1.2.Рекомендуемая литература Основная литература
1. Технология, механизация и автоматизация строительства : Учеб. для вузов/ С.С. Атаев и др. - М.: ВШ., 1990.-592 с.
2. Технология строительного производства : Учеб. для вузов/ Л.Д. Акимова и др. Под ред. Г.М.Бадьина, А.В. Мещанинова. 4-е изд., перераб. и доп. - Л.: Cтройиздат, Ленинград. отд-ние, 1987. -606 с.
3. Комплексная механизация, автоматизация и механовооруженность строительства : Учеб. для вузов/ Е.М. Кудрявцев - М. : Стройиздат, 1989.-246с.
Дополнительная литература
4. Епифанов С.П. и др. Строительные машины. Общая часть (Справ. пособие по строит. машинам) - 3-е изд., перераб. и доп. - М.: Стройиздат, 1991. - 176 с.
5. Комплексная механизация трудоемких работ в строительстве / Канюка Н.С., Резуник А.В., Новацкий А.А. Под ред. Н.С. Канюки. - 2-е изд., перераб. и доп. - Киев : Вудiвельник, 1981.-232 с.
6. В.А. Евдокимов. Механизация и автоматизация строительного производства. Ленинград, Стройиздат, Ленинградское отделение, 1985.-195 с.
7. Дегтярев А.П. и др. Комплексная механизация земляных работ. - 2-е изд., перераб. и доп. - М.: Стройиздат, 1987.-335с.
8. Синяков В.К., Никольский А.Ю. и др. Строительные материалы и работы. М. : Стройиздат, 1986.-430 с.
1.3. Основные этапы, современное состояние и тенденции развития кма
“Сколько
ученые не копаются, никак не могут найти
мемуары неандертальцев. Ученые только
установили, что у неандертальцев были
вспыльчивые характеры. Откуда они узнали
?” - писал поэт Михаил Светлов.
Между тем
неандертальцы и их далекие предки
оставили множество “мемуаров”.
Человечество обязано им не только
возникновением языка, искусств, не
только овладением огня, изобретением
простейших приспособлений, но и созданием
жилищ. По последним данным, возраст
искусственных жилищ, возводимых
человеком, равен 2 млн.лет.
Самые первые постройки до наших дней не дошли и вряд ли археологические раскопки когда-нибудь раскроют их секреты. Древнейший дом, который удалось обнаружить, был построен 57 тыс.лет назад в Африке недалеко от водопада Калембо. В этом маленьком строении, получившем название “родезийский дом”, были стены, дверь, крыша - все неотъемлемые части современного жилища.
Одно из самых любопытных доисторических сооружений - так называемые, мегалиты, колоссальные монументы из громадных камней. Мегалиты разнообразны : это вертикальные плиты или столбы (менгиры); постройки из плит -пара вертикально поставленных камней, накрытых третьим как крышей (дольмены), наконец, столбы, расставленные вокруг жертвенного камня (кромлехи). Самые большие камни весят до 300 т, а их количество - от одиноких камней до многих сотен. Они встречаются по всей планете (кроме Австралии) — во Франции и Англии, Корее и Японии. Руины одного из мегалитов — Стомхендша лежат в 130 км юго-западнее Лондона на Солеберийской равнине, рядом с болотами и холмами Девоншира, описанными в повести А. Конан-Дойля “Собака Баскервилей”. Это крупный кромлех, каменные глыбы которого высотой почти 8 м и массой - 50 т доставлялись из каменоломен на расстояние 230 км, состоит из 4 больших каменных кругов.
Около 3000г. до н.э. было создано единое государство Египет, объединившее северные и южные районы Нила. Народы Европы были еще в полуварварском состоянии, когда в Египте уже существовали вполне развитые искусство и промышленность. Всемирно известны египетские пирамиды, храмовые комплексы, ирригационные системы.
