Глава 4. ПИРАМИДУ ХЕОПСА СТРОИТ ЕВРОПА.
Для того чтобы иметь представление об объеме работ, который выполнили египтяне вместе с нибирийцами при строительстве пирамиды Хеопса, представим себе, что Европа получила задание, возвести копию пирамиды где-либо в пустынном месте недалеко от источника пресной воды, допустим на Синае, где стояла пирамида Экур. Все действия строительных фирм финансируются из бюджета Европейского союза. То есть фирмы не испытывают никаких финансовых затруднений на протяжении всего строительства.
Задача - построить полную копию пирамид Хеопса за 20 лет, при этом Генеральный подрядчик имеет неограниченные возможности в использовании человеческих ресурсов и современной строительной техники. К осуществлению проекта Генеральный подрядчик приступает после подписания договора. Первым делом создается штаб, и отправляются на место геодезисты для проведения замеров. По данным замеров готовятся проектными институтами рабочие чертежи с учетом специфики местности, прохождения грунтовых вод и твердости пород. Одновременно подключатся дорожные строители, которые должны проложить для большегрузных машин дорогу от каменоломен до пирамиды. Возможно, что гранитные плиты придется выпиливать где-то в горах, откуда 60-70 тонные плиты должны транспортироваться к пирамиде. Древним египтянам пришлось добывать гранитные блоки в Асуане и оттуда перевозить их на судах по Нилу, перегружать в порту, построенном для этой цели, и далее везти к пирамиде еще 700-800 метров. Кроме того, к проекту подключаются электрики и специалисты по водоснабжению и канализации. Они должны подсчитать потребность техники и людей в энергии, в воде и связать место стройки с ближайшей электростанцией и источником пресной воды. Будем считать, что на электростанциях, а также в близлежащих озерах или реках есть неограниченные резервные мощности. В лучшем случае на весь комплекс перечисленных подготовительных работ уйдет не менее двух лет, возможно и более. Много факторов не определено, но будем считать, что условия на выбранном месте такие же, как были у египтян в долине Гизы.
Итак, энергия и вода подведены, проект готов, можно подвозить и собирать технику и приступать к работе. Как следует из подсчетов, пирамида собрана из 2,3 миллиона известняковых блоков весом около 2,5 тонн, из 115 тысяч гладких плит весом 16 тонн и около сотни плит из гранита весом 60-70 тонн. На установку каждого блока и плиты для выполнения задания в среднем должно затрачиваться не более (20 – 2)лет/ (2,3+0,115+0,0001) *106 = 18*365*24*60 /2,415 *106 = 4 минуты. То есть в течение 18 лет каждые 4 минуты должен устанавливаться блок/ плита или 15 блоков в час, или 360 блоков/плит за день
Имея безграничные возможности по привлечению любой техники, любого количества квалифицированных кадров, кажется, для Европы проблем для решения этой задачи не возникнет. Используя современную технику: тягачи с манипуляторами, башенные и самоходные краны, камнерезные машины, кажется, задача не очень сложной. Возможно, даже, что и справится европейская промышленность с заданием при наличии неограниченных финансовых ресурсов даже раньше. Более того, имеются примеры возведения зданий высотой более 800 метров и всего лишь за 6 лет.
При более тщательном изучении условий задачи все оказывается не так просто. Все современные здания возводятся, используя бетон или конструкции из металла и стекла, которые производятся на предприятиях и своим весом и габаритами соответствуют допустимым нормам транспортировки и подъема на высоту. В нашем случае условия более жесткие, во-первых, следует самим выпилить эти блоки и плиты, во-вторых, их доставить, и, в-третьих, подобрать подходящую технику для их подъема. Но и это еще не все. Самая главная проблема для современных строительных технологий это – наклон граней пирамиды. Все современные технологии строительства высотных зданий рассчитаны на вертикальные стены и металлические каркасы, благодаря этому башенные краны поднимаются на высоту, на построенный ярус, крепятся и продолжают возводить здание ввысь до следующего яруса. Подъем грузов на 130–140 м обеспечивают приставные краны, вертикальная башня которых раскрепляется на возведенных конструкциях строящегося здания. Для зданий высотой до 130 м часто применяется комплексное использование башенных (стадия возведения до высоты 50–60 м) и приставных кранов (более высокая часть здания). При высоте зданий 130 м и более исчерпывается оптимальное соотношение параметров «грузоподъемность, масса, стоимость» приставных кранов, хотя отдельные краны этого вида могут обеспечивать подъем грузов до 150 м по высоте. Мелкие предметы (до 1 тонны) подаются с помощью грузовых лифтов, а жидкий бетон - насосами.
