Механизация трудовых процессов на строительстве мостов ни в коем случае не должна быть самоцелью. Во многих случаях сами процессы, а также применяемые материалы, конструкции и технологии являются устаревшими, сдерживающими технический прогресс и рост производительности труда. Конструкции, материалы, технологии и орудия труда являются неразрывно связанными между собой составляющими технического развития отрасли. Их надо рассматривать в комплексе.
Механизация - один из ведущих факторов повышения эффективности строительного производства. Усложнение мостостроительной технологии, подход к мостовым объектам как к конструктивно-технологическим системам в последние десятилетия определяют задачи модернизации существующих и создания новых машин.
К числу перспективных направлений развития мостостроительной техники относятся:
- расширение технологических возможностей машин за счет увеличения номенклатуры рабочего оборудования существующих машин и создания универсальных машин многоцелевого назначения, оснащенных широкой номенклатурой сменного рабочего оборудования;
- повышение единичной мощности машин;
- развитие специализации машин и рабочего оборудования, предназначенных для реализации гибких технологий строительства мостов;
- создание новых машин, обеспечивающих механизацию трудоемких ручных процессов;
- создание принципиально новых типов машин на базе достижении в области фундаментальных и прикладных наук (использование энергии взрыва, ультразвука, вибрационного и электрогидравлического эффекта, лазерной техники, высоких давлений, термического и химического способов и др.);
- развитие гидрофикации приводов машин;
- повышение мобильности сухопутных машин, в первую очередь, за счет применения пневмоколесного хода;
- интенсификация рабочего цикла машин путем увеличения скоростей исполнительных механизмов, автоматизации выполнения отдельных элементов цикла;
- повышение надежности и долговечности машин, улучшение их приспособляемости к техническому обслуживанию и ремонту;
- совершенствование приборов и аппаратуры для повышения безопасности работ и управления машинами;
- создание комфортных условий работы машинистов;
- разработка и совершенствование машин, предназначенных для эксплуатации в особых условиях.
В области агрегатов и оборудования для сооружения фундаментов мостовых опор действуют следующие основные тенденции:
- постепенная замена свайных дизель-молотов новыми, перспективными моделями гидромолотов, а электромеханических вибропогружателей - погружателями с гидроприводом;
- существенное сокращение применения рельсовых копров и переход на самоходные гусеничные копры, создаваемые на базе гидравлических экскаваторов, навесное оборудование на стреловые краны, создание и применение бескопровых установок для погружения свай, в том числе с молотами, имеющими массу ударной части 50-120 т;
- создание и внедрение механизмов для работ по срезке голов свай, разделке их под объединение с ростверком и т.п, выполняемых в настоящее время преимущественно вручную;
- более широкое применение и расширение типоразмерного ряда вибропогружателей и вибромолотов с регулируемой вынуждающей силой, снижение их электрической мощности, создание и применение наголовников с автоматическими захватами.
В ряду легких бурильных машин целесообразно появление многофункциональных бурильно-монтажных манипуляторных установок, оснащенных бурильным оборудованием, грузозахватными и другими устройствами. Заслуживает внимания зарубежный опыт производства модульных бурильных приставок с автономным приводом и оборудованием для обсадки труб, монтируемых на стреловых кранах.
Необходимо дальнейшее расширение области применения по грунтовым условиям средних и тяжелых бурильных машин, повышение их эффективности путем оснащения ударно-вращательным бурильным оборудованием, вакуумно-отсасывающими и охлаждающими установками.
Существенного расширения требует технология вибрационной укладки бетонных смесей при подводном бетонировании, в том числе с применением бетононасосов. Необходимо создавать мобильные комплекты оборудования.
В области стреловых кранов общего назначения преимущественное развитие получат краны на специальных шасси автомобильного типа высокой грузоподъемности (160-250 т) и проходимости, оснащенные телескопическими стрелами. Краны будут иметь приводы, позволяющие обеспечить широкое регулирование скоростей, мягкую и точную посадку грузов. Они будут снабжены манипуляторами, траверсами и захватами, обеспечивающими точную наводку и автоматическую установку монтируемых элементов в требуемое положение.
Тенденции в развитии специализированных кранов универсального и объектно-ориентированного применения диктуются перспективами гибких технологий возведения опор и пролетных строений различного типа. Создание новых, эффективных образцов кранов и специальных монтажных агрегатов оправдано в случае массового применения конструктивно-технологических решений.
