Geum.ru

Учебное пособие Допущено Учебно-методическим объединением вузов Российской Федерации по образованию в области горного дела в качестве учебного пособия для студентов вузов, обучающихся по специальности «Шахтное и подземное строительство»

Вид материалаУчебное пособие

Содержание


1. ПРИНЦИПЫ ПРОЕКТИРОВАНИЯ 1.1 Общие положения
7. По доступности при эксплуатации
1.3. Структурная схема проектирования
Подобный материал:
1   2   3   4   5   6   7   8   9   10   11

1. ПРИНЦИПЫ ПРОЕКТИРОВАНИЯ

1.1 Общие положения



Проект (технический проект) – система образов технического объекта или процесса, представленная в виде чертежей, графиков, таблиц, текста, а иногда и макета.

Любой проект должен ответить на пять основных вопросов: назначение объекта, местонахождение, способ строительства, сроки, стоимость.

Следовательно, технический проект должен содержать помимо технических решений и экономическую оценку (проектно-сметная документация), а также решение вопросов экологии, сангигиены, противопожарной безопасности и т.п.

Проектирование должно решить следующие основные задачи:
  1. Обеспечить функциональное назначение объекта при себестоимости продукции и производительности труда на уровне или выше мировых показателей.
  2. Обеспечить безопасность работ для трудящихся данного предприятия и окружающей среды.
  3. Предусмотреть возможность последующей модернизации производства.
  4. Максимально использовать новейшие научные достижения, комплексную механизацию и автоматизацию производства на основе «высоких технологий», типизацию и стандартизацию изделий и процессов.

Подземное строительство обладает рядом особенностей, которые нужно учитывать при проектировании:

 ограниченность фронта работ (возможного числа забоев);

 стесненность в призабойной зоне;

 изменчивость горно-геологических условий;

 особые требования техники безопасности и промсанитарии;

 тесная связь основных и вспомогательных процессов (вентиляции, водоотлива, транспорта, подъема и пр.).

Проектную документацию разрабатывают [7] на основе утвержденного «Обоснования инвестиций в строительство предприятий, зданий и сооружений» (ОИС) с обязательным учетом действующих законодательных и нормативных положений государственного, территориального и ведомственного уровней.

Основным проектным документом является технико-экономическое обоснование строительства (ТЭО), которое, согласно [7], следует, как правило, считать проектом. Далее на основе утвержденного ТЭО (первая стадия проектирования) разрабатывается рабочая документация (вторая стадия проектирования).

По объектам массового и повторного применения, а также по технически несложным объектам может разрабатываться рабочий проект (одностадийное проектирование).

Проектирование объектов строительства должно выполняться юридическими или физическими лицами, имеющими законное право (лицензию) на соответствующий вид деятельности.

Между заказчиком (инвестором) и проектировщиком заключается договор (контракт), который регулирует правовые и финансовые отношения, взаимные обязательства и ответственность сторон, и должен содержать задание на проектирование. Его рекомендуемые состав и содержание для объектов производственного назначения, представленные в приложении 1 СНиП 11-01-95 [7], включают 16 позиций (см. раздел 1.5).

Проектная документация разрабатывается преимущественно на конкурсной основе, в том числе через торги подряда (тендер). Все проекты или рабочие проекты подлежат государственной экспертизе в соответствии с порядком, установленным в Российской Федерации. Утверждение проектов выполняется в зависимости от источника финансирований объекта:

 органами Минстроя России для объектов республиканского финансирования;

 органами субъектов Федерации для объектов, ими финансируемых;

 инвесторами (заказчиками) для объектов, финансируемых за счет собственных ресурсов.


1.2. Классификация подземных сооружений


Многообразие подземных сооружений (ПС) и способов их строительства классифицируют по семи признакам.

  1. По назначению:
    1. Транспортные (железнодорожные, автодорожные, метро, автостоянки и гаражи, смешанные).
    2. Коммунальные (канализация, смешанные коллектора, склады, фабрики, торгово-бытовые и зрелищные комплексы и т.п.).
    3. Гидротехнические (водоснабжения, ирригации, гидроэлектростанций и т.п.).
    4. Спецназначения (оборонные, атомные и гидроаккумулирующие ЭС, научные, учебные, хранилища).
    5. Горно-добывающих предприятий (выработки капитальные, подготовительные, очистные).
  2. По пространственному положению:
    1. Горизонтальные (протяженные и камерные).
    2. Вертикальные (стволы; колодцы малого, среднего, большого и очень большого диаметра).
    3. Наклонные (наклонные стволы, эскалаторные тоннели, выходы линий метро на поверхность и т.п.).
  3. По рельефному признаку:
    1. Горные (преодоление высотных преград).
    2. Подводные (преодоление водных преград).
    3. Равнинные (без рельефных преград).
    4. Комбинированные.
  4. По условиям строительства:
    1. Городские или внегородские (проблемы транспорта, коммуникаций, рабочих кадров, экологии и т.п.).
    2. Территория застроенная или незастроенная (проблемы сноса или переноса зданий, сооружений, коммуникаций и т.п.).
    3. Вне зоны или в зоне сейсмических, или иных опасных воздействий (проблемы особой защиты подземных и наземных сооружений, людей, оборудования и т.п.).
  5. По способу строительства:
    1. Открытым способом (с удалением всей толщи пород от поверхности до подошвы сооружения).
    2. Закрытым способом (с выемкой породы только в пределах размеров ПС).
    3. Комбинированным (открыто-закрытым) способом.
  6. По способу выполнения горных работ:
    1. Обычным способом (без опережающего крепления или искусственного изменения свойств и состояний массива пород).
    2. Специальным способом (с опережающим креплением или искусственным изменением свойств и состояний массива пород).
    3. Комбинированным способом (по пп. 6.1. и 6.2.).

