автореферат диссертации по строительству, 05.23.08, диссертация на тему:Совершенствование технологии гидромеханизации земляных работ при возведении протяженных узкопрофильных сооружений

На правах рукописи

СЕДОВ ВЛАДИМИР АЛЕКСАНДРОВИЧ

СОВЕРШЕНСТВОВАНИЕ ТЕХНОЛОГИИ ГИДРОМЕХАНИЗАЦИИ ЗЕМЛЯНЫХ РАБОТ ПРИ ВОЗВЕДЕНИИ ПРОТЯЖЕННЫХ УЗКОПРОФИЛЬНЫХ СООРУЖЕНИЙ

05.23.08 - Технология и организация строительства

Автореферат

диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Новосибирск 2004

Работа выполнена в ЗАО «Сибгидромехстрой» и в Новосибирском государственном архитектурно-строительном университете (НГАСУ (Сибстрин)).

Научный консультант: доктор технических наук, профессор

Юрий Андреевич Попов

Официальные оппоненты: доктор технических наук, профессор

Анатолий Васильевич Кабанов (НГАВТ)

доктор технических наук, профессор Владимир Владимирович Дегтярев

(НГАСУ (Сибстрин))

Ведущая организация: ОАО «Сибмост»

Защита состоится «•£?/ » 2004 г. в /^ часов на за-

седании диссертационного совета Д 212.171.02 в Новосибирском государственном архитектурно-строительном университете (Сибстрин) по адресу: 630008, Новосибирск, ул. Ленинградская, 113, ауд. 239.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Новосибирского государственного архитектурно-строительного университета (Сибстрин).

Автореферат разослан «

/7» // 2004 г.

Ученый сскрстарь-дяссемационного совета кандийа^ехнических наук, доцен1_^

\/ / / ^ А.Н. Проталинский

< /¿ч Аге

n

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы. Несмотря на общепризнанные достоинства гидромеханизированного способа производства земляных работ, (неразрывность технологических процессов от подводной разработки грунта до его гидравлической укладки в сооружение, высокая степень механизации и автоматизации всех процессов, высокая производительность и низкая себестоимость работ и др.), его эффективность далеко не всегда отвечает современным требованиям. В основном это объясняется отсутствием таких методов проектного обоснования параметров гидромеханизации, которые позволили бы максимально реализовать указанные выше преимущества. В частности, в существующей нормативной базе отсутствуют методы обоснования проектной грунтопроизводительно-сти земснарядов, которая, в свою очередь, во многом определяет основные технико-экономические показатели. В то же время, исследованиями В.Н. Глевицкого, Ю.А. Попова, А.И. Харина, A.A. Цернанта, Б.М. Шкундина, А.П. Юфина, и др. доказано, что для одной и той же группы карьерного грунта по трудности его разработки земснарядами (ГЭСН-2001, ТЕР 81-02-01-2001), при одном и том же основном оборудовании и в тех же клйма-тических условиях показатели гидромеханизации могут отличаться в 1,5-2 раза в зависимости от конкретных условий производства работ. При этом существенно усложняющим и удорожающим фактором, как правило, является комплекс технических мер по выводу грунтонасосов (ГН) из нештатных ситуаций, особенно при возведении протяженных узкопрофильных сооружений. Практикой производства таких работ, в том числе на примере Федеральных объектов ЗАО «Сибгидромехстой», доказано, что из четырех типовых нештатных ситуаций {«Кавитация ГН», «Дефицит напора ГН», «Работа гидравлической системы ГН на левой рабочей точке» и «Разорванные рабочие характеристики») две первые из них составляют более 90°/о от общего количества нештатных ситуаций, в том числе, более чем в б0°/0 случаев имеет место нештатная ситуация «Дефицит напора ГН». Нештатные ситуации «Работа гидравлической системы ГН на левой рабо-

РОС НАЦИОНАЛЬНАЯ

БИБЛИОТЕКА <7€.Петер0ург

у?

Pf-,

чей точке» (при завышении диаметра берегового трубопровода) и «Разорванные рабочие характеристики» (при комплектации ГН нештатным электроприводом) в сумме составляют менее 10°/0 от общего количества имеющих место нештатных ситуаций. Все указанное обусловило чрезвычайную актуальность задачи научного обоснования таких способов вывода ГН из наиболее часто встречающихся нештатных ситуаций, которые позволяют делать это, во-первых, оперативно, во-вторых, при относительно небольших единовременных затратах. Для решения такой задачи при возведении Северного обхода г. Новосибирска Федеральной автомобильной дороги Омск - Новосибирск впервые предложен и экспериментальным подбором практически реализован высокоэффективный и оперативный (без установки перекачивающих станций) способ вывода ГН из нештатной ситуации «Дефицит напора ГН» путем эжектирования НАПОРНОГО трубопровода. При этом практически доказано, что создание единой системы эжектирования на земснарядах позволяет выводить ГН из наиболее часто имеющих- место нештатных ситуаций и при обеспечении максимальной производительности оборудования. Однако для широкого внедрения указанного инженерного решения в практику гидромеханизации земляных работ необходимо, во-первых, систематизировать разновидности нештатной ситуации «Дефицит напора ГН», при которых предложенное автором техническое решение является наиболее эффективным, во-вторых, научно обосновать параметры эжектирования напорного трубопровода ГН.

Цель диссертационной работы - совершенствование технологии гидромеханизации земляных работ при возведении протяженных узкопрофильных сооружений путем систематизации разновидностей нештатной ситуации «Дефицит напора ГН» и научного обоснования параметров (с подбором вспомогательного оборудования) высокоэффективного и оперативного способа вывода ГН из этой нештатной ситуации эжектированием напорного трубопровода, а также путем разработки метода количественной оценки надежности многоступенчатых систем и научного обоснования проектной грунтопроизводительности

земснарядов при наличии нештатной ситуации «Дефицит напора ГШ.

Основная идея исследования состоит в новом конструктивно-технологическом подходе к организации эффективной работы гидромеханизированных комплексов с оперативным выводом грунтонасосов из наиболее часто встречающихся нештатных ситуаций.

Задачи исследований:

1. Систематизация разновидностей нештатной ситуации «Дефицит напора ГН».

2. Разработка инженерного решения задачи вывода грунтонасосов из нештатной ситуации «Дефицит напора грунтонасо-са» путем эжекгирования напорного трубопровода и научное обоснование параметров такого инженерного решения.

3. Совершенствование технологии гидромеханизации земляных работ при наличии научно обоснованных оперативных способов вывода ГН из наиболее часто встречающихся нештатных ситуаций.

4. Систематизация технических и экономических показателей строительных машин для гидромеханизации земляных работ и создание базы данных.

Научная новизна:

1. Впервые научно обоснован способ увеличения приведенной дальности гидротранспортирования грунта путем эжекгирования напорного трубопровода ГН. Получены достоверные уравнения, количественно описывающие подпор и всасывающий эффект эжектора в напорном трубопроводе.

2. Предложен метод количественной оценки надежности многоступенчатых гидротранспортных систем, позволяющий обоснованно назначать проектную величину коэффициента использования рабочего времени.

3. Разработан и научно обоснован метод определения проектной грунтопроизводительности земснарядов при наличии

нештатной ситуации «Дефицит напора ГН» на нормативной (ГЭСН-2001, ТЕР 81-02-01-2001) плотности пульпы.

Практическая значимость работы:

1. Разработан и реализован на строительных объектах, в том числе при возведении Северного обхода г. Новосибирска Федеральной автомобильной дороги Омск - Новосибирск, высокоэффективный и оперативный способ вывода ГН из нештатной ситуации «Дефицит напора ГН» путем эжектирования напорного трубопровода.

