных лесничеством местах, полностью использовать рабочую древесину, вырубленную в полосе отвода, возможно меньше вырубать деревьев при строительстве временных поселков, строго соблюдать правила пожарной безопасности, занимать­ ся рекультивацией земель.

При разработке карьеров в лесистой местности расчи­ щать площадь карьера от леса следует в минимально необхо­ димом объеме и только после утверждения проекта производ­ ства работ. При вскрытии карьера растительных грунт необ­ ходимо собирать в бурты, а затем после выработки карьера покрывать им откосы, осуществлять одновременно посев трав и посадку деревьев. При этом должны производиться соот­ ветствующая планировка дна и откосов карьера с устройст­ вом водоотводных канав для осушения. При устройстве водо­

-32отводных канав шириной 4-5 м поверху с целью уменьшения ширины просеки целесообразно применять вместо драглай­ нов канавокопатели.

Особенно уязвимы в процессе строительства участки с высокотемпературными мерзлыми грунтами. Такие участки следует ограждать специальными знаками, запрещающими по ним всякое движение техники, чтобы избежать термокарстов и термоэрозии.

В последние годы все шире применяется прогрессивный бесколодцевый и безэстакадный способ гидронамыва земля­ ного полотна, при котором по обе стороны земляного полот­ на растекается пульпа на ширину до 100 м. Применение этого способа в залесенной местности без специальных предохра­ нительных мероприятий против растекания пульпы не целе­ сообразно, т.к. пульпа губит лес.

Не следует также применять в Северных районах способ сооружения насыпей из резервов бульдозерами. Это приводит к разрушению почвенно-растительного слоя грунта вблизи насыпи, на образование которого природе потребовались ты­ сячелетия.

Сбережению почвенно-растительного слоя в условиях Севера нужно уделять не меньше внимания, чем сохранению леса. Обнаженные глинистые или песчаные грунты здесь не зарастают ни трвой, ни лишайником и немедленно подверга­ ются эрозии. Наличие таких мест вблизи трассы представляет опасность и железной дороге и лесу.

Выводы по главе 1

1. Регион Западной Сибири представляет, в основном, равнинную таежно-болотистую местность с переходом на се­ вере в лесотундру и тундру с участками вечной мерзлоты.

- Климат региона суровый с жарким коротким летом (от 3,5 мес. в южной части до 1,5 мес. - в северной) со среднегодовой отрицательной температурой и интервалом колебания до 95°С, с количеством осадков от 600 мм на юге до 350 мм на севере. Большая часть осадков выпадает в виде дождя. Из-за преобладания осадков над испарениями грунтовые воды со­ единяются с верховодкой.

2. Грунты региона представлены в основном глинами, мелкими и пылеватыми песками, торфом, использование ко­ торых для сооружения железнодорожного пути возможно лишь при соответствующих конструкциях земляного полотна, технологиях и организации работ.

3. Малая обжитость региона, почти полное отсутствие дорог и индустриальной базы, сложные природноклиматические условия вынуждают вести строительство же­ лезных дорог круглосуточно по многолучевой схеме вахтовым методом с применением мощной высокопроизводительной техники (в северном исполнении) с организацией ее работы в три смены.

4. Базовые поселки всех подрядных организаций следует размещать на одной территории с поселками эксплуатацион­ ников с взаимным использованием коммуникаций на расстоя­ нии друг от друга порядка 100 км. Строительство временных и постоянных поселков следует вести по единому генплану.

5. Для уменьшения объемов работ и сокращения сроков строительства притрассовые дороги следует по возможности располагать рядом с железной дорогой, а кабель линии связи и ЛЭП-10 кВ размещать на обочине земляного полотна. Шире применять средства гидромеханизации, прогрессивные техно­ логии и новые материалы.

6. Для обеспечения экологического равновесия окру­ жающей среды и железной дороги в проектах должны быть

- предусмотрены, а строителями строго выполняться соответст­ вующие мероприятия по обеспечению этого равновесия.

2. ОСНОВЫ АВТОМАТИЗИРОВАННОГО

ПРОЕКТИРОВАНИЯ ОРГАНИЗАЦИИ

СТРОИТЕЛЬСТВА ВТОРЫХ ПУТЕЙ

2.1. Анализ проектных решений и практики строительства вторых путей Рассмотрение вопросов, связанных с работами при строительстве вторых путей целесообразно начать с изучения материалов реальных проектов строительства вторых путей, на основе которых можно получить общее представление о состоянии дел в отрасли, выявить наиболее часто применяе­ мые решения, оценить, и в случае необходимости, исключить из дальнейшего рассмотрения редко встречающиеся вариан­ ты.

Для получения репрезентативных результатов анализу были подвергнуты проекты строительства вторых путей по 98 титулам, разработанные институтами Главтранспроекта и Главжелдорпроекта МПС в период с 1970 по 1990 год (годы наиболее интенсивного строительства вторых путей).

Строительство вторых путей велось на участках различ­ ной протяженности. Причем, строительная длина линий коле­ балась от 7,0 до 447,6 км, в среднем протяженность составля­ ла 88,06 км. Доля линий малой протяженности (1-2 перегона) составляет 28,9%, средней (3-5 перегонов) - 27,8%. Строи­ тельство вторых путей на протяженных участках (более 5 пе­ регонов) достигает 43,3%. Длины перегонов находятся в диа­ пазоне от 3 до 34,4 км, при этом выборочное среднее длины км. Протяженность кривых участков пути также имеет значительное колебание с 2,5 до 71,0% от общей протяженно­ сти. В среднем доля кривых составляет 36,96% при среднем квадратическом отклонении S= 18,95. Эти цифры представля­ ют интерес при рассмотрении вопросов проектирования мон­ тажа путевых звеньев на звеносборочной базе, т.к. при уклад­ ке звеньев в кривых участках пути, часть из них должна быть собрана на базе с укороченным рельсом внутренней нити, у каждого из них должно наблюдаться несовпадение концов рельсов, заранее рассчитанное по известным методикам [18].

Кроме того, часть звеньев собирается с эпюрой шпал - 2000, что удлиняет продолжительность сборки одного звена по сравнению со сборкой звена с эпюрой шпал - 1840, увеличи­ вает трудоемкость и стоимость работ. С этой же точки зрения представляется полезным иметь представление о процентном соотношении главных и станционных путей. Это также важно знать при рассмотрении вопросов, связанных с организацией работ по переустройству раздельных пунктов на участке строительства вторых путей. Установлено, что протяженность станционных путей (без главного) на 1км строительной длины в среднем составила 0,514 при среднем квадратическом от­ клонении 0,318. В работах [29,31] отмечается, что выбор ме­ тода переустройства раздельного пункта во многом определя­ ется схемой его путевого развития. В табл. 2.1 приведены ре­ зультаты статистической обработки материалов проектов, ка­ сающихся схем путевого развития раздельных пунктов.

Из табл. 2.1 видно, что продольное размещение станци­ онных путей на промежуточных станциях встречается реже (20,3%), а преобладает поперечное (56,9%). Имеющийся мате­ риал свидетельствует о том, что на участках строительства вторых путей доля участковых станций составляет 13,6%, промежуточных - 52,1%; 34,3% приходится на разъезды,

- Таблица 2.1.

Процентное соотношение различных схем путевого развития раздельных пунктов при строительстве вторых путей Разъезды Участковые станции Промежуточные станции попе­ продо­ полу- попе­ продо­ полу- попе­ продо­ полульная продо- речная льная продо- речная льная продо- реч­ ная льная льная льная 39,3 57,1 22,8 56,9 4,9 0 95,1 20,3 3,6 часть из которых закрывается, а часть переустраивается в промежуточные станции или обгонные пункты.

Что касается типа верхнего строения пути, то это в по­ давляющем большинстве случаев рельсы типа Р65. Наблюда­ лось сокращение использования железобетонных шпал. Уста­ новлено, что в период с 1970 по 1980 год при строительстве вторых путей путь на деревянных шпалах был уложен на 63 объектах, на 7 объектах использовали железобетонные шпа­ лы. В пересчете на строительную длину линии имеет место соотношение: 5322 км пути - на деревянных и 76 км - на желе­ зобетонных, что составляет менее 2%. В период 1981-1990 гг.

проектами предусмотрена укладка путей на деревянных шпа­ лах 2678 км (23 титула), на железобетонных 8,3 км (1 титул), что составляет 0,3% от общей протяженности. Выбор вида балластных материалов диктуется помимо требований, предъ­ являемых к верхнему строению пути, наличием и мощностью поставщиков того или иного вида балласта, то есть определя­ ется местными условиями. Анализ стоимостных показателей проектов показывает, что сметная стоимость строительства неуклонно растет. Так в период с 1970 по 1980 год средняя стоимость 1 км вторых путей составила 593,1 тыс.р (S=297,8), а в период с 1981 по 1990 год она достигла 794,3 тыс.р

- S=331,l). Аналогичен вывод по стоимости 1 км верхнего строения пути, возросшего за этот период в среднем со 125,0 до 178,5 тыс.р. Для земляного полотна и искусственных со­ оружений стоимости на 1 км строительной длины повысились с 72,7 до 86,0 тыс.р и с 50,5 до 74,8 тыс.р соответственно. Од­ нако, если доля затрат на верхнее строение пути ко всем за­ тратам за рассматриваемые периоды выросла с 24,8% до 26,4%, то доля затрат на земляное полотно и искусственные сооружения упала с 14,5% до 12,1% и с 9% до 8,4%. Значения стоимостных показателей приведены в ценах 1990 г.

