/
Text
В.И. Теличенко А.И. Гныря А.П. Бояринцев
ТЕХНОЛОГИЯ ВОЗВЕДЕНИЯ ВЫСОТНЫХ
БОЛЬШЕПРОЛЕТНЫХ
СПЕЦИАЛЬНЫХ
ЗДАНИЙ И СООРУЖЕНИЙ
Учебное издание
Валерий Иванович Теличенко
Алексей Игнатьевич Гныря
Александр Павлович Бояринцев
ТЕХНОЛОГИЯ ВОЗВЕДЕНИЯ ВЫСОТНЫХ,
БОЛЬШЕПРОЛЕТНЫХ, СПЕЦИАЛЬНЫХ
ЗДАНИЙ И СООРУЖЕНИЙ
Учебник
Редактор: В. Ш. Мерзлякова
Компьютерная верстка: В. Ю. Алексеев
Компьют. дизайн обложки: Т. А. Негрозова
Диапозитивы предоставлены издательством
Подписано в печать 14.10.2016. Формат 70х 100 Х/Х6.
Бумага офсетная. Гарнитура «Таймс». Печать офсетная.
Усл. 46,5 п. л. Тираж 200 экз. Заказ №
Лицензия ЛР №0716188 от 01.04.98.
Издательство Ассоциации строительных вузов (АСВ)
129337, Москва, Ярославское шоссе, 19, отдел реализации: оф. 12
тел., факс: +7(925) 084-74-24
Сайт: www.iasv.ru, e-mail: iasv@iasv.ru
ПРЕДИСЛОВИЕ
Одним из важнейших направлений современного строительства является
развитие технологий и методов возведения уникальных зданий и сооружений.
К ним относятся такие объекты, как высотные и сверхвысотные здания, под-
земные сооружения, большепролетные здания и сооружения, а также объекты
энергетики, атомные и тепловые электростанции и гидросооружения. Эти со-
оружения, по своей значимости и сложности относятся к объектам высокой
степени ответственности.
Каждый вид уникальных сооружений имеет свои особенности с точки
зрения конструктивных схем, методов расчета, затрат труда, объемов финан-
совых средств и материально-технических ресурсов, организационно-техноло-
гических и управленческих решений.
Уникальные здания и сооружения, как правило, имеют длительный жиз-
ненный цикл и для них характерны общие подходы к их строительству на всех
этапах жизненного цикла, соответственно проектированию, возведению и по-
следующей эксплуатации. Общими для всех объектов являются требования
обеспечения комплексной безопасности. Термин «комплексная безопасность»
означает такое состояние объекта, при котором обеспечиваются предотвраще-
ние и устранение всех видов опасностей, способных возникнуть в ходе строи-
тельства и эксплуатации особо ответственного объекта.
В это понятие входит обеспечение таких видов безопасности, как механиче-
ская, взрыво- и пожаробезопасность, экологическая безопасность, сейсмостой-
кость, безопасность в чрезвычайных ситуациях. А также химическая и радиаци-
онная безопасность, безопасность при комбинированных воздействиях.
Особое место в ряду объектов, относящихся к уникальным, стоят высот-
ные (свыше 26 этажей) и сверхвысотные (свыше 100 м высотой) здания. Это
прежде всего, объясняется тем, что их функциональное назначение непосред-
ственно связано с жизнедеятельностью человека. Будь то жилые, офисные или
здания многофункционального назначения, требования к ним должны быть еще
жестче с точки зрения создания комфортной и безопасной среды внутри здания
и минимизации негативного воздействия на внешнюю окружающую среду.
Формирование комфортной и безопасной внутренней среды высотного зда-
ния - сложная и многокомпонентная задача. Это относится к таким системам, как:
- монтаж каркаса здания и обеспечение его устойчивости и механической
безопасности на всех стадиях возведения и эксплуатации, что достигается
соответствующими методами расчета и технологиями монтажа;
- системы инженерного обеспечения (энергоснабжение, водоснабжение,
водоотведение, теплоснабжение, вентиляция, кондиционирование), кото-
рые основываются на самом современном инженерном оборудовании;
- системы вертикального транспорта, лифтового хозяйства, которые отли-
чаются от лифтового оборудования зданий стандартной этажности ввиду
значительных амплитуд колебаний каркаса здания под воздействием вет-
ровых нагрузок и автоколебаний;
10
- системы пожаротушения, особенность и сложность которых заключается в
том, что пожар не может быть ликвидирован с применением традиционно-
го оборудования, а требуется применение принципиально других методов
пожаротушения (вертолеты, дирижабли, системы внутреннего пожароту-
шения);
- системы мусороудаления, содержания окон и фасадов, системы внутрен-
ней безопасности (зонирование, ограничение доступа, ограждение, спаса-
тельное оборудование и др.);
-системы, обеспечивающие комфортный микроклимат (солнцезащита, зе-
леные зоны, растения, интерьеры и др.).
Все эти системы, устраиваемые в одном здании, образуют сложную инже-
нерную инфраструктуру, которая должна органично вписаться в единую кон-
струкцию здания и быть увязана с архитектурной концепцией и организацион-
но-технологическим процессом его возведения.
Одним из главных элементов конструкции высотного здания является его
подземная часть. Само здание представляет собой сложный геотехнический
объект, возводимый в условиях городской застройки. Как правило, подземная
часть - это многоярусные конструкции, в основании которых находится моно-
литная плита, воспринимающая нагрузки от всего здания. Не все грунты спо-
собны нести огромную нагрузку от высотного здания, поэтому для установле-
ния расчетных параметров основания необходимо проведение качественных
инженерных изысканий, что является важнейшим условием обеспечения его
комплексной безопасности.
Выбор материала для несущих конструкций является одной из важнейших
задач при строительстве высотных зданий. В США, где высотное строительст-
во имеет широкий размах и долгую историю вплоть до конца 70-х гг. XX в. в
высотных зданиях использовали преимущественно стальные несущие конст-
рукции. Однако в течение последних 30 лет бетон стал вытеснять металл.
Применение бетона в высотном строительстве имеет ряд преимуществ, таких
как лучшее восприятие ветровых нагрузок, более низкая деформативность
зданий с железобетонным каркасом, более высокий предел огнестойкости,
возможность придать зданию практически любую архитектурную форму.
С развитием высотного строительства требовались все более совершенные
составы бетонов и технологии их приготовления, современные виды опалу-
бочных систем и средств механизации. Все эти требования привели в 70-х гг.
XX в. к революционному прорыву в технологии бетона. Начиная с этого пе-
риода времени в высотном строительстве наступило время модифицирован-
ных бетонов, что позволило управлять их технологическими свойствами, та-
кими как подвижность, сохраняемость бетонной смеси, устранение усадки,
обеспечение необходимой прочности в заданное время.
Возведение и эксплуатация высотного здания требуют огромного количе-
ства энергетических мощностей, поэтому тема энергосбережения и энергоэф-
фективности здесь является очень актуальной. В этой связи на первый план
выходит концепция «зеленых» зданий, «зеленых» технологий, «зеленых»
11
стандартов при строительной деятельности. Опасения, что применение «зеле-
ных» стандартов сильно удорожает стоимость возведения высотного здания,
необоснованны. Так, по данным американских специалистов, удорожание со-
ставляет от 2 до 4% стоимости всего строительства, а окупаемость «зеленых»
инвестиций достигается в течение 2...4 лет. При расчете на весь жизненный
цикл здания эти затраты являются несущественными.
Родиной высотного строительства принято считать США, где первые
здания повышенной этажности стали возводить еще в конце XIX в. Мощным
импульсом к строительству зданий повышенной этажности стало появление
пассажирского лифта, автором которого был инженер Элиша Грейз Отис,
получивший патент на изобретение в 1857 г. Огромное значение в становле-
нии методов высотного строительства имело развитие строительных мате-
риалов, конструкций и технологий. Само стремление к строительству высот-
ных зданий высотой 400...500 и более метров стимулировало разработку но-
вых архитектурных форм, конструктивных и организационно-технологичес-
ких решений.
В XX столетии высотное строительство приняло широкие масштабы.
Многие страны считали своим долгом построить такое здание, которое бы
превзошло своей высотой возведенное ранее. Широко известны небоскребы,
возведенные в таких странах, как: Объединенные Арабские Эмираты (Дубай),
Канада, Малайзия, Китай, Южная Корея и др. По существу, строительство вы-
сотных зданий превратилось в демонстрацию уровня технологического разви-
тия строительства в данный период времени.
В России опыт строительства высотных зданий и сооружений сравни-
тельно небольшой. Самым ярким примером является строительство в городе
Москве Останкинской телебашни. Это сооружение высотой 540 м было за-
проектировано и построено в 1964 г. Коллективом проектировщиков и кон-
структоров руководил выдающийся инженер Н.В. Никитин. Останкинская
башня перенесла очень серьезные испытания во время пожара в 2000 г., но
выдержала их безупречно, подтвердив соответствие требованиям комплекс-
ной безопасности.
Долгое время пальму первенства удерживал комплекс зданий (240 м высо-
той) Московского государственного университета им. М.В. Ломоносова на
Воробьевых горах. Но в начале 2000-х гг. в Москве стал застраиваться целый
микрорайон высотных зданий, получивший название «Москва-Сити». К на-
стоящему времени построено более 10 зданий причудливой архитектуры и вы-
сотой свыше 300 м. Всего в Москве построено и находится в стадии строитель-
ства более 120 зданий высотой более 100 м. Это очень серьезный отечественный
опыт строительства высотных зданий, который говорит о востребованности та-
кого рода объектов. В последние годы в ряде городов России начато строитель-
ство или разрабатываются проекты высотных и сверхвысотных зданий.
Высказанные выше требования и подходы характерны и для других видов
уникальных зданий и сооружений, в первую очередь для большепролетных и
специальных зданий и сооружений. В нашей стране в последнее время возво-
12
дится большое количество уникальных объектов. Только в одной Москве экс-
плуатируется более 600 зданий с большепролетными конструкциями, десятки
многофункциональных высотных комплексов.
Контроль безопасности таких зданий и сооружений, предусмотрен Феде-
ральным законом Российской Федерации от 30.12.2009 г. № 384-ФЗ «Техниче-
ский регламент о безопасности зданий и сооружений». Эти сооружения харак-
теризуются пролетами 100... 150 м, огромными строительными объемами (до
300 тыс. м3), размещением одновременно большого количества людей (до 100
тыс. чел.). Формирование системы комплексной безопасности уникальных
объектов выходит на первый план в связи с обрушениями несущих конструк-
ций, произошедшими в последнее десятилетие как у нас в стране, так и за ру-
бежом и приведшими к человеческим жертвам.
Примерами могут служить: обрушения покрытия купола здания «Трансва-
аль парка» (г. Москва, 2004 г.), покрытия бассейна «Дельфин» (Чусовой Перм-
ского края, 2005 г.), покрытия терминала в парижском аэропорту «Руасси -
Шарль де Голль» (2005 г.), покрытия Басманного рынка (г. Москва, 2006 г.),
покрытия катка в городе Бад-Райхенхаль в Германии (2006 г.), покрытия
спорткомплекса в городе Благовещенске (2009 г.), покрытия стадиона «Метро-
дом» в Миннеаполисе США (2010 г.), покрытия спорткомплекса в Выборгском
районе Санкт-Петербурга (2011 г.) и др.
Одним из важных условий обеспечения комплексной безопасности требо-
ваний возведения уникальных зданий и сооружений является формирование
системы мониторинга в течение всего процесса их строительства и эксплуата-
ции. Мониторинг включает в себя регистрацию напряжений в несущих эле-
ментах конструкций опор, фермах покрытий, осадок фундаментов как самого
сооружения, так и соседних построек.
Эта система опирается на методологию контроля механической безопас-
ности, обеспечивающую: раннюю диагностику несущих конструкций на осно-
ве регистрации изменения их интегральных параметров; автоматизацию кон-
троля состояния конструкции за счет применения универсальных измеритель-
ных комплексов.
Измерительные элементы этих комплексов используют различные датчи-
ки (динамические, оптоволоконные, струнные, температурно-влажностные,
акустические и др.) для получения необходимой информации. Они устанавли-
ваются на несущие конструкции здания в соответствии с особенностями его
конструктивной схемы и позволяют в реальном времени регистрировать кре-
ны, ускорения, частоты собственных колебаний, деформации, дефекты мате-
риалов, пространственное перемещение конструкции и др.
При реализации проектов по возведению уникальных здании и сооруже-
ний, по словам специалистов, необходимо решать четыре проблемы - так назы-
ваемый подход «четырех «С». Это четыре термина: clients, codes, consultants,
contractors. To есть проект будет тогда успешным, если не будет проблем с
клиентами (заказчиками), кодексами (правилами и регламентами), консуль-
тантами и подрядчиками.
13
Среди этих четырех проблем особое место занимает вопрос обеспеченно-
сти нормативно-технической документацией. В настоящее время в отечест-
венном строительстве вопросы технического регулирования, в том числе для
уникальных объектов, стоят очень остро. Многие позиции правового и норма-
тивного обеспечения закрываются специальными техническими условиями,
которые зачастую носят временный характер. Эта проблема требует постоян-
ного внимания и решения.
Еще одно важное направление последних лет в деле возведения уникаль-
ных объектов - это практика широкого применения информационных систем и
методов моделирования при проектировании уникальных здании и сооруже-
ний. Соединение в единой системе баз данных и методов разработки и приня-
тия архитектурных, объемно-планировочных, организационно-технологичес-
ких, проектных, управленческих, ресурсных и экономических решений и при-
вело к созданию мощного программного комплекса, который получил назва-
ние «В1М-технологии».
Этому способствует бурное, можно сказать - взрывное, развитие инфор-
мационной сферы, методов визуализации, быстродействия компьютерной тех-
ники, компьютерного моделирования. Сегодня уже говорят не о 3D-моделях, а
о 5-6D виртуальных объектах.
В процесс моделирования, помимо трех измерений, включается более ши-
рокий круг параметров, факторов, взаимосвязей, таких как параметры време-
ни, параметры стоимости, сроки строительства, параметры условий строи-
тельной площадки и др., создавая новые виртуальные уровни моделей.
Важной вехой в развитии теории моделирования сложных технических и
строительных систем стало формирование методологии жизненного цикла
объекта, когда в процесс создания модели включаются не только параметры,
относящиеся к этапу проектирования и строительства объекта, но и такой
важный этап, как период эксплуатации здания или сооружения. Такой подход
позволяет увидеть, как изменяется состояние объекта на протяжении всего
срока службы, включая периоды ремонта, модернизации, вплоть до его ликви-
дации.
Наличие инженерных кадров, владеющих современными методами проек-
тирования, возведения, принятия организационно-технологических и управ-
ленческих решений, - важнейшее условие развития теории и практики строи-
тельства уникальных зданий и сооружений, обеспечения их безопасности и
эффективности.
В настоящем учебнике изложены основы строительных технологий возве-
дения высотных, большепролетных и специальных сооружений.
Указанные выше особенности строительства и эксплуатации этих зданий
рассматриваются также и в других учебных дисциплинах. Человек, освоивший
методы проектирования, возведения и эксплуатации уникальных зданий и со-
оружений, безусловно, является специалистом строительства самой высокой
квалификации.
14
ВВЕДЕНИЕ
Высотное строительство - закономерная и безальтернативная тенденция
развития современного мегаполиса. Возрастающий спрос на офисные и жилые
площади, сверхвысокая плотность городской застройки и ряд других причин
на долгие годы определили направления развития столичного строительства -
высотные многофункциональные комплексы.
В ряде ведущих западных стран эта сложная задача давно и успешно ре-
шается, а для нас недостаток реального опыта проектирования и строитель-
ства, несовершенство нормативной базы, сложности в обеспечении ком-
плексной безопасности здания, его последующей эксплуатации и мониторин-
га технического состояния придают характер уникальности строящихся вы-
сотных зданий.
Каждый высотный комплекс - это своеобразное учебное пособие для про-
ектировщиков и строителей: как надо или не надо строить. Реализованные в
объекте конструктивные, технические или инженерные решения становятся
предметом пристального внимания, восхищения или критики тех, кто участву-
ет в практике высотного строительства.
Современный уровень строительства требует возведения большепролет-
ных зданий и сооружений без промежуточных опор. В целях улучшения ис-
пользования производственных площадей и модернизации технологических
процессов большепролетные конструкции широко применяются в промыш-
ленном строительстве.
Теория и практика строительства таких зданий у нас в стране и за рубежом
показали, что наибольший резерв повышения эффективности такого строи-
тельства в современных условиях заключен в совершенствовании организаци-
онно-технологических решений монтажа и монтажной технологичности архи-
тектурно-конструктивных решений.
Все это ставит задачу о настоятельной необходимости систематизации,
обобщения и анализа имеющегося отечественного и зарубежного опыта строи-
тельства высотных и большепролетных зданий, что и явилось основной пред-
посылкой для написания данной книги.
Значительное внимание уделено достижениям технического прогресса в
строительстве, современным методам строительного производства, обеспече-
нию заданного качества продукции строительного процесса, вопросам охраны
труда и окружающей среды.
Цель курса «Технология возведения высотных и большепролетных зда-
ний, сооружений» - развитие технологии и методов возведения уникальных
зданий и сооружений. К ним относятся такие объекты, как высотные и сверх-
высотные здания, подземные сооружения, большепролетные здания и соору-
жения, а также объекты энергетики, атомные и тепловые электростанции и
гидросооружения, изучение особенностей технологии возведения большепро-
летных пространственных конструкций сложного очертания, высотных инже-
нерных и некоторых других специальных сооружений.
15
Поэтому особенно важным является знание строительных материалов и
изделий, конструктивных систем зданий и сооружений, организации строи-
тельного производства, строительных машин, охраны труда и техники безо-
пасности, а также технологии возведения монолитных и сборно-монолитных
зданий и сооружений в разборно-переставных горизонтально и вертикально
перемещаемых (скользящих, переставных) опалубках. Таким образом, на-
стоящий курс замыкает серию курсов по строительным технологиям.
Учебник предназначен для студентов, обучающихся по специальности
08.05.01 «Строительство уникальных зданий и сооружений» по направлению
«Строительство уникальных зданий и сооружений» и при подготовке магист-
ров по направлению 08.04.01, а также может быть использован инженерно-
техническими работниками строительной отрасли при повышении квалифика-
ции и в практической деятельности.
16
РАЗДЕЛ ПЕРВЫЙ
СТРОИТЕЛЬНЫЕ ТЕХНОЛОГИИ ВОЗВЕДЕНИЯ ВЫСОТНЫХ,
БОЛЬШЕПРОЛЕТНЫХ И СПЕЦИАЛЬНЫХ ЗДАНИЙ И СООРУЖЕНИЙ
Глава 1. ОРГАНИЗАЦИОННО-ТЕХНОЛОГИЧЕСКАЯ
ПОДГОТОВКА СТРОИТЕЛЬСТВА ВЫСОТНЫХ, БОЛЬШЕПРОЛЕТНЫХ
И СПЕЦИАЛЬНЫХ ЗДАНИЙ И СООРУЖЕНИЙ
В последние годы в строительстве происходят серьезные качественные из-
менения. В структуре производства существенно возрос удельный вес объектов
непроизводственного назначения, увеличился объем реконструкции зданий и
сооружений, сократился инвестиционный период строительства, увеличилось
строительство жилья коттеджно-усадебных типов, внедрено монолитное домо-
строение, шире используются эффективные пространственные конструкции.
Рыночные условия производства работ привели к состязанию строитель-
ных фирм в вопросах себестоимости работ, качества, энергоемкости, ресур-
сосбережения.
Структурные и конструктивные изменения в отрасли сопровождаются но-
выми организационными и эффективными технологическими решениями, ко-
торые необходимы современным инженерам-строителям.
1.1. Классификация промышленных, гражданских и жилых
зданий по конструктивным решениям и особенностям
технологии строительно-монтажных работ
Градация зданий и сооружений по классам сложности предусматривается
в целях определения уровней сложности работ при проектировании и строи-
тельстве.
Основанием для принятия решений по отнесению объектов к классам
сложности являются их технические характеристики (высота, объем, площадь,
вместимость, протяженность и др ).
Дополнительными критериями могут являться функциональное назначе-
ние основных зданий и сооружений объекта строительства с учетом их техни-
ко-экономических характеристик, прогнозируемые экономические, социаль-
ные и (или) экологические последствия при аварии на них.
Классы сложности зданий и сооружений
Объекты первого класса сложности (К-1)
Высотные здания. Высотными считаются все здания и сооружения выше
75 м независимо от их назначения.
Большепролетные здания и сооружения с пролетами 100 м и более.
17
Производственные здания и сооружения площадью свыше 20 тыс. м2 и их
комплексы (заводы, фабрики, комбинаты).
Производственные объекты, на которых используются, хранятся и транс-
портируются взрывчатые и взрывоопасные продукты, высокотоксичные и
сильнодействующие ядовитые вещества.
Монументальные сооружения (памятники, обелиски и т.п.), включенные в
установленном порядке в Государственный список историко-культурных цен-
ностей Российской Федерации.
Объекты, включенные в установленном порядке в Государственный спи-
сок историко-культурных ценностей Российской Федерации.
Здания и сооружения атомной энергетики и промышленности.
Здания и сооружения тепловой энергетики мощностью 5 МВт и выше.
Метрополитены.
Аэродромы и основные здания и сооружения аэропортов.
Железные дороги и предприятия железнодорожного транспорта (вокзалы,
пассажирские павильоны, станционные сооружения) на линиях I категории.
Мачты, башни и т.п. высотой 100 м и более.
Дымовые трубы высотой более 200 м.
Постоянные основные гидротехнические сооружения I, II и III классов и их
комплексы (за исключением мелиоративных гидротехнических сооружений).
Резервуары нефти, нефтепродуктов и сжиженного газа вместимостью
10 тыс. м3 и более.
Подземные хранилища нефти, нефтепродуктов и газа.
Магистральные трубопроводы нефти, газа и нефтепродуктов.
Трубопроводы высокого давления.
Большие мосты (по ТКП 45-3.03-232).
Линии электропередачи напряжением 330 кВ и выше.
Основные производственные здания подстанций напряжением 500 кВ и
выше.
Опоры и фундаменты специальных переходов воздушных линий электропе-
редачи высотой 100 м и выше через инженерные сооружения и судоходные реки.
Магистральные инженерные сети и сооружения подземных коммуникаций
различного назначения.
Объекты второго класса сложности (К-2)
Здания повышенной этажности (высотой 30 м и более).
Производственные здания и сооружения площадью от 10 тыс. до 20 тыс. м2.
Предприятия, здания и сооружения по хранению и переработке зерна.
Предприятия агропромышленного комплекса:
- животноводческие комплексы (по производству молока на 800 и более
коров, говядины - на 6 тыс. и более ското-мест);
- свиноводческие - 54 тыс. и более свиней в год;
- птицеводческие (по содержанию кур-несушек - 50 тыс. и более голов; по
производству мяса - 412,5 т и более).
18
Тоннели.
Средние мосты.
Дымовые трубы высотой 200 м и менее.
Основные здания и сооружения подстанций напряжением 35...220 кВ.
Линии электропередачи напряжением 6...220 кВ.
Ветроэнергетические и гелиоэнергетические установки.
Автомобильные дороги I категории и сооружения на них.
Объекты третьего класса сложности (К-3)
Здания и сооружения различного назначения высотой до 30 м (не относя-
щиеся к классам К-1 и К-2).
Предприятия агропромышленного комплекса:
- животноводческие комплексы (по производству молока - до 800 коров;
говядины - до 6 тыс. ското-мест);
- свиноводческие - до 54 тыс. свиней в год;
- птицеводческие (по содержанию кур-несушек - до 50 тыс. голов; по про-
изводству мяса - до 412,5 т);
- тепличные комбинаты и теплицы площадью свыше 12 га.
Распределительные сети подземных коммуникаций различного назначения.
Объекты четвертого класса сложности (К-4)
Здания и сооружения различного назначения высотой до 15 м (не относя-
щиеся к классам К-1, К-2 и К-3).
Тепличные комбинаты площадью 1 га и более.
Открытые площадки и стоянки для автомобилей (в количестве 100 авто-
мобилей и более).
Объекты пятого класса сложности (К-5)
Здания и сооружения различного назначения высотой до 7 м (не относя-
щиеся к классам К-1, К-2, К-3 и К-4).
Временные здания и сооружения.
Теплицы площадью до 1 га.
Сооружения сезонного и вспомогательного назначения (навесы, огражде-
ния и т.п.).
Объекты торгового сезонного и вспомогательного назначения с использо-
ванием павильонов, киосков комплектного заводского изготовления торговой
площадью до 50 м2.
Здания мобильные (инвентарные) (по ГОСТ 25957).
Садовые домики, хозяйственные строения на приусадебных, садовых и
дачных участках.
Временные линии электроснабжения и связи (включая опоры линий элек-
тропередачи, связи и наружного освещения).
Объекты агропромышленного комплекса - отдельно стоящие объекты
подсобного и вспомогательного назначения.
19
Одноэтажные бесподвальные гаражи боксового типа с выездами непо-
средственно наружу (в количестве до 100 автомобилей).
Открытые площадки и стоянки для автомобилей (в количестве до 100 ав-
томобилей).
Склады без процессов сортировки и упаковки площадью до 200 м2.
Объекты агроэкотуризма 1-й и 2-й категорий.
Примечания
Высота зданий определяется как превышение отметки пола верхнего эта-
жа (за исключением технического) над ближайшим к зданию проездом.
Инженерные сети и системы являются составной частью проектной доку-
ментации на возведение указанных в рекомендациях зданий и сооружений.
Все сооружаемые объекты, вне зависимости от их конструктивных осо-
бенностей и назначения, по сложности технологии их сооружения делят на три
группы: простые, сложные и особо сложные.
К простым относят объекты, выполняемые преимущественно из типовых
строительных конструкций и материалов, сооружаемые по простой технологии,
не требующие привлечения для их строительства большого количества трудя-
щихся, значительного совмещения во времени строительных и монтажных работ.
К сложным относят объекты, выполненные преимущественно из стан-
дартных строительных материалов и типовых конструкций, но крупные по
объемам, сложные по технологии и организации их сооружения и ввода в экс-
плуатацию, требующие привлечения большого числа трудящихся различных
специальностей и плотного совмещения во времени строительных и монтаж-
ных работ.
К особо сложным относят объекты, выполненные преимущественно из не-
типовых конструкций, сложные по технологии возведения, требующие для их
строительства специальной оснастки, особых материалов, привлечения боль-
шой численности трудящихся, значительной специализации и плотного со-
вмещения во времени строительных и монтажных работ.
По назначению, конструктивным особенностям и технологическим мето-
дам возведения здания и сооружения различного характера могут быть клас-
сифицированы следующим образом:
1. Сложные и особо сложные объекты, включающие специальные соору-
жения и здания для размещения в них основного технологического процесса и
оборудования.
К таким комплексам и зданиям относят объекты доменного и сталепла-
вильного производств, прокатные станы, обогатительно-агломерационные
фабрики, коксовые батареи, установки химического синтеза и т.д.
Основа технологии их возведения - совмещенный крупноблочный монтаж
из укрупненных строительных конструкций и оборудования со сборкой ук-
рупненных блоков на базах комплектации, приобъектных укрупнительных
площадках и конвейерных линиях. Строительство объектов комплекса, как
правило, организуется узловым методом.
20
2. Наземные сооружения для хранения продуктов, сырья, отходов. Инже-
нерные сооружения, функционально связанные с основным технологическим
процессом.
К инженерным сооружениям такого рода относят постаменты, этажерки,
галереи, мосты и т.д.
Наиболее часто используемые технологические приемы их возведения -
совмещенный поярусный монтаж несущих конструкций и крупногабаритного
оборудования, этажерок; раздельный монтаж колонн и совмещенный - конст-
рукций мостов и установленного на них оборудования.
3. Емкостные сооружения для жидкостей и газов, сыпучих материалов.
К таким сооружениям относят резервуары, газгольдеры, силосы, бункерные
эстакады и пр.
Наиболее часто используют такие технологические приемы их сооруже-
ния, как рулокирование металлических листовых конструкций, возведение же-
лезобетонных силосов в специальной (скользящей, переставной) опалубке;
совмещенный крупноблочный монтаж из укрупненных конструкций (бункер-
ные эстакады).
4. Заглубленные в землю сооружения. К ним относят насосные станции,
резервуары, очистные сооружения и др.
Наиболее часто используют такие технологические приемы, как монтаж в
открытом котловане с естественными, инженерно обустраиваемыми крутоу-
клонными либо вертикальными откосами; сооружение методами опускного
колодца либо «стена в грунте».
5. Большепролетные одноэтажные производственные и общественные со-
оружения. К ним относят цехи павильонного типа (с большими пролетами и
шагом колонн), ангары, спортивные арены, гаражи, рынки и др.
Наиболее часто используют такие технологические приемы возведения
покрытий зданий, как надвиг, накатка укрупненных конструктивных блоков
покрытия, сборка покрытий из укрупненных секций, опираемых на времен-
ные опоры; монтаж полнособранных на нулевой отметке пространственных
блоков. Применяют структурные, мембранные, висячие, вантовые, куполь-
ные и другие эффективные для больших пролетов пространственные конст-
рукции.
6. Высотные инженерные (металлические и железобетонные) сооружения.
К ним относят вытяжные и дымовые трубы, радио- и телевизионные мачты,
градирни и др.
Наиболее часто используют технологические приемы возведения моно-
литных железобетонных сооружений такого рода, как бетонирование в специ-
альной (скользящей, переставной) опалубке; монтаж металлических конструк-
ций мачт методом наращивания и подращивания. Используют самоподъемные
краны.
7. Высотные сборные каркасные, каркасно-панельные и панельные жилые
и гражданские здания из металлических, железобетонных и смешанных конст-
рукций.
21
Наиболее часто используют такие конструктивные системы каркаса, как
связевые и рамно-связевые с различным расположением вертикальных связей -
диафрагм жесткости. Применяют безригельные перекрытия, в том числе обжа-
тые путем предварительного перекрестного натяжения арматуры.
Монтаж несущих и ограждающих элементов осуществляют с использова-
нием прислонных и самоподъемных башенных кранов.
8. Монолитные панельные и каркасные здания с широким шагом несущих
вертикальных элементов, неразрезными балочными и безбалочными монолит-
ными и сборно-монолитными перекрытиями.
Наиболее часто используют технологию их сооружения с применением
прогрессивных типов разборно-переставных мелкощитовых и крупнощитовых
опалубок, несъемных опалубок, эффективных поддерживающих конструкций.
Для поэтажной подачи бетона применяют бетононасосы.
9. Малоэтажные жилые здания коттеджного типа.
Наиболее часто применяют сборные, сборно-монолитные и монолитные
решения несущих и ограждающих конструкций с использованием эффектив-
ных типов опалубки. Применяют несъемную опалубку из пенополистирола
повышенной прочности и теплостойкости.
Как видно, многообразие конструктивных решений зданий и сооружений
порождает необходимость разработки и использования широкого спектра
строительных технологий. Известно, что ведущим элементом любой техноло-
гии является строительный процесс. Основы технологии и практики строи-
тельных процессов изучаются в курсе «Технология строительных процессов».
Состав и структура строительных технологий, используемых при возведе-
нии простых объектов, рассматриваются в дисциплине «Технология возведе-
ния зданий и сооружений». Оба курса базируются на знании строительных ма-
териалов и изделий, конструктивных систем зданий и сооружений, строитель-
ных машин, охраны труда и техники безопасности. В неразрывной связи с
данными курсами изучается курс «Организация строительного производства».
Для успешного его изучения необходимы знания основ технологии строитель-
ных процессов, методов возведения зданий гражданского и промышленного
назначений.
Цель курса «Технология возведения высотных и большепролетных зда-
ний, сооружений» - изучение особенностей технологии сооружения сложных
и особо сложных зданий и сооружений, методов возведения большепролетных
пространственных конструкций сложного очертания, высотных инженерных и
некоторых других специальных сооружений. Поэтому особенно важным явля-
ется знание строительных материалов и изделий, конструктивных систем зда-
ний и сооружений, организации строительного производства, строительных
машин, охраны труда и техники безопасности, а также технологии возведения
монолитных и сборно-монолитных зданий и сооружений в разборно-перестав-
ных горизонтально и вертикально перемещаемых (скользящих, переставных)
опалубках. Таким образом, настоящий курс замыкает серию курсов по строи-
тельным технологиям.
22
1.2. Технологическое проектирование
1.2.1. Организационно-технологическая документация
при строительстве высотных объектов
Существующий опыт проектирования и строительства зданий высотой до
100... 120 м (30...40 этажей), приобретенный в 1970... 1980-х гг., позволяет ис-
ключить их из рассмотрения и проанализировать ситуацию, характерную для
проектирования и строительства объектов, относящихся к 1-й и 2-й категори-
ям сложности.
Состав строительно-технологической документации на объекты таких ка-
тегорий должен включать:
- проект организации строительства на подготовительный период;
- проект организации строительства на основной период;
- проект производства работ на подготовительный период в целом на объект;
- проект производства работ на основной период в целом на объект;
- проекты производства работ по отдельным видам работ, а именно:
• проект производства работ по водопонижению и отводу атмосферной
влаги;
• проект производства работ на прокладку временных дорог (при строи-
тельстве комплекса зданий);
• проект производства геодезических работ;
• проект производства работ на разборку (перемещение) существующих
зданий;
• проект производства работ на устройство временного ограждения строи-
тельной площадки;
• проект производства работ на монтаж охранной системы строительной
площадки;
• проект производства работ на прокладку наружных сетей водоснабжения;
• проект производства работ на прокладку наружных сетей теплоснабже-
ния;
• проект производства работ на прокладку наружных сетей водоотведе-
ния;
• проект производства работ на прокладку наружной телефонной сети;
• проект производства работ на прокладку наружных охранных сетей;
• проект производства работ на прокладку наружных сетей электроснаб-
жения;
• проект производства работ на устройство и демонтаж ограждения котло-
вана;
• проект производства работ по усилению основания (при наличии данно-
го вида работ);
• проект производства земляных работ (включая обратную засыпку котло-
вана);
• проект производства свайных работ (при устройстве свайных и свайно-
плитных фундаментов);
23
• проект производства работ на бетонирование фундаментной плиты (при
устройстве плитных и свайно-плитных фундаментов);
• проект производства работ по возведению подземной части здания;
• проект производства гидроизоляционных работ;
• проект производства работ на монтаж строительного подъемно-
транспортного оборудования;
• проект производства работ на возведение несущих конструкций надзем-
ной части здания;
• проект производства работ на устройство ограждающих конструкций;
• проект производства работ на монтаж и демонтаж строительных лесов (в
случаях применения строительных лесов);
• проект производства работ на монтаж конструкций остекления;
• проект производства работ на монтаж лифтов;
• проект производства работ на монтаж внутренних систем отопления;
• проект производства работ на монтаж внутренних систем водоснабже-
ния;
• проект производства работ на монтаж внутренних систем водоотведения;
• проект производства работ на монтаж внутренних систем вентиляции;
• проект производства работ на монтаж внутренних систем кондициони-
рования;
• проект производства работ на монтаж внутренних систем пожарного во-
доснабжения;
• проект производства работ на монтаж внутренних сетей электроснабже-
ния;
• проект производства работ на монтаж внутренних систем пожарной
безопасности;
• проект производства работ на монтаж внутренних систем радиовещания;
• проект производства работ на монтаж внутренних систем телекоммуни-
каций;
• проект производства работ на монтаж внутренних систем мониторинга;
• проект производства отделочных работ;
• проект производства работ на монтаж конструкций вертолетной пло-
щадки;
• проект производства работ на устройство постоянных дорог;
• проект производства работ на устройство ливневой канализации;
• проект производства работ на устройство наземных посадочных верто-
летных площадок;
• проект производства работ по благоустройству территорий;
• комплекты проектов производства работ по возведению сопутствующих
объектов (если таковые предусмотрены проектными решениями).
К разработке проектов организации строительства (ПОС) приступают на
стадии технико-экономического обоснования (ТЭО), основываясь на материа-
лах эскизного проекта. Проектирование осуществляет ведущая проектная ор-
ганизация либо специализированная организация, сертифицированные на пра-
24
во разработки ПОС для высотных объектов (1-й и 2-й категорий сложности).
Состав проекта организации строительства регламентируется требованиями
СП 48.13330.2011.
На стадии ТЭО разрабатываются:
- общие положения, обосновывающие возможность возведения объекта;
- комплексный укрупненный сетевой или линейный график на возведение
комплекса;
- принципиальные организационно-технологические схемы возведения;
- перечень существующего оборудования для производства работ;
-обоснование необходимости разработки нестандартного оборудования и
новых способов производства работ.
В дальнейшем, в период разработки архитектурно-строительной части
проекта, необходимо согласовывать принимаемые объемно-планировочные и
конструктивные решения с требованиями организации и технологии строи-
тельного производства.
Проект организации строительства на основной период строительства
включает:
- общие положения, обосновывающие возможность возведения объекта;
- мероприятия по обеспечению в процессе строительства прочности и ус-
тойчивости возводимых и существующих зданий и сооружений;
- комплексный укрупненный сетевой график или календарный план;
- организационно-технологические схемы возведения объекта;
- строительные генеральные планы на основной период строительства, а
также (при необходимости) ситуационный план строительства;
- ведомости объемов работ и потребности в материалах; график потребно-
сти в рабочих кадрах;
- решения по охране труда, экологической и пожарной безопасности, а так-
же по организации управления;
- указания о порядке построения геодезической разбивочной основы для
строительства и организации постоянно действующей геодезической
группы;
- программы необходимых исследований, испытаний и режимных наблю-
дений, включая организацию станций, полигонов, измерительных постов
(для сложных и уникальных объектов, коими являются высотные здания и
комплексы);
- перечень работ и конструкций, показатели качества которых влияют на
безопасность объекта и в процессе строительства подлежат оценке соот-
ветствия требованиям нормативных документов и стандартов, являю-
щихся доказательной базой соблюдения требований технических регла-
ментов;
- решения по организации транспорта, водоснабжения, канализации, энер-
госнабжения, связи, решения по возведению конструкций, осуществлению
строительства в сложных природно-климатических условиях, а также в
стесненных условиях;
25
- мероприятия по временному ограничению движения транспорта, измене-
нию маршрутов транспорта;
- порядок и условия использования и восстановления территорий, распо-
ложенных вне земельного участка, принадлежащего застройщику (заказ-
чику);
- рабочие чертежи специализированного оборудования и оснастки, техноло-
гические карты их использования;
- пояснительную записку.
Проект производства работ (1111Р) является дальнейшей детализацией
организационно-технологических решений, разработанных в ПОС. Исходны-
ми материалами для разработки ПНР являются рабочий проект, ПОС.
Учитывая сложность и уникальность объектов высотного строительства,
необходима разработка ПНР как в целом на объект, так и на возведение от-
дельных его узлов и на выполнение отдельных видов работ.
Проект производства работ на строительство высотного здания и ком-
плекса должен составляться подрядной организацией, осуществляющей строи-
тельство, или специализированной проектной организацией при наличии сер-
тификата соответствия, допуска на проектирование инспекции государствен-
ного архитектурно-строительного надзора (ИГАСН) и в дальнейшем согласо-
вывается с заказчиком.
Проект производства работ на объект разрабатывается отдельно на подго-
товительный и основной периоды строительства.
Состав проекта производства работ на основной период строительства:
- календарный план производства работ (комплексный сетевой график);
- строительные генеральные планы для подготовительного и основного пе-
риодов строительства;
- графики потребности в материалах;
- график потребности в рабочих кадрах и основных строительных машинах;
- технологические карты;
- мероприятия по контролю качества производства работ (конкретизируют-
ся в составе ППР на отдельные виды работ);
- мероприятия по технике безопасности и экологической безопасности;
- решения по производству геодезических работ;
- решения по размещению временных сетей;
- пояснительная записка.
1.2.2. Организационные принципы возведения высотных зданий
Методы организации строительства определяются в зависимости от типа и
степени сложности строительных объектов и комплексов.
На сложных объектах и комплексах вопрос о методах организации строи-
тельства решается в каждом конкретном случае в зависимости от количества,
однородности и объемов работ специализированных строительных процессов,
технологической взаимосвязи процессов в общем комплексе работ, возможно-
26
сти выделения одинаковых или близких по объему работ захваток и других
организационных условий. При этом возможно сочетание раздельного и по-
точного методов организации работ.
При оценке вопросов организации процесса возведения высотных зданий
необходимо определить область рациональных решений с точки зрения после-
довательности и методов возведения зданий (комплексов). Рассмотрение орга-
низационных принципов включает:
- вопросы пространственного членения здания или комплекса на ярусы, за-
хватки и участки;
- направление и последовательность развертывания работ по возведению
зданий по ярусам, захваткам и участкам;
- характеристику основных методов возведения объектов.
Исходными данными для разработки и выбора схем организации СМР яв-
ляются:
- проектные решения по зданию (комплексу);
- анализ опыта реализации организационных решений при строительстве
отечественных и зарубежных объектов-аналогов;
-сведения о материально-техническом потенциале организаций, привле-
каемых к строительству.
Разрабатывая организационные схемы, необходимо исходить из возмож-
ности использования эффективных методов возведения здания, обеспечиваю-
щих требуемое качество и безопасность строительства, а также возможности
реализации заданных темпов и сроков строительства, наиболее полно реали-
зуемых при поточном методе строительства.
При строительстве высотных зданий и комплексов организуется ком-
плексный поток, охватывающий весь комплекс строительно-монтажных ра-
бот: инженерные коммуникации отельных блоков здания (комплекса) с раз-
бивкой их на устройство оснований, подземной и надземной частей здания,
благоустройство и озеленение. При формировании структуры комплексного
потока по застройке следует учитывать состав комплекса, назначение зданий
и сооружений и их конструктивные и объемно-планировочные решения, со-
став подготовительных работ и их характеристику, характеристику строи-
тельных организаций-исполнителей (специализацию, мощность, оснащение)
и другие факторы.
Число и перечень объектных потоков, намечаемых в составе комплексно-
го, зависят от назначения, состава и размеров строящегося комплекса, архи-
тектурно-планировочной и конструктивной характеристик объектов, входящих
в его состав, и других конкретных условий. В объектные потоки группируются
технологически однородные объекты. При строительстве жилищно-граждан-
ских комплексов целесообразно организовывать объектные потоки по внутри-
площадочным и вне площадочным коммуникациям раздельно по их видам;
возведению основных зданий; возведению вспомогательных зданий; благоуст-
ройству и озеленению.
27
С целью организации подготовки поточного строительства, обеспечения
своевременной инженерной подготовки, ввода в эксплуатацию готовых объек-
тов по пусковым комплексам, правильной последовательности строительства
срок, отводимый для строительства, разделяется на два периода: подготови-
тельный и основной.
В подготовительный период выполняются следующие работы:
- инженерная подготовка территории строительства с освоением площадки -
геодезическая разбивка, осушение территории, снос строений, ликвидация
или перекладка существующих коммуникаций и т.п.;
- устройство подъездных дорог к строительной площадке, сооружение объ-
ектов строительного хозяйства, включая административные и санитарно-
бытовые здания, временные склады, постоянные сооружения, используе-
мые для временных нужд строительства, временные проезды и дороги на
площадке, временные сети водопровода, энергоснабжения и водоотвода (в
случаях, когда постоянные сети не могут быть проложены);
- подвод магистральных линий инженерных сетей и прокладка части внут-
риквартальных подземных коммуникаций и дорог с целью использования
их для нужд строительства, сведения к минимуму затрат на устройство
временных сетей и дорог и создания необходимого опережения в этих ра-
ботах по отношению к возведению основных зданий. Одновременно
должны возводиться внутриквартальные инженерные сооружения: транс-
форматорные подстанции, тепловые пункты и т.п.
Работы основного периода начинаются, как правило, после полного
окончания подготовительных работ. В основном периоде строительства со-
оружаются подземные и надземные части основных и вспомогательных зда-
ний, заканчиваются работы по инженерному оборудованию, осуществляются
благоустройство и озеленение, сдаются в эксплуатацию готовые объекты
комплекса.
Для организации строительного потока здание (комплекс) делится на
ярусы по вертикали и захватки (участки) по горизонтали и вертикали, кото-
рые могут быть по своим размерам и объемам работ одинаковыми и разнове-
ликими.
Размеры и границы ярусов, участков устанавливают из условий планиро-
вочно-конструктивных решений с учетом требований обеспечения простран-
ственной жесткости и устойчивости возводимых частей сооружений (на от-
дельных объектах), возможностей временного прекращения и последующего
возобновления работ на границах участков, возможностей ввода в эксплуата-
цию отдельных сооружений комплекса.
Размеры и количество захваток может (и будет) меняться в зависимости от
вида выполняемых работ, при этом местоположение границ захваток должно
позволять прекращать и возобновлять производство работ без ущерба для ка-
чества как конструкций, так и непосредственно самих работ. При назначении
размеров и количества захваток следует предусматривать также возможность
выполнения различных процессов на смежных захватках.
28
МДС 12-23-2006 рекомендует не разбивать на захватки высотную часть
здания с монолитным каркасом башенного типа при организации бетонирова-
ния надземной части, а последующие за бетонированием строительные работы
выполнять только в те смены, когда бетонирование (монтаж) конструкций на
вышележащих этажах над ними не производится. В случае если выполненные
проектной организацией расчеты перекрытий на восприятие ударной нагрузки
от возможного падения груза с высоты показывают, что перекрытия выдержи-
вают эти нагрузки, то возможно совмещение выполнения работ по вертикали.
В этом случае здание целесообразно разбить на отдельные ярусы по 8... 10
этажей, начиная с нижнего. Однако высотные здания в соответствии с требо-
ваниями пожарной безопасности должны иметь по высоте деление на блоки
высотой не более 50 м (16 этажей). Именно с таким интервалом в здании рас-
полагаются технические этажи и соответствующие зоны безопасности, к кото-
рым предъявляются также требования по защите от прогрессирующего разру-
шения. Учитывая данный факт, представляется рациональным деление здания
на ярусы, совпадающие по габаритам с габаритами блока. В подтверждение
этого выступают также требования к решениям внутренних инженерных ком-
муникаций, большая часть из которых должна иметь возможность функ-
ционировать автономно в пределах каждого блока.
Технико-экономические показатели, входящие в состав пояснительной за-
писки, могут включать следующие данные: общую продолжительность строи-
тельства, в том числе подготовительного периода и периода монтажа оборудо-
вания; максимальную численность работающих; затраты труда на выполнение
строительно-монтажных работ.
Технико-экономические показатели определяют по укрупненным норма-
тивам, и они могут содержать: общую трудоемкость возведения здания; затра-
ты машинного времени; расчетную стоимость.
1.2.3. Календарное и сетевое планирование строительства
высотных объектов
Базируясь на технологических расчетах, принятых организационных схе-
мах возведения объекта, разрабатывается календарный план строительства,
который может быть представлен в виде линейного графика, циклограммы или
сетевого графика. На основании календарного плана в соответствии со срока-
ми выполнения работ и возведения объектов по отдельным календарным пе-
риодам определяются: распределение капитальных вложений; выполнение
объемов строительно-монтажных работ; потребность в основных материально-
технических и людских ресурсах.
Календарный план разрабатывается для двух этапов строительства: на
подготовительный и на основной периоды (с распределением объемов строи-
тельно-монтажных работ по месяцам, кварталам). Учитывая техническую
сложность высотных объектов, основной период, в свою очередь, может раз-
биваться на два периода - устройство подземной части здания и возведение
надземной части здания.
29
Календарный план строительства жилого здания (комплекса) должен
предусматривать возведение объекта в комплексе с учреждениями и пред-
приятиями, связанными с обслуживанием населения, и выполнение всех ра-
бот по инженерному оборудованию, благоустройству и озеленению террито-
рии в соответствии с утвержденным проектом застройки. Причем организа-
ционно-технологические решения должны предусматривать опережающую
инженерную подготовку, оборудование территорий и площадок и технологи-
чески рациональную последовательность выполнения работ поточными ме-
тодами.
При составлении календарных планов на стадии проекта организации
строительства преследуют следующие цели:
- разработка рациональной организации производства строительно-монтаж-
ных работ;
- определение сроков строительства и ввода отдельных частей комплекса, а
также сроков выполнения отдельных основных работ;
- оценка объемов строительно-монтажных работ в отдельные календарные
периоды строительства;
- эффективное распределение капитальных вложений;
- определение сроков поставки основных конструкций, материалов и обо-
рудования;
- определение требуемого количества и сроков использования технических
и людских ресурсов;
- определение сроков ограничений движения транспорта вблизи строитель-
ной площадки и сроков ввода магистральных коммуникаций и дорог;
- определение сроков реализации жилья и офисных помещений.
Исходными данными для разработки календарного плана являются:
- материалы проекта (генеральный план, строительная и сметная части и
др);
- нормативная или заданная продолжительность строительства объекта или
комплекса;
- условия ведения строительства;
- перечень основных и вспомогательных зданий и сооружений;
- объемы работ, их стоимость и ресурсоемкость;
- данные о наличии производственной базы строительной индустрии и воз-
можностях ее использования;
- сведения об условиях поставки и транспортирования с предприятий-
поставщиков строительных конструкций, готовых изделий, материалов и
оборудования;
- сведения о предполагаемых подрядчиках, их квалификации;
- принятые решения по методам организации строительства и методам про-
изводства основных работ;
- организационно-технологические схемы возведения отдельных объектов и
строительства комплекса в целом, членение объекта и территории за-
стройки на участки;
30
- проекты-аналоги, фактические данные об их реализации;
- сведения, характеризующие возможности подрядных организаций и их
материально-техническую базу;
- нормативная, методическая и справочная литература.
На стадии ПОС номенклатура и детализация работ, включаемых в кален-
дарные планы, должны быть укрупненными и отвечать следующим требова-
ниям: выделять все постоянные основные и вспомогательные здания и соору-
жения, а также наиболее крупные работы и временные сооружения подготови-
тельного периода; отражать основные этапы организационно-технической
подготовки и строительства, в том числе устройство основания и возведение
подземной части; отвечать структуре потока и пространственному членению
объекта или комплекса; позволять определять объем, стоимость и ресурсоем-
кость работ.
При этом в календарном плане выделяются работы подготовительного пе-
риода.
Календарный план разрабатывается в двух исполнениях: с оценкой объе-
мов работ в физических величинах и в рублевом выражении (график финанси-
рования).
Сметная стоимость, объемы строительно-монтажных работ, потребность в
строительных конструкциях, полуфабрикатах и основных материалах прини-
маются по укрупненным показателям сметной стоимости и фактическим нор-
мам расхода строительных материалов, по укрупненным сметным нормам на
конструкции и виды работ.
Потребность в основных механизмах и транспортных средствах устанав-
ливается на основе физических объемов работ, объемов грузоперевозок и норм
выработки строительных машин и средств транспорта.
Потребность в рабочих кадрах определяют делением показателя объемов
строительно-монтажных работ на выработку одного работающего, включая
работников обслуживания.
Календарное планирование производства работ на стадии ППР предусмат-
ривает разработку:
- комплексного сетевого графика на возведение объекта или его части, в
котором определяются последовательность и сроки выполнения работ с
максимально возможным их совмещением, а также нормативное время
работы строительных машин, определяется потребность в трудовых ре-
сурсах и средствах механизации, выделяются этапы и комплексы работ,
выполняемые субподрядными организациями;
-календарного плана производства работ на подготовительный период
строительства, включая график работ в линейной или циклограммной
форме или сетевой график.
Разработка комплексных сетевых графиков осуществляется на основе ре-
шений, принятых в проекте организации строительства. Комплексный сетевой
график должен отражать:
31
- последовательность и сроки выполнения строительно-монтажных работ,
монтажа оборудования и пусконаладочных работ;
- последовательность и сроки обеспечения работ материально-технически-
ми ресурсами и сроки сдачи в монтаж оборудования;
-сроки передачи заказчику после окончания испытаний смонтированного
оборудования для его комплексного опробования.
Разработку комплексного сетевого графика рекомендуется осуществлять в
следующей очередности:
- определяются исходные данные из проекта (в том числе проекта органи-
зации строительства) с необходимой детализацией работ; определяют тру-
доемкость и стоимость производства работ;
- разрабатывают исходный сетевой график, в котором приводятся проект-
ные, подготовительные, основные работы и поставка оборудования с раз-
бивкой по основным этапам, а также сдача в эксплуатацию;
- производится сбор и согласование локальных графиков на выполнение
комплексов работ, осуществляемых как генподрядной, так и всеми суб-
подрядными организациями;
- после взаимоувязывания локальных сетей с общей сетью по опорным точ-
кам исходного графика производятся расчет и анализ сетевого графика.
На заключительном этапе осуществляется оптимизация графика.
«Сшивка» локальных графиков производится с учетом очередности строи-
тельства всех элементов комплекса и намеченной последовательности ввода
их в эксплуатацию. При «сшивке» проверяются правильность построения се-
тей, соответствие граничных событий, входных и выходных работ локальных
графиков, возможность обеспечения поточности работ. В процессе компонов-
ки сводной сетевой модели целесообразно выделять зоны проектных работ,
организационно-технологических мероприятий, изготовления и поставок кон-
струкций и технологического оборудования, строительно-монтажных работ,
реализации строительной продукции.
При проектировании производства работ каждого конкретного объекта
необходимо учитывать следующие основные факторы: схему несущих конст-
рукций; материал конструкции здания; этажность; протяженность и конфигу-
рацию в плане; заданные сроки строительства; сезонные условия производства
работ; сложившийся уровень технологии и организации работ; степень спе-
циализации.
Строительство высотного здания целесообразно разбить на четыре цикла:
устройство оснований; устройство подземной части здания; возведение над-
земной части здания; устройство кровли, отделочные работы на лестничных
клетках, монтаж лифтов.
Первый цикл. При наличии в проекте здания «стены в грунте» ведущей
работой при устройстве оснований является «стена в грунте», затем устройст-
во свайных фундаментов или монолитной плиты фундамента, бетонируемой
единым блоком без разбивки на участки.
32
Второй цикл. При устройстве подземной части здания ведущей работой
является бетонирование конструкций подземной части. В зависимости от раз-
меров подземной части здания производится деление всего объема работ на
ряд захваток для их поточного выполнения.
Третий цикл. При возведении надземной части здания ведущей работой
является бетонирование несущих конструкций или монтаж металлических
конструкций. Для протяженных зданий каждый этаж разбивается на захватки.
Для башенных зданий разбивка на захватки не производится. В этом случае
необходимо организовать поточное производство работ одновременно на не-
скольких ярусах здания.
С этой целью возводимое здание разбивается на ярусы по 8... 10 этажей в
одном ярусе. На верхнем ярусе выполняют работы по бетонированию конст-
рукций, на нижних ярусах - все остальные работы.
Непременным условием разбивки здания на ярусы является проверка на
стадии «проект» возможности восприятия верхним перекрытием яруса слу-
чайного падения груза с высоты. Если это условие выполняется, то возможна
разбивка здания на ярусы.
Производство работ на ярусе начинается с первого этажа яруса и может
выполняться в летнее время примерно в следующей последовательности:
- устройство перегородок и утепление стен поробетоном. После окончания
работ бригада переходит на второй этаж яруса;
- прокладка электропроводки и прочих кабельных и слаботочных проводок
первого этажа;
- оштукатуривание стен и перегородок;
- часть сантехнических работ;
- подготовка под полы;
- первичная отделка помещений;
- установка окон (дверей);
-отделка помещений, установка электротехнических и сантехнических
приборов.
Шаг потока выполняемых работ должен быть кратным шагу потока бето-
нирования конструкций.
Для обеспечения работы в летнее время верхнее перекрытие яруса должно
иметь гидроизоляцию, а для работы в зимнее время ярус должен иметь систе-
му временного теплоснабжения.
Четвертый цикл. Монтаж лифтов и кровельные работы выполняют после
окончания бетонирования основных конструкций.
1.2.4. Проект производства работ (ППР)
В соответствии с СП 48.13330 проекты производства работ (1111Р) отно-
сятся к организационно-технологической документации. Целью разработки
ППР является определение наиболее эффективной (с точки зрения минимиза-
ции сроков и стоимости при соблюдении качества и техники безопасности)
33
технологии (технологические процессы и операции) для строительства в соот-
ветствии с решениями проектной и рабочей документации, требованиями к
качеству и его контролю, требованиями к длительности выполнения техноло-
гических процессов и операций, использованию ресурсов, исполнению меро-
приятий по безопасности.
По крупным и сложным зданиям и сооружениям для строительно-монтаж-
ных работ в этих зданиях, сооружениях должны разрабатываться особо слож-
ные проекты производства работ (ОС ППР). Перечень ОС ППР должен быть
приведен в составе ПОС.
Для целей установки грузоподъемных машин, организации и выполнения
строительно-монтажных работ с их применением должен быть разработан
проект производства работ грузоподъемными кранами (ППРк). Разработка,
согласование и утверждение ППРк должны осуществляться в соответствии с
РД 11-06.
При строительстве крупных и сложных объектов следует разрабатывать
проект производства геодезических работ (1111ГР) в соответствии со СНиП
3.01.03.
1.2.4.1. Критерии определения особой сложности
проектов производства работ
Перечень ОС ППР составляет, руководствуясь приведенными в настоящем
разделе критериями, генеральный проектировщик в составе ПОС. В дальней-
шем, по мере разработки рабочей документации, перечень ОС ППР может
быть уточнен генеральным проектировщиком (при уточнении перечня ОС
ППР также следует руководствоваться критериями, приведенными в настоя-
щем разделе). Уточненный перечень ОС ППР в обязательном порядке должен
быть согласован с застройщиком (или техническим заказчиком).
Проекты производства общестроительных, монтажных и специальных
(специальных строительных, изоляционных, антикоррозионных) работ по зда-
ниям и сооружениям являются особо сложными, если в рамках ППР требуется
разработка специальной подробной технологии производства работ и (или)
применение принципиально новых решений по сооружению объектов, а также
выполняется хотя бы одно из нижеперечисленных условий:
- необходимость описания в составе ППР подъема и перемещения грузов
(строительных стальных и железобетонных конструкций, технологическо-
го оборудования, трубопроводов) при одновременном производстве
строительно-монтажных и погрузочно-разгрузочных работ двумя и более
кранами;
- наличие особо сложных условий выполнения работ, определяемых архи-
тектурно-планировочными и конструктивными особенностями возводи-
мых зданий (разновысотность элементов здания, наличие закрытых поме-
щений, насыщенность армирования свыше 3%, сложность сеток перекры-
тий, выполняемых с применением несъемной опалубки);
34
- необходимость конструирования нестандартизированного (нестандартно-
го) оборудования и средств технологического оснащения высокой слож-
ности (такелажные устройства, траверсы для подъема строительных эле-
ментов, кондуктора для сборки большеразмерных блоков, оборудованные
специальными устройствами площадки складирования, оборудование или
переоборудование транспортных средств для доставки строительных кон-
струкций из зоны укрупнения в зону монтажа);
- необходимость бетонирования массивных элементов конструкции (фунда-
ментная плита под реактор, турбоустановку и прочие элементы конструк-
ции толщиной более 800 мм) с применением особых технологий и при необ-
ходимости подтверждения методов бетонирования, подбора состава смесей;
- необходимость доставки оборудования в зону монтажа через систему ос-
тавленных проемов, в том числе в случае изменения условий, влияющих
на производство монтажа;
- необходимость непрерывного выполнения монтажа нескольких техноло-
гических систем в одном помещении или группе помещений (принцип
«побоксового» монтажа);
- необходимость выделения зон «чистого монтажа».
Запрещается выполнение СМР без разработанного, согласованного и ут-
вержденного ППР.
Порядок разработки, согласования и утверждения ППР. За разработку
ППР (исключая ОС ППР) отвечает подрядная организация-исполнитель соот-
ветствующих СМР. Подрядная организация вправе заключить договор со спе-
циализированной организацией для разработки ППР.
Процесс разработки, согласования и утверждения ППР. ППР, разрабо-
танный для применения на территории действующего предприятия, должен
быть согласован с организацией, эксплуатирующей это предприятие, или ее
филиалом.
ППР с применением горнопроходческих, взрывных и других потенциаль-
но опасных работ должен быть согласован также с органом Ростехнадзора.
В ППР не допускаются отступления от решений, принятых в рабочей до-
кументации (РД) и проекте организации строительства (ПОС), без согласова-
ния с генеральным проектировщиком.
ППР должен обеспечивать использование высокоэффективных процессов
производства, малоотходной и ресурсосберегающей технологии, комплексной
механизации, прогрессивного оборудования и материалов, современных авто-
матизированных систем, а также снижение материалоемкости, трудоемкости и
стоимости строительства, сокращение его продолжительности за счет передо-
вых методов организации строительства, в том числе максимальной унифика-
ции средств технологического оснащения для производства работ одного вида.
Технические и организационные решения, принимаемые в составе ППР,
должны быть апробированы прежним опытом, испытаниями, исследованиями
или опытом эксплуатации прототипов, а также соответствовать требованиям
нормативных документов.
35
Исходными данными для разработки НИР являются:
- задание на разработку ППР с обоснованием необходимости разработки
ППР на здание (сооружение) в целом, его часть или вид работ и с указани-
ем сроков разработки;
- проектная документация, в том числе ПОС;
- выданная в производство работ рабочая документация, необходимая для
разработки ППР;
- комплексный укрупненный сетевой график;
- технические условия на поставку оборудования и трубопроводов, устано-
вочные чертежи на монтируемое оборудование;
- конструкторская документация заводов-изготовителей, в том числе схемы
транспортировки оборудования, включая чертежи упаковки, таблицы кон-
троля качества сварных соединений, инструкции по монтажу, наладке и
испытаниям, сварке, транспортировке и т.д.;
- условия поставки конструкций, готовых изделий, материалов и оборудо-
вания, использования строительных машин и транспортных средств,
обеспечения рабочими кадрами строителей по основным профессиям,
производственно-технологической комплектации и перевозки строитель-
ных грузов;
- нормативно-техническая документация на используемое оборудование,
материалы, технологические процессы;
- материалы и результаты технического обследования действующих пред-
приятий, зданий и сооружений при их реконструкции, а также требования
к выполнению строительных, монтажных и специальных строительных
работ в условиях действующего производства;
- специальные требования к строительству сложных и уникальных объектов;
- ППГР;
- общеплощадочные решения по ЧС;
- документация и расчеты по осуществленному строительству аналогичных
объектов (при наличии).
По письменному запросу разработчика ППР заказчик ППР предоставляет
иные имеющиеся у него исходные данные, необходимость в которых выяви-
лась в процессе разработки ППР.
1.2.4.2. Общие требования к составу и содержанию проектов
производства работ
ППР состоит из графической и текстовой (пояснительной записки) частей.
Состав и степень детализации материалов, разрабатываемых в ППР, устанав-
ливаются в задании на разработку ППР исходя из специфики и объема выпол-
няемых работ.
В соответствии с СП 48.13330 решения ППР должны обеспечивать выпол-
нение всех мероприятий по созданию условий выполнения работ на объектах
капитального строительства, а сам проект должен содержать мероприятия по
охране труда и безопасности при строительстве, включающие в себя требования
36
безопасности к обустройству и содержанию производственных территорий, уча-
стков работ и рабочих мест в соответствии со СНиП 12-03-2001:
Титульный лист.
Содержание.
Исходные данные.
Общие указания.
Календарный план производства работ по объекту.
Строительный генеральный план.
График поступления на объект строительных конструкций, изделий, мате-
риалов и оборудования.
Локальный график производства работ.
График движения рабочих кадров по объекту.
График движения основных строительных машин по объекту.
Технология выполняемых работ или технологические карты на выполне-
ние видов работ.
Схемы строповки грузов и конструкций. Схемы складирования.
Схемы движения рабочих к месту работы по фронтам работ с указанием
зон отдыха, лестниц, переходов, временных укрытий и т.д.
Схемы размещения геодезических знаков.
Перечень технологического инвентаря и оснастки для выполнения строи-
тельных работ.
Карты (схемы) на операционный контроль качества СМР.
Перечень исполнительной и технической документации, оформляемой в
ходе выполнения и приемки работ.
Пояснительная записка.
Решения, принятые на основании 1П1ГР.
Решения по прокладке временных сетей водо-, тепло-, энергоснабжения и
освещения строительной площадки и рабочих мест.
Обоснования и мероприятия по применению мобильных форм организа-
ции работ, режимы труда и отдыха.
Решения по производству работ, включая зимнее время.
Потребность в энергоресурсах.
Потребность в основных и вспомогательных материалах.
Потребность и привязка городков строителей и мобильных зданий.
Мероприятия по обеспечению сохранности материалов, изделий, конст-
рукций и оборудования на строительной площадке.
Природоохранные мероприятия.
Мероприятия по охране труда и безопасности в строительстве.
Технико-экономические показатели, включая объемы и продолжитель-
ность выполнения строительно-монтажных работ, а также их себестоимость в
сопоставлении со сметной, уровень механизации и затраты труда на 1 м3 объ-
ема, 1 м2 площади здания, на единицу физических объемов работ или иной по-
казатель, принятый для определения производительности труда.
Мероприятия по обеспечению пожарной безопасности.
Мероприятия при ЧС.
37
1.2.4.3. Общие требования к содержанию особо сложных проектов про-
изводства работ (ОС ППР)
Состав ОС ППР:
Титульный лист.
Содержание.
Исходные данные.
Общие указания.
Календарный план производства работ.
Строительный генеральный план.
График поступления строительных конструкций, изделий, материалов и
оборудования.
Локальный график производства работ.
График движения рабочих кадров по объекту.
График движения основных строительных машин по объекту.
Ведомость необходимой технологической оснастки, в случае индивиду-
ального изготовления - чертежи.
Схемы монтажа и другие схемы (установки, кантовки и т.д.).
Схемы строповки грузов и конструкций. Схемы складирования (при необ-
ходимости).
Схемы движения рабочих к месту работы по фронтам работ с указанием
зон отдыха, лестниц, переходов, временных укрытий и т.д.
Перечень технологического инвентаря и оснастки для выполнения строи-
тельных работ.
Технология выполняемых работ или технологические карты на выполне-
ние видов работ (при необходимости и по решению разработчика ППР).
Перечень исполнительной и технической документации, оформляемой в
ходе выполнения и приемки работ.
Визуальная модель производства работ.
Операционный контроль качества работ (карты, схемы).
Ссылочные материалы (при необходимости) прилагаемые.
Ссылочные материалы (при необходимости) прилагаемые.
Решения, принятые на основании ППГР.
Решения по прокладке временных сетей водо-, тепло-, энергоснабжения и
освещения строительной площадки и рабочих мест.
Обоснования и мероприятия по применению мобильных форм организа-
ции работ, режимы труда и отдыха.
Решения по производству работ, включая зимнее время.
Потребность и привязка городков строителей и мобильных (инвентарных)
зданий.
Потребность в основных и вспомогательных материалах.
Мероприятия по обеспечению сохранности материалов, изделий, конст-
рукций и оборудования на строительной площадке.
Природоохранные мероприятия.
38
Мероприятия по охране труда и обеспечению промышленной безопасности.
Технико-экономические показатели, включая объемы и продолжитель-
ность выполнения строительно-монтажных работ, а также их себестоимость в
сопоставлении со сметной, уровень механизации и затраты труда на 1 м3 объ-
ема, 1 м2 площади здания, на единицу физических объемов работ или иной по-
казатель, принятый для определения производительности труда.
Ведомость дополнительных объемов, работ и материалов, не учтенных в РД.
Мероприятия по обеспечению пожарной безопасности.
Мероприятия при ЧС.
Сроки разработки 1111Р должны быть увязаны со сроками производства
соответствующих СМР и сроками выпуска РД. 1111Р должен разрабатываться и
утверждаться не позднее, чем за 30 дней до планируемой даты начала соответ-
ствующих работ.
1.2.4.4. Порядок разработки, согласования и утверждения проектов про-
изводства работ
За разработку ППР (исключая ОС ППР) отвечает подрядная организация-
исполнитель соответствующих СМР. Подрядная организация вправе заклю-
чить договор со специализированной организацией для разработки ППР.
Процесс разработки, согласования и утверждения ППР (рис. 1.1). ППР,
разработанный для применения на территории действующего предприятия,
должен быть согласован с организацией, эксплуатирующей это предприятие,
или ее филиалом.
ППР с применением горнопроходческих, взрывных и других потенциаль-
но опасных работ должен быть согласован также с органом Ростехнадзора.
1.2.4.5. Порядок разработки, согласования и утверждения особо сложных
проектов производства работ
За разработку ОС ППР отвечает генеральный подрядчик. В отдельных
случаях застройщик (или технический заказчик) может назначить генерально-
го проектировщика ответственным за разработку некоторых особо сложных
проектов производства работ (ОС ППР) по перечню, согласованному с гене-
ральным подрядчиком и генеральным проектировщиком.
Ответственный за разработку ОС ППР может заключить договор со специ-
ализированной организацией для разработки ОС ППР. При этом организация-
заказчик ППР обязана своевременно передать разработчику ОС ППР задание с
необходимыми исходными данными и обеспечить рассмотрение, согласование
и утверждение ОС ППР. При разработке ОС ППР, в том числе специализирован-
ной организацией, субподрядные строительно-монтажные организации обяза-
ны предоставлять сведения, необходимые для разработки ОС ППР по запросу
генерального проектировщика или генерального подрядчика.
Процедуры разработки, согласования и утверждения ОС ППР уточняются
в договорах участников строительства.
39
Генподрядчик (Организация,
с кот. заключен договор
подряда с исполнителем)
Исполнитель работ
(Подрядчик)
Специализированная
организация - разработчик
ППР
эис. 1.1. Схема разработки, согласования и утверждения проектов производства работ
О
Общий процесс разработки, согласования и утверждения ОС ППР
(рис. 1.2). ОС ППР, разработанный для применения на территории действую-
щего предприятия, должен быть согласован с организацией, эксплуатирующей
это предприятие, или ее филиалом.
ОС ППР для горнопроходческих, взрывных и других потенциально опас-
ных работ должен быть согласован также с органом Ростехнадзора.
1.2.4.6. Строительный генеральный план
Строительный генеральный план разрабатывается на строительство вы-
сотного здания (комплекса) и систему инженерных сетей и дорог.
Основной задачей, решаемой при разработке строительного генерального
плана, является рациональное размещение на отведенном земельном участке
строительных машин, оборудования, складов, временных и бытовых помеще-
ний, проездов и коммуникаций
Исходными материалами для разработки строительного генерального плана
должны быть: данные геологических, гидрогеологических изысканий и инже-
нерных и экономических расчетов; проектно-сметная документация; кален-
дарный план строительства; расчеты объемов временного строительства; орга-
низационно-технологические схемы застройки; графики потребности в основ-
ных видах ресурсов; расчеты потребности в подсобных зданиях, сооружениях
и установках; данные о перспективных машинах, отечественных и зарубеж-
ных, а также о фактическом наличии машин и механизмов по типам в подряд-
ных строительных организациях.
Строительный генеральный план разрабатывается как для подготовитель-
ного, так и для основного периодов строительства с указанием:
- постоянных зданий и сооружений;
- мест размещения временных зданий и сооружений;
- постоянных и временных дорог и других путей для транспортирования
конструкций, материалов и изделий;
- подкрановых путей и мест установки кранов;
- опасных зон действия машин и механизмов и опасных зон вблизи здания;
- инженерных сетей, мест подключения временных инженерных коммуни-
каций (сетей) к действующим сетям с указанием источников обеспечения
стройплощадки электроэнергией, водой, теплом, паром;
- складских площадок;
- грузоподъемных кранов, бетононасосов и других строительных машин,
механизированных установок;
- существующих и подлежащих сносу строений (на подготовительный пе-
риод);
- мест расположения знаков закрепления разбивочных осей зданий и со-
оружений, пункта мойки колес строительных машин;
- ограждения строительной площадки и опасных зон;
- мест установки мачт освещения.
41
Застройщик
Генпроектировщик
Генподрядчик
2.1 Разработка задания на
разработку ОС ППР
V
Разработка ОС
ППР собственными
силами
Генподрядчика?
Ф
.2 Предоставление исходныхЧ.
данных для разработки ОС ]
__________ППР.__________/
“2.А Выбор основных
организационно -
технологических решений
_________ОС ППР__________
2.5 Приемка выбранных
сторонней организацией основных
организационно - технологических
У решений ОС ППР_____________
. Да
Есть замечания к выбранным
сторонней организацией
основным организационно - —
технологическим решениям
__________ОС ППР___________
Исполнитель работ
(Подрядчик)
у Специализированная '
организация - разработчик
ППР____________________,
2.3 Выбор основных \
организационно - \
технологических решений
\ ОС ППР по договору с /
\ Генподрядчиком /
/ 2.7 Вынесение основных \
'организационно - технологических'
решений ОС ППР на согласование
в рабочем порядке с основными .
\ участниками строительства
Выбран Исполнитель
для выполнения
работ по ОС ППР?
'у
J 2.6 Учет замечаний к \
/основным организационно)
I - технологическим
\ решениям ОС ППР /
Да
2.8 Согласование ос ювными участниками строительства в рабочем порялке'
основных орг 1низационно - технологичес
/2.9 Согласовав
ких решений ОС ППР_______)
V ____________
Основные организационно -
технологические решения ОС
ППР - требования к конкурсу
для выбора подрядчика
15 Согласование ОС'
ППР на соответствие
Ч. ПОКАС и др.
строительства в рабочем порядке осн звных организационно"^
и не основными участниками <
технологических решений ОС ППР
Разработка ОС ППР
собственными силами
Генподрядчика?
/2.16 Согласование ОС\
(ППР на соответствие ПД.)
V в т.ч. ПОС у
Нет
-0^2.10 Оформление ОС ППР^)
'2 12 Согласование ОС"
ППР на соответствие
графикам сооружения,
фактическим условиям
v на площадке и т.д.
. V
Есть замечания к
оформлению ОС
т
Да
2.14 Выдача ОС ППР на "\
согласование основным участникам)
__________строительства______
(2.11 Оформление ОС ППР)
.13 Учет замечаний к ОС"
I Есть замечания к
| ОС ППР?
Нет
/2.20 Выдача ОС ППР'
\ в производство
Есть замечания к
| ОС ППР? | Да
Нет
/2.18 Учет замечаний к ОС ППР \
(или выдача замечаний сторонней
организации (в случае разработки
ОС ППР не собственными
силами). Повторное согласование
с Техзаказчикам, Генподрядчиком
< и подрядчиком
X откорректированного ОС ППР /
j%2.19 Утверждение ОС ППР)<Ь
'2.17 Согласование ОС
ч_______ППР_________
замечания
ППР?___|
Рис. 1.2. Схема разработки, согласования и утверждения особо сложных проектов
производства работ
При разработке строительных генеральных планов учитываются следую-
щие принципы:
- решения строительного генерального плана должны быть увязаны с реше-
ниями проекта (рабочего проекта), включая вопросы организации и техно-
логии производства работ; отвечать требованиям СНиПов; наиболее полно
удовлетворять бытовые нужды работающих на строительстве; обеспечи-
вать рациональное прохождение грузопотоков;
- временные здания, сооружения, установки и инженерные сети должны
располагаться на площадке, где возможна их эксплуатация в течение всего
периода строительства;
- затраты на строительство временных зданий и сооружений, включая про-
кладку инженерных коммуникаций, должны быть минимальными.
В случаях, когда организационными и техническими решениями охваты-
вается территория за пределами строительной площадки, разработке строи-
тельного генерального плана в составе проекта организации строительства
предшествует составление ситуационного плана района строительства. Ситуа-
ционный план составляется на геодезической подоснове. При строительстве
зданий (сооружений) в стесненных условиях следует предусмотреть возмож-
ность использования близлежащих свободных территорий для временного от-
чуждения. Эти территории следует показать на ситуационном плане и согла-
совать их использование с владельцами.
На строительном генеральном плане приводят все необходимые согласо-
вания.
Основополагающий этап разработки строительного генерального плана -
выбор грузоподъемных механизмов и размещение их на строительной пло-
щадке. Параметр «опасная зона» определяет компоновку строительного гене-
рального плана, так как именно он диктует места размещения грузоподъемных
кранов, административно-бытовых зданий; проходов и дорожек; размеров
складских площадок; размещение других механизмов и машин; определяет
площадь территории строительства и влияние на прилегающие зоны.
В ПОС следует разработать мероприятия по уменьшению размеров опас-
ных зон.
Наиболее приемлемы следующие способы:
- устройство защитных ограждений, препятствующих перемещению груза
за заданные габариты;
- оснащение грузоподъемных кранов устройствами по принудительному
ограничению перемещения груза по специальным программам (СОЗР);
- использование серийных устройств принудительного ограничения зоны
работы крана;
- устройство защитных сооружений (укрытий), обеспечивающих защиту от
возможного падения груза в потенциально опасной зоне действия мон-
тажного крана.
Для своевременного развертывания строительства и создания необходи-
мого фронта работ строительным организациям в первую очередь следует
43
также предусматривать строительство транспортных коммуникаций и инже-
нерных сетей.
До начала подготовительных работ должны быть завершены работы по
обеспечению строительства постоянной электроэнергией за счет прокладки
кабельных сетей и устройства трансформаторных подстанций.
Для уменьшения размеров опасных зон следует задавать минимальные
технологически возможные высоты подъема груза над площадкой складиро-
вания и над последним перекрытием (не менее 5 м). На данной высоте следует
подводить груз к зданию на минимальное расстояние, разрешаемое правилами
Госгортехнадзора, и только затем поднимать его вверх.
На стадии проекта производства работ строительный генеральный план
следует разрабатывать с детальным указанием и необходимыми привязками:
- границ строительной площадки и видов ее ограждений, действующих и
временных подземных, наземных и воздушных сетей и коммуникаций;
- постоянных и временных дорог;
- схем движения средств транспорта и механизмов;
- мест установки знаков и реперов внешней геодезической разбивочной ос-
новы;
- мест установки строительных и грузоподъемных машин с указанием путей
их перемещений и зон действия и опасных зон;
- размещения постоянных, строящихся и временных зданий и сооружений;
- опасных зон вблизи этих зданий;
- путей и средств подъема работающих на рабочие ярусы (этажи), а также
проходов в здания и сооружения;
- размещения источников и средств энергоснабжения и освещения строи-
тельной площадки с указанием расположения заземляющих контуров;
- мест расположения устройств для удаления строительного мусора;
- площадок и помещений складирования материалов и конструкций;
- площадок укрупнительной сборки конструкций;
- расположения помещений для санитарно-бытового обслуживания строи-
телей;
- питьевых установок и мест отдыха;
- зон повышенной опасности и способов их ограждения;
- устройств для мытья транспортных средств.
