Обоснование принципа формирования структуры затрат на сооружение и эксплуатацию городских коммуникационных тоннелей

Специфической особенностью подземных коммуникаций является необходимость технико-экономической и социально-экономической оценки эффективности применяемых вариантов их строительства и длительного периода (до 25-50 лет) их эксплуатации.

Общая стоимость сооружения и эксплуатации городских коммуникационных тоннелей должна учитывать следующие затраты:

• -    на проектно-изыскательские работы;

• -    затраты на создание и освоение строительной площадки;

• -    капитальные затраты на проходку тоннелей, шахт и камер для монтажа и демонтажа проходческого оборудования, водоотлива, проветривания горных выработок, подачи и выдачи материалов, спуска людей, прокладки трубопроводов и т. д.;

• -    сопряженные (косвенные) затраты, которые возникают при проходке тоннелей открытым способом и связанные с перекладкой подземных существующих коммуникаций. Кроме того, при строительстве тоннелей открытым способом в городских условиях возникают сопряженные затраты, которые формируются из-за необходимости объезда места строительства (удлинения пути);

• -    убытки от возможности аварий в связи с увеличением интенсивности движения по другим улицам;

• -    убытки предприятий, учреждений от несвоевременности доставки пассажиров и грузов;

• -    убытки от изъятия земельных участков на период строительства;

• -    дополнительные затраты городского хозяйства с целью ликвидации загрязнения улиц, засорения системы дождевой канализации;

• -    затраты на послеосадочный ремонт дорожных покрытий, возникающих через 1-2 года после обратной засыпки траншей.

Кроме того, необходимо учитывать эксплуатационные затраты. Эксплуатационные затраты формируются из издержек, связанных с контроллингом состояния коммуникационных тоннелей в период эксплуатации, их текущих и капитальных ремонтов в процессе эксплуатации.

В процессе строительства и эксплуатации городских коммуникационных тоннелей в условиях неопределенности могут возникать дополнительные затраты (ущерб), которые можно объединить в отдельную специфическую группу - ущербы риска [7].

Ущербы (издержки) риска могут проявляться в период строительства и эксплуатации инженерных коммуникаций. В период строительства издержки риска включают в себя:

• -    возможные воздействия изменений в геотехнических условиях, возникающих во время строительства, когда запроектированные методы строительства не соответствуют реальным условиям;

• -    кроме того, практика подземного строительства в городе Москва показывает, что на пути проходки часто встречаются заброшенные коллекторы, строительный мусор, большие валуны - представители ледникового периода, а также различные коммуникации, отсутствующие в проектной документации;

• -    наличие обводненных грунтов или высокий уровень грунтовых вод, когда запроектированная технология проведения горных выработок не дает необходимый эффект, в этом случае возникают издержки на организацию дополнительных мероприятий, таких, как химическое закрепление грунтов, замораживание, осушение и т. д.

В процессе эксплуатации коллекторных тоннелей, период которой составляет от 15 до 50 лет, а коллекторных тоннелей глубокого заложения (проекты будущего), срок безремонтного поддержания которых проектируется более чем на 50 лет, из-за воздействия внешних горногеологических, гидрогеологических, горно-технических факторов, а также несоответствия параметров крепей этим воздействиям, возникает вероятность частичного или полного выхода крепи на определенных участках трассы коммуникационных тоннелей. В этом случае вероятность затрат на ликвидацию аварийных участков трассы будет складываться из затрат на ремонт тоннеля, на создание временной схемы коммуникаций в аварийном участке и возможного экологического ущерба при прорыве фекальных и отработанных вод в водоемы, на земельные участки и т. д.

Следовательно, структуру затрат на сооружение и эксплуатацию городских коммуникационных тоннелей можно разделить на четыре группы:

• 1)    прямые первоначальные затраты;

• 2)    сопряженные затраты;

• 3)    эксплуатационные издержки;

• 4)    издержки риска.

Прямые первоначальные затраты. Эти издержки включают в себя, во-первых, проектирование строительства коммуникаций. В настоящее время стоимость проекта по открытой прокладке коммуникационных тоннелей составляет 10-15% от общей стоимости строительства, а для бестраншейной проходки эта стоимость на 10-20% выше. Кроме того, в состав прямых первоначальных затрат входят издержки на разрешительную документацию и согласования, в состав которых входят открытие титула стройки, оформление различных согласований во время строительства; капитальные затраты на осуществление строительных работ.

Сопряженные затраты. Основной вид затрат этой группы - это создание рабочей площадки, перенос и перекладка подземных коммуникаций, убытки городского транспорта из-за изменения транспортной схемы, послеосадочные ремонты дорожных покрытий, затраты на изъятие земельных участков и т. д.

