автореферат диссертации по разработке полезных ископаемых, 05.15.13, диссертация на тему:Разработка методов использования синтетических материалов при строительстве и ремонте магистральных трубопроводов в заболоченной местности

ГОСУДАРСТВЕННАЯ АКАДЕМИЯ НЕФТИ И ГАЗА им. И.М.ГУБКИНА

" Г П С Л

Í О ПИП л->>">г> На правах рукописи

Í и l.;Ai L.O

УДК 622.691 .4.07.(252.6)

ЕРМАКОВ ВИТАЛИЙ КОНСТАНТИНОВИЧ

РАЗРАБОТКА МЕТОДОВ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ СИНТЕТИЧЕСКИХ МАТЕРИАЛОВ ПРИ СТРОИТЕЛЬСТВЕ И РЕМОНТЕ МАГИСТРАЛЬНЫХ ТРУБОПРОВОДОВ В ЗАБОЛОЧЕННОЙ МЕСТНОСТИ

Специальность 05.15.13 - "Строительство и эксплуатация нефтегазопроводов, баз н хранилищ"

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Москва 1995 г.

Работа выполнена в Государственной академии нефти и газа им.И.М.Губкина и акционерном обществе "Надымспецсвармонта*

Научные руководители - доктор технических наук

Колотилов Ю.В.

кандидат технических наук, доцент Короленок A.M.

Официальные оппоненты: доктор технических наук, профессор

Ментюков В.П. кандидат технических наук Бортаковский B.C.

Ведущее предприятие - АО "Севергрубопроводстрой"

„ в;

Защита диссертации состоится "А часов на заседании Диссертационного Совета Д.053.27.02 по зади диссертаций на соискание ученой степени доктора технических на по специальности 05.15.13 "Строительство и эксплуатация нефтег зопроводов, баз и хранилищ" при Государственной Академии нефти газа им. И.М.Губкина по адресу: 117917, г.Москва, ГСП-1, Ленин кий пр-т, 65, ауд.

С диссертацией можно ознакомитъся в библиотеке ГАНГ им.И.М.Губк Автореферат разослан

/

Учений секретарь Диссертационного Совета, доктор технических наук, профессор У Л— Г.Г.ВАСИЛЫ

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность теми диссертация.

Научно-технический прогресс в области строительства и ремонта магистральных трубопроводов прежде всего связан с разработкой и внедрением ресурсосберегающих технологических процессов. Новая экономическая политика способствует поиску таких технологических решений, которые позволяют обеспечить выполнение поставленных перед строительными и эксплуатационными организациями задач в кратчайшие сроки с минимальными затратами ресурсов.

Опыт строительства и ремонте трубопроводов показывает, что одной из наиболее важных задач является разработка новых решений по организации и технологии производства работ в сложных природно-климатических условиях, в частности, в заболоченных и обводненных местностях.

Особенности производства работ в сильно обводненной местности были постоянный предметом исследований многих специалистов. Тем не менее, использование большого количества различных синтетических материалов при строительстве и ремонте трубопроводов настоятельно требует рассмотрения возможностей аффективной организации и технологии выполнения подготовительных и основных видов работ с учетом конкретных видов синтетических материалов и различных конструктивных решений их употребления.

С целью дальнейшего совершенствования организационных и технологических процессов сооружения и ремонта трубопроводов в заболоченной местности необходимо определить не только комплекс подготовительных мероприятий для выполнения строительно-монтажных работ, но и обеспечить возможность принятия альтернативных решений в зависимости от материально-ресурсного оснащения строительно-эксплуатационной организации. В частности, наиболее трудоемкими и сложными работами подготовительного периода является строительство временных технологических дорог. Для выполнения работ по

сооружению временных технологических дорог важно не только иметь современную техническую оснащенность, но и бить уверенным, что предложенные конструктивные решения и методики расчета адекватно отражают сложные природно-климатические условия выполнения работ с определенной эффективностью.

