Экологическое обеспечение строительства линейно-протяженных сооружений

ЭКОЛОГИЧЕСКОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ СТРОИТЕЛЬСТВА ЛИНЕЙНО-ПРОТЯЖЕННЫХ СООРУЖЕНИЙ

С.Г. Абрамян

ВолгГАСУ

Сооружение и эксплуатация линейно-протяженных сооружений (ЛПС): автомобильных и железных дорог, каналов, метрополитенов и в особенности магистральных трубопроводов оказывают существенное влияние на состояние окружающей среды. Значительный масштаб, интенсивность, а также многообразие форм отрицательного воздействия на природу обусловливаются спецификой указанных объектов: протяженность от нескольких сот до нескольких тысяч километров, прокладка в сложных природно-климатических условиях с применением различных конструктивных схем и технологий сооружения.

Установлено, что это воздействие усиливается по мере возрастания масштабов строительства, реконструкции и капитального ремонта трубопроводов, увеличения мощности строительной техники, интенсивности технологических процессов, что требуют неотлагательное выполнение исследований в области экологической безопасности технологии производства ремонтно-строительных работ, разработки и внедрении оптимизационных методов организации работ, которые позволяют повысить производительность работ, снизить затраты времени, материально-технических ресурсов, сохранить экологическое равновесие окружающей среды.

Реальные техногенные нагрузки на компоненты природы при реконструкции и капитальном ремонте ЛПС формируют потенциальные уровни антропогенного изменения биогеоценозов регионального ландшафта. Поэтому задача оптимизации структурно-рациональных ограничений на строительный или ремонтно-строительный процесс с точки зрения минимального воздействия на природный ландшафт и далее — обеспечения необходимых исходных конструктивно-технологических предпосылок (в отношении функционирования реконструируемого объекта) по сохранению экологического баланса в регионе приобретает важное научно-методическое значение. Решить подобную задачу можно, по меньшей мере, в двух направлениях:

во-первых, необходимо определить область оптимизации качества строительных технологических процессов по заданным экологическим критериям;

во-вторых, необходимо определить принципиальные условия создания экологически чистого строительного объекта по критериям качественно-количественной минимизации техногенных нагрузок на компоненты природного ландшафта.

Производительность линейных объектных ремонтно-строительных потоков (ЛОРСП) является основным видом информации о ходе строительства, реконструкции и капитального ремонта ЛПС, и в качестве одного из основных параметров используется для экологизации ремонтно-строительного производства.

Выявлена тенденция решения проблем охраны окружающей среды и рационального использования природных ресурсов за счет внедрения новых экологозащитных технологий, а вопросы организации строительного производства с учетом решения экологических проблем несправедливо остаются в стороне. Но только в основе организации

производства лежит выбор методов ведения работ и прогрессивных технологических (в том числе экологозащитных) процессов, расчет фронтов работ и необходимого обеспечения строительства с использованием минимальных затрат, и только тогда можно достичь синергетического эффекта — эффекта повышения результативности за счет взаимодействия, взаимоподдержки, самоорганизации строительного производства и природного комплекса.

Анализ основных факторов, снижающих качественный уровень окружающей среды при реконструкции и капитальном ремонте линейной части магистральных трубопроводов, показал, что испытание трубопроводов водой оказывает самое разрушительное воздействие на окружающую среду.

Разновидностью техногенного воздействия на грунт со стороны ремонтно-строительного объекта является также эрозионный процесс, который может быть вызван непосредственным механическим разрушением поверхности земли (срезка грунта, рытье траншей и котлованов) или начаться вследствие уничтожения растительного покрова. Характер и интенсивность эрозионных процессов в конкретной зонально-географической ситуации должны определяться индивидуальными почвенно-грунтовыми свойствами.

Исследования показывают, что оптимизацию технологии выполнения ремонтно-строительных работ по экологическим критериям необходимо выполнить по модели Динкельбаха — как экономической модели оптимального выбора метода производства работ с учетом влияния на окружающую среду.

Для этого в зависимости от целевой функции для каждого метода производства работ необходимо решать три оптимальные задачи: ресурсосберегающую, сберегающую окружающую среду и смешанную, после чего определить прибыль для каждого варианта, так как ремонтно-строительное производство рассматривается как кибернетическая система, цель которой снижение себестоимости при максимальном сохранении экологического баланса окружающей среды [1].