2. Предложен метод количественной оценки организационно-технологической надежности многоступенчатых гидротранспортных систем, позволяющий обоснованно назначать величину коэффициента использования рабочего времени.

3. Обоснован метод определения проектной грунтопроизводительности земснарядов при наличии нештатной ситуации «Дефицит напора ГН».

Достоверность полученных результатов подтверждена их широким внедрением в производство путем практической реализации научно обоснованных автором изменений ППР при возведении Северного обхода г. Новосибирска Федеральной автомобильной дороги Омск - Новосибирск, хорошим совпадением величин измеренного в натурных условиях и рассчитанного по методу автора подпора эжектора в напорном трубопроводе ГН, а также аргументированным доказательством достоверности элементов разработанной автором математической модели сложной гидравлической системы ГН с эжектором в его напорном трубопроводе.

Апробация работы. Основные результаты работы доложены на научном семинаре и научно-технической конференции НГАСУ (Сибстрин) (Новосибирск 2004 г.), на Межрегиональной научно-практической конференции «Актуальные проблемы проектирования и возведения зданий и сооружений с учетом энергосберегающих технологий и методов строительства» (Пенза, 2002 г.), на Международном конгрессе «Беринговский меж-

континентальный транспортный коридор в развитии Чукотки: вчера, сегодня, завтра» (Новосибирск, 2002 г.), на Международном конгрессе «Проблемы устойчивого функционирования регионального строительного комплекса» (Новосибирск, 2002 г.).

Публикации. Основные положения работы опубликованы в 10 печатных трудах, в том числе в монографии, в журналах с внешним рецензированием: в двух статьях в ж. «Известия вузов. Строительство», одна статья в ж. «Транспортное строительство», в трудах Международных конгрессов (две публикации) и Межрегиональной научно-практической конференции (одна публикация), в Межвузовском сборнике научных трудов (две публикации).

Объем работы. Диссертационная работа состоит из введения, пяти глав, основных выводов и рекомендаций, списка литературы (92 наименования), 48 рисунков и 47 таблиц. Общий объем диссертации 160 страниц.

Представленная работа выполнялась в ЗАО «Сибгидромехстрой» и в Новосибирском государственном архитектурно-строительном университете (Сибстрин). При этом автор считает необходимым выразить глубокую благодарность научному консультанту, Лауреату Премии СМ СССР д.т.н., проф. Попову Ю.А., ведущему отечественному специалисту в области гидромеханизации, Лауреату Государственной Премии РФ д. т. н., проф. Цернаиту A.A., доценту СГУПС к.т.н. Кузнецову С.М., генеральному директору ЗАО «Сибгидромехстрой» к.т.н. Лизунову Е.В. и работникам технического отдела ЗАО за практическую помощь во внедрении в производство научных разработок автора.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении обоснована актуальность и показана практическая значимость решаемых задач. Сформулированы цели и задачи исследований.

В первой главе («Анализ состояния вопроса и задачи исследований») рассмотрены организационно-технологические

особенности возведения узкопрофильных протяженных сооружений (высокий темп придвижения фронта намыва и связанная с этим обстоятельством выраженная динамика гидротранспортной линии земснарядов, специфические особенности возникающих нештатных ситуаций и др.). Аргументировано обоснована актуальность поиска принципиально новых (нетрадиционных) способов вывода ГН из нештатной ситуации «Дефицит напора ГН». Дан анализ метода оптимизации технологических процессов гидромеханизации при возведении узкопрофильных протяженных сооружений, разработанный Е.В. Ли-зуновым. Показано, что при этом не решенными остались такие теоретически и практически важные вопросы, как оптимизация способа реализации кавитационного запаса ГН при наличии штатной ситуации и оптимизация способа вывода ГН из нештатной ситуации «Дефицит напора ГН». Подробно описано предложенное автором и реализованное на объектах ЗАО «Сиб-гидромехстрой» техническое (инженерное) решение задачи восполнения дефицита напора ГН эжектированием напорного трубопровода. Аргументировано: 1) показана актуальность научного обоснования параметров предложенного автором технического решения; 2) подтверждена неприемлемость известных методов расчетного обоснования параметров эжектиро-вания всасывающего трубопровода ГН (В.А. Жученко, H.H. Кожевников, B.C. Лаптев, В.П. Лахтин, Ю.А. Попов, A.B. Сапожников, В.Д. Тарыкин, Б.Э. Фридман, А.И. Харин и др.) для случая эжектирования напорного трубопровода. Систематизированы разновидности нештатной ситуации «Дефицит напора ГН». Доказано, что при эжектировании напорного трубопровода ГН в отличие от эжектирования всасывающего трубопровода весьма заметную роль играет всасывающий эффект эжектора. На примере анализа работ, опубликованных известными специалистами в области гидромеханизации (Г.В. Биткин, Е.А. Бессонов, Н.Г. Вавилов, В.И. Глевицкий, Д.Л. Меламут, Г.А. Нурок, С.П. Огородников, Д.В. Рощупкин, Б.М. Шкундин, А.П. Юфин и др.), подтверждено отсутствие методов обоснования величины коэффициента использования рабочего времени многоступенча-

тых гидротранспортных систем при наличии в них как головного ГН земснаряда, так и ГН перекачивающих станций. Это подтверждает актуальность решения такой задачи путем количественной оценки надежности многоступенчатых гидротранспортных систем. Сформулированы основные задачи исследований.

Во второй главе («Обоснование нетрадиционного способа увеличения приведенной дальности гидротранспортирования грунта эжектированием напорного трубопровода грунтонасо-са») систематизированы факторы, определяющие максимальную величину приведенной дальности гидротранспортирования грунта (ПДГГ) и рассмотрена стандартная схема вывода ГН из нештатной ситуации «Дефицит напора ГН». На основании анализа работ Б.М. Шкундина (1968, 1973, 1977, 1986), Е.В. Лизу-нова, Ю.А. Попова (1976, 1998, 2000), А.Е. Смолдырева (1970), А.П. Юфина (1974) и др. определена группа главных взаимосвязанных факторов, определяющих максимальное значение ПДГГ: грунтопроизводительность земснарядов (плотность пульпы), общая протяженность и диаметр трубопроводной транспортной сети, вид и количество местных гидравлических сопротивлений, статический напор и др. Показаны недостатки формулы действующего нормативного документа (ГЭСН-2001), количественно увязывающей перечисленные факторы. Проанализированы существующие инженерные методы расчета гидравлического уклона на пульпе, а также методы расчета и конструктивные решения эжектирования всасывающего трубопровода ГН. Обоснованы физическая и математическая модели процесса эжектирования напорного трубопровода ГН. Получены уравнения:

а) подпора эжектора

ДНЭ= Pl._QL_

Рз Fi'Fz-g

•cosa. +—

Рг Q' Рз F2-F3-g

•cosa

'2

рз-g L P>

б) всасывающего эффекта эжектора в напорном трубопроводе ГН

где р,, <3,, V, - плотность, расход и средняя скорость потока воды в системе водяного насоса эжектора (ВНЭ); р2, С)2, У2 -то же, пульпы в напорном трубопроводе ГН до эжектора; р3, <33, Уз - то же, пульпы в напорном трубопроводе ГН за эжектором; а, и а2 - угол между геометрической осью соответственно первого и второго потоков и геометрической осью смешанного потока; Ц, Б2, Б3 - площадь живого сечения соответственно первого и второго потоков в расчетном сечении I - I и смешанного потока в расчетном сечении П-П.

