6. Подбор и сравнение вариантов комплектов машин для выполнения работ по планировке площадки

Земляные работы должны быть запроектированы комплексно-механизированными. Основной задачей организации производства земляных работ является правильный выбор машин, рациональная организация производственных циклов каждой машины и увязка работы машин в комплексе. Необходимо выбрать производительные и экономичные комплекты машин (не менее двух комплектов машин), соответствующие условиям разработки, объемам работ и дальности транспортирования грунта.

Подбор комплекта машин начинается с выбора ведущей машины

для разработки грунта. Затем, исходя из производительности, длительности рабочего цикла и основных параметров ведущей машины, подбираются вспомогательные (комплектующие) машины для разрыхления, транспортирования, разравнивания, уплотнения грунта и других возможных видов работ.

Окончательный выбор комплекта осуществляется путем сравнения

технико-экономических показателей. Сравнение ведется по следующим

показателям:

- продолжительность работ в сменах,

- трудоемкость разработки 1 м3 грунта,

- расчетная себестоимость выполнения единицы работ в рублях,

- удельные капитальные вложения на выполнение единицы работ в

рублях,

- приведенные удельные затраты.

Методика сравнения вариантов производства работ применима для сравнения и выбора машин, механизмов, выполняющих различные виды работ – земляные, бетонные, монтажные и т.д., а также для оптимизации технологических решений по возведению объектов.

В зависимости от того, для каких целей выполняется технико-экономическое сравнение вариантов производства работ, возможны следующие случаи:

- требуется установить оптимальный состав комплекта для производства работ и определить технико-экономические показатели по комплексу выполненных работ, тогда в расчете учитываются все участвующие машины;

- упрощенный случай технико-экономического сравнения вариантов производства работ – сравнение выполняется по ведущим машинам и в расчетах можно не учитывать вспомогательные машины, если их марка, количество и продолжительность работ в сравниваемых вариантах совпадают.

Методика сравнения вариантов рассматривается применительно к производству земляных работ по планировке площадки.

Последовательность расчета технико-экономических показателей

сравниваемых комплектов для выполнения работ по планировке площадки:

1. Назначается плановый срок выполнения земляных работ. Срок

выполнения планировочных работ на площадке обычно составляет от 25до 50 дней. Это соответствует наибольшему сроку выполнения данных видов работ.

2. Для выполнения работ в установленные сроки подсчитывают требуемую сменную производительность комплекта машин:

П_тр= ,

где П_тр – требуемая сменная производительность комплекта ведущих машин, м³/см;

V – общий объем работ по разработке выемки или отсыпке насыпи,

м³;

V_дн– директивный срок строительства, дн.;

H_см – принятая сменность работы машин.

3. Определяют требуемое количество машин в комплекте. Для этого в каждом варианте, учитывая среднюю дальность перемещения грунта, выбирают одну ведущую машину. По норме машинного времени на 100 м³грунта (ЕНиР 2-1), принимая двухсменный характер работы в день (по 8часов в смену) определяют дневную выработку одной машины:

V_дн= ,

где V_дн– дневная выработка одной машины, м3/дн.;

H_вр– норма времени в маш-ч на 100 м³ разрабатываемого грунта (ЕНиР 2-1).

Учитывая объем грунта, разрабатываемого ведущей машиной, за-

данный срок выполнения работ и дневную выработку ведущей машины,

определяют требуемое количество машин:

n= ,

где n – число ведущих машин, шт.

Аналогично определяют тип и количество комплектующих механизмов в каждом комплекте. Подсчитывают количество машино-смен работы каждого из механизмов комплекта. Поскольку ведущие машины работают дольше остальных машин в пределах заданного срока, возможен учет повышения производительности комплектующих машин в пределах до 20 %.

Количество комплектующих механизмов определяется следующим

образом.

Подбор машины для срезки растительного слоя

Растительный слой грунта до начала основных земляных работ должен быть снят в пределах, установленных проектом, и уложен в отвалы.

Позднее его используют для укрепления откосов и рекультивации нарушенных или малопродуктивных сельскохозяйственных земель, а также для озеленения различных площадей. Снимать слой следует до наступления морозов.

После срезки растительный слой необходимо консервировать. Срезают его при помощи грейдеров, бульдозеров и скреперов. Наиболее эффективно применять бульдозеры, которые могут перемещать грунт в штабели на расстояние до 100 м или окучивать его для последующей погрузки в автосамосвалы одноковшовым экскаватором или тракторным погрузчиком.

