автореферат диссертации по безопасности жизнедеятельности человека, 05.26.03, диссертация на тему:Промышленная безопасность при строительстве и реконструкции мостов

На правах рукописи

АГАПОВ АНДРЕЙ ГЕННАДЬЕВИЧ

ПРОМЫШЛЕННАЯ БЕЗОПАСНОСТЬ ПРИ СТРОИТЕЛЬСТВЕ И РЕКОНСТРУКЦИИ МОСТОВ

Специальность

05.26.03 - «Пожарная и промышленная безопасность» (строительство)

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

1 НОЯ 2013

Москва - 2013

005537464

005537464

Работа выполнена в Федеральном государственном бюджетном образовательном учреждении высшего профессионального образования «Московский государственный строительный университет».

кандидат технических наук, доцент Корольченко Дмитрий Александрович

Страхов Валерий Леонидович,

доктор технических наук, профессор, ОАО «Центральный научно-исследовательский институт специального машиностроения» заместитель директора по научной работе

Филипченко Михаил Парфенович,

кандидат технических наук, доцент, ФГБОУ ВПО «Московский государственный университет путей сообщения», доцент кафедры «Безопасность жизнедеятельности»

Московский проектно-изыскательский институт «Мосжелдорпроект» филиал ОАО «Росжелдорпроект»

Защита состоится «27» ноября 2013 г., в 14^00 часов на,заседании диссертационного совета Д 212.138.09, созданного на базе ФГБОУ ВПО «Московский государственный строительный университет», по адресу: 129337, г. Москва, Ярославское шоссе, д.26, МГСУ, аудитория № 9 «Открытая сеть».

С диссертацией можно ознакомиться в научно-технической библиотеке ФГБОУ ВПО «Московский государственный строительный университет».

Автореферат разослан « октября 2013 г.

Ученый секретарь диссертационного совета

Научный руководитель:

Официальные оппоненты:

Ведущее предприятие:

Ляпин Антон Валерьевич

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность работы. В нашей стране железнодорожный транспорт играет важную роль в функционировании экономики государства. Система промышленной безопасности в отрасли складывалась десятилетиями. Благодаря этому железнодорожный транспорт занимает лидирующие позиции среди других отраслей экономики по важнейшим показателям безопасности.

В основных направлениях экономического и социального развития России на период до 2015 года указывается на необходимость дальнейшего развития ж. д. транспорта, включая вопросы связанные с технологическим и организационным реформированием отрасли. На всех этапах реформирования железнодорожного транспорта и создания холдинга ОАО «РЖД» особое внимание уделяется сохранению всех связей и принципов, обеспечивающих функционирование отрасли как единого, бесперебойного действующего механизма. В числе таких важнейших принципов, соблюдаемых во всех структурных подразделениях компании - поддержание высокого уровня пожарной и промышленной безопасности (ППБ).

Системной основой всей проводимой работы по обеспечению ППБ, наряду с Федеральными законами «О пожарной безопасности» и «О железнодорожном транспорте» стал ФЗ -123 от 22.07.2008 г. «Технический регламент о требованиях пожарной безопасности». В ОАО «РЖД» в 2009 г. был разработан и введен в действие комплекс нормативных документов, направленных на выполнение требований этого закона и обеспечение системной работы по безопасности.

В настоящее время в области ППБ продолжают действовать более двадцати нормативных документов МПС России, некоторые из них вводились в действие 15- 20 лет назад и в настоящее время не соответствуют современной структуре железнодорожного транспорта. Поэтому продолжается работа по дальнейшему развитию нормативного обеспечения этого направления. Компания начала реализацию инновационного проекта по комплексному внедрению и обслуживанию систем противопожарной защиты и промышленной безопасности на объектах ОАО «РЖД». Проект предусматривает создание мониторинга состояния ППБ на объектах железных дорог. На эти цели было освоено более 30,2 млрд. руб. Принимаемые меры дают положительный результат.

На сети железных дорог эксплуатируется свыше 80 тысяч искусственных сооружений общей длиной 2200 км. Протяженность металлических и железобетонных мостов примерно одинакова. Капитальный ремонт старых пролетных строений не только требует значительных материальных затрат, но и оказывает негативное влияние на человека и окружающую среду. Можно сказать, что до момента проведения настоящих исследований, комплексный и всесторонний анализ условий труда при строительстве и реконструкции мостовых сооружений на железных дорогах России отсутствовал, соответственно отсутствовала научно-обоснованная база для принятия эффективных технических и организационных решений по их улучшению. Таким образом, решение вопросов ППБ при строительстве и капитальном ремонте мостовых сооружениях является актуальной задачей.

Основы проведенных исследований базируются на трудах российских и зарубежных ученых. Из них следует отметить работы: Корольченко А.Я., Орлова A.A., Ляпина A.B., Горева В.А., Казеннова В.В., Комарова A.A., Мешалкина Е.А., Мишуева A.B., Страхова B.JL, Круглова В.М., Лукьянова А.М., Сидорова Ю.П., Пономарева В.М., Филипченко МЛ., Fryba L, Inglis S.E., Langer J., Knothe К., Schallenkamp А. и многих других.

Целью диссертационной работы является разработка и обоснование новых технических и организационных решений ППБ при строительстве и капитальном ремонте мостовых сооружениях страны.

