Виды и средства механизации строительных работ

Независимо от степени сложности технологических процессов в строительстве первичным звеном является комплексная механизация отдельных видов строительных работ. В настоящее время существует определенная классификация строительных работ по их видам, которая, к сожалению, не имеет в своей основе единого классификационного признака. Так, названия одних видов строительных работ соответствуют названию предмета пере­работки при выполнении этих работ, например, земляные, бетонные рабо­ты. Названия других определяют характер технологических процессов: погрузочно-разгрузочные, монтажные. Третьи названы по стадии выполнения работ при строительстве зданий, сооружений (отделочные работы).

Строительные работы, отнесенные к определенному виду, не являются однородными. Условия их выполнения могут быть весьма разнообразными, что, конечно, существенным образом влияет на проектирование и форми­рование средств комплексной механизации. Эти условия определяются многочисленными факторами, имеющими различную природу.

Комплексная механизация отдельных видов строительных работ, как правило, осуществляется с помощью комплектов, комплексов машин, кото­рые становятся структурной единицей машинных парков строительных организаций.

Комплекты машин могут составляться для выполнения всех работ или части работ по возведению строящегося объекта в целом или его части (конструктивного элемента). Комплексы машин могут состоять из нескольких входящих в них комплектов машин, предназначенных для  выполнения сложных  технологических  процессов  или  видов работ. 

В составе каждого комплекта машин можно условно выделить ведущие и вспомогательные машины.

  Ведущие машины — это машины, которые, как правило, определяют темп выполнения работ и в большинстве случаевоказывают влияние на выбор   вспомогательных  машин.

 Вспомогательные машины — это машины, обеспечивающие эффективное функционирование ведущих (основных) машин. Вспомогательные машины находятся во взаимосвязи и взаимодействии с ведущими машинами и оказывают большее или меньшее влияние на производительность и эффективность работы всего комплекта машин.  

Формирование состава комплекта (комплекса): машин может произво­диться как для конкретного технологического процесса, учитывающего характер возводимого здания, сооружения, его конструктивные особенно­сти, объемы работ и темпы их выполнения, наиболее рациональную техно­логию, так и для конкретного вида работ. Выделены ряд факторов, оказывающих существенное влияние на формирование  состава комплектов (комплексов) машин.

Факторы, оказывающие влияние  на  формирование  состава комплектов (комплексов) машин:

 а) степень сосредоточенности объектов строительства, наличие и состояние
подъездных    дорог,   что сильно  влияет  на   затраты  по    перебазированию   машин;

 б) географический район строительства с его климатическими, гидрологи­ческими условиями, дислокацией объектов строительных организаций, их производственной базы и др.;   .

  в) объемно-планировочные и конструктивные решения зданий и сооруже­ний (объемы работ, габариты сооружения, масса  сборных элементов);

   г) технология производства строительно-монтажных работ, которая определя­ется составом операций и степенью совмещения отдельных операций и про­цессов,  размещением   средств  механизации   на  строительном   объекте и т. п.;

д) организация производства работ, определяющая темп и сроки возведения отдельных элементов зданий и сооружений и объекта в целом;

    е) механовооруженность строительной организации, технические и органи­зационные формы содержания и обслуживания средств механизации.

Все многообразие объектов строительства можно условно разделить на три типа, характеризующиеся степенью однородности и объемом выпол­няемых работ:

 -  однородные, сосредоточенные работы большого объема работ (крупные объекты строительства, массовые работы);

    - почти  однородные, многократно повторяющиеся работы среднего объема (крупно, средне и мало серийные работы);

   -      разнородные,   рассредоточенные работы малых объемов.

Комплексная механизация объектов строительства первого типа, например, строительства АЭС, ГЭС, часто требует специализированных средств механизации или универсальных со специализированными рабочими органами большой производительности, но часто требующих больших средств на их доставку, монтаж, демонтаж.

Комплексная механизация объектов строительства второго типа, на­пример, строительство линейно-протяженных объектов, сооружений, обес­печивается за счет применения как специализированных, так и универсаль­ных машин с ограниченным набором сменного рабочего оборудования, но уже обладающих хорошей мобильностью, меньшими затратами на переба­зировку, монтаж и демонтаж.

