Новочеркасск, Россия
Новочеркасск, Ростовская область, Россия
Статья посвящена вопросу оптимизации календарного графика возведения комплекса зданий и сооружений, обязательного при разработке проекта организации строительства. Особая сложность при разработке комплексного графика состоит в том, что необходимо учесть работы по выносу и переустройству значительного объема инженерных коммуникаций, а также работы по демонтажу аварийного здания для освобождения пятна застройки. Проводится сравнение нескольких вариантов организации работ с учетом последовательной и поточной организации строительства, а также деление общего фронта работ на захватки, обусловленные технологическими особенностями проведения демонтажных и строительных работ.
оптимизация календарного графика, комплексный календарный график, поточный метод организации работ
Основной проблемой при разработке организационно-технической документации является определение оптимальной продолжительности строительства. Срок строительства должен удовлетворять не только пожеланиям заказчика, но и возможностям строительных организаций по проведению работ в кратчайшие сроки.
На сегодняшний день серьёзной проблемой в строительстве является срыв сроков строительства [8, 12]. Это приводит к увеличению затрат по реализации проекта и соответственно к упущенной выгоде участников строительства [11, 13].
Значительный вклад в постановке и решении задач в области организации, планирования и управления строительного комплекса внесли следующие ученые: Баркалов С.А. [1], Болотин С.А. [4], Воропаев В.И. [5], Грабовый П.Г. [6], Зеленцов Л.Б. [7], Мищенко В.Я. [9].
Болотин С.А. в своих работах [2, 3] рассматривал эффективность инвестиционно-строительных проектов по критериям чистого дисконтированного дохода и внутренней норме доходности.
Нефедова В.К. в своей работе [11] исследовала методы организации, управления и планирования строительства, ориентированные на их практическое применение через компьютерные программы.
Мищенко В.Я. [10] рассматривает основополагающие вопросы формирования организационно-технологической системы строительных объектов с позиции многокритериального отбора оптимальных решений с выбором наиболее устойчивого варианта.
Применение многокритериальной оптимизации при разработке календарных графиков строительства сложных технических объектов позволяет на стадии разработки организационно-технологической документации учесть большинство рисков строительного производства и рассчитать адекватный срок строительства объекта.
Особую сложность представляет проектирование комплексных календарных графиков, в которых необходимо учитывать одновременные работы на нескольких строительных объектах в рамках одного проекта.
Так, при проектировании здания девятиэтажного общежития ФГБОУ ВО «Южно-Российском государственном политехническом университете (НПИ) имени М.И. Платова» в г. Новочеркасске Ростовской области возникла необходимость в увязке нескольких десятков работ, проводимых одновременно на разных захватках.
Здание общежития возводится на территории студенческого городка ЮРГПУ (НПИ) имени М.И. Платова, расположенного в границах улиц Троицкая, им. Энгельса, Первомайская и Михайловская в г. Новочеркасске. Комплекс студгородка состоит из семи общежитий, столовой и кафе, а также коммунальных объектов инженерной инфраструктуры. Для строительства здания общежития и замены трансформаторной подстанции в планировочной структуре комплекса выделена территория, находящаяся в резерве развития студенческого городка (рис.1).
Рисунок 1. Схема расположения проектируемых зданий
Здание общежития представляет собой девятиэтажное здание «Г» образной формы в плане, разделено на 2 деформационных блока по оси 13 с габаритами: 40,30 х122,1 м. Конструктивная схема здания – железобетонный каркас, с монолитными колоннами и безбалочными монолитными перекрытиями. Плиты перекрытия, покрытия – безбалочные, монолитные толщиной 200 мм из бетона класса В25, W6 по водонепроницаемости и марки F100 по морозостойкости. Колонны каркаса монолитные размером 400х400 мм - из бетона класса В25.