Методы исследований. Для получения научных результатов и практических рекомендаций в работе использованы математические методы, ориентированные на использование современных вычислительных машин и основанные на программно-ориентированных методах построения алгоритмов и теории принятия решений.

Задачи исследования.

1. Оценить существующую систему управления ППБ на железнодорожном транспорте страны.

2. Выявить характерные причины нарушений требований ППБ при строительстве и капитальном ремонте железнодорожных мостовых сооружений и установить первоочередность мероприятий по профилактике травматизма.

3. Установить математические закономерности возникновения пожаров на железнодорожном транспорте и оценить ущерб от их возникновения.

4. Выявить факторы, влияющие на производительность труда и дать оценку влияния каждого из них.

5. Исследовать показатели вероятности безопасного производства работы состава бригады мостовика в зависимости от времени.

6. Дать классификацию строительных материалов по пожарной опасности и оценить горючесть и воспламеняемость древесины мостовых сооружений страны.

7. Оценить уровень шумового воздействия, оказывающего влияние на рабочих при капитальном ремонте железнодорожных мостов.

8. Определить технические возможности, и дать рекомендации, позволяющие продлить срок службы защитного лакокрасочного покрытия моста.

Научная новизна работы.

1. Собраны, обобщены и проанализированы характерные причины и случаи нарушений требований пожарной и промышленной безопасности на железнодорожном транспорте страны дана их оценка.

2. Выявлены причинно-следственные связи и установлена первоочередность мероприятий по профилактике травматизма при строительстве и капитальном ремонте железнодорожных мостовых сооружений.

3. Получены статистические значимости корреляционной связи между уровнем травматизма и развернутой длиной, а также типом мостовых сооружений.

4. Определены показатели вероятности безопасной работы рабочих при выполнении работ на мостовых сооружениях страны.

5. Получены экспериментальные данные и выполнено обоснование влияния средств огнезащиты на горючесть хвойных пород древесины.

6. Исследованы источники шума на период проведения строительных работ и реконструкции железнодорожных мостовых сооружениях.

7. Изучен механизм взаимодействия новых ЛКП мостовых конструкций с агрессивной коррозионной средой. Произведено технико-экономическое обоснование эффективности их применения, обеспечивающих срок службы не менее пятнадцати лет.

Практическая значимость работы.

1. Рекомендовано проводить оценку эффективности огнезащитных составов для древесины при возведении мостовых конструкций путем экспериментального определения их пожарно-технических характеристик.

2. При выполнении покрасочных работ на железнодорожном мосту в его нижней части, на всем протяжении, предложено устанавливать «шатер» из синтетического материала, в который будут собираться отходы производства по окраске. «Шатер» исключит также случаи срыва работающих людей в пойму реки и обеспечит снижение влияния травмирующих факторов.

3. Дана оценка ущерба, причиняемого донной фауне при ремонтных работах по реконструкции железнодорожного моста.

4. Создан программный комплекс, позволяющий провести экспресс-анализ срока службы защитного покрытия, без привлечения дорогостоящих методов натурных испытаний.

Внедрение результатов работы

1. Результаты диссертационной работы в части анализа случаев травмирования использованы для предотвращения случаев травмирования при разработке проекта «Поэтапное повышение скорости движения пассажирских поездов по направлению «Москва - Красное».

2. Данные экспериментальных исследований влияния средств огнезащиты на горючесть древесины использованы производственными подразделениями, входящими в систему ОАО «Мостотрест».

3. Московский проектно-изыскательский институт «Мосжелдорпроект» использовал рекомендации ЛКП и результаты экологического обследования при разработке проекта «Капитальный ремонт моста на 486 км, пк.1 через реку «Вольша» линии «Москва - Красное»;

4. Разработанный анализ срока службы антикоррозионных покрытий мостовых сооружений и рекомендации по огнезащите древесины нашли применение в технологических процессах мостоотрядов, входящих в производственную систему ОАО «Мостотрест».

Апробация работы. Основные положения работы обсуждались и были одобрены к использованию:

- на заседании комиссии научно-технического совета московского проектно-изыскательского института «Мосжелдорпроект», 2010 - 2013 г.г.;

- на заседание кафедры «Комплексная безопасность в строительстве» Московского государственного строительного университета, 2010-2013 г.г.;

- на научной юбилейной конференции аспирантов Московского государственного строительного университета в 2011 г.

Публикации. По результатам исследований опубликовано 8 печатных работ в центральных и отраслевых изданиях, 5 из которых в изданиях, рекомендованных ВАК для публикаций по указанной специальности.

Положения, структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, четырех глав, выводов , списка литературы 124 наименований. Содержит 96 страниц основного текста, 55 рисунков, 31таблицы и приложения на 7 листах.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении обосновывается актуальность темы диссертации, степень её научной и практической значимости, формулируются цели, задачи, объект и предмет исследования.

В первой главе даны сведения о существующей системе управления ППБ на железнодорожном транспорте.

ОАО «РЖД», принимая от МПС функции хозяйственного управления на железнодорожном транспорте, изначально является крупнейшей компанией России.