Комплексная механизация объектов строительства третьего типа, на­пример, строительство отдельных коттеджей, обеспечивается в основном за счет применения универсальных машин с широким набором сменного ра­бочего оборудования, с хорошей мобильностью и маневренностью, с малы­ми затратами на перебазировку. 

 Формирование состава комплектов (комплексов) машин производится  в два этапа.

Этапы формирования состава комплектов (комплексов) машин следующие

 На  первом этапе, в зависимости от технологической характеристики механизируемого процесса, степени сосредоточенности объектов строи­тельства, географического района строительства, организации производства работ и механовооруженности строительных организаций и других факто­ров ,определяются необходимые технические параметры ведущих (основных) машин. Вначале определяют типы и типоразмеры ведущих машин (экскаватор, кран, бетононасос и т.п.), затем состав технологически необходимых вспомогательных машин, их типы, типоразмеры (автосамосвалы, бадьи для подачи бетона, распределительные стрелы и т.п.).

Для этих целей на первом этапе могут использоваться типизированные
составы комплектов машин, содержащиеся в схемах комплексной механи­зации и технологических, картах, номенклатура машин и средств малой механизации и другие источники.                                                                                                                                             - "                                                                                                                                              '

При этом следует учитывать ограничивающие факторы при отборе как ведущих, так и вспомогательных машин:

  -  возможность использования машин при выполнении работ в данных условиях, определяемую соотношением параметров машины и строящегося здания, сооружения (стесненность работ, большая высота подъема груза); возможность работы одной машины с другой (например, экскаватор должен иметь высоту разгрузки больше, чем высота кузова автосамосвала и т.п.);

-   наличие необходимых средств механизации;

-  возможность обеспечения  заданного  темпа  работы;

- возможность организации эффективного технического обслуживания и
ремонта и другие факторы.

На  втором этапе  из множества допустимых комплектов машин, предна­значенных для выполнения заданных объемов или видов работ, используя те или иные методы, в зависимости от ситуации определяют оптимальные комплекты машин.

 Каждый вид строительных работ имеет свой набор операций (работ) и машин.

К комплексно-механизированным земляным работам относятся работы: рыхление и отрывка грунта, погрузка на транспортные средства, транспортировка, выгрузка, зачистка, планировка и уплотнение грунта

(таблица 1.4)

Таблица 1.4 - Средства механизации для выполнения комплексно - механизированных

земляных работ

В зависимости от характера земляного сооружения, вида грунта, объе­ма выполняемых работ, сосредоточенности строительных объектов, рас­стояния транспортировки грунта, выбранной технологии и других факторов формируется множество комплектов машин, из которых в дальнейшем оп­ределяют  оптимальный вариант.

При всем многообразии машин для земляных работ в строительстве можно выделить несколько ведущих машин. В качестве ведущих машин в технологических комплектах при выполнении земляных работ наибольшее распространение нашли одноковшовые экскаваторы, бульдозеры, скреперы, одноковшовые погрузчики и др.

 Распространенность экскаваторного способа производства земляных работ объясняется технологической универсальностью одноковшовых экскаваторов, возможностью работать с большим набором сменного рабочего оборудования с различными видами транспортных средств.

    Бульдозерный и скреперный способы выполнения земляных работ используются чаще при незначительных расстояниях перемещения разработанного грунта.

  При разработке мерзлых грунтов и грунтов большой прочности в технологические комплекты машин могут быть включены специализированные машины. При необходимости обеспечения заданной плотности укла­дываемого грунта (возведение насыпей, плотин, обратная засыпка и др.) в состав комплектов машин вводятся машины для уплотнения грунта.

К комплексно-механизированным работам по приготовлению бетонной смеси и раствора относятся работы, при которых механизированным спосо­бом выполняются следующие  работы: подача материалов в загрузочные устройства, дозирование, загрузка бетоносмесителей (или растворосмесителей), пере­мешивание и выдача готовой смеси. Далее производится транспортировка бетонной смеси к месту укладки, укладка, распределение и уплотнений бетонной смеси (таблица 1.5).