Рассмотрение вопросов, связанных с организацией работ позволило выявить следующую картину. Строительство вто­ рых путей велось, как правило, по одной из двух организаци­ онных схем: по лимитирующим перегонам и в порядке их следования. Причем, характерной особенностью последней явилось ее применение на небольших по протяженности уча­ стках (2-4 перегона). Количество титулов, где строительство велось по направлению, составило 43%, а в пересчете на строительную длину линии - 20%. Все это говорит о преобла­ дании схемы ведения работ по лимитирующим перегонам.

При ведении работ по первой организационной схеме также имеет место последовательное выполнение работ не на лими­ тирующих перегонах, а на лимитирующих участках, вклю­ чающих в себя 2-3 перегона, то есть налицо промежуточный вариант, при котором удается более полно соблюсти интересы дороги (служб эксплуатации) в плане скорейшего повышения пропускной способности и строителей, у которых появляется возможность более рационально использовать свой потенци­ ал, не распыляя сил и средств, сократив до минимума количе­ ство перебазировок подразделений.

Строительство вторых путей ведется, как правило, тогда когда пропускная способность существующей однопутной ли­

- нии достигает предельно допустимых размеров. При коэффи­ циенте заполнения пропускной способности равном 0,9 и вы­ ше срок строительства вторых путей определяется не расчет­ ными нормативами, а проектом организации строительства [16,17]. Поэтому главным критерием оценки проектирования организационных решений является срок строительства.

В общем перечне работ по сооружению второго пути можно выделить в качестве срокообразующих комплексов:

работы подготовительного периода, строительство искусст­ венных сооружений, возведение земляного полотна, сооруже­ ние верхнего строения пути. Остальные комплексы работ, как показывает практика строительства и анализ научнотехнической литературы, выполняются параллельно, имеют незначительные объемы и не попадают на критический путь.

Это утверждение верно не только для сооружения вторых пу­ тей, но и для строительства новых линий.

Объем земляных работ на строительстве вторых путей в 2-3 раза меньше, чем на новых линиях [20], и согласно стати­ стической обработке данных рассмотренных проектов состав­ ляет в среднем 21,9 тыс.м3/км. Однако, верхнюю часть земля­ ного полотна под второй путь рекомендуется отсыпать дрени­ рующим грунтом. Это объясняется тем, что в результате ранее проведенных капитальных и средних ремонтов действующий путь оказывается поднятым на довольно значительную высо­ ту. При этом земляное полотно изменяет поперечное сечение, образовываются загрязненные балластные шлейфы на отко­ сах, требующие полного или частичного удаления. Как пока­ зала статистическая обработка данных проектов 1980-90 гг. по 23 титулам доля дренирующего грунта в общем объеме земля­ ных работ составляет 55%. Источники дренирующего грунта чаще всего находятся на значительном удалении от места проведения работ, что предопределяет при выборе средств

- транспортировки преимущество железнодорожного специали­ зированного подвижного состава (хоппер-дозаторы, думпка­ ры, полувагоны) по сравнению с традиционной на земляных работах доставкой грунта автосамосвалами, бульдозерами, скреперами и т.д. В случае использования дренирующего грунта из местных источников его доставка мало чем отлича­ ется от доставки недренирующего грунта. Необходимо отме­ тить использование на практике варианта доставки дрени­ рующего грунта железнодорожным транспортом в промежу­ точные склады с последующей транспортировкой его автоса­ мосвалами в путь. Выявлено по материалам проектов, что доставка дренирующего грунта осуществлялась автотранспор­ том - 21,7%, железнодорожным транспортом - 34,8%, комби­ нированно - 43,5%. Причем, в последнем случае на долю же­ лезнодорожного приходилось от 40 до 87,4%, в среднем это составило 58,3%. Все это свидетельствует о том, что доставка дренирующего грунта железнодорожным транспортом нахо­ дит более широкое применение по сравнению с автотранспор­ том. Покилометровый объем грунта завозимого автотранспортом, в среднем составляет 8,05 тыс.м /км (колебания от 3,62 до 15,78), железнодорожным транспортом - 6,83 тыс.м3/км (от 0,78 до 13,45).

В ряде случаев, сроки земляных работ зависят не только от возможностей применяемых машин, а диктуются объемами и темпами доставки грунтов. Особенно сильное влияние транспортного процесса на сроки выполнения работ наблюда­ ется в комплексе путевых работ.

Анализ практики строительства показывает, что транс­ портировка балластных материалов и дренирующего грунта велась с применением различных видов специализированных транспортных средств, что позволяет выделить следующие организационно-технологические варианты (ОТВ):

-40Доставка дренирующего грунта выполняется думпкарными составами, завоз балластных материалов - хоппердозаторами по уложенному на дренирующий грунт пути;

2. Доставка дренирующего грунта и балластных мате­ риалов осуществляется думпкарами. Рельсошпальная решетка укладывается на выровненный и уплотненный балластный слой. Для засыпки шпальных ящиков используются хоппердозаторы;

3. Рельсошпальная решетка укладывается на недрени­ рующий грунт. Дренирующий грунт и балластные материалы завозятся хоппер-дозаторами с соответствующими подъемка­ ми и смещениями пути;

4. Транспортировка дренирующего грунта в путь осуще­ ствляется автосамосвалами из местных источников или из промежуточного склада. Доставка балласта - хоппердозаторами по уложенному на дренирующий грунт пути;

5. Дренирующий грунт, а также песчаный балласт отсы­ пают автосамосвалами. Балластировка на второй слой (щебень) выполняется хоппер-дозаторами. Последний вариант ориентирован на укладку звеньев с железобетонными шпала­ ми.

Характерной чертой большинства рассмотренных про­ ектов является слабая проработка вопросов организации пере­ устройства раздельных пунктов на участке строительства вто­ рых путей. И это несмотря на то, что данный вид работ харак­ теризуется значительной трудоемкостью, сложностью прове­ дения, разнообразием возможных организационных и техни­ ческих решений. Недостаточна, а иногда и совсем не осущест­ вляется увязка работ на перегонах и станциях (в том числе и путевых). Предложенная в [19,29] методика сравнения и вы­ бора метода переустройства промежуточных станций пока не нашла применения при проектировании реконструкции раз­

-41 дельных пунктов. В рассмотренных проектах предлагалось вести реконструкцию промежуточных станций поэтапным ме­ тодом, что не всегда оправдано. Если основываться на данных табл. 2.1 и рекомендациях авторов [29] можно было бы сде­ лать вывод о том, что преобладающим при переустройстве промежуточных станций должен быть скоростной метод.

При решении вопросов организации работ сборочно­ укладочного комплекса, как правило, ориентируются на суще­ ствующие в районе строительства звеносборочные базы быв­ шего Минтрансстроя, без проработки альтернативных вариан­ тов с различной дислокацией баз, разным сборочным и крано­ вым оборудованием, с привлечением для нужд строительства постоянно действующих баз МПС, которые могли бы частич­ но либо полностью обеспечить строительство звеньями рель­ сошпальной решетки и комплектами стрелочных переводов.

Рассмотрение этих вариантов, их последующее сравнение по критерию эффективности позволило бы находить оптималь­ ное для данных условий строительства решение.

Необходимо отметить, что в рассмотренных проектах недостаточно внимания уделено учету влияния климатических условий на ход строительства. Не учитывается замедление (снижение темпов) и остановки некоторых видов работ в пе­ риод отрицательных температур или в межсезонье. Между тем это особенно важно, если учитывать, что более 60% же­ лезных дорог находятся в районах с продолжительностью хо­ лодного периода свыше 5 месяцев в году [22].

Полученные после статистической обработки результа­ ты, приведенные в данном разделе, предполагается использо­ вать в качестве исходных данных при проведении массовых расчетов на разработанных авторами моделях и при создании самих моделей. Также они могут оказаться полезными при аванпроектных расчетах.

-42Организация земляных работ 2.2.1. Определение объемов земляных работ 2.2.1.1. Определение объемов земляных работ по данным продольного профиля К моменту пристройки второго пути к существующе­ му, последний подвергался неоднократным ремонтам. С каж­ дым капитальным и средним ремонтами пути увеличивается толщина балластных материалов под шпалой, на откосах зем­ ляного полотна образуются шлейфы балласта, изменяется по сравнению с проектным поперечный профиль земляного по­ лотна. Толщина дренирующего грунта под шпалой к моменту строительства второго пути значительно увеличивается и ко­ леблется вдоль пути в пределах от нескольких десятков сан­ тиметров до 1-н2 и более метров [7].

При сооружении земляного полотна второго пути шлейфы, на сколько это возможно, должны быть удалены, а верхняя часть земляного полотна второго пути выше нижней границы шлейфа, после его частичной срезки, должна возво­ диться из дренирующих грунтов. Это обстоятельство накла­ дывает свои особенности на методику определения объемов земляных работ при строительстве вторых путей.

Создание стабильных насыпей вторых путей в значи­ тельной степени зависит от тщательности и полноты выпол­ нения подготовительных работ.

К таким мероприятиям относятся:

- уборка балластных шлейфов;

- срезка растительного слоя;

- нарезка уступов.

Уступы на откосах проектируют шириной 1 + 1,5м с устройством поперечного уклона в сторону поля 0,02 0,04.