Строительные работы, хотя и требовали многочисленной неквалифицированной рабочей силы, были тщательно продуманы. Ремесленики выполняли одну, строго определенную часть работы, поэтому могли выполнять ее почти автоматически. Весь процесс строительства состоял из непрерывной цепи операций. Все строители распределялись на команды и отряды. Регламентировались каменные блоки по размерам, а также кирпич-сырец, размер которого 14x38x11 см, 40x20x15 cм.
Для разбивки будущих строений использовали колышки и веревки. Для подъема блоков использовали рычаги, наклонную плоскость. Тяговой силой служили люди, реже - быки.
О могущественном некогда Вавилонском царстве, о великой ассирийской державе и шумерах - родоначальниках всей вавилонской культуры еще до прошлого века было известно только из Библии да из описаний некоторых древних авторов. Так распорядилась история. От старых, некогда цветущих городов Месопотамии остались груды бесформенных холмов. И только сравнительно недавно восстановили представление об образе жизни, политике, архитектуре. Шумеры разработали принципы пропорций в строительстве, изобрели арку, купол, пилястр, фриз, мозаичные стенные орнаменты. Ассирийцы первыми стали строить города спрямыми улицами, пересекающимися под прямым углом. Отсутствие подходящих древесных и каменных материалов определило характер построек : тросник, заменявший дерево и глина. Глина, превращенная сначала в кирпич-сырец, а потом в обоженный кирпич, определила весь характер строительства. Считается, что честь изобретения кирпича принадлежит Ассирии.
Основным транспортным сухопутным средством являлся осел, поднимавший тюки весом 60 кг. Дневной переход каравана из вьючных ослов достигал 35 км. Большое количество грузов транспортировалось по рекам. В первую очередь это касалось крупных и громоздких грузов.
О размерах месопотамских городов. Аристотель приводит рассказ о размерах Вавилона:”... уже три дня прошло, как Вавилон взят, а часть жителей города ничего еще об этом не знала.” В этих словах улавливается ирония, но города действительно достигали крупных размеров. Афины, например, во время Фемистокла занимал площадь 550 акров и считался средним по величине городом.
Огромный вклад в строительство внесли древние греки. В строительстве все чаще применяется камень-известняк, гранит, мрамор. Регулярная планировка городов, дифференциация типа жилища - от скромного недорогого дома до роскошного дорогостоящего дворца.
Строители имели в своем распоряжении самые разнообразные приспособления — блоки, вороты, уровни, отвесы, катки, рычаги. Для перевозки каменных плит применяли прямоугольные рамы и наклонные плоскости. Были приспособления для геометрических построений. Например, Евклид пользовался подносом с песком, циркулем, линейкой, прямоугольником, треугольником.
Машины стали применяться не только при строительстве, но и ремонте. Так, в 279 г. до н.э. на Делосе для починки столба ворот привезли специальный механизм. Доставка его обошлась в 2 драхмы и 4 обола, по-видимому, это было не очень большое сооружение.
Около двенадцати веков охватывает история Древнего Рима. За этот период из небольшой общины в нижнем течении реки Тибр Рим превратился в громадную державу. Всемирную известность приобрели римские дороги, не потерявшие свою значимость до сих пор.
Отношение к техническим нововведениям в римском обществе было весьма своеобразным. Два римских писателя - Петроний и Плиний Младший рассказывают об императоре Тиберии, казнившем изобретателя ковкого стекла, и об императоре Веспасиане, отказавшемся от машины для переноски больших каменных блоков и колонн. С одной стороны - это нежелание новшеств, а с другой - посмотрим мотивировку: Тиберий сослался на то, что новое изобретение может разорить металургов, Веспасиан - на необходимость дать простому народу зароботок на строительстве, которого его может лишить предложенная машина.
Характерной особенностью древне-римской архитектуры является утилитарность сооружений, так называемый “культ полезности”. В отличие от праздных сооружений греков.
