ВведениеСовременная практика возведения уникальных и высотных объектов характеризуется расширением применения высокопрочных бетонов (ВБ) классов В60 и выше [1,2,3]. Использование ВБ позволяет обеспечивать требуемые прочностные характеристики [1,4] конструкций при оптимизации их сечений и снижении массы возводимых объектов. Высокопрочные бетоны обладают повышенной технологической чувствительностью [1,4,5,6,7]: ограниченным временем сохранения подвижности (для В 60 –60- 120 мин, В80 – 60-75 мин, для В100 – 45-60 мин), интенсивным тепловыделением, критичностью к параметрам транспортировки, укладки и ухода за бетоном. Указанные особенности усложняют процессы организации строительного производства [8,9]. Нарушение временных параметров подачи смеси, несогласованность логистики, ошибки в планировании захваток и режимов бетонирования приводят к отклонениям от проектных характеристик [5,8,10] и увеличению сроков выполнения работ. В существующей практике организационно-технологические решения по бетонным работам ориентированы на традиционные составы и не предусматривают формализованной процедуры анализа [9,11,12,13] применительно к высокопрочным бетонам. Принятие решений осуществляется по отдельным стадиям без системной увязки, что затрудняет выявление этапов, наиболее чувствительных к технологической специфике ВБ.Таким образом, актуальной задачей является разработка алгоритма организационно-технологического анализа, обеспечивающего системное обоснование решений при возведении объектов из ВБ.Областью исследования являются методы организации строительного производства и организационно-технологического проектирования при возведении объектов с применением ВБ.Предметом исследования являются организационно-технологические процессы и связи на этапах жизненного цикла проекта при использовании ВБ.Цель исследования – разработка и апробация алгоритма организационно-технологического анализа, основанного на идентификации и детальной проработке этапов жизненного цикла, наиболее чувствительных к специфике ВБ.Гипотеза: предварительная идентификация критически значимых этапов методом анализа иерархий и их последующая организационно-технологическая проработка позволят повысить согласованность решений и снизить вероятность отклонений [14,15].Научная новизна заключается в разработке алгоритма, основанного на трехуровневой декомпозиции жизненного цикла («фаза – стадия – этап») и использовании метода анализа иерархий для выявления этапов, критически значимых для применения ВБ, с последующей их детальной проработкой.Практическое значение – возможность применения алгоритма для повышения обоснованности решений, сокращения сроков планирования и подготовительного периода.Материалы и методыМетодологической основой исследования является системный подход [8,9,11] к организации строительного производства, в рамках которого процесс возведения объектов с применением высокопрочных бетонов рассматривается как совокупность взаимосвязанных организационно-технологических процессов, реализуемых на различных уровнях жизненного цикла инвестиционно-строительного проекта.В рамках системного подхода применён метод декомпозиции [9,11], для структурирования жизненного цикла по иерархии «фаза – стадия – этап» (выделены 4 фазы, внутри них – стадии и этапы).Для идентификации этапов, наиболее чувствительных к технологической специфике высокопрочных бетонов, использован метод анализа иерархий (МАИ) [14,15]. Метод позволил сформировать иерархическую модель принятия решений, целью которой является выявление этапов жизненного цикла, критически значимых при применении ВБ.критерии оценки (К1- влияние на свойства бетона, К2 - чувствительность к временным параметрам, К3- влияние на продолжительность строительства, К4-сложность контроля);альтернативы— 47 этапов жизненного цикла проекта.Экспертная группа из 5 специалистов выполнила попарные сравнения по шкале Саати. Рассчитывались векторы приоритетов, индекс и отношение согласованности (ОС<0,1)[11].Для детальной проработки выявленных значимых этапов применён метод организационно-технологического моделирования [9,12,13], предусматривающий построение логических моделей процессов с определением: состава задач, ответственных участников, входной и выходной информации, взаимосвязей между этапами.