7.4. Организация и планирование строительства линейных объектов

В зависимости от обеспечения ресурсами (трудовыми, материально-техническими, финансовыми, временными) строительство трубопровода может осуществляться любыми, приемлемыми и экономически целесообразными темпами, так как трасса трубопровода по всей протяженности L может быть разделена на любое практически приемлемое число участков и на каждом участке длиной ℓ_i может быть организован и осуществлен, одновременно с другими, Линейные Строительно-монтажные Механизированные Потоки (ЛСМП).

В соответствии с существующей терминологией каждый поток, осуществляемый при прокладке трубопроводной трассы, может быть охарактеризован как объектный (по структуре), ритмичный (по характеру ритмичности), глубоко расчлененный применительно к специализации видов работ (по степени расчленения), установившийся (по уровню стабильности), долгосрочный (по времени осуществления), с открытым фронтом производства строительно-монтажных и специальных работ (по условиям производства работ).

При последовательном увеличении на трассе числа ЛСМП от вариантов «а», «b» или «с» до варианта п пропорционально увеличивается общий (суммарный по всем участкам трассы) темп прокладки трубопровода протяженностью L. При этом продолжительность строительства Т_i существенно изменяется:

T_n+1 < Т_n << Т_с < Т_b < Т_а. (7.1)

В общем виде зависимость продолжительности строительства, как отдельного трубопровода, так и нескольких одновременно строящихся на «N» участках трубопроводов одного диаметра (или одной группы диаметров) от числа ЛСМП, работающих на трассе, можно выразить в виде

T = ∑ Т_i * К = const. (7.2)

Очевидно, линейная протяженность каждого участка трассы ℓ_i во всех случаях должна соответствовать хотя бы сменной производительности ЛСМП в конкретных природно-климатических и организационных условий.

Одной из особенностей строительства линейной части — постоянное изменение условий производства строительно-монтажных работ при известном постоянстве как технологических схем производства различных видов работ, так и технических средств. Причем влияние изменений условий строительства на различные виды производственных процессов имеет конкретную особенность. Особенно это влияние велико на протяженных трассах, когда трубопровод прокладывается при резко различающихся топографических, климатических и геологических условиях. Поэтому среди основных особенностей линейного строительства, которые следует учитывать при разработке вопросов организации строительства и календарных планов, можно отметить следующие основные:

1. На разных участках трассы трубопровода производственные строительно-монтажные подразделения оказываются в неодинаковых условиях с учётом сложности производства работ.

2. На сравнительно больших участках трассы, где организован один ЛСМП, условия его работы могут изменяться по мере продвижения потока.

3. Наличие на трассах таких участков, где прокладка требует применения специальных технических средств и специфических технологических схем производства строительно-монтажных работ, которые не могут быть выполнены по ходу стандартной работы линейного потока. К таким участкам относятся переходы через естественные и искусственные преграды (реки, ручьи, овраги, железные и шоссейные дороги, каналы и т. п.), а также участки трассы, по сложности и специфике производства работ приравниваемые к переходам (глубокие и протяжённые болота и др. препятствия).

4. Требование непрерывности и готовности нитки трубопровода, прокладываемого на каждом участке трассы.

Если исходить из указанных особенностей и учитывать, что для ритмичности и бесперебойности выполнения линейных работ при прокладке отдельного магистрального стального трубопровода требуется равномерное материально-техническое обеспечение, то основные вопросы организации работ определяются следующими условиями:

- главной формой организации строительно-монтажных и специальных работ является поточность;

- каждый производственный процесс должен быть оптимизирован по основному фактору – по времени прокладки готового участка трубопровода;

- общие принципы организации линейных потоков и принципы синхронизации отдельных производственных процессов должны учитывать все разнообразие факторов, в целом определяющих организацию строительства трубопроводов;

- опережающее обеспечение проблемных участков необходимыми материальными и трудовыми ресурсами.