Таблица 1.5 - Средства механизации для выполнения  комплексно – механизированных

                    бетонных работ

В зависимости от общего объема работ, необходимой интенсивности выполнения бетонных работ, объемов бетона, приходящегося на 1 м длины бетонируемого сооружения, размеров бетонируемых объектов и других факторов, может быть сформировано большое число комплектов, комплексов машин для выполнения бетонных работ. Большое разнообразие выполняемых работ требует не меньшего разнообразия и соответствующих комплектов машин.

К комплексно-механизированным погрузочно-транспортным и монтажным работам (таблица 1.6)  относятся работы по погрузке, транспортировке, разгрузке и монтажу различных изделий и конструкций (железобетонных, металлических, деревянных и т.п.).

Определение оптимального погрузочно-транспортного комплекта и комплекса машин для выполнения монтажных работ зависит от многочисленных факторов: объемно-планировочного решения возводимого сооружения, объемов работ, применяемых методов доставки изделий и конст­рукций и монтажа, темпа проведения монтажных работ и других факторов.

Таблица 1.6 - Средства механизации для выполнения комплексно – механизированных

погрузочно-транспортных и монтажных работ

 К комплексно-механизированным отделочным работам относятся штукатурные и малярные работы, включающие в себя следующие виды : приготовление, транспортиров­ку и нанесение штукатурных растворов и красок на поверхности сооружае­мого здания, объекта. Сегодня оснащение рабочих ручными и строительно-монтажными машинами регламентировано СНиПами. Это обусловлено воз­росшим значением средств малой механизации и сокращением затрат руч­ного труда, повышением эффективности строительно-монтажных работ. В СНиПах приводится перечень технологических операций, выполняемых с применением ручных машин. В основу положено оснащение бригад техно­логическими комплектами средств механизации, инструмента и оснастки, обеспечивающими выполнение работ на современном технологическом уровне, с минимально возможными при достигнутой технологии затратами ручного труда. Номенклатура ручных машин содержит свыше 270 наиме­нований.

В состав комплектов машин, кроме ведущих и вспомогательных, могут входить резервные машины, которые используются при выходе из строя ведущих и вспомогательных.

Если состав и структура машинного парка подрядной строительной организации не позволяют сформировать необходимое число оптимальных комплектов машин, то при расчете потребности в машинах определяют но­менклатуру и число недостающих типов и типоразмеров машин, намечаемых к поставке.

Чтобы обеспечить эффективную работу средств комплексной механи­зации при выполнении различных работ, применяют обслуживающие ма­шины, механизмы и оборудование, которые обеспечивают основные и вспомогательные машины электроэнергией, сжатым воздухом, топливом и т.п. (передвижные электростанции, компрессорные станции, автозаправ­щики, лебедки и др.).

 1.4. Совершенствование структуры парка машин

    Совершенствование машинного парка является составной частью единого организационно-технического процесса возведения зданий и сооружений, важнейшим рычагом осуществления нового хозяйственного механизма в строительстве. Оно должно проводиться систематически и комплексно по мере изменения объёмов и способов выполнения строительно-монтажных работ, расходования ресурса средств механизации, появления новых машин, внедрения достижений научно-технического прогресса в материально-техническую базу эксплуатации строительной техники. Соответствие размера и структуры парка машин объёмам и технологии строительно-монтажных работ, правильное распределение техники по объектам, её эффективное многосменное использование, поддержание парка машин в работоспособном состоянии способствуют росту производительности труда в строительстве и сокращению сроков возведения объектов, достижению высокого уровня качества сооружений.

Совершенствование машинного парка начинается с определения потребности и размера поставки средств механизации для выполнения во всех подотраслях строительства запланированных объёмов работ.

Исходными данными для расчёта потребности в строительных машинах являются:

- структура и физические объёмы строительно-монтажных работ;

  - выработка машин на различных видах работ;

 -способы выполнения отдельных видов строительно-монтажных работ и номенклатура потребных машин.