При разработке параметров строительного потока для этапов, связанных с бетонированием конструкций из ВБ, использованы методы поточной организации строительства [8,9]. Выполнялись расчёты допустимого времени укладки смеси на захватке, требуемой интенсивности подачи, минимального размера захватки и шага потока с учётом времени сохранения подвижности смеси и условий строительной площадки.Анализ нормативно-технической документации проводился с учётом требований действующих сводов правил и стандартов, включая СП 48.13330.2019 «Организация строительства», СП 63.13330.2018 «Бетонные и железобетонные конструкции», СП 468.1325800.2019 «Конструкции из высокопрочного бетона», а также ГОСТ 26633–2015 «Бетоны тяжелые и мелкозернистые» [16,5,6,8].Апробация разработанного алгоритма осуществлялась на объекте строительства с применением высокопрочного бетона класса В60. В ходе апробации фиксировались фактические показатели продолжительности этапов, наличие простоев, количество корректировок организационно-технологической документации и затраты на устранение дефектов.Результаты и обсуждениеНа первом этапе исследования выполнен системный анализ жизненного цикла инвестиционно-строительного проекта [8,9] применительно к возведению объектов из высокопрочных бетонов. Процесс строительства был рассмотрен как целостная организационно-технологическая система, включающая взаимосвязанные фазы, стадии и этапы.Анализ показал, что не все традиционно выделяемые стадии жизненного цикла оказывают влияние на специфику применения высокопрочных бетонов. Часть стадий не формирует дополнительных технологических ограничений и не изменяет организационную структуру строительного производства. В связи с этим была выполнена первичная фильтрация: из общей структуры исключены стадии, не связанные с технологической чувствительностью высокопрочных бетонов.В результате сформирована уточнённая иерархическая модель жизненного цикла, включающая четыре фазы — инициацию, планирование, реализацию и завершение — и только те стадии, которые оказывают влияние на параметры подготовки и выполнения бетонных работ. Полученная структура представлена на рисунке 1.Рис. 1 Иерархическая структура жизненного цикла инвестиционно-строительного проекта (после системного анализа) После формирования уточнённой структуры жизненного цикла был выполнен количественный анализ значимости отдельных этапов. Для этого применён метод анализа иерархий, в качестве критериев оценки рассматривались влияние этапа на обеспечение требуемых свойств бетона (К1) [1,5,4,7], чувствительность к временным параметрам технологического цикла (К2) [5,6], воздействие на общую продолжительность строительства (К3) [8], уровень организационной сложности и риск возникновения отклонений (К4) [9,10]. Экспертная оценка проводилась по шкале попарных сравнений с последующей проверкой согласованности матриц.Для каждой матрицы парных сравнений рассчитывались вектор приоритетов, индекс согласованности (ИС) и отношение согласованности (ОС) по стандартным формулам. Значения ОС для всех матриц не превысили 0,1 [14], что подтверждает приемлемую согласованность экспертных суждений. Расчёт глобальных приоритетов позволил выделить этапы, оказывающие наибольшее влияние на специфику применения высокопрочных бетонов. На рисунке 2 представлена корреляционная матрица, иллюстрирующая взаимосвязь между критериями оценки (К1- К4) и глобальными приоритетами этапов.Рис.2 Корреляционная матрица взаимосвязи критериев оценки (К1-К4) и глобального приоритетов этапов Корреляционная матрица подтверждает сильную положительную связь всех четырёх критериев с глобальным приоритетом этапов. Наибольший коэффициент корреляции соответствует критерию К3 (0,98), что указывает на определяющее влияние продолжительности строительства на итоговый приоритет. Высокие значения К2 (0,86) и К4 (0,85) также подтверждают значимость временных параметров и сложности контроля, что полностью согласуется с экспертными оценками, полученными на этапе ранжирования.В отличие от предыдущего этапа исследования, где исключались целые стадии, здесь была выполнена более тонкая фильтрация – на уровне отдельных операций. В результате из общей совокупности 47 этапов отобраны 17 этапов, которые требуют специальной организационно-технологической проработки. Фрагмент результатов ранжирования представлен в таблице 1, а выделенные значимые этапы показаны на рисунке 3.