Для возведения пирамиды технологию строительства высотных сооружений приходиться изменять. На первоначальном этапе используем самые производительные для нашей задачи башенные краны. Этой весной немецкая компания «Wilbert» заслужила звание производителя самого большого крана с переменным вылетом стрелы, изготовленного в Европе, представив свой новый WT1905L. При 78 метровом радиусе грузоподъемность равна 19 тонн. Подъемный механизм крана, может поднять 32 тонны с максимальной скоростью 185 метров в минуту. С помощью этого крана можно будет подавать блоки весом 2.5 тонны и плиты весом 16 тонн. При стреле в 78 метров кран сможет подавать грузы с земли на край пирамиды теоретически до высоты 100 метров (практически всего лишь до 80 метров). При достижении высоты воздвигаемого сооружения порядка 100 метров (при угле ребра пирамиды к основанию в 52 градуса) стационарные башенные краны не смогут далее подавать блоки на площадку, так как сторона строящейся площадки отодвинется на 80 метров.
Для того чтобы стационарные башенные краны могли установить блоки по всей площади основания пирамиды 230 х 230 метров, необходимо установить 9 кранов: 4 – по середине стороны, 4 – по углам и 1 – в центре. Башенные краны по сторонам пирамиды передвигаются по рельсам. Кран в центре – самоподъёмный, (опирается на построенную часть сооружения и перемещается вертикально по мере роста пирамиды). Бегунок кранов должен быть устроен так, чтобы он, управляясь из башни, захватывал с четырех сторон блок крабовидными клешнями (лучше иметь для безопасности восемь зубьев, как у грейферных кранов для металлолома). Время на захват блока, его перемещение вдоль стрелы, подъем и установку может колебаться от 3 до 20 минут в зависимости от высоты подъемы. То есть один кран может установить от 20 до 3 блоков за час в зависимости от удаленности места и высоты. Кран в центре может функционировать, если боковые краны обеспечат его фронтом работ. То есть общее время на установку блоков кранами будет зависеть от работы крана в центре, а оно не может быть больше 20 блоков в час.
Гранитные блоки для перекрытия «камеры Царя» весом около 60-70 тонн на высоту 42 метра и на расстояние 33 метра от края придется поднимать и устанавливать с помощью крана Grove GTK1100 группы Mantiwoc. GTK1100 имеет 76,5-метровую вертикальную башню, в верхней части которой находится пятисекционная 60-метровая телескопическая стрела. По данным Mantiwoc, кран способен поднимать грузы весом более 70 тонн на высоту более 120 метров. Впервые действующая машина была представлена на выставке Bauma в Германии в апреле 2007 года. Выбор крана GTK 1100 объясняется главным его преимуществом, - его огромной грузоподъемностью на очень большой высоте.
Первый телескопический кран Grove GTK1100 выполнил свою первую серию подъемных работ - установку 2-киловаттного ветродвигателя на электростанции Repower Systems в Ильсхофене (федеральная земля Баден-Вюртемберг на юге Германии) в 2008 году. Установка проводилась в пять приемов. Сначала кран тремя приемами поднял секции мачты весом 62, 53 и 45 тонн. Затем последовал самый тяжелый элемент - 70-тонная гондола. И, наконец, с помощью крана на земле был собран и поднят винт с тремя 8-тонными лопастями и общим весом 42 тонны.
Для подъема грузов выше 80 метров придется использовать последние достижения немецкой фирмы Liebherr в области самоходных кранов:
Liebherr LTM 1500-8.1.
Обладает самой длинной в мире телескопической стрелой. Благодаря оттяжке телескопической стрелы значительно увеличена грузоподъемность. Диапазон применения расширяет решетчатый удлинитель стрелы длиной 91 метр. Высота подъема - 145 м., вылета - 108 м.
Для подъема на высоту облицовочных блоков придется использовать самый мощный телескопический кран в мире с самой длинной в мире телескопической стрелой Liebherr LTM 11200-9.1. . Автоматическое выдвижение стрелы (8 секций) на требуемую длину и закрепление на фиксаторы. Технические данные.
• Макс. грузоподъемность - 1 200 т при 2,5 м вылете.
• Телескопическая стрела - 18,3 м - 100 м.
• Решетчатый удлинитель стрелы - 24 м - 126 м.
И все же ни одной из этих суперсовременных машин не удастся довести строительство до конца. Liebherr LTM 1500-8.1.сможет поднять блоки при стреле 108 метров только на высоту 138 метров. Гладкие облицовочные плиты весом 16 тонн Liebherr LTM 11200-9.1. сможет поднять только на высоту 128 метров.