В железнодорожной отрасли работает более 1,2 млн. человек, поэтому обеспечение ППБ, создание комфортных условий их деятельности является задачей национального уровня. В новых условиях удалось сохранить накопленный опыт и организационно-материальную базу. Так коэффициент частоты общего травматизма по отраслям экономки, количество случаев на 1000 работающих в ОАО «РЖД» минимален и составляет 0,75 единицы, в то время как в сельском хозяйстве он достигает величины 7,2. Коэффициент частоты производственного травматизма со смертельным исходом в отрасли (количество случаев на 1000 работающих) также минимален и составляет 0,08 единицы, в то время как на авиационном транспорте и в промышленном строительстве он достигает величин 0,31 и 0,32 единицы соответственно.

Железнодорожный транспорт является одним из важнейших звеньев в обеспечении жизнедеятельности Российской Федерации. В этой связи, пожары на железнодорожном транспорте представляют особую опасность, т.к. приводят не только к прямому ущербу, но и к сбоям в графике движения поездов, а также к угрозе существования близлежащих зданий и сооружений. Одной из задач успешной борьбы с пожарами на железнодорожном транспорте является изучение статистики пожаров и выявление иерархических закономерностей, необходимых для принятия объективных управленческих решений. Это является чрезвычайно актуальной задачей. Количество пожаров на железнодорожном транспорте России и распределение материального ущерба от них представлено на рис. 1. Количество людей погибших на пожарах, дано на рис. 2. Распределение материального ущерба и гибели людей от пожаров на стационарных объектах железнодорожного транспорта, куда относятся мостовые сооружения, представлено на рис. 3.

Анализ этих данных свидетельствует о снижении общего числа пожаров, но материальный ущерб и число погибших людей остаются значительным. В этой связи представляется целесообразным построить математическую модель динамики пожаров П(1) на стационарных объектах, куда относятся мостовые сооружения,

которая позволит прогнозировать возможное число пожаров на ближайший период и принимать соответствующие действенные решения.

1 1*1 ¡+2 Ш 1*4 Ш М М М 1*9 иИи

Рис. 1.

I 1+1 1*2 1*3 1+4 1*3 1*6 1*7 1+в годы

Рис. 2.

— — ш ■ всего людей; работников железных дорог; ---детей.

Принята экспоненциальная зависимость, которая имеет вид:

1Г"'4 = 179 +113е *|),7('"гооз) , при I >2003. (1)

Вычисленные значения по годам даны на рис. 4. Адекватность модели (1) была оценена по критерию Фишера с доверительной вероятностью 95%. Полученную модель можно использовать для краткосрочного прогноза числа пожаров на стационарных объектах железнодорожного транспорта, куда относятся мостовые сооружения в ОАО «РЖД». Её следует уточнять по мере появления статистических данных.

1 1*1 1*2 1*3 1+4 1*5 1+7 1Н гооы

Рис. 3.

ш -кол-во пожаров; ущерб;---

количество погибших людей.

!

\

\

\\

Д-ут = 179 + е 0,7(1 -2003)

С тиши тмчесь'ие бпиные

Рис. 4.

Учитывая опасность пожаров на железнодорожном транспорте, ОАО «РЖД» ежегодно выделяет большие средства на противопожарные мероприятия, что во многом обуславливает снижение числа пожаров. Проанализируем финансовые вложения, произведенные ОАО «РЖД» за последние пять лет на основе регресси-

онного анализа. Произведенные затраты были аппроксимированы уравнением линейной регрессии имеющей вид:

Л0"" =194 - 0,025-5 (2)

Адекватность модели (2) была оценена по критерию Фишера с доверительной вероятностью 95% и дала приемлемые результаты.

Поскольку динамика числа пожаров на объектах инфраструктуры ОАО «РЖД» носит выраженный случайный характер, представляется целесообразным найти законы распределения частоты пожаров.

Обработка статистических данных о пожарах позволила установить, что наилучшими показателями приближения являются законы распределения Пуассона и Паскаля, для закона Пуассона:

р-,~ 1,452' е"'1,452/п) ; (3)

для закона Паскаля:

р: =С*,+Г0,632"-0,368' = (г+1 )-(/+2) 0,12б2-0,368' . (4)

В работе детально проанализирован травматизм по степени тяжести и трудовым потерям. Он дан по структурным подразделениям, профессиям и стажу работников. В работе установлено, что основная тяжесть несчастных случаев падает на монтажников железобетонных и металлических конструкций.

Причины травматизма рассмотрены по характеру травмирующих факторов и месту нахождения пострадавшего. Анализ общего травматизма (рис. 5), показы-

ж « Я Я

11ПШ1П1

_ г» № « и»'-1 11111

г 1+1 1+2 ¡+3 1+4 Я-5 !+б 1+7 ¡+8 1+9 ¡+]01+Л ¡+121+13 ¡+14 ¡+15 г+16 шш Коэф.чзсг. ■ - Сред. пеки. зз17пэг

Рис. 5.

вает, что в последние годы тяжесть последствий травм продолжает оставаться на высоком уровне, что объясняется усложнением технологии строительно-монтажных работ, резким повышением темпов строительства, снижением уровня организации производства строительно-монтажных работ, недостаточной профессиональной подготовкой руководителей работ, а также работников рабочих профессий.