Далее с помощью группы обобщающих показателей экологичности — материалоемкости, энергоемкости, отходоемкости, ущербоемкости и др., которые характеризуют экологичность функционирования ЛОРСП, можно выбрать экологически обоснованную технологию выполнения работ. Определение их для каждого технологического процесса и операции позволит также правильно ранжировать технологические процессы и операции по экологической значимости, что очень важно для составления экологического паспорта ЛОРСП.

При реконструкции и капитальном ремонте магистральных трубопроводов материальный ущерб выражается в преждевременном износе трубы, изоляции и т. п. в результате различных факторов, которые могут привести к отказу трубопровода. С другой стороны, отказ трубопровода — это и есть загрязнение окружающей среды, которое соответственно может привести к потере рыночной ценности объектов жилой, производственной недвижимости и другого имущества. Компенсация или предупреждение этого ущерба оборачивается дополнительными затратами.

В глобальном масштабе реконструкция или капитальный ремонт ЛПС и в частности линейной части магистральных трубопроводов (одним из инструментариев которых есть правильная организация ЛОРСП) является основным природоохранным мероприятием. Регулирование качества природной среды должно начинаться с определения нагрузок, допустимых с экологической точки зрения, а региональное природопользование должно соответствовать экологической «выносливости» территории. Чем меньше про-

должительность выполнения строительных работ, тем больше «выносливость» территории отведенной под строительство. В результате проведенных исследований автором разработан комплекс методов оптимизации организационно-технологических параметров линейного объектного ремонтно-строительного потока, повышающих его производительность при реконструкции и капитальном ремонте линейной части магистральных трубопроводов. Для механизации наиболее трудоемкого процесса — вскрытия трубопровода разработана и научно обоснованна технология механизированного производства вскрышных работ с применением общестроительных роторных экскаваторов, обеспечивающая повышение производительности труда в 1,5 раза [5; 2; 3].

Разработана методика расчета линейного объектного ремонтно-строительного потока с учетом случайных факторов, которая дает возможность на основе заданной продолжительности ремонта участка трубопровода находить необходимые ресурсы для безотказной работы ЛОРСП в заданные сроки. То есть проблемы безотказной работы ЛОРСП сводятся к проблемам надёжности его функционирования. Проведенные экспериментальные исследования, позволяли разработать методику оценки организационно-технологической надежности ремонтно-строительных потоков, применение которой повышает надежность работы потока с учетом специфических особенностей трассы и технического оснащения ремонтно-строительных подразделений [6]. Разработанный комплекс оптимизационных задач организационных параметров линейных объектных ремонтно-строительных потоков, призванный обеспечить экологическое равновесие природы и экологическую безопасность строительства ЛПС, может дать реальный результат только при правильном и надежном функционировании ЛОРСП, т. е. должен быть научно обоснованный механизм управления ЛОРСП, который представляет собой целостную совокупность методов и инструментов управления, с помощью которых организуются, регулируются и координируются процессы природопользования в совокупности с технологическими процессами. Основными критериями системы управления экологической ситуацией при строительстве ЛПС могут быть следующие показатели: устойчивость — свойство, внутренне присущее экосистеме, характеризующее способность выдерживать изменения, создаваемые внешними воздействиями (например, техногенные воздействия на природный ландшафт), оказывать сопротивление внешним (техногенным) воздействиям; обнаруживать способность к восстановлению или самовосстановлению экосистемы; равновесие — свойство экосистемы сохранять устойчивость в пределах регламентированных границ при антропогенных изменениях природного ландшафта; живучесть — свойство, характеризующее действительные показатели экологической защиты экосистемы и проявляющееся в способности биогеоценозов ландшафта к самовосстановлению; безопасность — свойство, определяющее риск потерь устойчивости, равновесия и живучести экосистем. Все перечисленные показатели с другой стороны обеспечивают экологическую надежность окружающей среды и взаимосвязаны между собой.

Живучесть, равновесие, устойчивость и безопасность окружающей природной среды должны быть оценены в денежном выражении и включены в цену (сметную стоимость) строительной продукции, ибо ценностью является то, что отражается в цене продукта и признается рынком [7].