Существенным моментом, определяющим выбор метода планирования строительно-монтажных или ремонтных работ, является форма организации технологического процесса. Временные дороги, сооружаемые при строительстве и ремонте магистральных трубопроводов, имеют исключительно это назначение и никакое другое. Их сооружение регламентируется СНиП II1-42-80 "Магистральные трубопроводы. Правила производства и приемки работ", но отнюдь не СНиП 3.06.03-85 "Автомобильные дороги". Это определяется тем, что исследуемые дороги должны обеспечивать выполнение ряда строительно-монтажных операций,, являющихся составной частью общего организационно-технологического процесса сооружения и ремонта линейной части магистральных трубопроводов: перемещение и разворот на месте тяжелой техники - тракторов и трубоукладчиков, бульдозеров и плетевоэов, в т.ч. на гусеничном ходу; перемещение секций труб массой до 22 + 25 т; центровку секций труб с помощью внутреннего центратора и трактора (или бульдозера); сварку секций труб значительными по массе комплексами "Север" и "Стык"; устройство и демонтаж инвентарных лежек; изоляцию и опусх плети или сплошной нитки трубопровода в траншею с левой обочины дороги в траншею трубоукладчиками (прохождение изоляционно-укладочной колонны).

В связи с зтим возникла необходимость в проведении специальных исследований, направленных на изучение конструктивных особенностей использования синтетических материалов при строительстве временных технологических дорог с целью совершенствования организации и технологии производства работ в обводненной и заболоченной местности, обеспечивающих повышение темпов, сокращение стой-

мости и продолжительности выполнения строительно-монтажных работ.

Актуальность выполненных исследований подтверждается их совпадением с основными направлениями технического прогресса в области сооружения) обслуживания и ремонта магистральных трубопроводов. Так, диссертация разрабатывалась в соответствии с целевой комплексной программой "Высоконадежный трубопроводный транспорт".

Цель диссертационной работы - разработка методов организации и технологии выполнения подготовительных работ при строительстве и ремонте магистральных трубопроводов в обводненной и заболоченной местности на основе исследования конструктивных особенностей временных технологических дорог и параметров использования синтетических материалов при их сооружении.

Основные задачи исследований. В соответствии с поставленной целью в диссертационной работе решены следующие задачи:

1. Разработка математических моделей « описывающих напряженно-деформированное состояние прослойки из синтетического материала, армирующей основание насыпи временной технологической дороги, при выполнении на ней технологических маневров тяжелой техникой при монтажных, сварочных, укладочных и других строительно-монтажных работах.

2. Разработка вероятностно-статистического метода обработки результатов исследований физико-механических свойств резинотканевых материалов и разработка рекомендаций по их использованию для армирования основания насыпей.

3. Разработка методов расчета основных параметров процесса строительства временных технологических дорог в заболоченной местности при сооружении и ремонте магистральных трубопроводов.

4. Исследование конструктивных особенностей сооружения временных технологических дорог с использованием резинотканевых материалов.

S. Разработка диалоговой системы для оценки технико-экономи ческих показателей организации и технологии строительства различ ных типов временных технологических дорог в заболоченной местное ти.

Научная новизна. Представленная работа является комплексны экспериментальным и теоретическим исследованием по изучению мето дов организации и технологии выполнения работ по сооружению вре менных технологических дорог в обводненной и заболоченной мест ности при строительстве и ремонте магистральных трубопроводов.

Использование математических моделей совместной деформаци насыпи и армирующей прослойки в основании временных технологичес ких дорог, а такхе разработанных алгоритмов численного поиска эф фективных решений системы уравнений, описывающих эти процессы позволило впервые выявить особенности изменения технологически параметров временных вдольтрассовых дорог с использованием в ос новании насыпи резинотканевой ленты. Сопоставление результате расчетов с данными, полученными при сооружении временных техноло гических дорог с армированием основания насыпи конструкциями и резинотканевой ленты и синтетического материала, показало возмох ность применения разработанных методов расчетов в практически целях.

Впервые разработана диалоговая система выбора, оценки техни ко-экономических показателей и подготовки типовых рекомендаций п сооружению временных технологических дорог в подготовительный пе риод строительства и ремонта линейной части магистральных трубой роводов в заболоченной местности. Диалоговая система, основу ко торой составляет пакет прикладных программ, выполнена в виде обе лочки для IBM PC и включает в себя автономные графические, рас четные и архивные блоки, позволяющие в кратчайшие сроки подготс вить необходимую проектно-техническую документацию.

Практическая ценность исследования увязана с реализацией зг

дач комплексной программы "Высоконадежный трубопроводный транспорт", Разработанные методики и алгоритмы, реализованные в виде пакета программ для IBM PC, позволяют эффективно управлять процессом выполнения подготовительных работ в части сооружения временных технологических дорог, способствуя повышению темпов строительства и ремонта Магистральных трубопроводов, обеспечивая высокий уровень ресурсосбережения и расширение сезонности выполнения строительно-монтажных работ.