Заметим, что уравнение (1) является аналогом уравнения, полученного В. С. Лаптевым, и отличается от него вторым слагаемым первой группы членов правой части (1), что, в свою очередь, объясняется разным конструктивным решением узлов эжектирования во всасывающем и напорном трубопроводах.

Обоснована математическая модель гидравлической системы ГН с эжектором в его напорном трубопроводе:

1)Н™ (д2)+днэ+дьэ-нвс (<3,)-нК0РП (дЛ-НплЛР,)- нБЕР )-

(2)

р! Р|

2)Нанэ(д,)-ХЧ-2>м,-2Э-ДНЭ-ДЬЭ =0; I I

и

Рз-Р| р.

4)ДЬЭ =

+1

•дг;

2-В

5) Ьпл.г. = <Рх(?У> Ькдр =Ф2(т> ЬМАГ =Ф3(т}, ЬРАС =ф4(т>, 2, = Ф5(т>, г,=ф6(т>

где ZI и Z2—статический напор по отношению соответственно к оси потока в месте установки эжектора и к оси выпускного сечения распределительного трубопровода.

Автором разработан алгоритм реализации модели (3).

Обоснованы схема (рис.1) и математическая модель гидравлической системы ГН с двумя эжекторами: с эжектором Э[ на всасывающем и эжектором Э2 на напорном трубопроводах ГН.

Рис.1. Схема гидравлической системы с эжектором на всасывающем и напорном трубопроводах ГН

Структурная схема системы (1) имеет вид

Грунтонасо{ГН)

It

ТрубопровднаясетьГН

Эжектор <->

Водянойнасосэжектора Э2(ВНЗ)

It

ТрубопровднаясетьВНЭг

It

Эжектор it

Водянойнасосэжектора Э,(ВНЗ[)

It

ТрубопроеднаясетьВН3

(4)

Заметим, что в качестве математической модели левой части системы (4) использована модель, разработанная B.C. Лаптевым. Автором разработан алгоритм реализации математической модели всей системы (4) в целом. Проведены компьютерные расчеты, а в качестве тестовой задачи использованы реальные условия производства работ на ПК 360+96,11 - ПК 373+58,63 Северного обхода г. Новосибирска Федеральной автомобильной дороги Омск - Новосибирск. Сопоставление данных расчетов с данными натурных измерений приведены в пятой главе.

В третьей главе («Обоснование схемы соединения ступеней напора в транспортной линии земснарядов с перекачивающими станциями») расчетами подтверждена возможность четырех разновидностей нештатной ситуации «Дефицит напора ГН» на нормативной плотности пульпы (рис.2).

Рис. 2. Нештатная ситуация «Дефицит напора ГН»: 1 - напорная характеристика ГН; 2 - гидравлическая характеристика трубопроводной сети; 3 - напорные характеристики дополнительных ступеней напора (перекачивающих станций); 4 - напорная характеристика ГН при нештатном диаметре РК

На конкретных примерах производства работ с применением многоступенчатых гидротранспортных систем земснарядов рассмотрены различные варианты соединения грунтонасосов транспортной линии с различными вариантами места установки стационарных или плавучих перекачивающих станций (ПС).

Собрана информация и создана база данных по результатам работы земснарядов ЗАО «Сибгидромехстрой» за последние пять лет (табл. 1). Построена многофакторная модель коэффициента использования рабочего времени земснарядов и определена значимость факторов (табл. 2).

В зависимости от значения коэффициента разброса проверялась устойчивость ряда и при необходимости проводилась логическая или математическая очистка ряда. Создана возможность расчета КИРВ с заданной вероятностью для любого конкретного земснаряда.

Таблица 1

Данные натурных испытаний__

Показатель работы Обозначение Поле

Календарное время за отчетный период, ч Т Т

Суммарное чистое время работы земснаряда, ч тР Тч

Суммарное время простоев земснаряда, ч Тп тР

В том числе по причине простоев:

чистка т, Т1

обвалование на карте т2 т2

ремонт бульдозера Т3 Т3

неисправности земснаряда т4 т4

профремонт земснаряда т5 т5

плавучий пульповод т6 т6

отсутствие электроэнергии т7 т7

неисправность перекачивающей станции т8 т8

прочие причины т, т9

КИРВ Кирв КЛГУ

Объем намыва, м3 V V

Фактическая грунтопроизводительность, м'Уч П Р

Таблица 2

Многофакторная модель КИРВ

Уравнение регрессии Значимость переменной, % Уравнение регрессии Значимость переменной, %

Кирв=+0,998 -0,9993•Тб/Т 8,84

-0,9985'Т2/Т 26,47 -0.9926-Т,/Т 7,14

-0.9982-Т9/Т 21,27 -0,9999-Тв/Т 5,82

-0,9987-Т/Г 11,81 -0,9970-Т3/Т 5,07

-0,9985-Т7/Т 10,68 -0,9957-Тб/Т 2,89

В четвертой главе («Формирование базы данных для проектирования основных и вспомогательных работ в гидромеханизации») систематизированы основные технические и экономические показатели основного (земснаряды, грунтонасосы, гидромониторы) и вспомогательного (бульдозеры, краны-трубоукладчики, погрузчики, грейферы и др.) оборудования. Даны краткие сведения о разработанных автором или с участием автора методического, математического и программного

обеспечения для обоснования комплектов машин и механизмов при заданных конкретных условиях.

В пятой главе («Совершенствование технологии и организации гидромеханизации на примере Северного обхода г. Новосибирска Федеральной автомобильной дороги Омск - Новосибирск») приведены: схема организации работ при возведении 5-го и 6-го пусковых комплексов указанного объекта, технические характеристики используемого на объекте основного оборудования (земснарядов), характеристика грунтов карьеров, параметры гидротранспортной системы земснарядов, а также схемы и общий вид основных узлов системы гидротранспорта: схема трубопроводной сети водяных насосов эжекторов на всасывающем и напорном трубопроводах (соответственно Э] и Э2), геометрические параметры основных узлов системы гидротранспорта и количественные характеристики расчетных вариантов.

Расчетные варианты построены в последовательности увеличения приведенной дальности гидротранспортирования грунта по мере продвижения фронта намыва от ПК 360+96,11 до ПК 373+58,63. Показатели вариантов (подвариантов) приведены в табл.3.

Таблица 3

Показатели расчетных вариантов_

Показатель Участок земляного сооружения

ПК360-ПК365 ПК365-ПК367 ПК367-ПК373

Суммарная длина берегового трубопровода, м 1000 1650 2150

Статический напор, м 3 7 10 3 7 10 5 8 11 11

Эжектор Э[ на всасывающем трубопроводе ГН ± + + + + + + + + -

Эжектор Эг на береговом трубопроводе + + + - - + - - -

Продолжение табл. 3

1-я ПС плавучая + + - + + +

2-я ПС плавучая м - — » « •» . . _ +

Схемы трубопроводной сети водяного насоса эжектора на всасывающем (ВНЭ1) и напорном (ВНЭг) трубопроводах ГН

приведены соответственно на

зис. 3 и рис. 4.

О

□ □ □

♦1.8»

0.00

Рис. 3. Схема трубопроводной сети водяного насоса эжектора на всасывающем трубопроводе ГН: 1 - эжектор; 2 - всасывающий трубопровод ГН; 3 - напорный трубопровод ВНЭ (суммарная длина 50 м, диаметр 300 мм); 4 - земснаряд; 5 - ВНЭ типа Д200-90

на напорном трубопроводе ГН: 1 - всасывающий трубопровод ВНЭ (7=4м, Б=300 мм), установленного в плавучей насосной станции 2; 3 - напорный трубопровод ВНЭ (/=4м, Б=300 мм); 4 - эжектор; 5 - распределительная часть берегового трубопровода

Данные расчетов по отдельным вариантам (подвариантам) с помощью программного продукта, реализующего алгоритм автора, приведены на рис. 5. В работе дается количественное сопоставление данных расчетов с осредненными показаниями КИП в рубке управления земснаряда.