Таким образом, экологическое управление в зависимости от выполнения им функций (п) можно рассматривать в виде интегральной оценки п компонентов, каждый из которых является критериальной мерой:

АЭУ = Ф

Критерием реализуемости служат назначенные коэффициенты запаса:

— по экологической безопасности ЛОРСП, зависящий от интенсивности техногенного влияния на природный ландшафт;

— по технологическому обеспечению, зависящий от неоднородности используемых материалов, неустойчивости применяемых машин, механизмов, скрытых неисправностей применяемого оборудования и т. д.;

— по информационному обеспечению, характеризующий возможность несоответствия принятых решений;

— по прогнозированию и планированию экологичности, также характеризующий несовпадение некоторых расчетов.

Экологическое управление ЛОРСП является ядром модели и основой принятия стратегических решений по экологическому обеспечению реконструкции и капитального ремонта линейной части магистральных трубопроводов.

Научно обоснованное экологическое управление ЛОРСП возможно только по результатам экологического аудита, выявляющего узкие места в природоохранной деятельности строительной организации, экологические нарушения при выполнении ремонтно-строительных работ и намечающего пути решения экологических проблем. Создание и внедрение полноценного и целенаправленного экомониторинга технологических процессов при строительстве ЛПС позволят усовершенствовать классификацию технологических процессов по экологическим критериям, учитывающую все возможные последствия в природной среде. Экологический мониторинг является информационным обеспечением подготовки и экологического управления ЛОРСП.

Разработана модель экологического анализа ЛОРСП [8], где немаловажное значение имеет формулировка цели: это достижение таких ценностей, как живучесть, равновесие, устойчивость и безопасность окружающей природной среды.

Указанные этапы модели обеспечивают комплексность и целенаправленность исследования, дают методологически обоснованную схему поиска тех параметров производства, которые сохраняют экологическое равновесие природы, оперативность, действенность, обоснованность, точность анализа и его выводов.

Экологическое управление ЛОРСП возможно только при реализации следующих функций: прогнозирования, планирования, нормирования требований экологичности, технологического обеспечения производства работ, информационного обеспечения.

Формирование экологичной строительной продукции аналогично формированию экологической надежности функционирования ЛОРСП, формированию качества строительной продукции. В связи с этим разработана схема управления качеством ЛОРСП с учетом экологических требований.

Исследования по проектированию управления качеством технологических процессов по системам «симплификация—стандартизация—специализация» (SSS) и «специализация—стандартизация—автоматизация» (CCA) показали, что применение проектирования на системной декомпозиции SSS обеспечивает не только высокое качество, но и повышение на 5—10 % их эффективности со значительным снижением трудоемкости, что экологическое управление ЛОРСП, системная декомпозиция SSS и CCA основываются на правильном производственном учете материальных потоков. В связи с этим разработана схема производственного учета материальных потоков основе которой можно сделать вы-

вод: дифференцированный анализ материальных потоков ЛОРСП «вход», «выход» — основа экономического решения экологического обеспечения ЛОРСП, потому что опирается на прогнозе выбросов загрязняющих веществ. Таким образом, грубое регулирование ЛОРСП путем его дифференциации преобразуется в тонкое регулирование (управление) путем воздействия на каждый частный поток и их составляющие.

В качестве ценностного континуума экологичности линейных объектных ремонтно-строительных потоков, приводящего в конечном итоге формированию экологичной строительной продукции, в наших исследованиях рассматривались организационные параметры ЛОРСП и их оптимизация, что подтверждает аксиому: развитие экологичности ЛОРСП неразрывно связано с необходимостью резкого сокращения затрат труда. Основные направления сокращения затрат труда предусматривают максимально возможную степень заводской готовности (например, использование секции или плетей труб с заводской изоляцией), повышение интенсивности труда, формирование рационального состава работающих, улучшение условий труда и отдыха.

Многолетний опыт отечественных и зарубежных строительных фирм свидетельствует, что высокие экологичные показатели достигаются только в результате непрерывности инвестиционного процесса. Имеется в виду не только временная последовательность этапов инвестиционного процесса, но и преемственность решений на всех его этапах: технико-экономического обоснования, проектирования, подготовительных работ, материально-технического обеспечения, строительства, что не всегда соблюдается.

