О комплексной механизации земляных работ и комплектах машин
Земляные работы — наиболее трудоемкие в строительстве. Их объем в нашей стране ежегодно увеличивается. Если в 1958 г. было выполнено 2,7 млрд. м3 земляных работ, в 1962 г.— 8 млрд. м3, в 1980 г.— 14,3 млрд. м3, то в 1985 г.— 15,7 млрд. м3 земляных работ.
При этом непрерывно растет объем работ, выполненных механизмами, а объем работ, выполненных вручную, — сокращается. Происходит непрерывный рост уровня механизации и механовооруженности труда при выполнении земляных работ.
Под механизацией производства понимают замену ручных средств труда машинами и механизмами, приводимыми в действие за счет энергии различных источников. Основные цели механизации — это повышение производительности труда и технического уровня производства, освобождение человека от выполнения тяжелых, трудоемких и утомительных операций, снижение себестоимости и улучшение качества продукции. Таким образом, механизация — одно из главных направлений технического прогресса, материальная основа повышения эффективности общественного производства. Механизация является условием и средством индустриализации строительства, важнейшим фактором совершенствования технологии.
По степени оснащения производства машинной техникой различают частичную и комплексную механизацию. В условиях частичной механизации машинная техника применяется при выполнении главным образом наиболее тяжелых и трудоемких работ, и доля ручного труда остается существенной.
Комплексной механизацией принято называть такой способ механизации производства работ, при котором все как основные, так и вспомогательные тяжелые и трудоемкие процессы выполняются машинами, увязанными между собой по основным параметрам (производительности, грузоподъемности и др.). Исключение составляют отдельные нетрудоемкие операции, на которых внедрение машин не дает существенного облегчения труда и экономически нецелесообразно.
Комплексная механизация осуществляется на основе рационального выбора машин и оборудования, обеспечивающего их работу во взаимно согласованных режимах, увязанных по производительности и условиям наилучшего выполнения технологического процесса. В совокупности машин, выполняющих взаимоувязанные работы технологического процесса, выделяют ведущую машину, которая определяет темп и ритм работы. Эта машина обычно бывает занята на главной производящей операции. Остальные машины, работающие в ритме ведущей, называют комплектующими (вспомогательными).
Например, при строительстве высоких насыпей в комплект машин для комплексной механизации входят: – основная ведущая машина — одноковшовый экскаватор (разработка грунта); вспомогательные комплектующие машины — автомобили-самосвалы, бульдозеры (разравнивание грунта после разгрузки его из автомобилей-самосвалов); – самоходные или прицепные катки (уплотнение грунта в насыпи); – бульдозеры, занятые на содержании в исправности землевозных дорог, планировщики откосов на базе трактора, автогрейдер (планировка грунта в насыпи), рыхлители на базе трактора (рыхление мерзлых или плотных грунтов).
Можно привести и другие примеры, где ведущей машиной являются скреперы, а остальные комплектующие бульдозеры, катки, планировщики откосов, тракторы-рыхлители, поливочные машины для увлажнения грунта.
Существует также понятие малой механизации, к которой относят ручные машины, различные приспособления и оснастку, позволяющие за счет простых средств и особенностей конструкции упростить и облегчить ручной труд. Средства малой механизации имеют большое значение в улучшении условий труда и повышении его эффективности.
Механовооруженность труда оценивают обычно стоимостью занятых в производстве машин, относящихся в среднем к одному рабочему. Энерговооруженность труда выражают количеством механической и электрической (иногда только электрической) энергии, потребленной в процессе производства на отработанный человеко-час или на одного рабочего. Все эти показатели условны и применяют их для сравнения.
С ростом выпуска землеройных машин их количество в строительстве постоянно увеличивается (табл. 2). При этом увеличивается механовооруженность труда, сокращается удельное число рабочих (табл. 3). В 1963 г. с помощью землеройных машин и механизмов выполнялось более 95% общего объема земляных работ, а в 1984 г.— 99%. Увеличивается удельный вес более мощных машин (табл. 4), увеличивается единичная мощность основных видов машин (табл. 5). Наиболее массовыми типоразмерами одноковшовых экскаваторов являются машины с ковшами объемом
1. Уровень комплексной механизации земляных работ по годам,%
Увеличивается удельный вес экскаваторов с ковшами объемом 1… 1,25 м3. Уменьшается доля полноповоротных экскаваторов с ковшами объемом 0,4…0,5 м3.
В общем числе экскаваторов непрерывного действия изменилось соотношение между машинами с роторными и цепными рабочими органами: доля роторных возросла с 12,5 до 21,7%. Среди роторных экскаваторов увеличился удельный вес машин с мощностью двигателя более 130 кВт. Среди цепных экскаваторов доля экскаваторов с двигателями мощностью 100 кВт существенно повысилась.