В рамках i 11 IP строительный генеральный план составляется на различные
стадии и этапы возведения (подготовительный период, возведение подземной,
надземной частей здания).
Размещение объектов временного строительного хозяйства следует начи-
нать с размещения монтажных и грузоподъемных механизмов, так как их рас-
положением прежде всего определяются все остальные решения строительно-
го генерального плана.
Вопросы, связанные с размещением и привязкой к объекту монтажных
кранов и подъемников, а также с определением опасных зон и ограничений в
работе строительных машин на строительной площадке, следует рассматри-
44
вать в каждом конкретном случае применительно к условиям производства
работ с учетом требований их безопасней эксплуатации на основе технологи-
ческих карт производства работ. Места установки грузопассажирских лифтов
определяют с учетом мест расстановки кранов.
При определении числа грузоподъемных кранов следует рационально рас-
пределять массу поднимаемых грузов между кранами (краном) и грузовыми
или грузопассажирскими подъемниками.
Грузоподъемный кран при возведении зданий из монолитного бетона
должен обеспечивать работу по бетонированию конструкций, подавая опалуб-
ку, арматуру. Подачу бетона должны производить бетононасосы, оснащенные
распределительными стрелами. Подачу остальных грузов на перекрытия
должны осуществлять грузовые и грузопассажирские подъемники.
Для уменьшения числа кранов следует использовать самоподъемные или
подъемно-переставные опалубки, значительно сокращающие затраты краново-
го времени.
Установка и перемещение машин вблизи выемок (котлованов, траншей,
канав и т.п.) с не укрепленными откосами разрешается только за пределами
призмы обрушения грунта.
Строительная площадка во избежание доступа посторонних лиц должна
быть ограждена.
Ограждения, примыкающие к местам массового прохода людей, необхо-
димо оборудовать сплошным защитным козырьком.
Размещение приобъектных складов должно производиться с учетом рас-
положения подъездных дорог и подъездов от основных транспортных магист-
ралей к местам приемки и выгрузки материалов. Приобъектные склады сбор-
ных элементов, укрупненных конструкций, материалов, полуфабрикатов и т.п.
должны находиться в зоне действия крана.
Временные производственные, санитарно-бытовые, административные
здания и здания складского назначения должны размещаться таким образом,
чтобы обеспечивались безопасные и удобные подходы к ним и максимальная
блокировка зданий между собой, что способствует сокращению расходов по
подключению зданий к коммуникациям и эксплуатационных затрат. Времен-
ные здания необходимо приближать к действующим коммуникациям в сле-
дующем порядке: к канализационным, водоснабжению, электроснабжению;
телефонизации и радиофикации. Такой порядок уменьшает трудозатраты и
сокращает сроки выполнения работ подготовительного периода.
Санитарно-бытовые и административные здания, а также подходы к ним
следует располагать вне опасных зон действия строительных машин, механиз-
мов и транспорта.
На строительном генеральном плане должны быть показаны: габариты
временных зданий; их привязка в плане; места подключения коммуникаций к
зданиям или сооружениям.
Проектирование сети временного водоснабжения после определения по-
требности в воде следует начинать с выбора источника. Источниками времен-
ного водоснабжения могут быть: существующие или проектируемые водопро-
45
воды с устройством в необходимых случаях дополнительных временных со-
оружений; самостоятельные временные источники водоснабжения в виде ар-
тезианских скважин.
Пожарные резервуары следует устраивать на площадках в тех случаях, ко-
гда водопровод не обеспечивает расчетное количество воды на пожаротушение.
1.2.4.7. Технологические карты (технологические регламенты)
на производство работ
Технологические карты (технологические регламенты) должны быть со-
ставной частью организационно-технологической документации, регламенти-
рующей правила выполнения технологических процессов, выбор средств тех-
нологического обеспечения, строительных машин и оборудования, необходи-
мых материально-технических ресурсов, требования к качеству и приемке ра-
бот, а также мероприятия по охране труда, технике безопасности, охране
окружающей среды и пожарной безопасности.
Технологические карты следует разрабатывать для обеспечения строи-
тельства рациональными решениями по технологии, организации и механиза-
ции отдельных видов работ с учетом соблюдения требований качества, безо-
пасности производства работ и эксплуатации, охраны окружающей среды и
пожарной безопасности.
Технологические карты следует использовать в составе проектов произ-
водства работ: на возведение здания, сооружения или его части (узла); на вы-
полнение отдельных видов работ (бетонных, монтажных, санитарно-техничес-
ких, отделочных, геодезических и т.п.); на подготовительный период строи-
тельства.
Технологические карты могут также использоваться при разработке про-
ектов организации строительства и другой организационно-технологической
документации, связанной с подготовкой производства, выполнением строи-
тельно-монтажных и специализированных работ.
Для конкретного здания в составе ППР могут привязываться ранее разра-
ботанные технологические карты (технологические регламенты) или разраба-
тываться вновь. В этом случае их следует разрабатывать по рабочим чертежам
здания в соответствии с техническими решениями, заложенными при разра-
ботке ПОС в организационно-технологических схемах и с использованием пе-
редового отечественного и зарубежного опыта, отвечающего современному
техническому уровню.
Технологическая карта (технологический регламент) должна состоять из
следующих разделов:
1. Область применения.
2. Потребность в ресурсах, в том числе:
- перечень машин и оборудования;
- перечень технологической оснастки, инструмента, инвентаря и приспо-
соблений;
- ведомость потребности в материалах, изделиях и конструкциях.
46
3. Технология и организация выполнения работ, в том числе:
- требования к качеству предшествующих работ;
- требования к технологии производства работ;
- технологические схемы производства работ;
- транспортирование и складирование изделий и материалов;
- схемы комплексной механизации.
4. Требования к качеству и приемке работ, в том числе:
- требования к качеству поставляемых материалов и изделий;
- схемы операционного контроля качества;
- перечень технологических процессов, подлежащих контролю.
5. Техника безопасности и охрана труда, экологическая и пожарная безо-
пасность.
6. Технико-экономические показатели, в том числе:
- продолжительность выполнения работ;
- график производства работ;
- трудоемкость и машиноемкость выполнения работ;
- калькуляция затрат труда и машинного времени.
В разделе «Область применения» следует приводить:
- наименование технологического процесса, конструктивного элемента или
части здания и сооружения;
- условия и особенности производства работ, в том числе температурные,
влажностные, гидрогеологические и др.; наименование строительных ма-
териалов; размеры и массу элементов; характеристику измерителя конеч-
ной продукции; рекомендации по применению технологических карт.
В разделе «Технология и организация выполнения работ» следует приво-
дить:
- требования к оснащению строительной площадки необходимыми комму-
никациями (вода, канализация, электроэнергия и др.);
- требования к наличию геоподосновы, в том числе вынесенных в натуру
реперов, створных знаков и др.;
- требования к качеству предшествующих работ (например, качество уст-
ройства основания под фундамент с замерами фактических отклонений);
- требования к температуре и влажности поверхностей, подлежащих отдел-
ке, устройству полов и т.д.; приборы и инструменты, необходимые для за-
мера требуемых параметров;
- требования к технологии производства работ:
• краткие рекомендации по производству работ, обеспечивающие созда-
ние законченного конструктивного элемента здания и сооружения, с
указанием состава, последовательности и способов выполнения техноло-
гических процессов;
• краткие указания по организации рабочих мест;
• технологические схемы производства работ с указанием последователь-
ности выполнения каждого конструктивного элемента и расстановки
47
машин, механизмов и оборудования; схемы организации рабочей зоны
строительной площадки с разбивкой на захватки; схемы складирования
материалов и конструкций; схемы строповки, выверки, временного и по-
стоянного закрепления конструкций;
- требования к транспортированию, складированию и хранению изделий и
материалов;
- требования к условиям перевозки и таре;
- требования к организации площадки складирования и к температурно-
влажностному режиму хранения;
- схемы комплексной механизации выполнения работ;
- рекомендации по составу комплекта машин, увязанных по расчетной про-
изводительности.
В разделе «Требования к качеству и приемке работ» следует приводить:
- требования к качеству поставляемых материалов и изделий;
- перечень инструментов и приспособлений для контроля качества конст-
рукций и материалов;
- схемы операционного контроля качества;
- указания по контролю и оценке качества работ в соответствии с требова-
ниями действующих ГОСТов, СНиПов, ведомственных и местных строи-
тельных норм, инструкций заводов-изготовителей, рабочих чертежей;
- перечень технологических процессов, подлежащих контролю, с указанием
предмета контроля, способа и инструмента контроля, времени проведения
контроля, ответственного за контроль, технических критериев оценки ка-
чества.
В разделе «Техника безопасности и охрана труда, экологическая и пожар-
ная безопасность» следует приводить:
- мероприятия по охране труда и технике безопасности, определенные в ре-
зультате конкретных проработок;
- мероприятия, обеспечивающие устойчивость отдельных конструкций и
всего здания как в процессе выполнения работ, так и после их оконча-
ния;
- схемы с указанием ограждения опасных зон, предупреждающих надписей
и знаков, способов освещения рабочих мест;
- правила безопасной эксплуатации машин, оборудования и их установки на
рабочих местах;
- правила безопасной эксплуатации технологической оснастки, приспособ-
лений, захватных устройств с указанием периодичности осмотров;
- правила безопасного выполнения сварочных работ и работ, связанных с
использованием открытого пламени;
- правила безопасной работы при выполнении рабочих процессов;
- средства подмащивания и защиты работающих;
- указания по применению индивидуальных и коллективных средств защи-
ты при выполнении рабочими и механизаторами технологических процес-
сов в различных климатических условиях и в зимнее время;
48
- экологические требования к производству работ по защите зеленых наса-
ждений, ограничивающие уровень пыли, шума, вредных выбросов;
- условия сбора и удаления (переработки) отходов;
- условия сохранения окружающей среды (например, требования к оснаще-
нию строительной площадки устройствами для мытья колес автомобилей);
- правила пожарной безопасности, которые необходимо соблюдать при
производстве работ.
В разделе «Потребность в ресурсах» следует приводить:
- перечень машин, механизмов и оборудования с указанием их технических
характеристик, типов, марок, назначения, количества на звено или бригаду;
- перечень технологической оснастки, инструмента, инвентаря и приспо-
соблений с указанием номера ГОСТа, ТУ, марки или организации-
разработчика и номера рабочих чертежей, а также технической характери-
стики, назначения и количества на звено или бригаду;
- ведомость потребности в материалах, изделиях и конструкциях для вы-
полнения предусмотренных объемов работ (количество и номенклатура
материалов, изделий и конструкций определяются по рабочей документа-
ции); расход материалов, необходимых для получения единицы конечной
продукции.
В разделе «Технико-экономические показатели» следует приводить:
- продолжительность выполнения работ (в сменах);
- нормативные затраты труда рабочих (чел.-ч) и машинного времени (маш.-ч);
- калькуляцию затрат труда и машинного времени, в которой объемы работ
определяют по принятому измерителю конечной продукции. Рабочие про-
цессы приводятся в технологической последовательности. В калькуляцию
включают также рабочие процессы, выполняемые при организации и лик-
видации рабочих мест:
- разгрузку и погрузку инвентаря и приспособлений; разгрузку и складиро-
вание конструкций и материалов в рабочей зоне; организацию рабочих
мест с установкой средств подмащивания; приготовление мастик и рас-
творов; подготовку других вспомогательных и подсобных материалов. По
заданию конкретной подрядной организации в калькуляцию может быть
включена заработная плата рабочих и машиниста;
- график производства работ, который составляется на принятый измери-
тель конечной продукции с использованием данных калькуляции затрат
труда и машинного времени. График составляют на базовый вариант, пре-
дусматриваемый технологической картой, исходя из восьмичасового ра-
бочего дня. Составы звеньев принимаются согласно действующим норма-
тивам. По заданию конкретной подрядной организации возможно состав-
ление сетевого графика выполнения работ;
-технико-экономические показатели технологической карты могут быть
дополнены сметным расчетом применительно к конкретным условиям
подрядной организации, заработной плате рабочих и механизаторов, за-
тратам на машины, оснастку и строительные материалы.
49
Глава 2. ИНЖЕНЕРНАЯ ПОДГОТОВКА СТРОИТЕЛЬНОЙ ПЛОЩАДКИ
ВОЗВЕДЕНИЯ ВЫСОТНЫХ, БОЛЬШЕПРОЛЕТНЫХ И СПЕЦИАЛЬНЫХ
ЗДАНИЙ И СООРУЖЕНИЙ
2.1. Благоустройство, организация поверхностного стока,
водоотвод и водопонижение
Подготовка строительной площадки к производству работ включает: бла-
гоустройство, поверхностный водоотвод и водопонижение с применением во-
доотлива, дренажа, иглофильтровых установок, водопонижающих (дренаж-
ных) систем на вновь строящихся или реконструируемых объектах.
Мероприятия по подготовке строительной площадки к производству ра-
бот, включая благоустройство на период строительства, поверхностный водо-
отвод и водопонижение, должны выполняться по проекту (раздел ПОС) и ра-
бочей документации, при разработке которых следует учитывать требования
СНиП 2.02.01, СП 50-101-2004, Временных рекомендаций по проектированию
сооружений для очистки поверхностного стока с территорий промышленных
предприятий и расчету условий выпуска его в водные объекты.
В проекте подготовки строительной площадки к производству работ сле-
дует предусматривать планировку поверхности с учетом рельефа местности
проектируемого котлована и организованного сбора поверхностных вод для их
отвода и исключения замачивания грунта в призме обрушения котлована. В
проекте должно быть определено место сброса вод и решена система их пред-
варительной очистки. Целесообразно использовать дренажные воды после их
предварительной очистки и подготовки для технологических нужд (мойки ко-
лес, увлажнения грунта при его уплотнении, приготовлении строительных
растворов и т.п.).
До начала работ по водопонижению необходимо в соответствии с СП 13-
102-2003 обследовать техническое состояние зданий и сооружений, находя-
щихся в зоне влияния работ, а также уточнить расположение существующих
подземных коммуникаций.
В проектах по водопонижению и водоотливу следует в обязательном по-
рядке предусматривать выполнение опытных работ для проверки достигаемых
технологических параметров и обеспечения выполнения требований проекта.
По результатам опытных работ следует составить акт, внести соответствую-
щие корректировки в проектную документацию, установить контролируемые
показатели и методы контроля в процессе реализации проекта.
Эксплуатация водоотливных и водопонижающих установок без выполне-
ния опытных работ, доработки проекта и его реализации не допускается.
При проектировании проведения водопонижающих работ следует преду-
сматривать меры по предотвращению разуплотнения грунтов в основании
высотных комплексов, а также нарушению устойчивости откосов котлована
и оснований, сооружений, расположенных в зоне возможного влияния водо-
понижения, а также организацию мониторинга (наблюдений) за их деформа-
циями.
50
При применении водоотлива из котлованов и траншей фильтрующие от-
косы и дно котлованов глубиной более 5 м при необходимости следует при-
гружать слоем фильтрующего песчано-гравийного материала из изверженных
пород, толщина которого назначается в проекте. Глубина разработки грунта в
котловане соответственно увеличивается на толщину фильтрующей пригрузки.
Водоотлив в осушенном котловане должен осуществляться с таким усло-
вием, чтобы не допустить фильтрацию грунтовых вод через дно котлована и
его разуплотнение в течение всего периода выполнения работ нулевого цикла
и возведения конструкций здания до уровня, с которого вес конструкций будет
превышать возможное гидростатическое давление воды, с учетом максималь-
ного подъема уровня грунтовых вод (УГВ).
При расположении дна котлована ниже расчетного УГВ в проекте должны
быть учтены осадки и разуплотнение грунта в основании, особенно когда воз-
можна фильтрация через дно котлована.
Разработка грунта подводным способом в котлованах для строительства
высотных комплексов не допускается.
Разработку грунта в котлованах при УГВ выше дна котлована или дна
разрабатываемого яруса следует начинать после монтажа, опробования и
включения в постоянную эксплуатацию водопонижающей системы или с раз-
работки грунта под зумпфы и проходки траншей вдоль закрепленных бортов
котлована с уклоном в сторону зумпфов. Дно траншей должно быть ниже дна
котлована или дна разрабатываемого яруса.
Местоположение и глубину зумпфов следует определять в проекте, распо-
лагая их по периметру котлована, за пределами плиты основания высотной
части здания.
Вместимость зумпфов должна обеспечивать приток и накопление воды в
объеме не менее пятиминутной работы насоса, а также отстаивание твердых
частиц, транспортируемых водой. Расстояние между зумпфами должно опре-
деляться из условия соединения их водосборными канавами, заглубленными
ниже дна котлована.
Канавы следует выполнять с продольным уклоном не менее 0,01, глуби-
ной, обеспечивающей перекрытие депрессионной поверхности, но не менее
0,5 м, шириной, позволяющей выполнять их периодическую очистку, но не
менее 0,3 м.
Стены зумпфов должны быть закреплены путем установки в них железо-
бетонных колец колодцев соответствующих размеров, позволяющих осущест-
влять их безопасную очистку. Сверху зумпфы должны быть закрыты решеткой
с ячейкой размерами не более 300x300 мм.
При расчете крепления бортов котлована его глубину следует назначать с
учетом наличия зумпфов и канав.
При анкерном креплении водонепроницаемых конструкций, ограждающих
борта котлованов, и при наличии напорных вод отверстия для устройства ан-
керного крепления следует оборудовать сальниковыми водоудерживающими
устройствами, чтобы через эти отверстия в водонепроницаемой ограждающей
конструкции грунтовые воды не могли поступать в котлован.
51
В каждом зумпфе должно быть установлено два насоса - один рабочий и
один резервный, а электроснабжение должно быть обеспечено резервным ис-
точником. В процессе эксплуатации водоотливных установок следует вести
журнал работы насосов.
При УГВ выше дна котлована во избежание деформации и разуплотнения
грунта дна котлована за счет появления грифонов разработка грунта в котло-
ване ниже расчетного УГВ допускается после выполнения комплекса работ по
водопонижению до уровня не менее 0,5 м ниже дна котлована.
При наличии ниже УГВ глинистых грунтов, которые будут служить осно-
ванием высотного сооружения, следует предусмотреть в проекте и выполнять:
разработку грунта ниже подошвы фундаментной плиты на 30 см; отсыпку слоя
гранитного щебня или гравия, уплотненного катками; армированную бетон-
ную подготовку толщиной не менее 150 мм из бетона класса по прочности на
сжатие не ниже В15.
При откачке воды из котлована скорость понижения уровня воды в нем ус-
танавливается в проекте водопонижения с учетом фильтрации грунта для пре-
дотвращения эрозии, нарушения устойчивости дна и откосов и не должна пре-
вышать скорость понижения уровня подземных вод за пределами котлована.
При устройстве дренажей земляные работы следует начинать со сбросных
участков с продвижением в сторону более высоких отметок, а укладку труб и
фильтрующих материалов - с водораздельных участков с продвижением в
сторону сброса или насосной установки (постоянной или временной) для ис-
ключения пропуска по дренажу неосветленных вод.
При устройстве пластовых дренажей недопустимы нарушения в сопряже-
нии щебеночного слоя постели и щебеночной обсыпки труб.
Пластовый дренаж может устраиваться между двух слоев бетонной подго-
товки. В проекте дренажной системы следует предусматривать возможность ее
очистки и опорожнения трубопроводов.
Укладку дренажных труб, устройство смотровых колодцев и монтаж обо-
рудования дренажных насосных станций необходимо производить с соблюде-
нием требований СНиП 3.07.03 и СНиП 3.05.05.
Бурение водопонижающих скважин и последующая установка в них
фильтров выполняются с соблюдением следующих требований:
- низ обсадной трубы при бурении скважин с креплением должен опережать
уровень разрабатываемого забоя не менее чем на 0,5 м, а подъем бурового
инструмента должен производиться со скоростью, исключающей подса-
сывание грунта через нижний конец обсадной трубы;
- при бурении в грунтах, в которых возможно образование пробок, в полос-
ти обсадной трубы необходимо поддерживать уровень воды, превышаю-
щий уровень подземных вод;
- бурение водопонижающих скважин с глинистой промывкой допускается,
если предварительно выполнено опытное бурение и установленная эффек-
тивность разглинизации отвечает требованиям проекта;
52
- перед опусканием фильтров и извлечением обсадных труб скважины
должны быть очищены от бурового шлама; в скважинах, пробуренных в
супесях, а также в переслаивающихся водоносных и водоупорных слоях
внутренняя полость обсадной трубы должна быть промыта водой; кон-
трольный замер глубины скважины следует производить непосредственно
перед установкой фильтра;
- при бурении скважин необходимо отбирать пробы для уточнения границ
водоносных слоев и гранулометрического состава грунтов.
При погружении в грунт гидравлическим способом фильтровой колонны
или обсадных труб следует обеспечивать непрерывность подачи воды, а при
наличии сильно поглощающих воду грунтов следует дополнительно подавать
в забой сжатый воздух.
Обсыпку фильтров надлежит производить равномерно слоями высотой не
более 30-кратной толщины обсыпки. После каждого очередного подъема тру-
бы над ее нижней кромкой должен оставаться слой обсыпки высотой не менее
0,5 м.
Монтаж насосов в скважинах следует производить после проверки сква-
жин на проходимость шаблоном диаметром, превышающим диаметр насоса.
После ввода водопонижающей системы в действие откачку следует произ-
водить непрерывно. Электропитание насосов должно подключаться от двух
независимых фидеров или иметь резервное электроснабжение от приобъект-
ной электростанции (ДЭС).
Насосные агрегаты, установленные в резервных скважинах, а также ре-
зервные насосы открытых установок должны периодически включаться в
работу в целях поддержания их в рабочем состоянии. Кроме того, на объекте
должны находиться 1...2 запасных (резервных) насоса на приобъектном
складе.
Водопонижающие системы следует оборудовать устройствами автомати-
ческого отключения любого агрегата при понижении уровня воды в водопри-
емнике ниже допустимого. В процессе откачки воды должен быть организован
контроль количества откачиваемой воды, содержания загрязнений и сопостав-
ление этих данных с проектом для своевременной замены фильтров или кор-
ректировки проекта.
Все постоянные водопонижающие и водоотводящие устройства, исполь-
зуемые в период строительства, при сдаче в постоянную эксплуатацию долж-
ны соответствовать требованиям проекта.
Для эксплуатации водопонижающих систем при отрицательных темпера-
турах воздуха следует обеспечить утепление насосного оборудования и ком-
муникаций, а также предусмотреть возможность их опорожнения при переры-
вах в работе.
Перед началом производства земляных работ необходимо обеспечить от-
вод поверхностных и подземных вод с помощью временных или постоянных
устройств, не нарушая при этом сохранности существующих сооружений.
53
При отводе поверхностных и подземных вод необходимо:
- с верховой стороны выемок для перехвата потока поверхностных вод ис-
пользовать кавальеры и резервы, устраиваемые сплошным контуром, а
также постоянные водосборные и водоотводящие сооружения или вре-
менные канавы и обвалования; канавы в случае необходимости могут
иметь защитные крепления от размыва или фильтрационных утечек;
- кавальеры с низовой стороны выемок отсыпать с разрывом, преимущест-
венно в пониженных местах, но не реже чем через каждые 50 м; ширина
разрывов по низу должна быть не менее 3 м; грунт из нагорных и водоот-
водящих канав, устраиваемых на косогорах, укладывать в виде призмы
вдоль канав с низовой их стороны;
- при расположении нагорных и водоотводящих канав в непосредственной
близости от линейных выемок между выемкой и канавой выполнять банкет
с уклоном его поверхности 0,02... 0,04 в сторону нагорной канавы.
При пересечении откосом котлована водоупорных грунтов, залегающих
под водоносным слоем, на кровле водоупора следует делать берму с канавой
для отвода воды (если в проекте не предусмотрен на этом уровне дренаж).
При отводе подземных и поверхностных вод следует исключать подтоп-
ление сооружений, образование оползней, размыв грунта, заболачивание ме-
стности.
Демонтаж водопонизительных установок следует начинать с нижнего яру-
са после завершения работ по обратной засыпке котлованов и траншей или
непосредственно перед их затоплением.
При производстве работ по водопонижению, организации поверхностного
стока и водоотводу состав контролируемых показателей, предельные отклоне-
ния, объем и методы контроля должны соответствовать показателям, приве-
денным в табл 1 СНиП 2.02.01-83.
2.2. Разработка выемок, снос существующих зданий
и сооружений, вертикальная планировка
Размеры выемок, принимаемые в проекте, должны обеспечивать размеще-
ние конструкций и производство работ по устройству свайного основания, же-
лезобетонной плиты и стен подземной части комплекса, устройству изоляции,
водопонижению и водоотливу и других работ, выполняемых в выемке. Разме-
ры выемок по дну в натуре должны быть не менее установленных проектом.
При разработке грунта следует обращать внимание на соответствие фак-
тических гидрогеологических условий условиям, учтенным в рабочей доку-
ментации. В случае несоответствия следует приостановить работы и вызвать
представителя проектной организации.
При устройстве котлованов глубиной более 5 м, а в условиях плотной за-
стройки котлованов - глубиной более 2 м следует в проекте предусматривать
временное крепление бортов котлована. Крепление вертикальных стенок в
грунтах естественной влажности в котлованах глубиной до 3 м допускается
54
выполнять по типовым проектам, при их отсутствии и большей глубине, а
также сложных гидрогеологических условиях крепление должно быть выпол-
нено по специальному (индивидуальному) проекту.
Вид крепления следует выбирать исходя из гидрогеологических условий
строительной площадки, нагрузок на бровке котлована и в зоне призмы об-
рушения, состояния окружающей застройки и наличия подземных коммуни-
каций.
При устройстве глубоких котлованов в грунтах с высокими фильтрацион-
ными свойствами или в неустойчивых водонасыщенных грунтах, когда уро-
вень грунтовых вод выше дна котлована и водопонижение может нанести
ущерб окружающей застройке, следует предусматривать водонепроницаемое
ограждение котлована в виде следующих конструкций:
- стена в грунте;
- буросекущиеся сваи;
- шпунт типа Ларсен;
- конструкции, изготовленные по технологии «Джет граудинг».
При незначительном водопоступлении в котлован из грунтов, формирую-
щих его борта, допускается применять конструкции ограждения котлована из
труб, в том числе повторного использования из двутавров и другого проката,
погружаемых в лидерные скважины. Забирка должна выполняться по мере
разработки грунта в котловане. Материалом забирки могут быть шпунтован-
ные доски, набрызг-бетон, металлические листы, стальной прокат и т.п.
В сухих грунтах ограждение может выполняться из дискретно установ-
ленных по периметру котлована свай, труб, балок и т.п. элементов. Забирку
выполняют из материалов, препятствующих высыпанию грунта из бортов кот-
лована.
В глубоких котлованах ограждающие конструкции следует раскреплять
подкосами, распорками, раскосами, грунтовыми анкерами, контрфорсами и
дисками перекрытий. Крепление бортов котлованов более детально (подробно)
изложено в соответствующих разделах.
При разработке грунта в котловане с закрепленными бортами следует
обеспечивать сохранность элементов крепления от повреждения в процессе
работ.
При разработке грунта в глубоких котлованах несколькими ярусами раз-
работка грунта ниже расположенного яруса допускается после сдачи-приемки
раскрепляющих конструкций в ранее разработанном ярусе.
Грунт вышерасположенного яруса следует разрабатывать до отметки дна
промежуточного котлована, с которого выполняется устройство раскрепляю-
щих конструкций. Дно промежуточного котлована должно иметь уклон не ме-
нее 1:10 в направлении его центра для отвода атмосферных, паводковых и
грунтовых вод от бортов котлована.
Темп разработки грунта и устройства забирки определяют проектом из ус-
ловия недопущения вывалов грунта далее оси ограждающей конструкции кот-
лована. При вскрытии неустойчивых грунтов в закрепляемых бортах котлова-
55
на следует разрабатывать грунт слоями, позволяющими делать забирку, не до-
пуская смещения или перемещения грунта в котлован. При вскрытии неустой-
чивых водонасыщенных грунтов в закрепляемых бортах котлована для исклю-
чения выноса вместе с водой твердых частиц грунта следует делать забирку,
опережающую разработку грунта, путем вдавливания в грунт стальных про-
филей или листов. Дисперсные водонасыщенные грунты допускается укреп-
лять путем опережающей цементации или химического закрепления. К началу
разработки грунта закрепляющий состав должен сцементировать частицы
грунта. Минимальное время технологического перерыва между закреплением
и разработкой грунта должно быть определено проектом.
При необходимости обеспечения передвижения людей в пазухе расстоя-
ние между поверхностью откоса или наиболее выступающим элементом креп-
ления борта котлована и боковой поверхностью возводимого в выемке соору-
жения с учетом толщины опалубки (кроме искусственных оснований трубо-
проводов, коллекторов и т.п.) должно быть в свету не менее 0,6 м.
В котлованах, траншеях и профильных выемках разработку элювиальных
грунтов, меняющих свои свойства под влиянием атмосферных воздействий,
следует осуществлять, оставляя защитный слой, величина которого и допус-
тимая продолжительность контакта вскрытого основания с атмосферой уста-
навливаются проектом. Защитный слой удаляется непосредственно перед на-
чалом возведения сооружения.
В глубоких котлованах для уменьшения разуплотнения грунта в основа-
нии здания и неравномерного подъема дна котлована в результате разработки
грунта следует оставлять в качестве пригрузки слой грунта не менее 0,1 глу-
бины котлована на время до окончания возведения части здания, масса кото-
рой сопоставима с массой вывезенного из котлована грунта.
С этой промежуточной отметки следует делать свайное основание, а затем
(после изготовления свайного основания, препятствующего развитию разуп-
лотнения основания) разрабатывается грунт до проектной отметки и возводят-
ся подземные конструкции здания.
Доработку недоборов до проектной отметки следует производить с сохра-
нением природного сложения грунтов оснований.
Восполнение переборов в местах устройства фундаментов и восстановле-
ние оснований, нарушенных в результате промерзания и затопления, должны
быть согласованы с проектной организацией и выполнены тощим бетоном.
При устройстве котлованов и других временных выемок, если позволяет
окружающая застройка, разработку грунта допускается выполнять без крепле-
ния. В грунтах, находящихся выше уровня подземных вод (с учетом капилляр-
ного поднятия), в том числе в грунтах, осушенных с помощью искусственного
водопонижения, наибольшая крутизна откосов при глубине котлована до 5 м
не должна превышать величин, установленных СНиП 12-04 (табл. 2).
При высоте откосов более 5 м их крутизну в однородных немерзлых грун-
тах для временных выемок следует определять по СНиП 3.02.01, но не круче
указанных в СНиП 12-04. Для выемок глубиной 5 м во всех грунтах (включая
56
скальные) - не более 80°. Крутизна откосов выемок, разрабатываемых в скальных
грунтах с применением взрывных работ, должна быть, установлена проектом.
При производстве взрывных работ следует соблюдать требования ПБ 13-407.
При наличии в период производства работ подземных вод в пределах вы-
емок или вблизи их дна мокрыми следует считать не только грунты, располо-
женные ниже уровня грунтовых вод, но и грунты, расположенные выше этого
уровня на величину капиллярного поднятия, которую следует принимать:
- 0,3 м - для крупных, средней крупности и мелких песков;
- 0,5 м - для пылеватых песков и супесей;
- 1,0 м - для суглинков и глин.
Максимальную глубину выемок с вертикальными незакрепленными стен-
ками следует принимать не более:
- 1 м - в пыльных, песчаных и крупнообломочных грунтах;
- 1,25 м - в супесях;
- 1,5 м - в суглинках и глинах.
В радиусе 15 м от существующих зданий и сооружений отрывка котлова-
нов глубиной более 2 м без их крепления не допускается.
Наибольшую высоту вертикальных стенок выемок в сезонно-мерзлых
грунтах, кроме сыпучемерзлых, при среднесуточной температуре воздуха ни-
же минус 2 °C допускается увеличивать на величину глубины промерзания
грунта, но не более чем до 2 м.
Ширина проезжей части подъездных путей в пределах разрабатываемых
выемок и котлованов должна быть для самосвалов грузоподъемностью до 12 т
при двухстороннем движении -7 м, при одностороннем - 3,5 м.
При грузоподъемности самосвалов более 12 т, а также при использовании
других транспортных средств ширина проезжей части определяется ПОС.
В поворотах проезжая часть должна быть шире с учетом межосевого рас-
стояния транспортных средств.
2.3. Обратные засыпки
В проекте должны быть указаны типы, гранулометрический состав и фи-
зико-механические характеристики грунтов, предназначенных для устройства
обратных засыпок, и специальные требования к ним, требуемая степень уп-
лотнения (плотность сухого грунта или коэффициент уплотнения).
Отклонения характеристик грунта от проектных допускается не более чем
в 20% определений.
Не допускается содержание в грунте, предназначенном для обратной за-
сыпки пазух котлованов, древесины, гниющего и легкосжимаемого строитель-
ного мусора, снега и льда.
По согласованию с заказчиком и проектной организацией грунты обрат-
ных засыпок при необходимости могут быть заменены.
Грунты техногенного происхождения допускается использовать для об-
ратных засыпок при специальном обосновании.
57
При применении крупнообломочных грунтов с глинистым заполнителем
влажность на границе раскатывания и текучести определяют по мелкозерни-
стому (менее 2 мм) заполнителю и пересчитывают на грунтовую смесь.
Размер твердых включений, в том числе мерзлых комьев, не должен пре-
вышать 2/3 толщины уплотняемого слоя и ширины засыпаемой пазухи, в лю-
бом случае должен быть не более 30 см.
Опытное уплотнение грунтов насыпей и обратных засыпок следует произ-
водить при наличии указаний в проекте.
Обратную засыпку узких пазух, где невозможно обеспечить уплотнение
грунта до требуемой плотности имеющимися средствами, следует выполнять
только малосжимаемыми (модуль деформаций 20 МПа и более) грунтами
(щебнем, гравийно-галечниковыми и песчано-гравийными грунтами, песками
крупными и средней крупности) или аналогичными промышленными отхода-
ми с проливкой водой, если не предусмотрено другое решение.
Средняя по проверяемому участку плотность сухого грунта обратных за-
сыпок должна быть не ниже проектной (отклонения допускаются в значениях
плотности ниже проектных на 0,06 г/см2 в отдельных определениях, но не бо-
лее чем в 20% определений).
2.4. Земляные работы в особых условиях
Следует избегать строительства высотных зданий на слабых грунтах с
несущей способностью менее 0,3 МПа. Слабые грунты должны быть удале-
ны или прорезаны сваями с заглублением на требуемую глубину в прочные
грунты.
В проекте организации строительства на оползнеопасных склонах должны
быть установлены: границы оползнеопасной зоны, режим разработки грунта,
интенсивность его разработки или отсыпки во времени, увязка последователь-
ности устройства выемок (насыпей) и их частей с инженерными мероприятия-
ми, обеспечивающими общую устойчивость склона, средства и режим контро-
ля положения и наступления опасного состояния склона.
Запрещается производство работ на склонах и прилегающих участках при
наличии трещин, заколов до выполнения соответствующих противооползне-
вых мероприятий.
В случае возникновения потенциально опасной ситуации все виды работ
следует прекратить. Возобновление работ допускается после полной ликвида-
ции причин опасной ситуации с оформлением соответствующего разреши-
тельного акта.
Следует избегать строительства высотных зданий на оползнеопасных
склонах и в зоне возможного их влияния до выполнения комплекса противо-
оползневых мероприятий, обеспечивающих устойчивость склона с коэффици-
ентом надежности не менее 1,5.
При разработке котлованов в районах города, относящихся к опасным и
потенциально опасным по проявлению карстово-суффозионных процессов,
58
следует обращать внимание на наличие скрытых, засыпанных провалов и во-
ронок. При обнаружении таких провалов, независимо от их размеров, следует
немедленно проинформировать службу заказчика и авторов проекта.
2.5. Взрывные работы
При производстве взрывных работ в строительстве должны быть обеспе-
чены:
- в соответствии с Едиными правилами безопасности при взрывных работах -
безопасность людей;
- в пределах, установленных проектом, - сохранность зданий, сооружений,
оборудования, инженерных и транспортных коммуникаций, ненарушение
производственных процессов на промышленных, сельскохозяйственных и
других предприятиях, охрана природы.
Если при взрывных работах не могут быть полностью исключены повреж-
дения существующих и строящихся зданий и сооружений, то возможные по-
вреждения должны быть указаны в проекте. Соответствующие решения долж-
ны быть согласованы с заинтересованными организациями.
В рабочей документации на взрывные работы и проекте производства
взрывных работ вблизи ответственных инженерных сооружений и действую-
щих производств следует учитывать специальные технические требования и
условия согласования проектов производства взрывных работ, предъявленные
организациями, эксплуатирующими эти сооружения.
Рабочая документация на взрывные работы в особо сложных условиях
должна разрабатываться в составе проекта генеральной проектной организа-
цией или по ее заданию субподрядной специализированной организацией. При
этом должны быть предусмотрены технические и организационные решения
по безопасности взрывов в соответствии с требованиями специальных инст-
рукций соответствующих ведомств.
Особо сложными условиями следует считать взрывание вблизи ответст-
венных сооружений (железных дорог, магистральных трубопроводов, мостов,
тоннелей, ЛЭП напряжением свыше 1000 В, линий связи, кроме местных, дей-
ствующих предприятий и жилых зданий) при устройстве выемок на косогорах
крутизной свыше 20°, подводное взрывание, работы в условиях необходимо-
сти сохранения законтурного массива, а также на оползнеопасных склонах.
Методы взрывания и технологические характеристики, предусмотренные
рабочей документацией или проектом производства взрывных работ, могут
быть уточнены в ходе их выполнения, а также специальными опытными и мо-
делирующими взрывами. Изменения, не вызывающие нарушения проектных
очертаний выемки, снижения качества рыхления, увеличения ущерба соору-
жениям, коммуникациям, угодьям, уточняются корректировочным расчетом
без изменения проектной документации. В случае необходимости внесение
изменений в проектную документацию делается по согласованию с организа-
цией, утвердившей ее.
59
Склады взрывчатых материалов, специальные тупики и площадки для раз-
грузки следует предусматривать как временные сооружения при строительстве
предприятий, если они не входят в их состав как постоянные.
До начала взрывных работ должны быть выполнены следующие меро-
приятия:
- расчистка и планировка площадок, разбивка на местности плана или трас-
сы сооружения;
- устройство временных подъездных и внутриобъектных дорог, организация
водоотвода, оборка откосов, ликвидация заколов и отдельных неустойчи-
вых кусков на склонах;
- освещение рабочих площадок в случае работы в темное время;
- устройство на косогорах полок-уступов (пионерных троп) для работы бу-
рового оборудования и перемещения транспортных средств;
- перенос или отключение инженерных коммуникаций, линий электропере-
дачи и связи, демонтаж оборудования, укрытие или вывод из пределов
опасной зоны механизмов и другие подготовительные работы, предусмот-
ренные рабочей документацией или проектом производства взрывных работ.
Крупность взорванного грунта должна соответствовать требованиям про-
екта, а при отсутствии в проекте специальных указаний не должна превышать
пределы, установленные в договорном порядке организациями, производящи-
ми земляные и взрывные работы.
Отклонения от проектного очертания дна и бортов выемок, разрабатывае-
мых с применением взрывных работ, как правило, должны быть установлены
проектом.
Взрывные работы на строительной площадке должны быть завершены,
как правило, до начала основных строительно-монтажных работ, что устанав-
ливается в ПОС.
При устройстве в скальных грунтах выемок с откосами крутизной 1:0,3 и
круче, как правило, следует применять контурное взрывание.
Откосы профильных выемок в скальных грунтах, не подлежащие крепле-
нию, должны быть очищены от неустойчивых камней в процессе разработки
каждого яруса.
При проектировании и выполнении взрывных работ должно быть обеспе-
чено соблюдение Единых правил безопасности при производстве взрывных
работ.
2.6. Свайные фундаменты, шпунтовые ограодения, анкеры
Забивные и вибропогружаемые конструкции могут быть использованы
при специальном обосновании.
Погружение свай забивкой и вибропогружением с отметки дна котлована
в котлованах глубиной 5... 8 м допускается при обосновании расчетом устой-
чивости его бортов и проверке изменения плотности грунта основания на
двухкратную глубину котлована при опытной забивке свай. При снижении
60
плотности грунта по глубине или наличии в бортах и основании котлована
грунтов, разжижаемых при динамическом воздействии, забивка и вибропог-
ружение свай с отметки дна котлована не допускаются.
В материалах инженерно-геологических изысканий должно быть отраже-
но влияние динамического воздействия на устойчивость грунта в бортах и ос-
новании котлована. При отсутствии такой информации в отчете об инженерно-
геологических изысканиях забивка и вибропогружение свай не допускаются.
В котлованах глубиной более 8 м забивка и вибропогружение свай с уров-
ня дна котлована не допускаются по условиям обеспечения устойчивости за-
крепленных грунтов и, кроме того, по условиям разуплотнения грунта основа-
ния. Допускаются забивка и вибропогружение свай с отметки промежуточного
котлована, когда до проектной отметки остается слой грунта, достаточный для
обеспечения пригрузки, препятствующей разуплотнению грунта основания.
Если нельзя преодолеть препятствия, встретившиеся в процессе устройст-
ва свайного основания, решение о возможности использования таких свай
должна принять организация, проектировавшая фундамент.
В процессе устройства свайного поля следует провести контрольные ис-
пытания свай статической вдавливающей нагрузкой в соответствии с ГОСТ
5686 для проверки соответствия несущей способности свай расчетным нагруз-
кам, установленным в проекте.
Статические испытания на горизонтальную нагрузку назначают в случаях,
когда число свай определяется по величине горизонтальных усилий и превы-
шает необходимое число свай для восприятия вертикальных усилий, а гори-
зонтальные перемещения оказывают существенное влияние на статическую
работу надземных конструкций.
В проекте свайного поля следует указывать участки с наиболее сложными
и неблагоприятными грунтовыми условиями, где должны быть проведены ис-
пытания, а назначение конкретных испытательных свай следует осуществлять
случайным образом.
Рекомендуется в качестве анкерных свай использовать рабочие, располо-
женные на расстоянии, допускаемом ГОСТ 5686.
2.6.1. Буровые сваи
При проектировании и устройстве буровых свай следует предусматривать
мероприятия (выбор типа бурового инструмента, уплотнение или промывку
скважины) по уменьшению слоя разрыхленного грунта и бурового шлама, ко-
торый невозможно удалить из забоя скважины.
Промывку забоя скважины в дисперсных грунтах и полускальных размяг-
чаемых водой грунтах следует выполнять мелкозернистым бетоном.
Промывку забоя скважины в неразмягчаемых полускальных грунтах до-
пускается выполнять водой. Оборотную воду необходимо собирать, очищать в
специальных установках (циклонах, фильтрах или отстойниках) и использо-
вать повторно.
61
Промывку бетонной смесью следует выполнять: для свай диаметром до
400 мм при давлении не менее 0,2 МПа и скорости движения бетонной смеси
по сечению скважины не менее 1,0 м/мин. Продолжительность промывки - до
исчезновения остатков шлама и комочков грунта при переливе через оголовок
кондуктора.
Для промывки скважин большого диаметра (более 400 мм) водой следует
использовать обратную промывку.
Зачистку забоя скважины большого диаметра (более 400 мм) в дисперсных
грунтах следует осуществлять механическим способом ножевым буром.
В случае невозможности обеспечить качественную зачистку скважины от
рыхлого грунта забой должен быть опрессован.
До бетонирования сваи устанавливают нагнетательные трубы, заглубив их
концы в грунт забоя не менее чем на 5... 10 см. Нагнетание цементного раство-
ра в забой сваи под давлением выполняют после достижения бетоном сваи
прочности на сжатие не менее 5 МПа.
При устройстве свай в водонасыщенных грунтах обсадная труба должна
опережать положение бурового инструмента на величину 0,5 диаметра сква-
жины.
После достижения проектной глубины нижней гранью обсадной трубы
необходимо установить вид грунта, указанного в проекте в качестве основания
сваи, разработать грунт внутри обсадной трубы до ее нижней грани, извлечь
буровой инструмент, не создавая в забое скважины пониженного давления
(разрежения) за счет быстрого подъема инструмента, и после извлечения инст-
румента для снижения эффекта разуплотнения грунта в забое скважины не-
медленно начать бетонирование сваи, подавая бетонную смесь в забой сква-
жины.
При использовании проходных (полых) шнеков без крепления стенок
скважины обсадными трубами после достижения расчетной глубины скважи-
ны, а в забое - вида грунта, установленного в проекте в качестве основания
сваи, бетонную смесь следует подавать под избыточным давлением в забой
скважины, осуществляя непрерывный контроль за поддержанием расчетного
давления в скважине (бетоноподающей системе) и синхронностью подачи бе-
тонной смеси и подъемом бурового инструмента. Синхронность подъема ин-
струмента и подачи в скважину бетонной смеси следует обеспечивать для ис-
ключения образования разрывов сплошности бетонного ствола сваи за счет ее
пережимов неустойчивыми грунтами.
Рекомендуется применять для уплотнения грунтов в основании сваи, а
также для грунтов, в которых пробурена скважина, разря дно-импульсные тех-
нологии (РИТ). РИТ позволяет вернуть разуплотненные при бурении скважи-
ны грунты в исходное состояние, достигнув природной плотности, и даже пре-
высить ее. Контроль степени уплотнения грунта в зоне разря дно-импульсной
обработки (РИО) осуществляют по понижению уровня бетонной смеси в устье
скважины и сопоставлению его с величиной, заданной в проекте.
62
Качество очистки забоя скважины или степень уплотнения грунта под
нижним концом сваи должны быть зафиксированы в журнале производства
работ.
Бетонирование сваи допускается только при условии достижения в осно-
вании сваи (забое скважины) грунтов, установленных в проекте, что должно
быть зафиксировано в журнале изготовления свай.
При бурении шнеком на всю глубину скважины, формировании скважины
с помощью теряемого наконечника и в других случаях, когда сложно или не-
возможно однозначно определить наличие в основании сваи (забое скважины)
грунтов, принятых в проекте при расчете несущей способности сваи, следует в
расчете несущей способности буровой сваи определять расчетное сопротивле-
ние под нижним концом сваи по расчетным характеристикам наименее проч-
ных грунтов, обнаруженных при инженерно-геологических изысканиях для
рабочего проектирования и залегающих в диапазоне глубины на 1 м выше и на
1 м ниже расчетной отметки нижнего конца буровой сваи.
Для предотвращения подъема и смещения в плане арматурного каркаса
укладываемой бетонной смесью и в процессе извлечения бетонолитной или
обсадной трубы, а также во всех случаях армирования не на полную глубину
скважины каркас необходимо закрепить в проектном положении.
При бурении скважин под слоем глинистого раствора его уровень в сква-
жине в процессе бурения, очистки и бетонирования должен быть выше уровня
грунтовых вод не менее чем на 0,5 м.
По окончании бурения следует проверить соответствие проекту фактиче-
ских размеров скважин, отметки их устья, забоя и расположения каждой сква-
жины в плане, а также установить соответствие вида грунта основания про-
ектным данным инженерно-геологических изысканий, состояние забоя сква-
жины (степень очистки или уплотнения грунта в ее основании), что должно
быть зафиксировано записью в журнале изготовления буровых свай.
При бетонировании «насухо» перед установкой арматурного каркаса и по-
сле должно быть произведено освидетельствование скважины на наличие рых-
лого грунта в забое, осыпей, вывалов, воды и шлама. При их наличии забой
скважины должен быть очищен или уплотнен. Качество очистки или уплотне-
ния должно быть задано проектом.
При проведении авторского надзора следует обратить внимание на соот-
ветствие грунтов, учтенных в расчете несущей способности сваи, степени очи-
стки или уплотнения грунта в ее основании, установленной проектом. В слу-
чаях отступлений при производстве работ от условий, предусмотренных в рас-
четах несущей способности сваи, автор проекта должен откорректировать про-
ект.
В обводненных песчаных, просадочных и в других неустойчивых грунтах
бетонирование свай должно производиться немедленно после окончания бу-
рения, а в устойчивых грунтах - не позднее 8 ч. При невозможности бетониро-
вания в указанные сроки бурение скважин начинать не следует, а уже начатых -
63
прекратить, не доведя их забой на 1... 2 м до проектного уровня и не разбури-
вая уширений.
Для контроля сплошности бетонного ствола буровых свай, выполняемых
методом подводного бетонирования, необходимо выборочным порядком про-
изводить испытание образцов, взятых из выбуренных в сваях кернов, или кон-
тролировать сплошность неразрушающими методами (одна свая на каждые
100, но не менее чем две сваи на объект строительства), а также во всех сваях,
при устройстве которых были допущены нарушения технологии.
При выбуривании керна следует обращать особое внимание на режим
бурения в зоне контакта слоя бетона, уложенного с нарушением требований
бетонирования (например, длительных перерывов в укладке смеси), с нор-
мально уложенным, а также в зоне контакта с забоем скважины в скальном
грунте. Быстрое погружение (провал) бурового инструмента в этих зонах
свидетельствует о наличии прослойки шлама, образовавшегося в результате
нарушения режима подводного бетонирования. Это обстоятельство необхо-
димо отметить в журнале выбуривания керна, указав отметку и глубину про-
вала инструмента.
Буронабивные полые сваи следует изготавливать из жестких бетонных
смесей с осадкой конуса 1... 3 см на щебне фракцией не более 20 мм.
2.6.2. Буровые сваи малого диаметра
Буровые сваи малого диаметра (150...300 мм) допускается применять в
качестве элементов, армирующих грунтовое основание под высотным здани-
ем, когда естественное грунтовое основание не обеспечивает требуемую не-
сущую способность.
Бурение скважины при устройстве буроинъекционных свай в неустойчи-
вых обводненных грунтах следует осуществлять проходными шнеками, с про-
мывкой скважин буровым (глинистым, бентонитовым и др.) раствором или
под защитой обсадных труб.
Плотность бурового (глинистого, бентонитового) раствора должна быть
1,05 . . . 1,15 г/см3.
При бурении скважины следует контролировать бурение по виду выноси-
мого из скважины грунта по нарушенным пробам, обязательно сопоставляя
фактические параметры (глина, суглинок, песок, его крупность) с параметрами
грунта, учтенного проектом при расчете несущей способности сваи. Установ-
ленный при бурении скважины вид грунта в основании сваи следует зафикси-
ровать в журнале изготовления свай.
Забой скважины должен быть очищен от разрыхленного грунта и шлама
или разрыхленный в основании сваи грунт должен быть уплотнен. Степень
очистки забоя скважины или уплотнения грунта в основании сваи должна
быть установлена проектом.
Если невозможно обеспечить качественную очистку забоя скважины от
разрыхленного грунта и шлама или требуемую степень уплотнения грунта под
64
нижним концом сваи, то при расчете несущей способности буровой сваи мало-
го диаметра следует учитывать понижающий коэффициент, величина которого
должна устанавливаться проектом. Рекомендуется для свай длиной до 10 м =
0,6, для свай длиной до 15 м = 0,8, для более длинных свай = 0,9.
Для изготовления буроинъекционных свай должны применяться мелко-
зернистые бетоны, отвечающие требованиям ГОСТ 26633, класса по прочно-
сти на сжатие не ниже ВЗО, марки по водонепроницаемости не ниже W6. Со-
став бетонных смесей следует подбирать по ГОСТ 27006. Заполнителем для
бетона может служить песок, удовлетворяющий требованиям ГОСТ 8736 и
ГОСТ 26633.
Бетонные смеси для свай должны соответствовать требованиям ГОСТ
7473 и удовлетворять следующим показателям качества:
- удобоукладываемость П4... П5;
- расслаиваемость (водоотделение не более 2%);
- сохранение удобоукладываемости не ниже П4 в течение не менее 3 ч.
Оседание бетонной смеси в скважине не должно превышать 2% ее глубины.
Время доставки готовой бетонной смеси на строительный объект в миксе-
рах не должно превышать 1,5 ч.
При изготовлении бетонной смеси на строительной площадке дозирование
компонентов бетонных смесей следует производить по массе. Точность дозиро-
вания для цемента, воды, добавок - ±1%, для заполнителей - ±2%. Допускает-
ся объемное дозирование сыпучих материалов с теми же погрешностями дози-
рования для бетоносмесительных установок (БСУ), производящих до 5 м3/ч, а
также допускается дозирование по объему воды добавок, вводимых в бетон-
ную смесь в виде водных растворов при любой производительности БСУ.
Не допускается в основании высотных зданий использование беспесчаных
цементных растворов, а также цементных растворов с малым содержанием
песка и цементных растворов на песках с модулем крупности менее 2,2.
Скважины буроинъекционных свай заполняют бетонными смесями через
буровой став или трубу-инъектор от забоя скважины снизу вверх до полного
вытеснения глинистого раствора и появления в устье скважины чистой бетон-
ной смеси. Следует контролировать объем бетонной смеси, закачанной в
скважину, и сопоставлять его с объемом выбуренного грунта.
После этого скважина должна быть промыта бетонной смесью.
Продолжительность промывки - до исчезновения остатков шлама и ко-
мочков грунта при переливе бетонной смеси через оголовок кондуктора, кото-
рый следует изготавливать из стальной трубы диаметром, соответствующим
диаметру скважины, и устанавливать в устье скважины на глубину не менее
0,5 м и не менее чем на 50 мм выше поверхности бетонной подготовки.
Буроинъекционные сваи следует опрессовывать после установки в верх-
ней части трубы-кондуктора тампона с манометром путем нагнетания через
инъектор твердеющего раствора под давлением 0,2...0,3 МПа в течение
2...3 мин.
65
Вместо опрессовки статическим давлением может быть применена опрес-
совка по разрядно-импульсной технологии с формированием камуфлетных
уширений в нижнем конце сваи и по длине ее ствола. При этом следует кон-
тролировать изменения уровня бетонной смеси в скважине и объем добавляе-
мой в скважину бетонной смеси для оценки достигаемого результата при фор-
мировании сваи.
Следует проверять, чтобы объем первоначально закачанной бетонной сме-
си в скважину и добавленной при опрессовке превышал объем выбуренного
грунта.
Допускается выполнять допроходку скважины с использованием РИО
участков пережатия скважины до свободного перемещения электродной сис-
темы и арматурного каркаса при его установке.
В грунтах, не агрессивных к бетону, защитный слой бетона в буроинъек-
ционных сваях, используемых в основаниях высотных зданий, должен быть не
менее 40 мм.
В грунтах с агрессивными средами коррозионную стойкость свай следует
обеспечивать применением мытых заполнителей, коррозионно-стойких мате-
риалов, добавок, повышающих коррозионную стойкость бетона и его способ-
ность защищать стальную арматуру от коррозии, увеличением плотности и
снижением проницаемости бетона технологическими приемами, увеличением
толщины защитного слоя, установлением требований к категории трещино-
стойкости.
В грунтах сильно агрессивных к бетону помимо повышения плотности,
водонепроницаемости бетона и других мероприятий, увеличивающих степень
защиты арматуры от коррозии, рекомендуется увеличивать толщину защитно-
го слоя бетона до 70 мм. Для этого следует применять центраторы из коррози-
онно-стойкого материала.
При показателях степени агрессивности грунтов или грунтовых вод к бе-
тону, выходящих за пределы допускаемых СНиП 2.03.11, следует применять
комплексные методы защиты от коррозии, согласованные с лабораторией кор-
розии бетонов НИИЖБ.
Арматурный каркас сваи должен погружаться в скважину, заполненную
бетонной смесью, под собственным весом. При длительной РИО (более 100
электровзрывов в скважине) возможно схватывание бетонной смеси и частич-
ное ее обезвоживание. Для погружения армокаркаса допускается его вращение
вдоль продольной оси, использование вибраторов и вибропогружателей мощ-
ностью не более 5 кВт, последовательное поднятие и опускание каркаса в
скважину.
Соединение отдельных секций арматурного каркаса электродуговой свар-
кой не рекомендуется.
Рекомендуется соединять секции арматурного каркаса внахлестку или при
помощи специальных муфт. Применение специальных муфт допускается при
условии согласования конструкции муфтового стыка лабораторией арматуры
НИИЖБ.
66
2.6.3. Уход за бетоном оголовка свай
При формировании оголовков свай укладку следующего слоя бетонной
смеси следует выполнять до начала схватывания бетона предыдущего слоя.
Продолжительность перерыва между укладкой смежных слоев бетонной
смеси без образования рабочего шва устанавливается строительной лаборато-
рией.
Выступающие над поверхностью земли оголовки свай, включая выпуски
арматуры, следует укрывать паро-теплоизоляционными материалами непо-
средственно после окончания бетонирования.
При отрицательной температуре воздуха арматурный каркас, выходящий
на открытую поверхность после его погружения в скважину, для снижения
теплопотерь при твердении бетона сваи методом термоса должен быть утеплен
(Руководство по зимнему бетонированию с применением метода термоса /
НИИЖБ. - М.: Стройиздат, 1975).
При сильных морозах, когда противоморозные добавки и тепловыделения
при твердении бетона не обеспечивают достижения бетоном минимально тре-
буемой прочности, допускается использовать электропрогрев бетона оголов-
ков свай на глубину промерзшего к этому времени грунта.
2.6.4. Свайно-плитные и свайные фундаменты
Работам по устройству ростверка (плиты) должна предшествовать прием-
ка заглубленных в грунт и срезанных на проектном уровне свай, свай-
оболочек или буровых свай и возведенных ограждений котлованов.
При опирании фундаментной плиты на сваи через промежуточные эле-
менты - оголовки плитного типа - следует сопряжения оголовков плитного
типа и свай выполнять посредством заделки их в оголовок на глубину по про-
екту, но не менее 100 мм.
Возможность нагружения выполненных монолитных конструкций должна
решаться в соответствии с требованиями СНиП 3.03.01.
Требования к бетону по прочности должны быть указаны в проектной до-
кументации на сваи-РИТ в зависимости от условий твердения бетона.
Минимальные расстояния между сваями-РИТ в плане, независимо от раз-
меров камуфлетных уширений, диктуются условиями обеспечения устойчиво-
сти стенок скважин при производстве работ. Рекомендуется принимать рас-
стояние между осями висячих свай малого диаметра (до 400 мм) в плоскости
их нижних концов не менее трех диаметров, принимая за диаметр сваи диа-
метр бурового инструмента.
Свободное сопряжение сваи с ростверком следует учитывать в расчетах
как шарнирное и выполнять его заделкой головы сваи в ростверк на глубину
50... 100 мм без заделки выпусков арматуры.
Шарнирное сопряжение рекомендуется предусматривать в фундаментах,
устраиваемых на территориях потенциально опасных по карстовым проявле-
ниям.
67
В остальных случаях следует предусматривать жесткое сопряжение сваи
со свайным ростверком, особенно если непосредственно под плитой ростверка
в верхней зоне основания залегают слабые грунты (насыпные неслежавшиеся
грунты, рыхлые пески, глинистые грунты текучей консистенции и т.п.).
При жестком сопряжении сваи с плитой ростверка следует предусматри-
вать:
- заделку в ростверк головы сваи на глубину, соответствующую длине ан-
керовки арматуры (при этом продольное армирование оголовка сваи
должно быть выполнено на всю длину заделки, бетон оголовка сваи перед
заделкой в ростверк должен быть очищен);
- заделку в ростверк выпусков продольной арматуры на длину их анкеров-
ки, при этом голова сваи заделывается в ростверк на глубину
50... 150±30 мм.
При проектировании плиты ростверка следует учитывать принятое сопря-
жение сваи с ростверком для конструирования армирования плиты.
Для исключения разрушения головы сваи за счет местного смятия бетона
при любом сопряжении сваи с плитой монолитного ростверка рекомендуется в
голове сваи устанавливать тонкостенную трубу (5 = 2... 3 мм) длиной 0,5... 1,5 м,
соответствующую диаметру скважины, в которой формируется свая.
2.6.5. Анкеры
Грунтовые анкеры позволяют использовать экономичные проектные ре-
шения, повысить надежность и безопасность устройства глубоких котлованов
в стесненных условиях городской застройки, сократить сроки строительства.
Грунтовые анкеры могут быть инъекционные, камуфлетные (анкеры-РИТ)
или винтовые, предварительно напрягаемые и ненапрягаемые грунтовые анкеры.
Для крепления ограждений глубоких котлованов рекомендуется приме-
нять предварительно напрягаемые инъекционные или камуфлетные (анкеры-
РИТ) грунтовые анкеры.
Угол наклона грунтовых анкеров к горизонтальной поверхности следует
устанавливать не менее 10°. При углах наклона более 30° следует учитывать
вертикальную вдавливающую составляющую, действующую на конструкции
ограждения котлована при испытании анкеров. Анкер с углом наклона более
45° после проведения испытания устанавливают на блокировочную нагрузку,
которая должна составлять 0,4 его расчетной несущей способности.
Размещение грунтовых анкеров под существующими зданиями и соору-
жениями на глубине менее 5 м от дневной поверхности в соответствии с по-
ложениями Федерального закона «О недрах» (ст. 18) должно быть согласовано
с владельцами этих зданий и сооружений.
На участках перспективного освоения подземного пространства следует
предусматривать извлечение тяг грунтовых анкеров из грунта или выполнять
тяги анкеров из материалов, легко разрушаемых землеройными и горнопро-
ходческими машинами и щитами.
68
При производстве работ по анкерному креплению не должны нарушаться
условия нормальной эксплуатации зданий и сооружений, расположенных в
зоне влияния работ.
Устройство грунтовых анкеров под существующими зданиями и сооруже-
ниями, а также влияние строящегося заглубленного сооружения при крепле-
нии бортов котлована грунтовыми анкерами не должно создавать дополни-
тельных деформаций зданий и сооружений сверх величин, установленных
МГСН2.07.
Перед установкой анкера скважина должна быть очищена от шлама в пре-
делах длины корня анкера.
В анкерах с манжетной трубой для образования обоймы следует приме-
нять, как правило, глиноцементный раствор, прочность которого в возрасте 7
дней должна составлять не менее 1 МПа.
Использование цементного раствора для образования обоймы допускается
только по согласованной проектной документации.
Цементный раствор для образования заделки (как правило, с В/Ц =
= 0,4...0,6) следует приготавливать на строительной площадке непосредствен-
но перед нагнетанием в скважину в объеме, позволяющем его использование
до окончания процесса схватывания. Во избежание расслаивания раствор в
течение всего периода нагнетания следует периодически перемешивать.
При закреплении арматуры анкера в скважине (при образовании заделки
анкера) следует обеспечивать нагнетание проектного объема раствора с обяза-
тельной регистрацией расхода и давления. В случае резкого подъема давления
инъекция должна быть прекращена. Допускается резкий подъем давления
только в начале инъекции при прорыве обоймы в случае инъецирования рас-
твора через манжетную трубу.
При устройстве анкеров, заделка которых производится путем многократ-
ной инъекции через манжетную трубу при помощи инъектора с двойным там-
поном при глиноцементной обойме, каждая последующая инъекция должна
выполняться не ранее чем через 16 ч после окончания предыдущей.
При цементной обойме интервал между инъекциями следует определять
проектом.
При устройстве анкеров, в заделке (корне) которых формируется несколь-
ко камуфлетных уширений с применением РИТ (анкеры-РИТ), обработку кор-
ня анкера в связных грунтах следует выполнять с шагом не менее 0,6 м, а в
песчаных грунтах - с шагом не менее 0,4 м. При этом следует контролировать
объем цементного раствора, израсходованного на заполнение каждого камуф-
летного уширения.
Натяжению и испытанию анкеров должна предшествовать приемка рас-
пределительной балки, оформленная актом.
Несущая способность каждого анкера, как правило, должна быть провере-
на до включения его в работу совместно с закрепляемой конструкцией путем
контрольных или приемочных испытаний на максимальную испытательную
нагрузку.
69
Контрольным испытаниям следует подвергать не менее одного из каждых
десяти установленных анкеров, приемочным - все анкеры, кроме контрольных.
2.7. Устройство водонепроницаемых преград в ограждениях
котлованов
Водонепроницаемые сооружения ограждений котлованов могут выпол-
няться в виде: стены в грунте, изготавливаемой траншейным способом; ограж-
дающей конструкции из буросекущих (бурокасательных) свай; шпунта Ларсе-
на и других подобных шпунтов; конструкций, возводимых по технологии
«Джет граудинг».
2.7.1. Стена в грунте
Толщина стены в грунте должна соответствовать размерам используемого
для разработки грунта грейферного оборудования. Рекомендуемые размеры:
0,4 м (неглубокие конструкции); 0,6 м, 0,8 м, 1,0 м.
Глубина стены в грунте определяется глубиной котлована и глубиной за-
легания водонепроницаемых грунтов. Армирование стены в грунте следует
предусматривать на расчетную глубину ее защемления ниже дна котлована.
Ниже этого уровня до низа стены, входящей в водонепроницаемые грунты,
армирование можно не предусматривать.
Для приготовления глинистых растворов следует применять бентонитовые
глины, а при их отсутствии - местные глины, имеющие физико-механические
характеристики, аналогичные бентонитовым глинам.
Окончательную пригодность местных глин определяют по результатам
лабораторных испытаний глинистых растворов, получаемых на основе этих
глин.
Качество глинистых растворов должно обеспечивать устойчивость стен
грунтовых выработок (траншей, скважин) в период их устройства и заполне-
ния.
При разработке неустойчивых грунтов с напорными водами для повыше-
ния плотности глинистого раствора допускается применять барит, магнетит и
другие утяжелители раствора в количестве, зависящем от требуемой плотно-
сти раствора, но не более 7% массы глины. При разработке крупнопористых
грунтов для снижения водоотдачи и потерь глинистого раствора в него можно
добавлять жидкое стекло (силикат натрия или силикат калия) в пределах от 2
до 6% массы глины.
Качество глинистых растворов для повторного их использования следует
восстанавливать очисткой или добавкой глин.
При устройстве стен из сборного железобетона по одноэтапной техноло-
гии (без замены глинистого раствора тампонажным) следует применять твер-
деющий раствор плотностью до 1,2 г/см3, одновременно обладающий свойст-
вами обычного глинистого и тампонажного растворов и имеющий после твер-
дения прочность не менее 0,6...0,8 МПа.
70
До начала работ по заполнению траншеи бетоном, железобетонными кон-
струкциями или противофильтрационным материалом надлежит очистить ее
дно от осадка.
Бетонирование стен под защитой глинистого раствора следует произво-
дить не позднее чем через 8 ч после образования траншеи на захватке.
Конструкция ограничителей должна воспринимать давление бетона, ис-
ключать попадание бетона из одной захватки в другую и обеспечивать задан-
ную водонепроницаемость стыков.
В процессе укладки бетона в траншею необходимо периодически отбирать
вытесняемый излишек глинистого раствора, не допуская снижения его уровня
в траншее.
Подачу глиноцементного раствора или бетона при устройстве противо-
фильтрационных завес следует осуществлять непрерывно, причем низ подаю-
щих растворы труб в начале работ должен находиться на уровне дна траншеи,
а затем ниже уровня глиноцементного раствора или бетона не менее чем на 1 м.
Подачу в траншею глинистого противофильтрационного материала над-
лежит осуществлять способами, исключающими образование в траншее пус-
тот и сводов из материала заполнителя.
2.7.2. Буросекущиеся сваи
Диаметр свай рассчитывают из условий обеспечения устойчивости и во-
донепроницаемости .
В первую очередь изготавливают неармированные сваи или армируемые
жесткой арматурой. Во вторую очередь выполняют замыкающие сваи между
сваями первой очереди. Величину пересечения (забуривания) свай устанавли-
вают проектом в зависимости от гидрогеологических условий строительной
площадки.
Сваи второго этапа армируют по расчету для обеспечения требуемой
прочности. Буросекущиеся сваи должны заглубляться в водонепроницаемые
грунты для исключения прорыва воды через дно котлована.
2.7.3. Шпунт типа Ларсен
Конструкция водонепроницаемого шпунтового ограждения определяется
проектом. Важным элементом такого ограждения является надежность замков
по прочности и водонепроницаемости.
Вид шпунта, его прочностные характеристики определяют проектом и ус-
ловиями его применения.
Шпунт, применяемый для исключения водопритока в котлован, должен
быть погружен в водонепроницаемые грунты на достаточную величину, опре-
деляемую проектом.
При производстве работ по устройству ограждения котлована из шпунта
состав контролируемых показателей, предельные отклонения, объем и методы
контроля должны устанавливаться проектной организацией.
71
2.7.4. Конструкции, изготовленные по технологии
«Джет граудинг»
Конструкции, изготовленные по технологии «Джет граудинг», применяют
чаще всего с использованием цементного раствора в однородных грунтах при
отсутствии или малых скоростях движения подземных вод.
При наличии течения подземных вод во избежание размыва незатвердев-
шего цементного раствора следует применять добавки, ускоряющие процесс
схватывания и твердения, или выполнять химическое закрепление грунтов.
Армирование конструкций, выполняемых по технологии «Джет грау-
динг», следует осуществлять прокатными профилями (трубы, двутавры и т.п.)
до начала схватывания цементирующего грунт состава. Учитывая отсутствие
объективного инструментального контроля качества изготовленной конструк-
ции, следует для обеспечения водонепроницаемости выполнять ограждающие
котлован конструкции в 1,5... 2 ряда.
По технологии «Джет граудинг» в небольших по площади котлованах
можно создавать водонепроницаемое основание котлована, в сочетании со
стеной в грунте можно уменьшить ее объем (глубину заделки).
При производстве работ по устройству ограждения котлована по технологии
«Джет граудинг» состав контролируемых показателей, предельные отклонения,
объем и методы контроля должны устанавливаться проектной организацией.
2.8. Возведение подземных частей высотных зданий
Подземная часть высотного здания, как правило, должна выполняться в
котловане открытым способом.
При устройстве фундаментной плиты на естественном основании в котло-
ване глубиной более 5 м следует принимать меры по недопущению перерыва
между окончанием разработки грунта и устройством фундамента высотного
здания более двух суток для исключения разуплотнения грунта в основании и
подъема дна котлована.
Для крепления бортов котлованов могут применяться дискретно располо-
женные свайные опоры (сваи, трубы, двутавровые балки и т.п.), погружаемые
в лидерные скважины под собственным весом, задавливанием, вращением, с
использованием вибрации или забивкой.
В условиях, позволяющих погружать несущие элементы ограждения кот-
лована забивкой и вибропогружением, следует отдавать предпочтение этим
способам погружения, так как после засыпки пазух котлована при извлечении
элементов ограждения, погруженных забивкой или вибропогружением, менее
всего разуплотняется грунт.
В условиях, не позволяющих погрузить несущие элементы ограждения
котлована без выемки грунта (плотная застройка, подземные коммуникации,
значительная толща техногенных грунтов и т.п.), несущие элементы следует
погружать в лидерные скважины, пробуренные на всю глубину погружения
или ее часть.
72
Погружение несущих элементов ограждения котлована в лидерные сква-
жины исключает их извлечение для повторного использования, поэтому сво-
бодное пространство между погружаемым элементом и стенками скважины
следует заполнять цементным, цементо-бентонитовым раствором или бето-
ном. Заполнение следует предусматривать не ниже отметки дна котлована, а
при наличии прослоев слабых или водонасыщенных грунтов - не ниже кровли
этих прослоев или на всю глубину скважины.
При погружении несущих конструкций ограждения котлована в скважи-
ны, заполненные цементным раствором, обработанным по разрядно-
импульсной технологии, следует принимать в расчетах коэффициент трения
грунта по поверхности элемента конструкции равным расчетному углу внут-
реннего трения грунта.
Допускается повторное применение извлеченных элементов несущих
конструкций ограждения котлованов после тщательного осмотра, выбраков-
ки и письменного разрешения строительной лаборатории на повторное при-
менение.
Для исключения обрушения грунта между дискретно установленными
элементами ограждения котлована из его бортов при разработке грунта в кот-
ловане следует предусматривать устройство забирки. Плотность забирки
должна исключать высыпание грунта в котлован из его бортов. Забирку вы-
полняют по мере разработки грунта в котловане. В устойчивых грунтах - на
безопасном расстоянии от экскаватора.
В неустойчивых грунтах разработку грунта следует выполнять небольши-
ми участками (захватками) и на глубину, исключающую прорыв грунта в кот-
лован. В грунтах с тиксотропными и плывунными свойствами забирка должна
опережать разработку грунта в котловане.
Для обеспечения устойчивости ограждения бортов котлованов конструк-
ции крепления следует раскреплять, применяя: распорки, раскосы, подкосы;
контрфорсы из элементов стены в грунте; диски межэтажных перекрытий;
временные грунтовые анкеры.
Применение подкосной системы следует предусматривать проектом при
возможности разработки грунта в центре котлована до проектной отметки с
сохранением прижимных призм и устройства фундаментной плиты с заклад-
ными, в которые будут раскрепляться подкосы.
Расстояние от нижней грани прижимной призмы до выпусков арматуры из
ранее забетонированной фундаментной плиты должно быть не менее 0,6 м, а
грунт откоса прижимной призмы следует укрепить от эрозии - размыва его
фильтрующими в котлован грунтовыми водами и стекающими в котлован во-
дами в результате атмосферных осадков или таяния снега.
При необходимости проектом следует предусмотреть раскрепление конст-
рукций ограждения бортов котлована распорками, раскосами и подкосами.
Следует вдоль бортов котлована оставлять грунтовые прижимные призмы, ус-
тойчивость которых должна быть проверена расчетом с учетом коэффициента
73
надежности, принимаемого не менее 1,2. Следует также проверить расчетом
прочность и устойчивость всех элементов распорной системы с учетом проги-
ба под собственным весом и случайной нагрузки q = 0,5 тс/м, если не указана в
ПОС большая.
При устройстве ограждения котлованов из водонепроницаемых конструк-
ций временные грунтовые анкеры, устанавливаемые ниже У ГВ, должны иметь
водоудерживающие сальниковые уплотнения. В конструкции стены в грунте
должны быть предусмотрены закладные элементы, позволяющие герметично
заглушить отверстия прохода анкеров после их демонтажа.
Для крепления ограждающих конструкций следует применять предвари-
тельно напрягаемые грунтовые анкеры, предварительно обжимаемые распор-
ные, раскосные и подкосные системы. В условиях плотной застройки не до-
пускается применение распорных, раскосных и подкосных систем без предва-
рительного их обжатия домкратами.
После монтажа грунтовых анкеров и распорных конструкций следует про-
вести контрольные и приемочные испытания. Для временных распорных кон-
струкций крепления котлованов испытательная нагрузка должна превышать
расчетную в 1,2 раза. После испытания временные распорные конструкции
крепления котлованов следует установить на блокировочную нагрузку, со-
ставляющую 0,8 расчетной, с помощью домкратной системы.
При устройстве многоэтажных подземных сооружений для высотных
комплексов следует рассматривать возможность возведения методом «сверху
вниз». В этом случае отрывка грунта для устройства очередного подземного
этажа производится малогабаритным землеройным оборудованием из-под
предыдущего перекрытия.
Наружные стены подземных этажей выполняют в виде «стены в грунте» и
они служат одновременно ограждением откапываемого котлована, а распорная
система ограждения включается в конструкцию перекрытия между подземны-
ми этажами.
Выдача разработанного грунта на поверхность осуществляется через про-
емы, оставляемые в перекрытии.
Производство работ по методу «сверху вниз» разрешается только при тех-
нико-экономическом обосновании, условии согласования технической доку-
ментации, в частности упомянутого технологического регламента, с организа-
цией, являющейся автором проекта работ нулевого цикла, и при наличии по-
ложительного заключения геотехнической экспертизы.
При выполнении работ по возведению подземных частей высотных зданий
надлежит вести следующую техническую документацию:
- общий журнал работ;
- специальные журналы по отдельным видам работ (например, журнал по-
гружения свай, журнал устройства буровых свай, журнал уплотнения
грунта основания, журнал работы водопонизительной установки, журнал
сварочных работ, журнал бетонных работ и т.п.);
- журнал авторского надзора.
74
В процессе строительства следует постоянно составлять акты освидетель-
ствования скрытых работ, промежуточной приемки ответственных конструк-
ций, в частности, на:
- устройство основания под фундаменты, включая дно котлована;
- арматурные и сталежелезобетонные каркасы;
- ограждения котлованов;
- крепления ограждений котлованов анкерами, распорными конструкциями,
включая испытания;
- погружение свай и шпунта;
- стыкование свай;
- устройство искусственных оснований буровых свай (зачистка забоя или
уплотнение грунта в основании);
- бурение всех видов скважин;
- втрамбовывание в дно котлованов жесткого материала (щебень, гравий);
- устройство вертикальных дрен и всех видов дренажей и дренажных завес;
- погружение иглофильтров и всех видов инъекторов;
- приготовление инъекционных и тампонажных растворов и их нагнетание;
- все виды арматурных работ при дальнейшем бетонировании конструкций,
а также установку закладных частей и деталей.
2.9. Защита подземных частей высотных зданий
от агрессивных воздействий
Для проектирования защиты от коррозии подземных бетонных и железо-
бетонных конструкций многофункциональных высотных зданий и комплексов
необходимы следующие данные:
- гидрогеохимические характеристики грунтов и грунтовых вод на площад-
ке строительства;
- характеристика агрессивных сред (вид и концентрация газов и относи-
тельная влажность в помещениях, наличие различного вида коррозионно-
активных продуктов, противогололедных реагентов, масел и др.);
- сведения о наличии в здании помещений с повышенными влажностью и
температурой;
- наличие помещений и технологического оборудования с потенциальной
возможностью проливов и загрязнения воздушной среды и строительных
конструкций;
- наличие биологически активных сред (бактерий, грибов, водорослей и пр.).
Коррозионная стойкость бетонных и железобетонных конструкций и
элементов их сопряжений обеспечивается мерами первичной и вторичной
защиты.