Пример 4.1.

На площадке S =10000м² примем для снятия растительного слоя

бульдозер ДЗ-19. В соответствии с ЕНиР 2-1-5 определяем производительность для грунта I группы с шириной участка расчистки до 30 м:

П_см= = 11549 м²/см.

Количество бульдозеров:

n_б = = = 0,62 шт.

Принимаем 1 бульдозер.

Подбор машины для рыхления грунта

Машины для рыхления грунта используют для повышения произ-водительности землеройных машин. Грунт II и III групп необходимо предварительно разрыхлять рыхлителями или тракторными плугами. В последнее время широкое распространение получили бульдозерно-рыхлительные агрегаты, которые состоят из базовой машины, бульдозерного оборудования, установленного спереди, и рыхлительного оборудования, смонтированного сзади.

Пример 4.2.

Примем для рыхления бульдозерно-рыхлительный агрегат ДП-14, имеющий бульдозерное оборудование ДЗ-19. В соответствии с ЕНиР 2-1-1определяем проектируемую сменную производительность (норму выработки) при глубине рыхления до 0,2 м и длине разрыхляемого участка до200 м:

П_см= = 4444 м³/см.

Для рыхления грунта, разрабатываемого ведущими машинами, объемом 3612 м³ в смену, потребуется рыхлителей:

n_p= =0,8.

Принимаем 1 рыхлитель.

Подбор машины для разравнивания и уплотнения насыпного

грунта

Разравнивание (планировку) грунта производят бульдозерами или

грейдерами. Искусственное уплотнение грунтов осуществляют для повышения устойчивости, уменьшения осадки и увеличения водонепроницаемости земляного сооружения. Грунты укладывают и уплотняют с соблюдением определенных технологических требований. Уплотнять грунт следует при оптимальной влажности, при которой достигается наибольшийэ ффект уплотнения и затрачивается наименьшая работа. Ориентировочные значения оптимальной влажности и предельной плотности для основных категорий грунтов приведены в ЕНиР 2-1.

Отсыпку следует вести от краев насыпи к середине для лучшего уплотнения грунта, ограниченного отсыпанными краевыми участками насыпи. При возведении насыпей на переувлажненных, слабых основаниях отсыпку ведут в обратном порядке до высоты 3 м, чтобы отжать воду из основания, а выше 3 м – от краев к середине. Отсыпку насыпи следует начинать с наиболее высоких точек рельефа. Движение землевозных машин должно быть организовано так, чтобы они уплотняли предыдущий слой грунта. Вблизи от нулевой линии вместо послойного способа возведения насыпи применяют веерный. Насыпь следует отсыпать с запасом по высоте на естественную осадку, которую принимают при отсутствии уплотнения до 6 % для скальных фунтов и до 9 % – для нескальных. В насыпях уплотняют грунт с помощью различных типов самоходных и прицепных катков, вибротрамбовочных или трамбовочных машин (табл. П.11).

Грунт уплотняют путем последовательных проходок катка по всей

площади насыпи, причем каждая проходка должна перекрывать предыдущую на 0,2 – 0,3 м. Закончив укатку всей площади за один раз, приступают ко второй проходке. Чтобы грунт не обрушился вблизи откоса насыпи, первые две проходки вдоль откоса ведут на расстоянии не менее 1,5 м от бровки. Последующие проходки смещают на 0,5 м в сторону бровки и, таким образом, прикатывают края насыпи.

Пример 4.3.

Допустим, что грунт слоем 0,3 м разравнивается бульдозером ДЗ-19, а уплотняется прицепными пневмоколесными катками ДУ-39А за 8 проходов. Требуется определить количество бульдозеров и катков, обеспечивающих заданный экскаватором ритм работы.

Решение.

Согласно Е2-1-8 на разработку 100 м³ грунта II категории экскаватором ЭО-5122, оборудованным прямой лопатой с вместимостью ковша 1,6 м³ при погрузке в транспортные средства, требуется 0,75 маш.-ч. При этом сменная (за 8 часов) нормативная производительность одного экскаватора составит:

П_см.э= =10,67 м³/см.

Согласно Е2-1-28 на разравнивание 100 м³ грунта II категории при

отсыпке насыпей толщиной слоя до 0,3 м бульдозером ДЗ-19 расходуется0,84 маш.-ч. (Н_вр = 0,84).

Нормативная сменная производительность составит:

П_см.б= = 952 м³/см.