Сооружение киосковой проходной трансформаторной подстанции имеет размеры в плане 4,8х6м, состоит из двух блоков размерами 2,4х6,0х2,5м. Блоки заводского изготовления, выполнены из металлического каркаса с ограждающими конструкциями из сэндвич-панелей. Проектируемая КТП комплектуется двумя силовыми трансформаторами. Фундамент под здание монолитный железобетонный из бетона класса В15.
В восточной части участка запроектирована блочная модульная котельная. Площадку для котельной необходимо освободить – демонтировать кирпичное здание неэксплуатируемой котельной.
Здание котельной ThermaRUS-5000 представляет собой одноэтажное прямоугольной формы в плане каркасное металлическое модульное здание.
Проектируемая котельная состоит из основного объема, прямоугольного в плане, размерами 9,0x11,1 м в осях А-Б, 1-5, размеры в свету 9,16х11,26 м.
Основной блок - одноэтажный, без подвала, круглогодичного функционирования, состоит из четырех блок-модулей.
Принята следующая последовательность проведения работ:
Подготовительный период:
- ограждение участка производства работ; прокладка временных инженерных коммуникаций; размещение санитарно-бытовых помещений; устройство временных дорог; организация пункта мойки колес; организация поста охраны; временное освещение стройплощадки; организация пункта противопожарной защиты; организация площадок складировании;
- выполняется планировка строительной площадки;
- при этом также выполняются: переустройство или вынос инженерных коммуникаций из зоны строительства блочно-модульной котельной: вынос сетей теплоснабжения, газоснабжения, канализации, водопровода, кабельной линии.
- работы по демонтажу и переносу линий проводятся одновременно с работами по демонтажу фундаментов котельной (для сетей, которые находятся в зоне демонтажа), или одновременно с монтажом проектируемых инженерных сетей до начала земляных работ по рытью котлована БМК.
Основной период:
- возведение подпорной стенки;
- строительство девятиэтажного здания общежития;
- устройство инженерных сетей;
- возведение блочной трансформаторной подстанции;
- демонтаж существующей подстанции
- возведение дымовой трубы;
- возведение здания котельной;
- демонтаж существующей котельной в два этапа;
- благоустройство участка строительства.
Продолжительность работ определялась следующим образом:
- по укрупненным показателям согласно СНиП 1.04.03-85* «Нормы продолжительности строительства и задела в строительстве предприятий, зданий и сооружений» для здания общежития и котельной;
- с расчетом трудоемкости по ГЭСН для демонтажа здания трансформаторной подстанции и аварийного здания котельной, для демонтажа и монтажа инженерных сетей.
Комплексный календарный график для укрупненных работ был построен в программе MS Project. График, включающий последовательное производство работ, приведен на рис.1. Продолжительность работ составляет 708 дней.
Рисунок 1. Комплексный календарный график, последовательная схема организации работ
Для оптимизации календарного графика была применена поточная схема организации работ: подготовительные работы и монтаж/демонтаж инженерных коммуникаций едины для всех фронтов работ, но после возведения подпорной стены и устройства дренажа работы начинаются одновременно по строительству здания общежития и демонтажу здания котельной в два этапа (рис. 2).
Рисунок 2. Комплексный календарный график, поточная схема организации работ
При этом строительство новой блочно-модульной котельной начинается после демонтажа старой котельной первого этапа для того чтобы максимально сократить время без работы котельных.
При поточной схеме организации работ продолжительность возведения здания общежития с инфраструктурой удается сократить до 617 дней, то есть на 13% по сравнению с последовательной схемой организации работ. Оптимизацию сравнительно легко провести с использованием программного средства MS Project.
На стадии ППР расчет продолжительности строительства здания общежития производится с учетом определения трудоемкости каждого вида работ по ведомостям объемов работ. При этом продолжительность строительства здания общежития не должна превышать 290 дней согласно комплексного графика (рис. 2).
При разработке календарного графика строительства общежития (рис.3) продолжительность строительства (без подготовительных работ) составляет 400 рабочих дней (569 календарных), что значительно больше установленной продолжительности строительства по укрупненным показателям.