При определении объёмов работ учитывают факторы, влияющие на их величину:

   - научно-технический прогресс в области индустриализации строительства;

  - изменения в объёмно-планировочных и конструктивных решениях возводимых объектов;

 - достижения по технологии выполнения строительно-монтажных работ;

 - применение современных средств механизации;

 - снижение стоимости строительства.

В основу расчёта выработки машин должны быть положены передовые технические решения:

 - применение машин, имеющих области эффективного использования в подотраслях строительства;

- сооружение объектов на базе прогрессивной технологии выполнения строительно-монтажных работ;

 - организация ритмичной многосменной работы машин на объектах(таблица 1.7)

Таблица 1.7 - Зависимости между исходными данными для расчёта потребности в строительных

                   машинах

Формула	Назначение	Расшифровка
1	2	3
	Расчёт потребности средств механизации машинного парка, обслуживающего несколько подотраслей строительства	N- общая потребность в машинах для выполнения объёма работ на планируе- мый период; Wi – годовой объём работ, подлежащих выполнению в i-ой под- отрасли строительства; Ni – количество машин, необходимых для выполнения годового объёма работ i-ой подотраслью строительства
	Определение количества ма- шин, необходимых для выполнения данных объёмов работ	Vj – физический объём в натуральном выражении j-го вида работ; Уj- удельный вес объёмов работ, выполняемых данными машинами, %; Вj- годовая выработка в физических объёмах на одну машину или единицу главного параметра
	Определение объёма работ	VОБЩ- общий объём данного вида работ за базовый период; С- суммарная стоимость работ, выполненных за базовый период
; ;	Определение выработки машины при расчётах для низовых строительно-монтажных предприятий	Вэ.ч – выработка машины в физических измерителях за 1 ч. рабочего времени; Кв – коэффициент использования внутрисменного времени; Т –количество часов работы машины в течение года; Vраб- объём работ, на которые определены затраты машинного времени по ЕНиР; Нвр- норма времени по ЕНиР на выполнение объёма Vраб; tп- время полезной работы машины за смену, маш.-ч; tсм – продолжительность смены,ч
	Определение выработки ма- шин при расчётах для уровня крупных объединений, министерств, комитетов, кон- цернов, ассоциаций	Оф – объём фактически выполненных работ за отчётный период; Тф – факти- ческое рабочее время одной среднеспи- сочной машины за отчётный период
при условии полного прекращения произ- водства заменяемых средств механизации с момента выпуска новых машин при условии, что заменяемая машина будет выпускаться и в последующие годы производства новой машины при наличии ( заменяемой машины на i-м году производства новой машины	Определение потребности в новых машинах взамен находящихся в эксплуатации средств механизации аналогичного назначения     При отсутствии данных об объёмах работ, выполняемых заменяемыми машинами, определение потребности производится по формуле: где Кс – коэффициент способа производства работ	NH – потребность в новых машинах по годам выпуска; QH – объём работ данного вида на определённом году производства новой машины; УН – удельный вес объёма работ, выполняемый машинами данного типа на определённом году производства новой машины; и - годовая эксплуатационная производительность соответственно заменяемой и новой машины; NЗ – наличие заменяемых машин в строительстве на первый год серийного производства новых машин; АЗ – срок службы заменяемой машины.

  Номенклатура потребных машин должна соответствовать объектам их использования и приниматься в зависимости от технических возможностей и областей эффективного применения машин наличного парка, а также поступающих с заводов-изготовителей массовых средств механизации.

Изложенный выше порядок получения исходных данных позволяет определять среднегодовую потребность в строительных машинах прямым расчётом.

Для укрупнённых расчётов, когда получение абсолютных величин исходных данных затруднительно или невозможно, может быть использован метод, при котором за основу принимаются наличный парк машин, имеющийся в крупном строительно-монтажном предприятии, и объёмом работ, выполненный этим парком.

 Делением наличного парка машин на фактически выполненный объём работ получают условный базовый норматив потребности в машинах на 1 млн. руб., затем к этому нормативу вводятся поправочные коэффициенты изменения объёмов работ, структуры способов механизации, выработки машин в планируемом (рассматриваемом) периоде по сравнению с базовым годом. Путём умножения полученной потребности в машинах на объём строительно-монтажных работ, подлежащих выполнению в рассматриваемом периоде, устанавливают укрупнённую потребность в основной строительной технике на этот период.                           