Эксплуатационные издержки. Они включают затраты на контроллинг трассы в период эксплуатации, текущие и капитальные ремонты.

Издержки риска. При строительстве доминирующими, с позиции влияния на весь жизненный цикл подземного сооружения, являются строительные риски, которые можно разделить на следующие виды:

• -    ошибки и несоответствие проектных решений реальным условиям строительства;

• -    риски невыполнения требований по качеству строительных работ;

• -    риски невыполнения требований по срокам строительства;

• -    риски в обеспечении качественными строительными материалами;

• -    риски в обеспечении надежности горнопроходческим оборудованием;

• -    технологические риски, которые проявляются в несоответствии средств горно-геологическим и гидрогеологическим условиям;

Проявление издержек риска может возникать не только в период сооружения городских коммуникационных тоннелей, но и за весь жизненный период подземного сооружения. Под жизненным периодом подземного сооружения понимается время от начала разработки проекта, до полного выхода из эксплуатации коммуникационных тоннелей.

Жизненный цикл подземного сооружения может быть определен по формуле:

Т ц. ж. = t пр + t ст + t э , лет (1), где Т ц. ж — жизненный цикл подземного сооружения, лет;

• t пр - период проектирования подземного сооружения, лет;

t ст — период строительства, лет;

t э — период эксплуатации коммуникационных тоннелей, лет.

В период эксплуатации подземных коммуникаций риски проявляются в виде частичных или полных отказов системы или ее составляющих элементов, восстановление которых требует дополнительных средств, выступающих в виде прямого ущерба производства. На основании статистических данных производства выявлены основные отказы, происходящие в коллекторных тоннелях, и приведены рекомендации необходимых мероприятий по восстановлению надежности функционирования тоннелей (таблица 1) [5, 6].

Величина возникающего ущерба зависит от необходимого объема дополнительных ресурсов, привлекаемых на восстановление работоспособности тоннелей. Для оценки возможных ущербов можно предложить показатель [β], представленный, как весовой коэффициент затрат. Этот показатель определяется, как отношение необходимых затрат на восстановление системы или ее элементов к прямым капитальным вложениям на ее создание:

β = ^Звост , (2)

где β – весовой коэффициент затрат, доли ед.;

З вост – величина затрат на восстановление системы, тыс. руб.;

К пр – прямые затраты на строительство системы, тыс. руб.

Проведенная экспертная оценка величины затрат на восстановление отказов в системе и затрат, необходимых для восстановления работоспособности системы, показывает, что весовой коэффициент затрат может принимать значения выше единицы. Величины весового коэффициента затрат для различных видов основных отказов приведены в табл. 1

Таблица 1.

Перечень основных отказов в коллекторных тоннелях.

№ п/п	Физические нарушения, возникающие в тоннелях	Возможные последствия от возникающих нарушений	Необходимые мероприятия для функционирования тоннелей	Весовой коэффициент затрат, β
1	Сильное коррозийное повреждение несущих конструкций крепи (обделок)	Снижение несущей способности крепи, деформация и разрушение горной выработки	Полный капитальный ремонт тоннеля с извлечением отработанной крепи, вскрытием траншей трассы и обратной засыпкой	≥1
2	Нарушение цельности крепи подземного сооружения, разрыв/срезы болтовых соединений	Течи, вынос породы, деформации, просадки, нарушение габаритов, снижение эксплуатационной надежности горных выработок	Частичный ремонт крепи в местах ее деформации	0,3-0,5
3	Вынос вмещающих пород, прилегающих к крепям горных выработок	Развитие деформации крепи, снижение несущей способности крепи, отрыв лоткового блока, нарушение габаритов	Частичный ремонт крепи и цементация вмещающих пород вокруг выработок	0,4-0,5
4	Нарушение водонепроницаемости коллекторных тоннелей с попаданием воды на электрооборудование, на трубы теплотрассы и попадание отработанных вод в подземные источники в коллекторах, обводящих промышленнобытовые и фекальные воды	Возможность появления выноса пород, отравление питьевых источников, создание аварийной ситуации	Цементация вмещающих пород вокруг выработки, гидроизоляция крепи, создание цементной стяжки	0,8-1,0

Продолжение табл. 1.