Реализация работы. Результаты исследований вошли в следующие отраслевые нормативно-технические разработки:

"Рекомендации по выполнению подготовительных работ при строительстве и ремонте линейной части магистральных трубопроводов в обводненной местности" (Москва: ГАНГ, 1991 г.).

"Подготовка технической документации по строительству временных технологических дорог и площадок для сооружения и ремонта трубопроводов" - система "ТРУБОПРОВОД" (версия 4:1:4).- Москва: ГАНГ, 1993 г.

Организация и технология строительства временных технологических дорог и площадок с применением синтетических материалов внедрена при сооружении газопровода Северный район Тюменской области (СРТО) - Урал (I нитка).

Апробация работы. Основные положения диссертационной работы докладывались и обсуждались на:

научно-техническом семинаре отдела "Надежность больших систем энергетики" Института энергетических исследований РАН (г. Москва, 1994 г.);

научно-техническом семинаре кафедры "Сооружение газонефтепроводов и хранилищ" ГАНГ им.И.М.Губкина (г. Москва, 1994 г.);

научно-технической конференции "Новые технологии в газовой промышленности" (г. Москва, ГАНГ, 1995 г.).

Публикации. По материалам диссертационного исследования

опубликовано 9 печатных работ (2 брошюры и 7 статей).

Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, пяти глав, основных выводов, приложения и списка литературы из 101 наименования. Содержание изложено на 148 страницах, 43 рисунках и 8 таблицах.

*

КРАТКОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении показана актуальность темы исследований, направленной на совершенствование организации и технологии сооружения временных технологических дорог как наиболее трудоемких и сложных работ подготовительного периода при строительстве и ремонте магистральных трубопроводов в заболоченной и обводненной местности в условиях обеспечения круглогодичного производственного процесса.

Исследованию методов планирования строительно-монтажных и ремонтно-восстановительных работ на сложных участках трассы трубопровода посвящено достаточно много работ (труды Березина В.Л.. Бородавкина П.П., Телегина Л.Г., Васильева Г.Г., Бабина Л.А.. Быкова Л.И. и других исследователей). В настоящее время наиболее прогрессивной формой организации сооружения и ремонта линейной части магистральных трубопроводов является поточная, которая может быть реализована передвижными производственными подразделениями, состоящими из бригад и звеньев различной специализации, технологически и организационно связанными общим комплексом последовательно выполняемых видов строительно-монтажных и ремонтных работ. Очевидно, что до начала основного периода выполнения работ должны быть полностью закончены не только внетрассовые подготовительные работы, но и первоочередные вдольтрассовые работы, к которым и следует отнести строительство временных технологических дорог в заболоченной и обводненной местности.

В первой главе дано краткое описание методов организации и

технологии выполнения работ при строительстве временных технологических дорог, выполнена их классификация с учетом конструктивных особенностей и используемых строительных материалов.

Показано, что в настоящее время строительство и ремонт магистральных трубопроводов в условиях заболоченной и обводненной местности осуществляется, как правило, в зимний период. При этом существенное удлинение строительного сезона на заболоченных и переувлажненных территориях можно получить путем увеличения несущей способности грунтового массива и улучшения эксплуатационных характеристик временных вдольтрассовых технологических дорог.

Выполнено описание технологических процессов и конструктивных решений, в которое включены временные дороги следующих типов: грунтовые, дерево-грунтовые, с использованием нетканного синтетического материала (НСМ), с использованием сетчатого синтетического материала (ССМ), с использованием резинотканевых материалов и снежно-ледяные.

Решение задачи строительства надежного дорожного полотна на болотах предлагается достигнуть за счет использования в качестве армирующих прослоек высокопрочных материалов, обладающих ярко выраженными упругими свойствами (с модулем упругой деформации выше 0.5 МПа). Применение таких материалов, в первую очередь снизит неравномерности осадок дорожной насыпи за счет эффективного и равномерного перераспределения усилий от различных нагрузок, передаваемых на слабое основание; во-вторых, обеспечит равномерную по времени осадку насыпи и нормальную эксплуатацию дороги, без ожидания окончания осадочных процессов.

Необходимость разработки методов организации и технологии выполнения подготовительных работ при строительстве и ремонте магистральных трубопроводов на основе исследования параметров сооружения временных технологических дорог с использованием высокопрочных резинотканевых материалов определила цель и задачи настоя-

щего исследования.

Вторая глава посвящена математическому моделированию процесса деформации основания насыпи из изотропного резинотканевого материала, получению аналитических зависимостей, описывающих напряженно-деформированное состояние армирующей прослойки с учетом специфических конструктивных решений сооружения временной технологической дороги в заболоченной местности.