Л

\ \

к

1

Нлхм

17)

V ч

\ ч ч

ч

2500 <},А

>!<0||»»

V

1 \

1500 2С002500

2000 2«Ю

1500 2000 2¡00 (¡м1/, $00

Д

\\

_ 1

■-----

ч „___

2500 (¡Л »0

Л--'

2000 2500 (ЛЛ,

Рис. 5. Данные расчетов на нормативной плотности пульпы по вариантам: а) Z=3м, Эг, Э2-; б) г=3м, Э2-; в) Z=7м, ЭгЬ, Э2+; г) г=7м, Э,+, Э2-, 1-я ПС+; д) Ъ=\ 1м, Эг, Э2-, 1-я ПС+; е) 1-я ПС+, 2-я ПС+; 1 - напорная характеристика ГН; 2 - гидравлическая характеристика трубопроводной сети; 3 - отрегулированная гидравлическая (а, в, д, е) или напорная (г) характеристики

ОСНОВНЫЕ ВЫВОДЫ

1. Систематизированы разновидности нештатной ситуации «Дефицит напора ГН». Доказано, что в 80% случаев при возведении протяженных узкопрофильных земляных сооружений имеют место ситуации с неустойчивым пересечением или касанием напорной характеристики грунтонасосов и гидравлической характеристики трубопроводной сети.

2. Впервые в мировой инженерной практике вместо установки перекачивающих станций в указанных выше случаях применено эжектирование напорного трубопровода грунтонасо-са, а при необходимости и двойное эжектирование (всасывающего и напорного трубопроводов). Научная новизна такого ре-

шения подтверждена патентным поиском глубиной 30 лет и предварительной регистрацией двух патентов («Способ увеличения приведенной дальности гидротранспортирования грунта» и «Сменное грунтозаборное устройство земснарядов»). Достоверность полученного уравнения подпора эжектора подтверждена данными натурных исследований, проведенных автором при возведении Северного обхода г. Новосибирска Федеральной автомобильной дороги Омск - Новосибирск.

3. Проанализированы различные схемы соединения грун-тонасосов в транспортной линии земснарядов с различными вариантами места установки стационарных или плавучих перекачивающих станций. Аргументировано показано, что для решения вопроса о разрыве транспортной линии (устройстве промежуточных карьеров) необходимо количественно оценить надежность многоступенчатых гидротранспортных систем.

4. Разработан метод расчета коэффициента использования рабочего времени многоступенчатых гидротранспортных систем на основании статической обработки многолетних данных по результатам работы земснарядов ЗАО «Сибгидромехстрой». При этом проведена логическая и математическая очистка ряда с целью повышения его устойчивости и построена многофакторная модель коэффициента использования рабочего времени многоступенчатых гидротранспортных систем, определена значимость основных факторов.

5. С участием автора:

сформированы базы данных по основному и вспомогательному оборудованию гидромеханизации;

разработан и .зарегистрирован в отраслевом фонде алгоритмов и программ (№2672) программный продукт, позволяющий оперативно подбирать вспомогательные машины и механизмы.

В свою очередь, указанные выше разработки позволяют оперативно проводить проектные работы силами специализированных предприятий гидромеханизации.

Основные положения диссертации представлены в следующих опубликованных работах:

1. Лизунов E.B. Гидромеханизация земляных работ в транспортном строительстве / Е.В. Лизунов, В.А. Седов, B.C. Лаптев. - Новосибирск: Тип. СП «Наука», 2002. - 127с.

2. Лизунов Е.В. Актуальные задачи оптимизации технологических процессов гидромеханизации при возведении узкопрофильных земляных сооружений /Е.В. Лизунов, В.А. Седов // Известия вузов. Строительство, 2002, №3, с. 52-58.

3. Лизунов Е.В. Ресурсосберегающая технология гидромеханизации земляных работ при возведении узкопрофильных протяженных сооружений / Е.В. Лизунов, В.А. Седов, С.М. Кузнецов // Проблемы устойчивого функционирования регионального комплекса: Тр. Международного конгр. - Новосибирск: Изд-во СГУПС, 2002, с. 91-95.

4. Лизунов Е.В. Оптимизация технологических процессов гидромеханизации при производстве земляных работ / Е.В. Лизунов, В.А. Седов // Беринговский межконтинентальный транспортный коридор в развитии Чукотки: вчера, сегодня, завтра: тр. междунар. конгр. - Новосибирск: Изд-во СГУПС, 2002, с. 270273.

5. Лизунов Е.В. Ресурсосберегающая технология гидромеханизации земляных работ при возведении узкопрофильных протяженных сооружений / Е.В. Лизунов, В.А. Седов, С.М. Кузнецов // Актуальные проблемы проектирования и возведения зданий и сооружений с учетом энергосберегающих технологий и методов строительства // Тр. междунар. научно-практ. Конференции. - Пенза: Изд-во ПГАС, 2002, с. 79-88.

6. Седов В.А. Обоснование применения машин и механизмов для строительства сооружений / В.А. Седов, В.П. Перцев, С.М. Кузнецов // Транспортное строительство. - 2004. - №2. - с. 12-14.

7. Кузнецов С.М., Воробьев B.C., Седов В.А., Свидетельство об отраслевой регистрации разработки №2672 «Подбор строительных машин для производства земляных работ» от 05.06.2003г.

8. Лизунов Е.В. Новый подход к концепции вывода грунто-насосов земснарядов из нештатных ситуаций при разработке

грунтов способом гидромеханизации / Е.В. Лизунов, В.А. Седов, B.C. Лаптев // Известия вузов. Строительство. - 2004. — №6. -С. 52-57.

9. Седов В. А. К вопросу формирования методики определения организационно-технологической надежности машин при гидромеханизации земляных работ / В. А. Седов, С. М. Кузнецов // «Межвузовский сборник научных трудов».- Новосибирск: Изд-во СГУПС, 2004.- С. 82-86.

10. Кузнецов С. М. Имитационная модель оценки инвестиционных проектов / С. М. Кузнецов, О. А. Легостаева, В. А. Седов // «Межвузовский сборник научных трудов».- Новосибирск: Изд-во СГУПС, 2004.- С. 20-26.

Новосибирский государственный архитектурно-строительный университет (Сибстрин) 630008. Новосибирск, ул. Ленинградская, 113

Отпечатано мастерской оперативной полиграфии НГАСУ (Сибстрин) 125 п.л. Тираж 100. Заказ

РНБ Русский фонд

2007-4 16842

__у

Введение.

1. Анализ состояния вопроса и задачи исследований.

1.1. Классификация намывных земляных сооружений по различным признакам.

1.2. Особенности возведения узкопрофильных протяженных сооружений.

1.2.1. Особенности технологии производства работ.

1.2.2. Особенности организации работ.

1.3. Оптимизация технологических процессов гидромеханизации.

1.4. Вспомогательные работы.

1.5. Выводы и задачи исследований.

2. Обоснование метода увеличения приведенной дальности гидро-^ транспортирования грунта эжектированием напорного трубопровода грунтонасоса.

2.1.Факторы, определяющие приведенную дальность гидротранспортирования грунта.

2.2. Существующие способы эжектирования и методы их расчетного обоснования.

2.3. Разработка метода расчетного обоснования параметров эжектирования напорного трубопровода.