-43 Общий вид поперечного сечения насыпи при сооруже­ нии второго пути показан на рис.2.1. В соответствии с этим рисунком формула определения объемов присыпки земляного полотна под второй путь имеет вид [5]:

–  –  –

3-5 1,10 1,04 1,06 1,05 1,13 -

–  –  –

-48Ал = 0,35 - 0,55 м.

Хл ’ ’ Приведенную выше методику необходимо применять для определения объемов дренирующих и недренирующих грунтов при сооружении земляного полотна второго пути при условии наличия достаточной информации - источником ко­ торой может служить продольный профиль (отметки сущест­ вующей и проектируемой головки рельса, отметки земли, толщина балласта под шпалой, ширина проектируемого меж­ дупутья и т.п.).

В этом случае расчету объемов земляных работ на ЭВМ должен предшествовать этап подготовки исходной информа­ ции, для чего осуществляется соответствующая обработка продольного профиля (разбиение на отсеки, определение па­ раметров отсеков) и формируется таблица исходных данных [ 1 1 1Расчет объемов дренирующих и недренирующих грун­ тов при сооружении земляного полотна второго пути, по при­ веденной выше методике, производится по программе «OOZRP» (Определение Объемов Земляных Работ по дан­ ным продольного Профиля), составленной доцентом Симо­ новым К.В. для работы с Microsoft Excel 7.0 (Windows 95) [11].

2.2.1.2. Определение объемов земляных работ в условиях дефицита информации В условиях ограничения информации (отсутствие про­ дольного профиля) предлагается применять программу «OOZRA» (Определение Объемов Земляных Работ по Аналогам) [11].

Применяя в качестве исходной информации покилометровый объем (средние значения) дренирующих и недрени­ рующих грунтов на перегонах и станциях, и зная их длины, программа, используя случайные числа и заданный коэффи­ циент вариации (К в=0,2), определяет объемы земляных работ.

Причем надо иметь в виду, что результаты повторного запуска программы с теми же исходными данными будут отличаться от первого.

Прежде чем использовать полученные данные об объеме земляных работ при проектировании организации земляных работ, следует определенным образом сгруппировать их.

Смысл группировки поясним на примере.

Допустим задана следующая очередность сдачи перегонов в эксплуатацию:

1 - 3 - » 2. Сдача первого по очередности перегона, как за­ конченного объекта (в дальнейшем называемого участком), подразумевает, что будут выполнены работы на перегоне №1 и раздельных пунктах его ограничивающих, т.е. на станциях №1 и №2. Следовательно, к объемам земляных работ (дренирующего и недренирующего грунта) на первом участке должны быть отнесены объемы работ названных элементов дороги. Объемы работ на следующем по очередности третьем участке должны включать объемы работ на перегоне №3 и станциях №3 и №4. Объемы работ на последнем втором уча­ стке включают только объемы работ на перегоне №2, т.к. объ­ емы работ на раздельных пунктах его ограничивающих (№2 и №3) уже были учтены.

Для окончательного формирования объемов земляных работ по участкам предлагается применять программу «ROZR» (Распределение Объемов Земляных Работ) [11].

-50Проектирование организации земляных работ Проведение земляных работ при строительстве второго пути, за исключением случая возведения на отдельном земля­ ном полотне, имеет по сравнению с работами на новых лини­ ях свои технологические и организационные особенности. К таким особенностям можно отнести: узость и односторон­ ность фронта работ, ограничение рабочей зоны действующи­ ми путями, воздушными линиями связи и СЦБ, ограничение подъездов к сооружаемой трассе, технологическая необходи­ мость выполнения объемов дополнительных работ (нарезка уступов, срезка балластного шлейфа т.д.), производство работ в непосредственной близости с действующим, обычно весьма грузонапряженным путем, необходимость соблюдения требо­ ваний техники безопасности при выполнении работ в зоне движения поездов [20]. Вместе с тем, наличие действующего пути позволяет использовать его для доставки машин и обо­ рудования, упростить транспортировку грунта, дает возмож­ ность вести работы с действующего пути, что можно считать как положительный фактор.

Продолжительность возведения земляного полотна из недренирующих грунтов Т вдр (заданный срок) определяется по формуле

–  –  –

Затем производится распределение прорабских участков по перегонам и станциям. При этом на первом переустраивае­ мом перегоне необходимо сконцентрировать возможно боль­ шее число бригад. Распределение бригад по участкам работ (перегонам и станциям) производится исходя из объемов ра­ бот, выработки бригад и минимальной протяженности участка для нормальной работы бригады. По мере окончания работ бригада передислоцируется на другой участок. Время передислокации можно принимать в пределах от 0,2 до 0,3 мес.

распределение бригад по участкам производится в автомати­ ческом режиме.

Продолжительность работы бригад по участкам опреде­ ляется исходя из объема работ на участке, количества бригад, разницы во времени прибытия бригад на данный участок и их выработки где t3pi - продолжительность работы N n; бригад, мес.;

V 3pi - объем работ, выполненный N n, бригадами за вре­ мя tgpj на i-м участке, тыс. м3.

Вышеприведенная методика легла в основу созданной модели, содержащей следующие посылки:

1. Темпы проведения земляных работ ставятся в подчи­ нение темпам строительно-путевых работ. Как исключение, при наличии серьезных ограничений (большой объем работ и отсутствие необходимого количества трудовых и машиноресурсов), допускается возникновение обратной ситуации.

2. Проведение земляных работ на участках, под которы­ ми понимается перегон, перегон и раздельный пункт, перегон и два раздельных пункта его ограничивающих, должно вы­ полнятся в минимальные сроки, что определяется условием скорейшей сдачи их в эксплуатацию.

3. Достижение этих сроков возможно при максимальной концентрации ресурсов типа «мощность» на данных участках работ. Что особенно важно для участков лимитирующих с точки зрения пропускной способности;

4. Для каждого участка существует свой возможный предел насыщения ресурсами, определяемый длиной участка, объемами работ, условиями передвижения транспорта и т.д.

- Формализация учета всех этих факторов в модели затрудни­ тельна и на стадии ПОС решения задачи возможно нецелесо­ образна. Достаточно в качестве ограничения использовать максимально возможную длину фронта работ одного подраз­ деления Lm. Тогда для каждого i-ro участка длиной L n; можно определить количество подразделений, способных выполнить работу на данном участке L„ •) N„i = _ Lm

5. В случае когда имеется возможность использовать на участке максимальное количество подразделений, а это про­ исходит если подразделения в данный момент не заняты рабо­ той, то продолжительность работ на участке V зр I, _ NQ'П1

–  –  –

ФЗдесь и далее по тексту скобки вида [ ] - обозначает ок­ ) ругление результата в меньшую, а скобки ] [ - в большую сторону.

-54где m- число подразделений ведущих земляные работы на участке;

tmin - дата возможного прихода на участок дополнитель­ ных подразделений, мес;

t“P - дата начала земляных работ на i-м участке в непол­ j ном составе, мес.

Оставшаяся часть объема рассматривается как «новый»

объект для которого заново повторяется расчет начиная с п.4.

При разработке новой имитационной модели был ис­ пользован аппарат активностей [25]. Описываемая с помощью имитационной модели сложная система определяется как группа или совокупность компонент K j, объединенных неко­ торой формой регулярного взаимодействия или взаимозави­ симости для выполнения заданной функции. Для рассматри­ ваемой задачи компонентами системы являются подразделе­ ния земляных работ, полезная деятельность которых модели­ руется. В имитационной модели происходит аппроксимация каждого реального функционального действия компоненты Kj парой: упрощенным функциональным действием и модифи­ кацией временной координаты. Эта пара действий называется активностью AK j. То есть любая AKj состоит из описания ал­ горитма выполнения соответствующего функционального действия Aj(F) и оператора модификации временной коорди­ наты компоненты модели Mj(t). Реализация в имитационной модели активности, представляющей собой запись поведения компоненты K j, приводит к появлению в модели события Cj Cj = (Aj(F), Mj(t)).

Реализация квазипараллельной работы подразделений осуществляется по «способу шагов до следующего события»

[25].

При данном способе имитации модельное время меняет­

-55ся в моменты, соответствующие появлению события в реаль­ ной системе. Под этим событием понимается момент оконча­ ния работы j-ro подразделения на i-ом участке или момент «прихода» другого подразделения с другого участка.

Для определения месячной выработки подразделений Q n и их вооруженности используется существующий программ­ ный аппарат Мониторинга развития сети [3,26], учитывающий годовой фонд рабочего времени машин и дополнительные по­ тери времени, связанные с проведением работ в зоне движе­ ния поездов.

Разработанная модель послужила основой при составле­ нии программы POZR на языке программирования PASCAL для персональных ЭВМ типа IBM PC/XT/АТ [9]. Расчет по программе ведется в диалоговом режиме, то есть имеется воз­ можность пользователю вмешиваться в процесс расчета и це­ ленаправленно изменять необходимые параметры оптимизи­ руя получаемые результаты. Для наглядности представления результатов расчета программа содержит блок графического построения календарного графика земляных работ, освобож­ дающий пользователя от рутинного изучения и анализа ре­ зультатов выдаваемых в табличном виде на отдельных распе­ чатках и повышающего эффективность труда расчетчика.

–  –  –

Способ строительства искусственных сооружений уста­ навливают путем выполнения трех проверок.