При перевыполнении нормы выработки бульдозером на 15 % производительность бульдозера составит:

П_см.б= 952 1,15= 1095м³/см.

Для разравнивания 1067 м^З грунта II категории потребуется бульдозеров:

n_б= 1067/1095 = 0,97 шт.

Принимаем 1 машину.

Согласно Е2-1-29 при уплотнении 100 м³ слоями 0,3 м за 8 проходовприцепными катками ДУ-39А (длина гона до 200 м с разворотом на насыпи) норма времени составит:

Н_вр=0,29+4 0,05= 0,49 маш.-ч.

Сменная нормативная производительность катка при этом составит:

П_см.к.= = 1633 м³/см.

Для уплотнения 1067 м³ грунта в смену потребуется катков:

n_k= 1067/1633 = 0,65 шт.

Принимаем 1 каток.

4. Определяют первый технико-экономический показатель – фактическое время работы каждого комплекта машин при условии выполнения ими норм выработки на 100 %:

Т_см= .

5. Определяют второй технико-экономический показатель – трудо-емкость разработки 1 м³грунта. Трудоемкость разработки 1 м³ грунта (чел.-ч) определяют делением общих трудовых затрат Q (чел.-смен) на объем работ:

q= ,

где Qi– трудоемкость разработки грунта i-той машиной;

n – количество i-тых машин;

K_см– принятая сменность работы машин.

6. Определяют третий технико-экономический показатель – себестоимость единицы продукции:

С= ,

где Зⁱ_маш – зарплата машинистов i-той машины, руб;

Cⁱ_маш-см– стоимость использования i-той машины комплекта за смену, руб. (принимается по табл. П.12);

П_см.в. – сменная выработка комплекта, м³.

Здесь величина накладных расходов назначается от суммы зарплаты машинистов и стоимости использования машин комплекта в размере94,3 % (для промышленного и гражданского строительства в РБ).

7. Определяют четвертый технико-экономический показатель –

удельные капитальные вложения на выполнение единицы работ. Удельные капитальные вложения представляют собой затраты на создание новых, реконструкцию и расширение действующих основных фондов на разработку 1м³ грунта для каждого комплекта машин и показывают размер капиталовложений на единицу производственной мощности. Чем ниже величина этого показателя, тем более эффективно принятое проектное решение. Расчетная формула

К= ,

где 1,07 – коэффициент, учитывающий затраты по доставке машин с завода-изготовителя на базу механизации;

C_up– инвентарно-расчетная оптовая стоимость машин, входящих в комплект (табл. П.12), руб.;

t_z– нормативное число смен работы машин в году (табл. П.29).

8. Определяют пятый технико-экономический показатель – приведенные удельные затраты. Приведенные затраты представляют собой сумму текущих затрат на производство продукции (ее себестоимость) и

нормативной прибыли (народно-хозяйственных издержек, связанных с капитальными вложениями, приведенных к одинаковой годовой размерности в соответствии с нормативным коэффициентом эффективности капитальных вложений Ен):

П=С+К Е_н,

где Е_н – величина, обратная сроку окупаемости капитальных вложений, принимаемая равной 0,15.

9. Выполняют сравнение двух вариантов комплексной механизации

планировочных работ и высчитывают экономический эффект, отнесен-

ный к 1 м³ грунта, при применении оптимального варианта:

Э = (С₁– С₂) + Е_н (К₁– К₂),

где (С₁ - С₂) – разница в себестоимости выполнения работ по сравниваемым вариантам, руб.;

(К1 - К2 ) – разница в стоимости основных и оборотных фондов по сравниваемым вариантам, руб.

Технико-экономические показатели по вариантам сводим в итоговую таблицу. В таблице представлен пример итоговой таблицы.

Таблица

Технико-экономические показатели по вариантам

Показатели	Варианты
	1	2
1. Продолжительность работы, смен
2. Трудоемкость разработки 1 м3, чел.-ч
3. Себестоимость разработки 1 м3, руб.
4. Удельные капитальные вложения разработки 1 м3 , руб.
5. Приведенные удельные затраты на разработку 1 м3 грунта, руб.

По данным таблицы выбирается оптимальный вариант производства работ.

Пример 4.4.

Требуется выбрать комплект машин для вертикальной планировки

площадки по следующим исходным данным:

- объем планировки 7000 м³;

- размеры планируемой площадки 200×250 м;

- средняя дальность перемещения грунта – 110 м;

- грунт – II группы;

- срок выполнения земляных работ – 30 дней;

- длина гона при уплотнении грунта насыпи – до 200 м;

- работы выполняются в 2 смены.