2.3.1. Физическая и математическая модели.

2.3.2. Реализация математической модели методом математической имитации процесса самонастройки сложных гидравлических систем.

2.3.3. Формализация напорных характеристик и расходов при двойном эжектировании гидротранспортной системы земснарядов.

3. Обоснование схемы соединения ступеней напора в транспортной линии земснарядов с перекачивающими станциями.

3.1. Возможные схемы соединения и их предварительный анализ.

3.2. Метод расчета коэффициента использования рабочего времени многоступенчатых гидромеханизированных комплексов.

3.3. Расчет экономического эффекта от эжектирования напорного трубопровода.

4. Формирование базы данных для проектирования основных и вспомогательных работ в гидромеханизации.

4.1. Основные положения.

4.2. База данных по земснарядам, грунтовым и водяным насосам.

4.3. База данных по вспомогательным машинам и механизмам.

4.4. Автоматизация ресурсосберегающего проектирования комплектов машин.

5. Совершенствование технологии и организации гидромеханизации на примере Северного обхода г. Новосибирска федеральной автомобильной дороги Омск- Новосибирск. f 5.1. Схема организации работ при возведении 5-го и 6-го пусковых комплексов.

5.1.1. Техническая характеристика основного оборудования.

5.1.2. Характеристика грунтов карьеров.

5.2. Увеличение проектной величины приведенной дальности гидротранспортирования грунта.

Важными народнохозяйственными задачами в современных условиях являются снижение стоимости строительства, сокращение трудовых затрат и внедрение энерго- и ресурсосберегающих технологий. Этим требованиям в полной мере отвечает гидромеханизация как один из наиболее эффективных способов комплексной механизации массовых земляных работ. Гидромеханизация - единый неразрывный технологический комплекс от разработки до укладки грунта в земляное сооружение, имеющий ряд важных преимуществ перед другими способами производства земляных работ, основные из которых следующие:

1) экологичность, особенно в условиях городской застройки;

2) малочисленный обслуживающий персонал;

3) сокращение площади земельного отвода карьера за счет более полной отработки обводненных месторождений нерудных строительных материалов или разведанных карьерных залежей с применением специальных грунтозабор-ных устройств и эжекторов с целью увеличения глубины подводной разработки грунта;

4) возможность использования под строительство бросовых земель: оврагов и балок, пойменных, заболоченных и подтопляемых территорий;

5) высокая производительность труда благодаря непрерывности всех технологических операций по разработке, транспорту и укладке грунта;

6) относительно низкая стоимость работ, например, по сравнению с производством земляных работ сухим способом;

7) высокая степень механизации и автоматизации всех процессов.

Особо важны перечисленные достоинства гидромеханизации при возведении протяженных земляных сооружений (гидротехнических и мелиоративных дамб, земляного полотна автомобильных и железных дорог и др.). Специфика организационно-технологических решений при производстве таких работ отражена в специальной литературе и в нормативных документах совершенно недостаточно. При этом наиболее сложно решается задача обоснования проектной грунтопроизводительности земснарядов с учетом периодически возникающих нештатных ситуаций в режимах работы грунтонасосов («Кавитация грунтонасоса», «Дефицит напора грунтонасоса», «Работа гидравлической системы грунтонасоса на левой рабочей точке», «Разорванные рабочие характеристики гидравлической системы»).

Многолетняя практика производства гидромеханизированных земляных работ при возведении протяженных сооружений в ЗАО «Сибгидромехстрой», особенно при строительстве Северного обхода г. Новосибирска Федеральной автомобильной дороги Омск - Новосибирск, убедительно выявила следующие обстоятельства:

1) из указанных выше возможных нештатных ситуаций две последние («Работа гидравлической системы грунтонасоса на левой рабочей точке», «Разорванные рабочие характеристики гидравлической системы»), во-первых, составляют, как правило, не более 5-10% от общего количества нештатных ситуаций, во-вторых, вывод грунтонасосов из этих нештатных ситуаций экономически целесообразен только на стадии проектирования. Т.е. до приобретения организацией оборудования и комплектующих;

2) особую актуальность имеет задача вывода грунтонасоса из периодически возникающей нештатной ситуации «Дефицит напора грунтонасоса», когда относительно небольшие дефициты напора чередуются с их избытком, что в свою очередь, приводит к нештатной ситуации «Кавитация грунтонасоса».

В связи с изложенным, задачами исследований явились:

1) инженерное решение и научное обоснование его параметров путем нетрадиционного вывода гидротранспортной системы земснарядов из нештатной ситуации «Дефицит напора грунтонасоса» эжектированием напорного трубопровода грунтонасоса;

2) создание единой гидравлической системы эжектирования всасывающего и напорного трубопроводов грунтонасоса для обеспечения оперативного вывода гидротранспортной системы земснарядов из наиболее часто возникающих нештатных ситуаций «Дефицит напора грунтонасоса» и «Кавитация грунтонасоса».

Не менее актуальной в рассматриваемых условиях является оперативное проектирование вспомогательных работ (вскрыша карьеров, подготовка основания под сооружения, возведение первичного обвалования и др.). Решение такой задачи может быть существенно облегчено после создания необходимой компьютерной базы данных с адресным поиском.

Решению всех перечисленных задач посвящены основные разделы диссертации.

6. ОСНОВНЫЕ ВЫВОДЫ

1. Систематизированы разновидности нештатной ситуации «Дефицит напора ГН». Доказано, что в 80% случаев при возведении протяженных узкопрофильных земляных сооружений имеют место ситуации с неустойчивым пересечением или касанием напорной характеристики грунтонасосов и гидравлической характеристики трубопроводной сети.

2. Впервые в мировой инженерной практике вместо установки перекачивающих станций в указанных выше случаях применено эжектирование напорного трубопровода грунтонасоса, а при необходимости и двойное эжектирование (всасывающего и напорного трубопроводов). Научная новизна такого решения подтверждена патентным поиском глубиной 30 лет и предварительной регистрацией двух патентов («Способ увеличения приведенной дальности гидротранспортирования грунта» и «Сменное грунтозаборное устройство земснарядов»).

3. Методом математической (итерационной) имитации процесса самонастройки сложной гидравлической системы грунтонасоса с эжектором в его напорном трубопроводе решена актуальная недетерминированная научно-техническая задача. Достоверность полученного при этом уравнения подпора эжектора подтверждена данными натурных исследований, проведенных автором при возведении Северного обхода г. Новосибирска Федеральной автомобильной дороги Омск - Новосибирск.

4. Расчетами с использованием многолетних статистических данных ЗАО «Сибгидромехстрой» подтверждена экономическая эффективность эжектирования напорного трубопровода в размере 36% по сравнению с вариантом установки перекачивающих станций за счет снижения: единовременных затрат при заменен перекачивающих станций с грунто-насосом на плавучие станции с водяным насосом эжектора (в 8 раз); удельных энергозатрат на гидротранспорт грунта (в 2 раза); численности обслуживающего персонала (с 12 до 4 человек).

5. С участием автора: сформированы базы данных по основному и вспомогательному оборудованию гидромеханизации; разработан и зарегистрирован в отраслевом фонде алгоритмов и программ (№2672) программный продукт, позволяющий оперативно подбирать вспомогательные материалы и механизмы.

В свою очередь, указанные выше разработки позволяют оперативно проводить проектные работы силами специализированных предприятий гидромеханизации.

1. Меламут Д.Л. Гидромеханизация в мелиоративном и водохозяйственном строительстве: учебн. пособие для вузов / Д.Л. Меламут. М.: Строй-издат, 1981.-303с.