Статистические данные о травматизме на железнодорожных мостовых сооружениях, свидетельствуют также о проявление сезонности. При этом интенсивность и периодичность колебаний в пределах года повторяется.

Распределение отказов на мостовых сооружениях, также имеет ярко выраженный пик в летний период, рис. 6. Проявление этих причин в летнее время вызвано обстоятельствами организационного характера.

Проверка наличия взаимосвязи между уровнем травматизма и протяженностью искусственных сооружений показала (рис. 7, табл. 1) на отсутствие корреляцион-

ной зависимости между общим травматизмом и протяженностью железнодорожных линий по мостовым сооружениям.

- для малых мостов и труб.

Таблица 1.

Коэффициенты корреляции травматизма в зависимости от типа пролетного ___строения моста _

Коэф. коррел. травматизма г Крит, г Фишера Доверит, интервал г при Р = 0,95 Наличие связи

Общий -0,06 0,06 -0,42-И),52 отсутствует

На метал, пролетных строениях 0,20 0,21 - 0,30 0,62 слабая положительная связь

На железобет. пролетных строениях -0,48 0,52 0,01-0,78 существенная отрицательная

Это дает основание заключить, что в целом на сети дорог, проводимые профилактические мероприятия позволяют нейтрализовать влияние роста протяженности искусственных сооружений на травматизм.

Вместе с тем весьма характерны различия в изменении уровня травматизма при обслуживании мостов разного вида. Несмотря на увеличение протяженности железобетонных мостов, имеет место непрерывное уменьшение числа травм при их обслуживании. Об этом свидетельствует существенная отрицательная корреляция г=-0,48. В то же время наличие слабой положительной корреляции г = 0,2 указывает на имеющуюся тенденцию некоторого роста числа травм с ростом объема работ на металлических пролетных строениях. Это дает основание сделать вывод, что в целом проводимые профилактические мероприятия позволяют нейтрализовать влияние роста протяженности искусственных сооружений на травматизм.

На основании проведенного анализа требований к выполнению работ, разработана картограмма условий труда ремонтников. Она позволяет легко выявить, на какие факторы следует обратить внимание службы управления персоналом или же создавать комплексную систему соблюдения правил промышленной безопасности. Указывается, что для оценки состояния промышленной безопасности рекомендуется применять обобщенный коэффициент уровня безопасности. Кото-

рый является средним трех показателей: коэффициента уровня соблюдения правил по безопасности работающими (КСП); коэффициента безопасности используемого рабочего инвентаря (Кб); коэффициента выполнения плановых работ (Кв[ф).

Для определения Ксп в структурном подразделении вводится карта, уровня соблюдения правил промышленной безопасности для участка и цеха. Коэффициент безопасности К5 единицы оборудования определяется отношением числа требований безопасности труда 7V, к общему числу показателей безопасности, относящихся к данному оборудованию Т0.

Для контроля за уровнем промышленной безопасности (ПБ) производственного оборудования в структурном подразделении вводится коэффициент безопасности участка КбУ или цеха К&,. Коэффициент выполнения плановых работ по ПБ труда Кир определяет, как отношение числа фактически выполненных за данный месяц данных мероприятий по всем видам - планов, предписаний и приказов к общему числу показателей. В целях улучшения состояния ПБ в мостоотрядах эти показатели должны служить отчетными данными.

Во второй главе рассмотрены вопросы роли и условий ППБ при строительстве и реконструкции железнодорожных мостов. Показано, что мостостроение -одна из наиболее трудоемких отраслей транспортного строительства. Доля «живого» труда в затратах на строительно-монтажные работы значительно выше, а темпы роста производительности труда более ниже. Это объясняется особенностями транспортного строительства и в первую очередь сложностью организации производства. Для получения надежной информации по поводу степени зависимости производительности труда от внешних и внутренних факторов были использованы данные ОАО «Мостотрест», состоящие из 65 наблюдений за промежуток в 10 лет по 14 мостоотрядам России. При этом были введены переменные:

1. Объем работ, выполненных собственными силами мостостроительными организациями за год.

2. Фонд оплаты труда.

3. Среднесписочная численность работников в штате организации.

4. Среднегодовая стоимость производственных фондов.

5. Прибыль организации.

6. Объем работ, выполненных в регионе за год.

7. Средняя зарплата в регионе, где находится мостостроительная организация.

8. Курс иностранной валюты.

9. Среднегодовая заработная плата специалистов в отрасли мостостроения.

10. Размер прожиточного минимума.

11. Среднегодовой уровень безработицы.

Получена аналитическая зависимость производительности труда от параметров характеризующих работу ОАО «Мостотрест», которая имеет вид:

У, = 104,89 + 0,523Xi - 1,5057Х2 - 0Д764Х3 + 1.8429Х, + 0,504XS - 0,017Х6 + +0,141X7 +4,84Х8-0,0285Х»+0,101Х,о+0,002Х„. ( 5 )

Проведенные исследования показали что, планируя объем работ на будущий период и численность рабочих, можно спрогнозировать их уровень производи-

тельности. Точно так же, приняв определенный уровень производительности предыдущего периода и зная планируемый объем работ, появляется возможность прогнозировать численность рабочих.