Анализ литературных данных по устройству временных технологических вдольтрассовых дорог позволяет воспользоваться следующими соображениями, которые послужили основой математического моделирования и алгоритма расчета параметров напряженно-деформированного состояния армированного основания дорожной конструкции: деформации армирующей прослойки от растягивающих усилий находятся в упругой области; дорожная конструкция, включающая слабое основание, армирующую прослойку, насыпь, при отсутствии временной нагрузки находится в ненапряженном состоянии; модуль деформации грунта слабого основания имеет постоянное минимальное значение (начальный период эксплуатации)! при этом реакцию отпора слабого, основания на воздействие временных нагрузок можно не учитывать (в случае применения армирующих прослоек из материалов, имеющих достаточно большой модуль деформации, позволяющий ограничивать вертикальные перемещения основания насыпи); нагрузка от подвижного состава носит кратковременный характер; процессы, связанные с выдавливанием или уплотнением грунта слабого основания, не'успевают развиться, и общая деформация слабого основания после снятия нагрузки будет определяться весом грунта насыпи.

При приложении временной нагрузки с интенсивностью Ро на штамп диаметром Оо армирующая прослойка будет воспринимать вертикальные усилия с интенсивностью Р в области, ограниченной окружностью диаметром Р. Характер распределения напряжений в материале насыпи высотой Ъ , а также значения параметров Р в I) определяются

заданными функциональными зависимостями

А

В 11 у ( К Ь -V

- ] ; И = С Со ехр! - ] , (1)

Бо По

где А, В, С, К - постоянные коэффициенты; Ъ - высота насыпи.

Составив баланс сил, действующих на прослойку и предположив, что состояние равновесия системы достигается за счет компенсации растягивающих напряжений силами сцепления прослойки с грунтом или анкерными устройствами (оцениваются показателем £), получим следующую зависимость

Р = А Ро ехр

/Ць г, ( В

Ь - (Ь + ДЬ) < - Ъ + А Ро ехр! - П] , (2)

3 Е Ио

где Ь - диаметр деформированной области прослойки! Е - модуль деформации материала прослойки; ДЪ - величина осадки насыпи; У - удельный вес грунта насыпи. В первом приближении (Ъ + ДЬ)/(Ь + Дь) = Ъ/Ь можно разрешить уравнение (2) относительно Д1» и Ь

и1 г, / В Ъ Л1

йь = - I0 Ъ + А Ро ехр1 - II ; (3)

Е Оо

/ Дь ч»/»

Ь = 2 (Ь + Дь) --. (4)

3 Ь '

Полученные зависимости дают возможность выполнять многовариантные расчеты технологических параметров временных дорог при варьировании исходных данных Ро , Эо , Ь и Е .

Результаты многовариантных расчетов по приведенным формулам дают возможность делать выводы о соответствии решения задачи нап-

ряженно-деформированного состояния прослойки критерию работоспособности конструкции. Прежде всего удлинение армирующей прослойки должно находиться в упругой области значений. В противном случае работа материала, а следовательно и конструкции, не будет соответствовать рассматриваемой модели и в теоретической части расчета необходимо будет учесть пластические деформации. С другой стороны, можно внести изменения в конструкцию армирующей прослойки или произвести замену исходного материала для ее изготовления с целью увеличения модуля упругой деформации.

Расстояние Ь/2 от проекции центра приложения нагрузки Ро на армирующую прослойку до края основания насыпи должно быть не менее значения параметра а/2 (а - ширина проезжей части дороги). Иначе будет наблюдаться смещение края армирующей прослойки и конструкция потеряет устойчивость. В этом случае придется увеличить ширину основания насыпи, либо закрепить края армирующей прослойки за анкерные элементы. При этом значения удерживающей способности анкерных элементов необходимо пересчитать.

Конструкция армирующей прослойки с использованием резииотка- . невой ленты представляет собой ячеистую структуру. При этом определяющим условием эксплуатационной надежности временной технологической дороги является правильная оценка величины ячейки в зависимости от физико-механических свойств грунта слабого основания, насыпи и активных нагрузок от подвижного состава.

Для определения величины размера ячейки (а) было найдено выражение, представленное в виде

4С» Ь аа ( 6Ро гяФ \ 16 Си Ьэ аз--+ I 4 ь1--I а--=0 . (5)

Ро - Ио 4 Ро - Ио ' Ро - Яо

где Си - сцепление грунта насыпи;

Ф - угол внутреннего трения грунта насыпи;

Ро - интенсивность активной нагрузки от колеса подвижного состава;

Ло - предельно допустимые напряжения, воспринимаемые слабым основанием.