2. Бессонов Е.А. Технология и механизация гидромеханизированных работ: справ. Пособие для инженеров и техников / Е.А. Бессонов, —М.: Центр, 1999. 544с.

3. Шкундин Б.М. Гидромеханизация в энергетическом строительстве / Б.М. Шкундин. М.: Энергоатомиздат, 1986. - 224с.

4. Гидромеханизация земляных работ: ч.2. Технология гидромеханизации. Учебное пособие / Ю.А. Попов, В.Я. Мельник, М.А. Нюшков и др. Новосибирск: НГАСУ. - 64с.

5. Лизунов Е.В. Гидромеханизация земляных работ в транспортном строительстве / Е.В. Лизунов, В.А. Седов, B.C. Лаптев. Новосибирск: Тип. СП «Наука», 2002. - 127с.

6. Рекомендации по проектированию намывных плотин (на стадии строительства) П 31-86. Л.: ВНИИГ. - 1987. - 52с.

7. СНиП 2.06.05-84. Плотины из грунтовых материалов / Госстрой СССР. М.: ЦИПТ Госстроя СССР, 1989. - 32с.

8. СНиП III-8-76. Земляные сооружения / Госстрой СССР. М.: Стройиздат, 1975.- 48с.

9. СН 449-72. Указания по проектированию земляного полотна железных и автомобильных дорог. М.: Транспорт, 1972. - 86с.

10. Биткин Г.В. Гидромеханизация в транспортном строительстве / Г.В. Биткин, В.А. Горин, Н.Г. Вавилов. -М.: Транспорт, 1970. 304с.

11. Глевицкий В.И. Гидромеханизация в транспортном строительстве: Справ, пособие / В.И. Глевицкий. М.: Транспорт, 1988. - 271с.

12. ВСН 34-87. Указания по проектированию производства земляных работ при сооружении земляного полотна железных дорог способом гидромеханизации. -М.: Минтрансстрой СССР, 1986. 112с.

13. Оптимизация процессов гидромеханизации земляных работ в современных условиях / Ю.А. Попов, М.Н. Шадрина, Е.В. Лизунов и др. // Известия вузов. Строительство, 2001, №9-10, с. 77-84.

14. Лизунов Е.В. Актуальные задачи оптимизации технологических процессов гидромеханизации при возведении узкопрофильных земляных сооружений /Е.В. Лизунов, В.А. Седов // Известия вузов. Строительство, 2002, №3, с. 52-58.

15. Теория процессов гидромеханизации. Учебное пособие / Ю.А.Попов, М.Н. Шадрина, Е.В. Лизунов и др. Новосибирск: НГАСУ, 2000. - 84с.

16. Шкундин Б.М. Машины для гидромеханизации земляных работ: справочное пособие по строительным машинам / Б.М. Шкундин. М.: Строй-издат, 1982. - 183с.

17. Попов Ю.А. Инженерные основы регулирования и оптимизации режимов работы земснарядов: учебное пособие / Ю.А. Попов, Д.В. Рощупкин, Т.И. Пеняскин. Новосибирск: НИСИ, 1976. - 67с.

18. СНиП IV-5-84. Сборник единых районных единичных расценок на строительные конструкции и работы (ЕРЕР-84). Сб. 1: Земляные работы / Госстрой СССР. М.: Стройиздат, 1983. - 116с.

19. Головнев С.Г. Технология зимнего бетонирования: оптимизация параметров и выбор методов / С.Г. Головнев; Южно-Уральский гос. Ун-т. Челябинск: Изд-во ЮУрГУ, 1999. - 150с.

20. Головнев С.Г. Оптимизация методов зимнего бетонирования / С.Г. Головнев. Л.: Стройиздат. Ленингр. отд-ние, 1983. - 235с.

21. Моисеева Е.Н. Оптимизация разработки природных месторождений нерудных строительных материалов способом гидромеханизации / Е.Н. Моисеева // Тр. НГАСУ, т.6, №5(26), 2003. С. 12-17.

22. Попов Ю.А. Подготовка к зимней экскавации нерудных строительных материалов, уложенных в штабели или склады способом гидромеханизации / Ю.А. Попов, Е.Н. Моисеева // Изв. вузов. Ст-во, 2003. №10. - С. 53 - 59.

23. Шкундин Б.М. Землесосные снаряды/ Б.М. Шкундин. М.: Энергия, 1968.-376с.

24. Шкундин Б.М. Землесосные снаряды: учебное пособие для вузов/ Б.М. Шкундин. М.: Энергия, 1973. - 272с.

25. Шкундин Б.М. Землесосные работы в гидротехническом строительстве: учебное пособие для вузов / Б.М. Шкундин. М.: Высшая школа, 1977. -239с.

26. Нурок Г.А. Процессы и технология гидромеханизации открытых горных работ: учебник для вузов / Г.А. Нурок. М.: Недра, 1979. - 549с.

27. Юфин А.П. Гидромеханизация / А.П. Юфин. М.: Стройиздат, 1974. -223с.

28. Смолдырев А.Е. Трубопроводный транспорт / А.Е. Смолдырев. М.: Недра, 1970.-272с.

29. Попов Ю.А. Новая концепция земснарядостроения в строительной гидромеханизации / Ю.А. Попов, Д.В. Рощупкин, М.А. Нюшков // Изв. Вузов. Строительство, 1998, №7. С.109-116.

30. ЕНиР Сб. Е2. Земляные работы. Вып. 2. Гидромеханизированные земляные работы / Госстрой СССР. М.: Стройиздат, 1987. - 96с.

31. Рычагов В.В. Насосы и насосные станции / В.В. Рычагов, М.М. Фло-ринский. М.: Колос, 1975. - 416с.

32. Пеняскин Т.И. Гидромеханизация добычи песка и гравия: Учебное пособие / Т.И. Пеняскин, А.А. Матвеев. Екатеринбург: Изд-во УГГГА, 1993. -96с.

33. Огородников С.П. Инжектирование на землесосных снарядах / С.П. Огородников. М.: Госстройиздат, 1962. - 207с.

34. Огородников С.П. Гидромеханизация разработки грунта / С.П. огородников. М.: Госстройиздат, 1986. - 255с.

35. Мустафин Х.Ш. Расчет эжектора на воде и гидросмеси / Х.Ш. Мус-тафин // Сб. тр. ВНИИНеруда. 1968. - Вып. 24. - с. 376-378.

36. Жученко В.А. Новая технология гидромеханизированной добычи и переработки грунтов / В.А. Жученко. М.: Стройиздат, 1973. - 288с.

37. Харин А.И. Гидромеханизация в мелиоративном строительстве / А.И. Харин. М.: Колос, 1982. - 207с.

38. Харин А.И. Технология подводной разработки грунтов в строительстве / А.И. Харин. М.: Стройиздат, 1980. - 70с.

39. Мирошник Б.Е. гидромеханизация земляных работ в железнодорожном строительстве: Учебное пособие / Б.Е. Мирошник, Д.В. Рощупкин, А.А. Цернант. Новосибирск: НИИЖТ, 1971. - Ч. 2. - 86с.

40. Кожевников Н.Н. Применение и совершенствование эжектирующих земснарядов / Н.Н. Кожевников // Гидротехническое строительство. 1995. -№5.-С. 28-31.

41. Масляков Г.М. основные направления развития гидромеханизации в гидротехническом строительстве / Г.М. Масляков, С.Т. Розиноер // Гидротехн. стр-во. 1979. - №5. - С. 40-42.

42. Гришко Г.М. Метод расчета оптимального межремонтного ресурса грунтововго насоса / Г.М. Гришко, А.В. Полежаев // Гидротехн. стр-во. 1979. -№3.-С. 36-37.