1.5 Порядок замены строительных машин

   Замена строительной техники представляет собой непрерывный процесс технического перевооружения машинного парка строительно-монтажных предприятий и обеспечивает в условиях нового хозяйственного механизма своевременность выполнения работ на объектах при наименьших затратах заказчика и эксплуатирующей организации.

Замена строительных машин произво­дится в случаях:

- обновления длительно выпускаемой техники, снятия про­дукции с производства;

- списания с ос­таточной стоимостью недостаточно ра­ботоспособной машины;

- изменения кон­струкции прогрессивных моделей, на которые недостает комплектующих изде­лий и материалов;

- истечение ресурса и амортизационного срока службы маши­ны;

- прекращения эксплуатации неэффективной машины, не имеющей областей рационального применения в строитель­но-монтажном предприятии.

Сроки замены отдельных машин уста­навливаются в зависимости от их жизненного цикла, объемов и равномернос­ти реального поступления моделей ана­логичного назначения с заводов-изгото­вителей, выбытия и частичного восстановления находящихся в эксплуатации образцов строительной техники.

Жизненный цикл машины (Т_Ц.М ) равен:

                                ,                                           (1.49)

 где Т_ПР -календарный срок от начала составления исходных требований потребителя до утверждения акта приемочных испытаний модели;

      Т_ИЗ – продолжительность изготовления машин в отрезке времени, входящем в нормативы сроков обновления видов продукции машиностроения;  

       Т_Д – срок реализации и доставки машин потребителю; Т_СЛ – срок службы машины.

Общий период освоения, подготовки производства, серийного выпуска строительной техники определяет срок обнов­ления выпускаемой модели, поэтому глав­ным источником сокращения сроков за­мены строительных машин является уско­рение обновления их производства в требуемом объеме на основе стабильных оптимальных нормативных сроков обнов­ления продукции отрасли строительного и дорожного машиностроения,

Обновленной строительной машиной считается такая конкретная модель, которая ставится на производ­ство впервые взамен устаревшего образ­ца с целью восполнения недостающих средств механизации, или в процессе производства подвергается глубокой мо­дернизации и которая по своим эксплуатационным свойствам соответствует или превосходит лучшие мировые аналоги.

В отрасли строительного и дорожного машиностроения принят норматив сроков обновления строительной техники - максимально допустимый (предельный) срок нахождения конкретной модели в произ­водстве, охватывающий интервал времени от даты утверждения акта приемки опытного образца до прекращения выпуска этой модели.

В жизненном цикле строительной ма­шины (Т_Ц.М) наибольшая доля времени приходится на продолжительность ее экс­плуатации, определяемую сроком служ­бы(Т_Э )

Срок службы - календарная продол­жительность от начала эксплуатации ма­шины или ее возобновления после ремон­та до перехода в предельное состояние.

Предельное состояние- сос­тояние машины, при котором значение хотя бы одного параметра, характери­зующего способность выполнять заданные функции, не соответствует требованиям нормативно-технической и конструктор­ской документации.

Повышенное влияние продолжитель­ности машины на ее эффективность, про­являемое в изменении производитель­ности и эксплуатационных затрат, вызывает необходимость определять срок службы строительной техники .

В соответствии с действующими нормативами амортизационных отчислений, сроки службы строительных машин пред­ставляют собой те максимальные сроки, после которых наличие машин в парке строительно-монтажного предприятия по совокупности затрат, требуемых для под­держания их работоспособности, становится нерентабельным. Таким образом, сроки замены машины, по крайней мере, не должны превышать амортизационные сроки службы машин и процесс замены машин должен осуществляться через взаи­мосвязанные этапы: выбытие устарев­ших и неэффективных единиц строитель­ной техники и ввод в эксплуатацию их заменяющих образцов, имеющих области рационального применения на объектах строительно-монтажных предприятий.

Процесс выбытия осуществляется систематически    строительно-монтажным предприятием и заключается в списании машин вследствие достижения ими предельного состояния(таблица 1.8).