Нахождение решения уравнения (5) не представляет трудностей, тем не менее, для удобства использования, в работе были выполнены многовариантные расчеты по результатам которых зависимость (5) представлена в виде номограммы (для величины Ро = 0.55 МПа).

Таким образом, приведенная математическая модель и алгоритм поиска параметров напряженно-деформированного состояния ось -«ания насыпи позволяют принимать обоснованные проектные решения, я-занные с определением конструктивных особенностей армировании дорог в условиях заболоченной местности, обеспечивая эксплуатационную надежность сооружения.

Третья глава посвящена исследованию конструктивных особенностей строительства временных технологических дорог, армированных синтетическими материалами (СМ). Рассмотрены также вопросы организации и технологии производства работ при сооружении технологических дорог с использованием в основании резинотканевой ячеистой прослойки в комбинации с геотекстильным материалом.

Решение задачи строительства надежного дорожного полотна на болотах предлагается достигнуть за счет использования в качестве армирующих прослоек высокопрочных материалов, обладающих ярко выраженными упругими свойствами (с модулем упругой деформации выше 0.1 МПа). Применение таких материалов, в первую очередь снизит неравномерности осадок дорожной насыпи за счет эффективного и равномерного перераспределения усилий от транспортных нагрузок, передаваемых иа слабое основание; во-вторых, обеспечит равномерную по времени осадку насыпи и нормальную эксплуатацию дороги, не дожидаясь окончания осадочных процессов.

В зависимости от состояния и характеристик слабого болотного

основания и грунтов, используемых в качестве материалов дорожной насыпи, можно применять конструкции дорожной насыпи с армированным упругой ячеистой прослойкой основанием. Материалом служит об-резиненная лента шириной 50 + 100 мм с тканевым кордом.

В отдельных случаях следует предусматривать закрепление свободных краев армирующего полотна в нижней части дорожной насыпи с целью предотвращения проскальзывания прослойки относительно основания. Такое закрепление производится либо вводом в конструкцию прослойки дополнительного элемента, создающего анкерующий эффект, либо устройством таких элементов непосредственно на месте строительства дороги, после укладки армирующей прослойки. В работе рассмотрены варианты анкерных устройств.

Работы по сооружению временной дороги с прослойкой из СМ осуществляются специализированной строительной бригадой. Приводится состав бригады для сооружения дорог с использованием синтетического материала, а также комплект машин и механизмов для сооружения дороги.

Циклограмма выполнения основных операций технологического, цикла включает в себя: раскатку прослойки;, формирование насыпи; подвоз грунта и разгрузку грунта. В связи с тем, что производительность выполнения работ по устройству насыпи определяется интенсивностью подвоза грунта к месту строительства, темпами раскладки армирующей прослойки и формированием насыпи, эффективный строительный режим можно выразить равенством (необходимое количество самосвалов для обеспечения максимального по производительности строительного графика производства работ)

ч

200 а (а + - 1 Ь 1 Р Ь Ш

с.»х = - .--, (б)

ч »[(»♦-] 11 1 0 + »о а т.]

где I) - высота насыпи;

1 - длина захватки;

Р - плотность грунта отсыпки;

I, - расстояние до места погрузки грунта отсыпки;

а - ширина проезжей части насыпи; т - крутизна откоса; - коэффициент, учитывающий частичное перемещение полного объема грунта;

Ч - грузоподъемность самосвала;

Ж - средняя скорость движения самосвала;

0 - норма выработки бульдозера на формирование насыпи из 100 м3 грунта;

То - затраты времени на укладку прослойки на захватке.

В случае отсутствия возможности обеспечения количества самосвалов, рассчитанного по формуле (б), продолжительность полного выполнения работ на одной захватке определяется по формуле

2 (а + - ] Ь 1 Р-Ь 4 т '

Те = - ♦ N I , с < Сак . (7)

4 V с

где N - количество самосвалов для одновременной выгрузки грунта на одной захватке;

I - время разгрузки одного самосвала. В связи с тем, что производительность работ по строительству дорожной насыпи зависит от объема земляных работ, т.е. от высоты насыпи и количества используемых самосвалов, снижая высоту насыпи за счет использования в основании армирующих прослоек получаем достаточно высокие технико-экономические показатели без снижения качества и эксплуатационной надежности временной технологической дороги.