Первая проверка

-56Если (выдТс/потТс) 1, то водопропускные сооружения строятся последовательным способом одной бригадой.

Где выдТс, потТс- вьщеленное и потребное время строи­ тельства п сооружений. Если это условие не выполняется, пе­ реходят ко второй проверке.

Вторая проверка Если (поЛУвыдТс) п/2, то водопропускные сооруже­ ния следует строить раздельно-последовательным или поточ­ ным способами. При раздельно-последовательном способе ор­ ганизации работ число комплексных бригад можно опреде­ лить отношением J N(5p — потТ выдТс.

Полученное значение округляется в большую сторону.

Для определения потребного срока строительства искус­ ственных сооружений поточным способом вначале необхо­ димо произвести оптимизацию потока по времени, для чего следует применить один из известных методов, например, ме­ тод перебора сумм смежных работ. А затем определить срок работ по формуле П1 — потТс — ^lj *0П, где tjj - продолжительность первой работы на j -м объ­ екте, мес.;

ton - продолжительность строительства n-го объекта, мес.

Если второе условие не вьшолняется, то делают третью проверку.

Третья проверка maxtj выдТс ^ (2 ' mjntj).

Если это условие выполняется, то искусственные соору­

-57жения следует строить параллельным способом.

В практике строительства искусственных сооружений постройку водопропускных труб и малых мостов обычно ве­ дут разными бригадами. Начинают строительство малых ис­ кусственных сооружений по окончанию подготовительного периода, а завершают не менее, чем за 10 дней до окончания земляных работ.

Время, выделенное для постройки малых искусственных сооружений выдТс, определяется по формуле лТ где Т адр - время возведения земляного полотна из не­ дренирующих грунтов, мес.;

А Т - время на завершение земляных работ механизиро­ ванными подразделениями у искусственных сооружений, Д Т= 10 -г-30 дн.

Потребное время П отТс для постройки п искусственных сооружений при последовательном способе организации ра­ бот определяется по формуле п где tj - время строительства j-ro искусственного соору­ жения, мес.;

tcp • среднее время строительства одного искусственного сооружения, мес.

Число искусственных сооружений определяется по фор­ муле п = пе-1|, где Пе - число искусственных сооружений на единицу

–  –  –

Пользуясь данными табл. 2.3, можно определить количе­ ство искусственных сооружений на участке вторых путей.

Параметры для расчета продолжительности строитель­ ства водопропускных сооружений приведены в табл. 2.4 [3].

Средняя продолжительность постройки одной железобе­ тонной трубы (ч) определяется, используя данные табл. 2.4, по формуле ч_р^тр Н "Ь В 1-j-p.

Для проведения расчетов необходимо использовать про­ грамму OMOSI (Определение метода организации строитель­ ства малых ИССО) [9], в основу которой била положена ме­ тодика расчета приведенная выше.

–  –  –

В п.2.1 был представлен частичный обзор существую­ щих способов производства отдельных видов путевых работ с применением различных технических средств. Попытка их обобщения приведена в табл. 2.5, которая в компактной форме дает представление о многообразии возможных вариантов.

–  –  –

-61 Необходимо отметить, что в табл. 2.5 под отсыпкой грунта или балластировкой пути понимается весь комплекс операций, связанных с их доставкой, укладкой, уплотнением и т.д. Общее число организационно-технологических вариан­ тов, которые можно получить используя набор элементарных работ и способов их технического воплощения, приведенных в табл. 2.5, определяется произведением

–  –  –

2.4.1.2. Аояара-фоцяре»аши расписания работ

• па ледегенах • i • ' Комплекс рабвт по сооружению верхнего строения пути, как и многие другие виды работ, выполняемые на открытом врзду*е, подварз^сеи йтянмН? погодеЫх условий, Эго влияние Приводит к увеличению затрат труда, удорожанию работ, снижению производительности, что не только замедляет ход строительства, но и в ряде случаев приводит к полной оста­ новке работы в определенные периоды года. Увеличиваются 62простои вагонов под выгрузкой, нарушается ритм транспорт­ ного процесса и работы предприятий-поставщиков. К числу таких периодов, в первую очередь, следует отнести зимний сезон, для которого характерно уменьшение эксплуатацион­ ной производительности машин из-за воздействия комплекса негативных факторов (отрицательная температура, сильный ветер, выпадение осадков), приводящих к увеличению внутрисменных и целодневных потерь, что диктует необходимость привлечения дополнительных трудовых средств для поддер­ жания заданного темпа. С наступлением устойчивых отрица­ тельных температур возможна остановка работ по транспор­ тировке в специализированном подвижном составе и отсыпке дренирующих грунтов и балластных материалов из-за смерза­ ния их и примерзания к днищу и стенкам вагона. Для дрени­ рующих грунтов, песчаного балласта безопасная влажность находится в пределах от 2,2 до 0,8%, для гравийного балласта

- от 2 до 1%, для щебеночного - от 6 до 3% в зависимости от объемной массы, размера фракций и температуры [22,23,24].

К числу периодов, в течении которых приходится пре­ рывать работу, можно отнести сезоны весенней и осенней распутиц. В эти периоды времени года следует прекращать работы по отсыпке дренирующего грунта автосамосвалами ОТВ-4, во избежании порчи основной площадки земляного полотна. В период дождей и весеннего снеготаяния не допус­ кается также движение рабочих поездов по незабалластиро­ ванному пути, где земляное полотно отсыпано связными не­ дренирующими грунтами [18,20], что имеет место при ис­ пользовании ОТВ-2. Необходимо предусмотреть остановку работ по монтажу путевых звеньев, укладываемых на основ­ ную площадку, и последующей работы по отсыпке дрени­ рующего грунта или балласта.

Подводя итог сказанному можно констатировать сле­

-63дующее. В течение года имеются неблагоприятные периоды, в дальнейшем условно называемые нерабочими, когда работы следует прерывать. Существует набор решений, предлагаемых в [22,23,24], применение которых на практике позволяет про­ водить некоторые виды работ в эти периоды. Однако, исполь­ зование этих мероприятий ведет к увеличению затрат труда, времени и денежных средств. Кроме того, не всегда имеется возможность применять эти решения и не все эти решения, дающие положительный результат для одних работ путевого комплекса, приемлемы для других. Все эти соображения дик­ туют необходимость создания такого аппарата проектирова­ ния, с помощью которого можно было бы реализовать любую из возможных ситуаций с остановкой работы в определенные периоды года или круглогодичной работой. При этом основ­ ная трудность формализации процесса увязки заключается в многообразии возможных вариантов увязок работ, связанных с их перерывами.

Предварительный анализ ОТВ показал, что достаточно рассмотреть восемь случаев взаимной увязки двух соседних работ:

1. Проектируемая, как и предыдущая, не имеет переры­ вов, ведется круглогодично, рис. 2.2а;

2. Проектируемая не имеет перерывов, предыдущая име­ ет один перерыв (в зимний сезон), рис. 2.26;

3. Проектируемая работа не имеет перерывов, предыду­ щая могла дважды прерываться (сезоны распутиц), рис. 2.2в;

4. Проектируемая имеет один перерыв, предыдущая не имеет перерывов, 2.2г;

5. Проектируемая и предыдущая работы имеют по од­ ному перерыву, рис. 2.2д;

6. Проектируемая работа имеет перерыв, предыдущая могла дважды прерываться;

-64Рис. 2.2. Возможные варианты пространственно-временной увязки работ:

1 - предыдущая работа, 2 - проектируемая работа, 3 - период остановки работ.

7. Проектируемая имеет два перерыва, предыдущая не имеет перерывов, рис. 2.2е;

8. Проектируемая и предыдущая работы имеют по два перерыва.

В соответствии с этим перечнем были разработаны шесть самостоятельных алгоритмов, реализующих тот или иной случай взаимной увязки работ. Алгоритм ОП1 использу­ ется в случаях 4 и 5; ОП2 - в случаях 1 и 2; ОПЗ, ОП4, ОП5, ОП6 - в случаях 3, 7, 6, 8 соответственно.

Процесс увязки можно условно разделить на два этапа.

На первом этапе происходит определение возможного време­ ни начала ведения j -ой работы Ну. На втором устанавливает­ ся пространственно-временная ориентация работы на графике с возможной корректировкой ее начала.

Рассмотрим простейшие способы увязки. При увязке не­ обходимо учитывать величины удельного времени ведения работ: проектируемой т и предшествующей т. Если т т, то за начало проектируемой работы Hoi на i-ом перегоне дли­ ной L; принимается начало линии свертывания предыдущей работы H j, рис. 2.3а.

–  –  –

Hoi —Koi-1 tn Специфика отдельных комплексов накладывает свой отпеча­ ток на определение начала их работы Н0, поэтому остановим­ ся на этом более подробно.

В общем виде формулы определения Но для всех работ перечня, приведенного в п. 2.4, имеют вид, при условии т х

а) для укладки пути, рис. 2.4а

–  –  –

где toi - продолжительность основного периода при ско­ ростном переустройстве i-й станции подразделением, веду­ щим те же работы и на перегоне;

tn - окончание строительно-путевых работ на i-й стан­ ции при ведении опережающего ее переустройства;

tg - время, фиксирующее начало поставок путевых звень­ ев звеносборочной базой.

б) для остальных работ, рис. 2.46

–  –  –

Если работы, входящие в отделочно-сдаточный ком­ плекс, выполняются отдельными подразделениями, то К"Р_, в предыдущих формулах следует заменить на К‘™,.