Преимущества структуры строительного объекта и поточного строительства применительно к прокладке трубопроводов связаны с осуществлением следующих основных принципов:

- производственного единства — ЛСМП представляет одну расчетную единицу производственных мощностей в действии, все подразделения которой (передвижные механизи-рованные колонны, бригады, звенья) технологически и организационно связаны одной общей задачей - выпуском одной конечной продукции, т. е. полностью законченного строительством трубопровода на определенном участке трассы;

- поточности производственных процессов — технологическая последовательность, непрерывность и максимальная ритмичность выполнения отдельных видов работ, что, в конечном счете, определяет планомерность строительства;

- одновременности — одновременно работа осуществляется несколькими ЛСМП, причем каждый из них охватывает весь комплекс строительно-монтажных и специальных работ от подготовки трассы до очистки полости и испытания трубопровода;

- разделения труда (специализации) — наиболее полное и эффективное использование техники и рабочей силы достигается тем, что каждая передвижная механизированная колонна, бригада, каждое звено рабочих и отдельный рабочий выполняют вполне определенный вид работ, определенные строительные и монтажные процессы, операции и движения;

- кратчайшего пути перемещения - выполнение последующего вида работ (процесса, операции) начинается там, где закончен предыдущий вид работ (процесс, операция);

- минимума затрат времени — предельное, практически приемлемое и экономически целесообразное сокращение времени от начала до окончания строительно-монтажных и специальных работ на каждом данном отрезке трассы трубопровода.

Исходя из изложенного, вопросы организации строительства отдельного магистрального трубопровода, разделяемые на три основные группы: организация линейных объектных потоков, организация отдельного линейного объектного потока, организация контроля и управления производством строительно-монтажных и специальных работ — целиком и полностью могут быть решены при установлении количественных и качественных зависимостей между факторами, определяющими систему организации строительства в целом.

Если в качестве критерия оптимальности организации строительства линейной части трубопровода принять время (срок) строительства отдельного трубопровода при ограниченных ресурсах в конкретных природно-климатических условиях, то существенно упрощаются выявление и формулирование нижеперечисленных факторов.

Первый фактор — технико-технологическая характеристика трубопровода: назначение (газо-, нефте-, нефтепродуктопровод, водопровод, трубопровод специального назначения, например, для транспортировки аммиака, сжиженного природного газа и др.); диаметр и протяженность; число и последовательность прокладки ниток; число и схемы расположения, протяженность и последовательность прокладки лупингов; конструкция трубопровода (подземная, надземная, наземная, прокладываемая с частичным заглублением, комбинированная и т.д.); число и конструкция переходов через естественные и искусственные преграды (подводный, воздушный и др. варианты), протяженность и расположение их по трассе; число, характеристика и расположение линейной арматуры (кранов, задвижек, камер приема и пуска дефектоскопа и т. п.); характеристика изоляционного покрытия (тип, распределение по протяженности трубопровода), вид электрической защиты (протекторная, катодная, дренажная, комбинированная), тип вдольтрассовой эксплуатационной линии связи (кабельная, радиорелейная, воздушная, комбинированная).

Второй фактор — продолжительность строительства (нормативная - в соответствии со строительными нормами или директивная).

Третий фактор — материально-техническое обеспечение строительства, поставки труб, изоляционных и других материалов, линейной арматуры; наличие (на различных этапах строительства) производственных строительно-монтажных и специализированных подразделений (передвижных механизированных колонн, бригад, звеньев, отрядов подводно-технических и специальных работ), оснащенных соответствующей техникой, оборудованием, вспомогательными средствами Неукомплектованных работниками соответствующих специальностей и квалификации; наличие транспортной и ремонтно-восстановительной служб, средств связи на период строительства, коммунально-бытового обслуживания работающих и др..

Четвертый фактор — природно-климатические условия строительства (климатические и погодные при малой продолжительности строительства); топографические, или рельефные; гидрогеологические, или грунтовые, гидрографические, сейсмические и др.

Очевидно, на характеристику указанных факторов существенное влияние оказывает единая классификация технологических схем строительства трубопроводов (прежде всего на характеристику первого фактора). Действительно, при установлении качественных взаимосвязей и количественных взаимозависимостей между факторами, определяющими организацию строительства отдельного магистрального трубопровода, вполне очевидна невозможность получения однозначного решения, удовлетворяющего одновременно как всем технологическим схемам, так и всем вариантам конструктивных решений. Конкретная задача, очевидно, имеет несколько решений, число которых будет равно числу видов конечной продукции процесса строительства трубопроводов при учете модификации технологических схем и конструктивных решений. Исходя из этого, можно определить четыре решения общей задачи организации строительства применительно к трубопроводам:

1. подземному — основное решение;

2. наземному (прокладываемому с частичным заглублением) — частный случай основного решения;

3. надземному — специальное решение;

4. комбинированному — обобщенное решение.

При этом следует отметить, что все решения имеют безусловную связь, как со схемами организации линейных объектных строительных потоков, так и с их технологической структурой.

Указанная выше «увязка» факторов и конструктивных решений является определяющим в организации строительства магистрального трубопровода.