Меры первичной защиты включают в себя: применение материалов для
бетона и железобетона, стойких к воздействию агрессивной среды; примене-
ние добавок, повышающих коррозионную стойкость бетона и его защитную
способность по отношению к стальной арматуре и стальным закладным дета-
75
лям и соединительным элементам; снижение проницаемости бетона; соблюде-
ние дополнительных расчетных и конструктивных требований при проектиро-
вании конструкций.
Меры вторичной защиты включают в себя применение: лакокрасочных
покрытий; оклеечной изоляции из листовых и пленочных материалов; обма-
зочных и штукатурных покрытий на основе минеральных и органических вя-
жущих; облицовки штучными или блочными изделиями из керамики, шлако-
ситала, стекла, каменного литья, природного камня; уплотняющей пропитки
поверхностного слоя бетона конструкций химически стойкими материалами;
обработки гидрофобизирующими составами; обработки препаратами-биоцида-
ми.
Вторичную защиту применяют в том случае, если при использовании пер-
вичной защиты не достигается требуемая долговечность конструкций.
Вторичная защита, как правило, требует возобновления во времени.
Выбор способа защиты должен производиться на основании технико-
экономического сравнения вариантов с учетом заданного срока службы и рас-
ходов, включающих расходы на возобновление защиты, текущий и капиталь-
ный ремонты конструкций и другие, связанные с эксплуатацией затраты.
Степень агрессивного воздействия среды
Агрессивные среды по физическому состоянию разделяют на газообраз-
ные, твердые и жидкие.
Подземные бетонные и железобетонные конструкции многофункциональ-
ных высотных зданий и комплексов подвергаются воздействию:
- газообразной среды в виде влажного и загрязненного воздуха помещений;
- твердой среды, осаждающейся на поверхности конструкций в виде пыли,
солей-антиобледенителей, грунта, содержащего агрессивные компоненты;
жидкой среды в виде агрессивных природных или загрязненных техниче-
скими продуктами и отходами поверхностных и грунтовых вод;
- биологически активных сред.
Природные и техногенные агрессивные среды по степени воздействия на
строительные конструкции подразделяются на неагрессивные, слабоагрессив-
ные, среднеагрессивные и сильноагрессивные и определяются для:
- газообразных сред - видом и концентрацией газов в сочетании с темпера-
турой и влажностью окружающего воздуха;
- твердых сред - видом, растворимостью в воде и гигроскопичностью от-
дельных компонентов, содержащихся в пыли, в сочетании с температурой
и влажностью окружающего воздуха, химическим составом и количеством
растворимых солей в грунте;
- жидких сред - наличием и концентрацией агрессивных компонентов, тем-
пературой, величиной напора или скоростью движения жидкости у по-
верхности конструкций;
- биологически активных сред - наличием бактерий, грибов, водорослей.
76
Режим подземных помещений многофункциональных высотных зданий и
комплексов по влажности определяют по СНиП 23-02 и принимают: нормаль-
ным для большей части помещений; влажным или мокрым для помещений
бань, бассейнов, гаражей и других помещений, в которых возможно увлажне-
ние конструкций.
Для подземных конструкций зданий, находящихся в контакте с грунтом
без гидроизоляционной защиты, режим по влажности следует принимать
влажным.
Степень агрессивного воздействия среды по отношению к бетону и желе-
зобетону зависит от проницаемости бетона и устанавливается с учетом марки
бетона по водонепроницаемости.
Прямые и косвенные показатели проницаемости бетона (марка по водоне-
проницаемости в пределах W4...W8, коэффициент фильтрации и водопог ло-
щение бетона по массе) приведены в табл. 1 СНиП 2.03.11.
Степень агрессивного воздействия сред приведена в СНиП 2.03.11: в
табл. 2 - для газообразных сред, в табл. 3 - для твердых сред, в табл. 4 - для
грунтов, в табл. 5... 8 - для жидких сред.
Для оценки степени агрессивного воздействия сред на бетон марок по во-
донепроницаемости W4...W8 следует пользоваться указаниями СНиП 2.03.11.
При воздействии других жидких сред оценку агрессивности сред и воз-
можность отмены вторичной защиты устанавливают отдельно в каждом кон-
кретном случае специализированные организации.
Агрессивность твердых сред обусловлена:
-соединениями серы, содержащимися в пыли, загрязняющей воздух (ос-
новная опасность для стальных закладных деталей, выходящих на наруж-
ные поверхности железобетонных конструкций);
- хлорсодержащими солями-антиобледенителями, попадающими в виде пы-
ли, брызг и аэрозоля на поверхности конструкций, главным образом в га-
ражах, сульфатами и хлоридами, содержащимися в грунтах.
Степень агрессивного воздействия твердых сред и грунта выше уровня
грунтовых вод на бетонные и железобетонные конструкции устанавливается
по табл. 3 и 4 СНиП 2.03.11.
Наличие агрессивных компонентов в грунтовых водах определяют по ре-
зультатам химического анализа воды. Места отбора проб, их число и глубина
отбора должны приниматься в соответствии с требованиями нормативных до-
кументов по инженерным изысканиям (СНиП 11-02, а также МГСН 2.07). При
этом следует учитывать возможность изменения гидрогеохимической обста-
новки района во времени.
Степень агрессивного воздействия наиболее распространенных жидких
неорганических и органических сред для бетонов марок по водонепроницае-
мости W4...W8 приведена в табл. 5, 6, 7 и 8 СНиП 2.03.11.
Для бетонов особо низкой проницаемости оценка степени агрессивного
воздействия жидких сульфатных сред приведена в табл. 6 СНиП 2.03.11.
77
При наличии в жидкой среде нескольких агрессивных компонентов воз-
действие среды оценивают по наиболее агрессивному компоненту.
Для бетона массивных малоармированных конструкций (толщиной свыше
0,5 м, при проценте армирования до 0,5) степень агрессивного воздействия
среды может быть понижена на одну ступень.
При возведении на территориях с агрессивными грунтами зданий, фунда-
менты которых располагаются выше уровня грунтовых вод, следует учитывать
возможность подтопления территорий и необходимость выполнения оценки
агрессивного воздействия жидкой среды.
В случае расположения зданий в непосредственной близости к интенсивно
загруженным автомагистралям необходимо учитывать агрессивное воздейст-
вие растворов солей-антиобледенителей, проникающих в грунт. При содержа-
нии в составе противогололедных реагентов солей хлоридов их воздействие
следует принимать слабоагрессивным к бетону и среднеагрессивным к арма-
туре железобетонных конструкций.
Степень агрессивного воздействия жидких кислых сред на бетоны марок
по водонепроницаемости W4...W8 приведена в табл. 5 СНиП 2.03.11. Степень
агрессивного воздействия жидких кислых сред на бетоны марок по водоне-
проницаемости W9...W15 принимают по табл. 5 СНиП 2.03.11 как для бетона
марки по водонепроницаемости W8.
Первичная защита
В условиях воздействия агрессивных сред расчет железобетонных конст-
рукций по предельным состояниям второй группы следует производить по
СНиП 52-01 с учетом дополнительных требований по категории требований к
трещиностойкости и предельно допустимой ширине раскрытия трещин, кото-
рые зависят от степени агрессивного воздействия среды и класса применяемой
арматурной стали.
Арматурные стали в порядке возрастания опасности коррозионного по-
вреждения подразделяют на три группы -1, II и III.
Для конструкций, эксплуатирующихся в условиях воздействия агрессив-
ных сред, арматурная сталь классов В-I и Вр-I допускается к применению
диаметром не менее 4 мм в конструкциях с трещинами.
Сварные стыки арматурных стержней железобетонных конструкций, под-
вергающихся воздействию агрессивных сред, рекомендуется располагать
«вразбежку». Площадь поперечного сечения стержней, стыкуемых в одном
сечении, не должна превышать 25% площади общего сечения.
Повышение коррозионной стойкости арматуры может достигаться приме-
нением защиты поверхности арматурных элементов металлизационными по-
крытиями или протекторными лакокрасочными покрытиями, не снижающими
сцепление арматуры с бетоном, а также использованием в бетоне добавок -
ингибиторов коррозии стали.
Толщину защитного слоя бетона определяют наименьшим расстоянием от
поверхности конструкций до поверхности ближайшего стержня.
78
Фиксаторы положения арматурных стержней следует предусматривать из
материалов, стойких к воздействию щелочной среды бетона и агрессивных
сред, - из полимерных материалов (пластмассы, полиэтилена и др.), плотного
цементно-песчаного раствора и т.п.
Применение конструкционных легких бетонов в несущих конструкциях
при воздействии агрессивных сред допускается при условии их соответствия
тяжелым бетонам по требованиям к проницаемости и способности сохранять в
пассивном состоянии арматуру.
Требования к материалам и конструкциям
Бетонные и железобетонные конструкции, эксплуатирующиеся в условиях
воздействия агрессивных сред (в том числе при морозных воздействиях),
должны изготавливаться из материалов, обеспечивающих их коррозионную
стойкость на весь заданный срок службы с учетом своевременного возобнов-
ления предусмотренной нормами защиты поверхности конструкций.
Бетон конструкций следует изготавливать с применением следующих ви-
дов вяжущих:
-портландцемент, портландцемент с минеральными добавками, шлако-
портландцемент, удовлетворяющие требованиям ГОСТ 10178;
- сульфатостойкие цементы, удовлетворяющие требованиям ГОСТ 22266;
- глиноземистый цемент, удовлетворяющий требованиям ГОСТ 969.
По степени сульфатостойкости цементы делят на три группы:
- группа I (несульфатостойкие) - портландцемент по ГОСТ 10178;
- группа II (умеренно сульфатостойкие) - портландцемент по ГОСТ 10178 с
содержанием в клинкере не более 65%, не более 7%, не более 22% и шла-
копортландцемент;
- группа III (сульфатостойкие) - сульфатостойкие цементы по ГОСТ 22266.
Допускаются к применению в бетонах вяжущие низкой водопотребности
(ВНВ), вяжущие с добавками-модификаторами бетона (типа МБ), напрягаю-
щие цементы и т.п., приготовленные на основе выше упомянутых цементов
при условии обеспечения коррозионной стойкости бетона и арматуры.
Выбор цемента должен производиться с учетом вида агрессивного воздей-
ствия:
- в газообразных средах допускается применять цемент, соответствующий
требованиям ГОСТ 10178;
- в жидких средах с содержанием сульфатов следует применять цементы II
и III групп по сульфатостойкости и глиноземистые цементы;
- не допускается применение глиноземистого цемента в средне- и сильноаг-
рессивных жидких средах, оцениваемых по показателям pH, а также для
конструкций с предварительно напряженной арматурой;
- не допускается применение портландцемента с содержанием более 8% и
глиноземистого цемента в жидких средах, агрессивных по содержанию
щелочей;
79
- не допускается применение гипсоглиноземистых расширяющихся цемен-
тов для изготовления железобетонных конструкций и замоноличивания
армированных стыков.
В качестве мелкого заполнителя для бетона следует предусматривать
кварцевый песок (отмучиваемых частиц не более 1% массы по ГОСТ 26633), а
также пористый песок, отвечающий требованиям ГОСТ 9757.
В качестве крупного заполнителя для тяжелого бетона следует предусмат-
ривать фракционированный щебень изверженных пород, гравий и щебень из
гравия, отвечающие требованиям ГОСТ 26633. Щебень изверженных пород
должен использоваться марки не ниже 800, гравий и щебень из гравия - не
ниже Др 12.
Допускается к применению однородный, не содержащий слабых прослоек
щебень из осадочных пород марки не ниже 600, водопоглощением не выше 2%.
Не допускается применение доломитов и доломитизированных известня-
ков без специальной проверки на стойкость в щелочной среде цементного бе-
тона (раздоломичивание).
Для конструкционных легких бетонов следует предусматривать заполни-
тели по ГОСТ 9757.
Вода для затворения бетонной смеси и ухода за бетоном должна соответ-
ствовать ГОСТ 23732.
В мелком и крупном заполнителях не должны содержаться потенциально
реакционноспособные породы, характеризующиеся наличием активного крем-
незема, вызывающего коррозию бетона при взаимодействии со щелочами це-
мента. Содержание таких пород устанавливается на стадии геологической
оценки месторождения горных пород по ГОСТ 8269.0.
В состав бетона железобетонных конструкций, бетонов и растворов для
инъецирования каналов, для замоноличивания швов и стыков армированных
конструкций, равно как и в состав вяжущего, заполнителей и воды затворения,
не допускается введение солей хлоридов.
Повышение коррозионной стойкости бетона и железобетонных конструк-
ций, а также защитных свойств бетона по отношению к стальной арматуре
может достигаться за счет применения химических добавок:
- пластифицирующих - для снижения содержания воды в бетонной смеси и
уменьшения проницаемости бетона;
- воздухововлекающих, микрогазообразующих и гидрофобизирующих - для
повышения стойкости бетона при наличии увлажнения и испаряющих по-
верхностей, при повышенных требованиях к бетону по морозостойкости;
- ингибиторов коррозии стали - для повышения стойкости железобетонных
конструкций в условиях воздействия солей хлоридов;
- биоцидных - для повышения стойкости бетона в условиях воздействия
биологически активных сред.
Для железобетонных конструкций, эксплуатирующихся при воздействии
агрессивных сред, применяют все виды арматурных сталей, приведенные в
80
СНиП 2.03.11, но с ограничениями, связанными с различной опасностью их
коррозионного повреждения.
В предварительно напряженных конструкциях с термомеханически уп-
рочненной арматурой предпочтительно применять стали, стойкие против кор-
розионного растрескивания (с индексом «к»).
Арматурная сталь перед бетонированием не должна иметь коррозионные
повреждения в виде слоистой ржавчины и язв. Допускается к применению нена-
прягаемая арматура с налетом ржавчины не более 100 мкм, кроме мест сварки.
Высокопрочные арматурные стали с натяжением на упоры могут находить-
ся в напряженном состоянии до обетонирования в атмосферных условиях с
влажностью более 75% без защиты поверхности сроком не более двух недель.
Арматура, имеющая коррозионные повреждения, к применению не допус-
кается.
Поверхность арматуры от налета ржавчины очищают механическим путем
или с применением преобразователей ржавчины.
Защита от коррозии закладных деталей соединительных элементов
и сварных швов
Перед нанесением антикоррозионной и противопожарной защиты поверх-
ность сварных швов, пластин закладных изделий, монтажных связей и другие
отдельные открытые участки металлических конструкций должны быть очи-
щены от ржавчины, брызг металла, отслаивающейся окалины и шлака.
Примечание. Дополнительные требования к подготовке поверхности, а
также к оборудованию, способам нанесения покрытий и контролю качества
определяются проектом, соответствующим разделом ППР или ГТПСР и долж-
ны быть наименее трудоемкими и мобильными.
В качестве антикоррозионной защиты могут применяться бетонные, лако-
красочные, цинковые и другие покрытия, предусмотренные проектом, МГСН
2.08 и СНиП 3.04.03, с доведением толщины покрытий до проектной величи-
ны, но не менее 55 мкм.
Примечания:
1. Подготовку поверхности перед окрашиванием следует производить по
ГОСТ 9.402 с третьей степенью очистки от окислов и первой степенью обез-
жиривания.
2. Качество лакокрасочного покрытия должно соответствовать требовани-
ям ГОСТ 9.032.
3. Требования к антикоррозионной и противопожарной защите заводской
металлопродукции в данном разделе не рассматривались.
Противопожарная защита огнезащитными красками, обетонированием,
облицовочным кирпичом, керамическими камнями, сборными плитами, шту-
катуркой и напыляемыми покрытиями с цементом или гипсом (цементно-
асбестоперлитовые, асбестовермикулитовые) должна выполняться после анти-
коррозионной защиты.
81
Примечания.
1. При защите обетонированием запрещается применение бетонов с хло-
ристыми солями.
2. При облицовке кирпичом через каждые шесть рядов кладки должны
быть установлены арматурные сетки (металлические или неметаллические).
З. При облицовке плитами из легких бетонов должна быть произведена
намотка витой спиральной проволокой с последующей штукатуркой.
Применение портландцемента, жидкого стекла и аналогичных материалов
с обеспечиванием антикоррозионных свойств является и огнезащитой.
Требования по контролю качества нанесения антикоррозионной и проти-
вопожарной защиты приведены в нормативно-технической документации.
Вторичная защита
Защита от коррозии поверхностей конструкций
Защита от коррозии поверхностей бетонных и железобетонных конструк-
ций предусматривается со стороны непосредственного воздействия агрессив-
ной среды.
Защиту поверхностей железобетонных конструкций следует назначать ис-
ходя из возможности возобновления защитных покрытий. Для подземных кон-
струкций, вскрытие и ремонт которых в процессе эксплуатации практически
исключены, необходимо применять материалы, обеспечивающие защиту кон-
струкций на весь период их эксплуатации.
Защита от коррозии наружных и внутренних поверхностей подземных
конструкций, которые эксплуатируются в условиях воздействия жидких агрес-
сивных сред, в зависимости от вида и степени агрессивности среды должна
осуществляться:
- оклеенными покрытиями из рулонных, листовых и пленочных материалов
с возможным использованием их в качестве непроницаемого подслоя в
облицовочных покрытиях;
- обмазочными и штукатурными покрытиями на основе цементных и поли-
мерных вяжущих, жидкого стекла, битума;
- облицовочными штучными или блочными изделиями, в том числе для за-
щиты от механических повреждений оклеенного покрытия;
- уплотняющей пропиткой химически стойкими материалами.
Защитные покрытия в соответствии с их свойствами подразделяют на че-
тыре группы (защитные свойства групп покрытий повышаются от первой к
четвертой).
Для конструкций, деформации которых сопровождаются раскрытием тре-
щин, следует предусматривать трещиностойкие лакокрасочные покрытия.
Системы лакокрасочных покрытий включают грунтовочные и покрывные
защитные слои. В качестве грунтовок по бетону обычно служат лаковые и
эмульсионные составы.
82
Характеристики лакокрасочных материалов по типу пленкообразующих,
группы покрытий и некоторые технологические параметры приведены в
МГСН 2.08. Более подробные данные по составу лакокрасочных покрытий и
технологии их нанесения приведены в соответствующих нормативных доку-
ментах по защите от коррозии лакокрасочными покрытиями.
Защита поверхностей подземных конструкций выбирается в зависимости
от условий эксплуатации с учетом вида конструкций, их массивности, техно-
логии изготовления и возведения.
Наружные боковые поверхности подземных конструкций зданий и со-
оружений, а также ограждающих конструкций подвальных помещений (стен,
полов), подвергающихся воздействию агрессивных грунтовых вод, защи-
щают, как правило, мастичными, оклеенными или облицовочными покрыти-
ями.
Выбор типа изоляции, химическая стойкость некоторых изоляционных
материалов и характеристики материалов защитного действия приведены в
МГСН 2.08.
При применении рулонной изоляции для защиты боковых поверхностей
последнюю необходимо заводить под подошву фундамента.
Под подошвы бетонных и железобетонных фундаментов следует преду-
сматривать устройство подготовки и изоляции, стойкой к воздействию агрес-
сивной среды. Для защиты подошв фундаментов, расположенных в уровне
агрессивных грунтовых вод (с учетом возможности их повышения), необхо-
димо предусматривать:
- в кислых слабо- и среднеагрессивных средах - устройство щебеночной
подготовки толщиной 100... 150 мм из плотных изверженных пород с по-
следующей укладкой слоя асфальтобетона на заполнителе из изверженных
пород;
- в сульфатных слабо- и среднеагрессивных средах - устройство щебеноч-
ной подготовки толщиной 100... 150 мм с проливкой горячим битумом с
последующей подготовкой из бетона или цементо-песчаного раствора или
из слоя горячей асфальтовой мастики.
Поверхности забивных и погружаемых вибрацией свай должны быть за-
щищены механически прочными покрытиями или пропиткой, сохраняющими
защитные свойства в процессе погружения. При этом бетон для свай следует
принимать марки по водонепроницаемости не ниже W6.
Применение битумных покрытий для свай, предназначенных для забивки
в песчаные, гравелистые или другие грунты с большим количеством включе-
ний гравия, не рекомендуется.
При наличии жидких агрессивных сред бетонные и железобетонные фун-
даменты под металлические колонны, а также участки поверхностей других
конструкций должны выступать над уровнем пола не менее чем на 300 мм или
следует предусматривать обетонирование нижних участков колонн на высоту
не менее 300 мм выше уровня пола.
83
Изоляция фундаментов и пола должна быть сплошной и единой, а для ее
сохранности следует предусматривать устройство температурных компенсато-
ров или другие мероприятия.
Деформационные швы устраивают, как правило, в местах расположения
швов бетонирования сооружения. Их герметизация осуществляется устройст-
вом эластичных компенсаторов или заполнением эластичными химически
стойкими мастиками.
В сухих грунтах, а также в зоне капиллярного поднятия при неагрессив-
ных грунтовых водах швы могут герметизироваться битумом с волокнистым
наполнителем (асбестом) или другими герметизирующими материалами.
В жидких органических средах (масла, нефтепродукты, растворители) не
допускается применение покрытий на основе битума.
Для подземных конструкций, в которых устройство защиты поверхности
затруднено (буронабивные сваи, конструкции, возводимые методом «стена в
грунте», и т.п.), необходимо применять первичную защиту с использованием
специальных видов цементов, заполнителей, введением добавок, повышающих
стойкость бетона, подбором составов бетона, обеспечивающих низкую прони-
цаемость, и т.п.
Выбор типа лакокрасочных и изоляционных материалов осуществляется
по прил. 4 и 5 МГСН 2.08.
Характеристики некоторых материалов защитного действия приведены в
прил. 7 МГСН 2.08.
Обеспечение водонепроницаемости подземной части высотных зданий
Для защиты подземной части зданий от проникновения воды в проекте
необходимо предусматривать помимо водонепроницаемого бетона (W6 и вы-
ше) устройство гидроизоляции различных видов в зависимости от конкретных
условий площадки строительства.
Для гидроизоляции конструкций подземных частей возможно применение
оклеечных, мастичных, пенетрирующих, из рулонных - полимерных пласт-
массовых пленок, инъекционных гидроизоляций.
Способы производства работ, организационно-технологические решения,
а также методы, объемы и виды контроля качества работ при устройстве гид-
роизоляции подземной части определяют с учетом рекомендаций СНиП
3.04.01, СНиП 3.02.01, МГСН 2.07, а также нормативными документами, рег-
ламентирующими технологические параметры производства работ по различ-
ным гидроизоляционным системам.
Гидроизоляцию и устройство противофильтрационных завес и экранов
выполняют по специально разработанному проекту производства работ (тех-
ническому регламенту), включая систему контроля качества.
В технологическом регламенте должны быть оговорены требования к ка-
честву поверхностей конструкций, подлежащих гидроизоляции (влажность,
ровность и т.п.), требования к состоянию гидроизолируемых поверхностей
оборудования и трубопроводов.
84
Гидроизоляция подземной части, проходящая по всем вертикальным и го-
ризонтальным поверхностям, должна образовать замкнутый круг.
При разработке проектных решений следует применять гидроизоляцион-
ные системы, возможности которых должны комплексно обеспечивать водо-
непроницаемость подземной части здания. Эти системы должны включать:
- поверхностную гидроизоляцию конструкций;
- заделку стыков и деформационных швов;
- гидроизоляцию трубопроводов из различных материалов и мест их прохо-
да через строительные конструкции; устройство водозащитного барьера в
рабочих швах бетонирования; защиту строительных конструкций от кор-
розии.
Водонепроницаемость деформационных швов в конструкциях подземной
части следует обеспечивать применением различных технических решений, в
том числе путем:
- инъецирования гидроизоляционных материалов;
- установки в швы набухающих материалов в виде паст или профилей;
- установки в швы профилей из полимерных водонепроницаемых материалов.
85
Глава 3. СИСТЕМА МОНИТОРИНГА ВЫСОТНЫХ,
БОЛЬШЕПРОЛЕТНЫХ И СПЕЦИАЛЬНЫХ ЗДАНИЙ И СООРУЖЕНИЙ
3.1. Геодезическое обеспечение строительства
Геодезическое обеспечение строительства должно выполняться в соответ-
ствии с требованиями проектной документации, действующих норм в строи-
тельстве, СНиП 3.01.03, СНиП 11-02, СП 11-104, ГОСТ 21779, а также требо-
ваниями по технике безопасности, пожарной безопасности, производственной
санитарии, охране труда и окружающей среды.
Геодезические работы в строительстве следует выполнять в объеме и с
точностью, обеспечивающими при размещении и возведении объектов строи-
тельства соответствие их геометрических параметров требованиям проектной
документации, государственных стандартов системы обеспечения точности
геометрических параметров в строительстве и документов органов государст-
венного надзора.
Геодезические работы должны выполняться современными техническими
средствами, обеспечивающими необходимую точность геодезических измере-
ний в строительстве.
Геодезические работы должны выполняться специализированными орга-
низациями, имеющими лицензии на выполнение соответствующих видов работ.
3.1.1. Проект производства геодезических работ (ППРГ)
Для выполнения геодезических работ в процессе возведения здания необ-
ходимо разработать проект производства геодезических работ (ППРГ).
Проект производства геодезических работ должен быть разбит на четыре
этапа:
- создание геодезической основы в виде геодезической сети специального
назначения;
- производство геодезических работ при выполнении земляных работ и уст-
ройстве оснований;
- производство геодезических работ при устройстве подземной части здания;
- производство геодезических работ при устройстве надземной части зда-
ния.
Геодезическая основа должна создаваться для выноса в натуру проектных
параметров здания (сооружения), разбивочных осей и исходных высотных от-
меток, выполнения разбивочных работ в процессе возведения здания, соору-
жения, осуществления контроля за соблюдением требований проекта, строи-
тельных норм и правил к точности геометрических параметров при его разме-
щении и возведении, а также для производства исполнительных съемок.
Геодезическую основу для строительства надлежит создавать с привязкой
к имеющимся в районе строительства не менее чем двум пунктам государст-
венных или опорных геодезических сетей.
86
Проектирование геодезической основы следует выполнять на основе гене-
рального плана и стройгенплана объекта строительства на стадии разработки
проекта организации строительства или в составе ПОС.
В составе проекта необходимо выполнить разбивочный чертеж с разме-
щением знаков, каталоги координат и отметок исходных пунктов и каталоги
(ведомости) проектных координат и отметок, чертежи геодезических знаков,
пояснительную записку с обоснованием точности построения геодезической
основы.
Геодезическую разбивочную основу следует создавать с учетом:
- проектного и существующего размещения зданий (сооружений) и инже-
нерных сетей на строительной площадке;
- обеспечения сохранности и устойчивости знаков, закрепляющих пункты
разбивочной основы на период строительства;
- возможности установки приборов, удобства измерений с учетом требова-
ний безопасности при производстве работ;
- геологических, температурных, динамических процессов и других воздей-
ствий в районе строительства, которые могут оказать неблагоприятное
влияние на качество построения разбивочной основы;
- последующего использования геодезической основы в процессе эксплуа-
тации построенного объекта, его расширения и реконструкции.
Выбор вида построения геодезической основы следует определять в каж-
дом конкретном случае в зависимости от характеристик строящегося комплек-
са (объекта), условий строительной площадки и требуемой точности в соот-
ветствии с требованиями СНиП 3.01.03.
Пункты высотной и плановой основы по возможности следует совмещать.
Пункты высотной основы должны размещаться на строительной площадке
с учетом обеспечения ими строящегося объекта на всех стадиях его возведения.
Нивелирную сеть следует строить с таким расчетом, чтобы обеспечить пе-
редачу проектных высот (отметок) от реперов, расположенных на расстоянии
не более 200...300 м от объекта. Отметки высот должны определяться в еди-
ной системе. Для каждого здания должно быть закреплено не менее двух репе-
ров, а для многосекционного здания - по одному на каждую секцию. Точность
построения разбивочной основы определяется расчетом в каждом конкретном
случае.
По точности геодезическая основа должна удовлетворять точности строи-
тельства объекта в целом, а также отдельных зданий, сооружений и прини-
маться по ГОСТ 21779, СНиП 3.01.03 или рассчитываться на основе техниче-
ских условий и проектных требований.
Следует предусматривать закрепление разбивочных осей знаками в коли-
честве не менее четырех на главную ось симметрии, кроме того, в точках пе-
ресечения основных разбивочных осей по углам здания.
На стройгенплане следует показать места расположения знаков, закреп-
ляющих следующие оси: основные, определяющие габариты здания (сооруже-
87
ния); главные оси симметрии здания; промежуточные, в местах температур-
ных (деформационных) швов.
Этап производства геодезических работ при выполнении земляных работ
и устройстве оснований должен содержать:
- порядок разбивки контура котлована и переноса осей и высот на дно кот-
лована;
- передачу осей и высот и разбивочные работы при устройстве свайного ос-
нования;
- рекомендуемые геодезические приборы;
- контроль качества устройства свайного основания;
- порядок выполнения исполнительной геодезической съемки котлована и
свайных полей.
Этап производства геодезических работ при устройстве подземной части
здания должен содержать:
- порядок передачи осей и высот на обноски;
- производство разбивочных работ при устройстве фундаментов и стен под-
валов;
- рекомендуемые геодезические приборы;
- контроль качества выполнения строительно-монтажных работ;
- порядок выполнения исполнительной геодезической съемки.
Этап производства геодезических работ при возведении надземной части
здания должен содержать:
- порядок устройства внутренней разбивочной сети на исходном горизонте
(по последнему перекрытию подвала или цокольного этажа);
- порядок передачи и привязки пунктов внутренней разбивочной сети на
отметках производства работ (монтажном горизонте);
- порядок передачи плановых и высотных отметок;
- расчет точности геодезических разбивочных работ (СНиП 3.01.03 разраба-
тывался для зданий высотой до 75 м);
- порядок выполнения и оформления исполнительной геодезической съем-
ки;
- рекомендуемые геодезические приборы;
- составление отчетной документации.
В ППРГ должны содержаться рекомендации по численному и квалифика-
ционному составу группы геодезистов для выполнения соответствующих ви-
дов работ, оснащению геодезической техникой, оргтехникой и потребной для
их размещения площадью в бытовых помещениях.
Для стадии производства строительно-монтажных работ проект производ-
ства геодезических работ (1111РГ) должен содержать:
- необходимые сведения в виде схем по передаче осей и высот к месту про-
изводства видов строительно-монтажных работ и монтажу (устройству)
коммуникаций и оборудования;
88
- схемы размещения ориентирных знаков для установки опалубок, кладки
стен и перегородок; установки анкеров, прогонов и стоек фасадных сис-
тем; анкеров подвесных потолков и прочих конструкций;
- рекомендуемые геодезические приборы;
- рекомендации по численному и квалификационному составу геодезистов,
обслуживающих соответствующие работы;
-мероприятия по технике безопасности при производстве геодезических
работ.
В ППРГ особое место должно уделяться составу и содержанию доку-
ментации, в которую входят: исполнительные геодезические схемы, чер-
тежи, профили, разрезы; акты геодезических разбивок и готовности работ;
журнал геодезического контроля; акты геодезической проверки; полевые
журналы.
Исполнительную геодезическую документацию следует подразделять на
внутреннюю и приемосдаточную. Внутренняя исполнительная документация
составляется на незавершенный строительно-монтажный этап и является од-
ним из оснований для выдачи главным инженером строительной организа-
ции разрешения на производство последующих строительно-монтажных ра-
бот. К внутренней исполнительной документации относятся: исполнитель-
ные схемы разбивки контуров котлованов; акты и исполнительные схемы
разбивки промежуточных осей; акты детальной геодезической разбивки на
монтажных горизонтах под монтаж яруса, цоколя, этажа; исполнительные
схемы нивелировки бетонных подготовок под полы; рабочие схемы по уста-
новке маяков и др.
Внутренняя исполнительная документация может быть составлена и на
другие подготовительные работы. Порядок ее оформления устанавливает
главный инженер строительно-монтажной организации. Она не предъявляется
приемочной комиссии при сдаче объекта в эксплуатацию.
Приемосдаточная исполнительная документация включает в себя:
- планово-высотные схемы по всем видам инженерных коммуникаций;
- планово-высотные схемы и акты по готовому котловану, земляному по-
лотну дорог и другим земляным сооружениям;
- планово-высотные схемы свайных полей; планово-высотные схемы и акты
готовых фундаментов (свайных, сборных монолитных и др.);
- планово-высотные схемы колонн;
- поэтажные планово-высотные схемы зданий; планово-высотные схемы
лифтовых шахт;
- планово-высотные схемы оборудования здания; планово-высотные схемы
и акты готовых дорог;
- планово-высотные схемы благоустройства.
Геодезическая исполнительная документация должна выполняться в соот-
ветствии с ГОСТ Р 51872 и СНиП 3.01.03 и находиться в производственно-
техническом отделе строительно-монтажной организации и у заказчика.
89
3.1.2. Геодезические работы при возведении подвальной
части здания
При возведении подвальной части здания в монолитном исполнении на
фундаментной плите (монолитном ростверке) производят разметку краской
мест установки опалубки. Разметку производят от осей, закрепленных на фун-
даменте, путем отложения проектных расстояний.
При применении скользящей опалубки проверяют геометрические пара-
метры коробов опалубки, конусность щитов опалубки, а также горизонталь-
ность рабочего пола опалубки.
Геометрические параметры (прямоугольность, размеры) коробов опалубки
проверяют теодолитом и рулеткой, конусность - при помощи отвеса, а гори-
зонтальность рабочего пола - нивелированием.
После установки опалубки производят ее планово-высотную съемку и
оформляют исполнительную схему.
Для высотного контроля за устройством проемов, технологических отвер-
стий, установкой закладных деталей между щитами скользящей опалубки вер-
тикально устанавливают не менее трех деревянных реек, которые крепят к арма-
туре. Рейки изготавливают из брусьев сечением 30x30 мм и длиной 3 м. На рей-
ки нивелиром выносят одну и ту же отметку, от которой на рейках размечают
или укрепляют шкалы сантиметровых делений с надписями проектных отметок
дециметровых и метровых интервалов. Рейки и шкалы на них систематически
наращивают по мере движения опалубки, в результате на монтажном горизонте
всегда возможны определения высоты подъема в проектных величинах.
Местоположение проемов, технологических отверстий, закладных деталей
определяют от граней щитов коробов опалубки и закрепляют яркой краской на
рабочем полу опалубки.
Контроль за вертикальностью движения опалубки в подвальной части
осуществляют теодолитом методом наклонного проецирования.
Высотная съемка сборных плит перекрытий подвальной (цокольной) части
здания производится по четырем углам каждой плиты, при монолитном пере-
крытии - по углам и в центре перекрываемого помещения.
3.1.3. Производство геодезических работ при возведении
надземной части зданий
Построение внутренней разбивочной сети на исходном горизонте
Внутренняя разбивочная сеть здания создается в виде осевых и высотных
знаков на здании и служит для производства детальных разбивочных работ на
монтажных горизонтах, а также для исполнительных съемок.
Вид, схема, способ закрепления знаков внутренней разбивочной сети зда-
ния указываются в ППГР или геодезической части ППР.
При строительстве простых по геометрической форме зданий такие сети
строят в виде четырехугольников, рядов из ромбов, центральных систем. Из-
мерения в них выполняются в трилатерации или линейно-угловых сетях.
90
Построение плановой внутренней опорной разбивочной сети здания начи-
нается с перенесения разбивочных осей на исходный горизонт. Исходным го-
ризонтом считается плоскость, проходящая через опорные площадки послед-
них по высоте несущих конструкций подземной части здания, перекрытие
подвала, бетонная подготовка или блоки фундамента. Места закрепления
опорных точек разбивочной сети здания при методе вертикального проециро-
вания сети на монтажные горизонты выбираются в зависимости от возможно-
сти устройства отверстий во всех перекрытиях.
При переносе осей методом вертикального проецирования опорные знаки
допускается закреплять вне корпуса здания и проецировать их по вертикали на
экраны (палетки), укрепленные на выносных кронштейнах.
При наклонном проецировании осей на монтажные горизонты разбивоч-
ная сеть создается на исходном горизонте так, чтобы точки пересечения про-
дольных и поперечных осей располагались как можно ближе к внешним габа-
ритам здания.
Базисные разбивочные сети строятся на исходном горизонте в основном в
виде типовых правильных геометрических фигур, стороны которых распола-
гаются параллельно осям здания так, чтобы разбивка осей выполнялась непо-
средственно линейными промерами вдоль сторон базисной фигуры или мето-
дом построения створов. На прямоугольных фундаментах разбивочную плано-
вую сеть целесообразно строить в виде прямоугольных четырехугольников,
вершины которых находятся на пересечениях осей, параллельно смещенных
относительно основных осей здания.
Длина стороны базисной фигуры не превышает 50 м. Число опорных то-
чек, передаваемых на монтажные горизонты, должно быть не менее трех, они
должны располагаться на возможно наибольших расстояниях между собой.
Построение плановой разбивочной сети на исходном горизонте выполня-
ется с помощью электронного тахеометра или теодолита и рулетки в следую-
щем порядке:
- предварительное построение основных (угловых) пунктов плановой сети;
- проложение основного хода по исходным и определяемым пунктам (изме-
рение сторон и диагоналей при трилатерационных способах построения);
- редуцирование центров пунктов в проектное положение;
- контрольные измерения;
- построение промежуточных пунктов сети.
Для редуцирования точек базисной фигуры в проектное положение про-
кладывается полигонометрический ход или координаты точек определяются
методом микротрилатерации. Для упрощения вычислений применяют услов-
ную систему координат, принимая координаты одной из точек сети за на-
чальные, а направление осей координат - параллельное продольной и попе-
речной осям.
В полигонометрических ходах точность измерения углов и линий опреде-
ляется классом точности базисной сети. Для получения значений редукций
вычисляются теоретические и фактические координаты точек сети.
91
Для введения редукций составляются редукционные листы на миллимет-
ровой бумаге. На листе указывают номер точки, фактическое положение точ-
ки, теоретическое положение точки, направления не менее чем на два пункта
сети, линейное и угловое значения редукций.
Редуцирование в натуре выполняют, совмещая изображение действитель-
ного положения точки на редукционном листе с положением точки в натуре.
Далее редукционный лист ориентируют по одному из направлений, а контро-
лируют ориентировку по другим направлениям. Теоретическое положение
точки с редукционного листа переносят на пластину знака. По линейному и
угловому значениям редукции контролируют положение точки на исходном
горизонте и окончательно закрепляют ее.
По отредуцированным точкам сети прокладывается контрольный полиго-
нометрический ход, точность которого равна точности основного олигономет-
рического хода. По результатам контрольного хода вычисляются окончатель-
ные значения координат точек плановой разбивочной сети на исходном гори-
зонте.
Расхождение проектных координат и полученных по данным кон-
трольного хода не должно превышать величины, м, определенной по формуле
Zx,y = S/2T, (1.1)
где S - расстояние по оси между наиболее удаленными точками, м;
Т - знаменатель допустимой относительной погрешности линейных изме-
рений в сети.
Уравнивание разбивочной сети на исходном горизонте необходимо для
получения наиболее надежных значений параметров сети.
При строительстве зданий башенного типа, когда стороны базисной фигу-
ры на исходном горизонте не превышают длины мерного прибора и возникают
трудности в измерении горизонтальных углов из-за коротких линий, рекомен-
дуется создавать и редуцировать базисную сеть на исходном горизонте мето-
дом трилатерации, т.е. измерять все линии и диагонали в базисной сети.
Окончательно определенные точки внутренней разбивочной сети на ис-
ходном горизонте надежно закрепляются и маркируются несмываемой крас-
кой.
Автоматизация и модернизация работ обеспечиваются электронными та-
хеометрами при условии обеспечения ими требуемой точности базисной сети.
3.1.4. Передача плановой и высотной сети здания
на монтажный горизонт
Передачу центров плановой сети с исходного горизонта на монтажный го-
ризонт производят с учетом рекомендаций прил. М методом наклонного про-
ецирования теодолитом или электронным тахеометром при возведении объек-
тов высотой до 50 м, но при наличии оптической видимости на расстояниях не
менее 1,5Я от сооружения, где Н - его высота.
92
Передачу центров плановой сети с исходного горизонта на монтажный в
условиях стесненной строительной площадки, а также при возведении зданий
повышенной этажности и высотных сооружений производят методом верти-
кального проецирования сквозь отверстия в перекрытиях.
Передача центров выполняется оптическими приборами вертикального
проецирования ZNL, ОЦП, PZL-100 и др., а также лазерными приборами LV1,
ЛЗЦ.
При установке приборов вертикального проецирования внутри здания для
предохранения их от падения случайных предметов над первым верхним от-
верстием устраивают «ловушку».
Зенитный прибор необходимо центрировать над исходным пунктом с точ-
ностью не более 1 мм. Проекцию центра исходного планового пункта находят
на монтажном горизонте по палетке, установленной над отверстием в пере-
крытии монтажного горизонта.
Палетка представляет собой координатную сетку, нанесенную на плоский
лист полупрозрачного пластика или на кальку, наклеенную на органическое
стекло разграфленной стороной вниз. При проецировании оптическими при-
борами палетку освещают.
Над монтажным отверстием палетку закрепляют так, чтобы линии ее сет-
ки были параллельны разбивочным осям здания.
С помощью оптического зенит-прибора проецирование точки выполняют
при четырех ориентациях зрительной трубы: 0°, 90°, 180° и 270°.
Найденное из четырех отсчетов среднее положение плановой точки фик-
сируют на палетке и закрепляют створными рисками на перекрытии. Проекция
опорной вертикали выносится также за пределы отверстия параллельно одной
из разбивочных осей.
При перенесении осей на монтажный горизонт с помощью лазерного зе-
нит-прибора положение лазерного пятна на шкале полупрозрачной палетки
наблюдают четырьмя приемами с поворотами подставки прибора через 90°.
Определяют среднее место проекции на монтажном горизонте. Закрепляют
точки проекции.
Точность передачи точек плановой основы контролируют сравнением из-
меренного расстояния между полученными точками проекций на монтажном
горизонте с расстоянием между соответствующими центрами на исходном го-
ризонте. Контрольные расстояния должны быть измерены с той же точностью,
что и при разбивке плановой основы на исходном горизонте.
При недопустимом расхождении расстояний проецирование точек повто-
ряют.
Средняя квадратическая погрешность проецирования на высоту 50 м ла-
зерным прибором ПИЛ-1 составляет 4 мм; на высоту 100 м лазерным прибо-
ром LV1 - 2,4 мм, оптическим прибором PZL-100 - 1 мм.
Погрешности проецирования приводят к смещениям точек сканированной
базисной фигуры, поэтому на монтажных горизонтах выполняют контрольные
измерения элементов проекции. Возможны три случая:
93
-отклонения всех измеренных элементов проекции от соответствующих
элементов исходной фигуры на исходном горизонте не выходят за преде-
лы погрешностей измерений;
- отклонения измеренных элементов проекции выходят за пределы погреш-
ностей контрольных измерений, но остаются в границах совместного дей-
ствия погрешностей таких измерений и погрешностей проецирования;
- хотя бы один элемент проекции отличается от его положения на исходном
горизонте свыше допустимой совместной погрешности контрольных из-
мерений и проецирования.
В первом случае рекомендуется оставить точки базисной фигуры на мон-
тажном горизонте без изменения; во втором случае - выполнить уравнивание
измерений на монтажном горизонте и редуцировать фигуру до проектной; в
третьем случае необходимо повторить проецирование с исходного горизонта.
При уравнивании внутренней разбивочной сети здания на монтажных гори-
зонтах рекомендуются алгоритмы уравнивания свободных геодезических сетей
при условии, что в сети нет исходных пунктов, сторон и направлений. При этом
за неизменные элементы принимаются координаты центра тяжести фигуры и ее
средний дирекционный угол. Решение (в данном случае редукционные поправ-
ки в координаты точек базисной фигуры) является статически оптимальным.
Рекомендуется и упрощенное уравнивание, при котором сеть уравнивают,
как свободную с одним исходным пунктом и одним исходным направлением,
а затем осуществляют ее разворот и параллельный сдвиг.
Отметки на монтажный горизонт следует передавать только от марок и
реперов высотной основы, заложенной на исходном горизонте.
На монтажном горизонте должно быть не менее двух рабочих реперов.
Рабочими реперами служат закладные детали в смонтированных конструкци-
ях, дюбели, горизонтальные окрашенные риски на арматуре, конструкциях.
При передаче отметок с исходного горизонта на монтажный, отметки ис-
ходного горизонта принимаются неизменными, независимо от осадки осно-
вания.
На каждый репер монтажного горизонта отметки передаются отдельно,
непосредственно от реперов исходного горизонта. Точность передачи контро-
лируется сравнением разности полученных отметок реперов монтажного гори-
зонта с измеренным нивелиром превышением между ними. Расхождение до-
пускается от 2 до 3 мм или до величины, установленной 1111ГР. Соответствен-
но принятому допуску выбирается способ передачи отметки.
Передача отметок возможна либо непосредственным измерением рулет-
кой превышения вдоль вертикально установленных конструкций от репера на
исходном горизонте до знака на монтажном горизонте, либо методом геомет-
рического нивелирования с помощью двух нивелиров и подвешенной рулетки,
или же с помощью светодальномера (лазерной рулетки).
В случае использования подвешенной рулетки с грузом и двух нивелиров
в рабочую длину рулетки (ее отрезок между двумя горизонтами нивелиров)
вводят поправки на компарирование Ак, растяжение ДР и температурную Д?.
94
Поправка на растяжение рулетки от груза, подвешенного к ней, АР опреде-
ляется по формуле
kP = QUEF\ (1.2)
поправка температурная А, определяется по формуле
Af = a(r-r0)< (1.3)
где Q - масса груза, кг;
I - длина рулетки между горизонтами двух нивелиров, м;
Е - модуль упругости, кг/см2 (для стали Е = 2 • 106);
F - площадь поперечного сечения рулетки, см ;
а - коэффициент температурной деформации рулетки на 1 °C (для стали
а = 0,0000125; для нержавеющей стали а = 0,0000205);
t и t0 - соответственно температура рулетки в процессе измерений и ком-
парирования.
Определение превышения по вертикальному лучу лазерной рулетки про-
изводится сквозь геодезические отверстия, предусмотренные ППГР. Схема
измерений должна быть геометрически несложной. Например, на исходном
горизонте на высотный знак опирается одной точкой подставка А в виде пла-
стины с двумя подъемными винтами. Подставка устанавливается по уровню,
на ней устанавливается лазерная рулетка, оснащенная соответствующей арма-
турой для приведения лазерного пучка к отвесному направлению. На высот-
ный знак монтажного горизонта аналогично опирается подставка В с отра-
жающей поверхностью или маркой. Лазерной рулеткой измеряется вертикаль-
ное расстояние hP с погрешностью около 2 мм, а искомое превышение Л, мм,
вычисляется по формуле
h = ЛР + Ап + Ао + Ам, (1.4)
где Ап - поправка на толщину пластины;
Ао - поправка на место нуля дальномера;
Ам - поправка на толщину отражающей марки.
Превышение h следует определить не менее 2 раз с переустановкой при-
способлений для измерения.
Разность отметок реперов монтажного горизонта и измеренного нивели-
ром превышения между ними допускается от 3 до 4 мм.
3.1.5. Геодезические работы при монтаже скользящей опалубки
В процессе монтажа скользящей опалубки контролируется смещение ус-
тановочных осей опалубки относительно разбивочных осей.
Контроль смещения производится с помощью теодолита, электронного
тахеометра или лазерного геодезического прибора обычно методом створов.
В процессе монтажа проверяют высотные отметки и горизонтальность
кружал. Проверка выполняется при помощи нивелира или лазерного прибора,
задающего горизонтальную плоскость.
95
Рейка устанавливается в местах крепления кружал. Положение верхних и
нижних кружал относительно вертикальной плоскости проверяют отвесом во
время сборки.
В процессе установки щитов проверяют конусность опалубки рейкой-
отвесом, на нижнюю часть которой нанесена миллиметровая шкала.
После монтажа щитов опалубки на них устанавливают и закрепляют дом-
кратные рамы, выдерживая вертикальность рам и места их посадки. Контроль
установки производится с помощью отвеса и теодолита. После установки дом-
кратных рам еще раз проверяют конусность щитов опалубки и расстояние ме-
жду рамами. Проверку конусности выполняют около домкратных рам, а на
круглых формах также и между рамами.
При строительстве монолитных зданий контроль вертикальности движе-
ния скользящей опалубки осуществляется методом вертикального проециро-
вания с помощью зенит-приборов (оптических или лазерных), механических
отвесов и методом проецирования наклонным лучом.
Для контроля вертикальности движения скользящей опалубки относительно
отвесов по периметру здания на корпусе опалубки жестко укрепляют барабаны
с намотанной на них нитью отвеса (трос или струна) и кронштейны с блоками.
Через блоки пропускают нить отвеса и подвешивают к ней груз массой 8... 10 кг.
Для гашения колебаний отвеса его груз опускают в сосуд с вязкой жидкостью.
По мере подъема опалубки трос будет удлиняться, разматываясь с барабана.
Для определения плановых смещений опалубки на исходном горизонте к
стене прикрепляют кронштейн с прямоугольной рамкой. В рамке смонтирова-
ны две подвижные планки и оцифрованные шкалы для измерения координат
нити отвеса. Стороны установленной рамки должны быть параллельны стенам
здания. По положению отвеса относительно шкал рамки определяют отклоне-
ния опалубки от вертикали.
Контроль вертикальности движения опалубки с помощью механических
отвесов трудоемок. Точность такого способа составляет 10 мм на 20 м высоты.
Даже при слабом ветре открытые отвесы не обеспечивают требуемую точ-
ность контроля.
Контроль вертикальности подъема опалубки наклонным лучом теодолита
ведется относительно взаимно перпендикулярных направлений. До начала
возведения здания на щитах опалубки закрепляют визирные марки (риски), а
на уровне исходного горизонта на возведенном участке стены укрепляют в
горизонтальном положении рейки со шкалой, нуль которой отнесен к середине
шкалы, а сантиметровые деления влево и вправо от нуля помечены знаками
минус и плюс соответственно.
Пункт центрирования теодолита закрепляется на перпендикуляре к плос-
кости стены, восстановленном относительно марки и нуля шкалы. По мере
подъема опалубки проецируют марку на шкалу при двух положениях круга
теодолита, средний отсчет по шкале позволяет определить величину и знак
отклонения опалубки от вертикали в направлении, перпендикулярном плоско-
сти проецирования.
96
Для контроля вертикальности подъема опалубки методом вертикального
проецирования могут применяться зенит-приборы. При этом до начала бето-
нирования и подъема опалубки на исходном горизонте закладывают опорные
знаки под зенит-прибор. При прямоугольной форме здания знаки располагают
по его углам, при круглой - внутри опалубки, используя при этом технологи-
ческие отверстия и проемы (лифтовые шахты, мусоропроводы и т.д.). Во всех
случаях опорные знаки закладывают, предусматривая отсутствие помех лучу
проецирования в будущем и свободный доступ к прибору.
На жесткой раме опалубки над опорными знаками устанавливают крон-
штейны, на которых крепят визирные палетки так, чтобы центр каждой совпа-
дал с вертикальной осью контрольного знака. Визирную палетку изготавлива-
ют из листа белого или полупрозрачного плотного материала размером
250x25x5 мм, на который нарезают и подкрашивают координатную сетку со
стороной квадрата 10 мм и разделяют на четыре четверти (каждую из частей
нумеруют соответственно 1, 2, 3, 4).
Визирную палетку закрепляют горизонтально и ее координатную сетку
ориентируют параллельно сторонам угла жесткой рамы опалубки.
Вертикальность движения опалубки контролируют оптическим зенит-
прибором в следующем порядке:
- прибор центрируют над опорным знаком и приводят в рабочее положение;
- при четырех ориентациях прибора (0°, 90°, 180°, 270°) относительно гори-
зонтальной линии визирной сетки прибора выполняют четыре отсчета по
координатной сетке палетки;
- положение проекции контрольного знака на палетке получают как среднее
значение координат из четырех отсчетов.
Направление и величину сдвига опалубки определяют по изменению ко-
ординат точки проекции на шкале. В зависимости от того, по какой четверти
шкалы палетки берется отсчет, ему придается знак плюс или минус.
Вертикальность движения опалубки проверяется через каждые 1... 3 м
подъема. После каждого измерения необходимо составлять исполнительную
схему, на которую наносятся векторы планового смещения опалубки.
Контроль горизонтальности рабочего пола опалубки осуществляется с по-
мощью оптического или лазерного нивелира.
В процессе нивелирования рейку устанавливают на траверсы домкратов.
Отклонения домкратов по высоте определяют относительно одного из них,
отметку которого принимают за условный нуль.
Домкраты для нивелирования выбирают с таким расчетом, чтобы они рав-
номерно располагались по всему рабочему полу и давали наиболее достовер-
ную картину его наклона.
Контроль горизонтальности рабочего пола выполняют ежедневно, но не
реже чем через 1... 3 м высоты здания.
В процессе подъема опалубки определяют ее деформацию, измеряя сторо-
ны и диагонали каждой ячейки, расстояния между щитами и определяя конус-
ность, а также общие габариты опалубки.
97
Контроль точности определения деформаций и соосности скользящей
опалубки осуществляется повторным измерением ее габаритов вдоль сторон
плановой разбивочной сети на монтажном горизонте.
Измерения производят стальной компарированной рулеткой до начала или
сразу после окончания контроля за вертикальностью подъема опалубки.
Точность определения деформаций опалубки должна соответствовать
точности детальных разбивочных работ.
3.1.6. Геодезические работы при монтаже оболочек
Для контроля монтажа сборных элементов оболочек создается внутренняя
разбивочная сеть.
Геодезический контроль оболочек начинают с проверки установки колонн
в вертикальное положение с помощью одного или двух теодолитов, устанав-
ливаемых в продольной и поперечной осях колонн, или методом бокового ни-
велирования, при котором специальные небольшие реечки прикладывают го-
ризонтально к граням колонн при помощи облегченных шестов. При высоте
колонн до 10 м вертикальность проверяют одним теодолитом, установленным
под углом 45° к сетке осей.
Высотное положение колонн опорного контура контролируют геометри-
ческим нивелированием с использованием подвешенной стальной рулетки.
Величины соосности ригелей опорного контура контролируют методом
бокового нивелирования.
Плановое положение сборных элементов оболочки в пространстве опреде-
ляют методом бокового нивелирования. Для этого на стороне плановой опорной
сети с помощью специальных скоб закрепляют измерительную ленту. Одну из
скоб снабжают динамометрическим устройством, позволяющим натягивать
ленту с определенным натяжением - 49, 98 и 147 Н (5, 10, 15 кгс). Установив
теодолит в точке плановой сети, наводят вертикальную нить сетки трубы на
контрольную точку предварительно установленной плиты, после чего опускают
трубу теодолита вниз и делают отсчет вертикальной нитью на измерительной
ленте. Эту операцию выполняют при двух положениях вертикального круга
теодолита. Погрешность установки плиты оболочки в проектное положение бу-
дет равна разности измеренных и проектных координат. Измерения выполняют
двумя теодолитами, одновременно установленными в двух точках.
В случае недопустимых отклонений положение плиты корректируют, по-
сле чего производят повторный контроль положения плиты.
Контроль установки сборных элементов по высоте осуществляется с по-
мощью подвесной рулетки-отвеса и нивелира. Контрольные точки одноимен-
ных симметрично монтируемых плит должны находиться в одной горизон-
тальной плоскости. Разница в отметках не должна превышать 5 мм.
В условиях, не позволяющих вести контрольные измерения внутри соору-
жения, точки базисной сети переносят на опорный контур. В зависимости от
условий применяют метод наклонного или вертикального проецирования. При
98
методе вертикального проецирования первый исполнитель устанавливает зе-
нит-прибор и контролирует фиксацию положения разбивочной оси на опорном
контуре. Второй исполнитель на опорном контуре фиксирует положение раз-
бивочной оси на нижней внутренней (внешней) грани опорного контура и при
помощи нитяного отвеса переносит ось на верхний уровень.
Сборные элементы оболочки первого ряда устанавливают по перенесен-
ным на опорный контур разбивочным осям. Контроль точности монтажа эле-
ментов остальных рядов следует производить при помощи рулетки.
Результаты контрольных геодезических измерений заносят в журнал.
Применение высокоточных электронных тахеометров обеспечивает авто-
матизацию комплекса геодезических разбивочных работ и исполнительных
съемок при монтаже оболочек.
3.1.7. Геодезический контроль точности геометрических
параметров зданий
Геодезический контроль точности геометрических параметров зданий
должен быть составной частью технологического процесса строительного
производства.
Геодезической основой контрольных измерений являются знаки разби-
вочной сети здания, разбивочные оси и линии, им параллельные, установоч-
ные риски на боковых гранях конструкций, реперы, марки и маяки.
Геодезический контроль включает определение действительных планово-
го, высотного и относительно вертикали положений конструкций как на ста-
дии временного закрепления конструкций (операционный контроль), так и по-
сле окончательного их закрепления (приемочный контроль).
Плановым геодезическим контролем проверяется фактическое положение
конструкций в плане относительно продольных и поперечных осей или линий,
им параллельных.
Высотным геодезическим контролем проверяется фактическое положение
опорных плоскостей конструкций здания по высоте.
Геодезическим контролем за вертикальностью проверяется положение мон-
тируемых конструкций относительно вертикальной или наклонной плоскости.
Геодезический контроль, выполняемый в процессе строительства, оформ-
ляется геодезической документацией, в которую входят:
- исполнительные геодезические схемы, чертежи, профили, разрезы и т.д.;
- акты геодезической проверки, полевые журналы.
Специальный геодезический контроль точности геометрических парамет-
ров зданий производят:
- при освоении новых технологий монтажа конструкций или серий зданий;
- при введении статистических методов определения уровня качества рабо-
ты участка (потока), бригады, звена;
- по требованию арбитражных органов, органов надзора, а также админист-
рации управления строительством или вышестоящих органов.
99
Перечень основных конструкций и частей зданий, подлежащих исполни-
тельной геодезической съемке при выполнении приемочного контроля, опре-
деляется проектной организацией в рабочих чертежах.
К началу работ по геодезическому контролю точности геометрических па-
раметров зданий должны быть уточнены перечень контролируемых парамет-
ров, метод контроля, план контрольных работ и порядок их проведения, изме-
рительные приборы, инструменты, схемы измерений. Эти вопросы отражают-
ся в 1111ГР.
Геодезический контроль точности должен вестись на основе стандартов,
технологических карт, ведомостей контроля и других технологических доку-
ментов, устанавливающих методы и схемы измерений, правила сбора, хране-
ния, обработки и использования информации о результатах контроля.
Контроль точности следует выполнять преимущественно выборочный.
Сплошной контроль выполняют при ограниченных объемах измерений, при
внедрении новых технологий контроля и при решении нестандартных инже-
нерных задач.
Средняя квадратическая погрешность контрольных измерений дх прини-
мается в зависимости от допустимого отклонения контролируемого геометри-
ческого параметра Дх и выражаются соотношением
6х<Дх/5. (1.5)
При этом цена наименьшего деления шкалы или отсчетного устройства
средств механических измерений должна быть не более 0,1 от допуска контро-
лируемого параметра.
Контроль геометрической точности строительных конструкций произво-
дится также при помощи теодолитов, стальных рулеток, нивелиров.
В случаях контроля при помощи электронных тахеометров, угловая по-
грешность которых < 5", линейная погрешность md < 3 мм на расстояниях
d < 100 м, суммарную среднюю квадратическую погрешность измерений 5х
допускается принимать по соотношению
6х<Дх/3. (1.6)
Исходной документацией для выполнения контроля точности являются
схемы размещения знаков закрепления осей или их створов, планы разбивоч-
ных ориентиров на монтажных горизонтах, а также чертежи конструктивных
элементов с привязкой их к координатным осям.
Если оси элементов сборных конструкций расположены так, что их при-
вязка к внешним координатным осям (плоскостям) элементов отлична от нуля,
то контролю подлежат размеры и положение наружных граней, торцов, плос-
кости этих элементов.
Геодезический контроль положения конструкций зданий в плане осуществ-
ляют непосредственными измерениями расстояний между осями, установочны-
ми или монтажными рисками, а также гранями (плоскостями) монтируемых де-
талей, применяя эталонированные мерные приборы или специальные шаблоны.
100
Контроль точности производства земляных работ при благоустройстве,
вертикальной планировке, устройстве корыт под полотно дорог, траншей, кот-
лованов, насыпей и т.п. следует осуществлять как в плане, так и по высоте.
Объем контролируемых точек в плане принимают не менее 10% от числа
точек, выносимых при разбивке возводимого сооружения (вершин квадратов
картограммы, габаритов котлованов, углов поворота траншей и т.п ).
Проверка высоты земляного основания под фундаменты, зачищаемого
вручную, выполняется сплошным контролем.
Контроль точности высотной зачистки дна котлована производят геомет-
рическим нивелированием.
Контроль точности устройства фундаментов следует производить в плане
и по высоте.
Проверку планового положения фундаментов выполняют измерением рас-
стояний от ранее вынесенных ориентиров до геометрических осей фундамен-
тов. Проверяют также расстояния между осями фундаментов (фундаментами),
местами пересечения несущих стен, положение основания закладных деталей
и анкерных болтов. Контролируют не менее 5% от общего объема установлен-
ных фундаментов по данной захватке (очереди) работ.
В высотном отношении проверяют одну отметку на площади до 100 м2
проверяемого участка.
Контроль вертикальности конструкций фундаментов производят при вы-
соте элементов или рядов однотипных элементов более 1 м (если иные требо-
вания специально не оговорены в проектной документации) рейкой с отвесом
или уровнем. Контролю подлежат те же элементы, которые контролировались
и при плановой съемке.
Контроль точности устройства надземных частей зданий осуществляют в
плане и по высоте. В плане измеряют расстояния между смонтированными
элементами и с учетом расстояний между элементами и их привязок к осям
вычисляют допущенные отклонения.
Методы и способы производства работ по контролю точности устройства
надземных частей зданий приведены в гл. 8.
3.1.8. Геодезические наблюдения за перемещениями
и деформациями зданий
Геодезические наблюдения за перемещениями и деформациями зданий и
сооружений проводятся в целях:
- экспериментальной проверки методов расчета величин их абсолютных и
относительных деформаций;
- установления предельно допустимых величин деформаций для различных
грунтов оснований и типов зданий и сооружений;
- выявления причин возникновения и степени опасности деформаций, экс-
плуатируемых зданий и сооружений, получения числовых и геометриче-
ских данных для принятия своевременных мер по устранению причин
возникших деформаций;
101
- выполнения требований ведомственных инструкций и предписаний про-
ектных организаций на геодезический мониторинг стабильности про-
странственного положения и геометрии особо значимых зданий, башен-
ных конструкций и др.
Геодезические наблюдения за перемещениями и деформациями (осадка-
ми, сдвигами, неравномерными осадками и сдвигами, кренами) оснований,
фундаментов, а также возведенных на них зданий производятся по специаль-
ной программе, составленной на основе технического задания. Наблюдения
могут начинаться со стадии устройства фундаментов или после окончания
строительства при обнаружении признаков чрезмерных деформаций зданий.
В техническом задании должны быть указаны:
- наименование и местоположение объекта (по административному деле-
нию), этапы (периоды) строительства или эксплуатации;
- данные о назначении возводимого здания с краткой характеристикой
конструктивных особенностей и основных параметров, глубина заложе-
ния и тип фундаментов, инженерно-геологические и гидрогеологические
условия оснований фундаментов, цели и задачи наблюдений, периодич-
ность наблюдений, требуемая точность измерения деформаций и пере-
мещений;
- для эксплуатируемых зданий - сведения о ранее выполненных работах по
измерению деформаций.
К техническому заданию прикладываются: план размещения на строи-
тельной площадке зданий и инженерных сетей, планы фундаментов первого
этажа с указанием предполагаемых мест закладки деформационных марок,
разрезы зданий (продольный, поперечный) с осевыми размерами и высотными
отметками.
Рабочая программа проведения наблюдений составляется на основе тех-
нического задания организацией, выполняющей измерительные работы, по
согласованию с организацией, выдавшей техническое задание. В рабочей про-
грамме кроме данных, приведенных в техническом задании, указываются час-
ти зданий, за которыми будут проводиться наблюдения, расчетные величины
деформаций, этапы выполнения строительных работ, для эксплуатируемых
зданий - наличие трещин и места закладки маяков, сведения о наличии пунк-
тов геодезической сети, а также знаков, установленных для строительных це-
лей, данные о системе координат и высотных отметок, сведения о ранее вы-
полненных работах по измерению деформаций и связь их с последующими
работами, описание мест закладки геодезических знаков, обоснование выбора
типа знаков, предварительная схема сети, расчет точности измерений дефор-
маций, методы измерений и применяемые приборы, порядок обработки ре-
зультатов измерений.
Геодезические наблюдения за перемещениями и деформациями зданий и
сооружений следует проводить в течение всего периода строительства и в пе-
риод эксплуатации до достижения параметров условной стабилизации дефор-
маций, установленных проектной организацией.
102
Наблюдения за деформациями и перемещениями зданий, находящихся в
эксплуатации, следует проводить в случае появления трещин, раскрытия швов,
а также резкого нарушения условий устойчивого состояния грунтов основания.
Подготовка к наблюдениям за перемещениями и деформациями зданий,
процесс наблюдений состоят из следующих этапов:
- разработка программы измерений;
- выбор конструкции, места расположения и установка опорных геодезиче-
ских знаков высотной и плановой сети;
- высотная и плановая привязки установленных опорных геодезических
знаков;
- установка деформационных марок на зданиях;
- циклические инструментальные измерения величин вертикальных и гори-
зонтальных перемещений и кренов через обусловленные временные ин-
тервалы;
- обработка и анализ результатов измерений.
Перед началом измерений вертикальных перемещений (осадки) фунда-
ментов необходимо установить опорные реперы (исходные геодезические зна-
ки высотной основы) и деформационные (осадочные) знаки на контролируе-
мых зданиях, для которых определяются вертикальные перемещения.
Реперы числом не менее трех должны размещаться:
- в стороне от проездов, подземных инженерных сетей, складских и других
территорий;
- вне зоны распространения деформаций грунтового массива от давления на
него здания;
- вне зон влияния оползневых склонов, нестабилизированных насыпей,
осадки земной поверхности от извлечения подземных твердых и жидких
полезных ископаемых, карстовых образований и других неблагоприятных
инженерно-геологических и гидрогеологических воздействий;
- на расстоянии от здания не менее тройной толщины слоя просадочного
грунта;
- в местах, где исключены влияния вибраций грунта от транспортных
средств, машин, механизмов на устойчивость репера;
- в местах, где в течение всего периода наблюдений возможен беспрепятст-
венный и удобный подход к реперам для нивелирных работ.
Конкретное расположение и конструкцию реперов должна определять ор-
ганизация, выполняющая измерения, по согласованию с проектной, строи-
тельной или эксплуатирующей организациями, а также с соответствующими
службами, имеющими в данном районе подземное хозяйство (кабельные, во-
допроводные, канализационные и другие инженерные сети).
При установке реперов в особых грунтовых условиях следует:
- в насыпных, неоднородных по составу грунтах, процесс уплотнения кото-
рых не закончен, применять реперы, заанкеренные или забитые в корен-
ные грунты на глубину не менее 1,5 м ниже насыпной толщи, защищен-
ные колодцами и предохраненные от смерзания с окружающим грунтом;
103
- в просадочных грунтах заделывать нижний конец репера на глубину не ме-
нее 1 м в песчаные или не менее 2 м в глинистые подстилающие грунты, а
также не менее 5м- при толщине слоя просадочного грунта более 10 м;
- в заторфованных грунтах применять забивные сваи, погруженные до
плотных, малодеформируемых грунтов;
- в набухающих грунтах заделывать нижний конец репера на глубину не
менее 1 м ниже подошвы залегания набухающих грунтов. При значитель-
ной толщине набухающего слоя грунта башмак репера должен распола-
гаться на глубине, где природное давление превышает давление набухания.
После установки репера на него должна быть передана высотная отметка
от ближайших пунктов геодезической сети. При значительном (более 2 км)
удалении пунктов геодезической сети от устанавливаемых реперов допускает-
ся принимать условную систему высот.
На каждом репере должны быть обозначены наименование организации,
установившей его, и порядковый номер знака.
Установленные реперы необходимо сдать на сохранение строительной
или эксплуатирующей организации по актам.
Осадочные знаки устанавливают в нижней части несущих конструкций по
всему периметру здания и внутри его, на стыках строительных блоков, по обе
стороны осадочного или температурного шва, в местах примыкания продоль-
ных и поперечных стен, на поперечных стенах в местах пересечения их с про-
дольной осью, на несущих колоннах, вокруг зон с большими динамическими
нагрузками, на участках с неблагоприятными геологическими условиями.
Конкретное расположение осадочных знаков на зданиях, а также их кон-
струкцию определяет организация, выполняющая измерения, по согласованию
с проектной, строительной или эксплуатирующей организациями, учитывая
конструктивные особенности (форму, размеры, жесткость) фундамента здания,
фундаментов по машинами, статические и динамические нагрузки на отдель-
ные их части, ожидаемую величину осадки и ее неравномерность, инженерно-
геологические и гидрогеологические условия строительной площадки, осо-
бенности эксплуатации здания, обеспечение наиболее благоприятных условий
производства работ по измерению перемещений.
Метод измерений горизонтальных перемещений и определения крена
фундамента и здания следует обосновать в программе измерения, исходя из
конструктивных особенностей фундамента и здания, инженерно-геологичес-
кой и гидрогеологической характеристик грунтов основания, возможности
применения и экономической целесообразности метода в данных условиях.
В соответствии с принятым методом измерений горизонтальных переме-
щений и кренов фундамента и здания необходимо установить вне зоны воз-
можных деформаций грунтов:
- внешние устойчивые опорные знаки в виде столбов, снабженных центри-
ровочными устройствами в верхней части знаков для установки геодези-
ческого прибора; в качестве опорных знаков допускается использовать и
грунтовые реперы;
104
- неподвижные ориентирные знаки в виде столбов; в качестве ориентирных
знаков допускается использовать пункты триангуляции и удобные для ви-
зирования точки зданий.
На объекте геодезического контроля требуется закрепить деформацион-
ные знаки.
Требуемую точность комплексных измерений вертикальных и горизон-
тальных перемещений особо значимых зданий и сооружений надлежит выпол-
нять в зависимости от ожидаемых величин перемещений, установленных про-
ектной документацией.
Для типовых зданий и сооружений при отсутствии данных о расчетных
величинах смещений и деформаций точность измерения вертикальных и гори-
зонтальных перемещений устанавливается соответственно следующим вели-
чинам их допустимых погрешностей:
- для зданий, длительное время находящихся в эксплуатации, а также воз-
водимых на скальных грунтах, - 1 и 2 мм;
- для зданий в процессе возведения на песчаных, глинистых и других сжи-
маемых грунтах - 2 и 5 мм;
- для зданий и сооружений в процессе возведения на насыпных, просадоч-
ных, заторфованных и других сильно сжимаемых грунтах - 5 и 10 мм;
- для земляных сооружений - 10 и 15 мм.
Методы и средства измерения вертикальных перемещений должны при-
ниматься в зависимости от требуемой точности результатов. Измерения осад-
ки с допустимой погрешностью от 1 до 2 мм и более высокой производятся
методами геометрического и гидростатического нивелирования с допустимой
погрешностью 5 мм и большей - геометрическим и тригонометрическим ни-
велированием, фотограмметрическими методами.
Геометрическое нивелирование применяется в качестве основного метода
измерения вертикальных перемещений.
Допускаемая невязка превышений в замкнутом ходе при числе станций п
принимается соответственно классу нивелирования: 0,15>/й; 1,5>/й;
5,0>/й мм.
Тригонометрическое нивелирование следует применять для измерения
вертикальных перемещений фундаментов (и выше расположенных конструк-
ций) при невозможности использовать геометрическое нивелирование и дру-
гие точные методы. При тригонометрическом нивелировании длина визирных
лучей ограничивается до 100... 150 м, применяются точные (Т2, Т5 и им равно-
точные) и высокоточные (ТО,5; Т1 и им равноточные) теодолиты, а также элек-
тронные тахеометры соответствующей точности.
Гидростатическое нивелирование (переносным штанговым прибором или
стационарной гидростатической системой) следует использовать для измере-
ния относительных вертикальных перемещений большего числа точек, труд-
нодоступных для измерений другими методами, а также в случаях, когда нет
условий для применения нивелира или на месте производства измерительных
работ невозможно пребывание человека по условиям безопасности труда.
105
Фотограмметрический (стереофотограмметрический) метод рационально
применять для измерения осадок, сдвигов, кренов и других деформаций по
большому числу наблюдаемых точек, маркированных на конструкциях в мес-
тах, труднодоступных для геодезических измерений, но видимых с пункта фо-
тографирования .
Горизонтальные перемещения зданий и сооружений можно измерять ме-
тодами створных наблюдений, отдельных направлений, полярным (с помощью
электронного тахеометра), триангуляции, фотограмметрии или их комбиниро-
ванием. Методы измерений горизонтальных перемещений должны принимать-
ся в зависимости от необходимой точности измерения.
Метод створных наблюдений при измерениях горизонтальных перемеще-
ний зданий следует применять для протяженных объектов при наличии опти-
ческой видимости вдоль всего здания или его части при возможности устано-
вить устойчивые концевые опорные знаки створа.
Измерение угла отклонения марки от створа следует проводить точным
или высокоточным теодолитом, снабженным окулярным или оптическим мик-
рометром. Средняя квадратическая погрешность измерения малых углов при
расстоянии от опорного знака до марки, равном 100 м и менее, не должна пре-
вышать 2", при расстоянии 600... 1000 м - 0,5".
Способ струны следует применять в защищенных от воздушных потоков
зданиях и прямолинейных галереях сооружений для непосредственного полу-
чения относительной величины горизонтальных линейных смещений конст-
рукций, определяемых как разность отклонений деформационной марки от
линии створа в последовательных циклах измерений.
Метод отдельных пересекающихся направлений следует применять для
измерения горизонтальных перемещений зданий при невозможности создать
створ или обеспечить устойчивость концевых опорных знаков створа.
Для реализации метода на объекте закрепляют деформационные марки
(визирные цели), а вне его в устойчивых грунтах закладывают не менее трех
опорных знаков с расчетом, чтобы направления со знаков на каждую визир-
ную цель пересекались под углами, не меньшими 30° и не большими 150°.
В каждом цикле высокоточным теодолитом измеряются горизонтальные уг-
лы р, между опорными направлениями и направлениями на каждую дефор-
мационную марку. Составляющая q горизонтального перемещения марки
вдоль перпендикуляра к направлению теодолит-марка вычисляется по фор-
муле
q = L tgAP = A pi/р, (1.7)
где Ар - разность в секундах между текущим значением угла Р, и его первона-
чальной величиной Ро,
АР = р,- р0;
L - расстояние от теодолита до марки, измеренное с относительной по-
грешностью не более 1:2000;
р = 206 265".
106
По величинам трех составляющих крена q\, q2 и q3 определяются полная
величина крена Q и дирекционный угол а горизонтального перемещения мар-
ки. Допускается графический способ их определения.
Крен (величину приращения крена) здания, сооружения следует измерять
методами вертикальной плоскости или отвесного проецирования, координиро-
вания, измерения углов или направлений, фотограмметрии, механическими
способами с применением кренометров, отвесов, а также их комбинированием.
Крен фундаментов определяется также нивелированием.
Предельные абсолютные погрешности измерения крена в зависимости от
высоты Н объекта, вида фундамента не должны превышать величин для:
- гражданских зданий - 0,0001/7;
- промышленных зданий, дымовых труб, доменных печей, башен и др. -
0,0005/7;
- фундаментов под машины и агрегаты - 0,00001/7 или 0,00001£ (L - длина
(ширина) фундамента).
При измерении крена здания, сооружения методом вертикальной плос-
кости следует применять высокоточные теодолиты и электронные тахеомет-
ры, методом отвесного проецирования - приборы вертикального проециро-
вания.
Проецирование деформационной марки способом вертикальной плоскости
с получением отсчета положения проекции по шкале рейки, установленной на
требуемом горизонте, должно выполняться при двух положениях визирной
трубы теодолита.
Вертикальное проецирование должно выполняться не менее чем тремя
приемами при четырех ориентациях (через 90°) прибора отвесного проециро-
вания. Отвесное проецирование при помощи оптического или лазерного зенит-
прибора (или надир-прибора) производится на палетку, закрепленную на тре-
буемом горизонте.
Относительная величина крена определяется по отклонению проекции
верхней точки вертикальной оси конструкции от нижней точки этой оси, отне-
сенной к высоте здания.
Линейная величина крена фундамента определяется также разностью от-
меток его точек, которые в проектном положении должны располагаться в од-
ной горизонтальной плоскости.
При измерении крена методом координирования необходимо установить
не менее двух опорных знаков, образующих базис, с концов которого опреде-
ляются координаты верхней и нижней точек здания, принадлежащих одной
вертикальной оси.
В случае если с концов базиса не видно основания здания, необходимо оп-
ределить точки, принадлежащие одной вертикальной оси объекта. Способом
засечек вычислить координаты верхней точки здания, а координаты осевой
точки в основании определить, используя полигонометрический ход, проло-
женный от пунктов базиса и имеющий не более двух сторон.
107
Для измерения крена зданий сложной геометрической формы следует ис-
пользовать метод измерения горизонтальных направлений с двух постоянно
закрепленных опорных знаков, расположенных на взаимно перпендикулярных
направлениях (по отношению к зданию).
Для измерения кренов фундаментов под машины и агрегаты в промыш-
ленных зданиях и сооружениях помимо нивелирования целесообразно приме-
нять переносные или стационарные кренометры, позволяющие определить
наклон в градусной или относительной мере.
Измерение крена гидротехнических сооружений следует проводить с по-
мощью прямых отвесов (или прибором вертикального проецирования), поме-
щенных внутри сооружения.