Решение.

Так как средняя дальность перемещения грунта составляет 110 м, то работы по вертикальной планировке можно выполнять либо бульдозерами большой мощности, либо использовать прицепные скреперы с ковшом емкостью до 3 м³.

Оптимальный комплект машин определим в результате технико-экономического сравнения двух вариантов.

Первый вариант – бульдозерный комплект, состоящий из бульдозера Д-275А и катка ДУ-29А.

Второй вариант – скреперный комплект, состоящий из прицепного скрепера ДЗ-30, бульдозера ДЗ-8 и катка ДУ-29А.

Подсчитываем требуемую сменную производительность комплекта машин по формуле

П_тр= =116,7м³/см.

Определим требуемое количество ведущих машин в каждом комплекте по формуле. Для этого в каждом варианте, учитывая среднюю дальность перемещения грунта, выбираем одну ведущую машину. В первом варианте – бульдозер, во втором – скрепер. По формуле определим дневную выработку одной машины.

Норма времени на разработку 100 м³ грунта бульдозером при дальности перемещения грунта 110 м согласно Е2-1-22 (табл. 2, пп. 6-б, 6-д) составит:

Н_вр= 0,38+0,3 10=3,38 чел.-ч.

Норма времени на разработку 100 м³ грунта скрепером при дальности перемещения грунта 110 м согласно Е2-1-21 (табл. 2, пп. 1-б, 1-г)составит:

Н_вр= 2,8+0,15 1= 2,95 чел.-ч.

Дневная выработка одного бульдозера:

V_дн= = 473, 4 м³/дн.

Дневная выработка одного скрепера:

V_дн= = 542,4 м³/дн.

Требуемое количество бульдозеров:

n= = 0,49шт.

Требуемое количество скреперов:

n= = 0,43шт.

Принимаем в первом комплекте 1 бульдозер, во втором – 1 скрепер.

Работы по вертикальной планировке будем вести в 1 смену. Следовательно, необходимо пересчитать сменную производительность комплекта машин и дневные выработки бульдозера и скрепера:

П_тр= =233,3м³/см.

Дневная выработка одного бульдозера:

V_дн= = 436,7м³/дн.

Дневная выработка одного скрепера:

V_дн= = 271,2 м³/дн.

Аналогично определим тип и количество комплектующих механизмов в каждом комплекте.

Определим количество самоходных катков в каждом комплекте.

Норма времени на уплотнение 100 м³ грунта катком ДУ-29А при длине гона до 200 м толщине уплотняемого слоя 0,3 м согласно Е2-1-30 (табл. 4, пп. 1-б, 2-б) составит:

H_вр= 0,4+ 0,26= 0,66 чел.-ч.

Дневная выработка одного самоходных катка:

V_дн= = 1212,1 м³/дн.

Требуемое количество самоходных катков:

n= = 0,2шт.

Принимаем по одному самоходному катку в каждом комплекте.

Определим количество бульдозеров ДЗ-8 в скреперном комплекте.

Норма времени на разработку 1000 м² грунта бульдозером согласно Е2-1-36 (п. 2-б) составит:

H_вр= 0,33 чел.-ч.

Дневная выработка одного бульдозера:

V_дн= = 2424,2м³/дн.

Требуемое количество самоходных катков:

n= = 0,1шт.

В результате выполненных расчетов определили, что по первому варианту (бульдозерный комплект) необходимы один бульдозер Д-275А и один самоходный каток ДУ-29А.

По второму варианту (скреперный комплект) необходимы один прицепной скрепер ДЗ-30, один бульдозер ДЗ-8 и один каток ДУ-39.

Определим фактическое время работы каждого комплекта машин

по формуле (4.18)

Т_см1= =16 дн.,Т_см2= =26 дн.

Определим трудоемкость разработки 1 м³грунта (чел.-ч). Сначала

определим трудоемкость разработки 1 м³ грунта для каждой машины в бульдозерном и скреперном комплекте, а затем трудоемкость разработки 1 м³ грунта для каждого комплекта. Для этого формулу преобразуем следующим образом:

q_i= = = Н_вр n К_см:

- для бульдозера Д-275А: q₁ = 3,38 ×1×1= 3,38чел.-ч;

- для катка ДУ-29А: q₂ = q₁ = 3,38чел.-ч;

- для скрепера ДЗ-30: q₃ = 2,95 ×1×1= 2,95чел.-ч;

- для бульдозера ДЗ-8: q₄ = q₃ = 2,95чел.-ч;

- для катка ДУ-29А: q₅ = q₃ = 2,95 чел.-ч.