43. Попов Ю.А. Глубокая разработка обводненных месторождений нерудных строительных материалов способом гидромеханизации // Изв. Вузов. Стр-во. 1999. - №7. - С. 75-80.

44. Будько И.П. Новое грунтозаборное устройство землесосного снаряда / И.П. Будько, Ф.Д. Цейтлин // Гидротехн. стр-во. 1992. - №5. - С. 36-40.

45. Попов Ю.А. Гидромеханизация земляных работ в зимнее время /Ю.А. Попов, Д.В. Рощупкин. JL: Стройиздат, Ленингр. отд-ние, 1979. - 184с.

46. Нейтман JI.H. Оснащение земснарядов погружными грунтовыми насосами / J1.H. Нейтман, М.М. Фридман, Ф.П. Цурган // Гидротехн. стр-во. -1994. -№1. С. 43-46.

47. Ухин Б.В. Опыт эксплуатации земснаряда с погружными грунтовыми насосами и выбор величины его заглубления /Б.В. Ухин, Н.Г. Упоров // Специальные строительные работы. 1974. - Серия V, Вып. 12. - С. 1-4.

48. Кривченко Г.И. Гидравлические машины: Турбины и насосы. Учебник для вузов / Г.И. Кривченко. М.: Энергоатомиздат, 1983. - 320с.

49. Джваршейшвили А.А. Гидротранспортные системы горнообогатительных комбинатов / А.А. Джваршейшвили. М.: Недра, 1973. - 351с.

50. Попов Ю.А. Глубокая подводная разработка грунтов способом гидромеханизации / Ю.А. Попов, B.C. Лаптев // Изв. Вузов. Стр-во, 2003. №12. -С.-52-57.

51. Лаптев B.C. Глубокая подводная разработка грунта способом гидромеханизации / B.C. Лаптев // Тр. НГАСУ, т.6, №5(26), 2003. С. 6-11.

52. Попов Ю.А. Бескавитационная подводная разработка грунтов способом гидромеханизации / Ю.А. Попов, B.C. Лаптев // Междунар. Сб. научн. тр. «Актуальные проблемы современности», 2003, вып. 2. С. 76-79.

53. Каменев П.Н. Гидроэлеваторы в строительстве / П.Н. Каменев. М.: Стройиздат, 1970.-415с.

54. Упоров Н.Г. Гидромеханизация земляных работ / Н.Г. Упоров. М.: Стройиздат, 1979. - 201с.

55. Альтшуль А.Д. Гидравлика и аэродинамика (Основы механики жидкости): Учебное пособие / А.Д. Альтшуль, П.Г. Киселев. М.: Стройиздат. - 323с.

56. Киселев П.Г. Справочник по гидравлическим расчетам / П.Г. Киселев. М.: Энергия, 1972. - 352с.

57. Идельчик И.Е. Справочник по гидравлическим сопротивлениям / И.Е. Идельчик. М.: Машиностроение, 1992. - 672с.

58. Киселев П.Г. Гидравлика, основы механики жидкости / П.Г. Киселев. -М.: 1980.-360с.

59. Бессонов Е.А. Способы повышения концентрации твердого в гидросмеси при разработке грунтов земснарядами / Е.А. Бессонов, Н.А. Щербаков // Сб. «Гидромеханизация-98». Матер. Первого съезда гидромеханизаторов России. М.: МГГУ, 1999. - С. 82-86.

60. Бессонов Е.А. О выборе наиболее эффективной технологии добычи песка в условиях полуострова Ямал / Е.А. Бессонов // Сб. «Гидромеханизация-98». Матер. Первого съезда гидромеханизаторов России. М.: МГГУ, 1999. - с. 67-72.

61. Попов Ю.А. Гидромеханизация в Северной строительно-климатической зоне / Ю.А. Попов, Д.В. Рощупкин, Т.И. Пеняскин. Л.: Стройиздат, Ленинг. Отд-ние, 1982. - 224 с.

62. Сапожников А.В. Влияние плотности гидросмеси на производительность земснарядов при разработке грунта на больших глубинах / А.В. Сапожников // Сб. тр. НГАСУ. 1999. - №2. - С. 41-51.

63. Зелепукин Н.П. Справочник гидромеханизатора / Н.П. Зелепукин, Л.М. Раввинский, А.И. Харин. Киев: Будивельник, 1969. - 226с.

64. Офенгенден Н.Е. Промышленный трубопроводный транспорт / Н.Е. Офенгенден. М.: Стройиздат, 1976. - 117с.

65. Herbst F. Aufhaltung von Flotationsbergen- «Zeitschrift fur Erzbergbau und Metallhiittenwesen», 1962, № 4, 5, p. 26-28.

66. Rumble R. V. et al. Slimes dams for C. A. S. T. Ltd. Diamond mine, Chana. «Bulletin of the Institution of Mining and Metallurgy», 1966, №4, p. 12-15.

67. Лахтин В.П. Расчет некоторых параметров гидросмеси при погружении всасывающей трубы в грунт / В.П. Лахтин // Гидротехн. стр-во. 1956. — №3. - с. 20-23.

68. Рощупкин Д.В. Разработка грунтов землесосными снарядами / Д.В. Рощупкин. -М.: Транспорт, 1969. 136с.

69. Фридман Б.Э. Всасывание песка под водой / Б.Э. Фридман // Гидротехн. стр-во. 1951.-№8.-С. 32-36.

70. Огородников С.П. Грунтозаборные устройства земснарядов / С.П. Огородников, В.Б. Сладкое, М. Фенцл и др. // Строительные и дорожные машины. 1983.- №9.-с. 11-13.

71. Огородников С.П. Основы современной методики расчета грунтоза-борных устройств землесосных снарядов / С.П. Огородников // Строительные и дорожные машины. 1974. - №4. - С. 28-31.

72. Мустафин Х.Ш. Эжекторный грунтозабор на землесосных снарядах / Х.Ш. Мустафин // Сб. тр. ВНИИНеруда. 1963. - Вып. 3. - С. 100-105.

73. Результаты исследований эжектора без приемной камеры / В.Д. Та-рыкин // Сб. тр. ВНИИНеруда. 1977. - Вып. 14. - С. 34-39.

74. Основы методики технического нормирования труда в строительстве. Вып. 4. Проведение нормативных наблюдений. М: Стройиздат, 1966. 152 с.

75. Седов В.А. Обоснование применения машин и механизмов для строительства сооружений / В.А. Седов, В.П. Перцев, С.М. Кузнецов // Транспортное строительство. -2004. -№ 2. -С. 12-14.

76. Кузнецов С.М., Воробьёв B.C., Седов В.А. Свидетельство об отраслевой регистрации разработки № 2672 "Подбор строительных машин для производства земляных работ" от 05.06.2003 г.

77. Кузнецов С.М. Системотехника ресурсосберегающих технологических процессов строительства. Монография / С.М. Кузнецов, О.А. Легостаева. — Новосибирск: Изд-во СГУПС, 2003. 233 с.

78. Кузнецов С.М. Оптимизация организационно-технологических решений в промышленном и гражданском строительстве. Учеб. пособие / С.М. Кузнецов. Новосибирск: НГАСУ, 2000. Ч. 1. - 68 с.

79. Комаров А.А. Оптимизация производственных процессов в строительном комплексе: Учебное пособие / А.А. Комаров, С.М. Кузнецов, P.M. Брызгалова, Н.В. Холомеева. Новосибирск: СГУПС, 1999. -105 с.