Таблица 1.8 - Ориентировочная продолжительность освоения и эксплуатации строительных машин

Задача полной замены в машинном парке устаревшей и малоэффективной техники может быть решена при условии отсутствия ограничений на приобретение нужных машин в отрасли строительного и дорожного машиностроения. Однако из-за невозможности свободного выбора строительно-монтажным предприятием эффективной строительной техники приходится, как правило, рассматривать обратную задачу установленных поставках техники.

Порядок решения этой сложной задачи, обусловленной наличием в парке значительного количества машин с истекшим сроком службы, представляют в виде ряда последовательных этапов:

-расчёт фонда рабочего времени наличного парка машин;

-установление сроков замены машин с учётом подлежащих выполнению объёмов строительно-монтажных работ и имеющихся ограничений по поставкам серийно изготавливаемой и новой техники.

Возрастом машины принято считать промежуток времени от момента её выпуска на заводе-изготовителе до периода фиксирования этого возраста (обычно по состоянию на 1 января очередного года эксплуатации техники).

                               Вопросы для самоконтроля

 1.Дайте определения понятия "Комплексная механизация строительства".

2.Что такое основной, вспомогательный и обслуживающий процессы?

3.Перечислите специфические особенности комплексной механизации

в строительстве.

4. Назовите пять основных способов превращения исходных продуктов

в готовое изделие, конструкцию, объект и т.д.

5. Назовите основные фазы строительного производства.

6. Перечислите основные этапы определения эффективных средств ме-

ханизации.

7. Дайте определения таким понятиям как комплект, комплекс, система

и парк машин.

8. Приведите примеры систем машин с регулярными и нерегулярными

потоками.

9. Назовите основные структуры комплексно-механизированных про-

цессов в строительстве.

10. Какие структуры технологических процессов наиболее часто

используются в строительстве?

11. Какие виды производительностей Вы знаете для машины, комплекта

и комплекса машин?

12. Как определяется себестоимость механизированных работ и приве-

денные затраты?

13. Как определить режим работы средств механизации?

14. Какие показатели и коэффициенты используются для оценки уровня

механизации и автоматизации в строительств?

15. Перечислите виды и средства механизации строительных работ.

2 ВЫБОР И КОМПЛЕКТОВАНИЕ МАШИН ДЛЯ ПРОИЗВОДСТВА  

  ЗЕМЛЯНЫХ РАБОТ МЕХАНИЗИРОВАННЫМ СПОСОБОМ

  2.1 Способы производства земляных работ в дорожном строительстве

Земляные работы в зависимости от вида сооружений, свойств грунтов и технических ресурсов могут осуществляться механическим, гидромеханическим, взрывным и комбинированным способами.

Механическийспособ заключается в разработке грунта резанием послойно с использованием землеройных и землеройно - транспортных машин.

Гидромеханическийспособ состоит в разрушении и перемещении грунта гидромониторными установками и землесосными снарядами.

Взрывной способ заключается в разрушении и перемещении грунта энергией взрыва, образующейся при химическом превращении взрывных веществ с применением специального оборудования.

Комбинированный способ основан на сочетании нескольких способов с применением различных видов машин.

Наиболее распространённый – механический способ, который является универсальным для разработки грунтов различной категории. Им выполняется не менее 80% всего объёма земляных работ.

Все строительные машины, используемые для механического способа земляных работ, можно разделить на следующие группы:

1. Землеройные машины, куда входят одноковшовые и многоковшовые экскаваторы и погрузчики, отделяющие грунт от массива движением рабочего органа и перемещающие его на транспорт или в отвал.

2. Землеройно-транспортные машины, которые осуществляют наряду с копанием грунта его транспортирование к месту отвала. По типу рабочего органа эти машины делятся на ножевые и ковшовые; к ножевым относятся бульдозеры и грейдеры, к ковшовым – скреперы.

Указанные машины по своей классификации представляют собой большое разнообразие, что вызывает определённые трудности в их рациональном выборе для работы в конкретных условиях. Это требует изучения методики сравнительного анализа их технико-экономических показателей.