Уточнение первого фактора, связанное с дифференцированным анализом основных технологических схем строительства, по существу не изменяет характеристику трубопровода.

Второй фактор определяется только количественно, например, нефтепровод должен быть построен в соответствии с разработанными мероприятиями за N месяцев. Взаимосвязь этого фактора в качестве целевой функции общего вида с остальными факторами проявляется весьма специфично. Например:

а) сделав предположение, что в условиях лимитированных ресурсов ограничения могут быть как положительными (недостаток), так и отрицательными (избыток), нетрудно придти к выводу не только о необходимости оптимизации продолжительности строительства;

б) уточнение фактора в части сроков начала и окончания строительства (например, газопровод должен быть построен за 18 месяцев — с мая текущего года по ноябрь следующего года) вызывает необходимость, с точки зрения организации строительства, прежде всего, изучить и оценить следующий комплекс зависимостей:

- изменение природно-климатических условий строительства в связи с изменением периодов строительства;

- изменение трудоемкости производства отдельных видов работ;

- изменение объемов конкретных видов работ по месяцам строительного периода;

- изменение суммарного темпа строительства трубопровода при неизменном числе ЛСМП;

- сохранение ранее определенного суммарного темпа при изменении числа ЛСМП;

Это свидетельствует о том, что частные задачи организации строительства отдельного трубопровода весьма разнообразны.

Третий фактор, как и первые два, четко определяется количественно. Однако особенностью его связей и взаимозависимостей с другими факторами, очевидно, должно являться нахождение оптимальных количественных значений последних (за частичным исключением первого фактора) при изменении ограничений ресурсов в любой произвольный момент строительства.

Соотношения четвертого фактора с первым лишь частично проявляется в принятии уже на стадии проектирования тех или иных, но вполне определенных конструктивных и технологических решений, причем в большей мере количественно. Поэтому со вторым и третьим факторами нахождение соотношений возможно лишь опосредствованное, через первый, так как четвертый фактор может быть охарактеризован исключительно качественными категориями и понятиями, например: «трасса газопровода заболочена», «залесена», «со сложным рельефом», «погода в районах прохождения трассы неустойчивая» и т. п.

При разработке проектов организации строительства магистральных трубопроводов для определения рационального числа передвижных механизированных колонн, необходимых для выполнения отдельных видов работ (земляных, сварочно-монтажных, изоляционно-укладочных и др.) с учетом конкретных условий трассы и установленных сроков строительства, широко использовались следующие формулы:

N = L_mах / P, (7.3)

P = k N ∑ P_i ℓ_i |L, (7.4)

где N - число изоляционно-укладочных колонн; L_max - протяженность участка трубопровода, прокладываемого в год максимальной загрузки; Р – темп строительства трубопроводной линии; k - коэффициент организационно-технических перерывов (k = 0,6 ÷ 0,8); P_i - нормативная сменная производительность сварочно-изоляционно-монтажной колонны при выполнении изоляции соответствующего типа; ℓ_i - протяженность участков трубопровода с изоляцией соответствующего типа; L - общая протяженность трубопровода.

Число баз по приготовлению битумной мастики, сварочно-монтажных колонн (бригад по сварке потолочных стыков труб, колонн по выполнению подготовительных и земляных работ), как правило, принималось равным числу изоляционно-укладочных колонн. Причем нормативной производительностью сварочно-монтажной базы было принято считать число поворотных стыков труб, свариваемых на базе в течение года (обычно 4200 стыков труб диаметром 720 - 1020 мм).

Оснащение механизированных колонн и бригад по выполнению подготовительных, земляных и других работ определяется в соответствии с объемами работ на каждом участке трассы трубопровода. Число и оснащение бригад по очистке полости и испытанию трубопровода устанавливается в зависимости от принятых методов (например, продувка воздухом, газом; испытание водой, воздухом, газом) и объемов работ.

Протяженность участков работ передвижных механизированных колонн в границах осуществления отдельных ЛСМП принималась на основе средних статистических данных за предыдущие годы по производительности изоляционно-укладочных колонн для трубопровода данного диаметра. Границы участков работы в конечном итоге должны уточняться при составлении директивных рабочих графиков производства работ и обычно привязываются к переходам трубопровода через естественные и искусственные преграды. При таком методе организации ЛСМП изоляционно-укладочные работы принимаются в качестве ведущих, а строительство переходов из линейных потоков исключается.