В процессе работ по измерениям перемещений и деформаций зданий по
каждому циклу измерений должна выполняться камеральная обработка полу-
ченных результатов:
- проверка полевых журналов;
- уравнивание геодезических сетей;
- составление ведомостей отметок и осадки марок, направлений (углов),
величин абсолютного и относительного крена, пространственных переме-
щений деформационных марок;
- оценка точности проведенных измерений, включая сравнение полученных
погрешностей (или невязок) с допусками для данного метода и класса
точности измерений;
- графическое оформление результатов измерений.
По результатам каждого цикла измерения перемещений и деформаций
зданий и сооружений следует составлять промежуточный или заключитель-
ный технический отчет. В отчет первого цикла и заключительный следует
включать:
- краткое описание цели измерения деформаций на данном объекте;
- характеристики геологического строения основания, физико-механичес-
ких свойств грунтов и инженерно-геологические разрезы основания под
фундаментами;
- конструктивные особенности здания и его фундамента;
- описание конструкций установленных реперов, опорных и ориентирных
знаков, деформационных марок, устройств для измерения величин разви-
тия трещин;
- схемы размещения опорных и деформационных знаков;
- примененную методику измерений;
- ведомости координат и перемещений деформационных знаков;
- графики и эпюры вертикальных, горизонтальных перемещений, кренов,
развития трещин во времени, роста нагрузки на основание;
- перечень факторов, способствующих возникновению деформаций;
- выводы о результатах измерений.
108
В промежуточные отчеты включаются схемы размещения геодезических
знаков, ведомости координат и перемещений деформационных знаков, графи-
ки деформаций, текущие выводы и предложения.
3.1.9. Мониторинг технического состояния высотных зданий
в процессе строительства и эксплуатации
Внезапные обрушения строительных объектов, произошедшие как в на-
шей стране, так и за рубежом (например, купола «Трансвааль-парка» в г. Мо-
скве в 2004 г., секции аэропорта в Париже в 2005 г., кровли бассейна в Перми в
2006 г., кровель катков в Германии и Австрии в 2006 г., Басманного рынка в
г. Москве в 2006 г. и др.), вывели вопросы контроля технического состояния
несущих конструкций эксплуатируемых зданий и сооружений на одно из пер-
вых мест в системе их комплексной безопасности.
Серьезная дискуссия по вопросам обеспечения безопасности уже начатого
и планируемого строительства высотных домов и комплексов в г. Москве, свя-
занная с недостаточностью опыта возведения таких объектов на грунтах, свой-
ственных городу, также требует практических решений в этой области.
Высотные здания относятся к категории тех объектов города, аварийное
состояние которых может вызвать непредсказуемые катастрофические послед-
ствия. Поэтому на каждом таком здании должна быть реализована комплексная
система безопасности. Одним из важнейших элементов этой системы являют-
ся меры по предупреждению обрушения здания под воздействием природно-
техногенных нагрузок, особенно таких, как ветровые нагрузки, промышленная
динамика, изменения в грунтовых условиях под объектом. В связи с этим
главной задачей безопасной эксплуатации высотных зданий является контроль
напряженно-деформированного состояния их несущих конструкций.
Все это вызывает необходимость системной организации контроля техни-
ческого состояния несущих конструкций зданий и сооружений на основе мо-
ниторинга изменения их напряженно-деформированного состояния.
В ГУП «МНИИТЭП» разработана методика диагностики деформационно-
го состояния несущих конструкций высотного здания (патент № 2254426 на
изобретение «Способ определения изменений напряженно-деформированного
состояния конструкций здания или сооружения» и патент № 2292433 на изо-
бретение «Способ определения изменений напряженно-деформированного
состояния конструкций здания или сооружения сложной пространственной
формы»), основанная на анализе изменения передаточных функций, построен-
ных для различных по высоте участков здания. Под передаточной функцией
части здания понимается отношение компонент-спектров мощности зарегист-
рированных сигналов в двух точках здания, а именно в месте динамического
воздействия, заданного в виде широкополосного импульса, и в месте регист-
рации отклика этого воздействия, прошедшего через рассматриваемую часть
здания. Такая передаточная функция характеризует напряженно-деформиро-
ванное состояние конструкций в той части здания, через которую прошел за-
109
данный широкополосный импульс. Измене-
ние передаточной функции свидетельствует
об изменении напряженно-деформирован-
ного состояния конструкций. Таким обра-
зом, удается не только выявить изменение
напряженно-деформированного состояния
конструкций здания, но и локализовать ме-
сто такого изменения в пределах части зда-
ния между соседними точками измерения.
Методика положена в основу стацио-
нарной станции мониторинга основных не-
сущих конструкций высотных зданий, пре-
дусмотренной МГСН 4.19-2005.
На рис. 1.3 представлена схема распо-
ложения измерительных пунктов на высот-
ном здании простой формы (параллелепи-
пед, конус, цилиндр, призма и др.) при мо-
ниторинге его конструкций.
Рис. 1.3. Схема расположения измерительных
пунктов при мониторинге деформационного
состояния строительных конструкций
высотного здания:
7 - измерительный пункт, в котором производятся
трехкомпонентные измерения ускорений; 2 — изме-
рительный пункт, в котором производятся измере-
ния наклонов здания; 3 - центральное устройство
сбора информации; 4 - каналы связи между измери-
тельным пунктом и центральным устройством сбора
информации
Мониторинг напряженно-деформированного состояния несущих конст-
рукций высотных зданий, имеющих сложную в плане форму, например зда-
ний, состоящих из нескольких башен, объединенных между собой системами
одно- и многоэтажных связей, зданий, имеющих П-образную форму и др.,
необходимо проводить по схемам, отличным от предложенной для простых
по форме высотных зданий. Как правило, для таких зданий следует прово-
дить регистрацию трехкомпонентных колебаний конструкций по нескольким
вертикальным осям на одних и тех же уровнях по горизонтали (этажах). Та-
кая система измерений позволяет строить передаточные функции, на основе
которых возможен контроль напряженно-деформированного состояния кон-
струкций между точками измерений, не только по высоте здания, но и в по-
перечных направлениях для контроля состояния связей между основными
частями здания.
110
Иллюстрацией изложенного может служить административное здание за-
конодательной и исполнительной власти г. Москвы - многофункциональный
объект ММДЦ «Москва-Сити», имеющий сложную планировочную структуру.
Объект состоит из пяти башен, одной центральной и четырех угловых, со-
единенных между собой разветвленной многоуровневой (в основном двух-
этажной) системой связей (соединительных переходов, создающих единство
конструкции здания). Напряженно-деформированное состояние конструкций
такой строительной системы может контролироваться пятью стационарными
станциями, располагаемыми в каждой башне в соответствии со схемой, пред-
ложенной для простых высотных зданий. Однако для контроля конструкций
систем связей между этими башнями необходимо, чтобы измерительные пунк-
ты станций, во-первых, располагались в местах (этажах) многоуровневых сис-
тем связей и, во-вторых, на одних и тех же горизонтальных уровнях, т.е. эта-
жах. При такой организации измерений молено строить передаточные функции
как по вертикали (для контроля изменения напряженно-деформированного
состояния конструкций, расположенных между соседними пунктами измере-
ний), так и по горизонтали (для контроля изменения состояния конструкций,
расположенных между башнями). Необходимо также следить за кренами ба-
шен, оборудовав на каждой из них систему наблюдений по схеме для простых
по форме высотных зданий.
Таким образом, для высотных зданий сложной в плане формы требуются
специальные схемы расстановки приборов для мониторинга состояния их не-
сущих конструкций, зависящие как от конструктивных особенностей этих объ-
ектов, так и от их пространственного архитектурно-технического решения.
После трагедии в «Трансвааль-парке» появилось много предложений по
использованию для контроля технического состояния несущих конструкций
зданий и сооружений автоматических станций, работающих непрерывно
(круглосуточно) в режиме реального времени. Однако контроль технического
состояния зданий в настоящее время нельзя осуществить автоматически, так
как это состояние определяется на основе поверочных расчетов с уточненны-
ми по результатам обследования расчетной схемой объекта и реальными
прочностными характеристиками материала конструкций, что пока не подда-
ется автоматизации. Контроль отдельных параметров ограниченного числа
несущих элементов, как правило, не дает объективной информации о реальном
техническом состоянии здания. Режим круглосуточного мониторинга малоэф-
фективен, а потому нецелесообразен.
Обрушение зданий может происходить по двум схемам: либо с постепен-
ным накоплением напряжений и деформаций и последующим обрушением
несущих конструкций, либо быстротечно (прогрессирующее обрушение) даже
при кратковременной, но существенной перегрузке важного несущего элемен-
та конструкций, при разрушении которого и возможно последующее прог-
рессирующее обрушение. Таким примером стало разрушение зданий ВТЦ в г.
Нью-Йорке в 2001 г., при проектировании которых подобная ситуация не была
предвидена.
111
В настоящее время эффективными могут являться только надежный рас-
чет несущих элементов конструкций и соответствующие конструктивные ме-
роприятия, обеспечивающие недопустимость прогрессирующего обрушения,
поскольку при таком обрушении не могут помочь какие-либо системы контро-
ля деформаций строительных конструкций. Если процесс начался, то из-за его
быстротечности, равносильной взрыву, даже предварительное обнаружение не
дает возможности предпринять какие-либо действия по его предотвращению
или спасению людей и оборудования.
Для большинства высотных зданий сложной в плане формы эффективной
системой связи между пунктами измерений и центральным устройством сбора
информации является беспроводная радиосвязь. В настоящее время создается
система беспроводной связи для станций мониторинга технического состояния
конструкций зданий и сооружений на основе сверхширокополосных малогаба-
ритных приемопередатчиков, использующих хаотический сигнал в качестве
носителя информации.
По сравнению со стандартными узкополосными сигналами (например,
применяемыми в технологии Wi-Fi) сверхширокополосные сигналы обладают
высокой устойчивостью в сложных средах с многолучевым распространением,
какими являются высотные здания.
Беспроводная система связи относится к новому поколению сверхширо-
кополосных беспроводных сетей, удовлетворяющих международным тре-
бованиям по диапазону и уровню электромагнитного излучения и имеющих
значительные преимущества перед предыдущим поколением по следующим
характеристикам: масса и габариты, стоимость, экологическая безопасность,
надежность, время автономной работы без внешнего источника питания и без
обслуживания (до 5... 10 лет), электромагнитная совместимость, защищен-
ность от несанкционированного доступа. При первой схеме обрушения, как
показывает многолетний опыт обследований и мониторинга зданий, нет необ-
ходимости вести непрерывный контроль деформаций конструкций, достаточно
его вести регулярно и периодически, например, один раз в год. Защиа от вто-
рой схемы обрушения - максимально допустимое количество устройств в сети.
На основании методики динамического зондирования и ранней диагно-
стики деформационного состояния, несущих конструкций, которая базируется
на анализе изменения передаточных функций, построенных для различных по
высоте участков здания, ГУП «МНИИТЭП» совместно с рядом организаций
разработана автоматизированная станция мониторинга деформационного со-
стояния высотных зданий.
Станция, представляющая собой распределенную информационную сис-
тему, состоит из:
- измерительных пунктов с датчиками для регистрации трехкомпонентных
ускорений колебания конструкций, устанавливаемых на несущих конст-
рукциях и расположенных в зависимости от конфигурации высотного зда-
ния; измерительных пунктов с датчиками для регистрации кренов здания,
устанавливаемых на несущих конструкциях и расположенных в нижнем
112
подземном этаже высотного здания; места централизованного сбора ин-
формации станции;
- системы связи между измерительными пунктами и местом централизо-
ванного сбора информации.
Синхронная регистрация колебаний всех датчиков позволяет анализиро-
вать поведение конструкций здания при динамических воздействиях, вклю-
чая ветровые нагрузки, а раздельная регистрация прохождения задаваемого
последовательно на различных этажах здания широкополосного импульса в
нескольких измерительных пунктах позволяет строить и анализировать пере-
даточные функции тех частей здания, в которых расположены эти пункты.
На станции осуществляется также контроль общего наклона здания и его
частей.
Станция разработана с применением современных технологий и требова-
ний эргономики, надежности и безопасности, обладает высокой точностью и
чувствительностью в широком динамическом и частотном диапазонах. Мо-
дульная структура станции позволяет производить наращивание конфигура-
ции применительно к объекту, обладает живучестью в аварийных ситуациях за
счет устойчивости к перегрузкам и наличия автономного питания.
Интеллектуальные измерительные
модули ускорений и наклонов станции
связаны по интерфейсу RS-485 единой
коммуникационной линией связи через
адаптер с центральным компьютером.
Измерительные модули ускорений
(рис. 1.4) монтируются в специально
оборудованных шкафах, предусмат-
риваемых проектом. Эти модули уста-
навливают через 4...5 этажей, включая
подземные, модули наклонов устанав-
ливаются в нижней части здания.
Компьютер совместно с адаптером
и встроенными в измерительные моду-
Рис. 1.4. Измерительный модуль
(акселерограф ЦТА-1М)
ли микроконтроллерами осуществляет
синхронное измерение и сбор цифро-
вых данных, их обработку и хранение.
Компьютер с адаптером размещаются
в специально выделенном помещении - пункте управления (месте централизо-
ванного сбора информации станции). Этот пункт может быть объединен с дру-
гими техническими помещениями, например, диспетчерской.
Измерительные модули ускорений обеспечивают высокочувствительные
измерения амплитуд ускорений (от 10-5 м/с2) колебаний здания в точках наблю-
дения по трем ортогональным компонентам в полосе частот 0,1...50 Гц, в дина-
мическом диапазоне до 120 дБ при частоте дискретизации сигнала 400 Гц/канал.
Измерения наклона производятся с ошибкой не более 3 угловых секунд.
113
Пакет программно-математического обеспечения станции включает:
управляющую программу, пользовательский графический интерфейс, средства
цифровой интерактивной обработки.
Управляющая программа организует функционирование станции в целом.
В задачи управляющей программы входят: инициализация и подготовка тех-
нических средств станции к работе, конфигурирование и тестирование систе-
мы, управление вводом цифровой информации в компьютер. Пользователь-
ский интерфейс программы дает удобное графическое представление много-
канальной информации в режиме реального времени, имеет комфортную
справочную систему с контекстной помощью.
Цифровая обработка включает в себя два основных этапа: первый - пред-
варительная обработка зарегистрированных сигналов с целью улучшения со-
отношения сигнал/шум и выделения полезной составляющей сигнала (норми-
рование, деконволюцию, полосовую фильтрацию и спектральный анализ);
второй - расчет основных динамических параметров зарегистрированных сиг-
налов и передаточных функций.
После выявления мест изменения напряженно-деформированного состоя-
ния конструкций осуществляется инструментальное обследование этих частей
высотного здания, по результатам которого делаются выводы о деформацион-
ном состоянии конструкций, причинах изменения их напряженно-
деформированного состояния и необходимости принятия мер по восстановле-
нию или усилению конструкций.
Сказанное выше относится к проведению мониторинга несущих конст-
рукций высотного здания с помощью автоматизированной стационарной стан-
ции, которая монтируется на уже возведенном здании. Однако надзор за со-
стоянием конструкций требуется и в период проведения строительных работ.
Для обеспечения этой фазы мониторинга ГУП «НИИ Мосстрой» разработал
Технические рекомендации по проведению научно-технического сопровожде-
ния строительно-монтажных работ и мониторинга состояния конструкций при
возведении большепролетных, высотных и других уникальных зданий и со-
оружений (TP XXX-05).
Научно-техническое сопровождение строительства объектов и монито-
ринг включают в себя:
- геотехнический мониторинг по специальной программе;
- систематическое слежение за техническим состоянием и поведением зда-
ния в процессе строительства, а также оперативное решение задач, возни-
кающих перед участниками строительства;
- оценку технических решений для наружных ограждающих конструкций и
фасадных систем, в том числе проверку расчетов усилий в элементах на-
весных фасадных систем (по специальному техническому заданию);
- экспертную оценку установленной зоны влияния нового строительства на
окружающую застройку;
- выполнение мониторинга объекта строительства и близлежащих зданий,
находящихся в зоне влияния строительства;
114
- составление прогноза осадок и кренов фундаментов;
- контроль соответствия возводимых строительных конструкций проекту,
разработку в необходимых случаях предложений по усилению или изме-
нению конструкций; наблюдение за состоянием антикоррозийной и огне-
вой защиты металлических элементов, изделий, сварных швов;
- контроль за ведением исполнительной документации и выполнением всех
предписаний и указаний надзорных органов; мониторинг особо ответст-
венных конструкций по специальной программе; мониторинг фасадных
систем по специальной программе;
- участие в работе приемосдаточной комиссии (по решению заказчика).
Мониторинг объекта строительства и близлежащих зданий, находящихся
в зоне влияния строительства, может производиться с помощью разработан-
ной ГУП «МНИИТЭП» совместно с Российской инженерной академией и уже
внедренной в практику московских организаций передвижной станции мони-
торинга деформационного состояния зданий. Станция предназначена для сбо-
ра информации о техническом состоянии и поведении зданий, а также о проч-
ностных свойствах их материалов для получения заключения о техническом
состоянии объекта, в том числе в период его строительства, и возможности его
дальнейшего безопасного возведения. Станция смонтирована на базе микроав-
тобуса и проводит мониторинг как возводимых зданий и сооружений, так и
попадающих в зону влияния строек и природно-техногенных воздействий с
целью обеспечения безопасной эксплуатации этих объектов. Станция позволя-
ет осуществлять мониторинг особо ответственных конструкций возводимого
здания, а также выявлять здания и сооружения в зоне влияния строительства,
находящиеся в ограниченно работоспособном или аварийном состоянии, про-
изводить оценку их текущего технического состояния и устанавливать необ-
ходимость проведения мероприятий по устранению предпосылок аварии.
Невысокая стоимость оборудования передвижной станции позволяет про-
водить мониторинг и обследования по приемлемой для заказчика цене. В на-
стоящее время уже освоено производство оборудования станций; ведется ре-
гулярная оценка технического состояния существующих зданий по заказу за-
интересованных организаций г. Москвы.
По предложению ГУП «МНИИТЭП» в МГСН 4.19-2005 предусмотрена
необходимость установки на многофункциональных высотных зданиях и ком-
плексах стационарных станций мониторинга и приведены соответствующие
требования к проектированию этих станций.
В развитие МГСН 4.19-2005 институт совместно с рядом организаций го-
рода разработал «Временные рекомендации по организации и проведению мо-
ниторинга при эксплуатации многофункциональных высотных зданий и зда-
ний-комплексов в городе Москве» РМ-2957. В этом документе приведены не
только правила обследования зданий, согласующиеся с требованиями, разра-
ботанных ГУП «МНИИТЭП» «Рекомендаций по обследованию и мониторингу
технического состояния зданий и сооружений в городе Москве» (далее - «Ре-
комендации») и МДК 2-03.2003 «Правила и нормы технической эксплуатации
115
жилищного фонда», но впервые представлен регламент работы стационарной
станции мониторинга технического состояния конструкций высотных зданий.
Для практической реализации упомянутых нормативно-методических до-
кументов ГУП «МНИИТЭП» разработал «Пособие по использованию техни-
ческих средств» для проведения комплексных обследований и мониторинга
технического состояния зданий и сооружений». В этом методическом доку-
менте подробно изложены методики, приборы и оборудование, с помощью ко-
торых можно осуществить работы по обследованию и мониторингу объектов
различного назначения, предусмотренные «Рекомендациями».
В настоящее время ГУП «МНИИТЭП» совместно с ГУП «НИАЦ» закан-
чивает разработку стоимостной базы для работ по обследованию и мони-
торингу технического состояния зданий и сооружений, выполняемых в соот-
ветствии с требованиями «Рекомендаций».
При обследовании и мониторинге зданий и сооружений часто используют
анализ изменения динамических параметров объектов для контроля их напря-
женно-деформированного состояния. В «Рекомендациях» также предусмотре-
на регистрация динамических параметров объектов, в частности периода и ло-
гарифмического декремента основного тона собственных колебаний зданий и
сооружений.
ГУП «МНИИТЭП» разработана методика определения периода и лога-
рифмического декремента основного тона собственных колебаний зданий и
сооружений, базирующаяся на использовании природно-техногенных динами-
ческих воздействий.
Таким образом, за последние три года были заложены основы для созда-
ния современной нормативной базы по комплексному обследованию и мо-
ниторингу технического состояния многофункциональных высотных зданий и
комплексов в г. Москве, в которых впервые системно объединяются норма-
тивные, методические и стоимостные аспекты проблемы.
3.2. Научно-техническое сопровождение и мониторинг
высотных зданий на стадии строительства
Для высотных зданий следует предусматривать научно-техническое со-
провождение как на стадии проектирования, так и на стадии строительства.
Научно-техническое сопровождение строительства, включая мониторинг
поведения здания в процессе возведения, осуществляется под руководством
специальной рабочей группы, которая создается из представителей заказчика,
генерального проектировщика, генерального подрядчика и научно-исследова-
тельских организаций по специально разработанной программе.
Научно-техническое сопровождение осуществляется научно-исследова-
тельской организацией или группой организаций по профилю их деятельности и
предусматривает их участие на всех этапах строительства, начиная от проекти-
рования в виде экспертизы, консультаций и информационного обеспечения, а
также оказание научно-технической помощи при внештатных ситуациях в про-
цессе строительства и анализа системы контроля качества строительства.
116
Проведение мониторинга на стадии строительства высотных зданий осу-
ществляется по следующим разделам:
- объектный, включающий все виды наблюдений (в том числе геотехниче-
ский мониторинг) за состоянием оснований, фундаментов, несущих и ог-
раждающих конструкций подземной и надземной частей строящегося
здания, существующих зданий и сооружений, попадающих в зону его
влияния;
- геолого-гидрологический, включающий системы режимных наблюдений
за изменением состояния грунтов, уровней и состава подземных вод и за
развитием деструктивных процессов: эрозии, оползней, карстово-суффо-
зионных явлений, оседания земной поверхности и др., а также за состоя-
нием температурного, электрического и других полей;
-аналитический, включающий анализ и оценку результатов мониторинга,
выполнение расчетных прогнозов, сравнение прогнозируемых величин
параметров с результатами измерений, разработку мероприятий по преду-
преждению или устранению негативных последствий вредных воздейст-
вий и недопущению опасных последствий от увеличения интенсивности
этих воздействий;
- дополнительные подразделы, учитывающие конкретные условия площад-
ки строительства уникального сооружения повышенного уровня ответст-
венности.
Перечень контролируемых конструкций и элементов устанавливается на
основании расчетной модели здания, экспертных оценок и по результатам тех-
нической диагностики.
Выбор средств и оборудования (систем) для проведения мониторинга зда-
ния производится исходя из задач мониторинга, конструктивных особенностей
здания, возможности доступа к конструкциям и размещения датчиков, а также
прокладки коммуникационных систем.
При составлении программы мониторинга, в том числе геотехнического,
следует предусматривать включение в его состав:
- систем наблюдений за состоянием фундаментов возводимого высотного
здания, а также существующих зданий и сооружений, попадающих в зону
его влияния; за состоянием оснований высотного здания и окружающих
зданий и сооружений; за состоянием окружающей природной среды;
- оценку результатов наблюдений и сравнение их с проектными данными;
- прогноз на основе результатов наблюдений изменения состояния возво-
димого высотного здания, окружающих его зданий и сооружений, харак-
теристик свойств их оснований;
- разработку в необходимых случаях мероприятий по ликвидации недопус-
тимых отклонений и негативных последствий;
- контроль за выполнением принятых решений.
Система наблюдения за состоянием конструкций высотного здания и су-
ществующих, окружающих его сооружений включает:
117
- измерение перемещений фундаментов высотного здания и сооружений
(осадки, крены, горизонтальные смещения и др.);
- фиксацию и наблюдение за образованием и раскрытием трещин;
- измерение уровня колебаний здания и сооружений при наличии динами-
ческих воздействий.
Система наблюдений за окружающей средой включает наблюдения за из-
менением инженерно-геологических и геоэкологических условий территории
расположения здания, за развитием неблагоприятных инженерно-геологичес-
ких процессов (карст, суффозия, оползни), за изменением геоэкологической
обстановки, радиационного излучения, за загрязнением грунтов и подземных
вод, газовыделением.
Наблюдения за подземными и надземными конструкциями высотного зда-
ния и существующих, окружающих его сооружений осуществляются путем
сочетания визуальных и инструментальных наблюдений.
Визуальные наблюдения включают в себя:
- осмотр конструкций (помещений) подземной части здания; осмотр несу-
щих и ограждающих конструкций надземной части;
- фиксацию появления и состояния трещин в конструкциях (установление
направления, протяженности и величины раскрытия трещин, установку
маяков на трещинах и систематическое ведение журнала наблюдений за
ними).
Инструментальные методы включают в себя в различных сочетаниях:
- геодезический контроль, в процессе которого осуществляется измерение:
• вертикальных перемещений (осадок, просадок, подъемов);
• горизонтальных перемещений (сдвигов);
• кренов и неравномерных вертикальных перемещений;
- метод акустической эмиссии - позволяет обнаружить дефекты, развиваю-
щиеся в процессе строительства здания, установить их характер и степень
опасности;
- высокоточные спутниковые геодезические системы на основе GPS-
аппаратуры (Globol Positiong System), позволяющей в реальном масштабе
времени измерять положение конструктивных элементов здания;
- систему измерения углов наклона и частот основных форм колебаний
строительных конструкций.
Методы измерений вертикальных и горизонтальных перемещений и опре-
деления крена здания и неравномерности осадок следует устанавливать про-
граммой измерения деформаций в зависимости от требуемой точности измере-
ния, конструктивной особенности фундамента подземных и надземных частей,
инженерно-геологических и гидрогеологических особенностей территории и
величин характеристик свойств грунтов основания, возможности применения
метода в конкретных условиях.
Вертикальные и горизонтальные перемещения фундаментов должны оп-
ределяться относительно существующих, не находящихся в зоне влияния экс-
118
плуатируемого здания, или закладываемых дополнительных реперов опорной
геодезической сети (глубоких и грунтовых).
Измерение вертикальных перемещений фундаментов должно проводиться
нивелированием первого класса ежемесячно.
Наблюдения за состоянием оснований высотного здания и окружающих
сооружений осуществляется путем измерений параметров напряженно-
деформируемого состояния вовлекаемых в работу грунтовых массивов и оцен-
ки изменений физико-механических характеристик грунтов оснований.
Измерения послойных деформаций оснований осуществляются в соответ-
ствии с требованиями ГОСТ 24846 с использованием сети грунтовых марок.
При выполнении наблюдений за состоянием окружающей природной сре-
ды осуществляются режимные гидрогеологические наблюдения в сети пробу-
ренных и оборудованных на все горизонты подземных вод гидрогеологиче-
ских скважин.
При режимных наблюдениях следует определять:
- изменение уровней подземных вод; пьезометрические напоры воды в
грунтовом массиве;
- расходы воды, связанные с фильтрацией; коэффициент фильтрации грун-
тов; температуру грунтов в массиве; химический состав подземных вод;
химический состав, температуру и мутность профильтрованной воды в
дренажах и коллекторах; эффективность работы дренажных, водопонизи-
тельных и противофильтрационных систем.
Режимные наблюдения должны проводиться ежеквартально.
По результатам геотехнического мониторинга возводимого высотного
здания составляется отчет, который представляется заказчику, генеральному
проектировщику и эксплуатирующей организации.
Отчет должен содержать:
- результаты мониторинга, представленные в виде дефектных ведомостей;
- графики развития осадок и их неравномерностей, а также деформаций по-
верхности территории и послойных деформаций оснований высотного
здания; акты освидетельствования состояния фундаментных конструкций;
- документы, отражающие качество работ по устройству основания, фунда-
ментов и других несущих конструкций здания;
- заключение о надежности возводимого высотного здания и соответствии
здания проекту и требованиям нормативно-технической документации, а
также о состоянии зданий и сооружений окружающей застройки;
-технические предложения и мероприятия по ликвидации отрицательных
последствий строительства высотного здания, если такие имеются.
В случае возникновения при строительстве высотного здания деформаций
и других явлений, отличающихся от прогнозируемых и представляющих опас-
ность для здания и окружающей застройки, следует без задержки информиро-
вать об этом контролирующие и заинтересованные организации для совмест-
ной разработки необходимых мер.
119
3.2.1. Инструментальные обследования конструкций
и грунтов оснований
Высотные здания становятся особенностью современного силуэта крупно-
го города. Обеспечение безопасности при их строительстве и эксплуатации
требует постоянного контроля состояния (мониторинга) объекта. Вслед за
промышленными и специальными сооружениями такие работы в настоящее
время предпринимаются для зданий гражданского назначения. Существенно,
что требования проведения инструментального мониторинга содержатся в
МГСН 4.19-2005, которыми руководствуются не только при возведении вы-
сотных зданий и многофункциональных комплексов в г. Москве, но и в других
городах России (например, в г. Казани). Нормативы США и Европы преду-
сматривают наблюдение за состоянием конструкций и грунтов основания, но
не содержат конкретных указаний по методам и схемам проведения инстру-
ментального мониторинга. Благодаря развитию методик и средств измерений,
цифровой обработки сигналов в настоящее время для мониторинга существует
широкий набор возможностей выбора инструментов и схем. Здесь важно для
конкретного объекта и заданных технико-экономических показателей по-
добрать оптимальный вариант системы мониторинга, наиболее полно контро-
лирующей его состояние. Ниже представлены концепция и примеры создания
различных вариантов систем на основании опыта мониторинга высотного
строительства в России (с 2003 г.) и практики строительства за рубежом.
Инструментальный мониторинг зданий опирается в основном на следую-
щие типы методик:
- геодезические измерения; выполняются как с помощью традиционной ни-
велировки, так и с использованием современных цифровых датчиков,
спутниковых GPS-технологий, возможно лазерное сканирование объекта.
Данные методики позволяют определять перемещение объекта (здания
или отдельных его частей) в пространстве, в том числе измерять осадки и
крены. Существенно, что получаемые данные соответствуют состоянию
на момент измерений, т.е. при достаточно редких по времени замерах ме-
тодики не дают подробной динамики поведения объекта;
- инженерно-геологические наблюдения состояния грунтового массива в
основании и в окрестности здания. Существует набор схем как разной
трудоемкости и стоимости, так и разной разрешающей способности и ин-
формативности - от измерений в отдельных скважинах до межскважинно-
го просвечивания (вплоть до получения 3-мерного томографического изо-
бражения). В зависимости от выбора датчиков можно вести мониторинг
дифференциальных (послойных) или суммарных осадок грунтов основа-
ния, уровня воды, порового давления в породах (параметра, используемо-
го в расчетах за рубежом). Помимо скважин важную информацию полу-
чают при размещении под фундаментной плитой сети датчиков давления
на грунт, в сваях - вертикальных нагрузок. Наблюдения могут вестись не-
прерывно или достаточно часто по времени, т.е. имеется возможность сле-
дить за особенностями динамики объекта;
120
- измерения нагрузок и деформаций в конструкциях фундамента и надзем-
ной части. Для этого также существует набор инструментов (ниже рас-
смотрены схемы с использованием вибрационных датчиков напряжений,
монтируемых по 1-, 2- и 3-м координатам (X, Y, Z) в точке и размещаемых
в фундаментной плите, а также в стенах, пилонах и колоннах здания). На-
блюдения могут вестись в автоматическом режиме; сейсмометрические
методики; могут выполняться различными измерительными устройствами -
деформографами, наклономерами и сейсмометрами (велосиметрами, аксе-
лерометрами).
Рис. 1.5. Блок-схема инструментального мониторинга высотного комплекса
«Континенталь» на просп. Маршала Жукова в г. Москве:
GPS - приборы для определения местоположения и точного времени
121
Схемы наблюдений разнообразны, включают варианты возбуждения ко-
лебаний здания как искусственными (удары, вибраторы), так и естественными
(ветер, микросейсмы) источниками. Сейсмометрические измерения дают
«мгновенную» картину состояния объекта, наблюдая которую во времени
можно получить разнообразную информацию об особенностях динамики со-
оружения. Следует отметить, что если первые три типа наблюдений дают в
основном «прямую» информацию (величины осадок, нагрузок и пр.), то реги-
страция колебаний требует как сложной предварительной обработки, так и
создания моделей динамики сооружения. Особенностью сейсмометрических
методик является то, что схемы наблюдений могут быть достаточно простыми
(вплоть до одной точки). Кроме того, они дают возможность контролировать
не только величины ускорений, но и, как показано ниже, позволяют судить о
совместной работе здания и грунтов основания, в том числе выявить неизвест-
ные ранее явления.
Комплексирование первых трех типов мониторинга с сейсмометрически-
ми наблюдениями позволяет связать между собой все получаемые данные. На
рис. 1.5 представлен пример блок-схемы системы мониторинга, разработанной
для высотного комплекса «Континенталь» с плитным фундаментом в г. Моск-
ве на просп. Маршала Жукова.
Рис. 1.6. Блок-схема мониторинга комбинированных плитно-свайных фундаментов
(КПСФ)
122
Система мониторинга включает инструментальную (аппаратурную) часть
и программное обеспечение, собирающее данные, их обрабатывающее и оце-
нивающее состояние здания. Более подробно ключевые узлы системы обсуж-
даются ниже. На рис. 1.6 приведена схема инструментального мониторинга
для элемента высотного здания - комбинированного плитно-свайного фунда-
мента (КПСФ), разработанная в соответствии с требованиями зарубежных
нормативов (Еврокод ЕС7). Сопоставление схем показывает единство концеп-
ции, методов и средств осуществления инструментального мониторинга вы-
сотных зданий.
Рис. 1.7. Схема расстановки оборудования инструментального
мониторинга высотных зданий в г. Москве (а) и в г. Казани (б):
1 - геодезические реперы для измерения осадок; 2 - датчики давления
на грунт; 3 - датчики порового давления; 4 - скважинные датчики осадок
(послойных и суммарных); 5 - тензодатчики; 6 - сейсмометры для изме-
рения колебаний; 7 - двухкоординатный инклинометр (измерение крена)
123
Примеры инструментального обеспечения систем мониторинга для плит-
ного (г. Москва) и плитно-свайного (г. Казань) фундаментов показаны на
рис. 1.7. Инструментальное оснащение мониторинга может варьироваться, но
основными элементами являются:
- скважинные измерения осадок в грунтах, при малом числе скважин до-
полняются измерениями наклонов;
- измерения порового давления и вариации уровня грунтовых вод;
- определения нагрузок на грунт и напряжений в фундаментной плите и
сваях;
- измерения напряжений в конструкциях: стенах, пилонах и колоннах;
- наблюдение колебаний здания.
Рассмотрим в соответствии с имеющимся опытом принципы проектирова-
ния размещения оборудования. Определяющими для подбора конкретных из-
мерительных средств являются объемно-планировочное и конструктивное ре-
шения объекта, результаты инженерно-геологических изысканий. Основу гео-
метрии размещения составляют результаты расчетов статики и динамики со-
оружения, важную роль играют результаты аэродинамических испытаний
макетов. Проиллюстрируем конкретными примерами.
Датчики в грунтах основания
На рис. 1.8 представлены результаты расчетов осадок, нагрузок и момен-
тов для коробчатой фундаментной плиты высотного корпуса жилого комплек-
са на просп. Маршала Жукова в г. Москве. На плане показаны места установки
скважинных датчиков осадок (суммарных и послойных), порового давления, а
также датчиков давления на грунт и напряжений в плите (по 3-м направлени-
ям: X, У, Z). Видно, что скважины для измерения осадок (5 шт.) позволяют
контролировать состояние объекта по основным осям плана, причем для зон
разной нагруженное™. Достаточно «спокойная» инженерно-геологическая
ситуация и устойчивость здания по соотношению ширина-высота позволили
«сэкономить» на датчиках крена. Датчики давления на грунт и напряжений в
плите образуют своеобразные поля, геометрия их расположения определяется
расчетными полями осадок и нагрузок, при этом контролируются участки раз-
ного нагружения и осадки. Таким образом, данная система позволяет не толь-
ко вести мониторинг объекта, но и сопоставлять расчетные и реальные вели-
чины, получаемые на натурном объекте.
Ниже показаны примеры из практики высотного строительства с исполь-
зованием КПСФ в г. Франкфурт-на-Майне (Германия). Возведение знаменито-
го 30-этажного Мессе-Торхауса (1983-1985 гг.) положило начало применению
КПСФ в Германии. Фундамент представлен двумя плитами, каждая из кото-
рых располагается на 42 буронабивных сваях диаметром 0,9 м и длиной 20 м.
Эффективная нагрузка на плиту 200 МН. Мониторинг осуществлялся (рис. 1.9):
скважинным измерением осадок, датчиками давления на грунт, датчиками де-
формаций в наборе точек по длине сваи и нагрузок на пяте свай.
124
Помимо контроля осадок здания измерения показали (рис. 1.10), что лишь
небольшая часть нагрузки от конструкции передается через плиту на грунт. На
сваях величина нагрузки уменьшается от угловых свай к центральным. Суще-
ственно, что трение по боковой поверхности возникает в нижней части сваи
(2/3 от ствола), а для внутренней сваи - в самом низу (1/3 от ствола).
Рис. 1.8. Проектирование мониторинга фундаментной плиты высотного здания
в г. Москве; показано расположение датчиков в соответствии с расчетами для
фундаментной плиты:
а - осадок; б - вертикальной; в - горизонтальной (по оси X) нагрузок; г - моментов
относительно оси X;
датчики: 1 - тензометры; 2 - давления на грунт, 3 - порового давления; 4 - послойных
и 5 - суммарных осадок в скважинах
Другой пример (рис. 1.11) относится к 60-этажному зданию Мессетурм
(256 м). Общая нагрузка составляет 1880 МН, массивная фундаментная пли-
та лежит на системе буронабивных свай (диаметр 1,3 м), грунтовый массив
и сваи оснащены датчиками мониторинга аналогично предыдущему зданию
с добавлением скважины для измерения порового давления в породах осно-
вания.
125
б)
□ - датчики давления грунта,
установленные на плите;
© - экстензометры;
- пьезометр;
• - сваи, на которых
были установлены [
измерительные ।
приборы I
О О О О
Сваи
О О О О
Южная плита
Рис. 1.9. Высотное офисное здание Мессе-Торхаус:
а - схема здания; б - план размещения инструментов мониторинга
б)
О О О О О О
О О О О О О
О О О О О О
О О О О О О
сл
О О О О О О
П ЕЛ
• о • о о •
Северная плита
Рис. 1.10. Здание Мессе-Торхаус:
а - схема нагрузок под северной плитой КПСФ; б - изменение с глубиной
усилий, действующих на сваю (/ - внутренняя, 2 — внешняя сваи)
126
Длина свай:
о 16 свай - 34,9 м
20 свай - 30,9 м
28 свай - 26,9 м
б) * сваи, оснащенные измерительными
приборами
(•) экстензометры
11 датчиков давления грунтов,
установленных на плите
Рис. 1.11. Высотное здание Мессетурм:
а - разрез и план КПСФ; б - схема расстановки датчиков мониторинга
[олучены следующие результаты (рис. 1.12).
ис. 1.12. Изменение с глубиной нагрузки и трения по боковой поверхности свай
(КПСФ высотного здания Мессетурм).
Сваи: 1 - внешние; 2 - средние; 3 - внутренние
После завершения строительства каркаса величина эффективного давле-
на грунт под плитой примерно равна 160 кН/м2. Буронабивные сваи пере-
127
дают нагрузку на грунт прежде всего трением по боковой поверхности, в
верхней части оно незначительно (25...70 кН/м2), в нижней - до 160 кН/м2
(внешний круг), что существенно больше, чем в предыдущем примере.
Здание Коммерцбанка (300 м) является сегодня самым высоким в Европе.
Общая нагрузка от здания составляет 1770 МН. Особенность проектирования
состояла в необходимости избежать осадок и отклонений соседнего сооруже-
ния (103 м), построенного на фундаменте мелкого заложения (рис. 1.13).
Применялась система из телескопических свай (диаметр 1,8 м в верхней
части и 1,5 - в нижней) длиной от 37,6 до 45,6 м, сваи заделывались в слой
франкфуртского известняка примерно на 8,8 м. Для наблюдений за распреде-
лением нагрузки вдоль стволов 30 свай было установлено 300 датчиков де-
формации. Сравнение несущей способности сваи КПСФ здания Мессетурм и
свайного фундамента Коммерцбанка (рис. 1.14) демонстрирует ряд особенно-
стей. Сваи КПСФ через касательные напряжения передают нагрузку от здания
на слой франкфуртской глины, а сваи свайного фундамента - франкфуртского
известняка, что в основном также происходит вследствие трения по боковой
поверхности.
Рис. 1.13. Высотное здание Коммерцбанка:
взаимное расположение в плане нового
(справа) и существующего (слева) зданий,
темными кружками отмечены сваи, осна-
щенные датчиками мониторинга
Осевая нагрузка на сваю, кН
Рис. 1.14. Сравнение несущей
способности свай по результатам
инструментального мониторинга
Приведенные примеры демонстрируют, что применение систем монито-
ринга грунтового массива и фундаментов позволяет не только следить за со-
стоянием здания, но и на основании анализа натурных и расчетных данных
применять в последующих зданиях более эффективные конструктивные ре-
шения.
128
Датчики в элементах конструкций здания
В зарубежной практике принято устанавливать поля одномерных датчиков
напряжений по системе взаимноперпендикулярных линий. Результаты измере-
ний легко визуализировать в поля деформаций. При более экономной схеме в
ключевых точках монтируются 3D-датчики по осям %, Y, Z (рис. 1.15). Датчики
крепятся на арматуру в процессе строительства. Сигнальные кабели от датчи-
ков сводятся в комнату мониторинга, от-
куда идет автоматический опрос показаний.
На рис. 1.16 на примере результатов
расчетов сил и моментов для колонн сти-
лобата высотного жилого комплекса на
просп. Маршала Жукова в г. Москве пока-
зано размещение 3D-датчиков. Контроли-
руется напряженно-деформированное со-
стояние участков наибольших нагружений
и моментов. На данном объекте монито-
ринг напряжений ведется в фундаментной
плите, в стенах и колоннах стилобата и на
уровне 1-го этажа. Особое внимание уде-
ляется пилонам и колоннам. Существенно,
что датчики расположены таким образом,
что образуют объемную систему монито-
ринга в нижней части здания.
Рис. 1.15. Трехкомпонентные (3D)
тензометры (датчики)
Рис. 1.16. Пример размещения ЗО-тензометров в соответствии с расчетами сил
и моментов на колоннах стилобата высотного жилого комплекса в г. Москве:
7 - датчики в колоннах; 2 - в стенах
129
3.2.2. Сейсмометрический мониторинг
Для возможности обследования здания в целом используются датчики в
диапазоне частот от 0,2 Гц и выше, низкочастотная граница диапазона ориен-
тирована на выявление изменений в состоянии конструкций и может приме-
няться для оценки физических характеристик грунтов оснований в условиях
естественного залегания (модулей упругости, параметров нелинейности,
флюидонасыщенности и пр.).
Остановимся на основных способах сейсмометрического мониторинга
зданий. Для отслеживания изменений необходимо повторение наблюдений
при сравнении регистрируемых волновых полей. Исходя из способов получе-
ния волновых полей и схем обработки, можно выделить три группы методик
мониторинга зданий:
- с возбуждением колебаний зданий искусственными источниками - ударами
разной силы по зданию или вне его. Основные недостатки - требуется соз-
дание идентичного воздействующего сигнала для накопления отклика и по-
давления микросейсм; доступны лишь отдельные части здания, так как дос-
таточно сложно возбудить колебания ниже 1 Гц - частоты, характерной для
основного тона собственных колебаний высотных зданий;
- при воздействии на здание микросейсм и их регистрации на коротких
профилях в здании с последующей корреляционной обработкой. Напри-
мер, при анализе функции когерентности каналов выявляют собственные
колебания зданий, проводится построение амплитудных и фазовых рас-
пределений по объему сооружения. В способе возможно при условии под-
ходящего соотношения частот ошибочное включение в обработку колеба-
ний, наведенных на здание от других объектов;
- источником, возбуждающим собственные колебания здания, являются по-
стоянно присутствующие пульсации атмосферного давления, регистрируют
одновременно пульсации давления (микробарографом) и микросейсмы по
трем компонентам (X, Y, Z), наблюдения могут вестись в одной точке, в том
числе вне здания. При обработке выделяют тонкие линии в спектре, анали-
зируют временной ход их амплитуд в сравнении с ходом вариаций атмо-
сферного давления, что позволяет отсеять наведенные колебания от сосед-
них сооружений. Мониторинг по этому способу может вестись в одной точ-
ке, обследование целостности здания - в нескольких ключевых точках.
Последний способ нам представляется наиболее технологичным и экономич-
ным. Кроме того, модификация этой методики может применяться для изучения
свойств оснований сооружений, а также для задач сейсмического просвечива-
ния. В настоящее время по этому способу оборудована станция стационарного
мониторинга высотного жилого здания «Эдельвейс» в г. Москве (ул. Давыдков-
ская), измерения проводятся с интервалом в 10 суток в течение около трех лет.
Опыт мониторинга высотного жилого дома «Эдельвейс» показывает, что
схема наблюдений, использующая для возбуждения колебаний здания вет-
ровые пульсации, позволяет решать широкий круг задач мониторинга:
130
- определение собственных частот и слежение за изменением их во време-
ни. На рис. 1.17 показан временной ход значений собственных частот ос-
новного тона для высотного 44-этажного жилого дома «Эдельвейс» (0,54 и
0,72 Гц в направлениях разных осей плана %, У). После ввода в эксплуата-
цию наблюдается тенденция к систематическому уменьшению значений -
за год на 0,015 Гц, что связано, по-видимому, с «загрузкой» здания;
- построение в разных точках траекторий движения для собственных коле-
баний, на этой базе - получение картины деформаций. На рис. 1.18 на
фундаментной плите наиболее выразительны траектории в вертикальной
плоскости поперек корпуса, видны различия траекторий в противополож-
ных точках плана, свидетельствующие о деформировании плиты. Оценка
значений дает добавочные напряжения при нормативном ветре 0,5% от
расчетных статических, при сильном ветре - до 2%. Существенно, что это
многоцикловое динамическое воздействие, которое следует иметь в виду
при армировании;
- выявление нарушений в конструктивных связях. В высотном здании при-
сутствует деформационный шов. На рис. 1.18 видны различия в траектори-
ях по разные стороны деформационного шва на 30-м этаже - в горизонталь-
ной плоскости амплитуды колебаний поперек корпуса совпадают, а вдоль -
для крайней точки амплитуда больше, чем для центральной. Данные по-
зволяют оценить расхождение блоков здания по шву. Например, трещины
и нарушения видны при обследовании исторических памятников;
- выявление особенностей совместной работы здания с грунтами основания,
в том числе эффекта так называемой присоединенной массы грунта к фун-
даменту после возведения здания. Эффект проявляется в том, что в период
замерзания и оттаивания грунта появляется еще один пик в спектре - на-
пример, для здания «Эдельвейс» на частоте 0,18 Гц. Явление создания
присоединенной массы к колеблющемуся штампу на грунте хорошо из-
вестно в вибрационной сейсморазведке, аналогичный эффект возможен
тут как результат постоянных слабых колебаний здания при нежестком за-
креплении. Существенно, что этот эффект отмечен для двух обследован-
ных зданий в г. Москве - дома «Эдельвейс» и высотного главного корпуса
МГУ им. М.В. Ломоносова. В качестве опорных для МГУ использованы
результаты сейсмометрических работ, выполненных И.Л. Корчинским в
50-х гг. прошлого века.
Важными вопросами организации сейсмометрического мониторинга яв-
ляются подбор датчиков и их размещение. Основные параметры для выбора
типа датчика - частотный диапазон и чувствительность. Несомненно, что
сейсмометр должен регистрировать собственные колебания основного тона и
нескольких более высоких гармоник. Для высотных зданий основной тон ле-
жит в диапазоне менее 1 Гц (обычно 0,2...0,8 Гц), частоты выше 25...30 Гц
регистрировать нецелесообразно (полезный сигнал маскируется промпомеха-
ми). Таким образом, мониторинг должен производиться датчиками, ориенти-
рованными на сейсмологические наблюдения.
131
Рис. 1.17. Изменение во времени собственных частот
основного тона колебаний здания «Эдельвейс» в гори-
зонтальной плоскости (по осям X, У)
Рис. 1.18. Траектории движения точек при ветровых колебаниях высотного здания
«Эдельвейс» в г. Москве: на 30-м этаже и на фундаментной плите
Если частотный диапазон датчиков достаточно просто определить уже на
этапе проектирования здания, то дать оценку чувствительности сложнее. Не-
обходимо учитывать экспериментальный опыт и результаты аэродинамиче-
ских испытаний макетов зданий. Дело в том, что частоты пульсационной сос-
тавляющей ветрового воздействия могут совпасть с собственными частотами
здания, это приводит к существенному увеличению амплитуды колебаний.
132
Учитывая приведенные соображения и опыт, целесообразно при установке
на верхних этажах применять сейсмологические акселерометры, на нижних -
велосиметры.
Размещение датчиков по зданию определяется его архитектурно-планиро-
вочным решением. Тут также существенную роль играют результаты аэроди-
намических испытаний макетов. На рис. 1.19 приведена схема статических
(средних) ветровых нагрузок на фасад высотного здания «Континенталь» в
г. Москве. Видна явная неравномерность нагрузки, что создает предпосылку
для дополнительных деформаций объекта. Для таких сложных зданий целесо-
образно устанавливать 4 сейсмометрических датчика - по 2 на верхних этажах
и на фундаментной плите, располагать их нужно в противоположных концах
плана для возможности выявления крутильных колебаний.
Рис. 1.19. Нагрузки на фасад высотного здания «Континенталь»
в г. Москве по результатам аэродинамических испытаний макета
(слева - наветренный, справа - подветренный фасады)
Существенно, что датчики должны вести наблюдения в едином времени,
что возможно путем синхронизации их по GPS-временным маркам. Для зда-
ний более простой формы количество датчиков может быть уменьшено,
вплоть до 1 шт. с размещением на верхнем этаже.
Опыт проектирования систем мониторинга, их монтажа и проведения на-
блюдений показывает эффективность использования в едином комплексе циф-
ровых измерительных устройств различных типов, дающих информацию о со-
стоянии конструкций и грунтов основания зданий. Инструменты мониторинга
объединяются в систему с помощью программного комплекса, управляющего
сбором, обработкой и анализом информации. Подбор и размещение датчиков
определяется путем анализа материалов инженерно-геологических изысканий,
расчетов статики и динамики сооружения, результатов аэродинамических испы-
таний макетов высотных зданий. Представленный опыт создания систем инст-
рументального мониторинга может быть полезен как на стадии проектирования,
так и при строительстве высотных зданий и многофункциональных комплексов.
133
РАЗДЕЛ ВТОРОЙ
ТЕХНОЛОГИЯ ВОЗВЕДЕНИЯ ЖИЛЫХ И ОБЩЕСТВЕННЫХ
ЗДАНИЙ ПОВЫШЕННОЙ ЭТАЖНОСТИ
Строительство жилья для конкретного потребителя повлекло за собой су-
щественное ужесточение архитектурных требований и соответственное изме-
нение подходов к конструированию жилых зданий массового назначения.
К настоящему времени вместо массового типового строительства наметился
переход к индивидуальным архитектурным решениям жилых домов. В таких
домах потребовалось обеспечивать свободные и трансформируемые по жела-
нию потребителя на любой стадии проектирования, строительства и эксплуа-
тации планировочные решения, индивидуальный облик здания, исключающий
монотонность территориальной застройки. Вместе с тем современный ком-
форт и удобство проживания в таких домах должны сочетаться с минималь-
ными затратами на их строительство и эксплуатацию. Потребность унифика-
ции строительства вызывает необходимость сохранить одинаковый подход к
конструированию многоэтажных жилых домов, общественных и администра-
тивных зданий.
Глава 4. СТРОИТЕЛЬНО-КОНСТРУКТИВНЫЕ СИСТЕМЫ
МНОГОЭТАЖНЫХ ЖИЛЫХ И ОБЩЕСТВЕННЫХ ЗДАНИЙ
Архитектурные решения каждого здания в значительной мере определя-
ются конкретной градостроительной ситуацией и кроме обязательных норма-
тивных требований должны выражать определенные эстетические качества,
учитывать привычки, психологические и иные факторы, присущие конкретно-
му населенному образованию.
Каким же образом разрешить противоречивые требования - снизить стои-
мость строительства и эксплуатации гражданских зданий и одновременно по-
высить до современных их потребительские качества? Основой для их разре-
шения является применение таких конструктивных решений, которые при
конкретном проектировании обеспечивают минимальную материалоемкость
здания, раскрывают практически неограниченные возможности для принятия
любых архитектурно-планировочных решений. Известно, что прямые затраты
на возведение зданий определяются прежде всего стоимостью использованных
материалов (до 65%), включают стоимость эксплуатации машин и механизмов
(6... 12%) и заработную плату (14...30%). Логично сконцентрировать усилия
на сокращении материальных затрат. Наиболее действенным в сокращении
материалоемкости зданий и сооружений является применение многократно
статически неопределимых конструкций вместо статически определимых.
134
В этом случае усилия в наиболее нагруженных сечениях элементов конструк-
ций могут быть уменьшены до двух раз, а расход арматурной стали и бетона
сокращается на 30...40%, практически полностью могут быть исключены сва-
рочные работы. Последнее существенно снижает энерго- и трудозатраты на
возведение. Вместе с тем статически неопределимые конструкции позволяют
решить и вторую половину задачи. Например, увеличив пролеты плоских не-
разрезных перекрытий практически без дополнительных материальных затрат,
можно расчистить пространство в объеме здания от вертикальных несущих
элементов, применив устанавливаемые в любом требуемом месте перегородки,
выполнить свободную планировку помещений, устроить любой формы кон-
сольные выпуски перекрытий из объема здания в любом месте, требуемом для
его архитектурной реализации.
Известно, что выбор конструктивной несущей системы жилого дома опре-
деляется в первую очередь его высотой, а общественного здания также и на-
значением. С увеличением высоты зданий возрастают нагрузки на вертикаль-
ные несущие элементы, что требует развития размеров их сечений, примене-
ния более прочных материалов. Так, при высоте зданий до пяти этажей
вертикальные несущие конструкции не перегружены, и можно применять при-
вычные стеновые системы с поперечными и (или) продольными несущими
стенами, а также и сборные конструкции. Для зданий высотой выше пяти эта-
жей, как правило, требуется разделить функции несущих и ограждающих кон-
струкций и иметь цельный на все здание несущий остов, воспринимающий все
приложенные к нему вертикальные и горизонтальные нагрузки. Наружные
стены и перегородки в таком случае выполняют в основном функции ограж-
дающих конструкций, но они должны быть способны воспринять и нагрузки,
действующие в пределах одного этажа (включая ветровые для наружных стен).
В качестве несущего остова для зданий высотой от пяти до девяти эта-
жей включительно наряду с рамно-связевыми каркасами допустимо приме-
нять несущие пространственные конструкции, включающие неразрезные
плоские диски перекрытий, опертые на поперечные несущие стены, распо-
ложенные с большим шагом (7,2 м и более). В зданиях высотой свыше девя-
ти этажей во всех случаях должны применяться пространственные рамно-
связевые каркасы, выполняемые преимущественно, как и в предыдущем слу-
чае, в монолитном или сборно-монолитном железобетоне, а также с приме-
нением стальных и сталебетонных конструкций. Конструктивное решение
многоэтажного дома и применяемые материалы должны иметь технико-
экономическое обоснование.
Очевидно, что несущие конструкции многоэтажных зданий следует рас-
полагать внутри их объема, и влияние циклических температурных воздейст-
вий окружающей воздушной среды на них должно быть сведено к минимуму.
Для этого наружные стены в домах свыше пяти этажей во всех случаях следу-
ет выполнять либо поэтажно опертыми, либо навесными на несущий остов.
В целом это позволяет существенно, по сравнению с традиционными панель-
ными или кирпичными домами, снизить массу наружных стен и всего здания,
135
обеспечить однородное термическое сопротивление по всей поверхности на-
ружных стен и сократить затраты тепла при эксплуатации домов до минимума.
Кроме того, исключение переменных температурных воздействий на несущие
конструкции исключает появление в них циклически изменяющихся темпера-
турных деформаций и усилий, а также повышает благодаря этому долговеч-
ность и эксплуатационную надежность здания в целом.
Обобщая все сказанное выше, можно сформулировать главные требования
к конструктивным системам современных зданий высотой до 25 и более эта-
жей, заключающиеся в следующем. Системы должны:
1) предоставлять практически неограниченные возможности объемно-
планировочного построения и формообразования здания;
2) иметь минимальное материале- и энергопотребление на возведение зда-
ния и на этой основе обеспечивать минимальную стоимость их строительства,
максимально использовать имеющуюся местную сырьевую и производствен-
ную базу;
3) обеспечивать высокий темп возведения зданий, всепогодность строи-
тельства при минимальных затратах на строительство в зимних условиях;
4) простыми средствами обеспечивать требуемую тепловую защиту и мак-
симальную энергоэффективность здания при эксплуатации, возможность при-
менения современных регулируемых инженерных систем отопления и венти-
ляции.
С позиции этих требований рассмотрим наиболее известные конструктив-
ные системы многоэтажных зданий, применяемые или применявшиеся в оте-
чественном и зарубежном строительстве, что позволяет определить наиболее
эффективные варианты строительных систем.
Одним из важнейших факторов повышения эффективности инвестиций,
направляемых в жилищное строительство и обеспечивающих дальнейшее уве-
личение объемов и повышение качества жилья, является выбор строительно-
конструктивной системы здания.
4.1. Строительно-конструктивные системы жилых
зданий и их элементы
4.1.1. Крупнопанельные системы
Панельной конструктивной системой (бескаркасной конструктивной сис-
темой) называют несущую систему, в которой вертикальными элементами яв-
ляются стены, собираемые из панелей.
Крупнопанельными называют здания, выполненные в основном из пане-
лей размером не менее чем на комнату. Крупнопанельные здания подразделя-
ют на поперечно-, продольно- и перекрестно-стеновые.
В зависимости от расстояния между несущими стенами крупнопанельные
здания подразделяют на здания с узким шагом несущих стен и здания с широ-
ким шагом несущих стен. При этом под шагом несущих стен понимают рас-
стояние в осях между несущими стенами.
136
Иногда понятие шага несущих стен заменяют пролетом перекрытий, и то-
гда крупнопанельные системы подразделяют на малопролетные (соответству-
ют узкому шагу несущих стен), среднепролетные и большепролетные. Мало-
пролетными называют перекрытия, в которых в зданиях с несущими попереч-
ными стенами вдоль фасада располагается одна комната, среднепролетными и
большепролетными - соответственно две и три (или более) комнаты.
Шаг поперечных стен обычно принимают от 2,4 до 4,8 м для малопролет-
ных систем, от 5,4 до 7,2 - для среднепролетных систем и от 9,0 до 15,0 - для
большепролетных систем.
В зданиях с поперечно- и перекрестно-стеновыми системами чаще всего
применяют мало- и среднепролетные перекрытия, в зданиях с продольно-
стеновой системой - средне пролетные.
4.1.1.1. Крупнопанельные системы с узким шагом несущих стен
Крупнопанельные системы с узким шагом несущих стен включают сле-
дующие конструктивные элементы: несущие (и ненесущие) панели внутрен-
них стен, панели перекрытий и фундаменты, являющиеся элементами несущей
системы, панели наружных ограждений, которые могут быть элементами не-
сущей системы или входить в состав несущих конструктивных элементов, и
ненесущие элементы системы, в число которых входят изделия для лестниц,
тюбинги лифтов, перегородки, изделия для внутреннего обустройства и инже-
нерного оборудования зданий и др.
Крупнопанельные системы с узким шагом, позволяющие создавать здания
с мелкоячеистой внутренней структурой, предопределяют области использо-
вания систем: жилищное строительство, здания гостиничного типа, админист-
ративные здания без зальных помещений, общежития с высотой этажа (от по-
да до пола) 2,8 м.
Основной областью использования крупнопанельных систем с попереч-
ным узким шагом несущих стен является жилищное строительство. Эти сис-
темы с точки зрения экономичности, высокой степени индустриальное™, тех-
нологичности производства изделий и монтажа зданий являются для данного
вида строительства наиболее оптимальными и распространенными.
4.1.1.2. Крупнопанельные системы с широким шагом несущих стен
Крупнопанельные системы с широким шагом несущих стен первоначально
нашли применение в жилищном строительстве, где за счет их внедрения снизи-
лось общее количество типоразмеров и марок индустриальных изделий, полу-
чено новое архитектурное качество объектов строительства. Однако в связи с
более высокой построечной трудоемкостью строительства, а в некоторых случа-
ях и материалоемкостью объектов эти системы широкого развития в отечест-
венной строительной практике не получили. Следует отметить, что этим систе-
мам для строительства жилья уделяется большое внимание за рубежом из-за
возможности внутренней перепланировки в связи с изменяющимися требова-
137
ниями к структуре жилища, а также использования гибкой технологии произ-
водства фасадных элементов, определяющих эстетические качества застройки.
4.1.1.3. Технология монтажа конструкций
Наибольшее распространение получили три основных метода монтажа:
свободный, с применением обычных геодезических инструментов и приспо-
соблений; пространственной самофиксации; с применением кондукторных
приспособлений. В состав работ по монтажу надземной части здания входят:
монтаж сборных элементов несущей системы и ненесущих элементов, устрой-
ство стыков сборных элементов, монтаж ограждений балконов, лоджий и ле-
стниц; монтаж конструкций для инженерного оборудования здания.
Монтаж надземной части здания осуществляют башенными кранами гру-
зоподъемностью, соответствующей максимальной массе монтируемых сбор-
ных элементов.
4.1.1.4. Организация крупнопанельного домостроения
Основой организации строительства является поточный метод возведения
зданий в соответствии с единым графиком поточного строительства. Такой
график устанавливает поэтапные сроки возведения объектов (нулевой цикл,
монтаж надземной части здания, отделочные работы и др.), позволяющие ор-
ганизовать поточную работу комплексных бригад, строительных и монтажных
управлений, домостроительных комбинатов и трестов. График является основ-
ным производственным документом оперативного управления строительством
на всех уровнях руководства, во всех организациях, участвующих в строитель-
стве. Он позволяет производить расчеты номенклатурных планов ежедневной
отгрузки деталей, полуфабрикатов, материалов и определять потребность во
всех ресурсах каждого подразделения в целом на год, квартал, месяц.
Основной формой организации возведения крупнопанельных домов явля-
ются домостроительные комбинаты, которые ведут строительство методом
непрерывного долгосрочного сквозного потока. Такой метод организации
строительства способствует наиболее полной согласованности в работе заво-
дов, транспорта и строительно-монтажных подразделений на длительный пе-
риод, создает условия для высокой степени механизации монтажных и строи-
тельных работ, повышения заводской готовности изделий, наиболее четкой
инженерной комплектации и на этой основе - снижения трудовых затрат и се-
бестоимости, сокращения продолжительности строительства, роста произво-
дительности труда.
Организационная структура ДСК различна. Как правило, в состав ДСК
входят заводы сборных железобетонных конструкций, монтажные управления
и управления комплектации. В состав ДСК могут входить специализирован-
ные управления по монтажу подземной части здания, внутриквартальным ин-
женерным коммуникациям и благоустройству, специализированные управле-
ния отделочных работ и др.
138
Специализированные виды работ, например, такие, как монтаж лифтов,
внутреннего сантехнического оборудования, электромонтажные и слаботоч-
ные работы, газификация, чаще всего выполняют специализированные суб-
подрядные организации. Отдельные ДСК, являясь генподрядной строительной
организацией, кроме строительства жилых домов возводят и объекты культур-
но-бытового назначения (детские дошкольные учреждения, школы, админист-
ративные и учебные здания, предприятия общественного питания и др.).
4.1.1.5. Технико-экономические показатели
Технико-экономические показатели зданий на основе крупнопанельных
систем конструкций (равно как и других систем) в значительной мере зависят
от множества факторов, в том числе этажности, конфигурации (в плане), типа
кровли (совмещенная, чердачная, чердачная с теплым чердаком), типа наруж-
ных ограждающих конструкций, набора типов квартир (малая однокомнатная,
большая однокомнатная, малая двухкомнатная и т.д.), планировочного реше-
ния секции жилого дома, уровня инженерного обеспечения, степени заводской
готовности изделий и их отделки.
Технико-экономическое сопоставление различных вариантов конструк-
тивных схем жилых домов малой и средней этажности с первыми жилыми
этажами (без первых нежилых этажей, организуемых на так называемых сто-
лах) в одинаковых инженерно-геологических, демографических и других ус-
ловиях показывает преимущества крупнопанельных систем с узким шагом
несущих стен по отношению к другим индустриальным системам, и в пер-
вую очередь по такому важнейшему показателю, как построечная трудоем-
кость.
Сопоставление крупнопанельных жилых домов с индустриальными кир-
пичными показывает значительно большую построечную трудоемкость возве-
дения последних при меньших удельных показателях расхода стали и бетона.
Следует иметь в виду, что крупнопанельные системы с узким шагом не-
сущих стен применяют практически только в жилищном строительстве, по-
этому их относительно высокие технико-экономические показатели нельзя
механически сопоставлять с показателями других видов гражданского строи-
тельства.
4.1.2. Каркасная сборная и сборно-монолитная система
Каркасная система применяется для строительства жилых и общественных
зданий, в ней вертикальными элементами являются колонны, а также связи,
диафрагмы и ядра жесткости.
По способу обеспечения пространственной жесткости каркасные системы
разделяют на:
- рамные;
- рамно-связевые;
- связевые.
139
Схема расположения рам каркаса делит системы на:
- системы с пространственными рамами;
- системы с плоскими (продольными и поперечными) рамами.
По типу применяемых горизонтальных несущих конструкций системы де-
лятся на:
- ригельные;
- безригельные.
Наибольшее развитие в жилищно-гражданском строительстве для обыч-
ных условий строительства получили связевые каркасы. Они наиболее пред-
почтительны для строительства зданий с пролетами 1,8...9 м; высотой этажей
2,4...6 м и полезными нагрузками на перекрытия от 6 до 12,5 кН/м. Наиболее
эффективным модулем по высоте является ЗМ в плане - 6М или 15М.
4.1.2.1. Конструктивные элементы и узлы их соединений
Связевой каркас включает в себя: колонны, ригели, плиты перекрытий и
покрытий, распорки, диафрагмы жесткости, подколонники; фундаменты, яв-
ляющиеся элементами несущей системы; наружные ограждения; лестницы,
изделия для вертикального транспорта (стены или тюбинги шахт лифтов); из-
делия для инженерного оборудования зданий; элементы внутреннего обуст-
ройства (например, перегородки), не являющиеся элементами несущей систе-
мы. Каждый элемент системы, как правило, выполняет определенную, заранее
заданную функцию, определенным образом ориентируется в пространстве и
соотносится с другими элементами системы.
Колонны - вертикальные элементы несущей системы, по местоположению
в плане различаются на: рядовые, фасадные, торцевые, связевые и т.д.; по не-
сущей способности, например, в 2000, 3000, 4000, 5000 и 6000 кН и др.; по
этажности - одно-, двух-, трехэтажные и т.д.; по виду поперечного сечения -
прямоугольные и квадратные; по типу стыка - без металла, с плоскими метал-
лическими торцами, с центрирующими прокладками, с выпусками сваривае-
мой на монтаже арматуры и т.д.; по условиям опирания ригелей - с рамными,
упругопластическими, шарнирными узлами, с консолями, без консолей, со
скрытыми консолями и т.д.; по классу - класса В15, В25, ВЗО, В40, В45 и др.;
по способу армирования ствола колонн - с периферийным армированием, с
центральным армированием, со спиральной арматурой, с металлическими
сердечниками и т.д.; по способу производства (например, центрифугирован-
ные).
Наиболее распространенным типом колонн являются двух-, трех- и четы-
рехэтажные.
В практике строительства применяются стыки колонн: сборные, сборно-
монолитные, монолитные, со сваркой продольной арматуры и без сварки, ме-
таллические и без металла. По форме стыки бывают плоские, сферические и с
подрезкой бетона в зоне стыка. Наиболее эффективны стыки со сваркой про-
140
дольной арматуры при различных формах подрезки бетона для оголения ее
концевых участков.
Ригели - горизонтальные элементы несущей системы, воспринимающие
вертикальные нагрузки, передаваемые на них преимущественно плитами пере-
крытия и распорками, а также непосредственно к ним приложенные и пере-
дающие их колоннам. В связевой системе ригели кроме восприятия верти-
кальных нагрузок участвуют в работе перекрытий на горизонтальные нагруз-
ки, воспринимая растягивающие и сжимающие усилия, возникающие в
перекрытиях при изгибе в своей плоскости.
Ригели различаются: по местоположению в несущей системе - рядовые,
фасадные, торцевые, лестничные и т.д.; несущей способности; перекрываемо-
му пролету - однопролетные, двухпролетные; консольные и т.д.; виду попе-
речного сечения - прямоугольные, тавровые с полкой внизу, с односторонним
и двухсторонним опиранием настилов; типу стыка с колонной - ригели рамно-
го каркаса, с подрезкой на опоре, с выпусками продольной арматуры; классу
бетона; способу армирования; способу производства - предварительно напря-
женные с механическим натяжением арматуры, с электротермическим спосо-
бом натяжения арматуры и т.д.
Диафрагмы жесткости - вертикальные элементы несущей системы, обес-
печивающие восприятие горизонтальных нагрузок и передачу их на фунда-
менты, кроме того, диафрагмы жесткости воспринимают вертикальные на-
грузки, непосредственно к ним приложенные, от ригелей, плит перекрытий,
лестниц, инженерного оборудования и др.
Диафрагмы жесткости формируются из сборных железобетонных эле-
ментов, либо монолитных конструкций (ядра жесткости). Форма диафрагмы
жесткости в плане - линейная, а также пространственная - в виде уголков,
швеллеров, прямоугольников и т.д. Сборные элементы диафрагм жесткости
различаются: по виду поперечного (вертикального) сечения - консольные и
безконсольные; типу горизонтального стыка диафрагм - с закладными дета-
лями в горизонтальном шве, со шпонками, с безметалльным контактным
стыком; по наличию дверных проемов - проемные и беспроемные, Г-образ-
ные и т.д.; значению воспринимаемых диафрагмами сдвигающих сил и вер-
тикальных нагрузок.
Сборные железобетонные элементы диафрагм жесткости - одноэтажные
толщиной 140 и 180 мм, проемные или беспроемные, плоские или с консолями
для опирания перекрытий.
Панели диафрагм жесткости устанавливаются в пролетах от колонны до
колонны и рассчитаны на совместную с ними работу. Панели диафрагм изго-
товляются из бетона класса В 15 и В25.
Плиты (панели) перекрытия и покрытия - элементы несущей системы вы-
полняют функцию восприятия вертикальных нагрузок, непосредственно к ним
приложенных, и передачи их на ригели; кроме того, воспринимают сжимаю-
щие и сдвигающие усилия, возникающие в диске перекрытия при его работе
на изгиб в своей плоскости.
141
Перекрытия выполняются из сборных железобетонных панелей, которые
опираются на полки ригелей или консоли диафрагм жесткости. Основным ви-
дом являются многопустотные панели перекрытия высотой 220 мм, которые
обеспечивают экономию материалов и снижение массы конструкции.
Панели перекрытия делятся на следующие виды: рядовые; распорки внут-
ренние, укладываемые по фасадным рядам колонн и способные нести нагрузку
от ограждающих конструкций; распорки доборные, укладываемые у диафрагм
жесткости, ригелей второго направления, лестничных клеток и т.д.; распорки
сантехнические, укладываемые в местах пропуска коммуникаций и заглублен-
ных санитарно-технических сетей, и др.
Лестницы состоят из площадок и маршей или из 2-образных элементов,
объединяющих лестничные марши с площадками. При расположении лест-
ничной клетки внутри здания она выгораживается диафрагмами жесткости со
всех сторон, при расположении на фасаде - с трех сторон.
Подколонники обеспечивают распределение вертикальной нагрузки от ко-
лонн по поверхности фундамента, а также для фиксации колонн в плане. По
способу фиксации колонн подколонники различаются на стаканного типа и
пирамидальные. Подколонники опираются на фундаменты здания свободно
через растворные швы. Подколонники пирамидального типа выполняются из
бетона класса В25 и армируются арматурой из стали класса А-Ш.
Фундаменты - это конструктивный элемент здания, обеспечивающий пе-
редачу на грунт сосредоточенных нагрузок, достигающих 15 тыс. кН и выше.
Различаются фундаменты для каркасных зданий на естественном основании и
в виде свай. Фундаменты на естественном основании применяются следующих
типов: ленточные - в виде параллельных и перекрестных; плитные - в виде
ребристых или безбалочных плит; коробчатые - высотой в один, реже два эта-
жа; отдельно стоящие - для малоэтажных зданий. Свайные фундаменты при-
меняются в виде забивных свай квадратного или прямоугольного сечения, на-
бивных свай различных систем, свай-оболочек. Фундаменты в виде плит ис-
пользуются, как правило, в зданиях большой этажности (свыше 16 этажей),
т.е. с более высокими нагрузками на колонны.
Плоские плиты по сравнению с ребристыми имеют повышенный расход
бетона (до 20%) и стали (до 15...25%); они позволяют вести работы по возве-
дению фундамента индустриальными методами, значительно сокращают по-
строечную трудоемкость, уменьшают объем опалубочных работ (часто не тре-
буют опалубки), значительно упрощают арматурные работы.
Наружные ограждающие конструкции, как правило, выполняют функцию
защиты здания от внешней среды. Они делятся:
- по виду материала - на железобетонные, алюминиевые, асбестоцементные
и др.;
- по конструктивному решению ограждений - на трехслойные, комбиниро-
ванные и т.д.;
- по виду материала отделки фасадных поверхностей;
- по способу крепления конструкций к элементам несущей системы и т.д.
142
Наилучшими технико-экономическими показателями обладают трехслой-
ные (железобетонные со средним слоем из эффективных утеплителей, трех-
слойные легкие металлические и асбестоцементные панели), они имеют луч-
шие теплотехнические параметры.
Разновидностью каркасных зданий являются здания с несущими кирпич-
ными наружными стенами и кирпичными диафрагмами жесткости. Наружные
навесные кирпичные стены выполняются как сплошными, так и облегченны-
ми, толщиной в один кирпич и два кирпича, с утеплением изнутри и в середи-
не кладки эффективными теплоизолирующими материалами (пенополистирол,
пеностекло, фибролит, минераловата и др.). Учитывая высокую трудоемкость
возведения кирпичных стен, этот вариант наружных ограждений может полу-
чить достаточно широкое применение в условиях реконструкции городов и в
ситуациях, когда необходимо обеспечить высокую пластику фасадов, облицо-
ванных естественным камнем или каменными материалами.
Технико-экономические показатели каркасно-панельных систем со свя-
зевым каркасом. По сравнению с неиндустриальными конструктивными схе-
мами, (стальные, монолитные каркасы, кирпичные здания), а также по сравне-
нию с крупноблочными и панельно-блочными системами связевой каркас зна-
чительно менее трудоемок (построечная и суммарная трудоемкость) и имеет
лучшие показатели по расходу основных строительных материалов, стоимости
и срокам возведения.
4.1.2.2. Предварительно напряженный каркас
По сравнению со связевым каркасом при одинаковой планировочной
структуре и идентичности несущей системы предварительно напряженный
каркас обеспечивает снижение расхода стали на 25% и бетона на 33% за счет
применения ребристых перекрытий, работающих в двух направлениях по не-
разрезной схеме, исключения стальных закладных деталей колонн в верти-
кальных диафрагмах жесткости в соединениях между ними и перекрытиями,
отсутствия железобетонных полок панелей, диафрагм и ригелей, использова-
ния эффективного армирования сборно-монолитных скрытых ригелей. Трудо-
емкость возведения здания несколько выше каркасно-панельных, однако сум-
марные трудозатраты не возрастают.
4.1.2.3. Безригельные каркасы
Безригельные каркасы представляют собой конструктивные системы, со-
стоящие из вертикальных несущих конструкций в виде колонн и безбалочных
перекрытий. Безригельные конструктивные системы включают в себя колон-
ны, капители, плиты перекрытий (пролетные и надколонные) и другие конст-
руктивные элементы.
Каркасы с безбалочными перекрытиями, как правило, представляют собой
рамные схемы, хотя и встречаются связевые и рамно-связевые схемы, вклю-
чающие диафрагмы жесткости, или связи одного или двух направлений.
143
Ограждающие конструкции в индустриальном варианте выполняются из
сборных керамзитобетонных, железобетонных (трехслойных) или легкометал-
лических конструкций. Достаточно частыми являются кирпичные стены (с
эффективной кирпичной кладкой).
Безригельный каркас нашел свое применение при строительстве граждан-
ских зданий, где предъявляются требования к безригельности перекрытий, а
также в зданиях малой этажности со значительными нагрузками на перекры-
тия (гаражи, книгохранилища, складские помещения, предприятия торговли и
общественного питания; в жилищном строительстве - система КУБ).
Конструкции систем серии КУБ отличаются от традиционных сборно-
монолитных каркасных систем отсутствием ригелей, роль которых выполняют
плиты перекрытия, наличием многоярусных колонн без выступающих частей,
а также надежной работой в эксплуатационной стадии благодаря монолитной
связи элементов каркаса и многократной статической неопределимости систе-
мы. Пространственная жесткость и устойчивость каркаса, работающего по
рамной или рамно-связевой схеме, обеспечена надежной работой замоноли-
ченных стыков соединения элементов.
Надежность основных конструктивных решений отдельных узлов и сис-
темы в целом, а также методика расчета каркасов серии КУБ подтверждены
достаточным объемом экспериментальных исследований в статическом и ди-
намическом режимах.
Универсальность конструкции, возможность быстрого освоения ее при
минимальных капиталовложениях в базу, экономичность, простота изготовле-
ния и монтажа обеспечили значительное внедрение ее в строительстве жилья и
объектов соцкультбыта в регионах, где нет развитой строительной индустрии.
Серия КУБ содержит следующие системы:
-система КУБ-2К - усовершенствованная модификация системы КУБ-1,
предусматривающая использование ее в строительстве жилых и общест-
венных зданий, а также в промышленном строительстве в зданиях с на-
грузками на перекрытие не более 1000 кг/м2.