Аналогично обстоит дело с обкаткой пути поездами и с послеобкаточным ремонтом.

Процедура определения начала линии разворачивания проектируемой работы Но является общей для всех алгорит­ мов увязки ОП1-ОП6, и поэтому вынесена за их рамки.

-71 Определение темпов ведения работ. Модель организации работы транспорта Определение сроков или удельного времени работы т, входящей в состав комплекса строительно-путевых работ, следует рассматривать как самостоятельную задачу. Из работ данного комплекса можно выделить две группы. К работам первой группы можно отнести отсыпку дренирующего грунта, балластировку и укладку пути, т.е. работы у которых велика роль транспортной составляющей при определении сроков работ. У работ второй группы (выправка пути в плане и про­ филе, послеобкаточный ремонт) удельное время определяется производительностью ведущей машины и может быть опре­ делено по формуле [7] _______________________________ 1 ___________________________

(Q c • N m • К см * *рдJ ’ m где Qc - сменная производительность ведущей маши­ m ны, км/смену;

N M- количество одновременно используемых машин;

Кем - коэффициент сменности;

^рдм - число рабочих дней в месяце, дн/мес.

К определению удельного времени работ первой группы можно предъявить особые требования, так как эти работы яв­ ляются основными в комплексе путевых работ и, как правило, задают общий темп для всего комплекса. В этом случае про­ должительность работы определяется суммированием от­ дельных составляющих времени цикла поезда Тц|

–  –  –

-73Продолжительность погрузки определяется по традици­ онной методике с использованием норм ЕНиР [13]. Наложе­ ние помех от воздействия случайных факторов на продолжи­ тельность работы реализуется через коэффициент вариации кт

–  –  –

-74на перегоне с L nj 10 км, маш-ч/1000 м3;

Н ввр1 - добавочная норма времени по выгрузке на каж­ дый километр протяженности перегона сверх 10 км, машч/1000 м3;

L n, - протяженность i-ro перегона, км.

Приведенные выше формулы применяются для опреде­ ления отдельных составляющих времени цикла думпкарного состава. Расчет для хоппер-дозаторного состава или укладоч­ ного поезда ведется по известным детерминированным фор­ мулам [8] с аналогичным добавлением стохастической состав­ ляющей через коэффициент вариации.

Определение продолжительности ожидания выгрузки носит сложный характер с выполнением ряда проверок. Вопервых, проверяется условие занятия перегона другим, ранее пришедшим, составом в момент прихода k-го состава - tnpk к раздельному пункту, ограничивающему перегон, где ведутся работы. Если данный факт имеет место, то следует проверка возможности выгрузить k-й состав за оставшееся после ухода предыдущего состава время.

Вторая проверка определяет условие «попадания» вре­ мени прихода k-го состава в интервал выгрузки [tH tK под, ], которым понимается для думпкарных составов время «окна», для других составов светлое время суток или время работы строительной бригады, задаваемое при расчете. Если tnpk по­ падает в интервал [tH tK проверяется возможность использо­, ], вания оставшегося времени смены (tK- tnpk) для выгрузки. Ес­ ли tnpij -Ь tB ^ tK, то tgaj —0, если нет - t0 j 24 - t np'K tH В B.

случае не попадания t„Pk в интервал выгрузки и при tnpk tH время ожидания выгрузки составляет t0 j = tH - tnpk, при B tnpk^K время ожидания выгрузки t0 j = 24 - t npk + 1„.

B

-75В-третьих, проверяется день недели прихода к-го соста­ ва на предмет проведения выгрузки. Перед началом вычисле­ ний расчетчиком задается одномерный числовой массив DR с указанием рабочих -1, и нерабочих - 0 дней в неделе. В случае необходимости (приход состава совпал с нерабочим днем) вы­ грузка состава переносится на другой день с соответствующей корректировкой t0B В соответствии с представленной методикой была раз­ работана программа RST.

Известно, что минимальные сроки выполнения комплек­ са линейных работ достигаются в случае ритмичного потока.

То есть, сроки производства отдельных работ должны быть одинаковыми. В качестве первого приближения этот срок мо­ жет быть определен по формуле ^зад —Т0 - txn “ tnn(i) - - t PBih c где txn- продолжительность холодного периода, мес.;

1ндр(1) - продолжительность отсыпки земляного полотна из недренирующих грунтов на первом перегоне, мес.

Расчет следует начинать с определения, в качестве пер­ вого приближения, времени выполнения работ t ^. Для этого необходимо воспользоваться программой OOSR (Ориентировочное Определение Сроков Работ на перегонах) [9].

На втором этапе решения задачи следует воспользовать­ ся программами серии RST (Расчет Сроков Транспортировки материалов верхнего строения пути) [9] для уточнение сроков выполнения конкретных видов работ по завозу материалов верхнего строения пути на всем протяжении строящейся ли­ нии: R S T D - для думпкарных составов; RST X - для хоппердозаторных составов; RST_Y - для путеукладочного поезда.

-76Для перехода от получаемых по программам RST сроков проведения работ на всем строящемся участке к срокам и да­ там начала и окончания работ на отдельных перегонах следует применять программу OSDRP (Определение Сроков, Дат на­ чала и окончания Работ на Перегонах ) [10]. Полученные в ходе расчетов данные используются при построении кален­ дарного графика организации работ.

2.4.1.4. Определение потребности в специализированных транспортных средствах доставки материалов верхнего строения пути 2.4.1.4.1. Общие положения Как и любая ресурсная задача, задача определения по­ требности в транспортных средствах является продолжением задачи определения продолжительности строительства. Это предопределяет два подхода к ее решению.

1. При заданных сроках работ определяется потребность в транспортных средствах.

2. При общем количественном ограничении на транс­ порт определяются минимальные сроки выполнения работ при соответствующем распределении подвижного состава по видам работ.

Если решение задачи в первой постановке можно свести к непосредственному использованию программы RST, где варьируя в разумных пределах численными значениями от­ дельных параметров (маршрутная скорость, режим предостав­ ления «окон» и т.п.), числом транспортных единиц в составе и количеством составов определяются сроки завоза в путь мате­ риала для данного вида работ, не превышающие заданных.

Вторая постановка задачи требует разработки опреде­

-77ленной методики распределения транспортных средств по ви­ дам работ при известном общем количестве транспортных единиц. Сложность здесь заключается в том, что транспортная единица обладает разным «весом» для различных работ с точ­ ки зрения ее влияния на срок выполнения работы, что объяс­ няется различием характеристик транспортного процесса (дальность транспортировки, скорость и т.д.) и объемов для каждого вида работ.

2.4.1.4.2. Решение задачи определения потребности в транспортных средствах по видам работ в детерминированной постановке Задачу определения потребности в транспортных сред­ ствах по видам работ можно свести к следующей постановке:

необходимо распределить имеющиеся транспортные средства общим числом N на работы по отсыпке дренирующего грунта, песчаного и щебеночного балласта в количестве Nj таким об­ разом, чтобы выполнение этих работ в полном объеме проте­ кало в минимальные сроки. В связи с тем, что в этих работах велика роль процесса транспортировки и как следствие этого, сильно влияние случайных факторов, определение сроков но­ сит вероятностный характер. Следовательно, задача распреде­ ления транспортных средств по видам работ должна сводится к стохастической постановке. Однако, в ряде случаев, когда не требуется высокая точность расчетов, возможно решение дан­ ной задачи в детерминированной постановке. В этом случае решение задачи можно проследить на примере двух работ балластировке на песчаный и щебеночный балласт на участке

–  –  –

2.4.1.4.3. Решение задачи определения потребности в транспортных средствах по видам работ в стохастической постановке Полученное в предыдущем разделе решение задачи име­ ет недостатки. Во-первых, детерминированное вычисление продолжительностей работ дает более грубое приближение по сравнению со стохастическим (погрешность составляет до 3-5 дн/км), что приводит к огрублению результата распределения транспортных средств. Во-вторых, полученная формула (2.3) верна в случае неизменности объемов работ на всех участках или перегонах и неизменности времени оборота состава. Од­ нако, в действительности величины объемов могут колебаться на разных перегонах, особенно это касается дренирующего грунта. Время оборота также является переменной величиной в зависимости от удаленности участка работ от станции примыкания. В-третьих, формула не учитывает прерывный харак­ тер ведения некоторых видов работ в течении года. Для полу­ чения более точного решения задачи распределения транс­ портных средств по видам работ целесообразно применение метода Монте-Карло в комбинации с локальным шаговым по­ иском оптимума.

Ход решения рассмотрим на более сложном примере.

Требуется распределить имеющийся наличный парк транс­ портных средств численностью N по трем работам: отсыпке дренирующего грунта - N j; балластировке на первый - N 2 ; на второй слой щебня - N 3. При фиксированном значении N 1 проводится ряд расчетов с различным сочетанием N 2 и N 3. Из полученных сроков отбирается минимальный t(Ni), соответ­ ствующий локальному оптимуму при данном значении N j.

Дискретно меняя величину N 1= Ni+1 повторным расчетом определяется новый локальный оптимум со своими значе­ ниями N 2 и N 3. Расчет локальных оптимумов ведется до тех пор пока не будет найден глобальный оптимум tN=min{t(Ni)}. Область решений данной задачи графически может быть представлена в виде пространственной поверхно­ сти, см. рис. 2.6.