Римский архитектор Марк Витрувий Поллион, написавший в конце 1 в.до н.э. знаменитый трактат “Об архитектуре” формулирует знаменитый постулат: “Все эти сооружения одинаково должны отстраиваться так, чтобы принимались в расчет прочность, утилитарность и красота”. Прочность, функциональное назначение и соразмерность, пропорциональность форм (не украшательство - антипод красоты).
Примерно в IV в. до н.э. в качестве связуещего материала начинают применять раствор. Сначала - на бутовой кладке, а ко II в. до н.э. сложилась новая технология возведения монолитных стен и сводов на основе растворов и мелкого камня-заполнителя. Этому нововведению суждено было сыграть выдающуюся роль в период императорского Рима. Искусственный монолит, полученный смешиванием раствора и песка с каменным щебнем, известен под названием “римский бетон”.
Гидравлические добавки вулканического песка-пуццолана сделали его
водонепроницаемым и очень прочным.
Первым известным монументальным сооружением из бетона был так
называемый портик Эмилиев ( 174 г. до н.э. ), служивший складом зерна в одном из портов Рима. Это было огромное, вытянутое вдоль набережной здание, длинной 487 м и шириной 60 м, разбитое рядом столбов на 50 пролетов по 8,3м. Сводчато-арочные конструкции здания выполнены из бетона.
Однако рецепт раствова (римской мальты) был утерян и до сих пор остается загадкой для химиков.
Известно только, что древние римляне добавляли в него гидравлические присадки, в частности глину из окрестностей Неаполя и кирпичную муку.
В период раннего средневековья появляется профессия инженера.
Сначала инженер- это человек, обладающий некой суммой знаний. Чаще всего - зодчий, скульптор, художник, который смог сооружать водоводы, укрепленные районы, исполнять множество технических поручений феодального властителя.
При короле Эдуарде I (1277г.) появляется профессия “инженера” - специалиста по фартификационным сооружениям. Литературные источники того времени тоже говорят о характере работы инженера. Так, в “Книге рисунков” Виллара де Оннекура (33 пергаментных листа, примерно столько же потеряно, хранятся в парижской Национальной библиотеке), созданной около 1235г., содержатся полезные советы для каменщиков, плотников, архитектовов. Однако, в этой же работе подняты вопросы вечного двигателя, формулы целительного бальзама, различных механических диковинок (палец ангела, всегда обращенный к солнцу и т.п.) . Этой книгой пользовались до 15в. А в 13в. опубликован энциклопедический труд доминиканского монаха Винцента де Бове “Великое зеркало,” состоящий из 83 книг в 3х. томах. Это трактат, написанный на основе множества разрозненных трудов. В 1486г. мастер Матхаус Рорицер написал Руководство “О камне”, а Ганс Шмуттермайер о башнях. Все эти работы не раскрывали всех секретов, заботясь о тайне и привилегиях цехов и лож средневековья.
Известна еще одна должность, которая появилась в 12-15в. при постройке готических соборов. Речевая форма описания архитектора передавалась строителям специалистам человеком - ”говорильным” (по французски - “парлье”) помощника главного мастера.
Принято считать, что в готическую эпоху сооружения строились медленно и терпеливо. Однако, если помнить о долгих и многочисленных перерывах в работе, вызванных бедствиями феодальной эпохи, то периоды собственно работы не покажутся столь длительными. Во всяком случае не более, чем, например, на постройках 19в.
Строительные растворы в 13-17в.в. готовились из местной доломитовой и привозной магнезиальной извести, гипсового и смешанного гипсо-известкового вяжущего.
Во второй половине 14в. и к концу 16в. возникла первоначально в Италии, а затем и во всей Европе культура Возрождения. Уход от средневекового канона, сковавшего творчество, позволил не только изменить здания и сооружения, их архитектуру, но внести в строительство обновленные технологии и технику.