80. Комаров А.А. Обоснование применения новых материалов, конструкций, машин и механизмов при строительстве сооружений из сборных элементов / А.А. Комаров, С.М. Кузнецов, P.M. Брызгалова // Изв. вузов. Строительство. -1999. -№ 10. -С. 54-57.

81. Кузнецов С.М. Автоматизация ресурсосберегающего проектирования комплектов конструкций, машин и механизмов для строительства промышленных зданий / С.М. Кузнецов // Изв. вузов. Строительство. -2000. -№ 9. -С. 5862.

82. Кузнецов С.М. Формирование комплектов строительной техники при моделировании строительства транспортных сетей / С.М. Кузнецов, B.C. Воробьёв // Изв. вузов. Строительство. -2003. -№ 10. С. 67-72.

83. Воробьёв B.C. Формирование комплексов строительной техники при сооружении транспортных объектов / B.C. Воробьёв, В.П. Перцев, С.М. Кузнецов // Транспортное строительство. -2003. -№ 8. С. 22-26.

84. Лизунов Е.В. Новый подход к концепции вывода грунтонасосов земснарядов из нештатных ситуаций при разработке грунтов способом гидромеханизации / Е.В. Лизунов, В.А. Седов, B.C. Лаптев // Изв. Вузов. Строительство. -2004.-№6.-С. 52-57.

85. Громыко Г.Л. Статистика. М.: Изд-во Моск. ун-та, 1981. - 408 с.

86. МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

87. ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КООРДИНАЦИОННЫЙ ЦЕНТР ИНФОРМАЦИОННЫХ ТЕХНОЛОГИЙ

88. ОТРАСЛЕВОЙ ФОНД АЛГОРИТМОВ И ПРОГРАММ

89. СВИДЕТЕЛЬСТВО ОБ ОТРАСЛЕВОЙ Р Е Г И С Т Р А'ЦП И Р A 3 Р А Б О Г К И2672

90. Настоящее свидетельство выдано на разработку:

91. Подбор строительных машин для пронзмщепм земляных pa6otj зарегистрированную в Отраслевом фонде алгоритмов р программ.

92. Дата регистрации: 05 нюня 2003 год»

93. Акторы; Кузвецов C.Mt Воробьев В.С, Седов ВЛ.

94. Оргаяваа1щя-рвзработчик: Сибирский государственныйункверсвтет путей сообщения1. Директор1. Ррпмщтш ОФ1. Кяявшмпкч АЛ.Гшйи

95. Министерство путей сообщения Сибирский государственный университет путей сообщения

96. УТВЕРЖДАЮ: Проректор по научной работе д.т.н., профессор A.M. Островский» 2003 г.

97. РЕКЛАМНО-ТЕХНИЧЕСКОЕ ОПИСАНИЕ Подбор строительных машин для производства земляных работ1. Листов 301. Разработчики:к.т.н., доцент Кузнецов С.М.к.т.н., профессор Воробьёв B.C.главный инженер Седов В.А. ЗАО «Сибгидромехстрой»1. Новосибирск, 2003

98. Функциональное назначение.32 Область применения.33 Системные требования.4

99. Ф 4 Программное обеспечение.5

100. Программа расчета объемов земляных масс и распределение их при вертикальной планировке площадки «POZ».5

101. Программа расчёта глубины промерзания грунта «Glubina».12

102. Программа подбора одноковшового экскаватора «Ekskavator».13

103. Программа подбора автотранспорта «Samosval».15

104. Программа подбора скрепера «Skreper».17

105. Программа подбора бульдозера «Buldozer».19

106. Программа подбора экскаваторного комплекта «Eskom».21

107. Программа подбора погрузчика «Pogruzhik».22

108. Программа подбора автогрейдера «Greyder».27

109. Программа подбора катка «Katok».27

110. Условия передачи программного обеспечения.29

111. Список используемых источников. 301 ФУНКЦИОНАЛЬНОЕ НАЗНАЧЕНИЕ

112. При выборе комплектов машин, рассматриваются все возможные варианты, для которых определяется значение целевой функции. По минимальному значению последней делается окончательный выбор комплекта машин.2 ОБЛАСТЬ ПРИМЕНЕНИЯ

113. Программное обеспечение предназначено для оптимального подбора строительных машин при производстве земляных работ в транспортном, промышленном и гражданском строительстве.

114. Минимальные системные требования:

115. Операционная система Microsoft Windows 95 / 98 / Me / 2000 / ХР.

116. Процессор Pentium 133 МГц.3. 32 МБ оперативной памяти.

117. Разрешение экрана 800 х 600.5. 4- скоростное устройство для чтения компакт-дисков или DVD-дисков.6. Мышь.4 ПРОГРАММНОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ

118. Программа расчета объемов земляных масс и распределение их при вертикальной планировке площадки «POZ»

119. Для расчета объёмов земляных масс и распределения их при вертикальной планировке площадки разработана программа «POZ» 1.

120. Объемы земляных работ по планировке площадки в программном обеспечении «POZ» подсчитываются по рабочим отметкам углов последовательно для каждого квадрата по следующим формулам.

121. Объем четырехгранной призмы в одноименных квадратах (рисунок 4.1,а) V= a2 (hx + h2 + h2 + h4) /4, (4.1)где a — сторона квадрата, м;hv h2, /г3, /г4, — рабочие отметки в углах квадрата, м;

122. В пределах переходных квадратов объемы считаются отдельно для насыпи и выемки. Если квадрат разбивается на две трапеции (рисунок 4.2, б):ут. | f ; ГВ(Н)+ . (4.2)w 4 fy + /г, + hj + w 4 + l\ + l\ + hA

123. Для квадрата, в котором нулевой линией отсекается треугольник и пятиугольник (рисунок 1, в).где d,l — расстояние от вершины до нулевой точки на сторонах переходного квадрата, м.

124. Дополнительные объемы земляных масс, связанные с устройством откосов, определяются с учетом принятого коэффициента заложения откоса т, и полученные значения прибавляются к основным объемам тех квадратов, к которым относятся эти откосы.

125. Значение коэффициента откоса принимается в зависимости от вида грунта, его влажности и назначения сооружения по СНиП 194.

126. Объем угловой четырехгранной пирамиды (рисунок 4.1, в):1. V^f, (4.4)где т — коэффициент заложения откоса; h — рабочая отметка в угле квадрата, м;1. Плоскость1. Поверхность земли

127. Четырехфаннаа угловая пирамида

128. Рисунок 4.1 Схемы геометрических фигур

129. Объем бокового призматоида (рисунок 4.2, в):г-<=(*♦/«).

130. Объем трехгранной пирамиды в переходных квадратах (рисунок 4.1, в): rrtfl1. V=4.6)

131. Объемы насыпи рассчитываются в плотное состояние с учетом коэффициента остаточного разрыхления путем деления геометрического объема квадратной призмы на значение коэффициента.

132. Задача распределения земляных масс заключается в определении конкретных объемов грунта, перемещаемого из квадратов выемки в квадраты насыпи, установлении направления и средней дальности перемещения грунта в пределах площадки 1.

133. В случае, когда объем насыпи, превышает объем выемки, необходимо предусмотреть разработку грунта в карьере (в квадрате выемки с номером 0) и завоз недостающего грунта на площадку.

134. Нумерация квадратов в программе «POZ» предусмотрена последовательно слева направо и сверху вниз. Пример задания номеров квадратов показан на рисунке 4.2.

135. В таблице 4.1 приведены следующие обозначения: Vej объем выемки i-го квадрата; V„ j - объем насыпи у-го квадрата.

136. Математическую модель транспортной задачи по макету, приведенному в таблице 4.1 можно записать в следующем виде.