Такой метод позволяет учитывать особенности производства отдельных видов работ, трудоемкость и сложность выполнения различных типов изоляции, загрузку изоляционно-укладочных колонн по годам строительства и, наконец, организационно-технические перерывы в производстве изоляционно-укладочных работ. Вместе с тем такой подход не дает возможности решить ряд вопросов организации строительства и, в частности, организации производства строительно-монтажных работ, так как, не учитывает сложность производства работ в условиях сложного рельефа местности, болот, песков, скальных грунтов, поливных земель, в неблагоприятных породных условиях и т. п.

Рис. 7.1. График выполнения отдельных видов работ при строительстве магистрального трубопровода (по суммарным темпам)

1 – доставка секций труб на трассу; 2 – поточная сварка трубных секций; 3 – рытьё траншеи; 4 – изоляция, укладка участка трубопроводов в траншею и засыпка грунтом

Корректировка графиков, как показала практика строительства ряда магистральных трубопроводов, неизбежно связана с передислокацией передвижных механизированных колонн и бригад в пределах трассы трубопровода или с включением в производство дополнительных, ранее не предусматривавшихся, механизированных колонн и бригад на выполнение некоторых видов работ или полностью всех видов работ на отдельных участках трассы.

Анализ данных по выполнению совмещенных графиков производства строительно-монтажных работ показывает, что приведенный выше метод организации поточного строительства, осуществляемого в разнообразных и сложных условиях, далеко не во всех случаях позволяет достичь намеченной равномерности потоков и темпов работ передвижных механизированных колонн, бригад и звеньев. В первую очередь это относится к строительству магистральных трубопроводов большой протяженности. Как правило, расчеты потребности в машинах, механизмах и оборудовании, основанные на подлежащих выполнению объемах строительно-монтажных работ по их видам и на годовых нормах выработки как отдельных машин, механизмов и единиц оборудования, так и их групп, не учитывают неравномерность распределения (рассредоточения) объемов работ по протяженности трассы, а также не всегда могут быть увязаны с планами поставки труб, изоляционных и других материалов, с сезонным изменением объемов и видов работ и др. (рис. 7.1).

Характерными чертами квалифицированной организации строительства линейной части магистральных трубопроводов являются следующие основные признаки:

1. тщательная подготовка к строительству (устройство дорог, создание опорных, перевалочных и промежуточных баз и др.);

2. обязательное использование рациональных периодов сезона для строительства;

3. строительство трубопроводов осуществлять крупными производственными комплексами (колоннами), предельно насыщенными строительной и вспомогательной техникой, оборудованием, транспортными средствами и т.п.;

4. тщательный учет изменяющихся как во времени, так и по протяженности трубопроводов природно-климатических условий строительства с точки зрения его стоимости.

В отношении последнего признака используются коэффициенты (см. табл. 7.2), которые обобщают данные по стоимости с учётом природно-климатических условий и продолжительности строительства трубопроводов определенного диаметра.

Таблица 7.2. Корректирующие коэффициенты для определения стоимости эквивалентных участков трассы трубопровода в различных условиях

№№ п.п.	Характер рельефа местности	Характеристика грунта
		Количество скальных пород на 1 км трассы, %							Болотистый участок
		0	0,1-25	25,1-40	40,1-55,0	55,1-70,0	70,1-85,0	85,1-100,0
1	2	3	4	5	6	7	8	9	10
1.	Равнинная	100	119	139	160	183	221	269	295
2.	Малопересечённая	105	125	146	168	193	233	283	312
3.	Среднепересечённая	145	173	212	232	266	321	390	430
4.	Резкопересечённая	200	248	278	319	365	440	525	589
5.	Горная	334	397	463	532	610	735	894	982

Использование этих коэффициентов позволяет установить предварительную стоимость прокладки 1 км трубопровода в зависимости от условий рельефа, характеристики грунтов и наличия болот в границах трассы строящегося или проектируемого трубопровода. Применяя коэффициенты, можно довольно просто вычислить так называемую эквивалентную стоимость трассы намеченного к строительству трубопровода, умножив протяжённость участков строительства на базовую стоимость 1 км трубопровода.

Эти коэффициенты в известной мере позволяют определить организацию производства работ с точки зрения нахождения рационального числа механизированных комплексов (колонн) и их размещения на трассе. Такой подход к определению условий работы на трассес учетом приведенных коэффициентов следует признать приемлемым, так как в основе его лежит учет трудоемкости производства строительно-монтажных работ при прокладке трубопроводов в различных, хотя и не охватывающих все их разнообразие, природных условиях.