Статистика показывает, что 64% всех церквей и палаццо Венеции, Флоренции и Сиены стоят со времен эпохи Возрождения, 25% - построено в средние века и лишь 11% - во все последующие столетия. Времена Возрождения связаны с именами Леонардо да Винчи, Микеланджело, Джулио Романо.
Понятие “инженер” в эти годы обозначает специалиста по строительству военных машин и фортификационных сооружений, то, что в эпоху эллинизма называли “механиком”. С XV в. в Италии инженерами также называли строителей каналов.
Строительству стало предшествовать составление эскизов или изготовление моделей в масштабе. Уже тогда, на основе сопоставления моделей стали отдавать свои предпочтения работодатели. Так, в 1355 г. при расширении городской площади во Флоренции был проведен конкурс на лучшую модель.
Появились и новые книги. Архитектурный трактат Леона Баттисты Альберти “Десять книг о зотчестве” (коло 50-х годов XV в.) - почти энциклопедия европейского зодчества и другие.
В эпоху, когда феодализм переживает последнюю стадию своего существования, и в его недрах активно развиваются капиталистические отношения, происходит последовательная смена трех архитектурных стилей - Возрождение, барокко классицизм.
Истоки стиля барокко, родиной которого стала Италия, восходят к эпохе Возрождения, к творчеству Микеланджело Буонаротти, которого нередко называют “отцом барокко”.
Этот же период характеризуется возникновением и развитием инженерно-строительной науки. Так, в XVIII в. во Франции складывается профессия инженера-строителя, специалиста, имеющего научно-теоретическую подготовку.
В 1716 г. во французской армии был создан “корпус инженерных мостов и дорог”, а в 1747 г. основано первое учебное заведение, готовившее инженеров, - “школа по строительству путей сообщения”.
В практику строительства внедряются новые материалы. К концу XVIII в. начинают использовать металл для балок и решетчатых конструкций, строятся мосты с конструкциями из чугуна.
В последей трети XVIII в. и первой четверти XIX в. в Англии произошел промышленный переворот. Сущность его заключалась в переходе от мануфактуры с ручным трудом к фабрично-заводскому производству, основанному на использовании системы машин.
Промышленный переворот не был особенностью только английского исторического развития, он представлял собой явление мирового масштаба и происходил в разное время во всех странах.
Благодаря появлению паровой машины промышленность получила автономный источник энергии. Возникла новая отрасль промышленности - машиностроение.
По мере развития металлургии в 30-е годы XIX столетия появился первый чугунный мост через реку Северн. Его 35-метровая дуга казалась в те времена настоящим чудом. Но для специалистов чудом было то, что мост был сделан на заводе. Т.е. индустриально изготовленные элементы только соединялись на строительной площадке, что резко сокращало время строительства.
В 1790 г. Томас Клифорд запатетовал механизм для нарезки гвоздей и высадки шляпок. Примерно в то же время подобный станок был изобретен Якобом Перкинсоном. Затем в 1807 г. Джесс Рид получил патент на станок, который производил до 6 тыс. гвоздей в день. При этом стоимость гвоздей снизилась более, чем в 8 раз.
В 1824 г. был получен цемент, получивший такое широкое распространение в XX столетии.
И все же механизация строительных работ в основном ограничивалась применением простейших механизмов на ручной или конной тяге. Только по мере совершенствования парового двигателя появляются достаточно мощные строительные машины. К ним в первую очередь следует отнести изобретенный и построенный в США в 1834-1836 г.г. первый паровой одноковшовый железнодорожный экскаватор В.Отиса с ковшом вместимостью 1,14 м3, с вылетом стрелы 5,7 м. Средняя производительность такого экскаватора составляла 40 м3/ч.
Капитальное строительство в царской России [11] велось в небольших масштабах, тяжелые и трудоемкие работы выполнялись, как правило, вручную. При наличии больших резервов дешевой рабочей силы подрядчики, осуществлявшие строительство, не были заинтересованы в применении средств механизации.