Последние метры придется достраивать с помощью кранов вертолетов типа МИ-26Т, который обеспечивает подъем и перенос крупногабаритных грузов массой до 20 тонн. Вертолет за один вылет, используя систему внешней подвески и платформу с бортами, может доставить на вершину строящейся пирамиды 7 блоков или один отделочный блок.
Если 8 башенных кранов плюс кран в центре могут в среднем укладывать первые ряды блоков со скоростью 50 блоков/плит в час, то в дальнейшем эта производительность будет уменьшаться.. Когда подключатся самоходные краны с высоты 100 метров, скорость подъема 2-3 кранов плюс самоподъемный кран упадет до 5 блоков в час, а последние метры, даже при подключении 2-х вертолетов-кранов, будут укладываться не быстрее, чем 2-3 блока в час. На производительность центрального крана будет влиять и сложность укладки по чертежам внутренних помещений: галерей, переходов, шахт, «камер Царя и Царицы». При установке гранитных плит весом 60-70 тонн башенные краны должны временно приостановить свою работу. Время, которое требуется на монтаж башенных кранов, не учитываем. В среднем с помощью такой техники удастся подойти к запланированной цифре 15 блоков/плит в час. Увеличение числа башенных кранов более 9 из-за тесноты может ситуацию усугубить, привести к столкновениям и к падению производительности.
При наличии безграничного парка машин проблемы с транспортировкой блоков/плит от каменоломни до пирамиды по заранее построенным дорогам не должны возникнуть. Известняковые блоки весом по 2,5 тонны от каменоломни до пирамиды по 8 -10 штук можно будет транспортировать тяжелыми грузовиками типа Scania (Швеция) с бортовой платформой длинной 6400 мм и высотой бортов 800 мм и с краном-манипулятором EFFER 275-4S.
Вес груза может достигать 4 тонн при максимальном вылете стрелы 16 м. Этот уникальный автомобильный кран-манипулятор может захватить готовый блок в каменоломне с высоты девятиэтажного дома и поставить себе на платформу. Учитывая производительность башенного крана и мощность грузовика предпочтительно иметь для каждого крана два-три грузовика с манипулятором. У башенного крана пирамиды с помощью крана-манипулятора осуществляется разгрузка.
Балластные супертягачи мощностью более 700 л.с. необходимо использовать для транспортировки гранитных плит весом до 70 тонн. Три года назад французская компания «Nicolas Industrie» выпустила 5-ти осный супертяжеловоз Tractomas TR (10x10) D100, который вошел в Книгу рекордов Гиннесса, как самый большой тягач в мире.
Для погрузки на платформу и разгрузки гранитных плит можно использовать самоходные краны GROVE RT 890 E GROVE RT 9130 E с максимальной грузоподъемностью 80 и 120 тонн соответственно с длиной основной стрелы от 12 до 48 метров.
Не менее сложный этап, чем подъем груза, оказывается выпиливание блоков в каменоломнях. Это у историков все просто, они могут с помощью каменных клиньев, воды и веревок легко отделять блоки, любых размеров в любом материале за минуты. На самом деле даже при современном оборудовании процесс выпиливания блоков остается очень трудоемким и долгим. Итальянская компания «Pellegrini» предлагает весь спектр необходимого карьерного оборудования, выпускает все машины и оборудование, необходимые для изготовления блоков правильной формы непосредственно в карьере. Камнерезные машины имеет жёсткую самоходную раму, перемещающуюся обычно по рельсовым путям. На раме смонтированы приводы вращения режущих инструментов и перемещения машины. В качестве режущих инструментов используются дисковые пилы, кольцевые фрезы, цепные и штанговые бары, оснащенные твёрдосплавными зубками. Канатные пилы предназначены для выпиливания крупных монолитов на месторождениях плотных известняков, мраморов и гранита. Режущим инструментом в канатной пиле служит стальной канат диаметром 4 -6 мм. Канат соединен в виде кольца и приводится в движение двигательной установкой. Для установки каната в рабочее положение необходимо предварительно пробуривать в массиве камня отверстия. Производительность установки для гранитных поверхностей – 1-2 м пропила в час. Камень вырезают из массива тремя последовательно выполняемыми пропилами: поперечными, горизонтальными и вертикальными (тыльными), окончательно отделяющими камень от массива. Канатные машины серии «Telediam» итальянской компании «Pellegrini» предназначены для вырезки из горных образований каменных блоков прямоугольной формы и плит различных размеров. Машина с алмазным канатом снабжена электронными приборами для автоматического контроля за скоростью перемещения по направляющим рельсам.