В сравнении с системой КУБ-1 в системе КУБ-2 достигается экономия
стали на 8... 10% в сопоставимых условиях;
- система КУБ-2КМ - модификация системы КУБ-2 с техническими характе-
ристиками системы КУБ-2 с монолитными перекрытиями и использовани-
ем изделий перекрытий системы КУБ-2 в качестве оставляемой опалубки.
4.1.3. Блочная система
Блочная система предполагает использование блоков, панелей и настилов
(перекрытий) в одной конструктивной системе. При этом блоки выполняют
роль вертикальных несущих конструкций (внутренние несущие конструкции
стен и наружные ограждающие конструкции), панели - вертикальных несущих
и ненесущих (ограждающих) конструкций, а элементами перекрытий являются
настилы (размером, как правило, меньше, чем на комнату).
144
В блочные системы могут не входить панели, и в этом случае система кон-
струкций превращается в «чисто» блочную.
Блочные системы, содержащие крупные панели, иногда называют панель-
но-блочными, подчеркивая названием их более высокий индустриальный уро-
вень, чем «чисто» блочных. В этом случае название совпадает с панельно-
объемно-) блочными системами.
Блочные системы используют для строительства жилых домов, в которых
по функциональным требованиям максимальный пролет между несущими,
вертикальными конструкциями не должен превышать (может быть ограничен)
6,6...7,2 м.
4.1.3.1. Конструктивные элементы и узлы их соединения
Блоки внутренних стен представляют собой сплошные или многопустот-
ные железобетонные призматические изделия, выполняющие роль вертикаль-
ных несущих конструкций и конструкций, обеспечивающих восприятие гори-
зонтальных нагрузок и общую устойчивость несущей системы (наряду с бло-
ками наружных ограждений).
Пустоты в блоках выполняют две функции: уменьшают плотность блоков
и используются в качестве каналов для элементов инженерно-технического
обеспечения здания (вентиляции).
Внутренние стены, выполняемые в блоках, как правило, имеют двухряд-
ную (по высоте) разрезку. При этом нижний ряд блоков имеет относительную
универсальность (используется в зданиях различного назначения без измене-
ния конструктивного решения), в то время как конструкция блоков верхнего
ряда зависит от типа здания. Так, в жилых домах блоки верхнего рада пред-
ставляют собой железобетонный пояс таврового сечения с полками понизу для
опирания настилов; в общественных зданиях верхний ряд блоков представляет
собой элемент прямоугольного сечения, поверх которого укладываются насти-
лы перекрытий.
Нижние блоки имеют различные размеры, из которых наиболее распро-
странены следующие: высота - 2150 мм, толщина - 390 мм, длина - 790, 990,
1190, 1390, 1790, 1990 и 2190 мм.
Передача вертикальных нагрузок с этажа на этаж происходит по-разному:
в жилых домах стык блоков и настилов перекрытия носит характер контактно-
го стыка, а в общественных зданиях - платформенного. При заполнении це-
ментным раствором швов между настилом и поясным блоком настилы пере-
крытия в контактном стыке включаются в работу на передачу вертикальных
нагрузок на поясной блок.
Блоки изготовляют из бетона классов В15 и В25 в зависимости от воспри-
нимаемых блоком нагрузок. Нижние блоки армируют в основном конструк-
тивной арматурой класса A-I. Верхние блоки армируют сварными каркасами и
сетками из арматуры классов A-I, А-П и А-Ш.
Настилы перекрытий многопустотные, предварительно напряженные,
высотой 220 мм. Наряду с настилами в составе элементов перекрытия ис-
145
пользуют корытообразные элементы, аналогичные санитарно-техническим
распоркам и предназначенные для разводки инженерно-технических комму-
никаций.
В связи с тем, что перекрытия участвуют (или могут участвовать) в пере-
даче вертикальных нагрузок, торцы многопустотных настилов усиливают.
Усиление заключается в том, что пустоты одного из торцов суживают, а сами
пустоты заделывают с обоих торцов цементным раствором (на расширяющем-
ся цементе).
В качестве настилов перекрытия применяют также калиброванные сплош-
ные керамзитобетонные плиты из тяжелого керамзитобетона класса В20, кото-
рые могут передавать более значительные вертикальные нагрузки в стыках
платформенного типа. В этом случае вертикальные инженерно-технические
коммуникации пропускают через отверстия в плитах перекрытия или через
унифицированные «отдавлины» в плитах для пробивки отверстий.
Блоки наружных стен представляют собой призматические сплошные ке-
рамзитобетонные изделия, разрезанные на простенки, ленточные и доборные
блоки. Толщину блоков выбирают исходя из соображений прочности и обес-
печения необходимого приведенного коэффициента теплопередачи. Она ко-
леблется от 400 до 600 мм.
Блоки выполняют из тяжелого керамзитобетона класса В15 плотностью
1200... 1600 кг/м3 и армируют арматурой классов A-I, А-П, А-Ш в виде карка-
сов и сеток. Арматуру подбирают по расчету.
Блоки наружных стен в малоэтажном строительстве могут нести верти-
кальные нагрузки от перекрытий (системы с продольными несущими стена-
ми), однако чаще наружные стены являются самонесущими (несут нагрузку
только от собственной массы), участвующими в определенных случаях в вос-
приятии горизонтальных нагрузок, направленных вдоль наружных стен, а так-
же в обеспечении общей устойчивости несущей системы.
Панели наружных стен навесные, ненесущие, однослойные, керамзитобе-
тонные толщиной 270 мм, преимущественно «глухие», применяют в основном
в торцах зданий в качестве утеплителя торцевых стен из тяжелого бетона.
Кроме указанных элементов в состав конструктивной системы включают-
ся элементы лестничных клеток (площади и марши), элементы чердаков и
кровель, балконов и лоджий и др. Конструктивные решения всех элементов
системы аналогичны соответствующим по функциям элементам других инже-
нерно-технических систем.
В настоящее время технико-экономические показатели блочных систем по
сравнению, например, с крупнопанельными и каркасно-панельными при ре-
шении аналогичных задач ниже, особенно по показателям трудоемкости и ма-
териалоемкости. Вместе с тем некоторые объекты общественного назначения
из блочных конструкций имеют лучшие показатели по стоимости строитель-
но-монтажных работ, чем крупнопанельные с широким шагом несущих стен,
что в определенной мере является следствием высокого уровня цен на вновь
осваиваемые крупнопанельные конструкции с высоким уровнем заводской
146
готовности. Следует отметить, что блочные системы начали развиваться од-
ними из первых среди индустриальных систем и в настоящее время широко
используются в некоторых зарубежных странах.
4.1.4. Конструктивная система жилых зданий
из монолитного железобетона
Строительство монолитных и сборно-монолитных жилых домов получило
перспективы применения помимо районов со сложными геологическими усло-
виями, при возведении зданий и комплексов, важных в градостроительном от-
ношении.
Монолитное и сборно-монолитное домостроение, как основное направле-
ние индустриализации строительства многоэтажных зданий с использованием
местных материалов, рекомендуется при следующих условиях:
- отсутствии или недостаточной производственной мощности базы панель-
ного домостроения;
- непригодности выпускаемых изделий для применения в проектных реше-
ниях при заданных архитектурно-планировочных параметрах зданий;
- необходимости создания проектов здании по архитектурно-планировоч-
ным или другим требованиям, отличающихся от, применяемых в массовом
строительстве с использованием сборных индустриальных изделий;
- необходимости осуществления многоэтажной, жилой, застройки, при ко-
торой конструкции зданий не могут быть решены с использованием инду-
стриальных изделий.
В монолитном и сборно-монолитном домостроении могут быть примене-
ны следующие конструктивные системы:
I - бескаркасная со смешанным или большим шагом несущих стен, при
поперечном или продольном их расположении, а также с наружными ненесу-
щими стенами из сборных индустриальных изделий; перекрытия монолитные
или сборно-монолитные.
Система целесообразна при строительстве зданий значительной протя-
женности и различной этажности. Строительство таких зданий осуществляется
с использованием инвентарной блочно-щитовой, крупнощитовой или объем-
но-переставной опалубки.
II - бескаркасная с перекрестными наружными и внутренними продоль-
ными и поперечными несущими монолитными сценами и монолитными, или
сборными перекрытиями. Система целесообразна при строительстве односек-
ционных домов башенного типа, осуществляемом с применением инвентарной
крупнощитовой или скользящей опалубки.
III - каркасно-ствольная, панельно-ствольная или ствольная, применяемая
при строительстве домов с одним или несколькими стволами (ядрами) жестко-
сти из монолитного бетона в сочетании со сборными конструкциями.
Для возведения стволов жесткости целесообразно применение скользящей
опалубки.
147
К наиболее широкому внедрению в строительство рекомендуется первая из
перечисленных систем. Она позволяет обеспечить комплексное проектирование
жилых и некоторых типов общественных зданий, а также способствует наи-
большему насыщению сборно-монолитного здания сборными конструкциями.
Осуществляется с использованием монолитного тяжелого и легкого бетонов.
Вторая система целесообразна при возведении отдельных зданий или
групп зданий акцентного характера. Осуществляется преимущественно с ис-
пользованием легких бетонов.
Третья система рекомендуется к применению в случаях необходимости
увеличения этажности полносборных зданий, когда несущая способность кон-
струкций из сборных элементов оказывается недостаточной.
Высокий уровень индустриальное™ конструкций из монолитного и сборно-
монолитного бетона обеспечивается путем применения комплексной техноло-
гии возведения зданий. Для этого необходимы: создание унифицированной
инвентарной оснастки, рассчитанной на вариантное проектирование зданий;
обеспечение строительства средствами для приготовления, транспортирова-
ния, подачи и распределения бетонной смеси, организация производства ук-
рупненных арматурных сеток и каркасов; применение пластифицирующих
добавок и ускорителей твердения бетона.
В зависимости от архитектурного, конструктивного и технологического
решений зданий и материально-технической базы строительства применяются
различные варианты конструктивных элементов:
- наружные стены - монолитные однослойные с использованием различных
видов пористых заполнителей; сборно-монолитные с утеплением снаружи
и внутри; сборные, из штучных материалов,
- внутренние стены - монолитные;
- перекрытия - монолитные, сборно-монолитные, сборные.
Недостатками монолитного домостроения является относительно большая
трудоемкость возведения конструкций, т.к. в отличие от крупнопанельного,
индустриальное монолитное строительство предполагает максимальную кон-
центрацию затрат труда на строительной площадке, более высокая стоимость
по сравнению с изделиями заводского изготовления при существующей сис-
теме ценообразования.
Методами монолитного домостроения являются:
- в скользящей опалубке;
- в переставной крупнощитовой опалубке;
- в переставной блочной опалубке;
- в объемно-переставной опалубке.
Существенным достоинством монолитного метода возведения является:
- меньшие капитальные вложения в производственную базу (30...40%);
- меньший расход стали и энергетических затрат (на 10...20%).
Местами рационального применения монолитного домостроения могут
быть:
148
- объекты подземного пространства для нужд городского хозяйства;
- устройство цельномонолитных гражданских и производственных зданий,
которые по своему назначению не могут быть выполнены из стандартных
сборных железобетонных конструкций;
- устройство «столов» для панельных зданий, располагаемых на магистра-
лях города, которые позволяют получать современные решения магазинов
и других крупных предприятий обслуживания населения;
- возведение сборно-монолитных конструкций многоэтажных зданий кар-
касных или панельных с монолитными ядрами жесткости;
- устройство монолитных плоских безбалочных перекрытий под тяжелые
нагрузки, необходимые для овоще- и фруктохранилищ, холодильников,
мясокомбинатов и т.д.;
- устройство фундаментных плит и опор для больших нагрузок от наземной
части здания;
- изготовление отдельных нестандартных элементов общественных и про-
изводственных зданий - опорных конструкций, порталов, перекрытий,
амфитеатров, балконов и др;
- устройство большепролетных конструкций;
- устройство малых архитектурных форм, элементов внешнего благоуст-
ройства;
- реконструкция существующих зданий - жилых, общественных, производ-
ственных.
Конструктивные системы зданий из монолитного железобетона разделя-
ются на:
- монолитные здания с несущими внутренними стенами;
- монолитные здания с несущими наружными и внутренними стенами;
- монолитные здания с каркасной системой конструкций;
- сборно-монолитные каркасные конструкции с пространственными ядрами
жесткости;
- сборно-монолитные крупнопанельные системы;
- система из монолитного железобетона с использованием легкого бетона на
пористых заполнителях.
Широкие перспективы открывает применение для многоэтажного строи-
тельства сборно-монолитных каркасных конструкций с пространственными
ядрами жесткости, выполняемыми в монолитном железобетоне. Эти конструк-
тивные системы позволяют возводить здания с усложненной конфигурацией в
плане и разнообразными объемно-планировочными решениями. Подобные
конструктивные системы позволяют снизить по сравнению с обычными сбор-
ными конструкциями технико-экономические показатели, приведенные к од-
ному метру площади: трудоемкость - 10... 15%, капитальные вложения на воз-
ведение конструкций - до 15%, расход стали - до 30%, цемента - до 10%.
Скорость возведения ядра составляет 3...4 м в сутки. Все несущие конст-
рукции, кроме ядра жесткости, а также ограждающие элементы и элементы
149
«начинки» дома осуществляются в сборных железобетонных, керамзитобе-
тонных и гипсобетонных конструкциях из унифицированных изделий.
Другим эффективным направлением в строительстве многоэтажных зда-
ний является применение сборно-монолитной крупнопанельной системы,
обеспечивающее возведение зданий свыше 25 этажей, благодаря сочетанию
панельной системы с монолитным ядром жесткости, которое воспринима-
ет все горизонтальные нагрузки, действующие на здание, «освобождая» па-
нели для работы только на вертикальные нагрузка. Разновидностью такой
системы является выполнение ядра жесткости в сборно-монолитном железо-
бетоне, где монолитный бетон укладывается между типовыми сборными па-
нелями.
Рациональной областью применения монолитного железобетона являются
конструкции перекрытий под большие нагрузки - безбалочные перекрытия,
возведение таких перекрытий методом подъема обеспечивает значительные
достоинства:
- возможность создания разнообразных обьемно-планировочных решений;
- комплексная механизация процессов возведения зданий;
- возможность обеспечения выполнения значительной части работ на уров-
не земли;
- возможность исключить опалубочные и упростить арматурные работы;
- автоматический режим подъема перекрытий или этажей до заданной от-
метки;
- возможность производства работ в условиях ограниченной строительной
площадки;
- возможность снижения трудоемкости возведения зданий. Значительные
перспективы расширения возможностей применения монолитного желе-
зобетона в строительстве обеспечит решение ряда вопросов:
- производство работ в зимнее время;
- система инвентарной опалубки и оснастки.
В настоящее время разработаны несколько индустриальных систем инвен-
тарной опалубки и оснастки для возведения различных по функциональному
назначению и архитектурному решению жилых и массовых общественных
зданий. Основой системы унифицированных опалубок является набор унифи-
цированных щитов, крупно и мелко размерных по ширине и по высоте.
В крупнощитовой опалубке могут формироваться наружные и внутренние
стены, в этом случае перекрытия, как правило, сборные или сборно-монолит-
ные. В случае формования внутренних стен и перекрытий, чаще всего для на-
ружных стен применяются сборные панели.
Крупные щиты могут собираться в объемные элементы, которые бывают
двух типов:
- блочная опалубка, извлекаемая после формования вверх;
- обьемно-переставная (тоннельная), извлекаемая после формования в сто-
рону фасада.
150
В первом типе используются сборные или сборно-монолитные перекры-
тия, во втором - сборные панели наружных стен.
Достоинством крупноблочной опалубки при применении в архитектурно-
планировочных решениях с ограниченным числом повторяющихся объемно-
пространственных элементов является сокращение продолжительности и тру-
доемкости опалубочных работ по сравнению с использованием крупнощито-
вой опалубки на захватке. К тому же этот тип опалубки обеспечивает мень-
шую оборачиваемость в течение года по сравнению с крупнощитовой.
Применение объемно-пространственной (тоннельной) опалубки практику-
ется при четком построении протяженных домов с поперечными несущими
стенами, при этом есть возможность сочетания монолитного бетона внутрен-
них конструкций с навесными панелями, при ограниченном числе пролетов
между поперечными стенами, обеспечивается некоторая экономия трудовых
затрат на изготовление внутренних стен и перекрытий, но сравнению с сочета-
нием крупнощитовой опалубки для стен и столовой опалубки для перекрытий.
По данным ЦНИИПИ «Монолит» монолитные здания высотой 9 этажей в
расчете на 1 млн. м2 общей площади обеспечивают по сравнению с крупнопа-
нельными снижение:
- капитальных вложений в организацию производственной базы домострое-
ния на 34%;
- сметной стоимости строительства - 5%;
- заводской трудоемкости - 47%;
- расход цемента марки 400 - 4%;
-расход энергоресурсов на возведение зданий и исходные материалы и
конструкции - 27%.
4.1.5. Жилые здания из кирпича и керамических камней
Массовое строительство зданий со стенами из кирпича на современном
техническом уровне его производства и прочностных характеристик возможно
при возведении домов высотой не более 12 этажей.
Строительство кирпичных домов большой этажности нецелесообразно из-за
чрезмерного утяжеления несущих стен особенно на II этапе энергосбережения.
В строительстве кирпичных домов имеются существенные резервы техни-
ческого совершенствования конструктивных решений при применении кирпи-
ча повышенной прочности (марки М200, М250 и М300). Увеличение прочно-
стных характеристик кирпичных стен позволяет повысить границу рациональ-
ной этажности таких зданий, а также сократить массу несущих стен на
10... 30%.
Применение индустриальных конструкций стен в зданиях из кирпича и
мелких блоков (несущих внутренних стен из панелей). Отформованных из вы-
сокомарочного кирпича, наружных - из эффективных керамических камней
или легких небетонных материалов обеспечивает возможность доведения кир-
пичного строительства до уровня панельного по основным показателям при
151
большей архитектурно-пространственной маневренности и выразительности.
Применение таких индустриальных конструкций кирпичных стен должно
стать генеральным направлением совершенствования этой строительной сис-
темы.
4.1.6. Системы навесных (ненесущих) внешних
ограждающих конструкций
Системы внешних ограждающих конструкций подразделяют на:
- кирпичные (эффективная кирпичная кладка);
- блочные легкобетонные;
- железобетонные трехслойные сборные и монолитные;
- монолитные железобетонные с утеплением снаружи;
- легкометаллические;
- тонколистовые слоистые сборные;
- комбинированные.
Системы могут иметь различные виды отделки фасадных поверхностей.
Навесные внешние ограждающие конструкции применяются практически
во всех видах несущих систем, кроме систем с несущими наружными стенами,
и в том числе в каркасных, монолитных, панельных, безригельных.
Анализ рассмотренных конструктивных систем (крупнопанельной каркас-
но-панельной, крупноблочной, кирпичной, монолитной железобетонной, сме-
шанной) показывает, что в сопоставимых условиях (этажность, планировоч-
ные решения, энергоэффективность, уровень отделки и др.) эти системы при
одинаковом уровне проработки инженерно-технических и архитектурно-пла-
нировочных решений имеют сопоставимые удельные стоимостные показатели,
кроме крупноблочной, и могут иметь право на одновременное существование
в сложившейся финансово-экономической ситуации.
Наибольшую привлекательность приобрели монолитные, сборно-монолит-
ные и кирпичные конструктивные системы с широким шагом несущих (стено-
вых) конструкций. Свобода в архитектурно-планировочных и градостроитель-
ных решениях, отсутствие однообразия, легкость в перепланировке помеще-
ний, что в настоящее время весьма актуально; высокая степень надежности, в
том числе и в чрезвычайных ситуациях, и т.п. создают импульс для более ин-
тенсивного развития этих систем.
Нельзя не отметить и присущие этим системам недостатки: более дли-
тельные сроки возведения, чем крупнопанельных, и соответственно обраще-
ния финансовых ресурсов, сложности возведения несущих систем в зимнее
время и более высокая построечная трудоемкость. Продолжительность строи-
тельства монолитной системы по сравнению с панельной по зданиям разной
этажности больше.
Вместе с тем эти недостатки могут сниматься при соответствующем со-
вершенствовании материально-технической базы монолитного домостроения
и методов производства строительно-монтажных работ.
152
Нужно отметить, что строительство монолитных жилых домов должно по-
лучить широкие перспективы из-за ряда существенных преимуществ, таких как:
- отсутствие необходимости в индустриальной базе по производству желе-
зобетонных деталей (домостроительные комбинаты, заводы сборного же-
лезобетона);
- возможность свободной объемно-планировочной композиции зданий и
достижения разнообразия архитектурных решений;
- более высокое качество монолитных домов (отсутствие стыков, более вы-
сокая звуко- и теплоизоляция), большая капитальность здания;
- отсутствие потребности в специальных транспортных средствах (панеле-
возы и т.п.).
Развитие монолитного и кирпичного домостроения должно приводить к
соответствующему сокращению крупнопанельного и каркасно-панельного.
При этом возможно исключение каркасно-панельных систем из области домо-
строения.
Необходимо отметить также и то, что монолитные (равно, как и кирпич-
ные) жилые дома имеют большую товарную привлекательность, что в услови-
ях рыночных взаимоотношений дает не учитываемую настоящей работой нор-
му прибыли (более высокая разница в стоимости и себестоимости).
Следует отметить также и то, что крупнопанельное домостроение, учи-
тывая длительную работу по его совершенствованию, практически исчерпа-
ло возможности по снижению стоимости строительства на данном этапе раз-
вития науки и техники, в то время как монолитное домостроение, равно, как
и кирпичное, имеет перспективный ресурс по дальнейшему снижению стои-
мости строительства.
В монолитном домостроении к таковым ресурсам относятся:
- применение прогрессивных систем опалубки, в том числе отечественного
производства;
- использование для приготовления бетонов мобильных бетонозаводов и
гидравлических систем подачи бетонов;
- применение высокопрочных бетонов и высокомарочных сталей.
4.2. Отечественный опыт строительства многоэтажных
жилых домов и общественных зданий
Ориентация строительства на преимущественное применение в зданиях и
сооружениях сборного железобетона привело к применению в зданиях высо-
той до 30 этажей в качестве основного вида несущей системы унифицирован-
ного связевого каркаса с шарнирным объединением ригелей и колонн в узлах
рам. При таком каркасе его рамы полностью исключены из работы на воспри-
ятие горизонтальных ветровых нагрузок. Для восприятия последних в несущей
системе здания предусмотрены различной формы в плане вертикальные диа-
фрагмы и ядра жесткости. С применением таких каркасов реализованы, на-
пример: комплексы административных (26 этажей) и жилых (25 этажей) зда-
153
ний на проспекте Калинина в Москве. В основу компоновки каркаса положены
поперечные рамы с пролетами по схеме 4,50 + 3,00 + 4,50 м и с продольным
шагом их, равным 6,00 м. Здание общей длиной в плане около 110 м имело в
середине ядро жесткости сложного профиля и в торцах в плоскости попереч-
ных рам - плоские диафрагмы жесткости. Унифицированный связевый каркас
использован в построенных в Москве по ул. Марксистской 16-этажных жилых
домах, в 17-этажных жилых домах по Бутырской ул., 25-этажном жилом доме
с центральным монолитным ядром жесткости в Хорошево-Мневниках
(1980 г.), 25-этажных жилых домах на Ленинском проспекте. В целом унифи-
цированный сборный связевый каркас серии 1.020-1/83 широко применялся по
стране от Бреста до Владивостока для строительства в основном многоэтаж-
ных общественных и производственных зданий.
Каркас зданий этой серии включает сборные колонны квадратного сече-
ния 40x40 см длиной на один, два и более этажей. Колонны в уровне дисков
перекрытий снабжены короткими консолями для опирания на них сборных
железобетонных ригелей. Последние имеют подрезку по концам, которыми их
опирают на консоли колонн. В местах опирания ригелей их объединяют на
консолях колонн шарнирными узлами в рамы посредством сварки. Ригели вы-
полнены с нижними полками для опирания на эти полки многопустотных
плит. Многопустотные плиты, образующие настил перекрытия, омоноличены
по боковым сторонам межплитными швами и торцевыми швами, в которые
уложен строительный раствор. Кроме того, вдоль рядовых плит в створах ко-
лонн укладывают связевые плиты, закрепляемые по концам на сварке к попе-
речным рамам каркаса. Наиболее распространенный размер сетки колонн
6,0х6,0 м, но он может иметь и другие размеры. Для этого в каждом конкрет-
ном случае требуется расширять номенклатуру сборных конструкций и изде-
лий для каркаса.
Наружные стены многоэтажных зданий серии 1.020-1/83 традиционно вы-
полняли с применением навесных на каркас сборных панелей полосовой раз-
резки с простенками на уровне оконных проемов. По этой причине за этими
зданиями закрепилось название каркасно-панельных. В последнее время нача-
ли применять поэтажно опертые наружные стены, выполненные с применени-
ем каменной кладки (ячеистобетонные, многослойные кирпичные с эффектив-
ным утеплителем и т.п.).
В представленном сборном каркасе многоэтажного здания диски перекры-
тий не являются плоскими, а содержат выступающие книзу, в объем помеще-
ний, полки ригелей и консоли колонн (рис. 2.1, а). Как правило, вовнутрь по-
мещений выступают и колонны крайних рядов. Таким образом, требуется уст-
ройство подвесных потолков, что в массовом строительстве сопряжено с
серьезными дополнительными затратами. Эти дополнительные затраты связа-
ны не только с прямыми затратами на устройство подвесных потолков, но и
обусловлены потребностью развивать высоту этажа и здания в целом, появле-
нием неиспользуемых объемов зданий. На практике, в случаях применения
этого каркаса в жилых домах, предпринимаются попытки «запрятать» высту-
154
[ающие книзу части перекрытий в ограждающих конструкциях (рис. 2.1, 6}
)днако из-за громоздкости выступающих частей они не могут быть полностью
крыты в объеме ограждающих конструкций. Поэтому такой сборный карка
ущественно ограничивает планировочные возможности здания. Кроме тоге
;ля получения требуемых архитектурных решений жилых домов с каркасам]
ерии 1.020-1/83 требуется увеличение количества колонн как в середине зда
[ия, так и по его периферии.
')
Рис. 2.1. Стадия строительства многоэтажного жилого дома со сборным каркасом
серии 1.020-1/83. Нижняя поверхность междуэтажных перекрытий:
а - узел сопряжения ригелей с колоннами; б - попытка «спрятать» в наружных стенах
и перегородках выступающую в объем помещения нижнюю часть ригелей
Рис. 2.2. Строительство многоэтажного жилого здания с применением сборного
железобетонного каркаса серии 1.020-1/83:
а - стадия монтажа каркаса; б - устройство наружной стены и лоджии
Например, из-за невозможности устройства консольных выпусков ригелей
а наружные ряды колонн выполнение балконов, лоджий, эркеров, уступов
эасадов и т.д. сопровождается установкой дополнительных, ненужных в
155
обычных каркасах, колонн (рис. 2.2). Чтобы исключить температурные дефор-
мации дополнительных колонн, вызываемые изменениями температуры на-
ружного воздуха, балконы и эркеры, выполненные на этих колоннах, вынуж-
дены обустраивать дополнительными наружными стенами (см. рис. 2.2, б).
Таким образом, жилые здания с применением сборного каркаса оказываются
неоправданно материалоемкими и, следовательно, дорогими по стоимости
возведения, некомфортными и неэффективными при эксплуатации.
Основной конструктивной системой для строительства жилья являлась
полносборная стеновая (бескаркасная) система жилых зданий с применением
панельных конструкций. Жилые дома с применением этих конструктивных
решений строили высотой до 20...25 этажей. В этих конструкциях не разде-
лены функции несущих и ограждающих конструкций, а общая прочность и
устойчивость здания обеспечивается совместной работой под нагрузкой его
несущей системы, образованной внутренними и наружными вертикальными
панельными стенами, связанными между собой в уровнях перекрытий сбор-
ными плоскими плитами. Конструкции этих домов различаются размещени-
ем внутренних стен (поперечное, продольное, продольное и поперечное од-
новременно), размером шага стен (с узким шагом - до 4,2 м и с широким ша-
гом - до 7,2...9,0 м). Для строительства таких зданий потребовалось
выполнить экспериментально-теоретические исследования, накопить данные
о действительной несущей способности несущих стеновых панелей и осо-
бенно их платформенных стыков. Решались сложнейшие научно-техничес-
кие задачи пространственной жесткости и устойчивости зданий. В качестве
вертикальных диафрагм жесткости 25-этажных домов применяли трехслой-
ные сборно-монолитные стенки, в которых между двумя сборными панелями
укладывали слой монолитного бетона. Диски перекрытий выполняли в виде
неразрезной трехпролетной в поперечном направлении железобетонной пли-
ты и т.д.
На основе панельных конструктивных систем были продолжены попытки
получения более совершенных архитектурно-конструктивных решений, из ко-
торых наибольшую известность получили ПД1Ан («Антей»), на основе преж-
ней серии П44, блок-секции серии ПЗМ (Московский ДСК-3) на шаге попе-
речных стен 4,2 м для домов высотой до 16 этажей и др. (рис. 2.3).
Не останавливаясь подробно на конструкциях панельных зданий, отметим,
что полносборная панельная система зданий является закрытой жесткой кон-
структивной системой, которая допускает частичную трансформацию объем-
но-планировочных решений таких зданий только при весьма значительных
материальных затратах на переоснащение домостроительных предприятий.
Эта система зданий внесла самый значительный и определяющий вклад в од-
нообразие жилой застройки. Поэтому с учетом ее потребительских качеств и
технико-экономических показателей в современных условиях для массового
строительства ее применение нецелесообразно.
Для конструктивных систем многоэтажных зданий, выполняемых с при-
менением сборного железобетона, имеется еще один общий недостаток, опре-
156
1яемый их сущностью. Это - сварные соединения железобетонных элеме
i, требующие при возведении здания значительных энергозатрат на сваро
е работы, а также затрат на антикоррозионную защиту. В домах повыше
й этажности (40 м и выше) с резко возросшими значениями горизонтальнь
грузок, появлением динамической составляющей в их значениях, циклич
1м и знакопеременным характером этих воздействий возникают проблем
попечения надежности и долговечности таких домов, существенно завис
[х от долговечности и выносливости сварных соединений. Наличие возду!
х зазоров в стыках конструктивных элементов сборной несущей систем
огоэтажных зданий, невозможность в ряде случаев качественного заполн
я и зачеканки стыков швов раствором, а также наличие узлов, жесткость к
эых определяется только жесткостью сварных соединений, увеличивав
цатливость и снижают жесткость всей сборной несущей системы мног
1жного здания, что приводит также к ухудшению его эксплуатационных д
личсских характеристик. В результате люди, проживающие или находящи
на верхних этажах таких зданий, будут испытывать дискомфорт и ощуща
намические смещения (зыбкость и вибрацию) конструкций. Все указыва
то, что многоэтажные жилые и общественные здания повышенной этажн
1 с применением сборных железобетонных конструкций не могут удовл
)рять современным потребительским качествам и не могут рекомендовать
I современного жилищного строительства.
Рис. 2.3. Строительство многоэтажных крупнопанельных домов
1
Многоэтажные жилые дома и общественные здания с наружными стенами
из монолитного бетона, кирпича, мелких и крупных бетонных блоков и т.п.
еще недавно возводили высотой до 14... 16 этажей. В этих домах функции не-
сущих и ограждающих конструкций не разделены и нагрузка от перекрытий
передается на наружные и внутренние стены. В результате с ростом этажности
в стенах здания сосредотачиваются значительные усилия, требующие приме-
нять достаточно прочный материал в стенах и развивать размеры их сечений.
Поэтому при высоте свыше 5 этажей эти дома отличаются неоправданно вы-
сокой материалоемкостью и массивностью, их удельная масса составляет
2,5...3,5 т и более на каждый м2 общей площади (для сравнения: удельная мас-
са даже панельного дома высотой 9... 12 этажей не превышает 2 т/м2).
Вследствие значительных по величине размеров сечений вертикальных
несущих элементов многоэтажных зданий высотой свыше 5 этажей внутрен-
ние объемы их загромождены несущими стенами, и объемно-планировочные
решения получаются весьма жесткими, они мало вариабельны и трудно
трансформируемы. В таких домах, чтобы обеспечить их требуемую тепловую
защиту, также приходится применять системы наружного утепления, что су-
щественно удорожает их строительство. Кроме того, при эксплуатации из-за
трудности обеспечить совместность вертикальных деформаций разнонагру-
женных внутренних и наружных стен в местах их сопряжения вследствие вы-
сокого уровня постоянной нагрузки, как правило, возникают достаточно серь-
езные и практически неустранимые дефекты в виде крупных косых (сдвиго-
вых) трещин в стенах, вызывая дискомфорт у потребителя.
Область рационального применения таких домов ограничена высотой до
5 этажей, когда несущие стены не перегружены, имеют приемлемые размеры
сечений и позволяют получать достаточно разнообразные объемно-планиро-
вочные решения. В этих пределах высоты конструкция домов является кон-
курентоспособной с другими, даже самыми прогрессивными конструктив-
ными решениями, поскольку технология возведения этих домов проста и
привычна подрядчикам и проектировщикам и практически не требует допол-
нительной технологической оснастки. Для возведения таких домов приме-
няют традиционные материалы и изделия (кирпич, раствор, многопустотные
плиты, монолитный бетон, ячеисто-бетонные камни, сборные бетонные и
железобетонные блоки и элементы и т.п.). Простыми средствами решается и
современная тепловая защита зданий с применением эффективных утеплите-
лей в трехслойной стеновой кладке, наружных однослойных стен из ячеисто-
бетонных камней, конструкций наружных стен с вентилируемыми фасадами
и т.п.
По сравнению с рассмотренными выше конструктивными системами мно-
гоэтажных зданий несомненным достижением явился каркас системы КУБ -
конструкция универсальная безбалочная. Эта система, разработанная в раз-
личных вариантах (КУБ-1, КУБ-2, КУБ-2М, КУБ-МК2 и КУБ-3), включает
рамно-связевый несущий железобетонный каркас (КУБ-1, КУБ-2 с модифика-
циями) или связевый каркас (КУБ-3). Каркас в любой модификации имеет ре-
158
гулярную сетку колонн, равную 6 м. Внутренние и наружные стены выполня-
ют только ограждающие функции. Наружные ограждения могут быть выпол-
нены в виде самонесущих стен. Перегородки выполняют либо из кладочных
материалов, либо каркасно-обшивными из листовых изделий на металличе-
ском каркасе из гнутых профилей.
Возведение зданий методом подъема перекрытий или этажей, при котором
перекрытия в виде плиты с отверстиями под колонны поднимают гидродом-
кратами снизу и фиксируют в проектном положении на установленные заранее
колонны. Однако эта технология возведения чрезвычайно сложна, требует на-
личия специального оборудования (гидродомкраты с синхронным и большим
ходом штока, насосные станции, направляющие, фиксирующие и страховоч-
ные средства и т.д.), а также высококвалифицированного и обученного произ-
водственного персонала. Попытки освоить эту технологию, кроме Армении,
имелись в Москве и Ленинграде, однако какого-то широкого применения (в
отличие от системы КУБ) эта технология не получила. Вместе с тем следует
заметить, что с применением метода подъема перекрытий многоэтажные зда-
ния повышенной этажности (до 27 этажей и выше) возводились в Польше (в
Катовицах, во Вроцлаве и др.).
Наряду с многоэтажными каркасными зданиями системы КУБ применение
в практическом строительстве получили и здания каркасной системы ИМС с
преднапряжением плоских перекрытий в построечных условиях. Эта ориги-
нальная и нетрадиционная конструктивная система была предложена в 1957 г.
в Югославии проф. Б. Жежелем. Все элементы каркаса этой системы (рис. 2.4) -
плиты перекрытий, бортовые элементы и колонны объединены друг с другом в
процессе монтажа только за счет трения и усилия обжатия. При монтаже кар-
каса сначала устанавливают колонны. Колонны высотой на 2...3 этажа в уров-
не дисков перекрытий имеют сквозные отверстия в направлениях створов ко-
лонн для пропуска сквозной канатной арматуры. На временных металлических
площадках, закрепленных на колоннах, в проектное положение сначала укла-
дывают сборные железобетонные плиты, снабженные вырезами по углам.
Пространство между колоннами и плитами зачеканивают высокопрочным рас-
твором. На всю ширину и длину здания протягивают сквозную канатную ар-
матуру с концами, выпущенными за наружные ряды колонн. На одном конце
канатов (на кромке перекрытия) закреплены (обжаты) анкеры, а на другом
размещены захваты натяжного домкрата. Затем, после набора раствором заче-
канки требуемой прочности, производят натяжение свободных канатов на ос-
тов диска перекрытия, образованный сборными плитами перекрытий и пересе-
кающими их колоннами. Таким образом, к остову диска перекрытия по его
контуру в крайних колоннах оказывается приложенным обжимающие усилие
заданной величины. После завершения натяжения производят инъецирование
полимерцементным раствором отверстий с канатами в колоннах, под низ плит
под зазоры, образовавшиеся в створах колонн, подвешивают опалубку и укла-
дывают монолитный бетон. Затем все операции повторяют на следующем пе-
рекрытии.
159
Рис. 2.4. Несущий каркас ИМС с натяжением рабочей арматуры в построечных
условиях для многоэтажных гражданских зданий:
а - принципиальная конструкция каркаса (7 - консольное перекрытие; 2 - перекры-
тие с отверстием для лестницы; 3 - колонна; 4 - типовое перекрытие; 5 - напрягаемая
канатная арматура; 6 - фасадная распорка); б - конструкция узла примыкания плит
перекрытия к колонне (7 - контактный шов; 2 - плита; 3 - канат К-7; 4 - колонна)
При размерах ячейки до 4,2x4,2 м сборные плиты выполняют размерами
на ячейку, при размерах до 6,0x6,0 м - ячейку образуют из двух плит, объе-
диненных в середине ячейки посредством сварки по шву с зачеканкой его
монолитным раствором. Больший размер ячейки каркаса ИМС, как правило,
не применяется. Панель перекрытия может быть выполнена ребристой с под-
весным потолком либо в виде круглопустотной плиты с усиленным конту-
ром для восприятия сжимающих усилий преднапряжения. Сечение колонн
40x40 см. С начала 80-х гг. в Тбилиси, Чебоксарах и других городах были
возведены каркасные жилые и общественные здания системы ИМС. Причем
наибольшая высота построенных в Тбилиси зданий (в сейсмической зоне)
составляла 16 этажей. Значительные проектные проработки зданий этой сис-
темы для строительства в Краснодарском крае проделал институт «Курорт-
проект» (Москва).
Вместе с тем система ИМС имеет серьезные недостатки. Необходимо от-
метить, что в силу принятых предпосылок конструктивное решение перекры-
тия не удовлетворяет требованиям п. 1.7 СНиП 2.03.01-84*. Сечения по кон-
такту сборных плит с монолитными ригелями, в которых размещена предна-
пряженная арматура, являются неармированными, поскольку их не пересекает
никакая рабочая арматура. Указанный п. 1.7 СНиПа запрещает применять та-
кие изгибаемые конструкции, поскольку разрушение неармированного бетон-
ного сечения изгибаемого элемента (перекрытия) представляет непосредст-
венную угрозу для жизни находящихся под перекрытием людей. Кроме того,
натяжение сквозной напрягаемой арматуры при наличии значительного коли-
чества контактных мест колонн с плитами приводит к перенапряжениям углов
сборных плит. Усилие преднапряжения, концентрируясь в крайних колоннах,
160
может вызвать их разрушение еще на стадии передачи на них усилий обжатия.
Очень большая роль в работе перекрытия под нагрузкой принадлежит сквоз-
ной напрягаемой арматуре, которая по граням колонн воспринимает значи-
тельные срезывающие (нагельные) усилия от нагрузки, приложенной к пере-
крытию. При недостаточно тщательном инъецировании каналов в колоннах с
канатной арматурой в этих местах может иметь место сосредоточенная ее кор-
розия вследствие возможного образования достаточно крупных усадочных
трещин в монолитном необжатом бетоне по контакту с боковыми гранями ко-
лонн и доступа влаги к канатам. Кроме того, технология возведения каркаса
системы ИМС сложна, требует специализированного технологического обору-
дования и подготовленного персонала. С учетом сказанного каркасные здания
системы ИМС в массовом строительстве широкого распространения не полу-
чили.
Высокой надежностью отличаются плоские сборно-монолитные перекры-
тия «Сочи», разработанные ЦНИИЭП зрелищных зданий и спортивных со-
оружений. Конструкция этого перекрытия была запроектирована для возведе-
ния здания санаторного корпуса в г. Сочи. Это перекрытие представляет собой
плоскую сборно-монолитную плиту, опертую на колонны, размещенные в
плане с шагом до 7,2 м включительно в обоих направлениях. Плита перекры-
тия (рис. 2.5) включает сборные многопустотные плиты с открытыми с обоих
концов пустотами, в которых на глубину не менее 50 мм установлены заглуш-
ки. Между торцами многопустотных плит в створах колонн устроены моно-
литные железобетонные ригели. В поперечном направлении вдоль ригелей в
створах колонн также выполнены монолитные железобетонные ригели с ши-
риной, равной ширине стороны сечения колонны, а между плит размещены
монолитные железобетонные балки шириной не менее 100 мм. Таким образом,
сборные многопустотные плиты оказываются вбетонированными в монолит-
ный диск перекрытия и окаймлены со всех сторон монолитными железобетон-
ными балками.
Конструкция перекрытия «Сочи» пригодна для рамных и рамно-связе вых
каркасов многоэтажных зданий. Под нагрузкой она работает как единая плита
с точечным опиранием на колонны и отличается повышенной жесткостью при
изгибе (малыми прогибами) от вертикальной нагрузки. Здания с перекрытиями
«Сочи» благодаря жесткому объединению элементов характеризуются также и
повышенной сейсмостойкостью, общей устойчивостью и жесткостью. Карка-
сы с перекрытиями «Сочи» предоставляют широкие возможности для гибких и
разнообразных архитектурно-планировочных решений благодаря выполнению
перекрытий плоскими при достаточно больших размерах сетки колонн (до
7,2х7,2 м включительно).
Вместе с тем перекрытие «Сочи» недостаточно экономично, оно отличает-
ся повышенным расходом металла на его устройство, поскольку все монолит-
ные ригели (в створах колонн) и балки между боковыми сторонами плит со-
держат дополнительное армирование. Большая поверхность выступающих
книзу перекрытия монолитных конструкций требует дополнительных трудоза-
161
трат на отделку их поверхностей. Эти и другие недостатки конструкции пере-
крытия «Сочи» не позволили ей получить широкого распространения в массо-
вом строительстве. Известно строительство зданий с перекрытиями «Сочи» в
Краснодарском крае.
Рис. 2.5. Фрагмент сборно-монолитного плоского перекрытия
«Сочи»:
1 - монолитные ригели; 2 - сборные многопустотные железобетонные
панели перекрытия; 3 - сборные железобетонные колонны; 4 - прико-
лонные монолитные балки; 5 - монолитные балки между панелями
В последние годы все более широкое применение при строительстве много-
этажных жилых и общественных зданий в отечественной строительной практи-
ке начинают находить монолитные железобетонные каркасы (рис. 2.6). Эти кар-
касы проектируют рамными и рамно-связевыми в соответствии с действующей
нормативной документацией с учетом требований «Руководства по расчету ста-
тически неопределимых железобетонных конструкций». Разработанные и осво-
енные на практике опалубочные и опорные устройства позволяют сравнительно
просто и с достаточно высоким темпом возводить многоэтажные дома самых
разнообразных архитектурных и объемно-планировочных решений.
Кроме каркасов для многоэтажных домов из монолитного бетона может
применяться несущий остов с неразрезными плитами перекрытий и широким
шагом поперечных несущих стен (до 7...8 м). В обоих случаях наружные сте-
162
ны выполняют поэтажно опертыми или навесными. Многоэтажные дома с мо-
нолитным несущим каркасом или остовом обладают высокими жесткостными
качествами при действии горизонтальных нагрузок.
Рис. 2.6. Многоэтажное жилое здание с железобетонным монолитным каркасом:
а - общий вид каркаса здания в стадии строительства; б - фрагмент монолитного каркаса
Все рассмотренные выше конструктивные системы многоэтажных зданий,
за исключением зданий на основе монолитных каркасов с плоскими перекры-
тиями, в должной мере не обеспечивают современные потребительские каче-
ства. Они практически непригодны для устройства под ними в подземной час-
ти гаражей-стоянок, выполняемых с использованием элементов того же несу-
щего остова, что и надземной части здания.
4.2.1. Зарубежный опыт строительства многоэтажных
жилых домов и общественных зданий
Как в отечественной, так и в зарубежной строительной практике конст-
руктивное решение здания зависит от его архитектурно-пространственного
построения, определяется его назначением и высотностью. На принятие кон-
структивного решения здания в определенной мере оказывают влияние и сло-
жившаяся производственная база стройиндустрии и предприятий строитель-
ных материалов, номенклатура и тип выпускаемой ими продукции, сырьевые
источники.
С увеличением этажности возрастает потребность в применении каркас-
ных несущих систем, воспринимающих всю нагрузку, приложенную к зданию,
и предоставляющих наиболее широкие возможности для архитектурно-
планировочных решений. В мировой строительной практике несущие про-
странственные каркасы многоэтажных зданий выполняют из сборного, сбор-
но-монолитного железобетона с преднапряжением и без преднапряжения в
построечных условиях. С увеличением высотности здания возрастает потреб-
ность в металле, могут применяться металлические или сталебетонные каркасы.
163
Рассмотрим наиболее известные системы многоэтажных каркасных зда-
ний. Наиболее массовое применение получили несущие каркасы, диски пере-
крытий которых образованы сборными предварительно напряженными много-
пустотными плитами. Надо отметить, что последние являются одним из наи-
более универсальных и наиболее эффективных конструктивных элементов
здания, применяемых практически для подавляющего количества типов пере-
крытий как при стеновых, так и каркасных системах.
Рис. 2.7. Система Contiframe:
1 - сборный элемент сборно-монолитной
балки; 2 - многопустотная плита; 3 - колонна;
4 - арматурные выпуски; 5 - сборная балка
Рис. 2.8. Принципиальная схема
вилочного стыка колонн:
1 - центрирующая прокладка; 2 - выпуски
рабочей арматуры верхней части колонны;
3 - гнезда для размещения стыкуемой ар-
матуры и заполнения высокопрочным по-
лимерным составом
Система Contiframe (рис. 2.7) разработана и получила применение в Вели-
кобритании для многоэтажных гражданских зданий с пролетами от 6,0 до
7,20 м. Основными несущими элементами системы являются сборные много-
пролетные балки (ригели) в одном направлении и сборно-монолитные балки
(ригели) в другом направлении, опертые на сборные колонны высотой на этаж.
По балкам уложены преднапряженные многопустотные плиты перекрытий.
Соединения колонн - вилочные (рис. 2.8). Для этого использованы стальные
стержни продольной арматуры, выступающие кверху из колонн нижнего эта-
жа, пропущенные через отверстия по концам балок (ригелей) и входящие в
гнезда у торцов вышестоящих колонн. Стыки колонн омоноличиваются одно-
164
временно с укладкой монолитного бетона сборно-монолитных балок. Описан-
ный каркас в эксплуатационном состоянии, по мнению авторов, рассчитывает-
ся как монолитный и характеризуется высокой жесткостью узловых соедине-
ний. С таким мнением трудно согласиться, поскольку каркас имеет серьезные
технологические и конструктивные недостатки, которые должны отрицатель-
но сказаться при эксплуатации:
1. Применение колонн поэтажной разрезки не только замедляет темп стро-
ительства, но создает по концам в каждом перекрытии по обоим его плоско-
стям (нижней и верхней) контактные стыки, в которых имеют место трудно
прогнозируемые по величине и распределению контактные напряжения, спо-
собные вызвать раскалывание и преждевременное разрушение колонн в этих
стыках; по этой причине высотность здания с таким каркасом не может быть
более 5 этажей.
2. Вилочный стык колонн поэтажной разрезки требует повышенной точ-
ности изготовления как колонн, так и балок перекрытий для пропуска сквоз-
ной арматуры колонн. Отверстия в концевых участках балок для пропуска
вертикальной арматуры колонн серьезно снижают прочность опорных сечений
балок и в целом узел сопряжения дисков перекрытий, процесс является неоп-
равданно трудоемким и имеет невысокую эксплуатационную надежность и
долговечность.
3. Сочленения сборных балок 5 по длине с неразрезными также являются
весьма трудоемкими и ненадежными.
4. Диск перекрытия в каркасе характеризуется примерно такими же потре-
бительскими качествами для жилья, как и рассмотренный нами каркас 1.020.-
1/83.
Система Spanlight, разработанная в Лондонском политехническом центре,
близка описанной и включает преднапряженные сборно-монолитные балки со
сборным элементом корытного профиля. Как в системе ИМС, сквозная напря-
гаемая арматура, размещенная в корытных балках, пропущена через сквозные
отверстия в колоннах. Пролеты, перекрываемые в этой системе, достигают в
длину 8,5 м при конструктивной высоте балок перекрытий 800 мм и многопус-
тотных плит - 300 мм. Система при ее натурных испытаниях воспринимала
распределенную нагрузку до 23,2 кПа (2,3 т/м2). Конструкция перекрытия не
пригодна для жилья, но может быть использована для перекрытий в много-
этажных зданиях гаражей-стоянок.
Сборно-монолитная каркасная система зданий PPB-Saret (Франция)
(рис. 2.9) также известна в Европе и франкоязычных странах Африки. Она раз-
работана в двух вариантах.
Первый вариант - сборно-монолитный, когда несущие ригели каркаса с
выпусками арматуры кверху и по торцам омоноличены с применением моно-
литного бетона в местах их опирания на колонны с образованием жестких
рамных узлов (см. рис. 2.9, а).
165
Затем по верху ригелей опирают плиты пустотного настила и омоноличи-
вают, пропустив в монолитном бетоне ригелей сквозную продольную армату-
ру на всю ширину и длину здания. Такое конструктивное решение предназна-
чено для строительства в сейсмических районах.
Второй вариант - сборный (см. рис. 2.9, б). В этом случае объединение ри-
гелей с колоннами предусмотрено по стальным консолям колонн на болтах с
укладкой монолитного бетона только в верхний слой ригелей (балок) между
торцами опертых на них плит.
Рис. 2.9. Сборно-монолитная каркасная система PPB-Saret (Франция):
а - вариант каркаса со сборно-монолитными узлами объединения колонн с ригелями;
б - вариант объединения колонн с ригелями посредством высокопрочных болтов;
1 - отверстия для пропуска арматуры замоноличивания; 2 - стальная консоль;
3 - отверстия для высокопрочных болтов
Рассмотренный каркас достаточно надежен и эффективен по расходу ма-
териалов. Однако перекрытие в законченном виде представляет собой плитно-
ребристую плиту с выступающими книзу частями ригелей, что существенно
снижает его возможности по архитектурно-планировочным построениям.
В странах Европы значительное развитие получила технология безопалу-
бочного производства многопустотных плит и налажен выпуск технологиче-
166
ского оборудования для такого производства (Финляндия - Партек, Echo
Engng, Германия - Spaencom, Англия - Spirol Int и др.). Для расширения их
области применения в последние годы разработано значительное количество
вариантов сборных и сборно-монолитных каркасов с многопустотными пли-
тами для многоэтажных каркасных зданий.
Рис. 2.10. Конструкция и узлы сборного каркаса системы
Tempo-System:
а - вариант узла сопряжения сборных ригелей и колонн посред-
ством болтовых соединений; б - опирание многопустотных плит
на полки ригелей; 1 - колонна; 2 - ригели; 3 - стальные консоли;
4 - многопустотные плиты; 5 - арматура слоя омоноличивания
вдоль сборных ригелей
Представлены варианты сборных и сборно-монолитных каркасов много-
этажных зданий с использованием плит безопалубочного формования. Эти
варианты различаются способами крепления ригелей к колоннам, типами раз-
резки колонн, конструкциями ригелей. Отличие заключается только в том, что
на колонне, выполненной сквозной на несколько этажей, закреплены короткие
167
стальные консоли посредством болтов и закладных деталей (рис. 2.10) и к ко-
роткой консоли колонны прикреплен ригель не на сварке, а болтами.
В отличие от серии Saret, крепежные болты балок расположены не гори-
зонтально, а вертикально. Вдоль ригелей в швах омоноличивания на всю ши-
рину и длину здания, как и в системе Saret, пропущена сквозная арматура.
Ригели в этой серии выполнены с нижними полками, на которые концами раз-
мещают многопустотные плиты. Шаг колонн в каркасе, как и длина многопус-
тотных плит, предусматриваются до 12 м.
Примерно такая конструкция (с теми же характеристиками) каркаса «Пар-
ма-Тат» разработана фирмой Lohja Раппа Engng. Для этого каркаса преду-
смотрены кроме квадратного сечения колонны круглого сечения двухстадий-
ного изготовления: сначала - экструзионная железобетонная оболочка, а затем
- ее заполнение высокопрочным бетоном. При изготовлении элементов карка-
са предусмотрена технология алмазной резки. Предусмотрено болтовое соеди-
нение элементов колонн между собой, а также с несущими ригелями, выпол-
няемыми в стальной листовой оболочке.
На рис. 2.10-2.12 представлены варианты узлов каркаса системы Tempo-
System с колоннами поэтажной резки. В этом варианте каркаса ригели через
слой раствора оперты концами непосредственно на верх смонтированной ко-
лонны нижнего этажа. Ригели, как и в каркасе Contiframe, имеют вертикаль-
ные сквозные вертикальные каналы для пропуска через них арматурных вы-
пусков из верха колонн. Выпуски по концам имеют резьбу, и посредством гаек
они прижимают ригели к верху колонн. Непосредственно перед укладкой на
Рис. 2.11. Детали узлового соединения балок и колонн системы
Tempo-System:
/ - закладной элемент колонны; 2 - закладной элемент балки; 3 - кон-
сольный элемент колонны; 4 - гнездо в закладном элементе колонны;
5 - фасонный выступ консольного элемента; 6 - втулка; 7 - болт;
8 - штырь с нарезкой; 9 - отверстие в закладном элементе балки
168
колонны верхние каналы ригелей заполняют высокопрочным раствором. Ко-
лонну следующего очередного этажа устанавливают над готовым перекрыти-
ем через центрирующую прокладку на слое раствора. Низ этой колонны объе-
диняют с несущим ригелем посредством штепсельного стыка.
Рис. 2.12. Вариант сопряжения колонн поэтажной разрезки с дисками перекрытий:
а - опирание концов балок (ригелей) на колонны; б - сопряжение ригелей с многопустотны-
ми плитами; 1 - колонна; 2 - балка (ригель); 3 - многопустотная плита; 4 - центрирующая
прокладка; 5 - неопреновый жгут, 7 - арматурные выпуски с резьбой
Представленные варианты каркасов чрезмерно усложнены, требуют чрез-
вычайно высокой точности изготовления всех несущих сборных элементов
(колонн, ригелей). В этой связи нет оснований считать эти конструкции карка-
сов надежными и эффективными. В них, как и в каркасе серии 1.020-1/83,
практически не допускается перераспределение усилий под нагрузкой из-за
шарнирных связей, для изделий каркаса требуется бетон повышенной прочно-
сти. С одной стороны, это приводит к перерасходу цемента, а с другой - в этих
конструкциях при эксплуатации в большей мере будут проявляться деформа-
ции усадки и ползучести.
169
Применение в перекрытиях каркасов монолитных сталебетонных несу-
щих ригелей позволяет существенно уменьшить толщину диска перекрытия,
это уменьшение конструктивной высоты перекрытия имеет место в каркасе
системы Delta. В этом случае для сталебетонного ригеля разработан специ-
альный цельносварной гнутый профиль трапециевидного поперечного сече-
ния с нижней полкой толщиной 6 мм для опирания плит пустотного настила
(см. рис. 2.13). Обе боковые стенки профиля перфорированы, и все простран-
ство между торцами уложенных в проектное положение плит заполнено моно-
литным бетоном. Сталебетонный ригель в соответствии с эпюрой моментов
также снабжен дополнительной стержневой арматурой.
Рис. 2.13. Сборно-монолитный каркас Delta
со сталебетонным несущим ригелем (Финляндия)
Рис. 2.14. Схема перекрытий системы Dycore:
1 - колонна; 2 — многопустотная плита; 3 — нижний
сборный элемент балки; 4 - монолитный бетон
170
Перекрытие каркаса Delta рассчитано под полезную нагрузку 2,60; 3,80 и
,65 кПа при толщине диска перекрытия соответственно 200, 265 и 385 мм и
[ролетах до 7 и 9 м. Каркас Delta вполне может быть применен для много-
тажных жилых домов и общественных зданий при условии обеспечения огне-
ой защиты нижней полки стального ригеля.
Каркасная система Dy core (рис. 2.14) в течение многих лет используется в
ЛИА для многоэтажных административных, школьных, больничных зданий, а
акже для зданий гаражей. Основными элементами системы являются нераз-
юзные сборно-монолитные балки, опирающиеся на сквозные проемы в колон-
iax, и многопустотные плиты перекрытий, в свою очередь, опирающиеся на
ти балки. После монтажа нижних сборных элементов балок, укладки верхней
•абочей арматуры и установки на сборные элементы многопустотных плит про-
б)
Рис. 2.15. Сборно-монолитные перекрытия с несъемной опалубкой:
а - плиты несъемной опалубки; б - общий вид плит несъемной опалубки, уложенных
в проектное положение, укладка арматуры плит перекрытия; в - несъемная опалубка
перекрытий со стальными несущими балками, установка плит
171
изводят бетонирование верхних частей балок одновременно с укладкой слоя
монолитного бетона по верху плит. В результате образуется жесткая комплекс-
ная конструкция, отличающаяся высоким уровнем надежности и несущей спо-
собности. Пролеты перекрытий достигают 7,6 м при конструктивной высоте до
508 мм, из которых 305 мм - высота балок и 203 мм - высота сечений многопус-
тотных плит. Колонны могут выполняться как сборными, так и монолитными.
Для многоэтажных жилых домов в зарубежной строительной практике
широкое распространение получила разновидность сборно-монолитных карка-
сов с так называемой несъемной опалубкой. Эти системы получили широкое
применение под названием Filigree Wideslab System в США, Великобритании,
под названием OMNIDES - в Японии, под названием Elemendeckenpllotten - в
Германии. Перекрытия этой системы используют как в каркасных зданиях, так
и в зданиях стеновых систем. Область применения - жилые дома и общест-
венные здания, многоэтажные гаражи и т.п. Перекрытие включает сборные
железобетонные плиты-скорлупы, располагаемые гладкой поверхностью книзу
и снабженные кверху выпусками арматуры (рис. 2.15). После размещения
скорлупы в проектное положение, они образуют сплошную несъемную опа-
лубку плиты перекрытия для ее верхнего монолитного слоя. Скорлупы раскла-
дывают по поддерживающим подмостям либо опирают концами на несущие
ригели. По верху плит-скорлуп раскладывают верхнюю рабочую арматуру
плит перекрытия, устраивают консольные выпуски плит с теплоизоляцией для
размещения балконов (рис. 2.16, а), Затем производят укладку монолитного
бетона верхнего слоя плиты перекрытия (рис. 2.16, б). Скорлупы несъемной
опалубки должны быть заармированы так, чтобы они были способны
воспринимать всю технологическую нагрузку на них, включая нагрузку от
массы уложенного бетона до набора им прочности. Поэтому, как правило,
толщина плит-скорлуп заводского изготовления составляет 57 мм, и их вы-
полняют с преднапряженной арматурой. Наряду с напрягаемой арматурой их
армируют пространственными треугольными сварными арматурными фер-
мочками, выступающими над поверхностью плит. Эти фермочки также обес-
печивают совместную работу под нагрузкой сборной и монолитной частей пе-
рекрытия. Иногда скорлупы несъемной опалубки изготавливают из легкого
бетона, что полностью оправдано как с технологических, так и эксплуатаци-
онных позиций. Монолитный слой плит перекрытий, укладываемый одновре-
менно с бетоном омоноличивания стыков балок с колоннами, позволяет полу-
чить жесткую и надежную конструкцию.
Перекрытия с несъемной опалубкой могут быть выполнены плоскими без
выступающих книзу в объем помещения частей при достаточно больших про-
летах. Это позволяет успешно реализовать гибкие и разнообразные планиро-
вочные решения, учитывающие индивидуальные запросы застройщиков. Об-
ласть применения - многоэтажные здания различного назначения, построенные
с применением каркасов с несъемной опалубкой. Высотность зданий может
быть 25 этажей и более. При пролетах свыше 11,0 м и полной нагрузке 2,4 кПа
конструкционная высота не превышает 330 мм. Еще одно преимущество этой
172
б)
)
Рис. 2.16. Сборно-монолитные перекрытия с несъемной опалубкой:
а - деталь сопряжения плиты перекрытия с консольной плитой балкона; б - укладка
монолитного бетона в плиту перекрытия по несъемной опалубке
а)
Рис. 2.17. Строительство многоэтажных жилых и общественных зданий на основе
монолитного каркаса с плоскими перекрытиями (фирма Enka, Турция)
173
системы заключается в том, что для ее применения не требуется дорогостоя-
щих опалубочных систем с водостойкой фанерой.
За последние годы впечатляющих результатов добилось строительство с
применением монолитных железобетонных конструкций, возводимых в услови-
ях строительной площадки. Высокое качество опалубочных систем различных
производителей и рациональные составы бетонных смесей с химдобавками по-
зволяют в условиях стройплощадки изготавливать железобетонные конструкции
высокого качества и точности изготовления (рис. 2.17). Монолитные железобе-
тонные каркасы многоэтажных зданий являются универсальными. Без дополни-
тельных затрат до пролетов величиной до 8 м в жилых домах плиты перекрытий
могут быть выполнены плоскими толщиной 27 см. При выполнении плит пере-
крытий предварительно напряженными их толщина при таких пролетах (8 м)
может быть уменьшена до 22 см, что определяется также сопротивлением плиты
продавливанию колонной. Для общественных зданий увеличение пролета вызы-
вает необходимость устройства капительного сопряжения колонн с плитой или
увеличения толщины перекрытий с устройством в них кессонов.
К настоящему времени разработаны и эффективные скоростные технологии
формования монолитных железобетонных конструкций (рис. 2.18). Освоен вы-
пуск химических добавок к бетонам, позволяющих обеспечить высококачествен-
ную укладку бетонных смесей без вибрации и получать бетоны требуемой проч-
ности. Ускорители твердения бетонов позволяют существенно сократить (а при
температурах до -10 °C и исключить) затраты энергии на обогрев свежеуложен-
ной бетонной смеси. Таким образом, применение монолитных железобетонных
конструкций позволяет получить серьезные технологические преимущества:
- обеспечиваются гибкость и универсальность конструктивных решений без
существенных затрат на переоснастку производства;
- сокращаются расходы на транспортировку сборных изделий, так как все
основные работы выполняются в одном месте - на стройплощадке;
- существенно ослабляется зависимость качества и темпа строительства от
погодно-климатических условий благодаря химическим добавкам к це-
ментам.
Кроме того, монолитные каркасы зданий позволяют простыми средствами
существенно расширить и потребительские качества домов, обеспечить разно-
образные и свободные архитектурно-планировочные возможности. С конст-
руктивной точки зрения для многоэтажных зданий, особенно высотой свыше
40 м, когда существенно возрастает влияние горизонтальных нагрузок, они в
наибольшей мере характеризуются пространственной жесткостью и устойчи-
востью, улучшенными динамическими показателями.
К недостаткам монолитных железобетонных конструкций, выполняемых
без преднапряжения, можно отнести:
- несколько увеличенный расход стали, поскольку в этом случае чаще всего
применяют мягкие (относительно малопрочные) стали;
- необходимость оснащения высококачественными опалубочными средст-
вами и поддерживающими устройствами.
174
Для многоэтажных гражданских зданий, возводимых с использованием
железобетонных каркасов, в основном применяют три типа наружных стено-
вых ограждений. Это:
- поэтажно опертые наружные стены, выкладываемые из штучных изделий
(ячеисто-бетонные, керамические, бетонные камни и др.) на растворах из
сухих смесей;
- навесные на каркас стеновые панели;
- наружное утепление или облицовочные панели, навешиваемые на наруж-
ную бетонную стенку, выполняемую взамен наружных рядов колонн кар-
каса на контуре здания.
Рис. 2.18. Пример опалубки для монолитных пере-
крытий жилого дома и поддерживающие подмости:
а - раскладка щитов опалубки; б - поддерживание пере-
крытия с молодым бетоном; в - пропуск колонны каркаса
через опалубку перекрытия
175
Перегородки этих зданий выполняют поэтажно размещаемыми согласно
планировочным решениям.
В целом анализ зарубежного опыта строительства многоэтажных жилых и
общественных зданий от 4 этажей и выше указывает на то, что в этих зданиях
преобладают каркасные конструктивные системы.
Несущие каркасы этих систем выполняют из сборно-монолитного или мо-
нолитного железобетона. А ограждающие конструкции полностью освобожде-
ны от восприятия общих нагрузок, прикладываемых к зданию при эксплуата-
ции, и выполняют архитектурно-декоративные, теплозащитные и ограждаю-
щие функции. Способны выполнить эти функции конструкции из легких и
малопрочных материалов.
Масса 1 м2 наружной стены, как правило, не превышает 200...250 кг, а
масса 1 м2 общей площади многоэтажного каркасного здания высотой до 14
этажей в целом находится в пределах 0,9... 1,3 т/м2, причем верхний предел
чаще имеет место при монолитных каркасах.
Масса 1 м2 общей площади панельного дома высотой 9... 12 этажей со-
ставляет примерно 2,0 т, а кирпичного дома с такой же высотой - 2,8... 3,0 т/м2.
176
Глава 5. ТЕХНОЛОГИЯ ВОЗВЕДЕНИЯ ЖИЛЫХ
И ОБЩЕСТВЕННЫХ ЗДАНИЙ ПОВЫШЕННОЙ ЭТАЖНОСТИ
СО СБОРНО-МОНОЛИТНЫМ КАРКАСОМ
5.1. Особенности технологии производства работ
Известно, что эффективность строительства многоэтажных жилых и об-
щественных зданий в основном определяется материальными затратами на их
возведение и темпами строительства.
Материалоемкость зданий в значительной мере зависит от принятой кон-
структивной системы (каркасная, стеновая, стеновая панельная и т.п ).
Темп строительства определяется не только конструктивными решениями,
но и технологичностью, четкостью и отработанностью технологических опе-
раций, подготовленностью строительного производства.
Принято различать по конструктивным типам монолитные и сборно-
монолитные здания.
Монолитными называются здания, в которых основные несущие конст-
рукции (внутренние стены, колонны и перекрытия) выполнены из монолитно-
го бетона.
Сборными могут быть ограждающие конструкции, лестничные марши,
перегородки и т.п. Доля монолитности должна составлять 70% и более от об-
щего объема конструктивных элементов здания.
Сборно-монолитными называются здания, в которых часть конструкций
выполнена в монолите, а другая - в сборном варианте. Доля монолитности
должна быть от 30 до 70% от общего объема конструктивных элементов.
Сборно-монолитные каркасные здания выполняют из несущего железобе-
тонного каркаса, включающего сборно-монолитный диск перекрытия на осно-
ве многопустотных плит перекрытия, несущих и связевых монолитных риге-
лей, а также колонн, диафрагм жесткости и конструкций лестнично-лифтового
блока (рис. 2.19). Наружные и внутренние стены и перегородки выполняют
поэтажно опертыми.
Колонны, диафрагмы жесткости, а также конструкции лестнично-лифто-
вого блока выполняют в сборном или монолитном исполнении.
Технология возведения сборно-монолитных каркасных зданий представ-
ляет собой комплексный процесс возведения фундаментов, сборно-монолит-
ных перекрытий, колонн, диафрагм жесткости, конструкций лестнично-лифто-
вых блоков, наружных и внутренних стен и перегородок.
Все работы по возведению сборно-монолитного каркаса необходимо вы-
полнять в соответствии с проектной документацией, с соблюдением требова-
ний соответствующих норм по производству работ и организации строитель-
ного производства, техники безопасности в строительстве, правил пожарной
безопасности при производстве строительно-монтажных работ.
Работы по возведению сборно-монолитных каркасных зданий следует
производить по утвержденному проекту производства работ (далее - 1111Р) и
технологическим картам, в которых должны быть предусмотрены:
177
- технологическая последовательность монтажа сборных конструкций и
устройства монолитных конструкций;
-технология выполнения опалубочных, арматурных и бетонных работ,
обеспечивающая пространственную устойчивость и неизменяемость сбор-
но-монолитных конструкций на всех стадиях возведения и безопасные ус-
ловия труда.
Рис. 2.19. Схема сборно-монолитного каркаса здания:
7 - колонна; 2 - несущий ригель; 3 - связевый ригель; 4 - плита
перекрытия; 5 - монолитный участок; 6-диафрагма жесткости;
7 - лестничный марш с площадкой
Дополнительно к ППР необходимо разрабатывать детальные технологиче-
ские карты на опалубочные, арматурные и бетонные работы, в которых долж-
ны быть приведены:
- разбивка по технологическим захваткам;
- схемы расстановки опалубки перекрытия;
- схемы расстановки опалубки монолитных ригелей и участков, монолит-
ных колонн и диафрагм жесткости;
- узлы крепления и фиксации опалубки и элементов опалубки;
- схемы устройства технологических швов в сборно-монолитном перекры-
тии;
- технология бетонирования при положительных и отрицательных темпера-
турах наружного воздуха;
- схемы ранней распалубки и установки страховочных элементов;
- указания по контролю качества работ и т.д.
Технологические захватки при возведении сборно-монолитных каркасных
зданий определяют в зависимости от заданных темпов строительства (как пра-
вило, не менее 2...3 этажей в месяц).
178
Для возведения сборно-монолитных каркасных зданий, как правило, ис-
пользуют отечественные опалубочные системы на основе опорных башен,
которые обеспечивают устойчивость перекрытий на всех стадиях строитель-
ства.
Проектная документация на конструкции сборно-монолитного каркаса
должна содержать достаточные сведения и необходимые требования для про-
ектирования опалубочных работ.
Качество возведения сборно-монолитных каркасных зданий контролиру-
ют в соответствии с требованиями действующих норм и проектной докумен-
тации.
5.1.1. Возведение сборных и монолитных железобетонных
колонн и диафрагм жесткости
Сборные железобетонные колонны и диафрагмы жесткости монтируют в
соответствии с требованиями ТКП 45-5.03-130 и других действующих норм.
Во время возведения колонн и диафрагм жесткости должны быть обеспе-
чены:
- устойчивость и неизменяемость их положения на всех стадиях возведения
каркаса (монтаж колонн и диафрагм жесткости, установка опалубки, ук-
ладка арматуры, монтаж плит перекрытия и бетонирование монолитных
конструкций перекрытия). Точность положения конструкций контроли-
руют геодезическими приборами;
- прочность монтажных соединений, включая прочность замоно личе иных
стыков сборных колонн;
- безопасность производства работ.
Монтаж сборных или возведение монолитных колонн и диафрагм жестко-
сти каждого вышележащего этажа следует производить после набора бетоном
монолитных ригелей и монолитных участков перекрытия не менее 70% про-
ектной прочности. Для обеспечения высоких темпов возведения каркаса до-
пускается производить монтаж или возведение колонн вышележащего этажа
при меньшей прочности монолитных конструкций нижележащего перекрытия,
которая должна быть обоснована расчетом и оговорена в ППР или технологи-
ческих картах.
Монтаж сборных колонн и диафрагм жесткости
Перед началом монтажа сборных конструкций необходимо проверить их
состояние, а также состояние ранее смонтированных конструкций. Перечень
операций, которые необходимо выполнить перед монтажом конструкций, за-
висит от вида конструкций и от принятого метода монтажа. Обязательно перед
их монтажом необходимо проверить:
- наличие марки и штампа ОТК на каждой монтируемой конструкции;
- правильность расположения закладных деталей и целостность антикорро-
зионного покрытия;
179
- соответствие предусмотренных в проекте выпусков арматуры и отсутст-
вие деформаций и повреждений на них;
- наличие в монтируемых конструкциях проектных и монтажных отверстий,
а также их диаметр.
Перед монтажом конструкций следует очистить все конструкции от грязи,
снега и наледи, выпрямить погнутые детали, удалить наплывы бетона и ржав-
чину с закладных деталей и арматуры. Не допускается использовать горячую
воду и огонь для удаления снега и наледи.
В бетоне сборных конструкций не должно быть трещин, выбоин и поверх-
ностных раковин, а их геометрическая форма и размеры должны соответство-
вать проектным. На конструкции, подготовленной к подъему, должны быть
нанесены риски, необходимые для контроля проектного положения конструк-
ции. Риски на сборные колонны наносят посередине грани колонны, на двух
взаимно перпендикулярных гранях на уровне низа и верха колонны. А при на-
личии в конструкции специальных закладных или других центрирующих уст-
ройств колонны следует устанавливать по этим устройствам. Разбивочные оси
на колонны нижнего уровня наносят только после бетонирования монолитных
конструкций диска перекрытия.
Конструкции разрешается поднимать после того, как будет установлена
надежность и правильность их строповки. Для этого предварительно подни-
мают конструкцию на высоту от 30 до 40 см и осматривают.
Во время выверки проектного положения конструкций должна быть обес-
печена устойчивость конструкций под действием собственной массы, монтаж-
ных и ветровых нагрузок. Проектное положение колонн выверяют в двух вза-
имно перпендикулярных направлениях.
Монтаж колонн рекомендуется производить с использованием одиночных
кондукторов. При этом нижние грани колонн выверяют, совмещая риски, обо-
значающие их геометрические оси в нижнем сечении стыка, с рисками разби-
вочных или геометрических осей ниже установленных колонн. Верхние грани
колонн выверяют, совмещая геометрические оси колонн в верхнем сечении с
рисками разбивочных осей.
Технология монтажа колонн с использованием одиночных кондукторов:
- на оголовок ниже установленной колонны закрепляют кондуктор;
- монтируемую колонну подают к месту монтажа и устанавливают над
кондуктором на расстоянии от 30 до 40 см в требуемое для монтажа по-
ложение;
- монтируемую колонну закрепляют регулировочными винтами верхней
обоймы кондуктора. Вертикальность колонны обеспечивают вращением
регулировочных винтов.
Расстроповка колонн допускается только после ее закрепления и выверки.
Монтаж (демонтаж) кондуктора осуществляется краном.
Из-за применения в проектах сборно-монолитных каркасных зданий раз-
личного шага колонн использование групповых кондукторов не рекомендуется.
180
Способы монтажных соединений сборных колонн (рис. 2.20):
- сварное соединение;
- соединение с использованием болтов.
Рис. 2.20. Схемы монтажных соединений сборных колонн:
а - сварное соединение; б — соединение с использованием болтов;
1 - сборная колонна; 2 - арматурный каркас колонны; 3 - сварочный
шов; 4 - винт; 5 - арматурная сетка
Стыки колонн замоноличивают бетонной смесью или раствором. Конст-
рукции стыков и требования к их заделке бетонной смесью или раствором
должны быть оговорены в проектной документации.
Монтаж сборных железобетонных диафрагм жесткости выполняют после
установки, выверки и закрепления сборных колонн.
Временное закрепление сборных диафрагм жесткости выполняют подко-
сами или струбцинами к колоннам. Закрепление диафрагм жесткости в про-
ектное положение производят сваркой закладных деталей.
5.1.2. Технология опалубочных работ при возведении
сборно-монолитного перекрытия
Опалубка сборно-монолитного перекрытия должна удовлетворять сле-
дующим технологическим требованиям:
- обеспечивать восприятие всех нагрузок от веса сборных плит, бетона мо-
нолитных ригелей и монолитных участков, а также всех технологических
нагрузок по всему перекрытию;
- обеспечивать плотное прилегание палубы к сборным плитам с целью ис-
ключения неровности лицевых поверхностей нижней грани перекрытия в
виде наплывов бетона, значительных перепадов на стыке сборных и моно-
литных конструкций;
- обладать пространственной устойчивостью на всех стадиях возведения
сборно-монолитного перекрытия;
- обеспечивать неизменяемость положения сборных плит перекрытия в зоне
рабочего шва на всех этапах возведения диска перекрытия.
181
Для возведения сборно-монолитного перекрытия рекомендуется исполь-
зовать отечественную опалубку, состоящую из опорных башен, устанавливае-
мую под несущие и связевые ригели для поддержания сборных плит и моно-
литных конструкций в проектном положении (рис. 2.21). Опалубка на основе
опорных башен обладает универсальностью и надежностью. Допускается
применение опорных систем опалубки других типов после их опытной апро-
бации на строительстве сборно-монолитных каркасных зданий и соответст-
вующего технико-экономического обоснования.
Опорные башни воспринимают все вертикальные и горизонтальные на-
грузки и передают их на основание или нижележащее перекрытие.
Рис. 2.21. Схема опалубки сборно-монолитного перекрытия:
1 - сборная плита перекрытия; 2 - несущий ригель; 3 - связевый ригель;
4 - колонна; 5 - опорная башня
Комплект опалубки для возведения сборно-монолитного перекрытия, как
правило, состоит из (рис. 2.22):
- опорной башни;
- телескопических стоек с различными оголовками;
- регулируемых подкосов;
- опалубочных балок;
- водостойкой ламинированной фанеры;
- бортовых упоров.
Элементы опалубки должны поставляться на объект в специальных кон-
тейнерах или пакетах рассортированными по маркам, что позволяет снизить
затраты на их транспортирование и исключить сортировку на строительной
площадке.
182
Рис. 2.22. Комплект опалубки
для возведения сборно-монолитного
перекрытия
Сборку опорных башен и других укрупненных элементов по высоте сле-
дует производить в строгом соответствии с технологическими картами.
Для опалубливания сборно-монолитного перекрытия применяют одно-
ярусные или двухъярусные опорные башни. Для наращивания опорных башен
по высоте используют специальный блок наращивания или опорную башню
(рис. 2.23). Одноярусные опорные башни используют при возведении пере-
крытия высотой не более 3,5 м, а двухъярусные - не более 7,0 м.