Аналогично может быть получено решение при другой общей численности подвижного состава N ’. В табл. 2.6 при­ ведены выборочные результаты расчетов (локальные оптимумы) для участка строительства вторых путей протяженностью 38 км, при ведении работ в порядке следования перегонов.

Были введены следующие ограничения по общей численности подвижного состава: 80, 90,100,110,120 единиц.

–  –  –

-83На рис. 2.7 и 2.8 показаны календарные графики органи­ зации основных работ, соответствующие ограничению общей численности вагонов - 100 единиц, при следующем распреде­ лении вагонов по видам работ: транспортировка дренирующе­ го грунта - 20x2 (22), балластировка на первый слой щебня x2 (24x2), балластировка на второй слой - 22 (30) единиц.

Как видно из рис. 2.7, 2.8 и табл. 2.6, уменьшение срока ра­ бот с 20,99 до 16,52 мес было достигнуто за счет перераспре­ деления вагонов по видам работ. Это показывает какие значи­ тельные резервы заложены внутри самой системы строитель­ ного производства: за счет рационального распределения ва­ гонов по видам работ можно добиться значительного сокра­ щения сроков строительства или выполнять тот же объем ра­ бот и за тот же срок меньшим числом транспортных средств.

Например, при общей численности подвижного состава 90 единиц разница в сроках достигает 21,18-17,55=3,63 мес. Эта разница могла быть и больше если бы, например, число думп­ каров уменьшить еще на несколько единиц, что при разрабо­ танной методике распределения вагонов вполне возможно.

Однако, значительная разница в сроках работ может полу­ читься и по другим причинам, например, из-за воздействия климатических факторов. Так, при общей численности ваго­ нов 80 единиц большая разница в сроках 26,68-19,62=7,06 мес, получилась из-за недостатка теплого времени, что вынудило завершение работ отделочно-сдаточного комплекса перенести на следующий теплый сезон.

По данным табл. 2.6 построен график зависимости ми­ нимальных сроков основных работ при оптимальном распре­ делении вагонов, от количественного ограничения по общей Г цифры в скобках относятся к рис. 2.7.

)

–  –  –

-85Рис. 2.8. Оптимальная схема организации основных работ:

1 - возведение земляного полотна из недренирующих грунтов;

2 - отсыпка дренирующего грунта думпкарами; 3 - укладка пу­ ти; 4 и 5 - балластировка соответственно на 1-й и 2-й слой хоппер-дозаторами; 6 - выправка пути в плане и профиле; 7 обкатка пути поездами; 8 - послеобкаточный ремонт.

–  –  –

Рис. 2.9. График зависимости сроков основных работ от чис­ ленности парка транспортных средств.

На основании этого графика можно решить две задачи:

первую - при заданном сроке строительства определить по­ требность в транспортных средствах, вторую - при ограниче­ нии по транспорту определить возможные сроки работ.

^ плавность линии объясняется принятым допущением непрерывности изменения численности вагонов, и не отража­ ется на сделанные выводы.

-87Как видно из результатов, приведенных в табл. 2.6 суще­ ственного сокращения сроков работ за счет увеличения чис­ ленности подвижного состава можно добиться лишь при об­ щем числе вагонов не превышающем 100. Дальнейшее увели­ чение численности транспортных средств для оговоренных условиях строительства не дает желаемого эффекта. Если уве­ личение числа вагонов с 80 до 100 приводит к сокращению срока основных работ более чем на 3 месяца, то такое же уве­ личение числа вагонов (на 20 единиц), но со 100 до 120, обес­ печивает сокращение срока работ всего лишь на 0.5 месяца, т.е. имеет место уменьшение эффекта более чем в 6 раз. Ины­ ми словами, разработанный программно-аппаратный ком­ плекс способен находить предел насыщения ресурсами (вагонами).

Анализ результатов табл. 2.6 свидетельствует о том, что глобальный оптимум имеет четко выраженный характер при небольшом общем числе транспортных средств. С увеличени­ ем N оптимальные и близкие к нему решения достигаются в некоторой области, поэтому, решение задачи правильнее было бы давать интервально. Так для варианта с общей численно­ стью подвижного состава равного 120 единиц решение может быть представлено Ni=40...46; N2=50...46; N 3=3 0...28.

2.4.1.5. Расчет трудоемкости строительно-путевых работ по организационно-технологическим вариантам Для сравнения запроектированных ОТВ помимо сроков и потребности в ресурсах можно в качестве критерия оценки использовать трудоемкость работ [28].

Определение удельной трудоемкости работ при

–  –  –

где То, То ?, TSщ - время оборота хоппер-дозаторного состава на перевозке дренирующего грунта, песчаного и ще­ беночного балласта, ч ;

пм- количество механиков, обслуживающих балластный состав, п„=2;

W^,,WnK V - покилометровый объем завозимого ма­, /щ териала (дренирующего грунта, песка, щебня на i-м перего­ не),м3/км;

т Х т хд, т х - число вагонов в составах с дренирую­ д?, п щ щим грунтом, песчаным и щебеночным балластом;

УХ V 7, Ухд - объем дренирующего грунта, песка, д?, щ щебня в одном хоппер-дозаторном вагоне, м 3.

2. Трудоемкость при выгрузке хоппер-дозаторов:

при выгрузке дренирующих грунтов

–  –  –

где Н„р - норма времени на подъемку пути с применени­ ем электробалластера, Н„р=150,12 чел-ч/1км, [12];

1500 - максимально возможное количество сыпучего ма­ териала выгружаемого на 1 км пути без подъемки, м3;

–  –  –

где ТоУ ТоУ ТГщ - время оборота думпкарного состава лР, п м, на перевозке дренирующего грунта, песчаного и щебеночного балласта, сут.;

пм- количество механиков, обслуживающих думпкарный состав, п„ =2;

Шф“, шДм, гпТ - число вагонов в составах с дренирую­ п у щим грунтом, песчаным и щебеночным балластом;

, V T, V T - объем дренирующего грунта, песка и щебня в одном думпкарном вагоне, м3.

–  –  –

Определение удельной трудоемкости работ при уст­ ройстве перевалочного склада с последующей отсыпкой дренирующего грунта автосамосвалами

1. Трудоемкость работы механиков, обслуживающих думпкарные составы при транспортировке дренирующего грунта

–  –  –

где HS? - норма времени на погрузку дренирующего грунта в автосамосвалы, чел-ч/100м3 [13]; в случае использо­ вания экскаватора ЭО-4321 с гидравлическим приводом и ем­ костью ковша 0,8м3 (прямая лопата), высоте забоя до 5м

–  –  –

Суммарная трудоемкость по организационно­ технологическим вариантам:

ОТВ-1 (доставка дренирующего грунта осуществ­ ляется думпкарами, завоз песчаного и щебеночного балласта - хоппер-дозаторами)

–  –  –

Для проведения расчетов необходимо использовать про­ грамму TROTW (Определение Трудоемкости по Организа­ ционно-Технологическим Вариантам) [10], в основу которой была положена методика расчета, приведенная выше.

2.4.2. Проектирование организации работ по переустройству промежуточных станций 2.4.2.1. Методы переустройства промежуточной станции В результате многолетней практики переустройства от­ дельно взятой станций определились два основных метода:

поэтапный и скоростной [19,20,30].

Исходя из условий обеспечения непрерывной экс­

-98плуатационной работы станции при ее переустройстве про­ ектные организации, как правило, предусматривают многоэтапность переустройства раздельных пунктов с предоставле­ нием большого количества непродолжительных по времени «окон» (2-3 часа).

Поэтапный способ переустройства станций может вклю­ чать 7-8 и более этапов. Количество этапов зависит от харак­ тера и объема путевого переустройства станций и других со­ путствующих общестроительных работ, а также от размеров эксплуатационной работы. Для каждого этапа определяются действующие и включаемые пути, а также стрелочные пере­ воды с учетом обеспечения бесперебойной работы станции.

До переустройства действующих путей и горловин про­ изводят работы, не нарушающие пропускную способность и не требующие перерывов движения поездов.

К ним относятся:

работы по освобождению строительной площадки, снос строений, вынос линии связи, выполнение земляных работ и работ по ИССО, укладка на свободном месте стрелочных пе­ реводов и участков пути, строительство постов ЭЦ, переезд­ ных и стрелочных постов и другие работы, не требующие пе­ реустройства существующей схемы путевого развития.

После окончания подготовительных работ поочередно отключаются из эксплуатации переустраиваемые пути и вы­ полняются работы по их реконструкции с последующим вве­ дением их в эксплуатацию по временным схемам СЦБ.

Из-за стесненных условий, рассредоточенности во вре­ мени предоставления «окон» и малых объемов работ по мно­ гим этапам не представляется возможным организовать вы­ полнение работ на широком фронте с эффектным использова­ нием производительных машин и механизмов. В следствие чего работы выполняются, как правило, вручную с использо­ ванием механизированных инструментов.

-99Большим недостатком поэтапного метода является также то, что к выполнению таких общестроительных работ, как со­ оружение пассажирских платформ, энергоснабжение, связь, строительство переездов, можно приступать только после включения в работу станции по проектной схеме, на что вновь требуются дополнительные «окна» и закрытие движения по­ ездов по отдельным станционным путям [30].