В этой же главе исследована вероятность безопасной работы состава бригады мостовика. Если период наблюдений за работой отряда или участка выявлено, что случаи травмирования происходят примерно через равные промежутки времени, то вероятность безопасной работы в течение заданного времени может быть вычислена по формуле:

Р = (1-Т3/МТ)П (6)

где Р - вероятность безопасной работы; Т3 - заданный промежуток времени, за который определяется величина Р; N - количество бригад или участков мостоотряда; п - число случаев травмирования в N бригадах за время Т.

Как показали исследования, наиболее травмоопасными являются профессии: монтажника железобетонных и металлических конструкций; плотника; арматурщика, электросварщика и водителя грузотранспортных машин.

На железнодорожном транспорте вопросы сохранения жизни и здоровья при осуществлении трудовой деятельности всегда считались одними из приоритетных.

Наиболее опасными с пожарной точки зрения являются железобетонные мостовые конструкции, так как при их возведении используются многие горючие строительные материалы.

В число горючих строительных материалов, используемых в транспортном строительстве, относится всевозможные грунтовки, краски, мастики и т.д., а самое главное древесина. Древесина, как известно, в основном, используется в качестве опалубки при возведении железобетонных мостовых конструкций. На сколь она опасна можно судить о пожаре случившимся на строящемся мосту через бухту Золотой Рог. Возгорание произошло на опалубке одной из опор моста, строительство которого приурочено к саммиту АТЭС- 2012. Площадь пожара составила около 500 квадратных метров. Огонь был локализован только через 15 часов. По данным Дальневосточного регионального центра МЧС РФ, для тушения пожара привлекались 167 человек и 38 единиц техники. Специалисты присвоили пожару на этом мосту третий ранг сложности, так как его тушение осложнялись сильным ветром и сложностью бетонированных конструкций.

В соответствии со СНиП 21-01-97 пожарная опасность строительных материалов определяют пожарно-техническими характеристиками. В отечественные стандарты с момента их принятия не вносилось никаких изменений и дополнений. Например, ГОСТ 12.1.044-89 не пересматривался в течение более двадцати лет. В то же время значительно углублены знания о процессах воспламенения и горения строительных материалов в условиях реальных пожаров.

За основу методов исследования древесины-сосны приняты методики и установки, предусмотренные стандартами с изменениями и дополнениями, обоснованными и реализованными в лаборатории кафедры пожарной безопасности Московского государственного строительного университета.

По основным показателям пожарной опасности сосновой древесины (как строительного материала) экспериментальные данные отсутствуют. Поэтому пе-

ред опытами со средствами огнезащиты были экспериментально определены показатели пожарной опасности: группы горючести, воспламеняемости, распространения пламени по поверхности, дымообразующей способности и токсичности продуктов горения. Результаты этих опытов использованы в качестве базовых для оценки влияния огнезащитных составов на пожарную опасность древесины. Для каждого огнезащитного состава, нанесенного с определенньм расходом, проводили по четыре параллельных испытания, каждое из которых заключалось в воздействии пламени газовой горелки на четыре огнезащищенных образца.

При обработке результатов испытаний рассчитывали следующие параметры горючести древесины: максимальную температуру дымовых газов Т (°С); продолжительность самостоятельного горения ТСг (с); степень повреждения по длине SL (%); степень повреждения по массе Sm (%).

Определение воспламеняемости древесных материалов проводили по методике ГОСТ 30402 - 96, идентичной международному стандарту ISO 5657.

Методика заключается в определении параметров воспламеняемости при заданных уровнях воздействия на поверхность образца лучистого теплового потока и пламени от источника зажигания. Полученные экспериментальные данные приведены в табл. 2. Они свидетельствуют о том, что обработка древесины огнезащитными составами Асфор и Негорин не влияет на группу горючести: обработанная древесина остается в группе Г4 - сильногорючих материалов.

Таблица 2.

Наименование Величина кг штического падающего теплового потока, кВт/м'г

12,5 15,0 17,5 20,0 22,5 25,0 27,5 30,0

Древесина незащищенная 580* 220 145 90 85 70 50 45

МПВО нв** 140 125 120 110 100 100 90

Огракс-В-СК нв нв 220 110 55 30 20 15

Негорин нв нв 370 60 55 50 50 45

Асфор - Экстра нв нв нв 730 230 150 125 110

СГК-1 нв нв нв 220 120 80 60 60

ОЗК-45Д нв нв нв 660 300 140 85 60

Пирилакс нв нв нв 780 255 200 130 80

Примечания: * Цифры в таблице показывают время (с) до воспламенения образцов. Они являются средней арифметической величиной трех измерений; ** образцы не воспламенялись в течение 900 с воздействия теплового потока.

Таким образом, можно сделать вывод о том, что важную роль в механизме огнезащиты древесины при применении различных по химической природе составов играют условия образования коксового слоя и его свойства. Результаты проведенных экспериментов позволяют сделать следующее выводы о влиянии огнезащитных составов на воспламеняемость древесины.