Допустимые нагрузки на опорные башни и телескопические стойки в за-
висимости от высоты выдвижения верхней части стойки определяют расчетом
или по паспортам на опорную башню или телескопическую стойку, которые
предоставляет предприятие-изготовитель.
Допустимую нагрузку на опорную башню Рб, кН, при центральном при-
ложении нагрузки определяют по формуле
P6 = 47V, (2.1)
где N- допустимая нагрузка на телескопическую стойку, кН.
183
“)
Рис. 2.23. Схемы наращивания опорных башен:
а - с использованием блока наращивания; б - с использованием опорной
башни; 1 - телескопическая стойка; 2 - система раскосов; 3 - блок наращивания
Рис. 2.24. Схема внецентренного приложения нагрузки на опорную башню:
1 - опорная башня; 2 - несущая балка; 3 - распределительная балка
184
Допустимую нагрузку на опорную башню кН, при внецентренном при-
ложении нагрузки (рис. 2.24) определяют по формуле
NAB
(2.2)
где N- то же, что в формуле (1.1);
А, В - размеры опорных башен в плане, мм;
еь ~ эксцентриситеты приложения нагрузки на башню относительно ге-
ометрических осей башни в плане, мм.
Монтаж опалубки перекрытия
Монтаж опалубки начинают с расстановки опорных башен под несущие и
связевые ригели, монолитные участки и балконы. Собранные опорные башни
подают к месту монтажа монтажным краном. Перемещение опорных башен в
пределах захватки следует производить с использованием специальной тележ-
ки или вручную.
Геометрические параметры опорных башен, сечение несущих и распредели-
тельных опалубочных балок, шаг и схемы их расстановки определяют техноло-
гическим расчетом в зависимости от пролета плит перекрытия, технологических
и других нагрузок на опорную систему опалубки, а также из условия обеспече-
ния требуемого качества лицевой поверхности нижней грани перекрытия.
Схема расстановки опорных башен под несущие ригели приведена на
рис. 2.25. Схема расстановки опорных башен под несущий ригель в зоне рас-
положения колонны приведена на рис. 2.26.
Для обеспечения пространственной устойчивости опорной системы от
воздействия ветровых, технологических и других нагрузок опорные башни
при необходимости следует дополнительно закрепить регулируемыми подко-
сами к нижележащему перекрытию (рис. 2.27). Как правило, раскрепляют опор-
ные башни при устройстве наклонных перекрытий (пандусов гаражей и т.д.), а
также при большой открытой парусности возводимого диска перекрытия.
После установки, выверки и закрепления опорной системы в оголовки те-
лескопических стоек укладывают несущие балки, поверх которых монтируют
распределительные балки. После фиксации распределительных опалубочных
балок производят выверку оголовков опорных башен или телескопических
стоек по высоте с использованием геодезических приборов (нивелир, теодолит
и т.п.), после чего монтируют палубу.
В качестве палубы рекомендуется применять водостойкую ламинирован-
ную фанеру, щиты мелкощитовой опалубки допускается применять при усло-
вии обеспечения требуемого качества лицевой поверхности нижней грани пе-
рекрытия.
Для удобства монтажа опалубки допускается устанавливать на верхние
горизонтальные раскосы опорных башен съемный рабочий настил из досок
(рис. 2.28).
185
186
Рис. 2.25. Схема расстановки опорных башен
под несущие ригели:
/ - плита перекрытия; 2 - колонна; 3 - несущий
ригель; 4 - связевый ригель; 5 - монолитный участок
перекрытия; 6 - опорная башня
Рис. 2.26. Схема расстановки опорных башен под
несущий ригель в зоне расположения колонны:
1 - плита перекрытия; 2 - колонна; 3 - несущий
ригель; 4 - связевый ригель; 5 - монолитный участок
перекрытия; 6 - опорная башня
Рис. 2.27. Схема дополнительного крепления опорных башен к нижележащему
перекрытию:
1 - наклонная плита перекрытия; 2 - опорная башня; 3 - регулируемый подкос; 4 - подпятник
Рис. 2.28. Схема установки рабочего настила на верхние горизонтальные раскосы
опорных башен:
7 - опорная башня; 2 - рабочий настил; 3 - допустимые зоны установки рабочего настила
Монтаж сборных плит перекрытия
К монтажу сборных плит перекрытия приступают после монтажа и фикса-
ции опалубки в проектном положении. Если предусмотрена технология опе-
режающего возведения наружных стен, то они должны быть возведены до
нижней грани монтируемого перекрытия.
До начала монтажа сборных плит перекрытия следует выполнить сле-
дующие работы:
-заглушить пустотные каналы плит штампованными пластмассовыми за-
глушками (рис. 2.29);
-очистить палубу от строительного мусора, снега и наледи, а также по-
крыть ее антиадгезионной смазкой.
187
Рис. 2.29. Схема штампованных пластмассовых заглушек
Монтаж сборных плит перекрытия осуществляют краном в соответствии с
указаниями ППР. При этом не допускается отклонение опалубки от проектно-
го положения, а также повреждение лицевой поверхности палубы.
При монтаже сборных плит перекрытия необходимо контролировать
плотность прилегания плит перекрытия к палубе опалубки. Плита перекрытия
в обязательном порядке должна опираться на распределительную балку. Ми-
нимальный размер опирания плиты перекрытия на опалубку должен состав-
лять не менее 100 мм (рис. 2.30).
Опалубку набетонки устраивают в соответствии со схемой, приведенной
на рис. 2.30. Шаг установки распорок - от 1,0 до 1,5 м.
Схема устройства опалубки несущего ригеля, выступающего снизу пере-
крытия, приведена на рис. 2.31.
Рис. 2.30. Схема устройства опалубки
несущих ригелей:
а - не менее 100 мм; 1 - опорная башня;
2 - несущая балка; 3 - распределительная
балка; 4 - палуба; 5 - распорка; 6 - про-
кладка; 7 - плита перекрытия
Рис. 2.31. Схема устройства опалубки
несущего ригеля выступающего снизу
перекрытия:
1 — опорная башня; 2 — несущая балка; 3 - рас-
пределительная балка; 4 - палуба; 5 - плита
перекрытия
188
Устройство опалубки связевых ригелей и монолитных участков
Для формирования бортовой опалубки контурных ригелей следует ис-
пользовать водостойкую ламинированную фанеру толщиной 21 мм или щиты
мелкощитовой опалубки и бортовые упоры в комплекте со стойками огражде-
ния в соответствии со схемой, приведенной на рис. 2.33.
Учитывая то, что опалубка связевого ригеля должна воспринимать только
вес бетонной смеси самого ригеля, в качестве опорной системы опалубки це-
лесообразно использовать телескопические стойки с Т-образным оголовком.
Схемы устройства опалубки связевых ригелей приведены на рис. 2.32.
Опалубка связевых ригелей по контуру здания
Опалубка связевого ригеля
1-1
Рис. 2.32. Схемы устройства опалубки связевых ригелей:
7 - опорная башня; 2 - телескопическая стойка с Т-образным оголовком; 3 - несущая балка;
4 - распределительная балка; 5 - вкладыш; б - палуба; 7 - плита перекрытия; 8 - стальная
опалубочная балка; 9 - бортовой упор; 10 - стойка ограждения; 11 - перила ограждения
189
Телескопические стойки с Т-образным оголовком применяют при устрой-
стве опалубки связевых ригелей и монолитных участков шириной от 200 до
600 мм. При ширине монолитных участков св. 600 мм используют обычные
телескопические стойки или опорные башни.
Возведение зданий на основе сборно-монолитного каркаса производят по
двум технологическим схемам:
- возведение каркаса здания с последующим устройством наружных и внут-
ренних поэтажно опертых стен, при этом стены возводят отдельным само-
стоятельным потоком;
-опережающее возведение наружных стен на этаже с последующей уста-
новкой опалубки и монтажом перекрытия. Технологические потоки возве-
дения стен и перекрытия должны быть синхронизированы.
Возведенные наружные стены являются опалубкой несущих и связевых
ригелей по контуру здания. При этом установка опорных башен для связевых
ригелей не требуется, а опорные башни несущего ригеля выполняют функцию
опоры плит перекрытия (рис. 2.34).
С целью сокращения трудозатрат во время возведения внутренних стен и
перегородок допускается штучные стеновые материалы размещать на ниже-
лежащее перекрытие до монтажа плит возводимого перекрытия. Места разме-
щения стеновых материалов следует оговорить в технологической карте или
ППР, при этом должен быть обеспечен свободный доступ рабочих для выпол-
нения всех видов работ, включая установку страховочных подпорок.
Рис. 2.33. Схема устройства бортовой
опалубки контурного ригеля:
1 - опорная башня; 2 - несущая балка;
3 - распределительная балка; 4 - палуба; 5 -
дополнительная подкладка; 6 - бортовой упор;
7 - стойка ограждения; 8 - перила ограждения
Рис. 2.34. Схема устройства опалубки при
опережающем возведении наружных стен:
7 - опорная башня; 2 - несущая балка;
3 - распределительная балка; 4 - палуба;
5 - наружная стена; б - плита перекрытия;
7 - монолитный ригель
190
Предел прочности наружных стен из штучных материалов, при котором
допускается бетонирование монолитных ригелей, должен быть оговорен в
проектной документации.
5.1.3. Арматурные работы
При производстве арматурных работ следует учитывать:
- сложное перекрестное армирование несущих и связевых ригелей;
- необходимость пропуска арматуры монолитных ригелей через арматурные
выпуски колонн;
- преобладающее использование ручной вязки арматурных каркасов.
Для производства арматурных работ на строительной площадке должны
быть организованы:
- склад арматуры;
- приобъектный арматурный участок, включающий участок заготовки и
резки стержней; участок сборки арматурных каркасов;
- склад закладных деталей.
На строительной площадке должны быть организованы сбор и утилизация
отходов арматуры.
Все арматурные изделия перед применением должны быть очищены от
грязи, ржавчины, снега и наледи.
Для повышения технологичности арматурных работ, а также для исклю-
чения сварочных работ вблизи палубы опалубки рекомендуется использовать
ручную вязку арматурных каркасов. Для вязки арматуры применяют проволо-
ку диаметром 1,6 мм по ГОСТ 5781.
Для временного крепления в проектном положении арматурных затяжек
между плитами перекрытия необходимо предусмотреть установку фиксаторов.
Для обеспечения сохранности защитного слоя бетона следует применять
пластмассовые фиксаторы. Не допускается применение в качестве фиксаторов
защитного слоя бетона деревянных прокладок, отрезков арматурных стержней
и т.п.
Не допускается изменение конструкции арматурных каркасов, их расчле-
нение без согласования с проектной организацией.
Смонтированная арматура должна быть принята с составлением акта в ус-
тановленном порядке.
5.1.4. Бетонные работы
Перед началом производства бетонных работ необходимо:
- осуществить дополнительный контроль точности установки опалубки, ее
герметичности, а также устройство опалубки в рабочих швах;
- очистить опалубку и арматуру от строительного мусора, снега и наледи.
Укладку бетонной смеси производят, как правило, способом «кран-бадья»
или бетононасосом. Допускается применение двух способов укладки одновре-
191
менно. При бетонировании первых трех этажей здания следует применять ав-
тобетононасосы с распределительной стрелой. Стационарные бетононасосы
должны быть укомплектованы бетоноводами и автономными распределитель-
ными стрелами. Выбор способа подачи и укладки бетонной смеси производят
при разработке ППР или технологических карт.
Бетонную смесь укладывают слоем одинаковой толщины. Поверхность
слоя должна быть горизонтальной. Рекомендуемая толщина слоев должна
быть не более 50 см. Бетонную смесь в опалубку перекрытия укладывают од-
ним слоем, без перерывов.
Замоноличивание стыков колонн осуществляют только после проверки
правильности установки, выверки конструкций и приемки сварных соедине-
ний элементов в стыках с составлением акта. Стыки замоноличивают бетонной
смесью в соответствии с проектной документацией. Вначале устанавливают
инвентарную опалубку, после чего в опалубку вручную подают бетонную
смесь. Смесь уплотняют ручным вибратором (рис. 2.35). После полного запол-
нения и уплотнения полости опалубки излишки бетонной смеси отсекают за-
подлицо с гранями колонн.
Рис. 2.35. Замоноличивание стыка сборных колонн:
а - установка опалубки; б - загрузка бетонной смеси в опалубку; в - уплотнение
бетонной смеси вибратором; г - нагнетание бетонной смеси в стык
192
Уплотнение бетонной смеси в опалубке стен, колонн и перекрытий реко-
мендуется производить внутренними глубинными вибраторами.
В летний период открытые поверхности свежеуложенного бетона пере-
крытия через 4 ч после укладки необходимо укрыть влагоемким покрытием и
поддерживать во влажном состоянии путем поливки водой и укрывать влаго-
непроницаемой пленкой. Поливку водой следует производить не ранее чем
через 4 ч после укладки бетонной смеси. Допускается не укрывать бетон, но
при этом необходимо постоянно поддерживать влажность, поливая такие кон-
струкции водой. При температуре окружающей среды ниже 5 °C бетон не по-
ливают.
5.1.5. Бетонирование монолитных конструкций
при отрицательных температурах воздуха
При бетонировании монолитных
конструкций при отрицательных темпе-
ратурах воздуха рекомендуется прини-
мать способ прогрева бетона нагрева-
тельными проводами с управляемым
режимом прогрева. Открытые поверх-
ности бетона монолитных конструкций
сборно-монолитных перекрытий и дру-
гих конструкций рекомендуется укры-
вать эффективным рулонным утеплите-
лем этафомом, который укладывается
непосредственно на выровненную по-
верхность бетона. Допускается приме-
нять и другие виды наружного утепле-
ния бетона, такие как плитный пенопо-
листирол, жесткие минеральные плиты,
рулонный ковер из минеральной ваты с
водозащитной пленкой и др. Утепле-
нию подлежат и участки примыкаю-
щих сборных плит (шириной не менее
500 мм) - с каждой стороны от моно-
литного ригеля или монолитного участ-
ка (рис. 2.36).
Расчет режимов прогрева бетона
производят для различных монолитных
конструкций в зависимости от темпера-
туры наружного воздуха, кинетики на-
бора прочности бетоном и заданного
времени достижения бетоном распалу-
бочной прочности при разработке ППР
Рис. 2.36. Схема утепления
сборно-монолитного перекрытия
при прогреве бетонной смеси
ригеля:
a - определяется теплотехническим
расчетом; 7 - плита перекрытия;
2 - монолитный ригель (монолит-
ный участок); 3 - утеплитель
193
или технологических карт. При этом следует учитывать дополнительные те-
плопотери на прогрев примыкающих к монолитным конструкциям сборных
плит (шириной 500 мм).
Допускается применение других способов зимнего бетонирования при со-
ответствующем технико-экономическом обосновании.
5.1.6. Распалубка монолитных и сборно-монолитных
конструкций
Распалубку монолитных конструкций необходимо производить при дос-
тижении бетоном распалубочной прочности, которая должна быть оговорена в
проектной документации.
Допускается применять технологию ранней распалубки сборно-монолит-
ных перекрытий, которая предусматривает установку подпорок или страхо-
вочных подпорок под несущие ригели или другие монолитные конструкции
перекрытия. Минимальная распалубочная прочность в данном случае должна
быть согласована с проектной организацией и указана в ППР или технологиче-
ской карте.
Технологическая последовательность распалубки и установки подпорок и
страховочных подпорок должна быть рассчитана и спланирована таким обра-
зом, чтобы нагрузка от собственного веса и технологических нагрузок не пре-
вышала несущей способности монолитных ригелей. Схема установки страхо-
вочных подпорок под несущий ригель приведена на рис. 2.37.
Рис. 2.37. Схема установки страховочных подпорок под несущий ригель:
/ - плита перекрытия; 2 - колонна; 3 - опорная система возводимого перекрытия;
4 - страховочная подпорка
Прочность бетона в стыках сборных колонн на момент загружения должна
соответствовать указанной в проектной документации.
194
5.2. Технологии возведения наиболее распространенных
сборно-монолитных конструктивных систем
5.2.1. Сборно-монолитная система КУБ (каркас
универсальный безбалочный)
Эта система, разработанная в различных вариантах (КУБ-1, КУБ-2, КУБ-2М,
КУБ-МК2, и КУБ-3), включает рамно-связевый несущий железобетонный кар-
кас (КУБ-1, КУБ-2 с модификациями) или связевый каркас (КУБ-3) (рис. 2.38).
Рис. 2.38. Система КУБ (каркас универсальный безбалочный)
Каркас в любой модификации имеет регулярную сетку колонн, равную
6 м. Внутренние и наружные стены выполняют только ограждающие функ-
ции. Наружные ограждения могут быть выполнены в виде самонесущих стен.
Перегородки выполняют либо из кладочных материалов, либо каркасно-
обшивными из листовых изделий на металлическом каркасе из гнутых про-
филей.
Система предназначена для жилых, общественных и промышленных зда-
ний, возводимых как в обычных условиях, так и в районах с сейсмикой до
8...9 баллов в различных климатических поясах. Жилые здания этой системы
имеют плоские диски перекрытий, рассчитанные под нагрузку на них до
12 кПа. Диски перекрытий включают сборные надколонные железобетонные
плиты 2980x2980 мм со сквозным проемом в их середине для насаживания
на установленные в проектное вертикальное положение колонны. Сборные
колонны сечением 400x400 мм, изготовленные высотой на 2...3 этажа, в
уровнях дисков перекрытий имеют утончения поперечных сечений. В этих
195
местах бетон по углам колонн удален, оставшаяся часть бетонного сечения
выполнена прямоугольной формы, но повернута в плане относительно глав-
ных осей колонны на 90°. Продольная сквозная арматура колонн по углам
обнажена.
После обварки обечайки отверстия надколонной плиты, размещенной в
проектное положение на колонне, в проем плиты укладывают бетон омоноли-
чивания. Затем на кромках надколонных плит либо закрепляют межколонные
плиты (КУБ-1, КУБ-2, КУБ-3) и объединяют между собой по швам омоноли-
чивания, либо подвешивают опалубку и бетонируют оставшиеся монолитные
части диска перекрытия (КУБ-2М и др). Смонтированные сборные плиты пе-
рекрытия могут быть также использованы в качестве несъемной опалубки
(КУБ-2К и КУБ-2КМ) для сборно-монолитных перекрытий повышенной не-
сущей способности.
Система КУБ разработана совместно институтами МНИИТЭП и Гипро-
НИИ РАН и предназначена для строительства жилых, общественных и произ-
водственных зданий высотой до 16 этажей. Как ясно из представленных дан-
ных, она отличается отсутствием выступающих частей из дисков перекрытий
и из многоярусных колонн. Благодаря омоноличиванию сборно-монолитных
дисков перекрытий с колоннами в несущей системе при эксплуатации реали-
зуется многократно статически неопределимая рамная конструкция. В сочета-
нии с вертикальными диафрагмами жесткости каркас работает на восприятие
вертикальных и горизонтальных нагрузок по рамно-связевой схеме КУБ-3 -
связевый каркас. При условии обеспечения требуемой прочности колонн,
включая стыки нижних этажей, при применении сборно-монолитных и мо-
нолитных диафрагм и ядер жесткости и решении вопроса требуемой несу-
щей способности фундаментов нет видимых оснований для ограничения вы-
соты здания этой системы 16 этажами. В зданиях этой системы существенно
расширены возможности для разнообразия их объемно-планировочных по-
строений.
Строительная система КУБ-2.5
Конструкции КУБ-2,5 разработаны для строительства зданий до 25 этажей
и выше в I. . .IV климатических районах, как в обычных условиях, так и в усло-
виях повышенной сейсмической активности до 8 баллов. Возможно, также
строительство зданий высотой до 16 этажей и в районах с сейсмичностью до 9
баллов. Каркас прост в изготовлении и монтаже.
Безригельный каркас состоит из колонн квадратного сечения и плоских
панелей перекрытия (рис. 2.39).
Панели перекрытий имеют размеры в плане 2,98^2,98 м, таким образом,
зазор между ними 20 мм, и это дает возможность замоноличивания швов без
установки опалубки. Толщина панелей 160 мм (рис. 2.40). Панели перекрытий
в зависимости от расположения их в плане подразделяются на надколонные,
межколонные и вставки.
196
Членение перекрытия запроектировано с таким расчетом, чтобы стыки
панелей располагались в зонах, где величина изгибающих моментов равна
нулю.
Пространственная жесткость конструкций обеспечена монолитной связью
элементов (перекрытий и колонн) и (при необходимости) включением в сис-
тему связей и диафрагм.
В системе предусмотрены двухмодульные панели, получаемые путем объ-
единения двух соседних панелей:
- надколонная и межколонная;
- межколонная и средняя.
Это позволяет вдвое ускорить монтаж и сэкономить на замоноличиванием
стыков.
Рис. 2.39. Безригельный каркас
Рис. 2.40. Членение перекрытия
197
После установки арматуры в швах между панелями (рис. 2.41) швы замо-
ноличиваются, одновременно замоноличиваются стыки надколонных плит с
колоннами по всему перекрытию на данной отметке.
Конструкции каркаса рассчитаны для строительства зданий по рамной или
рамно-связевой схеме. Этажность по рамной схеме ограничена 5 этажами, по
рамно-связевой схеме практически не ограничена при условии обеспечения
прочностных качеств колонн путем увеличения процента армирования для
введения жесткой арматуры.
Монтаж конструкций ведется в следующем порядке:
- монтируются колонны и замоноличиваются в стаканах фундаментов (рис.
2.42);
- устанавливаются и привариваются к арматуре колонн надколонные панели;
- монтируются межколонные панели и панели-вставки.
Сечение колонн 40,0x40,0 см. Колонны могут быть как одноэтажными, так
и многоэтажными, максимальная их длина достигает 15 м.
Рис. 2.41. После установки арматуры
в швах между панелями швы замоно-
личиваются
Рис. 2.42. Установка колонны
в фундаментный стакан
198
Стык колонн предусматривает принудительный монтаж, при котором фик-
сирующий стержень нижнего торца верхней колонны должен войти в патрубок
верхнего торца нижней колонны, ванная сварка не применяется (рис. 2.43).
Рис. 2.43. Стык колонн
Бетон в данном узле работает в условиях всестороннего обжатия, вследст-
вие этого происходит его самоупрочнение. Это дало возможность избежать
ванной сварки в стыке колонн! В узле присутствуют только монтажные швы.
Недостатки сборно-монолитного безригельного каркаса КУБ-2,5
Разработчики системы КУБ-2,5 сделали стык с расстоянием между плита-
ми верхней части 100 мм, а в нижней части вдоль всего ребра пропустили по-
лочку (рис. 2.44), которая служит опалубкой при замоноливании стыка бето-
ном. Расстояние между смежными плитами в нижней части оставили 20 мм.
Расстояние между всеми смежными плитами в 20 мм (рис. 2.45) практиче-
ски нигде не выдерживалось, в результате плиты в одном месте «наезжали»
друг на друга, в другом «разбегались» и приходилось в одном месте рубить
бетон, в другом устанавливать опалубку.
199
Причина несостыковки была в том, что практически невозможно устано-
вить надколонную плиту строго в проектное положение. Разработанный узел
стыка плиты с колонной, где обечайка надколонной плиты имеет свободное
расстояние в 30 мм до рабочей арматуры с каждой стороны колонны, давала
возможность плите перемещаться на это расстояние и поворачиваться в гори-
зонтальном направлении (рис. 2.46 и рис. 2.47).
Рис. 2.46
ПРИМЕРЫ РАЗВОРОТА НАДКОЛОННОЙ ПЛИТЫ
Рабочая арматура
колонны
Надколонная плита перекрытия
Рис. 2.47
200
По технологии в системах КУБ-2,5 центровка надколонной плиты выполня-
ется с помощью лома, для этого надо забраться на панель и сверху «на глазок»
выполнить центровку отверстия надколонной плиты относительно колонны.
Другая проблема заключается в выравнивании смежных плит по гори-
зонту. По торцам плит в строительных системах КУБ-2,5 устроены опорные
столики (прямой и обратный) (рис. 2.48), которые служат при монтаже для
опирания плит друг на друга и для выверки горизонта смежных плит (ров-
ный потолок).
Рис. 2.48
В конструкцию опорных столиков изначально заложен перепад в 5 мм
(при смещении плит перепад увеличивается), для выравнивания рекомендова-
но подкладывать между опорными столиками плоские прокладки (маячки).
Практически в системе КУБ-2,5 это выглядит так:
- при монтаже смежная плита опускается на опорные столики, для подстра-
ховки устанавливаются монтажные стойки;
- нижняя часть плиты осматривается и ориентировочно определяется необ-
ходимый размер подкладки (маячок) для выравнивания низа плиты;
- плита поднимается, устанавливаются подкладки между опорными столи-
ками, и плита опускается;
- повторно выводятся монтажные стойки под плиту, далее вся процедура
повторяется до достижения необходимого результата (ровного потолка).
201
Строительная система КУБ-ЗУ
Чем система КУБ-ЗУ отличается от системы КУБ-2,5?
1. Качеством монтажа плит перекрытия каркаса: запатентован способ мон-
тажа смежных плит перекрытия, когда опорные стойки устанавливаются под
стыками плит перекрытия, что исключает возможность их смещение относи-
тельно друг друга в горизонтальной плоскости, в результате потолок получа-
ется ровным.
2. Скоростью монтажа каркаса:
-за счет применения запатентованных кондуктора и сборного опорного
столика для монтажа надколонных плит перекрытия обеспечивается быст-
рый и точный монтаж надколонных плит перекрытия (рис. 2.49);
- за счет изменения наружных граней плит перекрытия, в которых отсутст-
вуют опорные и прямые столики, присущие системе КУБ-2,5, что упроща-
ет и ускоряет армирование стыков смежных плит. Кроме того, стыки
смежных плит получаются прочнее, чем в системе КУБ-2,5.
3. Стоимостью выполняемых работ:
- скорость возведения каркаса увеличивается - затраты на возведение кар-
каса уменьшаются;
- затраты на выравнивание потолков уменьшаются, соответственно умень-
шается стоимость отделочных работ.
4. Безопасностью производства работ: монтажные кондукторы, приспо-
собления и способ монтажа делают более безопасным монтаж каркаса.
Кондуктор и приспособления для монтажа
каркаса системы КУБ-ЗУ
Рис. 2.49. Оснастка для монтажа КУБ-ЗУ
202
Монтаж элементов каркаса
Сначала выставляют строго по осям колонны (рис. 2.50), затем на колонны
в специальное монтажное отверстие, расположенное в колонне ниже места
стыка колонны с плитой перекрытия, устанавливают сборный опорный столик
(рис. 2.51), поверх которого крепится кондуктор, при этом вес каждой половины
опорного столика не более 10 кг, а вес кондуктора 14 кг. Установка сборного
опорного столика и кондуктора занимает не более 10 мин, работу по установке
выполняет один рабочий. На опорном столике выставляют четыре винтовых
упора на заданную высоту расположения плиты перекрытия, затем поднимают
надколонную плиту и через отверстие в плите надевают ее на колонну (рис.
2.53), проходя вдоль направляющих пластин кондуктора, плита опирается на
винтовые упоры опорного столика, занимая при этом четко проектное положе-
ние (рис. 2.54). С помощью кондуктора и опорного столика достигается прину-
дительная установка надколонной панели в проектное положение.
Применение сборного опорного столика и кондуктора обеспечивает безо-
пасность производства работ при монтаже надколонной плиты, так как нет на-
добности прыгать по плите, которая еще висит на стропах под монтажным
краном, и ломами выставлять плиту в проектное положение. Под смонтиро-
ванную надколонную плиту на стыке смежных плит подводят опорные стойки,
которые в верхней части имеют металлический профиль, половина профиля
упирается в смонтированную надколонную плиту, а вторая половина является
консолью для опирания смежных плит (рис. 2.55). После чего надколонная
плита прикрепляется к колонне с помощью сварки обечайки плиты с рабочей
арматурой колонны, для чего используются посредники в виде стальных пря-
моугольных пластин, а опорный столик и кондуктор переставляют на другую
колонну. Смежные плиты монтируются с опирой на консоли стоек, в результа-
те плиты располагаются строго в горизонтальной плоскости (рис. 2.56). Петле-
вые выпуски, расположенные на торцах смежных панелей, совмещаются таким
образом, что образуется петля, в этот просвет вдоль торца плиты пропускают
два металлических стержня диаметром 10АШ и при помощи вязки крепят их к
петлям. После установки арматуры стыки панелей перекрытия и стыки надко-
лонной плиты с колонной замоноличиваются мелкозернистым бетоном В25 с
фракцией не более 10 мм. Общий объем бетона, применяемого для монолита,
составляет не более 9% от объема сборного железобетона. Стойки убирают
только после того, как перекрытие следующего этажа смонтировано, замоно-
личено и бетон замоноличивания набрал не менее 70% проектной прочности.
С помощью кондуктора и опорного столика достигается принудительная
установка надколонной панели в проектное положение.
Направляющие пластины кондуктора устанавливают надколонную плиту
перекрытия строго в проектное (геометрическое) положение.
Стойки устанавливаются под стыками смежных плит и имеют в верхней
части металлические опоры, которые служат площадкой для опирания смеж-
ных плит.
203
Рис. 2.51. Установка опорного столика
Рис. 2.54. Направляющие пластины кондуктора
устанавливают над колонную плиту перекрытия
Рис. 2.55. Стойки устанавливаются под стыками
смежных плит
205
Рис. 2.56. В результате стыки получаются без выступов,
а потолок ровным
Вариант монтажа
двухмодульной
(3,0x6,Ом)
надколонной плиты
Рис. 2.57. Вариант монтажа двухмодульных плит
риант монтажа двухмодульной (3,0x6,0 м) плиты приведен на ри
торцах смежных плит отсутствуют прямые и обратные опорньп
позволяет пропускать в просвет петель, расположенных вдоль
лх панелей, цельные арматурные стержни и замоноличиват
1ым слоем бетона (рис. 2.58, а), а не дискретно (кусками), как э
ме КУБ-2,5 (рис. 2.58, б).
а)
Панели перекрытия
Армирование стыка
плит в системе КУБ-ЗУ
20 мм
Рис. 2.58. Замоноличивание стыков плит
Арматурные
стержни
Арматурные
петли
~ Панели перекрытия
Опорные столики r г
Арматурные
стержни
Арматурные
петли
Армирование стыка
плит в системе КУБ-2,5
Процесс монтажа каркаса
Рис. 2.59. Процесс монтажа каркаса
Последовательность монтажа элементов каркаса показан на рис. 2.59.
Вместе с тем система КУБ имеет ряд недостатков:
-технология их возведения непростая. При монтаже надколонную плиту
требуется насаживать на колонну в труднодоступном месте, что требует
дополнительных затрат на обеспечение безопасности;
- узел соединения надколонной плиты с колонной (рис. 2.60) отличается
повышенной металлоемкостью, требуемой на устройство обечайки и при-
варку опорных пластин. Требуется большой объем сварных работ в этом
узле для объединения колонны с надколонной плитой.
207
Рис. 2.60. Замоноличивание стыка
«колонна - плита перекрытия»
Отмечая неоспоримые преи-
мущества системы КУБ, важно от-
метить то, что конструктивное бла-
гополучие всей системы базирует-
ся на качестве выполнения ответ-
ственнейших шпоночных стыков
«плита - колонна».
Требуемого качества замоноли-
чивания бетоном стыков «плита -
колонна» (объем бетона 0,024 м3 на
1 стык) при производстве работ в
период отрицательных температур
получить довольно сложно, что
требует высокой квалификации ра-
бочих и соответствующей требова-
тельности инженерно-технического
персонала.
5.2.2. Сборно-монолитный каркас системы «АРКОС»
Поскольку в Российской Федерации и других странах СНГ существует
развитая база стройиндустрии, ее необходимо эффективно использовать при
строительстве многоэтажных зданий со сборно-монолитными каркасами.
В отечественной практике известно решение сборно-монолитного каркаса,
разработанное институтом «БелНИИС», серии Б 1.020.1-7 (АРКОС).
Жилые и общественные здания системы «АРКОС» с высотой до 30 этажей
включительно являются энергоэффективными и отличаются минимальными
затратами на возведение и содержание, создают свободные и трансформируе-
мые планировочные решения, обеспечивают полное использование сущест-
вующей региональной производственной базы стройиндустрии и высокий
темп строительства.
«АРКОС» - единственная в отечественной и зарубежной практике конст-
руктивная система зданий, в которой сборно-монолитные диски перекрытий с
применением многопустотных плит выполняются плоскими.
По конструкции каркас принципиально отличается от всех известных
сборно-монолитных каркасов (рис. 2.61).
Опирание плит осуществляется на поперечные монолитные несущие риге-
ли посредством бетонных шпонок, образованных в полостях плит у их торцов
при бетонировании ригелей. Проектная глубина шпонок составляет
100... 120 мм. Их замоноличивание выполняется одновременно с бетонирова-
нием монолитных ригелей.
Многопустотные плиты размещены группами в ячейках перекрытия, обра-
зованных несущими и связевыми монолитными ригелями.
Сборные многопустотные плиты по торцам могут иметь выпуски их рабо-
чей арматуры, анкеруемые в монолитном бетоне ригелей (рис. 2.62).
208
2
Рис. 2.61. Конструкция каркаса:
1 - сборные или монолитные железобетонные колонны;
2 - многопустотные плиты (типовые или безопалубочного
формования); 3 - несущие монолитные ригели; 4 - связе-
вые монолитные ригели; 5, 6 - консоли для устройства
эркеров и балконов
Рис. 2.62. Сборные многопустотные плиты
Диски перекрытий могут устраиваться аналогичным образом из плит
безопалубочного формования без выпусков их рабочей арматуры.
При пролетах длиной до 6 м несущие ригели выполняют высотой в преде-
лах толщины сборных многопустотных плит (220 мм).
209
При увеличении пролетов до 7,20 м включительно ригели выполняют тав-
рового сечения (260 мм) с полкой, располагаемой в стяжке над концами опи-
раемых на ригель плит.
При высоком уровне нагрузки (общественные здания, гаражи и т.д.) низ
несущих ригелей может быть выполнен выступающим книзу, чтобы обеспе-
чить требуемую высоту их сечений (рис. 2.63).
Сборные колонны могут быть как поэтажной разрезки, так и многоэтаж-
ными с объединением по высоте посредством бессварных стыков, на болтовых
соединениях рис. 2.64. Монтаж колонн не требует применения кондукторов.
пролета:
1 — колонна; 2 - многопустотные плиты с открытыми пустотами; 3 - арматурные выпуски из
плит; 4 - монолитный бетон; 5 - арматура монолитных ригелей; 6 - дополнительная набетонка
Рис. 2.64. Стык колонн:
1 - колонны; 2 - продольная рабочая арматура; 3 - арматурные сварные сетки; 4 - анкерные
стержни; 5 - торцовые стальные листы; 6 - угловые ниши у торцов колонн; 7 - соединительные
шпильки
210
В уровне устройства дисков перекрытий в колоннах предусматриваются
сквозные проемы, в пределах которых рабочая арматура колонны обнажена и
возможен пропуск сквозной арматуры взаимно-перекрестных монолитных ри-
гелей. После укладки арматуры между торцами плит производится бетониро-
вание. Наряду с традиционными сборными колоннами и диафрагмами (стена-
ми лестничной клетки) серии 1.020-1/83 могут применяться колонны и диа-
фрагмы жесткости, выполняемые из монолитного железобетона.
Возможен вариант с применением в дисках перекрытий плоских сборных
плит кассетного производства ДСК. Этот каркас включает сборные колонны,
сборные железобетонные плиты кассетного производства, монолитные желе-
зобетонные ригели обоих направлений. Сборные плиты, попарно размещен-
ные в каждой ячейке перекрытия, объединены в середине пролета посредством
выпусков рабочей арматуры по шву омоноличивания и оперты по контуру
полками на нижние полки монолитных железобетонных ригелей. Эти ригели,
в свою очередь, жестко объединены с колоннами. В зданиях выше 9 этажей
сборные плиты могут дополнительно прикрепляться к ригелям с помощью за-
кладных деталей. При размерах сетки колонн свыше 6,0 м ригели и швы омо-
ноличивания могут быть увеличены по высоте с размещением их верха в
стяжке пола. При необходимости ширина ригелей увеличивается с образова-
нием полки, размещаемой в стяжке пола.
Последовательность возведения каркаса здания в системе «АРКОС»
1. Монтируются колонны и лестнично-лифтовой узел с диафрагмами же-
сткости.
2. Устанавливаются поддерживающие устройства (рис. 2.65 и 2.66).
3. Раскладываются панели палубы (листы ламинированной фанеры) (см.
рис. 2.65).
4. Раскладываются плиты перекрытия (рис. 2.67).
5. Армируются ригели и монолитные участки (рис. 2.68).
6. Бетонируются ригели и монолитные участки.
7. Демонтируются поддерживающие устройства.
8. Выполняется кладка наружных стен.
«АРКОС» имеет ряд преимуществ:
- состоит из стандартных пустотных плит перекрытий и колонн.
«АРКОС» - единственная система, для возведения сборно-монолит-
ного каркаса которой используются стандартные пустотные плиты пере-
крытий и сборные колонны, по серии 1.020-1/83;
- обеспечивает свободные планировки.
Отсутствие выступающих ригелей при любом шаге колонн, вплоть до
8,4 м, отсутствие жестких требований по размеру ячейки и возможность
сдвигать колонны вдоль монолитных ригелей позволяют вписать в каркас
«АРКОС» любое архитектурное решение и дают неограниченные возмож-
ности трансформации объемно-планировочных решений;
- обеспечивает высокий темп строительства.
211
Сборно-монолитный вариант системы, имеющий минимальное количество
монолитных участков (ригели, балконы и эркеры), позволяет возводить 3...4
перекрытия в месяц;
- является универсальной по применению и вариантам исполнения.
В то же время необходимо обратить самое серьезное внимание на решение
следующих вопросов: большие участки замоноличивания требуют серьезного
отношения к выполняемым работам (особенно в зимнее время), омоноличива-
ние шпонок пустоты в плитах перекрытия на глубину 100 мм - хорошего уп-
лотнения, а в зимнее время - обеспечения набора прочности бетона в стыке
«колонна - плита - монолитный ригель».
Домостроительная система «АРКОС» позволяет возводить объекты раз-
личного назначения: жилые дома любого уровня комфорта, общественные и
административные здания, многоуровневые гаражи и т.д. Система имеет мно-
говариантное исполнение от максимально сборного до полностью монолитного.
Рис. 2.65. Установка поддерживающих устройств
Рис. 2.66. Опорная башня
Рис. 2.67. Раскладка плит перекрытия.
Армирование ригелей и монолитных
участков
Рис. 2.68. Производство работ в зимний
период
212
5.2.3. Сборно-монолитный каркас системы «РЕКОН»
ООО «Рекон-Ижора», входящее в группу компаний «РЕКОН», образовано
в Санкт-Петербурге в 2004 г. Компания активно продвигает на строительном
рынке собственную технологию, разработанную на основе сборно-
монолитного каркаса системы SCOP РРВ, «САРЕТ» (Франция).
Сборно-монолитный каркас «РЕКОН» (рис. 2.69) конструктивно состоит
из трех основных железобетонных элементов: колонн, ригелей и плит несъем-
ной опалубки либо плит пустотного настила. Дополнительно (по результатам
расчета в каждом конкретном случае) в него могут включаться диафрагмы и
связи жесткости.
Колонны
Колонны выполняются секционными. В зависимости от места (этажа) ус-
тановки секции колонны подразделяются на нижние, средние и верхние, с
уменьшением площади сечения по мере роста этажа. Длина секции колонны
ограничивается технологическими возможностями транспортировки и монтажа
(рис. 2.70).
Секции колонн стыкуются между собой специальным разъемом «штеп-
сельного» типа без применения сварки. В каркасе малоэтажных (до 12 м) зда-
ний устанавливаются бесстыковые колонны.
Сопряжение колонн с ригелями и сборно-монолитными перекрытиями
производится с помощью соединительных элементов без применения свароч-
ных работ (рис. 2.71).
Рис. 2.69. Сборно-монолитный
каркас «РЕКОН»
Рис. 2.70. Колонны выполняются
секционными
213
Для этого в местах примыкания плиты перекрытия и ригеля тело колонны
лишено бетона, что позволяет в процессе сборки каркаса пропускать арматуру
ригелей сквозь колонну.
Рис. 2.71. Стык «колонна - ригель»:
1 - многоярусные сборные колонны; 2 - участки колонн с обнаженным
армированием; 3 - сборная (преднапряженная) часть ригеля (несъемная
опалубка); 4 - монолитный бетон
При омоноличивании сопряжения образуется жесткий узел, обеспечи-
вающий устойчивость каркаса.
Ригели
Ригели изготавливаются сборные железобетонные с предварительно на-
пряженной арматурой (рис. 2.72). Высота сечения ригелей выбирается в диа-
пазоне от 20 до 60 см в зависимости от места их установки.
При этом ширина ригеля при-
Рис. 2.72. Сборные преднапряженные ригели
нимается равной ширине колонны
примыкания, его высота рассчи-
тывается в зависимости от воздей-
ствующих на ригель нагрузок.
В верхних зонах ригелей кон-
структивно выполнены высту-
пающие замкнутые хомуты, обес-
печивающие с помощью соедини-
тельных элементов связь ригеля со
сборно-монолитной плитой пере-
крытия (рис. 2.73).
После омоноличивания плиты
перекрытия возникает тавровое ра-
214
бочее сечение, где сборный ригель
является ребром тавра, а его верхней
полкой служит примыкающий уча-
сток плиты перекрытия (рис. 2.74).
Возможны 2 варианта сборно-
монолитных перекрытий:
1) сборно-монолитные перекры-
тия состоят из сборных железобе-
тонных предварительно напряженных
плит толщиной 60 мм, служащих
несъемной опалубкой для устройст-
ва несущей монолитной плиты тол-
щиной 100... 190 мм, в теле которой
устанавливается дополнительная ар-
матура, обеспечивающая неразрез-
ность диска перекрытия (рис. 2.75).
При бетонировании монолитно-
го слоя перекрытий под сборными
формообразующими плитами (ало-
гично решениям монолитного стро-
ительства) устанавливают и закреп-
ляют пространственно жесткую сис-
тему временных опор, что в значи-
тельной степени увеличивает трудо-
емкость монтажа и аннулирует
преимущества сборного домострое-
ния;
2) сборно-монолитный каркас с
применением пустотной плиты.
Конструктивная схема при ограни-
чении шага колонн до 9 м полно-
стью сохраняет достоинства сборно-
монолитного каркаса с применением
плиты несъемной опалубки и в то же
время позволяет значительно сни-
зить долю монолитного бетона в
процессе монтажа при незначитель-
ном увеличении расхода сборного
железобетона.
Здания высотой до 6 этажей
включительно не имеют диафрагм
жесткости. Все усилия воспринима-
ются жесткими (рамными) узлами
Рис. 2.73. Стык колонна ригель плита
Рис. 2.74. Потолочная поверхность
215
каркаса. Здания высотой более 6 этажей имеют диафрагмы жесткости, кото-
рые совместно со сборно-монолитным каркасом воспринимают расчетные
усилия.
Рис. 2.75. Перекрытие
с несъемной опалубкой
Рис. 2.76. Монтаж ригелей на временные
опоры
Последовательность монтажа
Колонны каркаса выполнены многоярусными с устройством в уровне пе-
рекрытий участков с оголенной арматурой и установкой в этих пределах кре-
стовых связей. После установки опорной арматуры ригелей, пропущенной че-
рез тело колонн, эти участки замоноличиваются одновременно с выполнением
монолитной части ригелей и плит перекрытий.
Формообразующие части ригелей и плит выполняются в заводских усло-
виях. Они являются несъемной опалубкой для укладки монолитного бетона.
На период монтажа сборные части ригелей устанавливаются на металли-
ческие воротники, закрепленные на колоннах (рис. 2.76); монтируют колонны
(рис. 2.77, а); устанавливают ригели (рис. 2.77, б); монтируют плиты несъем-
ной опалубки толщиной 6 см (или пустотные плиты) (рис. 2.77, в).
Преимущества сборно-монолитного каркаса системы «РЕКОН»:
1) скорость возведения зданий;
2) с использованием сборно-монолитного каркаса увеличивается общая
полезная площадь дома за счет уменьшения толщины стены на 12,8... 16,3%;
3) для каркасного здания происходит уменьшение веса несущих конструк-
ций до 40%;
4) в связи с общим облегчением каркасного дома снижается нагрузка на
фундаментное основание, что также уменьшает стоимость строительства;
5) относительная стоимость строительства несущих конструкций каркас-
ного здания снижается до 39% с учетом возврата затрат от увеличения пло-
щади.
216
Рис. 2.77. Последовательность монтажа
Основные недостатки данной системы:
1) совместная работа сборно-монолитной плиты перекрытия (вариант
несъемной опалубки) обеспечивается только силами сцепления бетона по
плоскости контакта сборной преднапряженной и монолитной частей пере-
крытия.
Это может быть достигнуто лишь при качественной подготовке рабочих
поверхностей сборных плит (очистка от цементной пленки, пыли, снега, льда,
и др.). Непосредственно перед укладкой бетона очищенные поверхности плит
должны быть промыты водой и просушены (СНиП 3.03.01-87 п. 2.8).
В реальных условиях производства (особенно зимой) эти процессы прак-
тически неконтролируемы, что снижает надежность перекрытий;
2) в период монтажа конструкций здания многоярусные колонны затруд-
няют маневренность и безопасность работы башенных кранов;
3) в зимнее время трудно обеспечить набор прочности бетона в стыке «ко-
лонна - плита - сборно-монолитный ригель».
217
Глава 6. ТЕХНОЛОГИЯ ВОЗВЕДЕНИЯ ЖИЛЫХ И ОБЩЕСТВЕННЫХ
ЗДАНИЙ ПОВЫШЕННОЙ ЭТАЖНОСТИ С МОНОЛИТНЫМ
ЖЕЛЕЗОБЕТОННЫМ КАРКАСОМ
Возведение монолитных каркасных зданий представляет собой совокуп-
ность комплексных процессов возведения фундаментов, колонн, монолитных
дисков перекрытий, монолитных диафрагм жесткости, стен лестничных клеток
и монолитных лифтовых шахт, наружных и внутренних стеновых ограждений
и отделочных работ.
Все работы должны выполняться в соответствии с проектной документа-
цией. Должны соблюдаться требования: действующих норм по производству
работ, организации строительного производства и технике безопасности в
строительстве, правил пожарной безопасности при производстве строитель-
ных работ, а также требования органов Государственного надзора.
Работы по возведению монолитного каркаса следует производить по ут-
вержденному проекту производства работ (далее - ППР) и технологическим
картам, в которых должны быть предусмотрены:
- технологическая последовательность устройства монолитных конструк-
ций;
- технология опалубочных работ;
- технология арматурных и бетонных работ.
Для возведения монолитных каркасных зданий в составе ППР рекоменду-
ется разрабатывать технологические карты на опалубочные работы, на произ-
водство арматурных и бетонных работ, в которых должны быть детально из-
ложены:
- разбивка на технологические захватки;
- схемы расстановки опалубки перекрытий, балконов и лоджий;
- то же монолитных диафрагм жесткости, стен лестничных клеток, лифто-
вых шахт, монолитных колонн и лестничных маршей;
- узлы крепления и фиксации опалубки;
- схемы ранней распалубки и страховки;
- технология бетонирования при положительных и отрицательных темпера-
турах наружного воздуха;
- контроль качества работ.
Возведение монолитных каркасных зданий ведется, как правило, с приме-
нением инвентарных опалубочных систем, обеспечивающих качество возведе-
ния монолитных конструкций, высокие темпы строительства и экономическую
эффективность строительства.
Рабочие чертежи на монолитные конструкции должны включать полную
информацию, необходимую для проектирования опалубочных работ.
Контроль качества возведения монолитных каркасных зданий следует
производить в соответствии с требованиями действующих норм.
218
Контроль законченных монолитных конструкций производят в соответст-
вии с требованиями действующих норм и проектной документации.
6.1. Опалубочные работы
6.1.1. Особенности технологического проектирования
опалубочных работ
Общие положения. Выбор типа и конструктивной системы опалубки
Опалубка, используемая в строительстве, должна обладать следующими
основными качествами: прочностью, жесткостью, геометрической неизменяе-
мостью формы под воздействием нагрузок, способностью обеспечивать тре-
буемое качество поверхности бетона, технологичностью сборки и разборки.
Опалубка должна проектироваться и изготовляться в соответствии с требова-
ниями ГОСТ 23478-79 «Опалубка для возведения монолитных бетонных и же-
лезобетонных конструкций. Классификация и общие технические требова-
ния».
Тип опалубки выбирают с учетом назначения здания (сооружения) и вида
конструкции.
При возведении многоэтажных монолитных зданий наиболее часто ис-
пользуются три технологических метода, различающихся по конструктивно-
технологическим особенностям используемых опалубочных систем:
- возведение конструктивных элементов зданий в мелкощитовой разборно-
переставной опалубке;
- возведение конструктивных элементов зданий в крупнощитовой и блоч-
ной переставных опалубках;
- возведение конструктивных элементов зданий в объемно-переставной го-
ризонтально или вертикально извлекаемой опалубке.
Область использования объемно-переставной опалубки несколько огра-
ничена по сравнению с мелко- и крупнощитовой опалубкой.
Дополнительно различают унифицированную опалубку, состоящую из
щитов различных типоразмеров с инвентарными креплениями и поддержи-
вающими устройствами, рассчитанную на многократное применение, и ста-
ционарную, неинвентарную опалубку, изготавливаемую и устанавливаемую на
месте. Неинвентарная опалубка применяется для устройства опалубочных
форм нетиповых конструкций и деталей, отдельных фрагментов конструкций
в составе инвентарной опалубки.
Одним из важнейших показателей опалубки является ее оборачиваемость
(возможность многократного использования). Чем выше показатель оборачи-
ваемости, тем ниже себестоимость опалубки на единицу объема железобетон-
ной конструкции. Средние показатели оборачиваемости опалубок разного ти-
па приведены в табл. 2.1. Показатель оборачиваемости следует учитывать при
составлении спецификаций опалубки.
219
Таблица 2.1
Минимальная оборачиваемость опалубки в циклах
Тип опалубки Материал палубы Поддерживающие элементы из стали
Сталь Дерево Фанера
Мелкощитовая 100 70 70 200
Крупнощитовая, подъемно-переставная, блочная 120 70 70 300
Объемно-переставная вертикально извлекаемая 200 - - 300
Горизонтально перемещаемая 400 80 70 800
Простая
прямоугольная
форма
Форма
трапециевид-
ного очертания
Сложная
форма
Рис. 2.78. Примерное распределение тру-
дозатрат на сборку опалубки перекрытий
по различным системам в зависимости от
формы плана
Выбор той или иной опалубоч-
ной системы осуществляется с уче-
том:
- технологического соответствия
опалубки конструкциям объекта;
- экономической эффективности
применения того или иного типа
опалубочных систем, приемлемых
для объекта.
Здесь многое зависит от конфи-
гурации возводимых конструкций.
Сопоставительные характеристики
некоторых систем опалубок при уст-
ройстве монолитных перекрытий
различной конфигурации в плане
приведены на рис. 2.78.
Возведение монолитных жилых
и гражданских зданий с относи-
тельно тонкостенными немассив-
ными конструкциями в круглосу-
точном режиме - отличительная
черта современного скоростного
монолитного домостроения. Харак-
терный темп возведения составляет
3...4 этажа в месяц летом и зимой,
что позволяет обеспечивать необ-
ходимые технико-экономические по-
казатели строительства в современ-
220
ных условиях. При этом неизбежно сокращаются сроки выдерживания моно-
литных конструкций (1,5...2 сут) до достижения распалубочной прочности и
возникает острая необходимость повышения оборачиваемости высококаче-
ственных и дорогостоящих опалубочных систем.
Все эти обстоятельства следует учитывать в процессе выбора опалубки
для объекта, который начинается с разработки графика возведения типового
этажа. При этом анализируются следующие факторы:
- заданный темп возведения монолитных конструкций на типовом этаже и
соответственно на захватке;
- количество захваток бетонирования на типовом этаже и их размеры, кото-
рые зависят от реального наличия опалубки, людских и материальных ре-
сурсов;
- вероятные сроки тепловой обработки и выдерживания бетона в верти-
кальных и горизонтальных конструкциях с учетом заданных календарных
сроков строительства и реальных климатических условий, вида исполь-
зуемого бетона и темпов роста его прочности при том или ином способе
тепловой обработки;
- возможность проведения дополнительных технологических и инженерных
мероприятий для ускорения оборачиваемости опалубки;
- необходимый запас элементов опалубки.
Заданный темп возведения монолитных конструкций
При круглосуточном и всесезонном возведении объектов монолитного до-
мостроения, особенно многоэтажного, представляется целесообразным уста-
навливать единый темп на весь срок строительства. Это позволит на длитель-
ный период равномерно распределить людские ресурсы и оснастку, отработать
оптимальные технологические приемы выполнения процессов.
Среднюю продолжительность возведения типового этажа следует плани-
ровать в 7 дней (4 этажа в месяц), 8 дней, 9 дней, 10 дней (3 этажа в месяц).
При этом возможно некоторое увеличение темпов строительства в летнее вре-
мя. Любое сокращение сроков возведения конструкций типового этажа позво-
ляет значительно ускорить возведение каркаса и здания в целом.
На рис. 2.79 и 2.80 приведены примерные технологические графики возве-
дения монолитных конструкций на захватке при темпе работ соответственно
10 и 7 дней/этаж. Показано, что в зимний период время на обогрев и выдержи-
вание бетона в вертикальных конструкциях (стены, колонны) составляет
24...40ч, в горизонтальных конструкциях (перекрытия, балконные плиты) -
32...40 ч. При этом распалубка горизонтальных конструкций, как правило, со-
провождается установкой стоек переопирания для предотвращения развития
значительных прогибов и трещин перекрытий, бетон которых не успевает на-
брать требуемую прочность 70...80% от R2$ ни в зимний, ни в летний период
работ.
221
222
Дни, смены
Конструкции Работы 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10
1 2 3 1 2 3 1 2 3 1 2 3 1 2 3 1 2 3 1 2 3 1 2 3 1 2 3 1 2 3
Опалубочные
Вертикальные Арматурные
(стены, колонны) Бетонирование
Выдержка бетона
Распалубка
Опалубочные
Горизонтальные Арматурные
(перекрытия) Бетонирование
Выдержка бетона
Распалубка
32...40ч 32...40 ч
Рис. 2.79. Примерный технологический график выполни возведения этажа с опиранием nepei аия бетонных р срытий на врем >абот на отдельной захватке nj [енные промежуточные стойкр )И 10-суточном I темпе
Конструкции Работы Дни, смены
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10
1 2 3 1 2 3 1 2 3 1 2 3 1 2 3 1 2 3 1 2 3 1 2 3 1 2 3 1 2 3
Опалубочные
Вертикальные Арматурные
(стены, колонны) Бетонирование
Выдержка бетона
Распалубка
Опалубочные
Горизонтальные Арматурные
(перекрытия) Бетонирование
Выдержка бетона
Распалубка
24...32 ч 32...40 ч
Рис. 2.80. Примерный технологический график выполнения бетонных работ на отдельной захватке при 7-суточном темпе
возведения этажа с опиранием перекрытий на временные промежуточные стойки и установкой дополнительных стоек
Размеры принятой захватки
Возведение этажа в монолитном строительстве является, как правило,
фиксированным этапом. Последующие работы могут производиться только
после документальной приемки нижележащего этажа авторским и техниче-
ским надзором. Поэтому этаж может быть принят в качестве захватки, однако
следует учитывать, что в этом случае этажные комплекты опалубки для верти-
кальных и горизонтальных конструкций не будут использоваться во время
возведения соответственно горизонтальных и вертикальных конструкций.
Экономически и технологически целесообразным может считаться разде-
ление этажа примерно на равные (по площади и объемам укладываемого бето-
на) части - захватки. Часто это 1/2 этажа, возможно, 1/3 этажа или 1/4 этажа.
Иногда в протяженных зданиях за захватку принимают секцию с лестнично-
лифтовым блоком.
Следует обратить особое внимание на то, что уменьшение размеров захва-
ток ведет к образованию множества рабочих швов. Укладка бетона в зонах ра-
бочих швов, которые часто устраиваются в напряженных конструктивных уз-
лах здания при температурах ниже +5 °C, требует тщательной подготовки этих
мест к приему бетона. В случае некачественного выполнения рабочих швов
расчетная схема здания может серьезно измениться с трудно прогнозируемы-
ми последствиями. Поэтому при технологическом проектировании бетонных
работ следует стремиться к максимальному укрупнению захваток с соблюде-
нием принципа непрерывности использования имеющейся опалубки.
Время выдерживания бетона в опалубке
Раздел 2 СНиП 3.03.01-87 определяет минимальную прочность бетона не-
загруженных вертикальных монолитных конструкций при распалубке (из ус-
ловий сохранения формы) 0,2...0,3 МПа. Это правило касается твердения бе-
тона в летних условиях (при t > +5 °C). В зимних условиях (при t < +5 °C)
прочность бетона без противоморозных добавок к завершению выдерживания
должна быть не ниже критической (т.е. допускающей последующее замерза-
ние), в том числе:
- в конструкциях, эксплуатирующихся внутри зданий, - не менее 5 МПа;
- в конструкциях, подвергающихся атмосферным воздействиям в процессе
эксплуатации, для классов В7,5...В10 - не менее 50% проектной прочно-
сти, классов В12,5...В25 - не менее 40% проектной прочности, класса ВЗО
и выше - не менее 30% проектной прочности;
- для конструкций, подвергающихся по окончании выдерживания перемен-
ному замораживанию и оттаиванию, - 70% проектной прочности (что час-
то происходит в жилищно-гражданском круглогодичном монолитном до-
мостроении);
- для бетона с противоморозными добавками к моменту охлаждения бетона
до температуры, на которую рассчитано количество добавок, - не менее
20% проектной прочности.
223
На рис. 2.81 приведен примерный график роста прочности бетона класса
В22,5 (марка 300) в зависимости от температуры выдерживания бетона. Пока-
зано, что только обязательный контролируемый обогрев бетона до температур
+50...+60 °C может обеспечить достижение критической и распалубочной
прочности в сроки выдерживания конструкций, приведенные на рис. 2.79 и 2.80.
Рис. 2.81. Рост прочности бетона класса В22,5 в зависимости от температуры
выдерживания
Распалубка незагруженных горизонтальных конструкций может произво-
диться при достижении бетоном прочности 70% от R2$ при пролетах до 6 м и
80% при пролетах более 6 м. Если в процессе снятия опалубки в пролете пере-
крытия устанавливаются промежуточные опоры, прочность бетона может
быть снижена. При этом допускаемый уровень прочности бетона перекрытий,
число, расположение и способ установки промежуточных опор определяются
ППР и согласовываются с проектной организацией.
Минимальная прочность бетона при распалубке загруженных конструк-
ций, в том числе с учетом нагрузки от вышележащего свежеуложенного бето-
на, также определяется ППР и согласовывается с проектной организацией.
Особо опасные ситуации возникают при бетонировании перекрытий, ко-
гда технологические нагрузки от свежеуложенного бетона и сопутствующих
воздействий передаются на нижерасположенное перекрытие и могут в 1,5...2,5
раза превышать его расчетную эксплуатационную нагрузку. В таких условиях
даже 100%-ная прочность бетона нижнего перекрытия может оказаться недос-
таточной и вызвать аварийную ситуацию с тяжелыми последствиями. Чтобы
исключить возможность аварий, технологические нагрузки от бетонируемой
монолитной плиты распределяют на 2...3 нижележащих перекрытия с помо-
224
щью промежуточных опор. В качестве последних используют инвентарные
стойки опалубки перекрытий, размещая их в центре или третях свободного
пролета плит. Для учета переопирания в учебных работах можно рекомендо-
вать двойной комплект стоек опалубки перекрытия.
Дополнительные технологические и инженерные мероприятия
для ускорения оборачиваемости опалубки
Для ускорения оборачиваемости опалубки могут использоваться следую-
щие методы:
- инвентарное утепление опалубки, прежде всего вертикальной, такими ма-
териалами, как пенополистирол, пеноплекс, пенополиэтилен, жесткие ми-
нераловатные плиты. Утепление палубы из ламинированной фанеры пе-
нополистиролом ПСБС-25 толщиной 50 мм позволяет сократить время
выдерживания бетона до достижения критической прочности при равных
условиях обогрева на 12... 18 ч (рис. 2.82);
Рис. 2.82. Температурно-прочностное поведение бетона класса В22,5 при обогреве
и выдерживании в утепленной и неутепленной опалубках:
a - изменение температуры бетона; б - рост прочности бетона; 1 - бетон В22,5 в утепленной
опалубке (ламинированная фанера 6 = 18 мм + ПСБС 6 = 25... 50 мм); 2 - бетон в неутепленной
опалубке (ламинированная фанера 6=18 мм)
- применение предварительно разогретых бетонных смесей с использовани-
ем эффекта «горячего термоса»;
- увеличение количества вводимого тепла за счет более частого расположе-
ния нагревательных проводов (до 500...600 Вт/м);
- применение греющих опалубочных систем, прежде всего при бетонирова-
нии колонн;
- создание общих или локальных тепляков в пределах этажа для достижения
под перекрытием температуры +5... +20 °C за счет применения различных
теплогенераторов и брезентовых, в том числе утепленных, завес;
225
- различные приемы распалубки, позволяющие снизить перепад температур
наружного воздуха и открытой поверхности бетона до нормируемого
уровня по СНиП 3.03.01-87 (табл. 6, п. 8);
- контролируемый местный и общий дополнительный обогрев конструкций,
в которых бетон достиг критической прочности;
- устройство пароизоляции и инвентарной тепловой защиты по верху пере-
крытий;
- применение жестких и гибких термоактивных покрытий бетона;
- использование в бетонных смесях специальных химических добавок, по-
вышающих раннюю прочность бетона (например, добавки класса «Рео-
билд» фирмы МАК (Италия)), а также другие методы.
Учет необходимого запаса элементов опалубки
Поскольку при разработке этажа здания практически невозможно сформи-
ровать абсолютно равные захватки, то поэлементный комплект опалубки сле-
дует рассчитывать для большей (базовой) захватки с обязательной корректи-
ровкой его состава применительно к другим захваткам. В связи с корректиров-
кой в комплект следует ввести те элементы, которые не вошли в раскладку
элементов для базовой захватки.
Необходимо обратить внимание на комплектацию оградительных уст-
ройств, выносных площадок, лестниц и переходов.
Особо следует учитывать безопасные условия установки и снятия элемен-
тов по периметру здания: таких, как бортовые элементы перекрытий и балко-
нов, наружные щиты опалубки и т.п. При отсутствии в принятой опалубочной
системе требуемых устройств они должны разрабатываться либо на основе
данной опалубочной системы, либо индивидуально для конкретного здания.
В целом, учитывая необходимость периодического ремонта опалубки (по-
сле 80... 100 оборотов для водостойкой ламинированной фанеры), можно ре-
комендовать увеличение комплекта опалубки, включая крепеж и сопутствую-
щие элементы, на 10... 15%. Как отмечено в [4], при подборе комплекта опа-
лубки необходимо учитывать двойное количество стоек переопирания, если не
проводится более точный расчет их установки на этажах, находящихся под
бетонируемым перекрытием.
Технологическое проектирование опалубочных работ
Следует сказать, что инженерная подготовка монолитного домостроения
связана со значительными стартовыми затратами на оснастку, и прежде всего
на опалубку. Поэтому выбор оптимального комплекта опалубки для заданного
строительства является серьезной экономической задачей. Недоукомплекто-
ванность неизбежно приведет к нарушению технологического ритма строи-
тельства и увеличению сроков возведения монолитного каркаса.
Для выбора соответствующей технологии возведения здания необходимо
провести сопоставление комплектов опалубки различных систем и графиков
производства работ для разных вариантов подразделения типового этажа здания
на захватки бетонирования. Основными критериями для принятия решения бу-
226
дут единовременные затраты на приобретение (аренду) опалубки, себестоимость
используемых основных строительных машин и оборудования, а также эконо-
мический эффект от сокращения сроков возведения монолитной части здания.
В реальных производственных условиях, приобретая комплект опалубки со-
ответствующей системы, который на данном здании может иметь 50... 100 обо-
ротов, следует учитывать его последующее использование на других стройках.
В то же время следует иметь в виду развивающуюся тенденцию к органи-
зации в фирмах-производителях опалубки и их представительствах в других
странах арендных предприятий, которые по заказу подрядчиков комплектуют
опалубку для конкретной стройки, сдают ее в аренду и в дальнейшем органи-
зуют необходимый ремонт, уход и ее хранение. В этом случае, естественно,
стартовые затраты на оснастку для возведения отдельного монолитного здания
могут быть заметно снижены.
Установка опалубки осуществляется в соответствии с опалубочными чер-
тежами, разрабатываемыми на отдельные конструкции, захватки и участки бе-
тонирования. Учитывается наличие опалубки и ее комплектующих, конструк-
ции соединений и усиления элементов опалубки при сборке требуемых про-
странственных форм. При этом условия прочности, неизменяемости и
устойчивости опалубки под действием бетонной смеси, технологических на-
грузок и оборудования в период бетонирования и выдерживания конструкций
должны быть проверены расчетом.
Составление опалубочных чертежей и спецификаций
Опалубочный чертеж включает следующие основные элементы:
- общие планы типового этажа с разметкой границ захваток и участков бе-
тонирования вертикальных и горизонтальных конструкций с указанием
мест устройства рабочих швов;
- план установки щитов или укрупненных панелей опалубки стен на этаже
или отдельной захватке, наложенный на контуры вертикальных конструк-
ций, с маркировкой щитов или панелей и указанием мест или шага уста-
новки раскосов;
- план раскладки панелей опалубки перекрытий на этаже или отдельной за-
хватке, выполненный на контурном плане перекрытия;
- план раскладки балок опалубки перекрытия, соотнесенный с границами
плит и контурами стен и колонн на захватке или этаже, с маркировкой ба-
лок и указанием шага установки главных и второстепенных балок;
- план расстановки стоек под главными балками (часто может быть совме-
щен с планом раскладки балок) с маркировкой стоек;
- разрезы, детали и узлы, иллюстрирующие конструктивные решения сбор-
ки опалубки в углах, некратных местах, местах расположения балок пере-
крытия, устройства рабочих швов, местах установки щитов по внешнему
краю наружных стен, а также используемые нестандартные элементы с
указанием основных размеров и текстовыми пояснениями, необходимыми
для осуществления принятого решения.
227
Практическая работа по формированию опалубочного чертежа начинается
с вычерчивания контурного масштабного плана монолитных железобетонных
конструкций (стен и колонн или перекрытия) в тонких линиях. Этот план слу-
жит основой для последующего графического моделирования расстановки
щитов, на нем указывают оси здания и основные размеры.
Далее следует выявить единообразные монолитные конструкции: фраг-
менты стен, колонны, плиты перекрытия в пределах опорного контура и т.п.
При этом кажущееся многообразие элементов на захватке может быть сведено
к 4... 6 типоразмерам.
Выделив отдельные конструктивные фрагменты, можно приступать к вы-
бору и раскладке щитов, поиску решений по заполнению возможных зазоров
между кромками щитов на стыках и в углах, укрупнению фрагментов опалуб-
ки, если это возможно.
Опалубочный чертеж формируется совмещением масштабных изображе-
ний щитов и опалубочных панелей с контурами конструкций на плане или
разрезе. На чертежах щиты и панели маркируют, а их размеры указывают в
спецификации элементов опалубки.
Проектирование опалубочной панели отдельной стены следует начинать с
размещения угловых щитов в местах пересечения стен - это самые сложные
места. Далее производят расстановку инвентарных простых щитов между уг-
ловыми щитами. На торцах стен опалубка может выступать за контур стены в
плане с размещением торцевых ограничительных щитов или коробов между
смежными щитами. Одновременно выявляют некратные места и принимают
решение об их заполнении: бруски-вставки рекомендуются при малых зазорах;
щиты-компенсаторы применяются, если строителей не смущают местные
утоныпения стен на 2...3 мм; индивидуальные щиты применяют в тех случаях,
когда зазоры невозможно или нецелесообразно компенсировать стандартными
элементами опалубки.
В общем виде при проектировании опалубки стен следует обходиться ма-
лым числом типоразмеров щитов, использовать укрупнение панелей с учетом
грузоподъемности крана. Также важно обеспечивать требование по совпаде-
нию анкерных отверстий противостоящих щитов опалубки: анкер может «иг-
рать» в конусном отверстии щита в пределах 90±10° относительно плоскости
щитов. При наличии нестандартных вставок в ряду щитов возможно сверление
в них отверстий под анкер. Устройство отверстий по месту некратной уста-
новки анкеров в инвентарных щитах возможно, но, как правило, приводит к
порче дорогостоящей опалубки и выполняется только в крайних случаях.
Проектирование опалубки перекрытий начинается с раскладки типовых
панелей или листов фанеры на плане этажа или захватки. При этом следует как
можно полнее заполнять площадь контура перекрытия минимальным числом
типовых панелей или щитов. Некратные места обычно образуются в местах
размещения колонн, по скошенным или скругленным краям перекрытий на
балконах, лоджиях или в эркерах. Если в таких местах не расположены моно-
литные стены, то необходимая конфигурация края перекрытия образуется с
228
помощью бортовых элементов на консольных выступах опалубки перекрытия
за контуры здания. При наличии контурных стен изготавливают специальные
щиты требуемых очертаний из фанеры или инвентарных опалубочных панелей.
После раскладки опалубочных панелей перекрытия приступают к разме-
щению балок. При этом следует следить, чтобы шаг балок обеспечивал мини-
мальные прогибы палубы под воздействием бетонной смеси (для опалубки
DOKAFLEX шаг балок под панелями составляет 0,5,...0,6 м, для опалубки
TITAN HV шаг балок определяется по диаграмме на рис. 2.82а). Размещение и
шаг главных балок устанавливаются с учетом допустимых нагрузок на второ-
степенные балки (указаны в каталогах элементов опалубки). При этом реко-
мендуется использовать минимальное количество типоразмеров балок.
1
Балки длиной 1,15 м
Балки длиной 1,5 м
Балки длиной 1,7 м
Рис. 2.82а. Диаграмма определения максимального шага второстепенных балок
системы TITAN HV при проектировании раскладки балок в зависимости от их
длины и толщины монолитного покрытия
После размещения второстепенных и главных балок (соответственно
верхних и нижних балок для опалубки DOKAFLEX) приступают к выбору ша-
га стоек опалубки перекрытия. Для этого определяют нагрузки на балки от бе-
тона и оборудования, а затем по несущей способности стоек с учетом конст-
руктивных соображений - шаг размещения стоек под главными балками.
Процесс раскладки и расстановки щитов опалубки происходит на мас-
штабном плане и контролируется с помощью простейших проверочных расче-
тов длины (ширины) собираемой панели. Каких-либо специальных правил вы-
полнения этой работы не установлено, но при выполнении процесса раскроя
щитов с помощью компьютера можно получать значительный выигрыш во
времени и качестве выполнения проектной работы. Для этого используются
специальные программы раскроя опалубки, которые пока недоступны при вы-
229
полнении учебных работ. В практической работе можно заказывать разработку
опалубочных чертежей и спецификаций в представительствах фирм-изготови-
телей опалубки в России. При выполнении учебных работ рекомендуется ис-
пользовать возможности распространенных и общедоступных графических
редакторов, с помощью которых относительно легко создать необходимые
графические примитивы опалубки и выполнять расстановку и раскладку щи-
тов. Планы этажей или захваток либо вычерчиваются, либо сканируются.
В ряде случаев необходимые графические заготовки конструктивов могут пре-
доставляться кафедрой, выдавшей задание на курсовое проектирование.
Спецификации элементов опалубки составляют после раскладки и расста-
новки щитов, балок и стоек. Формы таблиц спецификаций указываются в ме-
тодической литературе к курсовому проектированию. В спецификации следует
вносить следующие элементы:
- щиты или панели опалубки с указанием типоразмеров и количества;
- угловые щиты и элементы стеновой опалубки (тип, количество);
- накладные ригели, балки, шины (тип, примерное количество);
- раскосы опалубки стен (тип и количество);
- применяемые подмости и леса стеновой опалубки (тип и количество);
- балки опалубки перекрытий (тип и количество);
- стойки опалубки перекрытий (тип и количество);
- элементы ограждений опалубки перекрытий.
Количество элементов, указываемых в спецификациях опалубок, опреде-
ляется с учетом числа используемых комплектов опалубок и приближенных
коэффициентов запаса элементов: щиты и панели палубы - 1,3; угловые щиты -
1,1; накладные ригели - 1,3; раскосы - 1,2; подмости и леса - 1,3; балки - 1,3;
стойки - 1,5... 2; элементы ограждений -1,1.
Дополнительно составляется спецификация нестандартных элементов
опалубки, выполняемых на стройплощадке, для заполнения некратных мест.
Установка и приемка опалубки, распадубливание
(выписка из СНиП 3.03.01-87, разд. 2 «Опалубочные работы»)
Комплектность опалубки на объекте определяется обеспечением условий
выдерживания уложенного бетона на захватках, участках бетонирования и в
отдельных конструкциях при применяемом темпе оборота опалубки.
Установка и приемка опалубки производятся в соответствии с разработан-
ными опалубочными чертежами с соблюдением требований табл. 2.2.
Распалубливание монолитных конструкций осуществляется по достиже-
нии бетоном минимально необходимой прочности. Общие требования по ми-
нимальной прочности бетона при распалубке сформулированы в табл. 2.2. При
установке промежуточных опор в пролете перекрытия при частичном или по-
следовательном удалении опалубки прочность бетона может быть снижена.
В этом случае прочность бетона, свободный пролет перекрытия, число, место
и способ установки опор назначаются в ППР. Снятие всех типов опалубки сле-
дует производить после предварительного отрыва ее от бетона. Очистка и
230
смазка опалубки при разборке производятся с соблюдением общих правил
производства бетонных работ. Усредненные показатели трудозатрат по рас-
смотренным системам приведены в табл. 2.3.
Таблица 2.2
Контролируемые параметры при сборке (разборке) опалубок
Параметр Величина параметра Контроль (метод, объем, вид регистрации)
Уровень дефектности инвентарной Не более 1,5% при нор- Измерительный -
опалубки мальном уровне контроля по ГОСТ 18242-72
Точность установки инвентарной Определяются по ГОСТ Измерительный,
опалубки, в том числе: 25346-82, ГОСТ 25347-82 всех элементов.
- для конструкций, готовых под Перепады поверхностей, Журнал работ
окраску без шпатлевки; - для конструкций, готовых под оклейку обоями. Прогиб собранной опалубки: - вертикальных поверхностей; в том числе стыковых, не более 2 мм То же, не более 1 мм 1/400 пролета Регистрационный
- перекрытий. 1/500 пролета Журнал работ
Минимальная прочность бетона неза- груженных монолитных конструкций при распалубке поверхностей и осво- бождении от промежуточных опор: - вертикальных в летний период (из условия сохранения формы); - вертикальных в зимний период без последующего загружения; - вертикальных в зимний период при темпе возведения 2... 3 этажа в мес.; - горизонтальных и наклонных при пролете до 6 м свыше 6 м 0,2...0,3 МПа Не ниже критической прочности бетона Не ниже 50% проектной 70% проектной 80% проектной Измерительный - поГОСТ 10180-78, ГОСТ 18105-86. Журнал работ
Таблица 2.3
Удельные показатели трудозатрат сборки (разборки) опалубочных систем
Опалубочная система Трудозатраты, чел.-ч Оборачиваемость, циклы
на сборку 1 м2 опалубки на разборку 1 м2 опалубки
DOKAFLEX 0,25... 0,31 0,12...0,15 —
FRAMAX 0,25 0,13 300
FRAMECO 0,25 0,13 300
MEVA 0,25 0,13 —
TITAN HV 0,22... 0,27 0,11...0,13 400 (элементы каркаса)
231
6.1.2. Устройство опалубки для монолитных колонн
Опалубочные работы должны производиться в соответствии с требова-
ниями действующих норм. Опалубка должна удовлетворять требованиям
ГОСТ Р 52085-2003 «Опалубка. Общие технические условия».
При выборе опалубки предпочтение следует отдавать специализирован-
ным опалубочным системам заводского изготовления, обеспечивающим мно-
гократную оборачиваемость и ее полную комплектность.
Опалубка колонн должна обеспечивать проектные геометрические разме-
ры бетонируемых конструкций и обладать прочностью, жесткостью и герме-
тичностью для обеспечения целостности граней колонн и качества лицевых
поверхностей бетона. При непрерывном бетонировании колонн на всю высоту
необходимо учитывать повышенное давление бетонной смеси на опалубку.
К возведению колонн каркаса приступают после устройства фундаментов.
Технологическую захватку по колоннам каркаса здания определяют в зависи-
мости от заданных темпов возведения здания и самого каркаса.
Возведение колонн каждого вышележащего этажа или яруса многоэтаж-
ного здания следует производить после того, как забетонировано монолитное
перекрытие нижележащего этажа и его прочность составляет 10 МПа и более.
Для обеспечения высоких темпов возведения каркаса допускается производить
устройство опалубки перекрытия при прочности нижележащего монолитного
l-l
Рис. 2.83. Схема установки фиксаторов защитного слоя арматуры
и арматурных фиксаторов-ограничителей:
7 - контур устанавливаемой опалубки; 2 - пластмассовый фиксатор защитного
слоя арматуры; 3 - арматурный каркас; 4 - арматурный фиксатор-ограничитель
232
ытия менее 10 МПа, при этом данная технология должна быть обосно-
оговорена в ППР или технологических картах, причем при условии, что
я способность монолитного перекрытия обеспечивает восприятие на-
от собственного веса плиты.