В четвертой главе диссертации представлены результаты экспериментальных исследований) направленных на получение количественной и качественной информации об эксплуатационных свойствах резинотканевых синтетических материалов.

Для экспериментального определения модуля деформации резинотканевых лент различных структур (5 видов материала) использовалась стандартная разрывная машина, оборудованная специальными конструктивными элементами. Модуль деформации (Е) ищется как коэффициент пропорциональности между абсолютным удлинением (Ль) и растягивающим усилием (Р) в предположении, что испытываемый материал подчиняется нелинейному закону деформирования ( степень нелинейности деформирования образца материала характеризуется показателем m ; в частности, если m ~ 1 , то материал подчиняется закону деформирования Гука).

Планируемым параметром эксперимента являлась прикладываемая нагрузка Pi , а результатом эксперимента - абсолютное удлинение Ali. Параметры Бит- неизвестные, которые оценивались по результатам эксперимента. Исследование регрессий по экспериментальным данным производилось в соответствии с методом, основанным на принципах средней квадратической регрессии. При этом решались следующие основные задачи: выбор модели регрессии, что заключает в себе предположения о зависимости функций регрессии от х и ß ; оценка параметров & и выбранной модели методом наименьших квадратов; проверка статистической гипотезы о регрессии. Алгоритм поиска параметров нелинейного уравнения деформации можно представить в виде последовательности соотношений

>о

Ус р - 01 Хер /

-» (т = - ; Е = ехр (--— )} {

ш < ш < оп ; Ба < Е < Ег} ,(8)

где пи , та, £1, Еа - доверительные интервалы определяемых величин (с доверительной вероятностью 0.8 для г-распределения Стьюдента).

Экспериментальные исследования выбранных резинотканевых синтетических материалов показали, что существует два основных типа их деформации. Первый удовлетворяет гипотезе работы материала в упругой области при заданных величинах прикладываемой нагрузки. К этим материалам следует отнести резинотканевые ленты с количеством слоев полотйа 4 * 5 и площадью покрытия резиной более 55 %.

С повышением плотности грунтов слабого основания временной технологической дороги можно использовать резинотканевые ленты со структурами, обеспечивающими более низкие значения модуля деформации. Анализ характера изменения напряженно-деформированного состояния структур и = 4,5), которые: во-первых, не удовлетворяют статистическому критерию; во-вторых, характеризуются существенно нелинейным изменением модуля деформации с возрастанием нагрузки (п) < 0.85), показывает, что деформация этих материалов , по всей видимости, происходит в упруго-пластической области, которая описывается нелинейным законом взаимосвязи прикладываемой нагрузки и деформации. Из этого следует, что использование указанных материалов возможно при строительстве временных дорог на грунтах с низким содержанием влаги. Во всяком случае, эти резинотканевые синтетические материалы могут быть использованы в компоновке различных конструкций основания насыпи с другими, более упругими, материалами с целью повышения дренирующих свойств основания временной технологической дороги.

Пятая глава посвящена разработке диалоговой системы для подготовки рекомендаций по строительству временных технологических дорог для сооружения и ремонта участков трубопроводов в заболоченной местности.

Возведение временных технологических дорог требует последовательного выполнения отдельных видов работ, а именно: планировки полосы строительства! доставки лесоматериалов до места строительства и их укладки; размещения конструкции из синтетического материала; устройства земляного полотна и т.д. Использование армирующих прослоек из синтетических материалов, снижение расхода древесины, увеличение объема земляных работ, повышение уровня индустриализации, снижение трудозатрат на строительные и ремонтные работы, изменение транспортных расходов, повышение эксплуатационной надежности и сроков службы дорожной конструкции обусловил проведение технико-экономического анализа при выборе эффективных вариантов строительства временных технологических дорог в обводненной местности. Анализом предусмотрена возможность прогнозирования потребностей в средствах и материалах для конкретных условий строительства или ремонта трубопровода.

Многовариантные расчеты выполнены в условиях постоянного изменения стоимостных характеристик, с использованием современных методов программирования информационно-пусковых диалоговых систем. Это позволило осуществить выбор эффективного организационного и технологического процесса строительства временной технологической дороги. При этом сама методика выбора подразумевала наличие некоторого числа конкурирующих вариантов строительства различных типов дорог в заболоченной местности. Необходимо отметить, что область технико-экономической целесообразности применения определенной организации и технологии установлена для вариантов строительства в адекватных условиях, при одинаковой степени использования машин и механизмов, при одном и том же уровне органи-

зации выполнения работ т.п.