Необходимо совершенствовать конструкции электрических лебедок, повышая их грузоподъемность и канатоемкость. Требует существенного расширения параметрический ряд гидродомкратов. Задачами совершенствования домкратного оборудования являются: создание компактных конструкций (например, сильфонного тина), повышение надежности домкратов, существенное увеличение хода поршня домкратов и производительности насосных станций.
Для удовлетворения потребности мостостроения в ручных машинах будет увеличена их номенклатура как за счет расширения рядов существующих машин, так и за счет создания новых рядов машин. Предусматриваются следующие направления развития ручных машин:
- освоение машин многоцелевого назначения, многоскоростных, с электронным регулированием скорости;
- расширение выпуска электрифицированных машин различных типов на базе коллекторных двигателей с двойной изоляцией;
- расширение номенклатуры машин, оснащенных твердосплавными и алмазными инструментами;
- дальнейшее снижение параметров шума и вибрации машин.
В целом же перспективное развитие механовооружения строительства мостов предусматривает решение следующих основных задач:
Внедрение в строительство прогрессивных технологических процессов, выполняемых современными высокопроизводительными машинами.
Завершение комплексной механизации основных строительных и монтажных процессов, переход от комплексной механизации отдельных видов работ к комплексной механизации сооружения объектов в целом.
Совершенствование структуры парка мостостроительных машин с целью максимального приближения ее к требованиям производства.
Совершенствование методов проектирования технологических процессов и систем механизации в ПОС и ППР, автоматизация разработки организационно-технологической документации.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Заленский В.С. и др. Машины для строительства и монтажа мостов / В.С. Заленский, Л.А. Бромберг, Ю.Л. Бромберг. - М.: Машиностроение, 1968.
2. Заленский В.С, Бромберг Ю.А. Машины для строительства и монтажа мостов. - М.: Стройиздат, 1971.
3. Добронравов С.С, Дронов В.Г. Строительные машины и основы автоматизации. - М.: Высшая школа, 2001.
4. Гальперин М.И., Домбровский Н.Г. Строительные машины. - М.: Высшая школа, 1980.
5. Евдокимов В.А. Механизация и автоматизация строительного производства. - Л.: Стройиздат, 1985.
6. Кудрявцев Е.М. Комплексная механизация, автоматизация и механовооруженность строительства. - М.: Стройиздат, 1989.
7. Бобриков Б.В. и др. Строительство мостов / Б.В. Бобриков, И.М. Русаков, А.А. Царьков. - М.: Транспорт, 1987.
8. Организация, планирование и управление в мосто- и тоннелестроении/С.Р. Владимирский, Г.М.Еремеев, В.А. Милепин, В.Н.Смирнов; Под ред. С.Р. Владимирского. - М.: Маршрут, 2002.
9. Технология строительных процессов / А.А. Афанасьев, Н.Н. Данилов, В.Д. Копылов и др.; Под ред. Н.Н.Данилова, О.М. Терентьева. - М.: Высшая школа, 2001.
10. Строительные машины: Справочник: В 2 т. / Под общ. ред. Э.Н. Кузина. - М.: Машиностроение, 1991.
11. Стреловые самоходные краны и строповка грузов: Справочник/ Л.И. Ткач, Н.А. Слепчук, А.И. Носков и др. - М.: Металлургия. 1990.
12. Белецкий Б.Ф. Строительные машины и оборудование: Справочное пособие. - Ростов н/Д.: Феникс, 2002.
13. Добронравов С.С. Строительные машины и оборудование: Справочник. - М.: Высшая школа, 1991.
14. Поляков В.И., Полосин М.Д. Машины грузоподъемные дли строительно-монтажных работ: Справочное пособие. - М.: Стройиздат, 1993.
15. Владимирский С.Р. Системы механизации строительства мостов,- СПб.: Папирус, 1998.
16. Пащенко В.А. Заводское изготовление мостовых железобетонных конструкции. - М.: Транспорт, 1972.
17. Мамлин Г.А. Производство конструкции стальных мостов. - М.: Транспорт, 1994.
18. Владимирский С.Р. Современные методы проектирования мостов,- СПб.: Папирус, 1998.
19. СНиП 3.01.01-85*. Организация строительного производства / Госстрой России. - М.: ГУП ЦПП, 2000.
20. Кручинкин А.В. и др. Машины, механизмы и оборудование для строительства мостов: Справочник: В 2 т. /А.В. Кручинкин, В.В. Васильев, Ю.Н. Переляев. - М.: ЦНИИС, 1993.