начала монтажа опалубки должны быть выполнены арматурные работы,
я точной установки опалубки по осям применяют арматурные фиксато-
шичители, привариваемые к арматуре колонн. Арматурные анкеры (012
[ арматурные фиксаторы-ограничители (010 S240) опалубки колонн, дли-
|рых определяется поперечным сечением колонны, заготавливают на При-
ном арматурном участке. Схема установки фиксаторов защитного слоя
ры и арматурных фиксаторов-ограничителей представлена на рис. 2.83.
тонирование колонн осуществляют с навесных подмостей или шарнир-
^льных подмостей каменщика. Схема установки навесных подмостей на
ку колонн представлена на рис. 2.84.
рыв опалубочных панелей от бетона монтажным краном запрещается.
Рис. 2.84. Схема установки навесных
подмостей на опалубку:
7 - перила ограждения; 2 - стойка ограждения;
3 - площадка навесных подмостей; 4 - кронштейн
навесных подмостей; 5 - щит опалубки; 6 - регу-
лируемый подкос; 7 - настил; 8 - колонна
6.1.3. Устройство опалубки для монолитных перекрытий
>и выборе технологической захватки необходимо учитывать возмож-
/стройства технологических швов в перекрытии, равномерную разбивку
затки по диафрагмам жесткости, лифтовым шахтам и колоннам. Наибо-
фективной является равномерная ритмичная технология опалубочных
по всем технологическим захваткам с применением минимального ко-
ва опалубки.
233
Возведение монолитного перекрытия каркасного здания осуществляют с
помощью следующих опалубочных систем:
- опалубка перекрытия на основе телескопических стоек;
- то же опорных башен;
- опалубка-стол.
При применении телескопических стоек различных опалубочных систем
следует руководствоваться данными изготовителя по несущей способности
телескопических стоек.
В качестве палубы необходимо применять водостойкую ламинированную
фанеру, которая обеспечивает получение качественных лицевых потолочных
поверхностей перекрытия. Технические параметры фанеры приведены в табл. 2.4.
Таблица 2.4
Наименование параметра Единица измерения Значение параметра
Сорт фанеры F/Fx
Размер листа мм 2500x1250 2440x1220 2400x1200
Толщина/вес 1 м2 мм/кг 12/8,5 15/10,7 18/12,8 21/14,9 24/17,0 27/19,2
Плотность кг/м3 710
Толщина защитной пленки мкм 120
Влажность фанеры % 6... 14
Примечание. Фанера поставляется в пакетах объемом 2,6...2,8 м3.
Технологические схемы опалубки перекрытия должны включать схемы рас-
кладки и раскроя палубы из фанеры. Признаком рациональности раскладки фа-
неры является минимальная площадь фанеры на захватке, подлежащая раскрою
и подгонке по месту. При этом целесообразно учитывать, что оборачиваемость
пиленой фанеры в 2...3 раза ниже цельных фанерных листов, поэтому вопрос
рациональной раскладки фанеры является в первую очередь экономическим.
Элементы опалубки перекрытия рекомендуется транспортировать и скла-
дировать на объекте в контейнерах отсортированными по маркам, включая
балки и фанеру. Перемещать элементы на объекте следует в контейнерах кра-
ном. Рекомендуются строповка и перемещение телескопических стоек, балок и
фанеры гибкими синтетическими стропами для исключения повреждения этих
элементов.
234
До начала работ по монтажу опалубки перекрытия должны быть выполне-
ны следующие работы:
- возведены колонны, монолитные диафрагмы жесткости, стены лестнично-
лифтовых блоков и демонтирована опалубка этих конструкций;
- подготовлено основание, убраны строительный мусор и снег;
- выполнена геодезическая съемка по выносу отметок и осей сооружения на
возведенные конструкции.
Подачу на захватку телескопических стоек, треног, съемных оголовков,
несущих и распределительных балок и фанеры производят монтажным кра-
ном. Бортовые упоры со стойками ограждения и бортовую опалубку подают
непосредственно на смонтированную опалубку перекрытия.
Монтаж опалубки перекрытия выполняют в следующей последовательности:
- с помощью рулетки или линейки размечают точки установки телескопиче-
ских стоек в соответствии с технологическими картами;
- расставляют телескопические стойки под концы и стыки несущих опалу-
бочных балок. При этом стойки фиксируют в вертикальном положении
треногами;
- съемные оголовки вставляют в стойки с плоскими оголовками;
- выдвигают верхнюю часть телескопической стойки и закрепляют фикси-
рующим элементом по высоте;
- несущие опалубочные балки укладывают в оголовки телескопических сто-
ек. Конструкция оголовка позволяет осуществлять стык балок по длине
внахлестку, для чего оголовок следует повернуть на 90°. Укладку балок в
оголовки производят вилочными захватами;
- под балки устанавливают промежуточные стойки без треног, с помощью
геодезических приборов и посредством регулировочной муфты осуществ-
ляют точную установку отметки верха несущих опалубочных балок по
высоте;
- по верху несущих балок укладывают распределительные опалубочные
балки. Стык распределительных балок по длине внахлестку должен быть
не менее 100 мм;
- на распределительные балки укладывают и фиксируют гвоздями листы
водостойкой фанеры, причем стык отдельных листов должен приходиться
непосредственно на распределительную опалубочную балку;
- размечают места установки бортовой опалубки;
- монтируют бортовые упоры, стойки ограждения и бортовую опалубку.
Схема опалубки перекрытия представлена на рис. 2.85.
Крайние ряды распределительных опалубочных балок по контуру пере-
крытия рекомендуется фиксировать гвоздями 2,5x60 в двух точках для исклю-
чения их сдвига при укладке фанеры.
Раскрой фанеры производят станком с циркулярной пилой в соответствии
со схемой раскладки фанеры. В местах примыкания фанеры к колоннам и сте-
нам раскрой и подгонку фанеры производят по месту.
235
Рис. 2.85. Схема опалубки перекрытия:
1 - бетонируемая плита перекрытия;
2 - фанерная палуба; 3 - система опорных
балок; 4 — телескопическая стойка с треногой;
5 - телескопическая стойка; 6 - колонна
Листы фанеры в двух диагональ-
ных углах крепят к распределитель-
ным балкам гвоздями 2x40. Внутри
захватки допускается не фиксировать
фанеру к балкам. Стык листов фане-
ры с целью защиты кромок фанеры и
повышения качества лицевой поверх-
ности бетона перекрытия проклеива-
ют одноразовой липкой водостойкой
лентой шириной 40 мм.
Смазку рабочей поверхности па-
лубы производят до укладки армату-
ры, при этом следует обращать вни-
мание на недопущение образования
загрязнений на уже смазанной по-
верхности при выполнении арматур-
ных работ.
Бортовые упоры фиксируют гвоз-
дями 2,5x60 на глубину 30 мм к фа-
нерной палубе, при этом верхнюю
часть гвоздей загибают для упроще-
ния последующей распалубки. Стой-
ки ограждения (ГОСТ 12.4.059) и
доски ограждения устанавливают по наружному контуру захватки и крепят
доски к стойкам ограждения гвоздями 2,5x60 с загибом.
Фрагмент совмещенной техно-
логической схемы устройства опа-
лубки на основе телескопических
стоек для монолитного перекрытия
каркасного здания приведен в каче-
стве примера на рис. 2.86.
Условные обозначения:
♦ - телескопическая стойка;
Y - телескопическая стойка с треногой;
□ - съемный оголовок;
=} - система опалубочных балок;
| | - водостойкая фанера
Рис. 2.86. Фрагмент совмещенной схемы устройства опалубки перекрытия на основе
телескопических стоек
236
Оценку рациональности схемы раскладки опалубки перекрытия необхо-
димо производить по следующим критериям:
А =— А = • А = —
Л пс ’ Л F3 ’ ф F3 ’
где Аб - удельный расход несущих и распределительных опалубочных балок,
приходящихся на 1 м2 опалубки перекрытия;
Ас - удельная площадь опалубки перекрытия, приходящаяся на одну теле-
скопическую стойку;
Аф- удельный расход доборных и подгоняемых по месту листов фанеры;
пс - количество телескопических стоек на технологической захватке без
учета страховочных элементов, шт.;
££б - сумма длин несущих и распределительных опалубочных балок на
технологической захватке, п.м;
F3 - площадь технологической захватки перекрытия, м2;
- площадь доборных элементов фанеры на технологической захватке, м2.
Выбор из нескольких вариантов технологических схем раскладки опалуб-
ки перекрытия производят по условиям:
Ас max;
Лб,Лф—>min.
Трудоемкость опалубочных работ также пропорциональна этим критери-
ям.
Технология распалубки перекрытия следующая:
- демонтируют промежуточные телескопические стойки;
- отвинчивают регулировочные муфты телескопических стоек и опускают
опалубку на 40... 50 мм;
- опрокидывают промежуточные распределительные балки и демонтируют
их. Оставляют только те распределительные балки, которые размещены в
местах стыка фанерных листов;
- демонтируют фанерные листы и складывают аккуратно друг на друга в
контейнеры или пакеты за пределами перекрытия;
- демонтируют оставшиеся распределительные и несущие балки, уклады-
вают их в штабеля;
- то же телескопические стойки;
- при необходимости устанавливают страховочные подпорки;
- краном или вручную перемещают опалубку на следующую захватку.
После каждого использования опалубки фанеру обязательно очищают,
включая кромки листов, и вынимают все гвозди.
Опалубка перекрытий на основе телескопических стоек характеризуется
относительной простотой сборки и разборки, но требует высокой профессио-
нальной подготовки рабочих и соблюдения технологии. К недостаткам этой
опалубочной системы относится высокая трудоемкость работ, выполняемых в
основном вручную, и относительно малая устойчивость опорной системы от
237
смещения и опрокидывания при сборке. Поэтому установка треног для вре-
менного крепления телескопических стоек обязательна. Безопасность и на-
дежность всей опалубки обеспечиваются при укладке и закреплении всей фа-
нерной палубы перекрытия.
С целью повышения безопасности опалубки перекрытия при монтаже ре-
комендуется применять в качестве опорной системы опорные башни. Для мо-
нолитного перекрытия, как правило, применяют размеры опорных башен в
плане ЛхВ: 1500x1500 мм; 1000x1500 мм. Максимальная высота одноярусной
башни 3000, 3500 мм, двухъярусной - 6000, 7000 мм.
Допустимая нагрузка на опорную башню зависит от высоты телескопиче-
ских стоек. Графики допустимых нагрузок на телескопические стойки А300,
А350 системы «МОДОСТР» в составе опорных башен приведены в прил. В.
Допустимую нагрузку на опорную башню Рб, кН, при ее центральном прило-
жении определяют по формуле
Рб=4А, (2.3)
где N - допустимая нагрузка на телескопическую стойку, кН.
При применении опорных башен других опалубочных систем следует ру-
ководствоваться данными по несущей способности изготовителя опалубки.
Для удобства монтажа и демонтажа опалубки перекрытия на опорных
башнях допускается устройство временного дощатого настила.
Остальные условные обозначения см. на рис. 2.86
Рис. 2.87. Фрагмент совмещенной схемы опалубки перекрытия
на основе опорных башен
238
Монтаж и демонтаж опалубки перекрытия на основе опорных башен
принципиально не отличается от работ с опалубкой на основе телескопических
стоек. Фрагмент совмещенной схемы устройства опалубки перекрытия на ос-
нове опорных башен приведен на рис. 2.87.
Возведение монолитных железобетонных плит с выступающими снизу кон-
турными балками влечет за собой рост трудоемкости и снижение безопасно-
сти работ. Такие конструктивные решения не являются рациональными с точки
зрения технологии строительства. Наиболее технологично выполнять монолит-
ное перекрытие без выступающих снизу контурных ригелей или балок. В этом
случае бортовую опалубку плиты выполняют из фанеры и бортовых упоров.
При наличии выступающих ригелей по контуру плиты перекрытия реко-
мендуется применять опалубку на основе опорных башен, которые обеспечи-
вают ее устойчивость и безопасность при монтаже. Схема устройства опалуб-
ки контурного ригеля монолитной плиты приведена на рис. 2.88.
При криволинейной контурной балке следует применять в качестве борто-
вой опалубки деревофанерные шаблоны, предварительно изготовленные по
точным размерам. Для криволинейных участков применяют фанеру толщиной
12, 15 мм, поддающуюся изгибу при малых радиусах линии контура перекры-
тия. Технологические ограничения по конфигурации перекрытия отсутствуют.
Для возведения монолитных каркас-
ных зданий регулярной структуры реко-
мендуется также технология опалубли-
вания перекрытия с применением техно-
логии опалубка-стол. Применение такой
опалубки позволяет повысить произво-
дительность труда при опалубочных ра-
ботах в 2...3 раза по сравнению с уст-
ройством опалубки на основе опорных
башен и телескопических стоек и повы-
сить оборачиваемость опалубки. Техно-
логия требует строгого соблюдения тех-
нологической дисциплины и качества
возведения сопутствующих монолитных
конструкций (стен, колонн и т.п.).
Опалубка-стол состоит из опорной
системы и крупноформатной палубы
стола. Опорная система выполнена из
унифицированных рам, системы раско-
сов и домкратных узлов.
Выкатывание опалубочных столов
на край перекрытия осуществляют вруч-
ную с помощью навешиваемых колес-
ных узлов, а перемещение на следую-
щую захватку - монтажным краном.
Рис. 2.88. Схема устройства опалубки
контурного ригеля монолитной плиты:
1 - опорная башня; 2 - несущая балка;
3 - бортовой упор со стойкой ограждения;
4 - распределительная балка; 5 - фанерная
палуба
239
Условные обозначения:
С1-С9 - опалубочные столбы;
□ - доборные участки;
с—□ - стена;
О - направления выкатывания
стола
Рис. 2.89. Фрагмент схемы рас-
становки опалубочных столов
Разработку технологических карт мон-
тажа и выбор типоразмеров опалубочных
столов необходимо производить с учетом
следующих требований:
- минимальное количество типоразмеров
столов;
- возможность выкатывания столов за
контуры перекрытия;
- возможность обхода препятствий в виде
колонн и стен.
В труднодоступных для опалубки-стола
местах, в замкнутых стенами ячейках пере-
крытия следует применять опалубку на ос-
нове телескопических стоек или опорных
башен. Фрагмент схемы расстановки опалу-
бочных столов приведен на рис. 2.89.
Для удобства монтажа и демонтажа сле-
дует устраивать примыкание опалубочных
столов по схеме, приведенной на рис. 2.90.
Элементы опалубки-стола поставляют-
ся на объект поэлементно и собираются не-
посредственно на строительной площадке
по монтажным схемам. Собранные опалу-
бочные столы подают к месту монтажа кра-
ном и устанавливают на проектную отметку
После установки столов в
герметичность стыков опалубки.
вращением гайки домкрата.
проектное положение требуется обеспечить
Стыки листов фанерной палубы с целью повышения их долговечности ре-
комендуется проклеивать одноразовой липкой водостойкой лентой шириной
40 мм. Смазку палубы следует производить до укладки арматуры, но при этом
строго не допускать образования мусора и грязи на смазанной поверхности.
Технологические параметры опалубки перекрытия на основе телескопиче-
ских стоек и опорных башен определяют по таблицам и расчетам.
При проектировании технологии опалубка-стол необходимо руководство-
ваться инструкцией по эксплуатации этой опалубки.
6.1.4. Опалубочные работы при возведении стен
Выбор нормокомплекта опалубки стен, диафрагм жесткости, разбивка на
захватки, схемы сборки и перемонтировки опалубки, схемы расстановки на-
весных подмостей и т.п. производят при разработке проекта или технологиче-
ских карт на опалубочные работы.
240
Б
Рис. 2.90. Схемы примыкания опалубочных столов:
1 - опорная система опалубочного стола; 2 - система опалубочных балок;
3 - водостойкая фанера; 4 - стена; 5 - гвоздь 4x50
Рис. 2.91. Схема сборки опалубочной панели:
/ - щит опалубки; 2 - выравнивающая балка; 3 - замок; 4 - подвеска
клиновая с клином
241
Интенсивная технология базируется на применении крупноформатных
опалубочных панелей площадью до 20 м2, собираемых и перемонтируемых
из универсальных щитов. Опалубочные панели собираются из щитов с по-
мощью замков-сухарей, регулируемых замков, балок и клиновых или винто-
вых подвесок в соответствии с примером на рис. 2.91 в следующей последо-
вательности:
- на ровном твердом основании располагают параллельно два деревянных
бруса и на них укладывают опалубочные щиты согласно схемам в техно-
логических картах;
- соединяют щиты замками;
- на соединенные щиты панели монтируют выравнивающие балки соответ-
ствующей длины и крепят их с помощью клиновых или винтовых подве-
сок;
- маркируют панели в соответствии с опалубочными схемами.
Собранные опалубочные панели складируют в пирамиды в соответствии с
рис. 2.92.
На приобъектном арматурном участке с использованием ножниц для на-
резки арматуры и сварочного аппарата заготавливают арматурные анкеры и
арматурные фиксаторы-ограничители опалубки стен.
Монтаж опалубки монолитных стен производят в следующем порядке:
- выносят оси и определяют места установки опалубки;
- устанавливают арматурные фиксаторы-ограничители опалубки, привари-
ваемые к арматурным каркасам с шагом от 800 до 1000 мм в соответствии
с рис. 2.93;
- устанавливают фиксаторы защитного слоя на арматурный каркас;
- производят монтаж опалубки монолитных стен в соответствии с рис. 2.94;
- осуществляют окончательную выверку панелей по вертикали стены;
- монтируют навесные подмости.
Рис. 2.92. Схема складиро-
вания опалубочных панелей
Рис. 2.93. Схема установки арматурного
фиксатора-ограничителя опалубки:
1 - щит опалубки; 2 - фиксатор-ограничитель;
3 - арматурный каркас
242
Этап I
Этап И
Рис. 2.94. Последовательность монтажа опалубки монолитных стен:
I этап - монтаж опалубочной панели и подкосов с одной стороны; II этап - установка
дверных проемообразователей; III этап - установка винтовых тяжей; IV этап - мон-
таж противоположной опалубочной панели, закрепление опалубки винтовыми тяжами;
V этап - установка подкосов с другой стороны и отсекателей и окончательная выверка
опалубки; 7 - стена; 2 - регулируемый подкос; 3 - опалубочная панель; 4 - дверной
проемообразователь; 5 - винтовой тяж; 6 - инвентарный отсекатель
243
Рис. 2.95. Схемы строповки опалубочных панелей (я), установки съемного
монтажного захвата (б):
7 - опалубочная панель; 2 - съемный монтажный захват; 3 - строп; 4 - щит опалубки
A
Винтовые тяжи защищают от бетона пластмассовыми трубками ПВХ с на-
конечниками. Схема установки защитной трубки тяжа приведена на рис. 2.96.
1 - винтовой тяж с гайками; 2 - выравнивающая балка; 3 - щит опалубки;
4 - трубка ПВХ; 5 - пластмассовый наконечник
Выверку и фиксацию опалубочных панелей в вертикальной плоскости
производят с помощью регулируемых подкосов, которые устанавливают в со-
ответствии с рис. 2.97. Подпятник подкоса следует крепить к плите перекры-
тия арматурными анкерами.
Торцы стен опалубливают с применением специальных щитов-отсекате-
лей в соответствии с рис. 2.98.
244
Рис. 2.97. Схема монтажа регулируемых подкосов:
7 - щит опалубки; 2 - арматурный каркас; 3 - регулируемый подкос; 4 - элемент крепления
подкоса; 5 - винт крепления подкоса; 6 - подпятник; 7 - анкер; 8 - плита перекрытия
А
Рис. 2.98. Схема устройства опалубки торцевого участка стены:
7 - выравнивающая балка; 2 - винтовой тяж; 3 - упор тяжа отсекателя;
4 - деревянный клин; 5 - щит-отсекатель; 6 - щит опалубки
245
Рис. 2.99. Фрагмент схемы устройства опалубки стены:
1 - перекрытие; 2 - регулируемый подкос; 3 - винтовой тяж; 4 - опалубочная
панель; 5 - навесные подмости; 6 - возводимая стена
246
Для угловых и Т-образных участков стен, которые невозможно опалу-
бить стандартными щитами, собирают опалубку с помощью деревянных
вставок. Схемы монтажа углового и Т-образного участков стены приведе-
ны на рис. 2.100. Внутренние угловые элементы, как правило, не объединя-
ют в панели, а монтируют отдельно. На стыках внутренних угловых элемен-
тов и панелей устанавливают замки-зажимы или регулируемые замки по три
на высоту щита. Фрагмент схемы устройства опалубки стены приведен на
рис. 2.99.
Демонтаж панели производят только после ее предварительного отрыва
от бетона. Отрыв опалубки краном при распалубке категорически запреща-
ется.
После каждого оборота опалубку необходимо очистить скребками и щет-
ками. Палубу из водостойкой фанеры следует очищать только скребками с ре-
зиновыми или пластмассовыми наконечниками. После очистки палубу покры-
вают антиадгезионными смазками.
Смазка наносится на щиты в горизонтальном или вертикальном положе-
нии пневмораспылителем. Допускается применять малярные валики и кисти.
Смазку не следует наносить во время дождя. С целью защиты от бетона на-
ружных поверхностей щитов их также покрывают смазкой.
Рис. 2.100. Схемы монтажа углового (а) и Т-образного (б) участков:
/ - винтовой тяж; 2 - выравнивающая балка; 3 - сухарь; 4 - перфорированный щит;
5 - замок; 6 - щит опалубки; 7 - деревянная вставка; 8 - внутренний угловой элемент
6.1.5. Производство опалубочных работ при возведении
монолитных стен лифтовых шахт
Внутренний опалубочный блок монолитной лифтовой шахты собирается
из двух Г-образных панелей с регулируемыми раскосами согласно рис. 2.Ю1.
247
Рис. 2.101. Схема устройства опалубки монолитных лифтовых шахт:
1 - опалубочная панель; 2 - внутренний разъемный угол; 3 - регулируемый раскос; 4 - двер-
ной проемообразователь; 5 - регулируемый подкос; 6 - винтовой тяж; 7 - гнездообразователь;
8 - навесные подмости; 9 - рабочая площадка; 10 - деревянная подкладка; 11 - перекрытие
248
Рабочая площадка лифта собирается из двух металлических балок с закре-
пленными упорами. На металлические балки укладывают рабочий настил из
деревянных балок с шагом 500 мм и досок толщиной 50 мм в соответствии с
рис. 2.102 в следующей последовательности:
- на ровное основание укладывают две балки площадки лифта с упорами;
- поперек балок площадки укладывают деревянные балки и закрепляют их к
балкам рабочей площадки лифта;
- по деревянным балкам укладывают деревянный настил из досок. Размер
площадки определяется сечением шахты лифта.
Рис. 2.102. Схема укрупнительной сборки рабочей площадки
опалубки лифтовых шахт:
/ - петля для строповки; 2 - балка площадки лифта; 3 - деревянная
балка настила; 4 - настил из досок; 5 - упор
Наружные панели шахты собирают из щитов. Собранные блоки и панели
опалубки лифта складируют, чистят и смазывают в вертикальном положении.
Выполнение всех опалубочных работ непосредственно на объекте начина-
ется с установки рабочей площадки в проектное положение, выноски осей
здания и выполнения всех арматурных работ.
Строповку рабочей площадки осуществляют за монтажные петли метал-
лических балок. При подъеме рабочей площадки упоры отходят и далее фик-
сируются в проектное положение в бетонных гнездах. Гнездообразователи
крепят к внутренним щитам опалубки по схеме, приведенной на рис. 2.103.
249
1
А-А
Сверлить отверстие 20 мм
Рис. 2.103. Схема крепления гнездообразователя к щиту опалубки
лифтовой шахты:
/ - щит опалубки; 2 - винт крепления гнездообразователя; 3 - фанерная
прокладка 100x100x21 мм; 4 - гнездообразователь
Этап I
Этап II
Рис. 2.104. Последовательность монтажа опалубки шахт лифтов:
I этап - монтаж внутреннего блока пассажирского лифта; II этап - монтаж внутреннего блока
грузового лифта; III этап - установка дверных проемообразователей и тяжей; IV этап — монтаж
наружных панелей и регулируемых подкосов; / - монолитная лифтовая шахта; 2 - гнездообра-
зователь; 3 - Г-образный блок опалубки лифтовой шахты; 4 - внутренний разъемный угол;
5 - винтовой тяж; 6 - дверной проемообразователь; 7 - регулируемый подкос; 8 - наружная панель
250
Арматурные анкеры и арматурные фиксаторы-ограничители опалубки,
длина которых определяется поперечным сечением стен шахт лифта, заготав-
ливают на приобъектном арматурном участке.
Монтаж опалубки монолитных лифтовых блоков производят в следующем
порядке:
- осуществляют выноску осей и определяют места установки опалубки;
- выполняют установку арматурных фиксаторов-ограничителей опалубки,
привариваемых к арматурным каркасам с шагом от 800 до 1000 мм в пла-
не;
- устанавливают фиксаторы защитного слоя на арматурный каркас;
- монтируют гнездообразователи на опалубку;
- осуществляют монтаж опалубки шахт лифтов в соответствии с рис. 2.104,
стыковку наружных панелей и установку внутреннего угла опалубки, мон-
таж дверного проемообразователя. Схемы установки элементов опалубки
шахты лифта приведены на рис. 2.105;
- окончательную выверку панелей по вертикали производят регулируемыми
подкосами;
- осуществляют монтаж подмостей.
Рис. 2.105. Схемы установки элементов опалубки шахты лифта:
а - узел стыковки наружных панелей; б - установка внутреннего разъемного
угла; в - установка дверного проемообразователя; 1 - перфорированный щит,
2 - замок; 3 - сухарь; 4 - щит опалубки; 5 - внутренний разъемный угол; 6 - стена;
7 - деревянная подкладка; 8 - балка крепления проемообразователя; 9 - винт
крепления проемообразователя; 10 - дверной проемообразователь
251
6.1.6. Устройство опалубки для монолитных лестничных
маршей, балконов, лоджий
Опалубка монолитных лестниц состоит из опорной системы наклонной
опалубки маршей и горизонтальной опалубки лестничных площадок. Вследст-
вие наклона возводимого марша возникают вертикальные и горизонтальные
нагрузки на опалубку, которые должны быть восприняты опорной системой.
Схема опалубки монолитных лестниц приведена на рис. 2.106.
Рис. 2.106. Схема устройства опалубки монолитных лестниц:
1 - тренога; 2 - телескопическая стойка; 3 - несущая балка; 4 - распределитель-
ная балка; 5 - фанерная палуба; 6 - лестничный марш; 7 - лестничная площадка
Опорная система опалубки маршей состоит из телескопических стоек,
опорных башен, треног и индивидуальных подкосов для восприятия горизон-
тальных нагрузок.
Для устройства опалубки ступеней лестничных маршей применяют специ-
альные фанерные шаблоны, изготавливаемые на стройплощадке в соответст-
вии с размерами ступеней. Крепление шаблона к бетонной стене рекомендует-
ся производить распорными стальными болтами или дюбелями. Применение
предложенной технологии устройства опалубки монолитных лестниц позволя-
ет получать высокое качество нижних лицевых поверхностей бетонных конст-
рукций любых типоразмеров.
Выступающие эркеры и балконы опалубливают с применением, как пра-
вило, опорных башен. Схема устройства опалубки эркера на строительстве
многоэтажного жилого дома приведена на рис. 2.107.
Технология устройства опалубки выступающих за контур плиты перекры-
тия балконов, которые начинаются не с первого этажа, базируется на устрой-
стве опорной площадки опалубки с применением системы анкеров и подкосов.
Схема устройства опалубки выступающих балконных плит на высоте приве-
дена на рис. 2.108.
252
1-1
Рис. 2.107. Схема устройства опалубки эркера:
1 - бортовой упор со стойкой ограждения; 2 - распределительная балка; 3 - водо-
стойкая фанера; 4 - балка; 5 - телескопическая стойка; 6 - тренога; 7 - колонна
Рис. 2.108. Схема устройства опалубки
выступающих балконных плит на высоте:
/ - монолитная балконная плита; 2 — телескопи-
ческая стойка; 3 - анкер; 4 - подкос; 5 - опорная
площадка; 6 - опорная башня
253
6.2. Арматурные работы
При строительстве монолитных каркасных зданий следует применять спо-
соб вязки арматуры в построечных условиях.
Производство сварочных работ несовместимо с современными опалубоч-
ными системами, так как сварка повреждает поверхности палубы, что снижает
качество лицевой поверхности бетона.
Применение арматурных каркасов и сеток заводского изготовления до-
пускается при соответствующем технико-экономическом обосновании.
Арматурные работы состоят из следующих операций:
- заготовки арматурных стержней и изделий;
- укрупнительной сборки пространственных арматурных каркасов;
- установки готовых каркасов и сеток в опалубку;
- установки арматуры отдельными стержнями в опалубку и вязки каркаса.
Транспортирование и складирование арматурных изделий
На строительной площадке должен быть организован приобъектный арма-
турный участок, включающий: склад арматуры, участок заготовки, резки и
вязки арматурных каркасов, склад закладных деталей и место складирования
отходов арматуры.
На приобъектном складе арматура должна храниться отсортированной по
диаметрам и классам. На каждую связку следует прикрепить табличку с над-
писью диаметра и класса арматуры.
Арматуру на строительный объект поставляют комплектно, с тем чтобы
иметь все ее типоразмеры, необходимые для бесперебойного монтажа. Скла-
дируют арматуру на объекте так, чтобы можно было легко найти нужные де-
тали. Для обеспечения бесперебойного ведения работ на объекте создают за-
пас арматуры в объеме не менее чем трехсменная потребность.
Арматурный участок должен располагаться в зоне действия крана. Де-
тальную схему разрабатывают в составе ППР и рассчитывают участок для
хранения не более чем 10-дневного запаса. При хранении арматуру следует
укрывать от дождя и снега брезентом.
Пространственные каркасы в местах возможных повреждений во время
транспортирования и подачи краном следует усиливать временными деревян-
ными или металлическими креплениями.
Установка арматуры при возведении монолитных стен и колонн
При возведении монолитных железобетонных конструкций применяют
два способа укладки арматуры:
- отдельными элементами;
- укрупненными элементами (каркасами и сетками).
Арматуру к месту работ подают только комплектно. Вначале проверяют
основные размеры опалубки и лишь после этого приступают к раскладке эле-
254
ментов. В случае необходимости арматуру чистят и выпрямляют до ее укладки
в опалубку.
Вязку арматуры стен и колонн производят на переставных подмостях.
До установки арматуры монолитные стены размечают, пользуясь шабло-
ном, места расположения вертикальных и горизонтальных стержней. При раз-
метке арматурщик прибивает к опалубке вертикальный шаблон, по которому в
дальнейшем крепят горизонтальные стержни.
Для вязки арматуры применяют вязальную проволоку диаметром 1,6 мм
по ГОСТ 5781. Допускается применять предварительно отожженную стальную
проволоку диаметром от 1 до 2 мм из корда шин и т.п.
Армирование плит
Перед армированием плиты очищают опалубку от мусора, грязи, снега,
наледи и смазывают палубу тонким слоем смазки с помощью распылителя.
Перед раскладкой стержней и вязкой узлов на опалубке размечают места
укладки стержней арматуры.
Вначале укладывают и вяжут нижнюю сетку плиты, устанавливают до-
полнительные каркасы в зоне колонн. Верхняя арматура устанавливается на
арматурные столики. Для обеспечения защитного слоя следует применять пла-
стмассовые фиксаторы защитного слоя. Применять фиксаторы из отрезков ар-
матуры, подкладки из дерева или щебня не допускается.
Последовательность установки укрупненных арматурных элементов при
монтаже зависит от условий производства работ. Сборка арматуры плит ук-
рупненными элементами заключается в укладке готовых сварных рулонных
или плоских сеток, которые раскатывают на опалубке и закрепляют в проект-
ном положении.
Соединение стержневой арматуры и арматурных изделий следует выпол-
нять в соответствии с требованиями норм.
При соединении стержней арматуры без сварки смещение стыков должно
быть не менее 1,5 расчетной длины анкеровки. Стыкуемые стержни должны
касаться друг друга. Допускается их удаление друг от друга на величину не
менее 40 мм. Схема соединения стержневой арматуры без сварки приведена на
рис. 2.109.
>^hd
Рис. 2.109. Схема соединения стержневой арматуры
без сварки
255
Соединение арматурных сеток без сварки
Схема соединения арматурных сеток без сварки в направлении рабочей
арматуры приведена на рис. 2.110.
При стыковании рабочей арматуры сеток из гладких стержней следует
обеспечить на длине перепуска арматуры 1ьа приварку не менее двух попереч-
ных стержней (см. рис. 2.110, а\ а при стыковании из стержней с рифленой
поверхностью - поперечные стержни могут отсутствовать (см. рис. 2.110, б).
Рис. 2.110. Схема соединения арматурных сеток без сварки в направлении
рабочей арматуры:
а - из гладких стержней; б - из рифленых стержней
Схемы соединения арматурных сеток без сварки в направлении распреде-
лительной арматуры приведены на рис. 2.111.
При диаметре рабочей арматуры 16 мм и более изделия допускается сты-
ковать без нахлеста при условии укладки над сечением примыкания стыковой
сетки с перепуском в каждую сторону не менее 15 диаметров распределитель-
ной арматуры и не менее 100 мм (см. рис. 2.111, в). В остальных случаях стыки
арматурных изделий необходимо выполнять с перепуском (считая длину на-
хлеста равной расстоянию между осями крайних рабочих стержней) в зависи-
мости от диаметра распределительной поперечной арматуры. При диаметре:
- 4 мм и менее (см. рис. 2.111, а, б) - на 50 мм;
- более 4 мм (см. рис. 2.111, а, б) - на 100 мм.
В стенах и колоннах для фиксации арматуры в опалубке применяют фик-
саторы защитного слоя. Рекомендуется применять самофиксирующие пласт-
массовые фиксаторы.
256
Для армирования колонн не ре-
комендуется применять сварные или
вязаные каркасы с поперечной ар-
матурой из отдельных стержней на
каждой плоскости каркаса. Острые
кромки поперечной арматуры цара-
пают и повреждают фанерную па-
лубу опалубки колонн при ее мон-
таже. При проектировании колонн
рекомендуется применять для про-
странственных каркасов гнутые хо-
муты.
При вязке верхнего ряда арма-
туры плит перекрытия следует при-
менять временные пешеходные мос-
тики или настилы.
6.3. Бетонные работы
Рис. 2.111. Схемы соединения арматурных
сеток без сварки в направлении распреде-
лительной арматуры:
а - при диаметре распределительной арматуры
4 мм и менее; б — то же более 4 мм; в — при при-
менении стыковой сетки с перепуском
Перед началом бетонных работ должны быть выполнены все работы по
монтажу и смазке опалубки, установке арматуры, закладных деталей, проемо-
образователей и других элементов.
До бетонирования монолитных плит необходимо установить и закрепить
электрические коробки и пластмассовые трубки для прокладки электрических
проводов. Необходимо обеспечить герметичность подсоединения пластмассо-
вых трубок к опалубке для предотвращения попадания в них растворной части
бетона.
Для обеспечения качественной укладки и уплотнения бетонной смеси в
армированных конструкциях рекомендуется применять литые модифициро-
ванные смеси подвижностью от 15 до 20. Для приготовления литых бетонных
смесей следует применять пластифицирующие добавки и ускорители тверде-
ния.
Укладку бетонной смеси производят, как правило, способом «кран-бадья»
или бетононасосом. При необходимости возможно применять одновременно
два способа укладки. При бетонировании первых трех этажей здания следует
применять автобетононасосы с распределительной стрелой. Стационарные
бетононасосы должны быть укомплектованы бетоноводами и автономными
распределительными стрелами. Выбор способа подачи и укладки бетонной
смеси производят при разработке ППР или технологических карт.
Бадьи для приема бетонной смеси должны быть оборудованы герметич-
ными регулируемыми затворами.
Поскольку арматурные выпуски из опалубки стен и колонн препятствуют
укладке бетонной смеси в опалубку, необходимо применять бадьи с боковой
выгрузкой бетонной смеси. Дополнительно на опалубку стен и колонн уста-
257
навливают съемные фанерные лотки для обеспечения заливки бетонной смеси
в опалубку и защиты наружной поверхности щитов от загрязнений смесью.
При применении бетононасосов бетонная смесь должна удовлетворять
требованиям удобоперекачиваемости. При перекачивании по трубам бетонная
смесь должна быть связной, подвижной и нерасслаиваемой. В ходе бетониро-
вания бетоновод перемонтируют путем исключения отдельных труб, начиная с
самого удаленного участка от стояка.
При прокладке бетоновода необходимо учитывать следующее:
- должны применять только неповрежденные бетоноводы, соединительные
муфты и шланги;
- бетоновод должен иметь минимальное количество изгибов;
- при перекачивании бетонной смеси сверху вниз бетоновод должен распо-
лагаться не наклонно, а вертикально;
- бетоновод должен быть хорошо закреплен;
- расстояние между насосом и стояком должно быть выбрано таким обра-
зом, чтобы сопротивление движению бетонной смеси в горизонтальном
направлении компенсировало силы сопротивления в вертикальной части
бетоновода. На практике принимают соотношение высоты стояка к длине
нижнего горизонтального участка бетоновода 2:1.
Опалубка с тяжами должна быть спроектирована так, чтобы уменьшить
количество препятствий и нагромождения тяжей в одном месте для улучшения
укладки бетонной смеси.
При заливке в опалубку бетонная смесь не должна расслаиваться. Высота
сбрасывания бетонной смеси не должна превышать величин, указанных в дей-
ствующих нормах. При превышении высоты сбрасывания бетонной смеси не-
обходимо применять бетонолитные трубы, по которым производят заливку
смеси. При бетонировании следует предусматривать достаточные отверстия
между арматурными стержнями для установки таких труб.
Бетонная смесь должна укладываться слоями одинаковой толщины. По-
верхность слоя должна быть горизонтальной. Рекомендуемая толщина слоев
не должна превышать 50 см.
Скорость заливки бетонной смеси, особенно при заливке стен и колонн,
зависит от несущей способности применяемой опалубки. По возможности
процесс бетонирования не должен прерываться, особенно для конструкций с
лицевым бетоном.
Технологический перерыв при укладке допускается до начала схватыва-
ния бетонной смеси нижележащего слоя. При продолжительных перерывах
необходимо устраивать рабочие швы в соответствии с действующими ТИПА.
Перед продолжением работ по бетонированию стен, колонн и перекрытий не-
обходимо очистить стенки опалубки и арматуру от засохшего бетона, смочить
водой поверхность бетона, который был залит ранее и уже затвердел. Это пре-
дохранит бетонную смесь от излишней потери воды и улучшит сцепление ме-
жду старым и новым бетоном.
258
При заливке в стеновую опалубку высокоподвижной литой смеси с ОК >
> 6 см возможно растекание смеси вдоль опалубки на большие расстояния.
При этом принцип послойной укладки и уплотнения может нарушиться. По-
этому при проектировании опалубки для литых смесей рекомендуется преду-
сматривать отсекатели из стальной сетки с мелкими ячейками, что предотвра-
тит растекание смеси.
Уплотнение бетонной смеси в опалубке стен, колонн и перекрытий реко-
мендуется производить внутренними глубинными вибраторами.
Форма и размер монолитных конструкций определяют размер вибратора.
Необходимый размер внутреннего вибратора зависит от требуемой степени
уплотнения бетонной смеси и величины зазора для вибратора.
Неправильно
Рис. 2.112. Схемы перестановки вибратора для колонн (а), стен (б),
перекрытий (в)
Расстояние между точками вибрации выбирают так, чтобы уплотняемые
области бетонной смеси пересекались. Схемы перестановки вибратора для ко-
лонн (а\ стен (б) и перекрытий (в) приведены на рис. 2.112.
В зависимости от диаметра действия вибратора расстояние между точками
вибрации 5, см, следует принимать по формуле
259
S'= 0,875Д, (2.4)
где Д - диаметр сферы действия вибратора, см, но не более значений, указан-
ных в табл. 2.5.
Таблица 2.5
Расстояние между точками вибрации
Диаметр внутреннего вибратора, мм Диаметр сферы действия вибратора Д, см Расстояние между точками вибрации S, см
Менее 40 30 25
От 40 до 60 50 40
Более 60 80 70
При уплотнении тонкого слоя бетонной смеси вибратор следует опускать
под наклоном. Наклон и направление укладки бетонной смеси должны совпа-
дать.
При непрерывной укладке бетонной смеси слоями область уплотнения
должна включать в себя не только уплотняемый слой, но и от 10 до 15 см ни-
жележащего слоя. Это обеспечивает более надежную связь обоих слоев бетон-
ной смеси. Внутренний вибратор нельзя соприкасагь с опалубкой. Расстояние
между вибратором и опалубкой стен и колонн, даже при применении вибрато-
ров малого радиуса действия, не должно быть менее 10 см. Схема послойного
уплотнения бетонной смеси в опалубке представлена на рис. 2.113.
Рис. 2.113. Схема послойного уплотнения бетонной
смеси в опалубке
Следует избегать контакта арматуры с вибратором более 5 с. В противном
случае цементное молоко, насыщенное водой, собирается вокруг арматуры,
что ухудшает сцепление арматуры и бетона. Кроме того, в этом случае в за-
твердевшем бетоне могут образоваться трещины над горизонтальными стерж-
нями арматуры.
260
При виброуплотнении бетонной смеси плит перекрытия толщину плиты
контролируют стержневым шаблоном и поверхность разравнивают деревян-
ной гладилкой.
Для достижения бетоном требуемой прочности в назначенный срок за
свежеуложенным бетоном необходим правильный уход: поддержание его во
влажном состоянии, предохранение от сотрясений и деформаций, а также от
резких перепадов температуры, от прямых солнечных лучей и ветра.
В летний период открытые поверхности свежеуложенного бетона через
4 ч после укладки необходимо укрыть влагоемким покрытием и поддерживать
во влажном состоянии путем поливки водой или укрывать влагонепроницае-
мой пленкой. Допускается не укрывать бетон, но при этом необходимо посто-
янно поддерживать влажность, поливая такие конструкции водой. При темпе-
ратуре окружающей среды ниже +5 °C бетон не поливают.
6.3.1. Бетонирование монолитных конструкций
при отрицательных температурах
При бетонировании монолитных конструкций при отрицательных темпе-
ратурах наружного воздуха рекомендуется принимать за основу способ про-
грева бетона нагревательными проводами с управляемым режимом прогрева.
Открытые поверхности бетона монолитных перекрытий и других конструкций
рекомендуется укрывать эффективным рулонным утеплителем этафомом, ко-
торый укладывается непосредственно на выровненную поверхность бетона.
Рекомендуется применять и другие виды наружного утепления бетона, такие
как плитный пенополистирол, жесткие минеральные плиты, рулонный ковер
из минеральной ваты с водозащитной пленкой, опилки и т.п.
Расчет режимов прогрева бетона производят для различных монолитных
конструкций в зависимости от температуры наружного воздуха, кинетики на-
бора прочности бетона и заданного времени достижения распалубочной проч-
ности бетона при разработке ППР или технологических карт.
Допускается применение и других способов зимнего бетонирования при
соответствующем технико-экономическом обосновании.
6.4. Распалубка монолитных конструкций
Распалубку монолитных конструкций необходимо производить при дос-
тижении бетоном распалубочной прочности. Распалубочная прочность мо-
нолитных конструкций должна быть оговорена в проектной документации
или приниматься в соответствии с требованиями действующих норм. Допус-
кается определять минимальную распалубочную прочность монолитных кон-
струкций, загружаемых в стадии возведения здания технологическими нагруз-
ками, возникающими при бетонировании вышележащих перекрытий, возведе-
нии перегородок, складировании материалов и т.п., на стадии разработки 1П1Р
или технологических карт и согласовывать с проектной организацией.
261
Распалубочную прочность бетона следует определять по контрольным об-
разцам бетона, хранящимся в одинаковых с монолитными конструкциями ус-
ловиях. Допускается определять прочность бетона непосредственно в конст-
рукции неразрушающими методами.
Возможно применять технологию ранней распалубки монолитных пере-
крытий с применением подпорок или страховочных подпорок.
Каскадная технология возведения многоэтажных каркасных зданий пре-
дусматривает многоуровневую систему подпорок для передачи нагрузки на
нижележащие перекрытия с учетом набранной ими прочности. При этой тех-
нологии система подпорок должна передавать нагрузки на достаточное ко-
личество этажей, чтобы обеспечить восприятие монолитными плитами до-
полнительных нагрузок без чрезмерных деформаций, превышающих допус-
тимые.
В качестве подпорок или страховочных подпорок следует использовать
отдельные телескопические стойки или опорные башни. При высоте перекры-
тия более 3 м рекомендуется применять в качестве подпорок двухъярусные
опорные башни. Порядок и схемы установки и демонтажа подпорок и страхо-
вочных подпорок определяются технологическим расчетом и приводятся в
ППР или технологических картах.
Подпорка и страховочная подпорка выполняют одну и ту же функцию пе-
редачи нагрузки на нижележащее перекрытие. Однако имеются существенные
отличия в последовательности установки и величине передаваемых нагрузок.
Подпорку устанавливают после снятия опалубки с большой площади перекры-
тия или другой бетонной конструкции, когда они деформировались и держат
свой собственный вес. Предполагается, что подпорки не несут никакой на-
грузки при их установке.
Таблица 2.6
Сравнительные характеристики подпорок и страховочных подпорок
Подпорки Страховочные подпорки
Разбирают несколько полных пролетов перекрытия Разбирают малую площадь пролета плиты
Позволяют плите прогибаться Не позволяют плите прогибаться
Плита несет свой собственный вес Плита несет часть собственного веса
Подпорки не несут первоначальной нагрузки от веса плиты Страховочные подпорки несут часть нагрузки от веса плиты
При дополнительном нагружении плиты нагрузка воспринимается плитой
и подпоркой. Страховочную подпорку плотно устанавливают под бетонную
плиту или другую бетонную конструкцию после распалубки небольшой пло-
щади, не позволяя плите прогибаться или держать свой собственный вес.
Предполагается, что страховочные подпорки несут такую же нагрузку, какую
262
несли телескопические стойки опалубки. Телескопические стойки опалубки,
оставленные на месте при распалубке, выполняют такую же функцию, как и
страховочные подпорки. Сравнительные характеристики подпорок и страхо-
вочных подпорок приведены в табл. 2.6.
Когда снимают ярус подпорок или страховочных подпорок, плиты откло-
няются во время добавления или снятия нагрузок. Нагрузки на плиты будут
распределяться в зависимости от приобретенной плитами жесткости.
Добавление или снятие нагрузок на плиты зависит от темпов набора проч-
ности бетона и темпов строительства или от снятия подпорок или страховоч-
ных подпорок в системе монолитного каркаса.
Системы подпорок и страховочных подпорок имеют следующие преиму-
щества:
- при применении системы подпорок выполняется полная распалубка моно-
литной плиты, т.е. можно сразу убрать опалубку из-под перекрытия. При
этом плиты несут свой собственный вес и нагрузка на подпорки мала. Ус-
тановка подпорок обычно требует меньшего количества уровней переопи-
рания на нижележащие перекрытия, соответственно освобождается место
для выполнения других работ (устройство перегородок, инженерных ком-
муникаций и т.п.);
- при установке страховочных подпорок распалубку можно выполнять на
более ранних стадиях. На монолитные плиты приходится меньшая нагруз-
ка, так как часть нагрузки несут страховочные подпорки. Применение те-
лескопических стоек опалубки в качестве страховочных подпорок дает
уверенность в том, что подпорки установлены правильно под плитой. Ус-
тановка страховочных подпорок требует большего количества уровней
переопирания.
Технологическая последовательность распалубки и установки подпорок и
страховочных подпорок должна быть рассчитана и спланирована таким обра-
зом, чтобы нагрузка от собственного веса и технологическая нагрузка не пре-
вышали несущей способности плиты, подпорок и страховочных подпорок в
зависимости от набранной прочности бетона к моменту снятия опалубки и ус-
тановки подпорок и страховочных подпорок.
Подпорки не следует устанавливать таким образом, чтобы значительно
изменять расчетную схему и вызывать растягивающие напряжения в плите,
где они не предусмотрены. По возможности подпорки следует устанавливать
в одном и том же месте на каждом этаже. Когда верхние подпорки распола-
гаются не прямо над нижними подпорками, следует проанализировать, вы-
зывают ли они растягивающие напряжения в сжатой зоне плиты и опасны ли
они.
При установке подпорок или страховочных подпорок недопустимо пере-
гружать плиты нижнего этажа и превышать допустимые деформации. Уста-
новленные страховочные подпорки требуется предохранять от перегрузки во
время распалубки перекрытия.
263
Для расчета прогибов железобетонных плит при распалубке и расчета
схем установки подпорок следует выделить три характерных пролета много-
пролетного диска перекрытия:
- тип I - угловая плита;
- тип II - крайняя плита по контуру здания;
- тип III - средняя плита внутренних пролетов.
Для каждого типа плиты существует оптимальная схема установки подпо-
рок и страховочных подпорок, состоящая из одной, двух, трех и четырех стра-
ховочных элементов опалубки в виде отдельных телескопических стоек или
опорных башен.
Характерные пролеты многопролетного диска перекрытия приведены на
рис. 2.114, рациональные схемы расстановки подпорок или страховочных под-
порок - на рис. 2.115.
многопролетного диска перекрытия
Демонтаж опалубки монолитных конструкций производят в последова-
тельности, обратной сборке. Демонтаж опалубки колонн следует производить
Г-образными блоками.
Для отрыва опалубки от бетона необходимо применять клинья. Для отры-
ва опалубки с палубой из водостойкой фанеры следует применять только де-
ревянные клинья. Применение монтажного крана, лома, кувалды для отрыва
опалубки от бетона запрещается.
При распалубке стен замкнутого контура вначале удаляют деревянные
распалубочные вставки, а затем производят отрыв опалубочных панелей.
Внутренние углы опалубки, как правило, демонтируют отдельными элемента-
ми в последнюю очередь.
Распалубку лифтовых шахт производят с помощью распалубочных винто-
вых раскосов Г-образными блоками.
Технология распалубки должна быть разработана в ППР или технологиче-
ских картах.
264
Методика расчета параметров ранней распалубки перекрытия приведена в
прил. 1.
Рис. 2.115. Рациональные схемы расстановки подпорок или страховочных подпорок:
7 - плита; 2 - колонна; 3 - подпорка или страховочная подпорка; 4 - опорная башня (страхо-
вочный элемент)
265
РАЗДЕЛ ТРЕТИЙ
ТЕХНОЛОГИЯ ВОЗВЕДЕНИЯ МНОГОФУНКЦИОНАЛЬНЫХ
ВЫСОТНЫХ ЗДАНИЙ
Объем строительства высотных зданий постоянно увеличивается. В на-
стоящее время уже построено несколько сотен зданий высотой выше 200 м.
Общепризнанными лидерами в строительстве высотных зданий в последнее
время являются Китай и Объединенные Арабские Эмираты.
Самое высокое здание в мире высотой 828 м - Bug Khalifa - было по-
строено в Дубае в 2010 г. В настоящее время ведется строительство в Джидде
(Саудовская Аравия) башни Kingdom Tower высотой 1 км.
В соответствии с принятой в России классификацией все здания выше
75 м считаются высотными. Высотные здания высотой выше 100 м относятся к
уникальным и имеют повышенный уровень ответственности. Согласно меж-
дународной классификации здания делятся на высокие - высотой выше 30 м,
небоскребы - выше 150 м и сверхвысокие небоскребы - выше 300 м.
В России высотные здания строятся кроме Москвы, где только на Москва-
СИТИ расположено 20 небоскребов (рис. 3.1), в Санкт-Петербурге, Екатерин-
бурге, Ханты-Мансийске, Грозном, Красногорске и других городах. В Санкт-
Петербурге ведется строительство башни Лахта-Центр высотой 463 м, которая
после окончания строительства будет выше башни Меркурий Сити Тауэр.
Рис. 3.1. Высотные башни Москва-СИТИ (высотой 339 м),
расположенной в Москва-СИТИ, которая в настоящее
время является самым высоким зданием в Европе
266
Глава 7. КОНСТРУКТИВНЫЕ РЕШЕНИЯ ВЫСОТНЫХ ЗДАНИЙ
7.1. Общие сведения о высотных зданиях
Традиционно родиной высотного строительства принято считать США,
где первые здания повышенной этажности начали возводиться в конце XIX в.
Однако, по мнению известного американского архитектора Фрэнка Л. Райта
прародителем современных небоскребов явился Микеланджело Буонарроти,
«водрузивший Пантеон на Парфенон», создав собор Святого Петра.
Величественное здание собора несло смысловую нагрузку. Оно олицетво-
ряло собой символ власти и могущества. В последствии в результате оценки
такого воздействия на умы людей аналоги здания собора стали возводиться
повсеместно и не только в столицах великих держав, но и в других менее зна-
чимых городах. В них размещали глав государств, графств, городов. Именно
психологический фактор впоследствии явился одним из доминирующих при
строительстве небоскребов.
Естественно, развитие высотного строительства не ограничивалось только
фактором психологического воздействия. В перечне основных предпосылок к
увеличению этажности, вне всякого сомнения, необходимо указать интенсив-
ный рост цен на земельные участки, особенно в городской черте.
Однако реальный рост зданий ввысь стал возможным только при соответ-
ствующем уровне развития техники. Разработка каркасных схем зданий, дос-
тижения в сфере производства строительных материалов, в сталелитейной
промышленности способствовали полету мыслей зодчих.
Развитие процесса строительства высотных зданий было напрямую связа-
но с техническими разработками в этой области. Первый серьезный прорыв
был совершен в 1854 г., когда инженер Элиша Грейвз Отис запатентовал свое
изобретение - пассажирский лифт. Впервые лифт вступил в действие в Нью-
Йорке в 1857 г. С этого времени в практику строительства вошли дома, пре-
вышающие уровень в пять этажей.
Однако сама строительная техника запаздывала в развитии. Первое поко-
ление высоток было вполне обычными зданиями, просто выше надстроенны-
ми. Архитекторы того времени адаптировали уже имевшуюся строительную
технику для возведения добавочных этажей, стены же нижних при этом суще-
ственно утолщались. Таким образом, здания старого образца принимали всю
дополнительную нагрузку на внешние несущие стены.
Но в 1899 г. появился Парк Роу Офис, построенный на основе металличе-
ской арматуры: стальные конструкции имели скелет-основу, принимавшую
основную нагрузку на сердцевину здания. Внешняя, относительно хрупкая
оболочка была сделана из легких материалов - стекла и алюминия. Именно эта
технология и позволила архитекторам в дальнейшем возводить здания высо-
той от 400 до 500 м.
Высотные здания имеют свою специфику, существенно отличающую их
от обычных зданий. Сегодня высота большинства существующих в мире вы-
267
соток колеблется на отметке от 400 до 500 м (рис. 3.2). Превышение этих вы-
сот ведет за собой серьезные как технологические, так и социальные пробле-
мы: как уменьшить амплитуду колебаний, вызванных ветром, где найти такое
огромное количество людей, готовых не только ежедневно подниматься на
суперскоростных лифтах, но и жить на немыслимой высоте, как привлечь де-
ловых людей, готовых арендовать все это почти поднебесное пространство?
Рис. 3.2. Сегодня высота большинства существующих
в мире высоток колеблется на отметке от 400 до 500 м
Одна из основных задач, встающих перед архитекторами при проектиро-
вании высоток - это уменьшение их колебаний, вызванных ветром. Дело в
том, что в небоскребах нового поколения имеются особые вентиляционные
туннели. Во время сильного ветра верхушка здания может отклоняться от оси
на расстояние до 3 м, а эти туннели, принимая на себя силу ветра, весьма су-
щественно увеличивают амплитуду колебаний. По данным немецких иссле-
дователей, ветровые нагрузки в большинстве случаев более значимы, нежели
сейсмические воздействия. Для уменьшения колебаний высотных зданий под
действием ветрового напора в последние годы стали применять подвешенные
в их верхней части инертные массы.
Еще одним большим препятствием при строительстве высотных зданий
являются лифты, которые не способны одолевать слишком большую высоту,
так как все увеличивающийся вес троса делает подъем кабины невозможным.
Поэтому лифты в современных небоскребах действуют поэтапно - пассажиры
вынуждены «ехать с пересадками».
С ростом высоты здания резко увеличиваются нагрузки на несущие конст-
рукции, в связи с чем с развитием высотного строительства было разработано
несколько конструктивных систем таких зданий: каркасная, рамно-каркасная,
поперечно-стеновая, ствольная, коробчатая, ствольно-коробчатая («труба в
трубе», «труба в ферме») и др.
268
В свою очередь, ствольные системы имеют свои разновидности: консоль-
ное опирание перекрытий на ствол, подвешивание внешней части перекрытия
к верхней несущей консоли «висячий дом» или его опирание посредством стен
на нижерасположенную несущую консоль, промежуточное расположение не-
сущих консолей высотой в этаж с передачей в них нагрузки от части этажей.
Стволом или ядром в высотных зданиях является жесткий, монолитно выпол-
ненный лестнично-лифтовой узел.
Выбор той или иной конструктивной системы зависит от многих факто-
ров, основными из которых считаются высота здания, условия строительства
(сейсмичность, грунтовые особенности, атмосферные, н, особенно, ветровые
воздействия), архитектурно-планировочные требования.
Практикой строительства установлено, что каркасные и рамно-каркасные
системы, обладающие ограниченной жесткостью, целесообразно применять в
зданиях высотой до 40 этажей, ствольные - до 50...60 этажей, ствольно-
коробчатые и коробчатые - до 80... 90 этажей, а свыше этого - по схеме «труба
в ферме». Количество этажей в здании не влияет на количество перекрытий
внутри него и не отражается на его цене, чего нельзя сказать о количестве ко-
лонн - чем здание выше, тем больше колонн должно быть использовано, что,
соответственно, увеличивает стоимость сооружения.
Как показала мировая практика, одними из основных требований, предъяв-
ляемых к высотным зданиям, являются требования комплексной безопасности,
предусматривающие обеспечение путей эвакуации при кризисных ситуациях,
противопожарные и антитеррористические мероприятия, надежный контроль и
управление всеми системами инженерного оборудования, дублирование ряда
систем жизнеобеспечения и др. В этой связи должны быть продуманы вопросы
всеобщей эвакуации из здания, ее стадий. Например, использование лифтов мо-
жет снизить время эвакуации вдвое, но на их работу оказывают влияние проч-
ность шахты, ее защита от огня, то, как перемещается дым в здании, а также со-
стояние электропроводки. В конструктивном решении помещений большую
роль играют вопросы противопожарной безопасности, т.е. возможность контро-
лировать огонь на путях эвакуации, расстояние до эвакуационных лестниц, про-
странственное разделение этажей и пути вертикальной эвакуации.
Выбор материала для несущих конструкций является одной из важнейших
задач при строительстве высотных зданий. В США, где высотное строительст-
во имеет долгую историю и широкий размах, вплоть до конца 70-х годов XX в.
в высотных зданиях преимущественно использовали стальные несущие конст-
рукции. Однако в течение последних двадцати пяти лет там стало очень по-
пулярным использование бетона. А включившиеся в высотную гонку страны
Юго-Восточной Азии при выборе материала несущих конструкций высотных
зданий сразу отдали предпочтение бетону.
Из железобетона за последнее десятилетие возведены выдающиеся соору-
жения с рекордными техническими показателями: рамно-балочный мост из
высокопрочного легкого бетона пролетом 300 м в Норвегии, вантовой мост
пролетом более 850 м во Франции, небоскребы высотой более 400 м в Малай-
269
зии, многоэтажный подземный комплекс на Манежной площади в Москве, те-
лебашни в Торонто и Москве.
Применение бетона в высотном строительстве обусловлено рядом очевид-
ных преимуществ, таких как лучшее восприятие ветровых нагрузок, более
низкая деформативность зданий с железобетонным ядром жесткости, значи-
тельно более высокий предел огнестойкости железобетонных конструкций по
сравнению со стальными, возможность придания зданию практически любой
формы. В большинстве развитых стран сегодня именно бетон является одним
из самых популярных конструкционных строительных материалов.
Применение бетона в несущих конструкциях зданий позволило в значи-
тельной мере расширить область функционального назначения высотного
строительства и сильно разнообразить архитектурный облик высотных зданий.
С развитием высотного строительства требовались все более совершенные
составы бетонов и технология их приготовления, современные виды опалубки,
средства механизации по доставке бетона на строительную площадку и транс-
портировке к месту укладки бетонной смеси. С увеличением высоты зданий
все более актуальными становились задачи снижения массы и сечений конст-
рукций. Требования к бетону как конструкционному строительному материалу
для высотных зданий становились настолько жесткими, что необходим был
революционный прорыв в технологии бетона.
Так, начиная с середины 70-х годов XX в., в практике высотного строи-
тельства наступило время модифицированных бетонов. С их созданием появи-
лась возможность управлять технологическими свойствами, такими, как под-
вижность, сохраняемость бетонной смеси, снижение или полное устранение
усадки, обеспечение необходимой прочности в заданное время в зависимости
от погодных условий при монолитном способе ведения работ или этапов изго-
товления в условиях завода. Технологические приемы проектирования состава
позволяют на стадии эксплуатации обеспечивать необходимую морозо-, огне-,
ударостойкость, долговечность при агрессивных воздействиях и т.д.
В настоящее время применение модифицированных бетонов открывает
новые возможности для строительства высотных зданий, позволяя получать
бетоны с широким спектром заданных свойств, ускорять или замедлять про-
цессы твердения, регулировать плотность бетона, изменять прочностные ха-
рактеристики, управлять реологическими свойствами и т.д. Применение таких
бетонов позволяет снижать вес высотных зданий и сокращать сроки возведе-
ния, разнообразить архитектурные формы.
Для возведения зданий и сооружений, к облику которых предъявляются
повышенные архитектурные требования, разработаны специальные бетоны,
отличающиеся сочетанием высоких декоративных свойств и атмосферостой-
кости. Архитектурным деталям может быть придана различная фактура, от
рельефного орнамента до имитацишюлированной поверхности. Строитель-
но-архитектурные свойства таких бетонов сопоставимы с природным кам-
нем, они обладают высокой прочностью, морозостойкостью и водонепрони-
цаемостью.
270
Основными требованиями, предъявляемыми к бетону для строительства
высотных зданий, являются:
- высокий класс по прочности при максимально низкой объемной массе,
позволяющий снижать массу высотного здания за счет уменьшения рас-
четных сечений;
- высокие технологические характеристики, позволяющие подавать бетон-
ную смесь к месту укладки с помощью бетононасосов и значительно уп-
рощать технологию укладки бетона;
- высокая долговечность бетона и стойкость к различным видам коррозии.
Острейший вопрос при строительстве высотных зданий и комплексов -
это обеспечение их энергетическими мощностями. Ввиду возможного дефици-
та электроэнергии в городе следует рассматривать возможность использования
альтернативных источников тепло-и энергоснабжения, которые наряду с цен-
трализованными будут включены в работу. Эта концепция находит свое во-
площение в зданиях, в которых все основные функциональные процессы осу-
ществляются за счет использования альтернативных источников энергии.
Строящееся в Нью-Йорке здание Bank of America претендует на титул са-
мого экологически чистого здания в мире. При разработке и строительстве
здания используются различные инженерные приемы, позволяющие снизить
потребление ресурсов. Внутренние перегородки выполнены из стекла и обес-
печивают лучшее проникновение света внутрь здания, снижая нагрузку на ис-
кусственное освещение. Крышные коллекторы для сбора воды влияют на по-
требность здания в воде. А парковочные стойки для велосипедов на первом
этаже возле входа в здание, по замыслу разработчиков, должны побуждать
людей, работающих в нем, отказаться от использования автомобиля. Владелец
небоскреба Дуглас Дарст заявил, что все экологические новшества, которые
были использованы в проекте, в денежном эквиваленте составляют от 2 до 4%
от стоимости всего строительства (около 1,2 млрд. долл). По его прогнозам дан-
ные «зеленые» инвестиции должны окупиться в течение 2...4 лет за счет энер-
госбережения. Так как здание изначально строится с использованием новых ма-
териалов и применением новейших технологий, потребность в будущих моди-
фикациях будет сведена к минимуму, за счет чего также удастся сэкономить.
Здание проектировалось с диммерирующейся системой освещения. Со-
гласно проекту в каждой комнате будет установлен датчик освещенности, ко-
торый будет увеличивать или уменьшать потолочное освещение в зависимости
от интенсивности наружного освещения и требуемой необходимости.
Дарст также отметил, что люди, которые будут работать в новом здании,
будут дышать воздухом, очищенным на 95%, а не на 35%, как это делается в
обычных зданиях. Приточные воздуховоды будут находиться в фальшполе, а в
каждом офисе и в каждой комнате будет помещен термостат, с помощью ко-
торого можно будет регулировать подачу воздуха в помещение.
В башне спроектирована особенная система водоснабжения: крышные
коллекторы воды объединены с системами водоснабжения для санитарных
нужд, сбором конденсата от системы кондиционирования воздуха в здании и
271
от использования пара. В результате собранная таким образом вода использу-
ется для слива в туалетах, и в качестве подпитки испарительных панелей для
охлаждения здания, что в совокупности значительно урезает счета за потреб-
ление зданием воды.
Можно выделить три фактора, влияющих на процесс строительства вы-
сотных зданий: это экономика, экология и социальная привлекательность:
- экономические (стоимость земли и стоимость возведения здания). Строи-
тельство и эксплуатация высотного здания возмещают высокую стоимость
земли, увеличивают отдачу с ограниченного участка;
- экологические (строительство и эксплуатация здания не приносят вреда
окружающей среде). При высотном строительстве снижается площадь за-
нимаемой земли, не происходит разрастания города;
- социальная и культурная привлекательность высотных зданий, которые
нередко становятся ориентирами и/или достопримечательностями данной
местности.
К достоинствам высотного строительства можно отнести:
- достижение качественной ступени развития строительства, которая долж-
на сопровождаться сменой философии самого процесса.
- высокая экономическая результативность. Строительство небоскребов об-
ходится иногда одинаково со стоимостью возведения обычных многоэта-
жек, так как дороже всего стоят земля и подготовка площадки под строи-
тельство. Кроме того, жить в небоскребах престижно, поэтому квартиры
быстро раскупают.
- создание дополнительных рабочих мест. Эксплуатация высотных зданий -
достаточно выгодный бизнес. Стоимость услуг невысока - $2 за м2, но она
обеспечивает и доход эксплуатирующей компании, и хорошее качество и
объем предоставляемых жильцам услуг.
Недостатки высотного строительства:
- транспортно-градостроительные проблемы. Возведение высотки создает
транспортный коллапс не только в микрорайоне, где ее сооружают, но и в
близлежащих;
- высокие риски.
Коммерческие риски - это то, о чем задумываются девелоперы, начиная ка-
кой-либо проект. Архитектурно-планировочные решения - именно коммерче-
ский риск. И в первую очередь здесь нужно добиться сочетания максимальных
площадей объекта с оптимальным объемом квартир по метражу и планировке.
Тема технических этажей и зон кажется простой, но на самом деле она
глобальна с точки зрения коммерции. Например, в «Триумф Паласе» техниче-
ских этажей и зон - 11 тыс. м2. Умножаем их на стоимость м2 ($5000) - полу-
чаем $55 млн. потерянных денег. Это надо было предусмотреть на этапе про-
ектирования. Поэтому наметилась тенденция отказа от технических этажей,
создавая так называемые технические зоны - комбинированные пространства,
где есть и квартиры, и технические помещения.
272
7.2. Конструктивные решения высотных зданий
Высотные здания имеют специфику, существенно отличающую их от тра-
диционных зданий повышенной этажности и многоэтажных зданий. К числу
основных особенностей высотных зданий относятся:
- значительные величины как статических, так и динамических нагрузок на
несущие конструкции и на основания;
- высокое, иногда критическое значение горизонтальных (в первую очередь,
ветровых) нагрузок;
- проблемы неравномерности, как величин нагрузок, так и характера их
приложения;
- тщательный корректный подбор материалов конструкций, исключающий
раздельную работу элементов конструкций и обеспечивающий однород-
ность физико-механических характеристик;
- повышенная значимость воздействия природных (воздушные потоки, сейс-
мичность, температура и т.д.) и техногенных факторов (вибрации, аварии,
пожары) на безопасность строительства и эксплуатации;
- сложные решения внутренних инженерных систем и коммуникаций, со-
провождающиеся созданием дополнительных инженерных узлов, что обу-
словлено высотой здания;
- повышенные требования в вопросах обеспечения комплексной безопасно-
сти, включая и пожарную, предполагающие использование технических
решений качественно иного уровня, и в существенной степени влияющих
на выбор как объемно-планировочных, так и конструктивных решений.
Данные аспекты необходимо учитывать при выборе конструктивной схе-
мы высотного здания и проектировании несущих конструкций.
7.2.1. Конструктивные решения фундаментов
7.2.1.1. Гэотехнические особенности высотных зданий
При проектировании и строительстве высотных зданий особое место зани-
мают проблемы обеспечения надежности основании и конструкций подземных
частей.
Грунтовое основание является частью природной геологическом среди, по
свойства обладают большей и изменчивостью и с меньшем определенностью
поддаются количественному описании, чем свойства искусственно создавае-
мых, конструктивных элементов любого сооружения.
Эти обстоятельства приобретают особую значимость при выполнении ин-
женерных изысканий, проектировании и технологии строительства высотных
зданий.
Основная особенность высотных зданий по сравнению с обычными со-
оружениями заключается в том, что удельное давление на основание под фун-
даментной конструкцией достигает значительных величин, в частности как
показали проведенные наблюдения за рядом возведенных и эксплуатируемых
273
высотных зданий значения удельного давления достигает величин 500... 800 кПа
и более, что особенно опасно при наличии эксцентриситета приложения на-
грузки. Помимо указанного фундаменты высотных зданий вовлекают в работу
большие массивы грунтов, обладающие, как правило, существенной неодно-
родностью в плане и по глубине.
Для Московского региона характерно относительно глубокое залегание
коренных пород, вследствие чего нагрузки приходится передавать на грунты
четвертичных отложений, которые обладают недостаточно высокими прочно-
стными характеристиками и повышенной сжимаемостью. В таких условиях
неравномерность передачи нагрузок, неоднородность напластования грунтов и
повышенная их деформагивность при недостаточно эффективных проектных
решениях могут привести к развитию чрезмерных осадок, прогибов и кренов
фундаментных частей зданий. Последнее обстоятельство обуславливает сме-
щение центра тяжести здания и увеличение моментных нагрузок на основание,
что вызывает еще большее усиление неравномерности деформаций основания.
При посадке высотного здания нарушается сложившееся состояние балан-
са грунтов и развиваются значительные зоны деформаций грунтового массива
вне пятна здания. Это, вместе с увеличенными значениями напряжений в мас-
сиве грунта, приводит к тому, что:
- осадки высотных зданий стабилизируются относительно медленнее и дос-
тигают конечных значений за более длительные интервалы времени;
- фундаменты существующих зданий, попавших в зону влияния, получат
необратимые деформации.
Увеличение размеров зоны влияния необходимо учитывать при проекти-
ровании сооружений, примыкающих к высотному зданию, и при разработке
мероприятий по защите окружающей застройки. Указанные геотехнические
особенности высотных зданий делают необходимым существенное повышение
требований к детальности и содержательности инженерных изысканий, к рас-
четам оснований и фундаментов, к выбору конструктивных типов фундамен-
тов и технологий их устройства.
Для высотных зданий требуется выполнение двух обязательных меро-
приятий, обеспечивающих их безопасность при проектировании, строительст-
ве и эксплуатации:
- независимая геотехническая экспертиза (проверка) принятых оценок и
расчетных моделей оснований;
- геотехнический мониторинг в процессе строительства и эксплуатации.
Выполнение данных мероприятий позволяет избежать проектных ошибок,
а также производить соответствующую корректировку, изменения или адапта-
цию проектных и производственных решений.
7.2.1.2. Устройство фундаментов высотных зданий
При устройстве фундаментов высотных зданий возникает ряд особенно-
стей, которые необходимо учитывать при проектировании и строительстве:
274
1. Давление по подошве фундамента высотных зданий может быть на по-
рядок выше, чем для зданий высотой до 75 м, что требует проведения специ-
альных лабораторных и полевых изысканий.
2. Особенности инженерно-геологических изысканий.
3. Действующие нормы (СП 24.13330.2011. Свайные фундаменты.) распро-
страняются на расчет несущей способности сваи длиной 35 м (сопротивление по
нижнему концу сваи) и 40 м (сопротивление по боковой поверхности), что мо-
жет быть недостаточно для проектирования фундаментов высотных зданий.
4. Большие нагрузки (1...2 МПа), передаваемые на грунт основания, тре-
буют учитывать в расчете прочностные и деформационные характеристики
скальных и нескальных грунтов с Е > 100 МПа, считающихся в соответствии с
действующими нормами (СП 22.13330.2011. Основания зданий и сооружений.)
5. Несжимаемыми, а также увеличенную зону распределения напряжений
в грунте в плане и по глубине, что может привести к увеличению слоев грунта,
воспринимающих нагрузку от фундамента. Особенно сильно это может ска-
заться при неравномерном залегании слоев.
6. Увеличение размеров (глубины и ширины) сжимаемой толщи в массиве
грунта приводит к увеличению сроков завершения консолидации грунта и рас-
тягиванию процесса осадки во времени.
7. В случае если основание сложено грунтами с разными коэффициентами
консолидации (как первичной, так и вторичной), необходимо учитывать воз-
можность возникновения в результате такого неравномерного напряженно-
деформированного состояния грунта (на промежуточной стадии консолида-
ции) неодновременного окончания процессов консолидации различных видов
грунтов и, как следствие этого, возникновения крена здания, превышающего
предельные значения.
8. Высокая чувствительность к крену.
9. Увеличение размеров деформируемой области грунта основания приво-
дит к оказанию большего влияния на окружающие здания и сооружения, в том
числе водонесущие коммуникации, что необходимо учитывать в расчете.
Конструкции фундаментов
В связи с отмеченными выше особенностями при проектировании высот-
ных зданий были разработаны основные принципы, основу которых заложил
архитектор Витрувий в I в. н.э. в своем трактате «Десять книг об архитектуре»
и в дальнейшем развил Н.В. Никитин - инженер, ученый, исследователь, кон-
структор сталинских высоток:
1. Стремиться создавать подземный объем такой, чтобы вес вынутого
грунта при устройстве подземной части здания был равен весу здания;
2. Снижать давление по подошве фундамента путем увеличения его пло-
щади за счет создания коробчатого фундамента и развития по площади под-
земной и стилобатной частей здания;
3. Нагрузку на фундаменты передавать симметрично относительно цен-
тральной оси, используя соответствующую конструктивную схему здания;
275
4. Жесткостные элементы (монолитные стены, лестничные клетки, лифто-
вые шахты и т.п.) располагать симметрично относительно центральной оси;
5. Глубина заложения подошвы фундамента здания должна возрастать при
увеличении высоты здания;
6. Применять (при возможности) пирамидальную форму здания;
7. При увеличении высоты здания снижать предельно допустимое значе-
ние осадки фундамента.
Выбор конструкции фундаментов, кроме перечисленных выше принципов,
зависит от физико-механических характеристик и характера напластования
грунтов основания и нагрузок, передаваемых на них, формы и размеров вы-
сотного здания, размеров строительной площадки, наличия окружающих зда-
ний, туннелей (метро) и подземных коммуникаций и т.п.
Основная классификация фундаментов высотных зданий представлена на
рис. 3.3.
Рис. 3.3. Классификационная блок-схема фундаментов высотных зданий
В качестве фундаментов на естественном основании, принимая во вни-
мание высокие нагрузки, передаваемые на фундамент, отметим, что во всем
мире в основном применяется сплошная монолитная железобетонная плита.
При соответствующем расчетном обосновании не исключено применение
столбчатых или ленточных фундаментов.
Монолитная железобетонная фундаментная плита применяется, как пра-
вило, при давлении по подошве фундамента до 0,6 МПа (здание высотой до
100... 120 м) и грунтах основания, представленных песками (за исключением
пылеватых и рыхлых) или переуплотненными глинистыми грунтами, в том
числе подверженными воздействию ледников (моренные, флювиогляциаль-
276
ные, каменноугольные и другие отложения), а также в случае расположения в
основании фундамента скальных грунтов.
В зависимости от инженерно-геологических условий, величины и схемы
приложения нагрузки толщина фундаментной плиты может составлять 1,0.. .2,5 м
и более (рис. 3.4, а). Для уменьшения высоты фундаментной плиты в местах
действия максимальных продольных и поперечных сил, а также изгибающих
моментов применяются ребра жесткости (рис. 3.4, б), располагаемые, как пра-
вило, по осям здания или уширения в зоне расположения колонн (рис. 3.4, в).
Рис. 3.4. Конструкции сплошной монолитной железобетонной плиты
Сплошная монолитная железобетонная плита может также иметь коробча-
тую конструкцию (рис. 3.4, г), что при устройстве консолей (вылете фунда-
ментной плиты за контур здания) позволяет расширить область применения
данного вида фундамента. Примером устройства коробчатого фундамента яв-
ляются сталинские высотки.
Фундаменты глубокого заложения подразделяются на фундаменты, из-
готавливаемые как без, так и с выемкой грунта. Без выемки грунта - сваи за-
бивные и набивные. Стандартные забивные и залавливаемые сваи сечением
300x300 и 350x350 ввиду ограниченной несущей способности по стволу, как
правило, применяются при давлении по подошве фундамента до 1 МПа, что
примерно соответствует зданию высотой до 200 м. В противном случае необ-
ходимо выполнять фундаменты с выемкой грунта - сваи буронабивные или из
стальных труб, баретты, кессоны, увеличивать площадь подошвы фундамента,
создавая консоли.
Наиболее часто применяемым фундаментом глубокого заложения являют-
ся буронабивные сваи, которые могут быть выполнены практически в любых
грунтовых условиях диаметром до 2 м и более. В России имеется опыт устрой-
ства буронабивных свай диаметром 2 м, глубиной 83 м в сложных грунтовых
условиях Санкт-Петербурга.