Уровень механизации таких массовых и трудоемких работ, как земляные, перед первой мировой войной не превышал 3%, а уровень механизации бетонных работ не достигал и 1%.
В дореволюционной России не существовало строительного и дорожного машиностроения, и только в 1900 г. было начато производство одноковшовых экскаваторов на Путиловском заводе в Петрограде. Это были неполноповоротные экскаваторы на железнодорожном ходу. Примерно в это же время было начато производство камнедробилок небольшой мощности и дорожных катков. В 1913 г. в России насчитывалось около 100 экскаваторов, а перед революцией парк экскаваторов увеличился примерно до 200 машин.
Во время первой мировой войны для оснащения инженерно-строительных войсковых частей начали изготовлять в небольшом количестве оборудование для забивки свай, транспортные средства и дорожные машины.
Народное хозяйство, доставшееся Советскому государству, находилось в состоянии полной разрухи.
На VI съезде партии (1917 г.) были отмечены полное истощение в сфере производительного труда и дезорганизация производства, распад транспортной сети, нехватка топлива и средств производства, продовольственный кризис. Но уже в 1918-19 г.г. были построены первые электростанции общей мощностью 3,5 тыс. кВт, а в последующие два года введены в эксплуатацию станции мощностью 12 тыс.кВт. Такие объемы промышленного строительства требовали развития средств механизации.
Первой стройкой, на которой сравнительно широко для тех лет была применена механизация, явился Волховстрой. Здесь впервые в отечественной практике были организованы камнедробильный и бетонный заводы. О характере организации работ и о применявшихся на Волховстрое средствах механизации можно судить по тому, что там работали три экскаватора: два “Марион” железнодорожного типа и один “Марион” малый, вращающийся на тележке.
С каждым годом все шире начали применяться простейшие строительные механизмы: краны-укосины, конвейеры и др.
Крупные стройорганизации начали применять заграничные экскаваторы, скреперы, бетоносмесители и т.д.
О том, как возрастала оснащенность строительных организаций машинами, можно судить по примеру московского треста “Строитель”, организованного в 1925 г. В 1927 г. он располагал одним бетоносмесителем, двумя растворосмесителями, несколькими кранами-укосинами. В 1928 г. трест имел уже 9 смесителей, 16 подъемников, 23 крана-укосины, 9 конвейеров и 19 гравиесортировок.
Значительные успехи в механизации работ были достигнуты на строительстве Днепровской гидроэлектростанции (1928-1932 г.г.). Так, земляные работы были механизированы на 85 %.
На стройках страны появились экскаваторы Ковровского экскаваторного завода, производство которых впервые было начато в 1931 г.(объем ковша - 2,5 м3, паровой двигатель). Через год в стране уже было выпущено 85 экскаваторов.
В 1932 г. Воткинский машиностроительный завод изготовил первый гусеничный экскаватор с ковшом объемом 1,5 м3, с паровым двигателем. В то же время московский завод “Красный металист” приступил к производству многоковшовых карьерных экскаваторов. Одновременно в стране выпускались катки, грейдеры, скреперы, камнедробилки и другие машины.
С появлением новых машин начала совершенствоваться технология производства бетонных работ. На крупных строительных объектах сооружаются бетонные заводы. Приготовление бетонной смеси к 1934 г. было механизировано на 90%.
Существенно повысилась оснащенность транспортного строительства. Так, на строительстве Турксиба, одной из крупнейших строек первой пятилетки (1928-1932 г.г.) работало 17 экскаваторов (в том числе закупленные в США 9 экскаваторов), 300 опрокидных вагонеток, 1000 конных скреперов, 59 перфораторов, 14 бетоносмесителей и т.д.
В 1939 г. на строительстве магистрали Карталы-Акмолинск работали уже 32 экскаватора, 173 прицепных скрепера, 14 бульдозеров, 221 самосвал и большое число других машин, изготовленных в нашей стране.
