Технико-экономическое обоснование способа подготовки грунта к разработке в зимнее время

Рассмотренные выше способы подготовки к разработке грунтов в зимнее время весьма разнообразны.

При выборе способа подготовки грунтов к разработке в зимний период необходимо руководствоваться соображениями экономии, оперативности и надежности. Технология должна быть проста и базироваться на использовании широко распространяемых материалов или машин, имеющихся в распоряжении строительной организации.

Все перечисленные выше способы предохранения грунта от промерзания, имея те или иные положительные или отрицательные стороны, обладают одним неоспоримым преимуществом - позволяют работать только с талым грунтом.

При химическом способе предохранения грунта от промерзания достигается двойной эффект - предохраняется грунт от промерзания и улучшаются условия более качественного уплотнения земляного полотна автомобильной дороги.

Все методы разработки мерзлых грунтов в зимнее время имеют два существенных недостатка - нарушается баланс земляных масс и может снизиться качество работ из-за наличия комьев мерзлого грунта. Большинство машин, предназначенных для рыхления мерзлых грунтов, можно использовать только в зимний период, что приводит к низким показателям по фондоотдаче. Машины рыхлят мерзлый грунт крупными кусками, делая невозможным его использование при возведении насыпи.

Оттаивание грунта, как уже указывалось, требует значительных энергетических и трудовых затрат.

При проведении технико-экономического обоснования способа подготовки грунта к разработке и зимнее время нужно придерживаться следующей последовательности:

1. Для намеченных объемов земляных работ назначают конкурентоспособные варианты.

2 На конец каждого месяца зимнего периода (про необходимости чаще) определяют глубину промерзания незащищенного грунта.

3. По каждому варианту определяют объем работ, связанный с подготовкой грунта к разработке зимой, при различных глубинах промерзания грунта.

4. Определяют стоимость выполнения этих paбoт.

5. Определяют величину затрат, связанных с подготовкой грунта к разработке в зимнее время, приходящихся на единицу талого грунта в карьере или выемке, по формуле

S_ij = (М_ij + З_ij + Э_ij)/ Q_ij, (4.3.9)

где S_ij - стоимость дополнительных затрат по i... j варианту для j -й глубины промерзания грунта, руб/м³;

М_ij - затраты па материалы по i... j варианту для j -й глубины промерзания грунта, руб. (определяются на основании составления калькуляции стоимости материалов);

З_ij - величина заработной платы рабочих по i... j варианту для j -й глубины промерзания грунта;

Э_ij - затраты на эксплуатацию машин по i... j варианту для j -й глубины промерзания грунта, руб.;

Q_ij - объем талого грунта по i... j варианту для j -й глубины промерзания грунта.

По полученным данным строят график зависимости величины дополнительных затрат от глубины промерзания грунта (рис. 4.3.1).

Рис. 4.3.1. Зависимость величины дополнительных затрат на подготовку грунтов к разработке от глубины промерзания

Такой график позволяет определить наиболее эффективный способ подготовки грунта к разработке в зимний период для различных моментов времени, характеризующихся различной глубиной промерзания грунтов.

Экономический эффект Э от удлинения строительного сезона рассчитывают по формуле

(4.3.10)

где Е_н - нормативный коэффициент эффективности, установленный для отрасли, к которой относится строящееся предприятие или объект;

ф - сметная стоимость вводимых в действие основных фондов, руб.;

D Т - период продления строительного сезона.

Расчеты показывают, что за счет улучшения использования основных средств в течение года, снижения затрат по накладным расходам себестоимость строительства дорог может быть снижена на 5...8 %. Сокращение сроков строительства при удлинении строительного сезона дает существенный народнохозяйственный эффект за счет уменьшения времени, на которое отвлекаются средства в незавершенном строительстве.

