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.