В скреперном парке увеличилась доля самоходных скреперов, среди прицепных скреперов опережающими темпами рос удельный вес скреперов с ковшом объемом 7 м3. Удельный вес прицепных скреперов с объемом ковша 3 м3 увеличился весьма незначительно.
Существенно уменьшилась доля бульдозеров на тракторах мощностью до 42 кВт. Преобладающую роль стали играть более мощные бульдозеры с мощностью двигателя 84 кВт и более.
Аналогичная ситуация сложилась и в парке автогрейдеров. Если в начале девятой пятилетки большую часть автогрейдерного парка в строительстве составляли машины с двигателем мощностью 55 кВт, то к концу 1975 г. стали преобладать автогрейдеры с двигателем мощностью 68 кВт и более.
3. Сокращение числа рабочих и увеличение механовооруженности в строительстве, %
4. Изменение удельного веса машин различных типоразмеров, по годам, °/о
Продолжение табл. 4
5. Рост единичной мощности машин по годам
6. Изменение уровня комплексной механизации земляных работ в различных видах строительства, %
7. Средняя выработка основных землеройных машин на 1 м3 объема ковша, тыс. м3/год
8. Изменение удельного веса различных способов производства работ,
Среди одноковшовых погрузчиков соотношение изменилось в пользу машин на пневмоколесном ходу. Структура парка одноковшовых погрузчиков по грузоподъемности изменилась за пятилетие в направлении увеличения доли более мощных машин.
Уровень комплексной механизации земляных работ зависит от вида земляных сооружений и их многообразия. В табл. 6 приведены данные о росте уровня комплексной механизации в различных видах строительства. Постоянно растет выработка машин на 1 м3 объема ковша (табл. 7).
Удельный вес различных способов производства земляных работ изменяется (табл. 8). Это объясняется как особенностями строительства, так и технико-экономическими показателями. В настоящее время механизированы все основные процессы производства земляных работ.
Для комплексной механизации процессов земляных работ, выполняемых как в обычных, так и в стесненных условиях, необходимо правильно подобрать комплекты машин, имеющих в своем составе, кроме основных машин, также необходимое оборудование и ручные машины.
Комплект машин — это совокупность согласованно работающих и взаимно увязанных по производительности и другим параметрам основных и вспомогательных средств механизации, необходимых для выполнения всех технологически связанных процессов и операций. Основная ведущая машина в комплекте (экскаватор, скрепер и т. п.) по своей производительности должна обеспечивать выполнение объемов работ в заданные сроки с заданным темпом. Производительность вспомогательных машин в комплекте (бульдозеров, катков, трамбовок и т. п.) должна быть на 10… 15% больше, чем основной машины. Выбор комплектов машин для комплексной механизации строительно-монтажных работ осуществляется в два этапа.
На первом этапе в зависимости от объемно-планировочных и конструктивных характеристик объекта, а также принятой технологии производства работ определяют требуемые эксплуатационные параметры основных машин, их типы и марки, а также перечень технологически необходимых вспомогательных машин, оборудования и ручных машин. Для ускорения процесса подбора машин пользуются рекомендованной номенклатурой (табл. 9).
На втором этапе производят выбор наиболее рационального или оптимального варианта механизации на основании технико-экономического сравнения показателей.
При небольшом количестве вариантов комплектов машин необходимые технико-экономические расчеты для выбора рационального варианта выполняют вручную, при многовариантных задачах — на ЭВМ.
Если сопоставляемые комплекты машин отличаются только основными машинами, а вспомогательные машины одинаковы, все технико-экономические расчеты вариантов производят только по основным машинам.
Экономическую эффективность от применения выбранного комплекта машин Зм определяют по разнице приведенных затрат по эталонному Зщ и принятому 3П2 варианту.
Выбор машин для производства строительно-монтажных работ на данном конкретном объекте и режима их работы осуществляют на стадии разработки проекта организации строительства (ПОС) и проекта производства работ (ППР) в соответствии с конструктивным и объемно-планировочным решением данного объекта и принятыми организационно-технологическими условиями его возведения.
9. Номенклатура машин, оборудования и ручных машин для комплексной механизации земляных работ
Продолжение табл. 9
Показатели, регламентирующие уровень использования машин основной номенклатуры, устанавливаются строительным министерствам планом комплексной механизации. Работоспособное состояние машины поддерживается ремонтно-эксплуатационной службой данной организации, а также проведением централизованного капитального ремонта на ремонтных заводах.
Для обеспечения условий комплексно-механизированного производства земляных работ на нескольких объектах в течение года требуется заранее подобрать необходимые комплекты машин. Если состав и структура машинного парка подрядной строительной организации, ведущей данные работы, не позволяют сформировать необходимое числа комплектов машин, то при расчете потребности в машинах определяют номенклатуру и количество недостающих типов машин, намечаемых к поставке. Принципиальная схема подбора комплектов машин для объектов строительства, включенных в годовой план подрядной организации, выглядит следующим образом. Все объекты группируют по объемно-планировочным характеристикам и намечаемой технологии производства работ. Объемы работ распределяют по группам объектов, имеющих одинаковые характеристики. Номенклатуру строительных процессов составляют по каждому виду работ. Из исходной номенклатуры машин подбирают состав и структуру технологических комплектов машин.