Оценка технико-экономической эффективности выполнения работ по строительству временных технологических дорог выполнена в соответствии с экономическими нормативами с использованием в качестве стоимостных показателей условных денежных единиц, учитывающих возможное изменение цен с течением времени. При этом, для сопоставления технико-экономических показателей были рассмотрены возможные конструктивные варианты: технологические дороги с прослойкой в основаниии из резинотканевой ленты и нетканного синтетического материала; технологические дороги дерево-грунтового типа и технологические дороги грунтового типа. Определение экономических показателей строительства основана на взаимосвязи приведенных затрат (Р1>, себестоимости (С|) и удельных капитальных вложений (К4 )

Р» = С1 + Е К1 ; (9)

с» = z^l + га + 2ч + гы +■ ги , (Ю)

где 1 = 1,2,... - рассматриваемый конструктивный вариант временной технологической дороги; Е - нормативный коэффициент эффективности капитальных вложений; 211 - затраты на материалы;

з - основная заработная плата рабочих; гч - расходы на эксплуатацию строительных машин и автотранспорта; гы - прямые затраты, включающие расходы на перемещение грунта на

место строительства и его доставка из карьера; га - накладные расходы.

В работе установлена зависимость относительной себестоимости строительства различных типов временных технологических дорог от дальности перевозки минерального грунта насыпи . Анализ результа-

-го-

тов показал существенное влияние затрат на перевозку грунта от карьера до места строительства при любой конструкции временной технологической дороги. Отметим, что относительная себестоимость строительства дерево-грунтовой дороги при дальности возки минерального грунта более 3 км меньше, чем дорог грунтового типа или

*

с использованием в основании сетчатого синтетического материала. Это обусловлено тем, что при строительстве дороги дерево-грунтового типа требуется минимальное количество минерального грунта для возведения насыпи. Так, при высоте насыпи дерево-грунтовой дороги h*r = ho (С = 100%)', грунтовой hr = б ho и с использованием ССМ hccM = 5 ho с одинаковой величиной дальности доставки грунта L = 7 км, относительная себестоимость строительства последних возрастает соответственно на 31% и 27%.

Тем не менее, следует обратить внимание на тот факт, что строительство временной технологической дороги с использованием в качестве армирующих прослоек резинотканевой ленты и нетканного синтетического материала снижает себестоимость строительства относительно дерево-грунтовой дороги на 10% при L = 9 км к на 46% при Ь = I км.

Предложенная автором методика позволяет не только оценить продолжительность и стоимость строительства, но и выявить потребности в материалах, машинах, механизмах.

В соответствии с теоретическим пониманием процесса формирования проектной документации была предложена и реализована функционально-ориентированная блок-схема, позволяющая достаточно простым путем реализовать поставленную задачу в виде системы модульных программ и обеспечивать пользовательский интерфейс с вызовом необходимых подпрограмм.

Ввод информации в режиме диалога предполагает выбор принципиального типа временной технологической дороги в соответствии с предложенной классификацией, расчет технико-экономических показа-

телей, составление рекомендаций.

В результате автоматизированного расчета формируется технико-экономическое обоснование выбранной конструкции временной технологической дороги, включающее как технологические характеристики (необходимый состав машин, механизмов и оборудования; состав бригады для строительства и обслуживания данного типа дороги), так и стоимостные показатели затрат на строительство. При этом приводятся возможные варианты уменьшения стоимостных показателей с учетом возможного изменения конструктивных особенностей данной временной технологической дороги. Результаты архивируются в виде базы данных и выводятся на печать в виде отчета, который состоит из текста, таблиц и рисунков.

Таким образом представляется возможным с максимальной эффективностью выполнить оценочные расчеты технико-экономических показателей строительства временных технологических дорог различных конструкций. Описанная разработка имеет рекомендательный характер и предназначена для инженерно-технических работников, занимающихся проектированием организации и проектированием производства работ при сооружении и ремонте участков трубопроводов в сложных природно-климатических условиях.

ОСНОВНЫЕ ВЫВОДЫ

1. Выполнен анализ технологических процессов сооружения различных типов временных технологических дорог при строительстве и ремонте участков трубопроводов в заболоченной местности с учетом их технологического назначения, конструктивных особенностей, основанных на использовании древесных и синтетических материалов, что позволило обосновать целесообразность и перспективность применения комбинированных армирующих прослоек, состоящих из резинотканевого и нетканного синтетического материала.