5	Образование наледей на конструкциях подземных сооружений	Нарушение сечения горных выработок, отказы в работе оборудования, обрыв кабелей, образование дефектов и повреждений	Частичный ремонт крепи внутри тоннеля	0,3-0,4
6	Заиливание открытой или закрытой дренажных систем	Подтопление конструкций	Частичный ремонт с цементацией закрепного пространства, локальное водоосушение	0,5-0,6
7	Сверхдопустимые прогибы балок и плит перекрытия	Трещины в зоне растяжения, нарушение гидроизоляции , течи, коррозия арматуры, разрушения	Частичный или полный капитальный ремонт тоннелей	0,8-1,0
8	Сверхдопустимая эллиптичность колец крепи	Нарушение габаритов, снижение несущей способности крепи	Частичный либо полный ремонт горной выработки	0,8-1,0
9	Трещины в блоках железобетонной крепи круглого очертания (растянутые зоны)	Течи, коррозия арматуры, снижение несущей способности крепи	Частичный ремонт коллекторных тоннелей	0,4-0,5
10	Деформация металлоизделия	Прогиб, разрыв сварных швов, течи, вынос породы, деформация крепи подземных сооружений, коррозийные повреждения	Частичный ремонт коллекторных тоннелей	0,4 – 0,5

В настоящее время в городе Москва система действующих коллекторных тоннелей имеет протяженность свыше 500 км. Система обеспечивает питьевой водой в размере 650 л/сутки на одного жителя столицы, в том числе в жилом секторе потребляется 379 л, в промышленности 135 л, в коммунальном хозяйстве 108 л. Сток отработанных вод города Москвы по коллекторным тоннелям составляет в среднем 7,3 млн. м3 /сутки. В этих условиях экономический ущерб от выхода из строя элементов системы будет оцениваться, как прямой, связанный с восстановлением системы, так и косвенный, связанный в результате аварии, с потерей мощности или простоя промышленных предприятий, с получением и сбросом отработанной воды в коллекторные тоннели, ущерб, получаемый при сбросе неочищенных стоков в окружающую среду, ущерб от загрязнения водных источников.

Величина ущерба производственных предприятий при уменьшении стоков выпускаемой воды в коллекторные тоннели можно определить по формуле:

С ущерб — [^ Qi(Цi - C)(1 - (QiqH Aqi))]T, руб., (3) i QiqH где Qi - производственная мощность предприятий, изделий в сутки;

q H - количество выпускаемых в коллектор сточных вод, приходящихся на единицу промышленной продукции, м³;

^q i - суточное уменьшение сточных вод в коллектор, м³;

Ц i - цена единицы промышленной продукции, руб.;

С - себестоимость единицы промышленной продукции, руб.;

Т - время восстановления коллектора, сут.

Величина ущерба, получаемого в результате сброса неочищенных стоков в окружающую среду, включает потерю урожая и его стоимости на затопленных участках, затраты на биологическую рекультивацию земель.

Величина ущерба, получаемого в результате загрязнения водных источников, формируется из затрат на очистку водных источников от загрязнения и на проведение мероприятий по восстановлению природной продуктивности водного источника.

Затраты на очистку водного источника включают:

• -    затраты на очистку ложа русла реки и прибрежной полосы и захоронение извлеченных загрязнений;

• -    затраты на очистку воды с учетом расхода материалов для регенерации заполнителей очистных сооружений.

Затраты на восстановление природной продуктивности водных источников включают затраты на восстановление кормовой и рыбной продуктивности водного источника и затраты на восстановление в прибрежной полосе растительности, утраченной в результате загрязнения водного источника.

Величину косвенного ущерба необходимо учитывать при определении компенсационных выплат государству и пострадавшим организациям. Размер компенсационных выплат должен быть достаточным для нивелирования негативных последствий от выхода коллекторных тоннелей из строя. Таким образом, результат оценки деятельности, связанной с сооружением и эксплуатацией городских коммуникационных тоннелей [S], может быть определен, как:

S = - ^ (К прт + К пр + К сп ) + ^2 (А + П — С тр - С к ) - Р(С ' _ущ+ С.^к_ущ), i 1                                                                                    t 1 1

руб., (4), где Кпрт , Кпр, Ксп - величина затрат на проектно-изыскательские работы, прямые затраты на создание объекта, сопряженные затраты, руб.;

А - сумма амортизации по основным фондам за эксплуатационный период жизнедеятельности объекта, руб.;

П - прибыль, получаемая от транспортировки по тоннелям подаваемых либо отработанных ресурсов, руб.;

С тр , С к - затраты на текущие и капитальные ремонты тоннелей, руб.;

Р - вероятность отказов системы в процессе строительства и эксплуатации системы, доли ед.;

Сущ , С^к ущ - величина ожидаемого прямого и косвенного ущерба, руб.;

В принципе, величина затрат может превышать величину поступлений. Тогда показатель [S] будет иметь отрицательное значение. Однако, в условиях рыночной экономики, бизнес, связанный с подземными коммуникациями, должен оплачивать содержание системы коммуникационных тоннелей в таких размерах, которые обеспечивали бы целесообразность их создания.

ЦМИПКС, 1990.

тоннели, затраты, ущерб, издержки, сооружение, величина tunnels, costs, damages, costs, structure, value