Таблица 1Результаты ранжирования этапов по глобальному приоритету (фрагмент)№ЭтапНаименование этапаК1К2К3К4Глобальныйприоритет (P)Ранг12.2.2.Формированиекалендарных графиков0,0890,1240,0930,0760,095122.2.3.Планированиересурсов и логистики0,0760,1120,0870,0820,087233.1.3.Подготовка площадкик производству работ0,0680,1080,0790,0710,080342.1.2.Разработка стадии «П»0,0920,0540,0680,0930,079453.3.1.Устройство фундаментов0,0840,0760,0720,0640,0765………………………171.2.2.Формированиетехнической концепции0,0470,0480,0480,0470,04817   Рис.3. Результаты идентификации значимых этапов (на основе МАИ) Этапы, относящиеся к фазе завершения (стадии 4.1- 4.3), не вошли в число значимых (глобальный приоритет менее 0,01), что подтверждает их несущественность для специфики ВБ [13,17]. Остальные этапы (например, 1.1.1, 1.1.3, 3.1.1, 3.2.1–3.2.3 и др.) признаны неспецифичными для ВБ – и не требуют дополнительной проработки. Таким образом, сформирована двухступенчатая процедура отбора: сначала структурное уточнение жизненного цикла на основе системного анализа (исключение целых стадий), затем ранжирование и выделение критически значимых этапов методом анализа иерархий.Для выделенных 17 значимых этапов выполнена детальная проработка методом организационно-технологического моделирования.  Для каждого этапа определены состав задач с учётом специфики ВБ, ответственные, входная/выходная информация, методы. Фрагмент детализации приведён в таблице 2.Таблица 2 Детализация значимых этапов (фрагмент)ЭтапНаименованиеСостав задач с учётом ВБОтветственныеВходная информацияВыходная информацияМетоды2.2.2.ФормированиекалендарныхграфиковУчёт t_ж при расчётепродолжительностициклов бетонирования;определение критическогопути с учётом поставок ВБПТО,технологОбъёмы работ,t_ж ВБ,производительностьтехникиКалендарный графикс привязкойк поставкам ВБСетевоепланирование,методкритического пути2.2.3.Планированиересурсови логистикиРасчёт потребностив ВБ по этапам;определение количестваавтобетоносмесителей;разработка логистическойсхемы с резервированиемПТО,снабжениеt_ж,удалённостьзавода,объёмыПлан поставок,график работы техникиЛогистическоемоделирование3.1.3.Подготовка площадкик производству работУточнение фактическихсвойств ВБ;расчёт параметров потокаТехнолог,лабораторияПаспортныеданные ВБПодтверждение свойств,параметры потокаЛабораторныеиспытания,методы поточнойорганизации Особое внимание уделено этапам, связанным с расчётом параметров строительного потока для бетонирования конструкций из ВБ [16,5,8]. На этапе 3.1.3 (подготовка площадки к производству работ) выполнялись следующие расчёты:- допустимое время укладки на захватке: tукл=tж-tтр-tманt_{укл}=t_ж-t_{тр}-t_{ман},- требуемая интенсивность подачи смеси: Iтр=Vзахвtукл/60I_{тр} = \frac{V_{захв}}{tукл/60},- минимальный размер захватки из условия непрерывности бетонирования:Smin=Iнас*tукл60*hS_{min} = \frac{I_{нас*t_{укл}}}{60*h},- шаг потока: k=SрацRзвенаk=\frac{S_{рац}}{R_{звена}}где tжt_ж – время сохранения подвижности смеси (по паспорту завода), мин;tтр t_{тр} – время транспортировки, мин;tманt_{ман} – время на маневры и перестановку оборудования (10–15 мин);VзахвV_{захв} – объём бетона на захватке, м³;IнасI_{нас} – производительность бетононасоса, м³/ч;h – толщина слоя, м;SрацS_{рац} – рациональный размер захватки, м² (в диапазоне от SminS_{min}до SmaxS_{max} по условию тепловыделения);RзвенаR_{звена} – производительность звена бетонщиков, м²/смену.Проведённые расчёты показали, что параметры организационной подготовки – график подачи, размер захватки и согласование интенсивности потока – оказывают решающее влияние на стабильность процесса. На основе этой детализации был собран общий алгоритм организационно-технологического анализа (рисунок 4), охватывающий фазы инициации, планирования, реализации.Рис. 4. Общий алгоритм организационно-технологического анализа Разработанный алгоритм был применён при строительстве– многофункционального комплекса, в условиях плотной городской застройки. Высокопрочный бетон класса В60 применялся в подземной части зданий. Сравнение показателей до и после внедрения алгоритма приведено в таблице 3.