7. По доступности при эксплуатации:
    1. Доступные (для осмотра, обслуживания, ремонта и реконструкции сооружений и оборудования, например ПС метро).
    2. Частично доступные (только для осмотра при эксплуатации, но требующие остановки для обслуживания, ремонта и реконструкции, например безнапорные канализационные и гидротехнические тоннели).
    3. Недоступные (требуют приостановки эксплуатации для осмотра и других процедур).


На выбор инженерных решений при проектировании ПС влияет много факторов:

 класс и подкласс ПС по изложенной выше классификации;

 геологические, инженерно-геологические и гидрогеологические условия;

 климатические, экологические и психологические особенности;

 экономические обстоятельства;

 потребность комплексного освоения подземного пространства (КОПП).


1.3. Структурная схема проектирования

Процесс проектирования включает восемь основных этапов.
  1. Постановка задачи. На основе научных прогнозов, обоснования инвестиций в строительство объекта, изысканий инженерно-геологического и другого характера составляется заказчиком совместно с проектировщиком задание на проектирование.
  2. Формирование идеи решения задачи (принципиальных схем).
  3. Инженерный анализ вариантов решения задачи с выполнением необходимых расчетов и других обоснований.
  4. Принятие решения на основе оптимизации вариантов. Их множественность и неоднозначность обычно требует многошагового (иттерационного) подхода с последовательным приближением к наилучшему варианту.
  5. Составление проектно-сметной документации.
  6. Передача проекта на экспертизу в компетентные органы.
  7. Защита проекта перед заказчиком и экспертами и внесение в проект согласованных изменений.
  8. Согласование проекта с соответствующими государственными органами и службами, его утверждение и передача заказчику.

В дальнейшем проектная организация выполняет авторский надзор при осуществлении проекта.

Проектирование складывается из решения инженерных задач. В их состав входят: цель, ограничения и исходные данные.

У любой задачи есть начальные условия, которые именуют входом. Состояние, которое нужно достичь (цель), называют выходом. Решением инженерной задачи является создание объекта, процесса или элемента, которые, используя законы природы, могут перевести состояние входа в состояние выхода.

Большинство инженерных задач имеет несколько решений. Например, есть несколько видов транспорта и много возможных маршрутов между двумя пунктами. Инженерная задача требует нахождения оптимального решения. Основной признак, по которому одно решение выбирается из многих возможных, называют критерием.

Существуют частные решения, применение которых неизбежно. Например, при подземном строительстве нормированы минимально допустимые размеры поперечных сечений горных выработок, скорости движения воздуха по выработкам, наборы типовых решений и т.п. Решения, обязательно включаемые в инженерную задачу, называют ограничениями.

Инженерная задача существует, если имеется более чем одно возможное решение и если все возможные решения неочевидны. Например, при строительстве подземной гидроэлектростанции входом является поток воды, движущийся в русле реки, а выходом – электроэнергия, поступающая по линиям электропередач к потребителям. Сложность инженерной задачи заключается в том, что основные энергетические параметры гидроэлектростанции: напор, мощность, выработка энергии, и конструкции входящих в ее состав сооружений, их размеры, объемы и стоимости работ – однозначно не определяются и тесно связаны с местными топографическими и гидрогеологическими условиями, а также с методами производства работ [5].

Ни одно из решений практических задач не остается постоянно наилучшим. Находятся лучшие решения, возникают новые требования, накапливаются новые знания, изменяются условия. Наступает время, когда становится выгодным пересмотреть проект действующего объекта в поисках лучшего решения. Улучшение существующих устройств, приборов, сооружений называется модернизацией или реконструкцией.

Современное подземное сооружение представляет собой сложную вероятностную техническую систему, состоящую из множества взаимосвязанных и взаимодействующих элементов. Проект организации строительства подземного сооружения также весьма сложная вероятностная система. Во многих случаях с целью упрощения и ускорения поиска решений инженерной задачи вместо вероятностной рассматривают детерминированную систему.

Системой называют совокупность взаимосвязанных и взаимодействующих элементов, свойства которых качественно отличаются от суммы свойств этих элементов. Все то, что не входит в систему, но воздействует на нее или находится под ее влиянием, называют внешней средой. В зависимости от степени взаимодействия системы с внешней средой различают открытые и закрытые системы.

Под открытой понимают систему, которая взаимодействует с окружающей средой посредством каналов связи, являющихся входом и выходом системы.

В закрытой системе отсутствует материальный, энергетический или информационный обмен со средой. В реальном мире таких систем нет. Однако нередко при решении сложных задач исключают влияние внешней среды, преобразуя открытую систему в закрытую. Например, притяжение Луны оказывает силовое воздействие на горное давление. На практике, однако, расчеты прочности подземных конструкций выполняют без учета этого воздействия.

Все системы делятся на детерминированные и вероятностные. В детерминированных системах предполагается отсутствие случайных воздействий, и каждое целенаправленное действие приводит к единственному результату. В вероятностных системах могут быть получены различные результаты, вероятности достижения которых известны или могут быть оценены с определенной долей риска.