Несмотря на это, применение современных интегрированных технологий, методов организаций работ позволит достичь и обеспечить такие функциональные факторы, как качество и сохранность окружающей природы при выполнении ремонтно-строительных работ в условиях тотальной ограниченности финансовых, материальных и энергетических ресурсов.

Итак, основными факторами, обеспечивающими экологичность строительства ЛПС являются: выбор экологически обоснованной технологии производства работ; оптимизация организации и функционирования линейных объектных ремонтно-строительных потоков, за счет выбора оптимальной продолжительности работ, оценки надежности частных ремонтно-строительных потоков, оценки влияния случайных факторов и прогнозирования их воздействия на ЛОРСП; сокращение отходов производства, увеличение доли возвратных ресурсов, которые характеризуются с помощью ряда частных показателей экологичности: производительности, технологичности, материалоемкости, энергоемкости, ущербоемкости, заводской готовности.

Из вышеизложенного следует, что экологические проблемы строительства линейно-протяженных сооружений многогранны, поэтому необходим комплексный подход к решению задач. Предпосылками для интегрированного экологического подхода являются: новое понимание механизмов рыночной экономики в области природоохранной деятельности для реализации экологических решений; современные тенденции и реальные перспективы по интеграции не только научных накоплений по проблемам экологизации строительного производства, но и участников хозяйственных связей между собой, развитию новых организационных форм и методов производства работ; использование возможностей в области новейших информационных технологий, открывающих принципиально новые направления, которым должна заниматься строительная синергетика.

По мнению автора, строительная синергетика — разумно действующая в комплексности и динамичности технология, организация, механизация, автоматизация

строительного производства, экология, экономика и управление природопользованием, задача которой плавно и разумно выбрать экологически безопасную технологию производства работ, материальные и энергетические ресурсы, методы организации работ позволяющие сохранить экологическое равновесие природы в худшем случае, а в лучшем дать природе более качественную, совершенную форму во имя сохранения человечества планеты, во имя достижения Высшей степени цивилизации — гармоничности во всем.

Литература

1. Абрамян, С. Г. Выбор экологически безопасной технологии реконструкции и капитального ремонта магистральных трубопроводов / С. Г. Абрамян // Монтажные и специальные работы в строительстве. - 2003. - № 6. - С. 26-27.

2. Абрамян, С. Г. Значение синхронизации производства работ при капитальном ремонте магистральных трубопроводов / С. Г. Абрамян // Известия вузов. Нефть и газ. - 2005. - № 4. - С. 59-62.

3.Абрамян, С. Г. Определение оптимальной продолжительности линейных объектных ремонтно-строительных потоков / С. Г. Абрамян // Вестн. ВолгГАСУ Сер.: Естественные науки. -2007. - Вып. 8 (23). - С. 220-224.

4. Абрамян, С. Г. Оценка значимости и экономическая эффективность природоохранных мероприятий при реконструкции и капитальном ремонте линейной части магистральных трубопроводов / С. Г. Абрамян // Монтажные и специальные работы в строительстве. - 2004.-№12.-С.27-29.

5. Абрамян, С. Г. Применение общестроительных роторных экскаваторов при капитальном ремонте магистральных газопроводов : информ. л. № 201-90 / С. Г. Абрамян, В. Г. Степанов ; ВМТЦНТИ. - Волгоград, 1990.

6. Абрамян, С. Г. Управление экологичностью реконструкции и капитального ремонта магистральных трубопроводов: науч. моногр. / С. Г. Абрамян. - Волгоград : ВолгГАСУ, 2007. - 68 с.

7. Абрамян, С. Г. Функции управления экологичностью потоков при реконструкции магистральных трубопроводов / С. Г. Абрамян // Нефть, газ и бизнес : науч.-техн. прил. - 2004. - № 1. -С. 81-83.

8. Абрамян, С. Г. Экологический анализ линейных объектных ремонтно-строительных потоков при реконструкции магистральных трубопроводов / С. Г. Абрамян // Монтажные и специальные работы в строительстве.-2004.-№7.-С.13-14.

Ключевые слова: трубопровод, магистральный, экологичность, реконструкция, линейный объект строительства, строительная синергетика, модели, экологическое управление, ремонтно-строительный поток.

Статья представлена членом Редакционного совета Вестника МГСУ профессором А.Д.Потаповыт