21. Новожилов Г.Ф. Бездефектное погружение свай в талых и вечномерзлых грунтах. - Л.: Стройиздат, 1987.
22. СНиП 2.02.03-85. Свайные фундаменты / Госстрой СССР. - М.: ЦИТП Госстроя СССР, 1986.
23. Растегаев И.К. Машины для вечномерзлых грунтов. - М.: Машиностроение, 1986.
24. Вейнблат Б.М. и др. Краны для строительства мостов: Справочник / Б. М. Вейиблат, И. И. Елинсон, В. П. Каменцев. - М.: Транспорт, 1988.
25. Специальные вспомогательные сооружения и устройства для строительства мостов. Нормы и правила проектирования (СТП 136-99). - М.: ОАО «Институт Гипростроймост», 1999.
26. Телов В.И., Кануков П.М. Наплавные мосты, паромные и ледяные переправы. - М.: Транспорт, 1978.
Приложение
ПЛАШКОУТЫДЛЯ УСТАНОВКИ СУХОПУТНОЙ ТЕХНИКИ И ТРАНСПОРТНЫЕ ПЛАШКОУТЫ
При строительстве больших мостов через глубоководные реки возникает необходимость использовать сухопутные краны и копры, установленные на плавучие средства, а также транспортные плашкоуты для перевозки различных грузов (см. разделы 6 и 7). Ниже изложены основные технические требования и методики расчета указанных плавучих средств (см. [25]).
Проектирование плавучих средств для установки сухопутной техники и перевозки грузов следует производить с учетом данных о режиме реки в районе строительства моста. Необходимо учитывать: глубину воды, скорость и направление течения, высоту волн при различных скоростях и направлениях ветра, отметки уровней воды и др. Принимают во внимание также режим судоходства и лесосплава, преимущественное направление и скорость ветра, температурный режим.
Плашкоуты следует, как правило, комплектовать из инвентарных металлических понтонов закрытого типа (см. раздел 7). Разрешается использование металлических палубных барж при достаточной прочности и жесткости их корпуса на действие сил, возникающих при перевозке и работе. В необходимых случаях, определяемых расчетом, корпус понтонов и барж необходимо усиливать дополнительными металлоконструкциями.
При устройстве плавучей опоры из нескольких барж их следует жестко соединять между собой в поперечном направлении.
Плашкоуты из понтонов следует применять преимущественно прямоугольного очертания в плане, располагая понтоны симметрично относительно ости опорного давления. Понтоны типа КС при соединении их в плашкоуты следует располагать продольной стороной в направлении действия наибольшего изгибающего момента. Плашкоут должен иметь в плане минимум два понтона, установленных вдоль плашкоута, и минимум два поперек его. В целях безопасности не допускается применять одиночные понтоны. Понтоны рекомендуется устанавливать в плашкоут плашмя, т.е. с высотой борта 1,8 м.
При использовании барж следует руководствоваться их паспортными данными и исполнительными чертежами, с учетом результатов натурного обследования состояния барж. При выборе барж кроме того нужно учитывать следующие требования:
- максимальную длину барж рекомендуется принимать не более 50 м;
- грузоподъемность барж принимать не менее чем на 25% больше расчетной нагрузки на них;
- при образовании плавсистемы из нескольких барж последние должны быть однотипные и одинакового водоизмещения.
Установка копров и кранов на плашкоуты рекомендуется при запасе глубины воды под днищем более 0,6 м с учетом возможного колебания уровня воды в водоеме (методика определение максимальной осадки плашкоута приведена ниже).
Размеры и конструкция плашкоутов в плане при установке на них копра назначаются в зависимости от принятой технологии сооружения фундамента опоры, последовательности погружения свай и размеров опоры. На плашкоутах допускается как бортовая (на одном плашкоуте), так и центральная установка копров на мостике или портале, опирающихся на два плашкоута, располагаемых с зазором (см. рис. 11). В последнем случае плашкоуты должны иметь в носу и корме съемное жесткое раскрепление по палубе.
Бортовая установка копра рекомендуется для всех свайных молотов, которые в рабочем положении закрепляются на голове сваи. Бортовая установка позволяет свободное передвижение плашкоута вдоль забиваемого ряда свай (при отсутствии шпунтового ограждения). При этом необходимо уравновешивание плавсистемы балластировкой плашкоутов или установкой контргрузов (противовесов) для приведения стрелы копра в вертикальное либо наклонное положение, определяемое углом забивки свай.