Рост объема капитального строительства обеспечил создание новых отраслей машиностроения, в том числе строительного и дорожного машиностроения. Общая стоимость парка машин, применяемых в строительстве увеличилась с 20 млн.руб. в 1932 г. до 310 млн.руб. в 1940 г. В 1940 г. в строительстве работало уже 2086 экскаваторов, 1100 скреперов, 750 бульдозеров, 1135 самоходных стреловых и башенных кранов. Производительность труда в строительстве по сравнению с 1928 г. возросла на 147%.
Великая Отечественная война внесла большие изменения в структуру и территориальное размещение капитальных вложений, замедлила развитие СДМ. Но в первые же послевоенные годы Советское государство вновь возвращается к вопросу о механизации трудоемких работ в строительстве. Так, к 1950 г. уровень механизации земляных работ был доведен до 60%, дробления камня - до 90%, приготовления бетонной смеси - до 95%, приготовления раствора - до 90% и т.д. Характерным примером совершенствования технологии и механизации производства работ явилось строительство Волго-Донского канала имени В.И.Ленина. Уровень механизации земляных работ составил - 98%, бетонных - 100%.
Наряду с количественным ростом производства и совершенствованием конструкции строительных машин расширялась и их номенклатура. Уже к 1955 г. насчитывалось до 600 наименований СДМ. Было начато производство гидравлических экскаваторов с ковшом объемом 0,15 м3.
Использование машин в строительстве в эти годы носит уже массовый характер, а механизация становится основным способом производства строительно-монтажных работ. Увеличение числа и расширение номенклатуры машин создали возможность осуществления качественных изменений организации строительства - применения комплексной механизации. И уже в 1970-75 г.г. многие виды работ (особенно строительство линейных сооружений - автомобильных и железных дорог, магистральных трубопроводов и т.д.) выполнялись комплексно-механизированным способом.
Все это выдвигало и соответствующие требования к самим машинам: они должны быть увязаны по основным параметрам, допускать “стыковку”, возможность совместной работы. Т.е. применение комплексно-механизированного труда потребовало создания единой системы машин. Больше внимания пришлось уделять созданию типоразмерных рядов машин, стандартизации, унификации и типизации в строительстве, что в свою очередь дало положительный результат - подготовило почву для перехода к автоматизации процессов строительства.
Современное строительство как промышленное, так и гражданское сопровождается рядом проблем.
Первой из них следует выделить проблему окружающей среды. Для промышленности — это проблемы удаления отходов, случайные выбросы и аварии, значительные территории, отводимые под строительство, тепловой эффект, изменяющий климат и пр.
Для жилищного строительства — проблемы коммуникаций, транспорта, безопасности людей в аварийных ситуациях, социальные проблемы и пр.
Для автодорог — ущерб от занимаемой полосы отвода, т.е. дорога и прилегающая территория, шум от движения, отработанные газы и добавки, включаемые в бензин, вибрация, передаваемая на грунт, сосредоточение и быстрая переброска людей, а также непосредственная угроза жизни и здоровью при интенсивном движении транспорта.
Следующие проблемы: рациональное строительство (этажность, планировка территорий, архитектурное и природное единство), красота, прочность, сейсмоустойчивость и т.д. К этим проблемам следует добавить своеобразие технологических процессов. В машиностроительном производстве обыкновенно изделие перемещается от станка к станку, от рабочего к рабочему. В процессе возведения зданий, сооружений, дорог большинство рабочих и орудий труда перемещаются, а сами объекты неподвижны-стационарны.
Большинство технологических процессов должны быть непрерывными (монолитный железобетон, фундаменты и пр.), что вызывает необходимость 3-х сменной работы, организационную зависимость заготовительных и основных процессов.
Сезонность проведения большинства работ, наличие вредных веществ на строительстве, высокая опасность травматизма и многое другое.
|
Учитывая современный опыт и проблемы можно проследить следующие тенденции развития КМА:
|