Для сложных объектов и при наличии малообъемных рассредоточенных работ в состав комплектов включаются универсальные строительные машины на базе мобильных тракторов, оснащенных комплектами съемного навесного оборудования.
Основные условия правильного комплектования машин для производства земляных работ комплексно-механизированным способом следующие: – число машин, участвующих в технологическом процессе должно быть минимальным, а конструкция и параметры их полностью соответствующими условиям работы, характеру и габаритам возводимого сооружения; – в составе каждого комплекта машин выделяется одна или несколько ведущих, которые в основном определяют организацию работ всего комплекта машин, его производительность и темпы производства работ; – состав комплекта машин должен обеспечивать непрерывность потока грунта от места его разработки до места отсыпки в насыпь или отвал; производительность каждой входящей в комплект машины должна обеспечивать наиболее эффективную работу ведущей (или ведущих) машины.
Несоблюдение последнего условия влечет за собой снижение производительности всего комплекта машин до уровня наименее производительной машины. В этом случае основной показатель эффективности комплексной механизации — стоимость разработки грунта — может оказаться выше, чем при механизации только некоторых процессов.
Одновременно с комплексной механизацией работ в некоторых отраслях интенсивно развивается комплексная механизация видов строительства, особенно линейных сооружений, таких, как автомобильные и железные дороги, линии электропередач, магистральные трубопроводы. При этом предусматривается выполнение комплекса работ комплектами машин, взаимоувязанных по производительности и другим показателям.
Комплексная механизация работ и видов строительства обеспечивается комплектным подбором машин при подготовке к строительству и поддержанием их комплектности в процессе эксплуатации. Взаимосвязь групп машин, обеспечивающих комплексную механизацию строительства, характеризует ее структуру, которая может быть простой (последовательной) (рис. 1, а) и комбинированной (рис. 1, б).
Характерным для последовательной структуры является ограничение производительности комплекта машин производительностью низшего звена, т. е. элемента с минимальной производительностью. При комбинированной структуре изменение производительности одного из параллельно соединенных элементов не сказывается на производительности другого.
В состав комплектов машин, кроме ведущих и вспомогательных, входят резервные машины. Резервные машины используют при выходе из строя ведущих и вспомогательных машин.
Ведущие машины в составе комплектов могут быть соединены последовательно, параллельно и комбинированно (рис. 2). При последовательном соединении машин простой одной машины вызывает простой всей колонны. При параллельном соединении отдельные машины работают независимо друг от друга, а условием простоя всего комплекта является одновременный простой всех машин. Вспомогательные машины по отношению к основной могут быть соединены последовательно и параллельно.
Рис. 1. Простая (а) и комбинированная (б) структура комплексной механизации
А … Ж — машины
Рис. 2. Последовательное (а), параллельное (б) и комбинированное (в) соединение ведущих машин в комплекте
При сооружении определенного объекта строительства состав комплекта может быть постоянным или заменяться в зависимости от природных и климатических условий. При последовательном соединении производительность комплекта определяется производительностью машины с минимальной производительностью. При параллельном соединении производительность комплекта равна сумме производительности отдельных машин.
В целях обоснованного выбора экономичного комплекта машин для каждого земляного сооружения составляют несколько вариантов схем комплексной механизации и производят их технико-экономическое сопоставление.
Работа осуществляется в такой последовательности: – определяют условия строительства, размеры сооружения, объем и сроки работ; – устанавливают перечень технологических процессов выполнения работ; – определяют эффективные способы механизации процессов; – устанавливают номенклатуру основных и вспомогательных машин, их число, режим работ, состав и количество обслуживающего персонала; – проводят технико-экономические сопоставления вариантов.
Техническая документация состоит из пояснительной записки, технологических карт и технико-экономических расчетов. В пояснительной записке дается характеристика земляного сооружения, состав и последовательность выполнения работ. Технологические карты представляют собой графическую часть схем комплексной механизации каждого процесса. На карте указывается схема расстановки машин и последовательность выполнения работ. Технико-экономическая часть должна наглядно показывать изменение показателей при различных производственных факторах.
Статьи по теме::
Инженерная подготовка для перевода бригад на подрядный методХозяйственный расчет — сквозной поточный бригадный подрядУменьшение налипания грунта к рабочим органамВыбор объектов для производства работ в зимнее времяПредохранение грунтов от промерзанияОсобенности производства земляных работ при низких температурахПодготовка грунтов тепловым методомПодготовка грунтов взрывным методомПодготовка грунтов фрезерными и баровыми машинамиПодготовка грунтов ковшами с активными зубьями