Рисунок 3. Календарный график строительства общежития до оптимизации
Была проведена оптимизация календарного графика по критерию времени с целью сокращения продолжительности работ. Выбрана наиболее продолжительная работа, выполняемая вручную с частичным использованием машин и механизмов. Бетонирование перекрытий занимает 180 дней, 20 дней на один этаж. Бригада состоит из 2 арматурщиков, 2 бетонщиков, плотника и машиниста. При увеличении количества арматурщиков, плотников и бетонщиков удается сократить производство работ до 108 дней (21% от продолжительности возведения здания).
Календарный график строительства после оптимизации показан на рис. 4.
Рисунок 4. Календарный график строительства общежития после оптимизации
Таким образом, поэтапная оптимизация позволила сократить продолжительность строительства здания общежития с инфраструктурой на 13% за счет поточной схемы организации работ; и на 21% за счет оптимального распределения рабочих бригад по объекту.
1. Баркалов С.А., Котенко А.М., Федорова И.В. Задача календарного планирования с ограниченными ресурсами при нечётких продолжительностях работ // Системы управления и информационные технологии. 2005. № 4(21). С. 37-40.
2. Болотин С.А., Вихров А.Н., Гладий Н.Я. Минимизация скорости выполнения строительных работ в программе управления проектом MicrosoftOffice // Известия высших учебных заведений. 2006. № 6. С. 42-46.
3. Болотин С.А., Дадар А.Х., Птухина И.С. Имитация календарного планирования в программах информационного моделирования зданий и регрессионная детализация норм продолжительностей строительства // Инженерно-строительный журнал. 2011. № 7. С. 82-86.
4. Болотин С.А., Климов С.Э. Страхование ущерба от несвоевременного выполнения строительства на основе статистического моделирования // Известия высших учебных заведений. Строительство. 2004. № 11. С. 52-56
5. Воропаев В.И., Гельруд Я.Д. Обобщенные стохастические сетевые модели для управления комплексными проектами (часть 2)// Управление проектами и программами. 2008. № 2. С. 92-104
6. Грабовый П.Г. Основные направления развития жилищного строительства в России// Недвижимость: Экономика и управление. 2011. № 1. С.4-9 .
7. Зеленцов Л.Б., Рыльков В.И., Камнева П.И. Организационно-экономическая модель управления многоквартирными домами// Интернет-журнал Науковедение. 2012. № 3 (12). С.93
8. Зотухин И.А., Морозова Т.Ф., Ракова К.М. Формирование ответственности участников строительства за нарушение календарных сроков выполнения работ по методу PERT// Строительство уникальных зданий и сооружений. 2014. № 3(18). С. 57-71
9. Мищенко В.Я. Экономическая эффективность реконструкции объектов недвижимости// Промышленное и гражданское строительство. 2006. № 2. С. 50-51. Economic efficiency of reconstructing real estate projects
10. Мищенко В.Я., Емельянов Д.И., Тихоненко А.А. Разработка методики оптимизации распределения ресурсов в календарном планировании строительства на основе генетических алгоритмов// Промышленное и гражданское строительство. 2013. № 11. С. 76-78
11. Нефедова В.К. Организация эффективного регулирования ресурсами при комбинаторной оптимизации календарных планов строительства. Авт.реф.к.т.н. СПб.: СПбГАСУ. 2004. С.10 - 18
12. Чеготова Е.В. Распределение рисков между застройщиком, техническим заказчиком и инвестором // Строительство уникальных зданий и сооружений. 2013. № 4 (9). С. 133-150
13. Чеготова Е.В. Роль технического заказчика в организации инвестиционно-строительной деятельности // Инженерно-строительный журнал. 2012. Т. 29. № 3. С. 5-11
14. Hejducki M R. (2005) Time couplings methods, TCM, Builders Review, Polish Association of Engineers and Construction Technologists. Issue 2. 2005. Pp. 38-45.