Таблица 3Результаты апробации алгоритмаПараметрБез примененияалгоритмаС применениемалгоритмаМетодика расчётаПродолжительность фазы планирования (в части разработки решений по ВБ)65 дней52 дня (сокращение на 20%)Фиксировалась фактическая продолжительностьвыполнения этапов 2.1.2–2.1.5, 2.2.1–2.2.4, 2.3.3–2.3.4 по журналам производства работПродолжительность подготовительного периода (стадия 3.1)45 дней38 дней (сокращение на 15%)Фиксировалась фактическая продолжительность этапов 3.1.1–3.1.3 по журналам производства работНаличие корректировок в ходе строительства72Количество зарегистрированных изменений в ППР и технологических картахПростои из-за несогласованности поставок ВБ4 смены0 сменФиксировалось время ожидания поставок ВБ сверх нормативного (смены)Соответствие проектных и фактических сроков0,870,98Отношение фактической продолжительности этапов к плановой (по календарному графику)Затраты на исправление дефектов380 тыс. руб.0 руб.Фактические затраты на устранение брака (демонтаж/переделка конструкций)Расчёт экономического эффекта от внедрения алгоритма:ΔTплан=65-5265×100%=20%,ΔTподг=45-3845×100%=15%,ΔC=380-0=380тыс.руб ΔTплан=65-5265×100%=20%ΔT_{план} = \frac{65-52}{65}×100% = 20%ΔTподг=45-3845×100%=15%ΔT_{подг} = \frac{45-38}{45}×100% = 15%ΔC = 380-0 = 380 тыс. руб.Применение двухступенчатой процедуры (системный анализ + МАИ) позволило объективно выделить из 47 этапов 17 критически значимых для применения ВБ. Расчётные значения ОС<0,1 подтверждают достоверность экспертных оценок. Включение стадии 2.1 в число значимых соответствует практике, поскольку именно здесь формируются проектные решения, определяющие возможность применения ВБ. Исключение фазы завершения подтверждено низкими значениями глобальных приоритетов (<0,01).Разработанный алгоритм позволяет сконцентрировать ресурсы на критических точках и обеспечить преемственность решений. Расчётные зависимости для параметров потока, адаптированные к ограниченному времени жизнеспособности смеси, обеспечивают непрерывность бетонирования и исключают образование «холодных» швов [5,6,4]. Полученные результаты согласуются с выводами исследований о необходимости учёта технологической чувствительности ВБ на этапах планирования и подготовки производства.Практическая апробация подтвердила эффективность алгоритма [10,13]: сокращение сроков на 20% и 15%, отсутствие простоев и дефектов, соответствие проектных и фактических параметров (98%). Результаты подтверждают выдвинутую гипотезу. Дальнейшие исследования целесообразно направить на адаптацию алгоритма для В100 и выше и интеграцию с BIM.ЗаключениеВ результате системного анализа и декомпозиции жизненного цикла инвестиционно-строительного проекта выделены четыре основные фазы (инициация, планирование, реализация, завершение) и соответствующие им стадии, что позволило структурировать организационно-технологические задачи при возведении объектов из высокопрочных бетонов.С применением метода анализа иерархий (МАИ) из 47 этапов жизненного цикла идентифицированы 17 этапов, критически значимых для обеспечения качества и сроков при применении ВБ. Установлено, что этапы фазы завершения не оказывают существенного влияния на специфику работ с ВБ и могут выполняться по стандартным регламентам.Для идентифицированных значимых этапов с использованием организационно-технологического моделирования разработан алгоритм, регламентирующий последовательность выполнения задач, состав участников, входную и выходную информацию, а также методы контроля с учётом технологической чувствительности ВБ. Приведены расчётные зависимости для определения параметров строительного потока (допустимого времени укладки, интенсивности подачи смеси, размеров захваток, шага потока).Апробация разработанного алгоритма на объекте строительства с применением бетона класса В60 подтвердила его эффективность: сокращение продолжительности фазы планирования на 20%, подготовительного периода на 15%, отсутствие простоев и затрат на исправление дефектов, достижение проектных прочностных характеристик.Практическое использование предложенного алгоритма позволяет повысить обоснованность организационно-технологических решений, обеспечить устойчивость строительного производства и снизить риски при возведении объектов из высокопрочных бетонов.