Анализ показал, что в подавляющем большинстве при расчетах экономической эффективности сооружения земляного полотна в зимний период не учитывают резкого увеличения поломок машин и снижение их производительности при низких температурах и сильных ветрах. Расчеты ведут для средней полосы европейской части России, где температура воздуха редко опускается ниже -15°С. Скорость ветра не учитывают, хотя число дней со скоростью ветра более 10...15 м/с за устойчивый зимний период достигает, например, в Амурской области до 54. При отрицательной температуре и скорости ветра более 10 м/с производительность землеройных машин резко падает. Например, при температуре воздуха -15°С и скорости ветра 18 м/с простои машин составили столько же, сколько в безветренную погоду при температуре -20...-25°С. Хронометраж работы землеройно-транспортных машин, проведенный нами, показал, что наименьшие затраты времени на осмотр машин, отдых и личные надобности были при температуре воздуха от 8 до 20'С. При понижении температуры воздуха до -10°С время на осмотр машин и личной надобности возрастает в среднем на 10...16 % от нормативного. При температуре воздуха ниже -20...-25°С эти потери резко возрастали и достигали 20 % от рабочего времени. Значительно увеличивается время пуска и заправки машин. Время пуска при температуре -20...-25°С увеличивается по сравнению с оптимальной летней температурой в 8...10 раз.

Для того, чтобы сделать окончательные выводы о влиянии температуры воздуха и скорости ветра на производительность землеройной техники, требуются многолетние данные. При этом следует учитывать техническое состояние парка машин, квалификацию механизаторов, грунтовые условия, оснащенность ремонтной базы, условия хранения техники и т.д. [28]. Наши исследования были ограничены во времени, но несмотря на это данные хронометража работы землеройно-транспортных машин представляют бесспорный интерес. Нами установлена зависимость производительности экскаваторов, скреперов и бульдозеров от температуры воздуха и скорости ветра до 15 м/с (рис. 4.3.12).

Рис. 4.3.2. Изменение производительности бульдозеров, скреперов, экскаваторов в зависимости от температуры воздуха:
1 - экскаваторы с ковшом емкостью 0, 65 м³; 2 - бульдозеры на тракторе Т-100; 3-скреперы с ковшом емкостью 6...8 м³

При расчете производительности учитывались целодневные простои машин, находящихся на ремонте из-за поломок. Потери времени, связанные с болезнью механизаторов или отсутствием горючего, в расчет не принимались.

В зимний период технико-эксплуатационные показатели работы машин резко снижаются, увеличивается число простоев из-за поломок узлов и деталей. Разрушению подвергаются базисные и вспомогательные узлы, детали машин. Существует функциональная зависимость числа поломок деталей машин (бульдозеров, экскаваторов, скреперов) от периода эксплуатации, причем количество поломок в зимний период в 3...7 раз больше, чем в летний. Объясняется это тем, что с понижением температуры воздуха начинает проявляться хладноломкость или склонность сталей к хрупкому разрушению. Переход в хрупкое состояние для каждой марки стали происходит при определенной температуре, при которой ударная вязкость металла достигает минимально допустимого предела (0, 2...0, 4 МПа). Низкие температуры воздуха в сочетании с динамическими нагрузками при разработке мерзлых грунтов способствуют увеличению числа поломок и простоев. В связи с этим основным климатическим фактором, влияющим на работу машин, считается температура воздуха, при определенных значениях которой углеродистые стали металлоконструкций переходят в хрупкое состояние и разрушаются. Эти стали имеют порог хладноломкости в узком интервале температур от -18 до -20°С.

Установлено, что начиная с температуры -20°С, происходят поломки большинства небазисных деталей, а при температуре -35°С начинают выходить из строя базисные узлы. В связи с этим температура воздуха -20°С считается критической, снижающей надежность работы машин. Кроме абсолютного значения критической температуры нужно учитывать вероятность ее повторения. Хронометраж работы дорожных машин, проведенный нами в Хабаровском крае при сооружении земляного полотна в зимний период, показал, что при температуре - 20...-25°С и скорости ветра более 10...15 м/с резко увеличилось число поломок деталей и узлов. Простои машин только из-за поломок составили до 35...45 % от всего времени наблюдения. Учитывая увеличение затрат времени на заправку, пуск, подготовку к работе и т.д., общие потери рабочего времени были еще значительнее. Производительность землеройно-строительных машин при этом снизилась на 40...60 % (рис. 4.3.2).