Незащищенная древесина воспламеняется при величине падающего теплового потока 12,5 кВт/м2. Все огнезащитные составы (пропитки, лаки, краски) увеличи-

вают предельное значение падающего теплового потока, который приводит к воспламенению древесины, обработанной огнезащитными составами. При увеличении плотности падающего теплового потока 15,0 кВт/м2 воспламеняется древесина, обработанная составами МПВО и Асфор; при 17,5 кВт/м2 - составами Негорин и Огракс-В-СК; при 20,0 кВт/м2 - составами СГК, ОЗК-45Д, Пирилакс; Асфор-Экстра. При плотности падающего теплового потока 20,0 кВт/м2 воспламенялись все испытанные образцы древесины. При этом следует отметить, что время воспламенения огнезащищешгой древесины при этом (за исключением лака Негорин) увеличивается: от 90 с для незащищенной древесины до 780 с. При больших значениях плотности теплового потока период времени до воспламенения необработанной и защищенной древесины отличается незначительно.

Полученные результаты подтверждают предварительные выводы о влиянии огнезащиты на воспламеняемость древесины: эффект проявляется в более интенсивном обугливании поверхностного слоя, создающего барьер для прогрева нижележащих слоев, и в снижении концентрации горючих газообразных продуктов термического разложения.

Результаты экспериментов позволяют определить направления повышения эффективности огнезащитных составов - введение в их состав добавок, максимально увеличивающих степень вспучивания (терморасширения).

При использовании освоенных промышленностью составов, таких как Пирилакс, ОЗК-45Д и Асфор для обеспечения группы воспламеняемости В2 может быть рекомендовано увеличение нормы расхода на защищаемую поверхность.

В третьей главе проработаны вопросы оценки влияния производственных процессов на окружающую среду при ремонте железнодорожных мостовых сооружений участка железной дороги «Москва - Красное». Необходимость данного анализа вызвана строительством и ремонтом объектов железнодорожного транспорта в связи с переводом указанного участка на скоростной режим движения поездов.

В главе проанализированы существующие стационарные источники загрязнения района. Указывается, что на долю железнодорожного транспорта приходится 16,7 % объема загрязняющих веществ. Проведенные исследования и анализ обработанных экспериментальных данных позволили установить, что на данном участке железной дороге наиболее загрязненными являются станции Вязьма, Смоленск и Можайск. Распределение объемов выбросов для этих станций представлено на диаграмме, рис. 8.

Важной характеристикой загрязнения атмосферного воздуха является его загрязнение веществами, обладающими эффектом суммирования. Распределение выбросов загрязняющих веществ по исследуемым узлам представлено на диаграммах, рис. 9 (где: П-ацетон + фенол (ф);И-сернистый ангидрид с.р.) + аэрозоль серной кислоты; а - (с.р.)+двуокись азота (д.а); В-(с.р.)+(д.а)+окись углерода(ф.); а-(с.р.)+(ф.);0-сильные минеральные кислоты (серная, соляная, азотная);Ш - все виды пыли). Наиболее массовым выбросом загрязняющих веществ является выброс в сочетании сернистый ангидрид + двуокись азота + окись углерода + фенол; для узла Вязьма- 741,5 т/г, для узла Смоленск - 303,5 т/г, для узла Можайск - 118,3 т/г.

В работе произведен анализ существующего водопотребления и водоотведе-ния на объектах участка «Москва - Красное». Полученные данные использованы Московским проектно-изыскательским институтом «Мосжелдорпроект» при разработке проекта «Поэтапное повышение скорости движения пассажирских поездов на направлении «Москва - Красное».

На рассматриваемом участке трассы все реки характеризуются неравномерностью стока в течение календарного года. В процессе работ по строительству и капитальному ремонту искусственных сооружений в той или иной степени нарушаются естественные экологические условия на участках русла и поймы, и избежать причинения ущерба рыбным запасам невозможно.

Рис. 8. 0-2 класс; Е - 3 класс; ■ - 4 класс;

нетоксичные; Ш - всего. Рис. 9.

В работе определены величины ущерба по объектам работ. Более половины общих потерь (51,75%) приходится на работы по реконструкции больших мостов; 22,65% - на работы на средних и малых мостах. На работы, выполняемые на мостах и трубах, через ручьи и малые речки приходится - 25,6% потерь.

Дана оценка производственных воздействий при окрашивании мостовых сооружений не только на рыбные запасы, но и на водные биоресурсы. Укрупнено проработаны мероприятия по компенсации ущерба за счет специальных рыбо-водномелиоративных работ и определены затраты на их осуществление.

В работе показано, что одним из наиболее приоритетных направлений является правильное и своевременное решение проблемы утилизации и хранения отходов при окраске моста. Нормативные объемы образования отходов определялись расчегао-аналитическим методом на основании конструктивных и технологических параметров мостовых сооружений. Результаты проведенных расчетов позволили определять максимально возможное количество образующихся отходов.

На основании расчетных данных валовых сбросов и выбросов загрязняющих веществ определены суммы, которые должны быть направлены мостотрядами на компенсацию ущерба окружающей среде. Платы рассчитаны для двух случаев: в пределах установленных допустимых нормативов выбросов; в пределах установленных лимитов выбросов. Выполненные расчеты показали, что общая плата за осуществление деятельности при производстве работ по защите от коррозии металлических пролетных строений железнодорожных мостов не превышает нормативов, установленных ОАО «РЖД».