2. Разработаны математические модели, описывающие процесс

*

деформации основания насыпи временной технологической дороги, армированной резинотканевой лентой. Получены функциональные зависимости для определения величины осадки насыпи с учетом физико-механических свойств синтетических материалов, а такхе для расчетов характерных геометрических параметров дорожной насыпи. Предложены конструкции ячеистых прослоек и методика их расчета, учитывающая возможность использования при строительстве местных грунтов.

3. Разработана организация и технология процесса сооружения временной технологической дороги с использованием резинотканево.го синтетического материала для строительства или ремонта участка трубопровода в заболоченной местности . Опдеделек комплекс подготовительных мероприятий для выполнения строительно-монтажных работ в зависимости от материально-ресурсного оснащения строительно-эксплуатационной организации. Предложены индустриальные методы возведения основания насыпи, что обеспечивает снижение материальных затрат. Получены аналитические зависимости продолжительности выполнения работ, отражающие ресурсную оснащенность специализированной бригады.

4. Выполненные экспериментальные исследования позволили выявить основные физико-механические свойства некондиционного резинотканевого синтетического материала. Вероятностно-статистическая оценка полученных экспериментальных данных определила области применения различных материалов. Разработаны рекомендации по использованию различных по своим свойствам материалов в качестве армирующего конструктивного элемента.

5. Разработана диалоговая система выбора технических решений, оценки экономических показателей и подготовки типовых рекомендаций по сооружению временных технологических дорог в подготовительный период строительства и ремонта линейной части трубопроводов в заболоченной местности. Диалоговая система, основу кото-

рой составляет пакет прикладных программ, выполнена в виде оболочки для IBM PC и включает в себя автономные графические, расчетные и архивные блоки, позволяющие в кратчайшие сроки подготовить необходимую проектно-техническую документацию.

Основные положения диссертации опубликованы в следующих работах:

1. Ермаков В.К., Колотилов Ю.В., Короленок A.M. Строительство временных технологических дорог в заболоченной местности при сооружении и ремонте трубопроводов. - Тезисы докладов конференции "Новые технологии в газовой промышленности" - М.: ГАНГ, 1995 г.

2. Ермаков В.К., Колотилов Ю.В., Короленок A.M., Васильев Г.Г., Щепин Н.Ф., Горковчук Г.В. Временные дороги для строительства и ремонта трубопроводов. - Харьков: Строитель, 1995.- 126 с.

3. Ермаков В.К., Колотилов Ю.В., Короленок A.M. Современные технологические процессы строительства временных дорог и площадок при сооружении и ремонте линейной части магистральных трубопроводов. .- Харьков: Строитель, 1995. - 100 с.

4. Ермаков В.К., Короленок A.M., Колотилов Ю.В., Щепин,Н.Ф. Оценка технико-экономических показателей строительства временных технологических дорог с использованием резинотканевых синтетических материалов. - Экономика, организация и управление производством в газовой промышленности. - М.: ИРЦ Газпром, N 10-11, 1995 г.

А

5. Колотилов Ю.В., Ермаков В.К., Шепин Н.Ф., Короленок A.M. Особенности использования синтетических материалов при строительстве временных технологических дорог в заболоченной местности. Транспорт и подземное хранение газа. - М.: ИРЦ Газпром, N 6, 1995 г.

6. Колотилов Ю.В., Ермаков В.К., Короленок A.M., Хелонкин В.И., Щепин Н.Ф. Диалоговая система для разработки рекомендаций

по строительству временных технологических дорог. - Экономика, организация и управление производством в газовой промышленности. - М.: ИРЦ Газпром, N 1, 1996 г.

7. Колотилов Ю.В., Ермаков В.К., Короленок A.M., Федоров Е.И., Щепин Н.Ф. Эксплуатационные свойства резинотканевых синтетических материалов. - Транспорт и подземное хранение газа. - М.: ИРЦ Газпром, N 1, 1996 г.

8. Колотилов Ю.В., Щепин Н.Ф., Ермаков В.К., Короленок A.M. Организация строительства временных технологических дорог, армированных резинотканевой лентой. - Транспорт и подземное хранение газа..- М.: ИРЦ Газпром, N 2, 1996 г.

9. Колотилов Ю.В., Ермаков В.К., Короленок A.M. Моделирование процессов деформации армированного основания временной технологической дороги. - Транспорт и подземное хранение газа. - М.: ИРЦ Газпром, N 3, 1996 г.

Соискатель