При таком методе не могут быть использованы в полном объеме рельсы, стрелочные переводы, переводные брусья и другие материалы, получаемые от разборки переустраиваемых путей. Кроме того, возникают дополнительные затраты, свя­ занные с переделкой для каждого этапа устройств СЦБ и вы­ полнение других бросовых работ, что влечет за собой удоро­ жание работ, увеличение эксплутационных расходов и снижа­ ет безопасность движения поездов.

Все эти недостатки удлиняют сроки строительства и эксплутационную готовность станции, а следовательно и пе­ регонов, примыкающих к ней. Стремление избавится от ука­ занных недостатков поэтапного способа работ привело к принципиально новой организации выполнения работ скоро­ стным методом, который заключается в последовательной концентрации сил и средств на отдельных станциях.

Для такой организации строительства решающим и не­ пременным условием являются максимальное совмещение большого числа малых «окон» в одно - продолжительностью несколько суток. На период скоростного ведения работ про­ межуточные станции одна за другой превращаются в транзит­ ные с одним обгонным путем.

При разработке вариантов необходимо руководствовать­ ся следующими принципами организационно­ технологического проектирования работ по переустройству станций при строительстве вторых путей:

- 100сроки завершения работ по переустройству стан­ ций должны обеспечить плановый ввод в эксплуатацию пе­ регонов;

опережающее по отношению к перегонам выпол­ нение работ по путевому переустройству станций;

планирование всего комплекса работ в три этапа:

подготовительный, основной и заключительный не должны вызывать перебоев в движении поездов, а основной этап может выполнятся при условии предоставления «окон»

различной продолжительности;

достижение минимального ущерба в эксплуатаци­ онной работе станции;

необходимость временной и ресурсной увязки ра­ бот путевого переустройства станции с другими технологи­ чески взаимосвязанными работами, таким как: укладочнобалластировочные работы строящегося второго пути (обеспечение проектного выхода на перегон с целью ис­ ключения устройства временного подключения), выполне­ ние работ по монтажу и строительству пешеходных путе­ проводов, пассажирских платформ и других работ, преду­ сматриваемых проектом реконструкции и развития стан­ ции. Особую значимость приобретает увязка сроков вы­ полнения работ по устройству СЦБ, поскольку к ним мож­ но приступать только после постановки путей и стрелоч­ ных переводов в проектное положение;

максимально возможное совмещение во времени технологических процессов и видов работ;

все основные виды работ должны выполнятся спе­ циализированными потоками, которые перемещаются по фронту данной и последующих станций и производят рабо­ ты в определённой технологической последовательности;

-101 использование технологических схем капитальног ремонта пути при реконструкции станционных путей пере­ устраиваемой станции на базе современной высокопроиз­ водительной путевой техники.

Во всех организационных схемах переустройства стан­ ций возможно различное сочетание указанных факторов, что и предопределяет наличие различных вариантов с различны­ ми сроками строительства и потребными ресурсами.

Задача проектирования организации работ по переуст­ ройству станций на строительстве вторых путей состоит в том, чтобы наметить такие организацию и технологию работ, которые обеспечат ввод в эксплуатацию перегонов в установ­ ленные сроки или досрочно с минимальными потребными ре­ сурсами при надлежащем технико-экономическом обоснова­ нии принятого варианта.

Выбор приемлемого варианта осуществляется путем со­ поставления по каждому из них ожидаемого сокращения строительных затрат с неизменно вызываемым увеличением расходов в эксплуатационной работе.

2.4.2.2. Проектирование организации переустройства промежуточных станций на всем протяжении участка строительства вторых путей 2.4.2.2.1. Поточный метод скоростного переустройства промежуточных станций 2.4.2.2.1.1. Организационные схемы ведения работ по скоростному переустройству промежуточных станций на участке строительства вторых путей В работе [29] автор предполагает возможность исполь­ зования трех организационных схем работы специализиро­

-102ванных подразделений при ведении работ на перегонах по на­ правлению и переустройстве всех станций скоростным мето­ дом.

1. Подразделения подготовительных и заключительных работ (ПР и ЗР) совместно выполняют вначале подготови­ тельные работы, а затем заключительные на всех станциях, рис. 2.10а. Это характерно для случая, когда численность станционного подразделения невелика и получаемые в случае разделения два подразделения вследствие своей малочислен­ ности оказываются не способными самостоятельно вести ра­ боту. Основными недостатками данного решения являются:

затягивание сроков сдачи перегонов в эксплуатацию; наличие продолжительных перерывов между отдельными этапами пе­ реустройства станций. Причем, чем длинней участок строи­ тельства вторых путей, тем сильнее действие этих негативных факторов.

2. Подразделения ПР и ЗР объединившись ведут подго­ товительные работы на нескольких начальных станциях, за­ тем на станции номер / происходит разделение, подразделе­ ние ПР осуществляют подготовительные работы на оставших­ ся станциях, а подразделение ЗР начиная вновь с первой стан­ ции выполняет уже заключительные работы, рис. 2.106. Эта организационная схема была принята за основу Астаховым В.Н. в работе [29,31], предложена модель, получившая назва­ ние этапно-скоростного переустройства станций и проведено исследование ее возможностей. Кратко расчет на модели можно описать следующей последовательностью действий:

• устанавливается временной интервал переустройства стан­ ций исходя из продолжительности путеукладочных работ на перегонах; определяются затраты труда подготовитель­ ных и заключительных работ;

-103т, Htt

-104- Рис. 2.10. Возможные схемы ведения работ при переустройстве станций скоростным методом.

• из условия одновременности начала и окончания работ и при фиксированном значении номера станции, где проис­ ходит разделение спецподразделений, определяются чис­ ленности подразделения ПР - N n, подразделения ЗР - N 3 и общая численность N 0 = N n+N3;

C

• выполняется временная увязка последовательностей подго­ товительных, основных (ОР) и заключительных работ на графике.

Исследуя возможности своей модели Астахов В.Н. при­ шел к выводу, что «один и тот же результат можно получить в разных случаях, отличающихся друг от друга номером стан­ ции, где происходит разделение спецподразделений». Для вы­ бора оптимального варианта он предложил следующий под­ ход [29]: «выбрать те варианты, где не происходит наложение подготовительных, основных и заключительных работ; далее перейти к стохастическому моделированию с оценкой устой­ чивости каждого варианта». В качестве оптимальной отбира­ ется та схема, которая, при устойчивости не ниже заданной, обеспечивает скорейший ввод в действие перегонов. На наш взгляд, можно было найти решение данной задачи и в детер­ минированной постановке, используя при выборе оптималь­ ного варианта в качестве критерия эффективности минимум суммарных простоев объектов в ожидании выполнения оче­ редного этапа работ. Однако, более удобным представляется использование в качестве критерия коэффициент плотности потока, выражающий собой отношение суммы продолжитель­ ностей специализированных работ к полному, с учетом про­ стоев, сроку сооружения объекта. Это решение было введено в модель Астахова В.Н. наряду с дополнительными проверками, связанными с временными ограничениями по готовности зем­ ляного полотна и искусственных сооружений на станциях для

-105подготовительных работ и окончанию работ отделочно­ сдаточного комплекса на перегонах за вычетом продолжи­ тельности пусконаладочных работ по связи, СЦБ, энерго­ снабжению для заключительных работ. Проведение массовых расчетов на усовершенствованной модели позволило выявить следующее. Неучет в модели временных ограничений, накла­ дываемых смежными комплексами работ, приводит к заниже­ нию до 16% сроков работ. Вследствие того, что объемы ПР, ЗР и ОР на станциях неодинаковы, сроки уклацки пути на пе­ регонах меняются в зависимости от длины, как правило, и это подтверждают предварительные расчеты, не выполняются проверки на готовность фронтов работ по переустройству станций. «Узким» местом при этом оказывается увязка на пер­ вых и на последних станциях. Если не осуществляется про­ верка на готовность фронта работ для подразделения ЗР, что как правило имеет место на последних станциях, то выходом является увеличение численности N 3 подразделения ЗР с со­ ответствующим сокращением численности N„ подразделения ПР. А это приводит к тому, что разделение подразделений ПР и ЗР происходит не на /-й станции, а на следующей, а главное, организационная схема приобретает негативные черты, при­ сущие предыдущей организационной схеме: затягивается ввод перегонов в эксплуатацию из-за поздних сроков окончания заключительных работ и увеличиваются простои объектов в ожидании следующего этапа переустройства. Если не выпол­ няются проверки готовности фронта работ для проведения основного этапа на станции из-за неготовности ПР, что может иметь место на первых станциях, то выходом являются либо увеличение численности обоих подразделений N 0c=N n+N3, что неминуемо ведет к невыполнению основного условия мо­ дели - условия одновременности окончания работ, рис. 2.11а,

-106Рис. 2.11.Случаи неодновременного окончания (а) и начала работ (б) путевыми подразделениями п переустройству станций скоростным методом.

о либо начало ПР следует отнести на более ранние сроки, рис.

2.116, что в сущности противоречило бы условию одновре­ менности начала работ основным и спецподразделениями. Все вышесказанное позволяет сделать вывод об ограниченности данной организационной модели.

3. Третья организационная схема предусматривает раз дельное ведение работ спецподразделениями, что влечет неодновременность начала и окончания работ основного и спецподразделений, рис. 2.10в. Третья организационная схема на наш взгляд является наиболее приемлемой для построения имитационной модели.