Чтобы уменьшить негативное влияние отходов производства на работающих людей и на рыбные запасы рек, предлагается при выполнении покрасочных работ в нижней части моста на всем его протяжении устанавливать «шатер» из синтетического материала, в котором будет собираться отходы производства работ по окраске. По мере необходимости из «шатра» будет осуществляться уборка остатков производственной деятельности и мусор. Предложенное техническое решение, помимо получения общего экономического эффекта, будет способствовать улучшению экологической составляющей при ремонте мостовых конструкций и позволит сократить вредные выбросы в окружающую среду. Его внедрение приведет и к улучшению условий труда работающих, так как исключит случаи «срыва» людей в пойму реки.

В этой же главе проведена работа по обоснованию воздействий шума на организм человека на период проведения реконструкции мостовых сооружений. Так были просчитаны октавные уровни звукового давления в характерных точках открытого пространства рабочей зоны железнодорожного моста через реку «Воль-ша». Уровни звукового давления, создаваемые наружными источниками шума, практически во всех контрольных точках, находящихся в границе застройки, удовлетворяют требованиям санитарных норм. Однако на границе территории с внутренним проездом грузового автотранспорта и дробильной установки, имеет место превышение допустимых норм по шумовому воздействию, которое колеблется в интервале от 16,77 до 3,76 дБА. В качестве индивидуальных средств защиты рабочих, рекомендованы вкладыши «ФП - Беруши».

В работе проведены исследования по разработке и обоснованию рекомендаций по снижению уровня шума при движении подвижного состава по искусственным сооружениям. Известно, что при скорости 80 км/час шумовая характеристика состава может составлять 80-87 дБА. Полученные экспериментальные данные анализа условий работ и используемого производственного оборудования на мостах, показали, что проведение работ сопровождается постоянным действием уровня звукового давления на человека. Учитывая, что нагрузка от производства работ носит временный характер и то, что в непосредственной близости от моста, как правило, отсутствует жилая застройка, применения специальных шумозащитных мероприятий не требуется.

При производстве работ в стесненных городских условиях, где селитебные территории не достаточно удалены от моста, рекомендуется выполнение мероприятий, которые позволят снизить влияние шумовых нагрузок: проводить работы, характеризующиеся высоким уровнем шума, только в дневное время; огородить сплошным забором территорию производственного лагеря; использовать противошумовые завесы и палатки для изоляции локальных источников шума.

В этой же главе сформулированы требования к установке шумозащитных экранов в зоне работ на мостовых сооружениях.

Установка экранов исключит необходимость в сооружении ограждений обычного типа вдоль соответствующих участков железнодорожных путей. Для обеспечения шумозащитного эффекта экрана, он должен иметь длину в 4,5 раза больше, кратчайшего расстояния от защищаемого объекта до экрана. При невоз-

можности обеспечения требуемой длины экрана должны быть спроектированы боковые отгоны. В работе сформулированы данные необходимых расчетов, приведены расчетные формулы, а также даны рекомендации, которые не допускали бы ослепления машиниста поезда отраженным от экрана светом фар.

Четвертая глава посвящена разработке мероприятий направленных на подбор лакокрасочных покрытий железнодорожных мостовых сооружений с целью повышения их эксплуатационной надежности. В ней подробным образом освещены технологические операции по окрашиванию моста. Дана оценка качества окраски железнодорожных мостовых сооружений и применяемых материалов. Показано, что подбор защитного покрытия моста заключается в выборе того или иного материала (или системы из нескольких материалов), соответствующего требованиям международных стандартов и подтвержденным натурным или ускоренным испытаниям. В стандартах для каждой категории агрессивности среды предусматривается несколько толщин покрытий, обеспечивающих определенный срок службы. Если рассматривать взаимодействие между защитным покрытием и коррозионной средой, то можно выделить два основных аспекта — взаимодействие покрытия непосредственно с коррозионной средой, и взаимодействие покрытия со слоем метала, на который данное покрытие нанесено. Исходя из этого, можно констатировать тот факт, что при подборе покрытия для антикоррозионной защиты железнодорожных мостов, необходимо использовать дифференцированный подход, учитывающий не только толщину защитных покрытий, но и их свойства. Подобный подход можно реализовать с помощью математической модели, учитывающей все основные факторы, от которых зависит срок службы защитного покрытия.

В диссертации разработана математическая модель взаимодействия покрытия и агрессивной среды. При запуске программы открывается «окно», где задается тип агрессивной среды и выбирается тестируемое защитное покрытие. Результатом работы программы является информация, содержащая сведения о сроке службы покрытия. Для обеспечения работоспособности математической модели были получены коэффициенты, описывающие защитные свойства окрасочных материалов. Для проверки точности модели были проведены экспериментальные исследования, в ходе которого система на основе полиуретана, была испытана совместно с системой покрытий ЭП-ПФЭ, широко применяемых при ремонте железнодорожных мостов.

В работе проанализированы различные системы покрытий на основе эпоксидных, алкидных, эпоксидно-полиуретановых смол. Полученные результаты позволили рекомендовать к внедрению новые отечественные системы покрытий. Их главные компоненты - цинковый порошок и полиуретан. Полиуретан и Поли-тон - УР обеспечивают прочное сцепление с грунтовым слоем. Образуют прочно сшитую плёнку и гарантируют надежную изоляцию от самых разнообразных внешних воздействий. Срок службы таких покрытий не менее 15 лет.