Общая трудоемкость бульдозерного комплекта:

q₀₁= q₁+ q₂= 3,38 + 3,38 = 6,76 чел.-ч.

Общая трудоемкость скреперного комплекта:

q₀₂= q₃+ q₄+ q₅= 2,95 + 2,95 + 2,95 = 8,85 чел.-ч.

Определим себестоимость единицы продукции по формуле,

предварительно определив заработную плату машинистов машин, входящих в комплект:

Зⁱ_маш = Р_i V_i,

где Р_i– расценка i-того машиниста.

Зарплата тракториста бульдозера Д-275А (Е2-1-22, табл. 2, пп. 6-б, 6-д):

Р₁ = 0,403 +10 0,318 = 3,583 руб.

З¹_маш= 3,583 70 = 250,81 руб.

Зарплата тракториста катка ДУ-29А (Е2-1-30, табл. 4, пп. 1-б, 2-б):

Р₂ = 0,424 +1 0,276 = 0,7 руб.

З²_маш= 0,7 70 = 49 руб.

Зарплата тракториста скрепера ДЗ-30 (Е2-1-21, табл. 2, пп. 1-б, 1-г):

Р₃ = 2,55 +1 0,137 = 2,687 руб.

З³_маш= 2,687 70 = 188,09 руб.

Зарплата тракториста бульдозера ДЗ-8 (Е2-1-36, п. 2-б):

Р₄ = 0,35 руб.

З⁴_маш= 0,35 50 = 17,5 руб.

Зарплата тракториста катка ДУ-29А (Е2-1-30, табл. 4, пп. 1-б, 2-б):

Р₅ = 0,424 +1 0,276 = 0,7 руб.

З⁵_маш= 0,7 70 = 49 руб.

Стоимость использования бульдозера Д-275А за смену:

C¹_маш-см = 36,06 руб.

Стоимость использования катка ДУ-29А за смену:

C²_маш-см= 46,53 руб.

Стоимость использования скрепера ДЗ-30 за смену:

C³_маш-см=19,02 руб.

Стоимость использования бульдозера ДЗ-8 за смену:

C⁴_маш-см = 25,29 руб.

Стоимость использования катка ДУ-29А за смену:

C⁵_маш-см= 46,53 руб.

Себестоимость единицы продукции:

С₁= = 3,18руб;

С₂= = 2,88 руб.

Определим удельные капитальные вложения на выполнение единицы работ по формуле, предварительно по приложению определив инвентарно-расчетную оптовую стоимость машин C_ир и нормативное число смен работы машин в году t_г.

Инвентарно-расчетная оптовая стоимость и нормативное число смен работы машин в году:

- для бульдозера Д-275А: C¹_up = 23110 руб. t¹_г= 306дн.;

- для катка ДУ-29А: C²_up= 34890 руб. t²_г= 306дн.;

- для скрепера ДЗ-30: C³_up= 4960 руб. t³_г= 172дн.;

- для бульдозера ДЗ-8:C⁴_up= 8430 руб. t⁴_г= 306дн.;

- для катка ДУ-29А:C⁵_up= 34890 руб. t⁵_г= 306 дн.

К₁= =0,87 ;

К₂= =0,78 .

Определим приведенные затраты по формуле :

П₁ = 3,18 + 0,87 0,15 = 3,3;

П₂ = 2,88 + 0,78 0,15 = 3,0 .

Вычислим экономический эффект, отнесенный к 1 м³по формуле:

Э = (3,18 - 2,88) + 0,15 (0,87 - 0,78) = 0,31 руб.

Технико-экономические показатели по вариантам сводим в табл.

Таблица

Технико-экономические показатели по вариантам

Показатели	Варианты
	1	2
1. Продолжительность работы, смен	16	26
2. Трудоемкость разработки 1 м3, чел.-ч	6,76	8,85
3. Себестоимость разработки 1 м3, руб.	3.18	2,88
4. Удельные капитальные вложения разработки 1 м3 , руб.	0,87	0,78
5. Приведенные удельные затраты на разработку 1 м3 грунта, руб.	3,3	3,0

Второй вариант (скреперный комплект) имеет меньшие приведенные затраты и принят для производства работ.