2.4.2.2.1.2. Модель скоростного переустройства промежуточных станции на участке строительства вторых путей поточным методом Для увязки отдельных этапов строительно-путевых ра­ бот по переустройству станций и работ основного подразде­ ления на перегонах была разработана модель СПС, являющая­ ся самостоятельной программой в подсистеме автоматизиро­ ванного проектирования организации работ по переустройст­ ву промежуточных станций, основанная на следующих прин­ ципах:

1. Работы на участке строительства вторых путей ведут­ ся как по направлению, так и по лимитирующим перегонам, т.е. перегоны сдаются в эксплуатацию в порядке, задаваемом проектом;

2. Переустройство всех промежуточных станций выпол­ няется скоростным методом, в соответствии с чем в составе строительно-путевых работ выделяется 3 этапа: подготови­ тельный, основной, заключительный;

-108Подготовительные и заключительные работы ведутся, соответственно, спецподразделениями ПР и ЗР;

4. Основное подразделение, оснащенное высокопроиз­ водительной техникой, ведет путевые работы на перегоне и привлекается, по мере необходимости, для проведения работ основного этапа переустройства станции;

5. Модель СПС (скоростное переустройство станций) являясь составной частью подсистемы автоматизированного проектирования организации строительства вторых путей, функционирует в увязке с моделями организации земляных работ и искусственных сооружений, с моделью организации строительно-путевых работ на перегонах и имеет обратную связь, т.е. комплекс работ по переустройству промежуточных станций может, при определенных условиях, стать срокообра­ зующим и играть лидирующую роль;

6. В модели должно быть реализовано решение задачи оптимального использования трудовых ресурсов;

7. Программа СПС предполагает наличие разработан­ ных в первом приближении проектов переустройства всех станций (с определением объемов работ и затрат труда для че­ го используется программа WZT, специально разработанная для этих целей) без увязки с работами по переустройству дру­ гих станций и перегонов;

В соответствии с условием одновременного функциони­ рования двух комплексов строительно-путевых работ: на пе­ регонах и на станциях и исходя из лидирующего положения одного из этих комплексов по условию срокообразования ре­ шение данной задачи может быть получено в двух постанов­ ках.

А. Исходя из лидирующего положения путевых работ на перегонах требуется минимальными ресурсами подразделений ПР и ЗР осуществить выполнение подготовительных и заюпочительных работ в «коридорах» фиксированных точек. При этом под «коридором» фиксированных точек понимается вре­ менное пространство, для подготовительных работ располо­ женное между началом основного этапа переустройства ПС и окончанием земляных работ и работ по реконструкции искус­ ственных сооружений на станциях, для заключительных работ расположенное между окончанием основного этапа и оконча­ нием работ отделочно-сдаточного комплекса на перегоне за вычетом продолжительности пусконаладочных работ по свя­ зи, СЦБ, энергоснабжению и т.д.

Б. При условии лидирующей по срокам роли комплекса путевых работ по переустройству промежуточных станций и ограничениях на численность станционных подразделений требуется организовать процесс переустройства станции с увязкой работ на перегонах в минимальные сроки.

Для решения задачи в первой постановке предлагается следующая методика. В порядке первого приближения, про­ должительность интервала - Т, в течение которого ведутся подготовительные работы, можно определить исходя из огра­ ничения «сверху» - начала основного этапа скоростного пере­ устройства последней на участке станции номер Ш - ц и «снизу» - окончания земляных работ и ИССО на первой стан­ ции - tK ) или даты начала поставок путевых звеньев и стре­ (1 лочных переводов звеносборочной базой - tg. Зная затраты труда подготовительных работ - V„i найдем численность спецподразделения по формуле где K nj - коэффициент совмещения подготовительных

-110работ.

Полученная численность подразделения является заве­ домо заниженной и объясняется это следующим. Все виды строительно-путевых работ, выполняемые в подготовитель­ ный этап, на станциях можно разделить на две группы. К пер­ вой группе можно отнести работы, выполняемые рядом с дей­ ствующим путем или на свободном месте. Выполнение работ в зоне действия поездов влечет за собой увеличение нормы времени коэффициента a z [29]. Затраты труда для этой груп­ пы работ составят

–  –  –

где - трудоемкости работ второй группы;

0 - коэффициент, учитывающий режим предоставления «окон» для выполнения подготовительных работ [29].

В связи с тем, что работы первой группы могут прово­ диться в дни, когда «окна» не предоставлены, то общую про­ должительность ПР следует определять по формулам

–  –  –

- 112новое положение начала ПР на первой станции t^, = С +1 и расчет повторяется снова. Невыполнение условия (2.7) требу­ ет увеличения численности спецподразделения ПР N n= N n+ l и повторения расчетов.

В результате расчета определяются сроки выполнения ПР на всех станциях при минимально возможной численности спецподразделения N n.

Аналогично выполняется проектирование ЗР, определе­ ние дат начала и окончания ЗР на отдельных станциях & с подбором численности спецподразделения, выполняющего эти работы - N 3. Условием проверки готовности фронта работ для ЗР является соблюдение неравенства t„i й. Если усло­ вие не выполняется, устанавливается новое положение начала ЗР на первой станции t„i = & +1. Установка на завершение ЗР не позднее окончания отделочно-сдаточного комплекса минус продолжительность пуско-наладочных работ на станциях по СЦБ, связи и т.д.(С ), задается условием & t“. Несоблюде­ ние которого приводит к необходимости увеличения числен­ ности спецподразделения ЗР N 3=N 3 и повторному расчету.

+1 Данная методика решения задачи реализована в про­ грамме СПС1.

Решение задачи организации переустройства ПС в слу­ чае варианта Б, т.е. при лидирующей роли этого комплекса работ и при лимитах на трудовые ресурсы предлагается полу­ чить по следующей методике. Зная общий трудовой ресурс на спецподразделения - N oc и имея сведения о минимально воз­ можных численных составах этих подразделений исходя из рекомендаций ЕНиР [12] - n ", n * м о ж н о сделать вывод, что оптимальное по срокам решение заключено на некотором ко­

-113нечном множестве, получаемом при целочисленных вариаци­ ях численности подразделения ПР в интервале [ n " (N _ Ne )] При фиксированной численности N n выпол­ няя действия (2.4), (2.5), (2.6), проектируются сроки подгото­ вительных работ. Проверка на готовность фронта работ для проведения основного этапа переустройства ПС (2.7) не про­ водится. Далее происходит возврат к подсистеме проектиро­ вания организации работ на перегонах и используя в качестве ограничения величины tld для укладки пути определяются сроки выполнения строительно-путевых работ на перегонах.

Откорректированные сроки основного периода t^tld пере­ устройства станции выступают ограничениями снизу для за­ ключительных работ, проектирование которых осуществляет­ ся аналогично при численности подразделения ЗР N 3= N 0C N n.

После получения множества решений, характеризую­ щихся различными численными составами спецподразделений, осуществляется поиск оптимального. Критерием эффек­ тивности выбран минимальный срок строительства.

В соответствии с вышеизложенным была разработана программа СПС2.

Проведение массовых расчетов по программам СПС по­ казало преимущество раздельного ведения работ спецподразделениями по сравнению с совместным на первых нескольких станциях с последующим разделением, предложенным в [29].

В ряде случаев, предлагаемое организационное решение по­ зволяет уменьшить общий суммарный простой объектов на 50-60%, доводя средний коэффициент плотности потока с 0,5до 0,7-0,9. Замечено, что величина этого уменьшения тем больше, чем больше количество станций на участке строи­

-114тельства. Также установлено, что негативное влияние при увязке работ оказывают' временные ограничения смежных комплексов работ, в частности земляных, что приводит к рас­ согласованию потока.

Наряду с положительными моментами модели СПС имеют недостатки.

Главным из них связан с заложенным в модели условием использования только скоростного метода переустройства всех промежуточных станций. Во-первых, это входит в про­ тиворечие с выводом о необходимости технико­ экономического обоснования при выборе метода переустрой­ ства отдельно взятой станции. Во-вторых, при использовании скоростного метода требуется в основной период «окна»



Pages:   || 2 |
Похожие работы:

«Лекция № 5 Гидродинамика (механика жидкости) I. Особенности расположения молекул в жидкости Жидкость одно из трёх агрегатных состояний вещества (не считая 4-го состояния, называемого...»

«ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ БЮДЖЕТНОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ ВЫСШЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ "КАЗАНСКИЙ НАЦИОНАЛЬНЫЙ ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ им. А.Н. ТУПОЛЕВА-КАИ" Институт Радиоэлектроники и телекоммуникаций Кафедра Радиофотоники и микроволновых технологи...»

«Документ предоставлен КонсультантПлюс Утвержден и введен в действие Приказом Федерального агентства по техническому регулированию и метрологии от 29 ноября 2012 г. N 1647-ст НАЦИОНАЛЬНЫЙ СТАНДАРТ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ КАРТОФЕЛЬ СЕМЕННОЙ ПРИЕМКА И МЕТО...»

«МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ СИБИРСКОЕ ОТДЕЛЕНИЕ РОССИЙСКОЙ АКАДЕМИИ НАУК НОВОСИБИРСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ МАТЕРИАЛЫ XLI МЕЖДУНАРОДНОЙ НАУЧНОЙ СТУДЕНЧЕСКОЙ КОНФЕРЕНЦИИ "Студент и научно-технический прогресс" ЯЗЫКОЗНАНИЕ Новосибирск УДК 410 ББК Шя 4...»








 
2017 www.lib.knigi-x.ru - «Бесплатная электронная библиотека - электронные материалы»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.