Баровая машина «Chaintronic CH 60» предназначена для резки осадочных пород. Машина может совершать как вертикальные, так и горизонтальные резы. Баровая машина представляет собой жесткую конструкцию, способную выдерживать изгибающие нагрузки и крутящие нагрузки, что создает идеальные условия для работы цепи, снижая ее износ и потребление энергии. Бар машины имеет длину от 2 до 5.6 м, изготовлен из высокопрочной износостойкой стали. Баровая машина снабжена системой трубопроводов и каналов для смазки и водяного охлаждения. Эти машины просты в использовании, не нуждаются в предварительных отверстиях, передвигается по рельсам и выполняет вертикальные и горизонтальные разрезы. Обычно их используют, когда месторождение компактное, не требующее высоких ступеней, и когда разработка ведется длинными полосами. Также баровые машины эффективны для вскрытия новых карьеров на плоской поверхности. Цепь состоит из семи инструментальных несущих звеньев. Каждый тип вставок используется не более восьми часов. Мощность машины - 45 КВт, потребление воды – 15 л/мин. Максимальная производительность в мягких известняковых породах – 20 м/ час.
Из породы следует выпиливать в основном 5 граней, размером 1мх1м. За час баровая машина «Chaintronic CH 60 в известняке на ровной поверхности может максимально вырезать 4 блока. Время на перенос рельс, подключение электрического кабеля, подводки шлангов для воды, настройку машины, отбоя блока от массива в учет не принимаем. Исходим из максимально возможного варианта. Чтобы достичь плановых цифр на первоначальном этапе (50 блоков в час) и обеспечить работой 9 башенных кранов, нужно умудриться поставить 13 камнерезных машин «Chaintronic CH 60» в карьере. Фронт работы для каждой машины должен быть не менее 200 метров, карьер должен быть в длину порядка 3 км. Для этих машин потребуется электроэнергии - 45 * 13 = 600 КВт и следует обеспечить водой -15*13*60 литров = 11700 кубических литров в час. Мы считаем, что решение и этой проблемы не должно входить в наши расчеты, и не принимаем ее во внимание.
Нам пришлось для реализации проекта остановиться на самых последних образцах (высших достижениях) строительной техники. Широко распространенная и внедренная в практику техника такой производительностью не обладает. Не вдаваясь в детали, оперируя указанными в технических паспортах характеристиками, был выбран следующий комплект машин и оборудования:
9 - башенных кранов «Wilbert» WT1905 L (Германия);
4 – самоходных крана типа LTM 1500-8.1 Liebherr LTM (Германия);
3 - самоходных кранов типа LTM 11200-9.1. компании Liebherr (Германия);
2 - вертолета типа МИ - 26 Т (Россия);
20 - грузовиков Scania (Швеция) с краном-манипулятором EFFER 275-4S;
1 - супертяжеловоз типа Tractomas TR (10x10) D100 (Франция);
2 – самоходных кранов Grove RT 9130 E (Германия);
13 - баровых машин «Chaintronic CH 60» «Pellegrini» (Италия);
1 – канатная машина серии «Telediam» компании «Pellegrini.
Это только основные машины, всё вспомогательное оборудование и необходимые инструменты считаем, к ним прилагаются. Выбранный комплект техники может обеспечить заданную производительность укладки одного блока/плиты в среднем за 4 минуты. Но самое главное, этот ритм должен соблюдаться всеми звеньями длинной производственной цепи в течение 18 лет, 24 часа в сутки, без выходных и праздников. Смогут ли выдержать люди, техника такую нагрузку. Сколько надо иметь рабочих смен, чтобы не сорвать намеченные сроки, какой запас техники, кто будет обучать новых специалистов, которые придут на смену заболевшим, погибшим, требующим отдыха? Да, если финансирование безгранично, то, в конце концов, эта задача будет решена. Пирамида будет построена, но каких она потребовала усилий, каких средств, какого количества людских ресурсов. И это в настоящее время при использовании самой передовой современной техники. Но думаю, если бы такую задачу поставили перед Евросоюзом, европейцы отказались бы браться за проект, - не хватило бы средств на закупку оборудования, на платежи за энергию, воду, зарплату работникам всех специальностей в течение 20 лет, на ремонт и сервис оборудования, на спецодежду, питание и жилье. Такой проект никогда и никто не повторит. Он для современности, хотя и выполнимый, но чрезвычайно затратный.