Центральная установка копра на мостиках или порталах при расположении молота над центром расчетной площади ватерлинии обоих плашкоутов является предпочтительной, так как в этом случае устойчивость копра наибольшая.
Размеры и расположение плашкоутов и их балластировка (расположение контргрузов) подбираются так, чтобы обеспечить плавучесть и остойчивость плавсистемы. При этом стрела копра во время забивки была вертикальной или имела заданный наклон.
Высота обстройки верха плавсистемы должна быть увязана с отметкой верха свай после их забивки.
Козловые краны следует устанавливать на два плашкоута, устанавливаемых с промежутком между ними (в котором обычно и располагается котлован опоры с ограждением). В этом случае установка козлового крана на плашкоуты и раскрепление их между собой выполняются аналогично случаю установки копра на мостике или портале. Возможна также установка крана на едином плашкоуте, имеющем центральное отверстие для сооружения опоры. В этом случае должно быть предусмотрено место для захода под кран транспортных плашкоутов, а также съемная секция плавсистемы для вывода ее с опоры.
При установке на плашкоуте крана с поворотной стрелой ширину плашкоута следует назначать исходя из того, чтобы при подъеме наиболее тяжелого груза при необходимом вылете стрелы, направленной перпендикулярно к продольной оси плашкоута, угол крена плашкоута не превышал предельного угла наклона крана, взятого по паспортным данным.
Длина плашкоута и вес постоянного контргруза (твердого балласта), располагаемого в кормовой части плашкоута, должен назначаться исходя из того, чтобы при подъеме наиболее тяжелого груза при необходимом вылете стрелы, направленной вдоль продольной оси плашкоута, дифферент на нос был равен дифференту на корму при нерабочем положении крана. При этом угол дифферента не должен превышать предельного угла наклона крана.
Плашкоут с копром (краном) во время работы должен быть расчален не менее чем в четырех направлениях к якорям, заложенным на берегу, к якорям, уложенным на дно, или к ранее забитым сваям (пример см. на рис. 52).
При установке копров и козловых кранов на двух раздельных плашкоутах связи между ними должны быть рассчитаны на усилие от расчалок при транспортировке и разворотах плавсистемы с помощью якорных лебедок. При этом в расчете следует учитывать наличие поперечных связей между плашкоутами только с одной стороны (носовой, кормовой) стороны.
Все плашкоуты должны оборудоваться не менее чем четырьмя ручными якорными лебедками с запорными устройствами (киповыми планками), установленными по углам плашкоута. Кроме того, должны иметься причальные приспособления (кнехты, кранцы, отбойные брусья), леерное ограждение по всем бортам и спасательные средства. На плашкоуты устанавливают также насосы для водоотлива из трюма. На углах плашкоута должны быть нанесены несмываемой краской водомерные рейки (ноль рейки соответствует уровню днища). Транспортные плашкоуты должны иметь нанесенную несмываемой краской ватерлинию, располагаемую на 0,5 м ниже уровня палубы.
При проектировании плавучих средств для размещения на них стреловых и козловых кранов, копров, а также перевозки грузов необходимо выполнить следующие расчеты [25], [26]:
1) по первой группе предельных состояний (на расчетные нагрузки):
- плавучести системы;
- остойчивости системы;
- прочности и устойчивости корпуса судна, распределительных ростверков и других элементов усиления судового набора;
- мощности тяговых средств и якорных закреплений;
2) по второй группе предельных состояний (на нормативные нагрузки):
- по деформациям (осадка, крен, дифферент);
- объема и размещения противовесов из условия допустимого для данного крана или копра крена (дифферента) плашкоута.
Креном судна называется поперечное отклонение палубы от горизонтального положения в сторону одного из его бортов (левого пли правого), дифферентом - отклонение палубы в сторону носа или кормы.
Нагрузки и их сочетания для расчета плавучих средств под крапы и копры принимаются по указанию табл. 23.
Плавучие средства проверяют на плавучесть по условию
γΣV п ≥ ΣQkн (41)
где γ - объемная масса воды, равная для пресной воды 1 т/м3; ΣV п - предельное водоизмещение плавучей системы, равное ее суммарному водоизмещению при осадке, равной высоте борта по миделю; ΣQ - расчетный вес плавучей системы, равный сумме расчетных весов: плашкоута с обстройкой, крановой (копровой) установки, регулировочного и остаточного балласта; kн - коэффициент надежности, принимаемый равным: при установке на плашкоутах копров и стреловых кранов kн = 2, при установке на плашкоутах козловых кранов и при перевозке грузов - kн = 1,25.
Таблица 23