В работе произведено обоснование экономической эффективности применяемых полиуретановых защитных покрытий железнодорожных мостовых сооружений. Показано, что увеличение межремонтного срока, за счет выполнения более качественной подготовки поверхности и применяемые системы покрытий с боль-

шим сроком службы помимо получения общего экономического эффекта позволяет сократить затраты на промышленную безопасность.

ОСНОВНЫЕ ВЫВОДЫ ПО РЕЗУЛЬТАТАМ РАБОТЫ

1. Изучена статистика пожаров на железнодорожном транспорте страны и выявлены математические закономерности распределения частоты их возникновения в составе инфраструктуры ОАО «РЖД» от времени. Законы распределения Пуассона и Паскаля хорошо согласуются с числовыми данными. Их рекомендуется использовать для краткосрочного прогноза числа пожаров в отрасли.

2. Собраны, обобщены и проанализированы характерные причины и случаи нарушений ППБ при строительстве и капитальном ремонте мостовых сооружениях страны. Выявлены причинно-следственные связи и установлена первоочередность мероприятий по профилактике травматизма.

3. Получены статистические значимости корреляционной связи между уровнем травматизма, развернутой длиной и типом железнодорожных мостовых сооружений. Несмотря на увеличение протяженности железобетонных мостов, имеет место непрерывное уменьшение числа травм при их обслуживании. Об этом свидетельствует существенная отрицательная корреляция г = - 0,48. В то же время наличие слабой положительной корреляции г = 0,2 указывает на имеющуюся тенденцию некоторого роста числа травм, с ростом объема работ на металлических пролетных строениях.

4. В работе показано, что планируя объем работ на железнодорожных мостах, на будущий период и численность мостовых рабочих, можно спрогнозировать их уровень производительности и определить показатели вероятности безопасной работы мостовика.

5. Для объективной оценки огнезащитной эффективности древесных составов необходимо использовать разработанную методику определения групп горючести обработанной древесины.

6. При обработке древесины огнезащитными составами эффект огнезащиты проявляется в снижен™ тепловыделения в процессе горения, что позволяет снизить группу горючести древесины-сосны: с Г4 до ГЗ.

7. В результате огнезащитной обработки наблюдаются увеличение критической плотности поверхностного теплового потока, необходимого для воспламенения, и времени до воспламенения, что влияет на условия зажигания древесины-сосны малокалорийными источниками.

8. При возведении железобетонных мостов рекомендуется, кроме используемой деревянной опалубки, использовать на некоторых участках моста металлическую опалубку, которая позволит в случае неблагоприятного исхода воспрепятствовать распространению пожара.

9. Предложены меры повышения промышленной безопасности и снижающие влияния травмирующих факторов при работах по окраске металлических мостовых конструкциях. Показана эффективность применения «шатра», выполненного из синтетического материала, установленного на железнодорожном мосту значи-

тельно уменьшающего попадание продуктов загрязнения в реки и водоемы, исключающие случаи «срыва» людей в пойму реки.

10. Проанализированы источники шума на период проведения реконструкции и строительных работ на железнодорожных мостовых сооружениях. Среди мер по шумозащите, является обязательная установка шумозащитных экранов на открытых участках у порталов мостов.

11. Изучен механизм взаимодействия новых полиуретановых и эпоксидных ЛКП мостовых конструкций с агрессивной коррозионной средой и выделены параметры агрессивной среды, непосредственно влияющие на срок службы. Произведено их технико-экономическое обоснование эффективности применения, обеспечивающих срок службы не менее пятнадцати лет.

Список научных статей опубликованных по теме диссертации:

1. A. M Лукьянов, Д. А. Корольченко, А, Г. Агапов. О пожароопасности древесины при возведении мостов. //Мир транспорта, 2012, № 4, с. 158 - 161.

2. А. Г. Агапов, Д. А. Корольченко. Промышленная безопасность при реконструкции и строительстве новых мостов. // Вестник МГСУ, 2011, № 1, с. 434-439.

3. А. Г. Агапов, Д. А. Корольченко. О производственной деятельности и безопасности труда в мостостроительной организации. // Вестник МГСУ , 2011, №1, с. 440-444.

4. A J\ Агапов. Безопасность труда и экология при реконструкции мостов. //Путь и путевое хозяйство, 2010, № 7,с. 18- 20.

5. А.Г. Агапов. Ограничить влияние звукового давления. //Мир транспорта, 2010, № 1, с. 144-147.

6. А.Г. Агапов. Коэффициенты корреляции травматизма. //Мир транспорта, 2009, № 2, с. 144 - 147.

7. Ю.П. Сидоров, A.M. Лукьянов, А.Г. Агапов. Защитные покрытия мостовых сооружений. //Мир транспорта, 2008, № 4, с. 46 -53.

8. A.M. Лукьянов, А.Г. Агапов. Минимизация экологических рисков. //Мир транспорта, 2007, № 3, с.134 - 138.

КОПИ-ЦЕНТР св.: 77 007140227 Тираж 100 экз. г. Москва, ул. Енисейская, д. 36. тел.: 8-499-185-79-54,8-906-787-70-86 www.kopirovka.ru