277
Опускные колодцы (кессоны) применяются в случаях, когда грунт трудно
поддается проходке при бурении, требуется передать сверхвысокие нагрузки
на большую глубину, и необходима высокая скорость выполнения строитель-
но-монтажных работ. В настоящее время наиболее широко кессоны применя-
ются при строительстве высотных зданий в Гонконге. Они изготавливаются в
основном двух типоразмеров диаметром 3 и 5 м, длиной до 50 м и более.
В некоторых случаях эффективным является применение стальных труб-
чатых свай при строительстве на структурно-неустойчивых грунтах (в этом
случае труба может служить не извлекаемой обсадкой) полых круглых свай
заводского изготовления с предварительно напряженной арматурой или сталь-
ных свай из двутавров.
Основные конструкции фундаментов глубокого заложения, применяемые
при строительстве высотных зданий, в зависимости от грунтовых условий и
требуемой длины конструкций представлены в табл. 3.1.
При необходимости передачи нагрузки на большее количество свай (при
наличии в основании фундамента грунта недостаточной несущей способности)
выполняют коробчатый ростверк, выходящий за контур высотного здания,
примененный, например, в Санкт-Петербурге на башне Лахта-центр.
Для повышения качества устройства гидроизоляции в некоторых случаях
может быть применен двухслойный ростверк. Нижняя часть ростверка (сило-
вая бетонная подготовка) объединяет головы свай и служит основой для гид-
роизоляции (рис. 3.5). Такая конструкция позволяет, с одной стороны, качест-
венно выполнить гидроизоляцию, с другой исключить передачу изгибающего
момента на головы свай. Данная конструкция фундамента с успехом примене-
на на многих высотных объектах Москва-СИТИ.
Рис. 3.5. Конструкция двухслойного ростверка
(2...3-й участки Москва-СИТИ)
278
Грунтовые условия и длина свай Типы свай Баретты Опускные колодцы (кессоны)
RCPA Б ВРС
300-400 0320 мм 0520 мм 0800-1500 мм >01500 мм 03-6 м
пластичные глинистые + + + + + ±* +
Г nVPTTkT пески + + + + + + +**
1 L7 V П1 D1 гравий + + + + + + +
прочные, наклонные слои — — — — — + +
9с >3 + + + + + + +
Сопротивление 2с>5 + + + + + + +
зондированию, а >ю — — ± + + + +
МПа 9с >20 - - - - - + +
прочные породы - - - - - + +
<20 + + + + + + +
20-30 ± + + + + + +
Длина свай, м 30-40 - + + + + + +
40-50 — — + + + + +
50-60 — — — + + + +
>60 - - - - + + +
Свайно-плитный фундамент (СПФ) подразумевает включение в работу,
как свай, так и плиты. Он применяется в случаях, когда грунт под подошвой
фундамента может включиться в работу и воспринять часть нагрузки. Данный
тип фундаментов эффективен при «борьбе» с креном здания в случаях, если на
фундамент действуют неравномерно приложенные нагрузки или фундамент
под высотную часть не разделен осадочным швов от остальной, как правило,
подземной части здания, а также для снижения влияния нового строительства
на существующие здания и сооружения. В целом такая конструкция фунда-
мента является наиболее эффективной при строительстве так любимых совре-
менными архитекторами многофункциональных комплексов, состоящих из
высотных частей, объединенных единым стилобатом.
При проектировании СПФ приходится учитывать взаимодействие между
грунтом основания, сваями и ростверком (плитой). По сравнению с традици-
онными методами расчет и проектирование СПФ требует применения более
сложной модели взаимодействия между основанием и сооружением.
На основе накопленного опыта в настоящее время выработаны следующие
положения для проектирования СПФ:
- применять несколько длинных свай вместо большого количества коротких;
- сваи располагать в зоне действия нагрузки;
- при расчете несущей способности свай по материалу и их конструирова-
нии следует учитывать перегруженность угловых и периметральных свай
относительно центральных;
- мероприятия по сохранению естественного состояния грунта под плитой
должны являться составной частью проекта;
- между плитной частью ростверка и сваями выполнять зазор, который по-
сле включения фундаментной плиты в работу замоноличивается.
Исследования взаимодействия свай показали, что лучше использовать
меньшее количество свай и располагать их в зоне приложения нагрузки (под
колонной или пилоном), чем большее количество свай и высокий ростверк.
Для выравнивания нагрузки между центральными и периметральными
сваями последние выполняются более короткими, возможно также повышение
несущей способности (жесткости) центральных свай по боковой поверхности
или по нижнему концу путем инъекции цементного раствора или предвари-
тельного обжатия грунта под нижним концом свай.
Сохранения естественного состояния грунта под плитой можно достичь
путем недобора грунта на 1... 1,5 м или устройства армированной силовой бе-
тонной подготовки толщиной 200...250 мм, в которой оставляются отверстия
для выполнения свай (рис. 3.6). В случае применения забивных свай их погру-
жение осуществляется через предварительно пробуренные глубиной 1... 2 м
скважины диаметром 0,9В, где В - сторона квадратного сечения сваи. Данная
глубина бурения должна определяться опытным путем или расчетом таким
образом, чтобы не произошло разрушения силовой бетонной подготовки - с
одной стороны и уплотнился грунт под плитой - с другой, тем самым более
эффективно включившись в работу. Такой прием применяется на множестве
280
объектов Москвы при устройстве свай-
но-плитных фундаментов. Последнее
положение требует пояснения. В обыч-
ной практике головы свай на определен-
ную величину заводят в тело ростверка
или силовой бетонной подготовки. В
данном случае верх сваи срубается ниже
бетонной подготовки, позволяя плитной
части ростверка при нагружении здания
опуститься до голов свай. Таким обра-
зом, можно регулировать процент вовле-
чения плиты и свай в работу фундамента.
Принимая во внимание уникаль-
ность высотных зданий и несовершенст-
во нормативной базы, следует отметить,
что важным является проведение всесто-
Рис. 3.6. Погружение сваи через
отверстие в силовой бетонной
подготовке
роннего мониторинга на всех этапах строительства и после его завершения до
стабилизации деформаций и научно-технического сопровождения проектиро-
вания и строительства.
В настоящее время при проектировании и строительстве высотных зданий
наиболее широкое применение получили три типа фундаментов: свайные,
плитные и свайно-плитные.
Свайный фундамент (рис. 3.7), как показывает мировая практика, являет-
ся наиболее надежным и, соответственно, самым распространенным типом
фундаментов для высотных зданий. Данная конструкция фундамента приме-
няется при строительстве на основаниях с малой несущей способностью или
значительной неоднородностью.
Свайный фундамент является наиболее дорогим типом, однако его приме-
нение, как показывает практика строительства и эксплуатации зданий, позво-
ляет минимизировать величины осадки. В частности, по результатам монито-
ринга здания Коммерцбанка (г. Франкфурт-на-Майне), опирающегося на 111
буронабивных свай длиной 45 м и диаметрами 150... 180 см, величина осадки
составила 4,0 см, в то время, как большинство возведенных в центральной Ев-
ропе высотных зданий на фундаментах
плитного типа имели осадки 20...30 см.
Плитные фундаменты выполняют
либо в виде сплошных монолитных же-
лезобетонных массивов, толщина кото-
рых может доходить до 6 м (рис. 3.8, а\
либо в виде монолитной коробчатой
структуры, внутренние полости которой
используют под автостоянки или другие
технические помещения (рис. 3.8, б).
Плитный фундамент при песчаных и
Рис. 3.7. Свайный фундамент
281
гравийных основаниях является наиболее экономичным при условии, что на-
грузка на него передается без значительных эксцентриситетов.
Методы проектирования и возведения плитных фундаментов, в том числе
коробчатой конструкции, были детально разработаны и реализованы МГПСО
Главмосстроя в 70-х годах (ЭЖР «Чертаново Северное»).
Рис. 3.8. Плитные фундаменты:
а - сплошная плита; б - коробчатая плита
В свайно-плитном фундаменте до 80% нагрузки от здания вос-
принимается сваями. Этот тип фундамента целесообразно применять при сла-
бых деформагивных грунтах. Несимметричное (с эксцентриситетом) приложе-
ние нагрузки может быть компенсировано количеством и расположением свай
в фундаменте, а также за счет регулирования их несущей способности путем
подбора диаметра и длины. В ряде случаев свайно-плитные фундаменты ока-
зываются наиболее надежными и экономичными.
При относительно небольшой высоте здания и грунтах повышенной
деформативности рационально использовать несвязный свайно-плитный
фундамент (рис. 3.9), у которого отсутствует конструктивные связи между
фундаментной плитой и сваями. Сваи в этом случае используют для
дифференцированного усиления несущей способности грунта. В здании Пост
Тауэр (г. Бонн) оголовки свай отделены от сплошной железобетонной
фундаментной плиты синтетической прокладкой, через которую нагрузка от
плиты передается на сваи. Прочность и долговечность синтетической проклад-
ки должны соответствовать требуемым расчетным показателям.
Рис. 3.9. Свайно-плитные фундаменты:
а - свайно-плитный фундамент; б - несвязный свайно-плитный фундамент
282
7.2.2. Конструктивные особенности надземных частей
высотных зданий
7.2.2.1. Конструктивные схемы надземных частей высотных зданий
Для высотного здания очень важной, а в ряде случаев критериальной, яв-
ляется его способность противостоять воздействиям горизонтальных нагрузок
без значительных прогибов его верхних частей. Значения этих горизонтальных
прогибов по нормам Евросоюза и США не должны превышать 1/500 от высо-
ты здания, хотя практически для многих высоток они значительно ниже.
Например, фактические прогибы 412-метровых башен Всемирного Торго-
вого Центра не превышали 1/1470, 214-метрового здания «Ван Шелл Плаза»
(г. Хьюстон) - 1/1190, а 158-метрового «Плаза Тауэр» (г. Новый Орлеан) -
1/2200. Отношение высоты небоскреба к ширине (наименьшему раз-
меру в плане) называют коэффици-
ентом гибкости. Его значение, как
показала практика высотного строи-
тельства, не должны быть более 8,
так как в противном случае либо не
выдерживаются эксплуатационные
характеристики здания (ускорение
колебаний перекрытий верхних эта-
жей превышает нормативные), либо
требуются дорогостоящие конструк-
тивные мероприятия для обеспече-
ния необходимой жесткости здания.
На рис. 3.10 показано, как растут
затраты на обеспечение жесткости
при увеличении этажности высотно-
го здания. Если затраты на устрой-
ство перекрытий не зависят от этаж-
ности высотного здания, а затраты
на вертикальные несущие конструк-
Рис. 3.10. Рост стоимости затрат на
обеспечение требуемой жесткости
здания
ции возрастают линейно, то рост
стоимости мероприятий по обеспечению требуемой жесткости имеет нелиней-
ный (резко возрастающий) характер.
С развитием высотного строительства было разработано несколько конст-
руктивных систем (схем) таких зданий: рамно-связевая, каркасная с диафраг-
мами жесткости, бескаркасная с перекрестно-несущими стенами, ствольная,
каркасно-ствольная, коробчатая (оболочковая), ствольно-коробчатая («труба-
в-трубе» или «труба-в-ферме») (рис. 3.11). Выбор той или иной конструктив-
ной схемы зависит от многих факторов, основными из которых являются вы-
сота здания, условия строительства (сейсмичность, грунтовые особенности,
атмосферные, особенно ветровые, воздействия), архитектурно-планировочные
требования. Каждая из перечисленных систем имеет свои разновидности.
283
Традиционные каркасные и рамные системы применяют при относительно
небольшой высоте здания, хотя в 1913 г. по каркасной схеме в г. Нью-Йорке
был построен небоскреб высотой 250 м (60 этажей). Такая высота считается
предельной для рассматриваемых систем, поскольку они не обеспечивают не-
обходимой жесткости более высоких зданий.
Рис. 3.11. Конструктивные системы зданий:
а - рамно-связевая; б - каркасная с диафрагмами жесткости; в - бескаркасная с перекрест-
но-несущими стенами; г - ствольная; д - коробчатая (оболочковая); е - ствольно-коробчатая
(«труба-в-трубе» или «труба-в-ферме»)
По экономическим критериям строить по этим системам здания выше 30
этажей нерентабельно. При строительстве высотных жилых домов и гостиниц
в ряде случаев применяют схемы с перекрестно-несущими стенами - планиро-
вочная структура таких зданий соответствует этой схеме. Несущие конструкции
этих зданий выполняют как в сборном, так и монолитном вариантах. Классиче-
ским примером здания с перекрестно-несущими стенами является Сити-Тауэр
(г. Чикаго), высота которого достигает 442 м (110 этажей). Эта система обеспечи-
вает наибольшую жесткость здания, но она не пригодна для строений, в которых
необходима гибкая планировка помещений (офисных, общественных и других).
Большие возможности в этом отношении имеют специфичные только для
высотных зданий системы: ствольная (с ядром жесткости), коробчатая
(оболочковая) и ствольно-коробчатая.
В ствольной системе жесткость высотного здания обеспечивается лест-
нично-лифтовым узлом, располагающимся, как правило, в центральной части
здания и выполняемым из монолитного железобетона, жестких стальных кон-
284
струкций или их комбинации. В соот-
ветствии с европейскими нормами рас-
стояние от наружных стен до ствола по
условиям естественной освещенности не
должно превышать 8 м. Американские
нормы разрешают принимать это рас-
стояние равным 16 м (рис. 3.12). Стволь-
ная система может выполняться с кон-
сольным опиранием перекрытий на
ствол, с подвешиванием нижележащих
перекрытий и наружных стен к распо-
ложенной наверху консоли («аутриге-
ру»), либо опиранием вышерасположен-
ных перекрытий на расположенную
снизу консоль с промежуточным распо-
ложением несущих консолей высотой в
этаж с передачей на них нагрузки от
части этажей (рис. 3.13). Благодаря это-
му ствольная система позволяет не толь-
ко обеспечивать гибкую (свободную)
Рис. 3.12. Схемы допускаемой
глубины помещений в Европе и США:
а - европейские нормы; б - нормы США
планировку, но и в довольно широких
пределах применять развитую пластику фасадов.
а - вантовая; б - с опиранием на нижнюю консоль; в - поэтажно-консольная;
г - консольно-ферменная
285
Однако, в связи с ограниченными в плане размерами лестнично-лифтовых
узлов (стволов) в зданиях большой высоты (более 200 м) эта система приводит
к более концентрированным нагрузкам на основание и не может обеспечить
необходимой жесткости, в связи с чем в мировой практике была разработана
коробчатая (оболочковая) конструктивная система, в которой требуемая из-
гибная жесткость обеспечивается наружной оболочкой здания.
В коробчатых системах наружная несущая оболочка может выполняться
в виде безраскосной и раскосной решетки из стали или железобетона. Без-
раскосная решетка не вызывает затруднений при размещении светопрозрач-
ных ограждений по фасаду высотного здания, но уступает раскосной в отно-
шении обеспечения его жесткости. Поэтому для повышения жесткости на-
ружной оболочки применяют диагональные связи (рис. 3.13, я, б). Большей
жесткостью обладают ствольно-коробчатые системы с диагональными свя-
зями («труба в ферме»). Вместе с тем эти системы не позволяют применять
пластические решения фасадов и требуют частого расположения несущих
стоек по периметру здания. Система «труба в ферме» эффективна для зданий
свыше 100 этажей.
Конструктивные варианты ужесточения наружных несущих оболочек вы-
сотных зданий приведены на рис. 3.14.
Рис. 3.14. Конструктивные варианты ужесточения наружных несущих оболочек
высотных зданий:
а - система крестообразных связей (с раскосной решеткой); б - система К-образных связей;
в - система двойных крестовых связей (с двойной раскосной решеткой); г - решетчатый оголо-
вок над центральным решетчатым стволом; д - угловые стволы жесткости с большепролетными
высокими балками; е - система с основными угловыми и вспомогательными внутренними
колоннами; ж - большепролетные высокие балки
От правильного выбора конструктивной системы высотного здания в зна-
чительной степени зависит расход материалов на несущие конструкции и
стоимость строительства. При этом с ростом этажности разница между стои-
мостью высотных зданий, спроектированных по традиционной и оптимальной
286
схемам, может составлять для 30-этажных зданий 15.. .20%, а для 100-этажных -
40...50%. Например, стоимость 1 м2 в двух 110-этажных башнях «Междуна-
родного Торгового Центра» в г. Нью-Йорке обошлась даже вдвое дороже, чем
у построенного позже в г. Чикаго 109-этажного здания «Сити Тауэр».
Рис. 3.15. Рациональные формы высотных зданий:
а - треугольная призма; б - эллипсовидная; в - форма, сужающаяся к верху; г - конусовидная;
д - цилиндрическая
Выбор рациональной (обтекаемой) формы вы-
сотного здания позволяет повысить его сопротив-
ляемость ветровым нагрузкам (рис. 3.15). Как пока-
зали многочисленные зарубежные исследования и
опыт эксплуатации, наиболее целесообразной в
отношении воздействия ветра является круглая в
плане форма здания. Несколько уступает ей эллип-
тическая (овальная) форма, а затем и квадратная.
В связи с этим многие высотные здания за рубежом
имеют круглую или овальную в плане форму, на-
пример, здания «Марина Сити» (г. Чикаго) и «Ва-
шингтон Плаза» (г. Сиэтл, США), башни «Петро-
нас» (г. Куала-Лумпур, Малайзия), башня «Тайбэй»
(г. Тайбэй, Тайвань) (рис. 3.16) и другие. Многие
высотные здания имеют квадратную или близкую к
ней форму в плане.
Повышение жесткости достигают также при-
данием высотному зданию некоторой конусности
(100-этажное здание «Джон Хэнкок Сентер», г. Чи-
каго и 49-этажное здание, г. Нью-Йорк, США).
Если для восприятия ветровых нагрузок требу-
ется увеличение жесткости высотного здания в це-
лом, то для более эффективного поглощения сейс-
Рис. 3.16. Башня «Тайбэй»
(г. Тайбэй, Тайвань)
287
мической энергии - наоборот - увеличение его гибкости. Но «гибкое» здание
высотой 250...400 м при сильных порывах ветра при сильных порывах ветра
не обеспечивает требуемого комфорта из-за значительных колебаний верха
здания. В целях устранения этого противоречия в башне «Тайбэй» (г. Тайбэй,
Тайвань) предусмотрен пассивный маятниковый сферический демпфер массой
800 т, подвешенный с помощью тросов на 92-ом этаже и предназначенный для
гашения инерционных колебаний здания (рис. 3.17). При обычных условиях
эксплуатации демпфер обеспечивает отклонение здания от вертикали в преде-
лах 10 см, при катастрофических землетрясениях и тайфунах, происходящих
раз в столетие, он может раскачиваться с амплитудой 150 см, обеспечивая
безопасные отклонения самого здания.
Рис. 3.17. Пассивный маятниковый сферический
демпфер в башне «Тайбэй»
7.2.2.2. Несущие конструкции высотных зданий
Несущие конструкции высотных зданий в начальный период развития это-
го вида строительства преимущественно выполняли из стали. И сегодня в зда-
ниях высотой более 300 м, в том числе сверхвысоких зданиях, применяют для
несущих частей стальные конструкции. В США стены лестничных клеток,
внутренние несущие стены, колонны и другие вертикальные несущие конст-
рукции монтируют из стальных элементов разного профиля, свариваемых в
заводских условиях. Толщина соединяемых в разные профили стальных лис-
тов составляют 30...60 мм, что не позволяет выполнять сварочные работы в
построечных условиях. По этой же причине сборка заводских монтажных эле-
ментов на стройплощадке осуществляется с помощью болтовых соединений.
Точность монтажа повышается за счет исключения коробления стальных кон-
струкций под воздействием высоких температур при сварке (рис. 3.18).
288
Поскольку в США допускается глубина помещений до 16 м, для пере-
крытия таких пролетов применяют стальные балки и балочные клети. В Ев-
ропе глубина помещений по условиям освещенности регламентируется не
более 8 м.
Стальные конструкции целесообразно применять в сейсмостойких регио-
нах, так как сталь благодаря своей пластичности обеспечивает поглощение
кинетической энергии сейсмических ударов. Это подтверждает многолетний
опыт эксплуатации высотных зданий со стальными несущими конструкциями
в таком сейсмоопасном штате, как Калифорния.
Рис. 3.18. Сборка заводских монтажных
элементов на стройплощадке с помощью
болтовых соединений
Стальные конструкции требуют обязательной надежной защиты от по-
жара, потому что при температуре 300 °C прочность стали резко снижается.
Обрушение башен Всемирного Торгового Центра в г. Нью-Йорке вследствие
террористического акта и пожара было вызвано, в первую очередь, потерей
несущей способности стального каркаса под воздействием высоких темпера-
тур. Этот вывод был подтвержден Особой группой по изучению строитель-
ных норм, организованной после теракта департаментом строительства
г. Нью-Йорка.
В последнее время несущие конструкции высотных зданий предпочитают
выполнять из железобетона, поскольку этот материал обладает большей огне-
стойкостью и дешевле, а его прочностные характеристики приближаются к
прочности стали. Созданы и применяются бетоны классов В80 и В100, хотя в
широкой строительной практике используют более низкие классы высоко-
прочных бетонов В60 и В85, так как с ростом прочности бетона возрастает его
289
проводит
несущих
ригелей)
Рис. 3.19. Сечения сталебетонных
(композитных) колонн:
а - трубобетонные; б - с широко-
полочными сварными и прокатными
двутаврами; в - комбинированные
стоимость, повышается хрупкость и сни-
жается огнестойкость. Впервые бетон
класса В85 был использован в 1990 г. при
строительстве башни «Трианон» (г. Франк-
фурт-на-Майне, Германия). В последние
годы приобретен положительный опыт в
применении бетона класса В115, вследст-
вие чего этот бетон был включен в Евро
код 2 EN 1992 «Проектирование железо-
бетонных конструкций». Сейчас в Герма-
нии и других западных странах, также как
в России, ведутся интенсивные разработки
еще более высокопрочных бетонов. В на-
шей стране эти исследования
НИИЖБ.
Для высоконагруженных
конструкций (колонн, стоек,
применяют железобетонные конструкции
с жесткой арматурой в виде прокатных
профилей, а также комбинированные ста-
лебетонные конструкции (рис. 3.19). Тол-
щину несущих железобетонных стен по
условиям надежного проформования на-
значают 250 мм и более. В КНР широкое распространение получили трубобе-
тонные конструкции.
К вертикальным несущим конструкциям высотных зданий относятся ко-
лонны (мегаколонны), пилоны, подвески, внутренние и наружные стены, а
также разные подкосы и диафрагмы, которые участвуют в восприятии и пере-
даче нагрузок от вышележащих конструкций на фундаменты. Вертикальные
несущие конструкции, как указывалось выше, выполняют из стали и железо-
бетона. В случае комбинированного применения этих конструкций возникают
трудности из-за существенной разницы их деформации. Помимо на порядок
отличающихся модулей упругости этих материалов, железобетонные конст-
рукции обладают деформациями усадки и ползучести. Для зданий 200 м и бо-
лее разница деформации стальных и железобетонных конструкций может со-
ставлять десятки сантиметров, что необходимо учитывать при проектировании
таких зданий.
Стальные колонны в высотных зданиях выполняют из труб, прокатных и
сварных профилей. В настоящее время для зданий свыше 150 м чаще всего
применяют сварные профили из листа толщиной до 60 мм. Такие металлокон-
струкции доставляют на стройплощадку в виде сборочных марок, соединяе-
мых друг с другом с помощью болтов.
Для железобетонных колонн и пилонов в целях уменьшения их попереч-
ного сечения и снижения расхода арматурной стали целесообразно использо-
290
вать высокопрочный бетон. Так при нагрузке на колонну 23 МН ее сечение
при переходе на бетон класса В105 может быть уменьшено на треть при су-
щественной экономии арматурной стали. Учитывая, что при проектировании
важно сохранять ширину колонн и пилонов по фасаду по всей высоте здания,
применение высокопрочного бетона позволяет решать эту задачу. Увеличе-
ние несущей способности колонны при ограничении размеров ее поперечно-
го сечения можно также обеспечить за счет применения сталебетона рис.
3.19.
Внутренние стены, в том числе стены лестнично-лифтовых узлов (стволов
здания), в последние годы монтируют, как правило, из железобетона или обе-
тонированных стальных конструкций, что диктуется соображениями пожар-
ной безопасности. Минимальная толщина внутренних несущих железобетон-
ных стен по условиям надежного проформовывания составляет 20 см, хотя
известны случаи, когда стены ствола принимали в нижних этажах равными
110 см (57-этажное здание «МЭН Монпарнас» в Париже). Обычно толщина
стен от 60...75 см в нижних этажах высотного здания уменьшается до
20... 30 см в верхних этажах.
Возведение центральных стволов, как правило, на 8... 10 этажах опережает
устройство других конструкций высотного здания, что связано либо с разме-
щением на стволе монтажного крана, либо с требованиями технологии.
В отдельных случаях применяют сборные конструкции внутренних стен и
стен лестнично-лифтовых узлов. Например, жилое 31-этажное здание (83 м, г.
Мельбурн, Австралия) выполнено в крупнопанельном варианте по конструк-
тивной схеме с поперечными несущими стенами толщиной 20 см. В высотном
здании Коммерц-банка (г. Франкфурт-на-Майне) металлоконструкции стен
лестнично-лифтовых узлов усилены железобетонными панелями.
Наружные стены высотных зданий выполняют в виде несущих и ненесу-
щих конструкций. В зданиях коробчатой и ствольно-коробчатой системы, а
также в системе «труба в трубе» наружные стены являются несущими, в кар-
касной, рамно-каркасной, ствольной и перекрестно-стеновой системах - нене-
сущими. Ненесущие, в том числе навесные, наружные стены, получившие
наибольшее распространение.
Несущие наружные стены высотных зданий воспринимают не только на-
грузки от вышележащих этажей, но и ветровых и сейсмических нагрузок,
обеспечивая наряду с лестнично-лифтовым узлом, необходимую жесткость
здания в горизонтальном направлении. Сопротивление несущих наружных
стен при горизонтальных нагрузках может быть проиллюстрировано на при-
мере высотного здания «Мессетурм» (г. Франкфурт-на-Майне), где наружные
стены воспринимают до 60% от всех действующих на них моментов.
Несущие наружные стены выполняют в виде ортогональных (прямоуголь-
ных) или диагональных (раскосых) решеток из стали или железобетона
(рис. 3.20). Диагональные решетки наружных стен обладают большей жестко-
стью, но ограничивают возможности расположения окон на фасаде здания.
Наружные несущие стены могут выполняться в сборном, монолитном и сбор-
291
но-монолитном вариантах. Кроме того, в практике высотного строительства
применяли комбинированные схемы, когда, например, стальную решетку на-
ружных стен замоноличивали бетоном, причем, наружной опалубкой служили
декоративные сборные железобетонные фасадные элементы. Примером может
служить 55-этажное административное здание «Стандарт Ойл» (г. Нью-Йорк).
в)
III 11II III 11111
llllllllllllll
llllllllllllll
тТТТТТТТТТТТТТТ
j П11111
1111111X
Рис. 3.20. Типы ортогональных и диагональных решеток:
а - большепролетные высокие балки; б - квадратная рамная
решетка; в - близко расположенные колонны и высокие балки;
г - квадратная сетка с крестообразными связями; д - пефориро-
ванная стена с ромбовидными отверстиями; е - колонны кону-
сообразного профиля; ж - решетчатые фермы с обвязочными
балками
Рис. 3.21. Типы диагональных
раскосов:
а - одинарный; б - Х-образный;
в, г - К-образный
Сборные решетки наружных стен применя-
ют ограниченно для высотных зданий высотой
30...35 этажей. Наиболее часто используют мо-
нолитные железобетонные решетки различной
конфигурации, обеспечивающей, помимо тре-
буемой конструктивной жесткости, архитектур-
ную выразительность здания.
Жесткость наружной оболочки высотного
здания повышают также диагональными связя-
ми различной конфигурации (см. рис. 3.21), ко-
торые представляют собой систему крупномас-
штабных ферм на фасадах здания (система «тру-
ба-в-трубе»). Системы эффективны для сверх-
высоких зданий, однако, они, как и все коробча-
тые схемы, существенно ограничивают пласти-
ческие решения фасадов.
292
В ряде случаев по архитектурно-градостроительным соображениям в пер-
вых наземных этажах необходимо предусматривать свободное пространство.
Для этого под вертикальными несущими конструкциями наружной оболочки
устанавливают двух- и трехветвевые колонны либо применяют мощные пере-
ходные конструкции в виде сквозных или сплошных ригелей, а также арочных
конструкций. Следует иметь в виду, что такой прием, обеспечивая восприятие
вертикальных нагрузок, требует тщательной проверки на надежность воспри-
ятия горизонтальных усилий и крутильных моментов.
Диафрагмы жесткости монтируют в виде сплошных железобетонных сте-
нок и стальных диагональных раскосов. При необходимости устройства в же-
лезобетонных диафрагмах жесткости различных проемов применяют армиро-
вание. При стальных диагональных раскосах это достигается за счет их конфи-
гурации (в зависимости от расположения проема). Этот тип раскосов
применяют в сочетании со стальным несущим каркасом здания. Широко ис-
пользуются диагональные раскосы трех конфигураций: одинарные, двойные
(X-образные и К-образные, рис. 3.21). Одинарные раскосы в зависимости от
направления действия на высотное здание горизонтальных нагрузок могут ра-
ботать как на растяжение, так и на сжатие. В последнем случае они должны
рассчитываться на продольный изгиб, что требует их существенного усиления.
Двойные (Х-образные) раскосы следует конструировать таким образом, чтобы
они работали только на растяжение, что достигается соответствующим соеди-
нением их с каркасом здания. Расход стали по сравнению с одинарными и К-
образными раскосами в этом случае будет меньше. В связи со сжатием колонн
из-за увеличения веса вышележащих конструкций и передачи на них полезной
нагрузки, целесообразно предусматривать преднапряжение Х-образных раско-
сов, исключающее их прослабление в процессе монтажа и эксплуатации. Но
при этом возникает дополнительная нагрузка на колонны и ухудшаются усло-
вия работы жесткостной системы при знакопеременных динамических воздей-
ствиях на здание, в том числе при землетрясениях.
К-образные раскосы целесообразно применять для уменьшения пролета
перекрытия и в качестве эффективного гасителя горизонтальных воздействий
на высотное здание, поскольку относительно гибкие перекрытия при этом вы-
полняют роль амортизаторов. В ряде случаев для рассеяния энергии от сейс-
мических толчков в узлах соединения диагоналей К-образных раскосов при-
меняют пластические (скользящие) компенсаторы, улучшающие реакцию зда-
ния на динамические воздействия (К-образные раскосы, например, применены
в Эмпайр Стейт Билдинге).
Сжатие колонн необходимо учитывать во всех случаях применения диаго-
нальных раскосов. Если они не рассчитаны на действие вертикальных нагру-
зок совместно с остовом высотного здания, их рекомендуется окончательно
раскреплять на финишных этапах монтажа.
Перекрытия высотных зданий отличаются значительным разнообразием.
В зависимости от перекрываемых пролетов и используемых материалов они
могут быть железобетонными или комбинированными. В последних применя-
293
ют стальные балки или балочные клети. Плитную часть перекрытия выполня-
ют исключительно из монолитного или сборного железобетона. Как правило,
для устройства монолитной железобетонной плиты в качестве опалубки ис-
пользуют профилированный стальной настил, который в дальнейшем частич-
но включается в совместную работу с плитой, выполняя роль растянутой ар-
матуры. Высота волн профнастила в ряде случаев доходит до 200 мм.
Сборные железобетонные плиты применяют как обычные, так и предна-
пряженные. В необходимых случаях сборные железобетонные плиты уклады-
вают на стальные балки, смоноличивая друг с другом и опорными балками.
Рис. 3.22. Решетчатые балки перекрытий:
а - составной настил перекрытия; б - составные системы с фермами; в - составные
системы с балками; г - составной ригель с подставками
294
Стальные балки в зависимости от пролета могут быть либо сплошными из
стальных прокатных профилей (как правило, широкополочных, или сварными
из листов толщиной 30...60 мм и более) либо сварными решетчатыми. Решет-
чатые балки устанавливают при пролетах 9...20 м. Например, в зданиях Все-
мирного Торгового Центра (г. Нью-Йорк) главные и второстепенные балки
перекрытий при пролетах от 10,2 до 18,2 м были решетчатыми (рис. 3.22). Вы-
сота большепролетных перекрытий может достигать 100... НО см. В Европе,
где величина пролетов не превышает 8 м, высота балок перекрытий составляет
550...700 мм. Понятно, что стальные балки применяют в высотных зданиях со
стальным несущим остовом.
Железобетонные перекрытия высотных зданий представляют собой
сплошные плоские плиты, в том числе пред напряженные, монолитные ребри-
стые с главными и второстепенными балками, монолитные кессонированные
плиты, сборные и сборно-монолитные балочные или ребристые конструкции.
При пролетах до 8 м широкое применение нашли безбалочные перекрытия из
сплошных монолитных плит толщиной до 26 см. Такое перекрытие выполнено
в высотном офисном здании ствольной системы (г. Дюссельдорф, Германия):
плита перекрытия опирается на стены монолитного железобетонного ствола и
на колонны, расположенные по периметру и внутри здания.
Преднапряженная плоская плита перекрытия применена в 45-этажном жи-
лом доме (г. Эдмонтон, Канада). При пролете 11м толщина плит в жилых эта-
жах составила 19см. В нижних 11-ти этажах, предназначенных для стоянок
автомашин, толщина преднапряженной плиты перекрытия была увеличена до
22 см. При этом был использован бетон прочностью 70 МПа и стальные кана-
ты диаметром 12,7 мм, в которых создавалось предварительное натяжение
180...220 МПа.
Сборно-монолитные железобетонные перекрытия высотных зданий широ-
ко применяют в Японии, поскольку в этом случае эффективно используются
преимущества индустриального изготовления основного объема железобетона,
что значительно увеличивает темпы монтажа перекрытий и сохраняет положи-
тельные качества монолитных конструкций.
Особенностью перекрытий высотных зданий является то, что для разме-
щения многочисленных инженерных систем (вентиляции, отопления, конди-
ционирования, электроснабжения и др.) и коммуникаций (компьютерных, сиг-
нальных, видеонаблюдения, автоматики и т.п.), применяют подвесные потолки
и технологические полы, как например, в здании «Коммерцбанка», г. Франк-
фурт-на-Майне (рис. 3.23). Суммарная высота подвесных потолков и техноло-
гических полов достигает 900 мм, так что при высоте этажа 3,6 м высота по-
мещения составляет 2,7 м. Для пропуска инженерных коммуникаций в сплош-
ных балках перекрытий предусматривают соответствующие отверстия,
влияние которых на несущую способность балок учитывают в расчетах.
В заключение следует привести сделанные после разрушения башен Все-
мирного Торгового Центра основные выводы и рекомендации Особой группы
по изучению строительных норм.
295
Рис. 3.23. Размещение инженерных коммуникаций в подвесных
потолках здания «Коммерцбанка» (г. Франкфурт-на-Майне)
Нью-Йоркского департамента строительства, связанные с конструкциями
высотных зданий:
- запретить применение незащищенных металлических решетчатых балок и
ферм; использовать доступные взрывоустойчивые материалы при устрой-
стве лестнично-лифтовых узлов;
- способствовать внедрению большего числа лестничных клеток и более
широких лестниц в высотных зданиях;
- в обязательном порядке использовать защищенные вестибюли в лифтовых
холлах при строительстве новых высотных зданий; ввести в действие пас-
порта (информационные карты) высотных зданий, в которых отражать ос-
новные технические, эксплуатационные и др. характеристики.
Большое внимание Особая группа уделила проблемам прогрессирующего
обрушения высотных зданий. Предусматривается проведение обязательного
расчета на предотвращение прогрессирующего обрушения проектируемого
здания. При этом устойчивость здания к обрушению должна проверяться по
методу «Переменной траектории», а в случае невозможности его использова-
ния - по методу «Особой локальной устойчивости». В указанных материалах
предлагается проект «Руководства по предотвращению прогрессирующего об-
рушения».
В рекомендациях Особой группы отмечается целесообразность использо-
вания при проектировании высотных зданий статически неопределимых сис-
тем, обеспечивающих при аварийных ситуациях перераспределение нагрузок.
Кроме того, даются рекомендации по рациональному проектированию узлов и
стыков несущих конструкций, позволяющих при выходе из строя какого-либо
элемента ограничиться локальным разрушением.
296
Глава 8. ОРГАНИЗАЦИЯ И ТЕХНОЛОГИЯ СТРОИТЕЛЬСТВА
МНОГОФУНКЦИОНАЛЬНЫХ ВЫСОТНЫХ КОМПЛЕКСОВ
В составе пакета нормативно-методической документации для проектиро-
вания, строительства и эксплуатации высотных зданий филиалами ФГУП
НИЦ «Строительство» разработаны Временные рекомендации по технологии
и организации строительства многофункциональных высотных зданий (ВЗ) и
комплексов в г. Москве.
Они являются дополнением к МГСН 4.19-2005 и составлены на основе
действующих отечественных и зарубежных норм и стандартов по технологии
и организации строительства зданий из железобетона.
Планка мирового высотного строительства из железобетона весьма высока
в прямом и переносном смысле (рис. 3.24). В г. Тайпее (о. Тайвань) в 2003 г.
закончено сооружение 101-этажного, здания (высота - 455 м, со шпилем -
508 м), причем в сейсмоопасной зоне, подверженной также воздействию тай-
фунов. Площадь помещений в здании - 200 тыс. м2. Особенность конструкции -
несущие сталежелезобетонные колонны. В ходе строительства был установлен
рекорд по высоте перекачки бетонной смеси в колонны - 455 м.
В 2008 г. закончено строительство небоскреба Бурдж-Халифа в Дубае
(ОАЭ) высотой 828 м.
Sky City Tower («Небесный Город») - на юго-востоке Китая в городе
Чанша. Китайская строительная компания Broad Sustainable Building заявила о
своем намерении возвести 220 этажный небоскреб. По проекту небоскреб бу-
дет в форме трапециевидной пирамиды. Общая площадь здания должна будет
составить 1 млн м2, высота - 838 м.
Рис. 3.24. Самые высокие здания в мире (построенные и строящиеся)
297
Kingdom Tower (Королевская башня) - высота конструкции должна соста-
вить 1007 м, что почти на 200 м превзойдет рекорд башни Бурдж Халифа в
Дубае (828 м). В октябре 2012 г. немецкая фирма Bauer получила контракт на
постройку фундамента для небоскреба глубиной 110 м. К 22 мая 2013 г. нача-
лась активная фаза строительства. Буронабивные работы были закончены в
декабре 2013 г.
Использование в каркасах высотных зданий монолитного железобетона
вместо металла имеет ряд преимуществ. Одно из основных - более эффек-
тивная диссипация (рассеяние) энергии колебания зданий при ветровых на-
грузках. Кроме того, поперечные сечения ядер могут иметь большие площади,
что обеспечивает существенное повышение моментов сопротивления и соот-
ветственно незначительную деформативность таких зданий. Горизонтальные
отклонения верха здания относительно высоты обычно не превышают 1/1000.
Теплопроводность бетона в 40 раз ниже, чем у стали, что предопределяет су-
щественно более высокую пожаростойкость железобетонных конструкций по
сравнению со стальными.
Временные рекомендации по технологии и организации строительства
многофункциональных высотных зданий (ВЗ) и комплексов в г. Москве состо-
ят из 10 разделов:
- организация строительства ВЗ;
- технология и организация возведения оснований, фундаментов и подзем-
ных частей ВЗ;
- защита подземных частей ВЗ от агрессивных воздействий;
- технология строительства ВЗ из железобетона;
- мероприятия по огнезащите железобетонных конструкций;
- монтаж внутренних сетей холодного и горячего водоснабжения, канализа-
ции, водостоков, мусороудаления;
- кровельные работы; окраска фасадов ВЗ;
- обеспечение пожарной безопасности ВЗ на стадии строительства;
- научно-техническое сопровождение и мониторинг ВЗ на стадии строи-
тельства.
Проект организации строительства должен быть разработан с учетом спе-
циальных требований к строительству ВЗ как уникальных объектов и состав-
ляется основной или специализированной проектной организацией, имеющей
лицензию на этот вид деятельности.
Состав документов, включаемых в ПОС на возведение многофункцио-
нального ВЗ или комплекса, устанавливается на основе СНиП 12-01-2004 «Ор-
ганизация строительства», МГСН, постановлений и законов Москвы. Он мо-
жет корректироваться по заданию заказчика с целью учета особенностей кон-
кретного объекта.
При производстве земляных работ, устройстве оснований и фундаментов
следует соблюдать требования СНиП по организации строительного произ-
водства, геодезическим работам, технике безопасности, а также правила по-
298
жарной безопасности при производстве строительно-монтажных работ. Ме-
роприятия по охране природы при производстве земляных работ устанавли-
ваются проектом организации строительства в соответствии с действующим
законодательством, стандартами и документами директивных органов, рег-
ламентирующими рациональное использование и охрану природных ресур-
сов.
При устройстве многоэтажных подземных сооружений для высотных
комплексов следует рассматривать возможность их возведения методом
«сверху - вниз». В этом случае разработка грунта для устройства очередного
подземного этажа производится малогабаритным землеройным обору-
дованием из-под предыдущего перекрытия.
Применение этого метода разрешается только при условии согласования
технической документации с организацией, являющейся автором проекта ра-
бот нулевого цикла, и при наличии положительного заключения геотехниче-
ской экспертизы.
Коррозионная стойкость бетонных и железобетонных конструкций под-
земных частей высотных зданий обеспечивается мерами первичной и вторич-
ной защиты. Первичная защита включает в себя прежде всего использование
материалов для бетона и железобетона, стойких к воздействию агрессивной
среды; меры вторичной защиты - применение различных стойких облицовок
или пропитки. Вторичная защита применяется в том случае, если первичной
защитой не достигается требуемая долговечность конструкций.
Рекомендации определяют также необходимый уровень качества выпол-
нения работ на строительной площадке по возведению конструкций
ВЗ из монолитного железобетона, их армированию, монтажу конструкций за-
водского производства и т.д., которые должны иметь соответствующие пока-
затели по механической прочности, надежности и долговечности.
Следует подчеркнуть, что долговечность несущих конструкций зданий
должна быть обеспечена на срок не менее 100 лет как объектов 5-й категории
долговечности согласно классификации евростандарта EN 1990 «Основы
строительного проектирования».
К началу строительства подрядчик обязан иметь:
- исчерпывающий пакет проектной документации;
- проект организации строительства - ПОС, который охватывает все про-
цессы по возведению объекта в соответствии с проектом;
- проект производства работ - ППР, должен охватывать все технологиче-
ские операции по возведению монолитных и монтажу сборных конструк-
ций с используемым оборудованием, машинами и механизмами на всех
этапах строительства объекта. ППР и необходимые технологические кар-
ты (ТК) в его составе разрабатываются по заказу заказчика строительства
или генерального проектировщика специализированными научными и
проектно-технологическими организациями. Финансовые затраты на раз-
работку ПНР и ТК включаются в сметную стоимость объекта.
299
Для разработки и внедрения новых интенсивных технологий строительст-
ва, научного сопровождения строительства высотных зданий следует привле-
кать специализированные научно-исследовательские институты
Рабочие чертежи на монолитные конструкции должны включать полную
информацию, необходимую для проектирования опалубочных работ. Работы
по возведению монолитных конструкций высотных зданий следует произво-
дить по утвержденному ППР.
В состав ППР включаются технологические карты на производство опалу-
бочных, арматурных и бетонных работ.
В технологических картах должны быть приведены:
- технология монтажа и демонтажа кранов, грузопассажирских подъемни-
ков и других устройств;
- схемы монтажа и демонтажа автономных распределительных стрел, бето-
ново дов и схемы установки бетононасосов;
- технологическая последовательность устройства монолитных конструк-
ций;
- схемы расстановки опалубки возводимых монолитных конструкций;
- узлы крепления и фиксации опалубки;
- схемы строповки и перемещения опалубки;
- схема складирования опалубочных элементов;
- методы обслуживания опалубки (очистка, смазка и т.п.);
- схемы ранней распалубки и расстановки страховочных элементов;
- составы бетонов с указанием их свойств;
- технология доставки бетонной смеси на объект (при централизованном
изготовлении бетонной смеси на заводах и растворобетонных узлах);
- технология подачи и укладки бетонной смеси в опалубку при положи-
тельных и отрицательных температурах наружного воздуха;
- методы ухода за уложенной бетонной смесью (выдерживание бетона);
- требования к производству арматурных работ;
- контроль качества работ;
- решения по безопасности труда.
В ППР необходимо предусматривать меры, обеспечивающие устойчивость
конструкций в процессе возведения высотного здания.
Выбор типа опалубки и технологии опалубочных работ производится из
условия обеспечения заданных сроков или темпов строительства при мини-
мальном количестве опалубочных элементов и должен обеспечивать норми-
руемые показатели качества монолитных конструкций. При этом следует учи-
тывать экономические показатели опалубки и технические возможности
строительных организаций.
При выборе рационального варианта возведения монолитных высотных
зданий следует исходить из следующих предпосылок:
- бетонировать конструкции следует в опалубке различных типов. При воз-
ведении зданий высотой до 25 этажей допускается применение любых
300
типов опалубки. Если возводимое здание имеет высоту более 25 эта-
жей, следует применять самоподъемную или подъемно-переставную опа-
лубку;
- крепление элементов опалубки к ранее забетонированным конструкциям
должно производиться с учетом прочности бетона к моменту передачи на
него нагрузок от применяемых креплений;
- совмещать бетонирование с производством других видов работ на ниже-
лежащих перекрытиях на одной захватке допускается только по специаль-
но разработанным графикам (мероприятиям), учитывающим безопасное
выполнение работ (вышележащие перекрытия должны быть рассчитаны
проектной организацией на ударную нагрузку от возможного падения
поднимаемого груза).
В проектной документации и 1111Р должны быть приведены указания по
контролю качества работ. Допуски и отклонения геометрических параметров,
а также от проектного положения монолитных конструкций и здания в целом
назначают в проектной документации в зависимости от заданных классов точ-
ности и согласно требованиям ГОСТ 21778, ГОСТ 21779, ГОСТ 21780, ГОСТ
26607. Точность монтажа сборных конструкций должна соответствовать тре-
бованиям действующих норм. По всем выполняемым работам следует вести
журнал производства работ.
Работу на объекте, как правило, следует организовывать круглосуточную.
На строительном объекте должна быть предусмотрена охранно-пропускная
система.
Для оперативного контроля качества монолитных конструкций необходи-
мо наличие на объекте строительной лаборатории, укомплектованной необхо-
димым штатом ИТР и оснащенной соответствующим оборудованием и прибо-
рами для контроля качественных характеристик сырьевых материалов, арма-
туры, бетонных смесей, бетона конструкций и т.д., затраты на содержание
которой должны определяться в специальных технических условиях с после-
дующим включением в смету расходов.
Рабочие места должны своевременно освобождаться от отходов производ-
ства. Для строительных площадок и мест производства работ необходимо пре-
дусматривать искусственное освещение в соответствии с требованиями ГОСТ
12.1.046. Работать в недостаточно освещенных местах запрещается.
На строительной площадке должна быть организована оперативная радио-
связь с руководством стройки, крановщиками, стропальщиками, арматурщи-
ками, бетонщиками и монтажниками конструкций и оборудования.
В зоне работы подъемника на здание следует наносить четко видимую
маркировку этажей (отметок). Маркировку этажей (отметок) необходимо вы-
полнять белой светоотражающей краской для наружных работ.
Подачу грузов и опалубочных элементов на захватку следует осуществ-
лять в контейнерах.
301
Приготовление бетонных смесей должно осуществляться на заводах и рас-
творобетонных узлах с транспортированием бетонных смесей на строитель-
ный объект автобетоносмесителями.
Необходимо предусматривать дублирующие варианты доставки бетонных
смесей на строительный объект. В качестве дублирующего варианта допуска-
ется приготовление бетонных смесей на приобъектных бетоносмесительных
узлах.
Применение монолитного бетона в высотном домостроении предусматри-
вает производство бетонных смесей как на приобъектных бетоносмесительных
узлах, так и централизованное приготовление товарной бетонной смеси на за-
водах и растворобетонных узлах, ее транспортирование автобетоносмесите-
лями на строительный объект, подачу и укладку смеси с использованием бето-
нонасосных установок по схеме «кран-бадья» и др.
Контроль качества бетонных смесей и бетона осуществляют как заво-
дские, так и приобъектные лаборатории.
Необходимо подчеркнуть, что высотному строительству нужен не просто
бетон, а бетон с гарантированными показателями качества. Между тем, отра-
ботка составов бетона только на одном предприятии, которое захочет иметь
стабильный заказ на поставку бетона для высотного строительства, включая
первичные подборы и налаживание текущего производства, может занять око-
ло года.
Модифицированные тяжелые и мелкозернистые бетоны высокой прочно-
сти классов В65...В100 рекомендуются для изготовления железобетонных или
сталебетонных конструкций каркасов высотных зданий (колонны, балки, ство-
лы жесткости). Производство высокопрочных бетонов предполагает использо-
вание портландцементов и заполнителей совместно с добавками - модифика-
торами бетона для обеспечения: необходимой перекачиваемости смеси бето-
нонасосами; требуемых характеристик удобоукладываемости и связности
(нерасслаиваемости); заданной прочности.
Рекомендации определяют минимальную прочность бетона при распалуб-
ке монолитных конструкций.
Конструкции наружных стен ВЗ рекомендуется возводить поэтажно, опи-
рая их на перекрытия. Эти конструкции являются комбинированными и состо-
ят из следующих элементов: фасадной защитно-декоративной тонкостенной
железобетонной панели-скорлупы длиной на пролет и высотой на этаж из кон-
струкционного легкого бетона; теплоизоляционного слоя из сборного или мо-
нолитного полистиролбетона; внутреннего защитно-декоративного слоя из
гипсоволокнистых листов, устанавливаемых по каркасу из оцинкованного
профиля.
Технологическая схема возведения стены с монтажом отдельных ее эле-
ментов содержится в ППР применительно к конкретным проектам зданий.
Размеры готовых конструкций должны быть в пределах допускаемых от-
клонений от нормативных во избежание возникновения негативных факторов,
оказывающих влияние на механическую прочность и пространственную ус-
302
тойчивость здания в процессе его возведения и эксплуатации; совместимость
размеров конструкций и монтажных систем оборудования здания. Промежу-
точные допуски на составляющие конструкции должны укладываться в общие
допуски на объект в целом.
За основу системы допусков приняты требования EN 13670 «Возведение
железобетонных конструкций» и СНиП 3.01.01 «Несущие и ограждающие
конструкции», при этом ни один из показателей не был принят в сторону уве-
личения, а некоторые - в сторону ужесточения. Возможное накопление плю-
совых допусков является маловероятным, поскольку любое отклонение от
проектного положения есть случайная величина, колеблющаяся в ту или в
другую сторону.
Любые промежуточные допуски при возможном суммировании должны
укладываться в общие допуски на объект в целом. Так, при высоте здания
200 м максимальные отклонения от проектного значения не могут быть более
±80 мм, а отклонение вертикали - 50 мм независимо от высоты.
На всех стадиях строительства, начиная с проектирования, предусмотрена
многоуровневая система контроля качества: помимо предписанных норматив-
ными документами служб контроля со стороны подрядчика, заказчика, адми-
нистративных органов, для ВЗ рекомендуется создание независимых эксперт-
но-технических комиссий по видам проектных и строительно-монтажных ра-
бот.
Необходимо, чтобы показатели долговечности и сроков службы приме-
няемых материалов, изделий и конструкций соответствовали требованиям, из-
ложенным в техническом задании, проекте и других нормативных документах,
регламентирующих качество строительства.
В процессе возведения ВЗ следует осуществлять входной, операционный и
приемочный производственный контроль. Кроме того, необходим постоянно
действующий инспекционный контроль, осуществляемый органами архитек-
турно-строительного надзора. Также обязательно наличие строительной при-
объектной лаборатории при возведении высотных зданий. В схеме опера-
ционного контроля предусматривается программа стандартных и специальных
испытаний.
При возведении ВЗ из монолитного железобетона обязательна оценка
прочности бетона путем испытания отобранных из конструкций образцов не-
разрушающими методами. Неразрушающий контроль прочности бетона про-
водится для всех конструкций ВЗ - фундаментов, ростверков, перекрытий, ко-
лонн, диафрагм, стен, стволов жесткости, лестничных маршей.
Вся поступающая на строительный объект арматура для армирования же-
лезобетонных конструкций должна подвергаться контролю ее механических
свойств, если в результате испытаний хотя бы один из контрольных показате-
лей нарушается, проводят повторные выборочные испытания удвоенного ко-
личества образцов; если в результате повторных испытаний не соблюдается
хотя бы один из контролируемых показателей, партия бракуется.
303
Кровли высотных зданий и комплексов должны быть плоскими, с пара-
петами, внутренним организованным водостоком, проходящим внутри зда-
ния, а воронки организованных водостоков - обогреваемыми. Кровли отдель-
ных конструкций на крыше зданий (пентхаусы, зенитные фонари, архитек-
турные украшения в виде шпилей, башен и т.д.) могут быть запроектированы
скатными.
Для устройства плоских кровель ВЗ рекомендуется применять рулонные
кровельные битумно-полимерные материалы, долговечность которых состав-
ляет не менее 25 лет.
Пожарная безопасность многофункциональных ВЗ на стадии строитель-
ства должна обеспечиваться системами предотвращения пожара и противо-
пожарной защиты, в том числе организационно-техническими мероприятиями.
Для конкретных зданий разрабатывается комплекс дополнительных проти-
вопожарных мероприятий, учитывающих специфику обеспечения их пожар-
ной безопасности с учетом стадии строительства, количества людей на каж-
дом этаже, функционального назначения и размещения помещений внутри
здания и т.д.
Научно-техническое сопровождение строительства ВЗ, включая монито-
ринг поведения здания в процессе возведения, осуществляется под руково-
дством специальной рабочей группы, которая создается из представителей за-
казчика, генерального проектировщика, генерального подрядчика и научно-
исследовательских организаций по специально разработанной программе. На-
учно-техническое сопровождение производится научно-исследовательской
организацией или группой организаций по профилю их деятельности и пре-
дусматривает участие представителей на всех этапах строительства, начиная
от проектирования, в виде экспертизы, консультаций и информационного
обеспечения.
На стадии строительства высотных зданий обязателен мониторинг:
- объектный, включающий все виды наблюдений за состоянием оснований,
фундаментов и несущих конструкций подземной и надземной частей
строящегося здания, а также зданий и сооружений, попадающих в зону его
влияния;
- геолого-гидрологический, включающий системы режимных наблюдений
за изменением состояния грунтов, уровней и состава подземных вод и за
развитием деструктивных процессов: эрозии, оползней, карстово-
суффозионных явлений, оседания земной поверхности и др., а также за со-
стоянием температурного, электрического и других физических полей;
- аналитический, включающий в себя анализ и оценку результатов наблю-
дений, выполнение расчетных прогнозов, сравнение прогнозируемых ве-
личин параметров с результатами измерений, разработку мероприятий по
предупреждению или устранению негативных последствий вредных воз-
действий и недопущению увеличения интенсивности этих воздействий;
-дополнительный, учитывающий конкретные условия площадки строи-
тельства уникального сооружения повышенного уровня ответственности.
304
8.1. Технологические особенности возведения
высотных зданий
Возведение высотных зданий складывается из осуществления известных
технологических процессов по устройству или монтажу конструкций здания:
фундаментов, стен колонн и т.д. Однако особенности этих конструкций и фак-
тор большой высоты, на которой производятся работы, предопределяют ряд
отличий в технологии производства работ, выражающихся в появлении новых
или ином пропорциональном акцентировании средств механизации, видов ра-
бот, технологической документации.
8.1.1. Средства механизации и строительное оборудование
при строительстве высотных зданий
Конструкции высотных зданий предполагают преимущественное приме-
нение для их возведения технологий монтажных, бетонных и наружных отде-
лочных работ. Специфика внутренних отделочных работ, также обязательных
при строительстве высоток, позволяет не рассматривать их в плане технологи-
ческих отличий от обычного строительства, поскольку «высотность» в их вы-
полнении ограничена высотой отдельного этажа и определяется, по ценовым
показателям, классом здания.
Монтажные операции, сами по себе, практически не отличаются от обыч-
ных: сохраняется традиционная оснастка, приспособления и приемы, бази-
рующиеся на установке конструкций в проектное положение с помощью кра-
на. Состав конструкций, монтируемых в составе каркаса высотных зданий,
включает стальные колонны и балки, стеновые панели, опалубочные элементы
колонн, стен и перекрытий. Можно отметить повышенное внимание к опера-
ционному контролю качества монтажных работ, но это свойственно всем рабо-
там при осуществлении высотного строительства.
При возведении высотных зданий из монолитного железобетона исполь-
зуемые опалубочные системы также не имеют каких-либо специальных отли-
чий, кроме систем, специально спроектированных для высотного строительст-
ва по типу скользящей или вертикально-переставной опалубки. В таких систе-
мах особое внимание уделяется безопасносности работ на высоте.
Технологические приемы укладки и выдерживания бетона и конструкций, в
целом, остаются традиционными, - ужесточаются требования по проведению
контроля этих операции
Наиболее очевидные отличия высотного строительства с позиций приме-
няемых машин, механизмов и приспособлений проявляются в средствах для
транспортирования грузов и обеспечения безопасности работ на высоте.
Для обеспечения скоростного и безопасного строительства высотных зда-
ний необходимо применять специальное подъемно-транспортное оборудование:
грузоподъемные краны, грузовые и грузопассажирские подъемники. Потреб-
ность в основных механизмах определяется в ППР в соответствии со сроками
выполнения работ на основании календарного плана строительства объекта.
305
Грузоподъемные краны должны обеспечивать работу по бетонированию
конструкций, подачу опалубки и арматуры. Подачу бетонной смеси необходи-
мо осуществлять бетононасосами и бетонораспределительными стрелами. По-
дачу других грузов и инструментов необходимо осуществлять грузовыми и
грузопассажирскими подъемниками. Для уменьшения числа грузоподъемных
кранов следует использовать самоподъемную или подъемно-переставную опа-
лубку, значительно сокращающую затраты кранового времени.
При выборе грузоподъемных устройств следует учитывать:
- объемно-планировочные и конструктивные решения строящегося объекта;
- методы организации строительства;
- способы возведения монолитного каркаса здания, монтажа сборных кон-
струкций и внутренних инженерных систем;
- технико-экономические характеристики грузоподъемных устройств;
- массу подаваемых пакетов арматуры или арматурных каркасов, элементов
опалубки и способ подачи бетонной смеси в конструкции;
- наличие зон ограничения работ на объекте.
При определении числа грузоподъемных кранов следует рационально рас-
пределять поднимаемые грузы между грузоподъемными кранами и грузовыми
или грузопассажирскими подъемниками. Все башенные краны следует связы-
вать единой системой управления, исключающей возможность столкновения
кранов или поднимаемых ими грузов.
Перечень и места установки подъемно-транспортного оборудования
должны быть разработаны в проекте организации строительства ПОС и ППР.
8.1.1.1. Краны для высотного строительства
a - башенные краны для частей здания, высотой до
70...80 м; б - приставные краны для зданий или их
частей высотой до 130 м; в - самоподъемные краны
для возведения зданий высотой до 500 м
Согласно существующим да-
нным, применение традицион-
ных башенных кранов при
строительстве зданий ограничи-
вается высотой подъема груза на
70...80 м (при большей высоте
соотношение параметров «безо-
пасность, грузоподъемность, мас-
са, стоимость» становится неоп-
тимальным). Подъем грузов на
130...140 м обеспечивают при-
ставные краны, вертикальная
башня которых раскрепляется на
возведенных конструкциях стро-
ящегося здания (рис. 3.25). При
строительстве высотных зданий
высотой до 130 м часто исполь-
зуется комплексное использова-
306
ние башенных (стадия возведения до высоты 50...60 м) и приставных кранов
(более высокая часть здания).
При высоте заданий 130 м и более исчерпывается оптимальное соотноше-
ние параметров «грузоподъемность, масса, стоимость» приставных кранов,
хотя отдельные краны этого вида могут обеспечивать подъем грузов до 150 м
по высоте. Здесь начинается область применения самоподъемных кранов, не
имеющих ограничений по высоте подъема грузов. Краны такого рода закреп-
ляются на жестких стволах ядер жесткости или на внешнем контуре здания и
имеют высоту башни и конструкции креплений и перемещений, обеспечи-
вающие их работу по ярусам, высотой 30...40 м (рис. 3.25).
Вопросы, связанные с размещением и привязкой к объекту грузоподъем-
ных кранов и подъемников, а также с определением опасных зон и ограни-
чений в работе строительных машин на площадке, следует рассматривать
в каждом конкретном случае применительно к условиям производства ра-
боте учетом требований их безопасной эксплуатации. Места установки подъ-
емников определяют с учетом мест расстановки грузоподъемных кранов
(рис. 3.26, я, б).
Для приема строительных материалов на этажах применяют грузовые
площадки с ограждениями (рис. 3.26, в). Крепление грузовых площадок вы-
полняют телескопическими стойками или анкерными устройствами.
Рис. 3.26. Установка башенных кранов для высотного строительства:
а - схема установки приставного башенного крана и грузопассажирского подъемника;
б - схема установки самоподъемного башенного крана и грузопассажирского подъемника;
1 — кран; 2 — каркас возводимого здания; 3 — монтажные связи крана; 4 — мачта подъемника;
5 - грузопассажирская кабина подъемника; 6 — монтажные связи подъемника); в — схема
установки выносной грузовой площадки (7 - каркас возводимого здания; 2 - грузовая
площадка; 3 - ограждение; 4 - телескопическая стойка)
307
После сборки здания такие краны демонтируются и по частям спускаются
с помощью лебедок. В зарубежной практике строительства практикуется при-
ем, когда краны такого рода консервируются и остаются на кровле здания для
последующего использования при капитальных ремонтах.
8.1.1.2. Средства для транспортирования бетонной смеси на этажи
Для транспортирования бетонной смеси на высоту используются, в основ-
ном, бадьи и бетононасосы стационарного типа. Применение бадей определя-
Рис. 3.27. Подача бетонной смеси
бетононасосами при строительстве
высотных зданий
ется малыми объемами монолитных работ
в каркасах сборного типа. Для зданий с
монолитным каркасом более характерно
использование бетононасосов с произво-
дительностью 20...40м3/ч. При этом
большинство бетононасосов такого типа
обеспечивают эффективную перекачку
смеси на 40...50 м по вертикали, поэтому
подача смеси на большую высоту осуще-
ствляется каскадом, с применением не-
скольких насосов и промежуточных емко-
стей (рис. 3.27). Укладка бетонной смеси
непосредственно в опалубку осуществля-
ется с применением бетонораздаточных
стрел, устанавливаемых на самоподъем-
ных или вертикально перемещаемых мач-
тах-опорах высотой 30...40 м. Такты вер-
тикального перемещения таких устройств
соответствуют темпам возведения 3...4
этажей. В целом, обеспечение подачи бетонной смеси на рабочие горизонты
высотных зданий на сегодняшний день не вызывает проблем и хорошо техни-
чески обеспечено.
8.1.1.3. Средства для подъема грузов и людей, обеспечения работ
на фасаде здания
При строительстве высотных зданий, к традиционной проблеме подъема
мелких грузов на стадии отделочных работ, добавляется проблема обязательно-
го подъема на высоту строительных рабочих на стадии возведения каркаса. Для
этих целей применяются специальные грузопассажирские подъемники, имею-
щие грузоподъемность до 3 т и вместимость до 15...20 чел. при средней высоте
подъема до 300 м. Установка подъемников производится после возведения
5... 10 этажей надземной части и они обслуживают как отделочные работы, так и
подъем людей на этажи, близкие к рабочим горизонтам монтажных вди бетон-
ных работ. Количество и тип подъемников определяется исходя из конфигура-
ции здания и требований по организации строительных работ на объекте.
308
Относительно самостоятельным элементом обеспечения высотного строи-
тельства являются средства обеспечения работ по устройству ограждающих
конструкций наружных стен или отделке фасада. Здесь, отвлеченно от конст-
рукции ограждений, требуется динамично обеспечивать рабочие площадки для
размещения людей и оборудования по внешнему контуру здания на большой
высоте. В строительстве гражданских зданий для этих целей используются леса
и навесные подмости разных типов. Однако большинство типов стоечных
строительных лесов применимо до 100 м по высоте. Традиционные навесные
подмости малой площади и грузоподъемности также плохо обеспечивают дина-
мику работ на фасаде, требуя значительных затрат на частые перестановки. Ре-
шение этих проблем при осуществлении работ на фасаде высотных здании сле-
дует ожидать с применением специальных фасадных платформ (рис. 3.28).
Рис. 3.28. Примеры использования фасадной платформы
309
8.1.1.4. Дополнительные средства обеспечения работ
при строительстве высотных зданий
Специфика возведения высотных зданий предопределяет использование
дополнительных технических средств, обеспечивающих безопасность и при-
емлемые климатические условия наружных строительных работ. К ним отно-
сятся ветровые ограждения и защитные укрытия.
Фактор наличия постоянной ветровой нагрузки на высоте оказывает серь-
езное внимание на безопасность монтажных работ. Проведенные исследования
свидетельствуют, что при высотах 50 м и более на боковых поверхностях
строящегося здания возникают локальные, случайно направленные, верти-
кальные ветровые потоки (рис. 3.29).
Рис. 3.29. Ветровые нагрузки при строительстве высотных зданий
и борьба с ними
Дополнительно, в уровне верхнего обреза здания, наряду с усилением вет-
ровой нагрузки с ростом высоты, при монтаже элементов большой площади
(стеновые панели, панели опалубки), возникают горизонтальные локальные
ветровые потоки большой силы, существенно осложняющие монтаж (рис.
3.29, а). Конечно, эти ветровые нагрузки оказывают и чисто физиологическое
негативное воздействие на рабочих. Проблема ветровых нагрузок усугубляет-
ся в Российских условиях низкими температурами воздуха в зимний период
работ. В силу этого, специфика наружных работ на строительстве высотных
зданий требует применения ветровых ограждений зон монтажных и наружных
отделочных работ, устройства тепляков и иных обогреваемых пространств.
В практике зарубежного строительства высотных зданий повсеместно
применяются специальные вертикальные ветровые ограждения рабочего тори-
зм
зонта сборки здания (рис. 3.29, б). Так, например, фирма PERI выпускает по-
добные ограждения, унифицируя их со своими опалубочными системами.
Практика возведения высотных зданий комплекса «Москва-СИТИ» пока-
зала, что ряд фирм использует для комплексного решения вопросов защиты от
ветра и низкой температуры воздуха прием устройства тепляков в зонах сбор-
ки каркаса здания. При этом выбор ветрозащитных и утепляющих материалов,
разработка силовых конструкций тепляка, выбор средств обогрева воздуха,
целиком относятся к компетенции организации - генподрядчика.
Производство фасадных работ при строительстве высотных зданий повсе-
местно выполняется с применением ветрозащитных и теплоизоляционных ог-
раждений (сетки специального назначения, тканевые завесы и т.п.). По сути, в
зоне работ на фасаде формируется тепляк, конструктивно совмещенный со
средствами подмащивания. Перемещения такого тепляка адекватны переме-
щениям используемых устройств, работы по сборке и разборке совпадают с
моментами сборки и разборки таких устройств. Конструктивное решение та-
кого рода тепляков и ограждений разнообразно и лежит в компетенции орга-
низации, производящей работы.
8.2. Технологические особенности работ нулевого цикла
Высотные здания повсеместно создаются с развитой заглубленной под-
земной частью, призванной обеспечить восприятие вертикальных и опрокиды-
вающих нагрузок от башни здания. Площадь подземной части, как правило,
превышает площадь надземной части здания в 1,5...2 раза, а глубина заложе-
ния фундаментов - 10...20 м.
8.2.1. Производство земляных работ
Резкое увеличение глубины заложения фундаментов по сравнению с тра-
диционными привело к невозможности осуществлять разработку грунта кот-
лованов высотных зданий с применением естественных откосов выемок, уве-
личивающих площадь подошвы здания в 2...3 раза. Для разрешения этой про-
блемы были активно востребованы технологии устройства подземной части
«стена в грунте» и методы шпунтовых и свайных ограждений (рис. 3.30).
Рис. 3.30. Основные типы ограждений вертикальных откосов при устройстве
подземной части высотных зданий
Типы ограждений
Сваи-стойки
с забиркой
Секущие сваи или
стены из свай
311
Следует отметить, что эти технологии требуют специальной техники и ос-
нащения, что привело к их концентрации в составе специализированных строи-
тельных организаций, не относящихся к категории генподрядчика.
Технологические проблемы устройства заглубленных котлованов с верти-
кальным ограждением откосов, концентрируются вокруг обеспечения надеж-
ного раскрепления ограждающих котлован стен и грунта в целом, до момента
создания пространственно жесткой конструкции подземной части. С целью ее
решения, вертикальные ограждения откосов чаще всего совмещают с наруж-
ными стенами подземной части здания, применяя по ходу разработки грунта
различные приемы креплений ограждения и закрытые способы разработки
грунта маломерной строительной техникой вкупе с устройством свай-колонн.
Эти вопросы остро встают при строительстве высотных зданий в зоне сло-
жившейся застройки. Проектирование, согласование и утверждение, непосред-
ственное исполнение конструкций крепления вертикальных откосов, как пра-
вило, относится к функциям генерального подрядчика.
Земляные работы при устройстве подземной части чаще всего вы-
полняются с применением одноковшовых экскаваторов, оснащенных ковшами
типа прямой или обратной лопаты. В этом случае разработка ведется ярусами
по 3...4 м и такого рода работы требуют детальной проработки схем движения
экскаваторов и транспорта. При использовании приемов закрытой разработки
грунта (рис. 3.31) применяются погрузчики и мини экскаваторы; выемка грунта
из котлована может осуществляться с помощью кранов. Земляные работы, как
правило, выполняются специализированными строительными организациями,
располагающими соответствующей землеройно-транспортной техникой.
Стадия земляных работ при строительстве высотных зданий дополнитель-
но сопровождается специальными работами, связанными с водопонижением и
защитой от грунтовых вод. Технология выполнения этих работ требует специ-
альной техники и оснастки, что также влечет за собой привлечение к работам
специализированных строительных организаций.
Рис. 3.31. Основные приемы крепления вертикальных откосов выемок
312
Весь комплекс работ, связанных с устройством котлована высотного зда-
ния, значительно более сложен, продолжителен и дорог по сравнению с анало-
гичными работами на традиционных гражданских зданиях. Используемые при-
емы, методы и способы осуществления работ требуют тщательной проектной
индивидуальной проработки и множества согласований, что предопределяет
наличие специального ППР на производство земляных работ, включающего
проработку вопросов устройства вертикальных откосов, поярусной разработки
грунта вкупе с транспортными развязками, решения по водопонижению и за-
щите от грунтовых вод.
8.2.2. Устройства фундаментных плит высотных зданий
Устройство фундаментной плиты в потоке работ по устройству поземной
части высотного здания представляет собой сложный и достаточно продолжи-
тельный самостоятельный этап, требующий от генподрядчика специальной
организационной и технологической подготовки. Весьма часто конструкция
основания высотных зданий решается в виде свайно-плитных фундаментов,
что предваряет устройство фундаментных плит работами по устройству на-
бивных свай.
Фундаментные плиты высотных зданий повсеместно выполняются из мо-
нолитного железобетона и имеют достаточно сложные очертания в плане при
толщине 2...4 м и общем объеме 3000...4000 м. Практика отечественного
строительства позволяет сегодня выделить следующие основные технологиче-
ские проблемы, связанные с их устройством:
1. Арматурный каркас фундаментных плит представляет собой мощные
нижнюю и верхнюю многослойные сетки, опирающиеся на стержни верти-
кальной арматуры с системным шагом 0,5... 1 м, с местным дополнительным
армированием в зоне несущих колонн и пилонов (рис. 3.32, 3.33). В силу этого,
арматурный каркас становится как бы самостоятельной конструкцией, тре-
бующей решений по обеспечению устойчивости и безопасности на всех ста-
диях его создания.
2. Предусматриваемые высокопрочные бетоны (обычно класса В40 и бо-
лее с пониженным содержания цемента и повышенной подвижности бетонной
смеси) существенно повышают требования к процессам изготовления, транс-
портирования и укладки смеси.
3. Требования по непрерывности бетонирования фундаментной плиты в
сочетании с большой толщиной плиты и площади участков бетонирования
приводят:
- к необходимости замедления сроков схватывания смеси после укладки до
12...20 ч;
- к использованию бетоноукладочных комплексов большой производитель-
ности в сочетании с привлечением большого количества транспортной
техники (рис. 3.33);
- к привлечению значительного числа вибраторов и тщательному обеспече-
нию вибрирования смеси во всех локальных объемах укладки.
313
Рис. 3.32. Пример устройства опалубки и арматуры для
отдельной захватки фундаментной плиты толщиной 4,5 м
Рис. 3.33. Пример бетонирования фрагмента фундаментной
плиты высотного здания с применением 4-х стационарных
бетононасосов
4. Выдерживание массивных фундаментных плит после укладки смеси
протекает с соблюдением крайне жестких температурных требований по ско-
ростям разогрева-остывания бетона и температурным перепадам между цен-
тральными и краевыми зонами. Так, например, при устройстве 4,5 м фунда-
ментной плиты одного из зданий комплекса «Москва-СИТИ» проектные пред-
писания требовали ограничить абсолютные температуры бетона в плите 50 °C
при градиентном перепаде температур по толщине плиты не более 2 °C. Ре-
альное обеспечение этих требований влечет применение тепляков (см. рис.
3.33), специальных приемов и средств выравнивающего обогрева в сочетании
с мероприятиями тщательного независимого температурного контроля выдер-
живания бетона, как в летних, так и в зимних условиях работ.
314
Перечень технологических проблем, связанных с устройством фундамент-
ных плит подземной части высотных зданий можно было бы продолжить, од-
нако приведенного выше достаточно для того, чтобы в составе ППР на строи-
тельство высотного здания раздел, связанный с устройством фундаментной
плиты имел самостоятельное и обязательное значение.
8.2.3. Устройства вертикальных и горизонтальных
конструкций подземной части
Конструкции стен и перекрытий подземной части здания из монолитного
железобетона не имеют сколь либо значительных технологических отличий при
производстве опалубочных, арматурных и бетонных работ. Они характеризуют-
ся, в основном, повышенной массивностью (колонны, пилоны, несущие стены,
балки), интенсивным армированием и применением высокопрочных бетонов.
По сравнению с фундаментными плитами при их устройстве существенно сни-
жается интенсивность бетонирования и технология бетонных работ вполне ук-
ладывается в традиционные схемы использования автомобильных или стацио-
нарных бетононасосов с распределительными стрелами или решается по методу
«кран-бадья». Соответственно, нет проблем при использовании кранов любых
типов для обеспечения опалубочных и арматурных работ. Некие технологиче-
ские особенности их изготовления могут быть вызваны устройством защитных
покрытий в составе этих конструкций (гидроизоляция, утепление и т.п.).
8.3. Технология возведения надземной части здания
Возведение надземной части строится с использованием известных техно-
логий и технических средств. В этот период на строительной площадке фор-
мируется относительно постоянный продолжительный строительный поток
(люди, техника, материалы, документы).
Вертикальные ограждающие конструкции (наружные стены здания) уст-
раиваются либо в цикле возведения этажей (монтаж стеновых панелей), либо в
виде самостоятельного набора работ, отстающего от работ по устройству не-
сущих конструкций здания. В последнем случае, такие работы ведутся яруса-
ми с отставанием от работ по возведению конструкций на 5 и более этажей. На
этой стадии работ особое внимание уделяется безопасности работ: устраи-
ваются ограждения-козырьки в зонах монтажных работ, устраиваются защит-
ные настилы над и под зонами фасадных работ. Правила и техника выполне-
ния таких работ особо оговаривается в составе технологической документации.
Отделочные работы при строительстве высотных зданий выполняются
поярусно, по мере их возведения. «Ярусность» отделки напрямую связана с
наличием технических этажей в составе здания, поскольку на этих этажах ре-
шаются вопросы устройства промежуточных кровель и обеспечения времен-
ного снабжения зон отделочных работ водой, теплом и энергией. В виду со-
вмещения разных видов работ и большого количества рабочих, эта стадия ра-
бот также характеризуется повышенными требованиями по безопасности.
315
Для конструкций подземной части здания, как и всех других монолитных
несущих железобетонных конструкций любых зданий, предусматривается
тщательных контроль качества используемых материалов и получаемого кон-
струкционного материала.
Основным материалом, используемым для строительства каркаса высот-
ных зданий и сооружений, является монолитный железобетон. Хотя бы пото-
му, что самые высокие здания мира уже построены на основе монолитного
железобетонного каркаса, в том числе и мировые рекордсмены: башня БУРЖ-
ДУБАИ (высота - 818 м) и небоскребы нефтяного концерна ПЕТРОНАС в
Малайзии (высота 432 м). Следует отметить, ежегодное производство бетона
используемого для возведения монолитных конструкций различных зданий и
сооружений превышает 1,5 млрд, м3, а на изготовление этих конструкций рас-
ходуется больше половины мирового производства цемента. Более того, моно-
литный бетон по объему производства и области своего применения превыша-
ет другие виды строительных материалов. Например, показатель применения
монолитного бетона на душу населения в США составляет 0,75 м3, в Японии -
1,2 м3, Германии - 0,8 м3, Франции - 0,5 м3. Для сравнения в странах СНГ он
значительно меньше - от 0,15 до 0,2 м3.
Очевидно, что расширению области применения монолитного бетона в
высотном строительстве будет способствовать освоение новых технологий
строительства, создание и использование современных опалубочных систем,
систем комплексной механизации технологических процессов приготовления,
доставки, подачи и укладки бетонной смеси, применение ускоренных методов
твердения при круглогодичном производстве работ.
Основу процесса возведения монолитных высотных зданий составляет
комплекс технологических и организационных мероприятий, направленных на
оптимизацию сроков производства работ, снижение трудоемкости работ и
обеспечение требуемого качества конструкций.
Мировая практика показывает, что в основном применяют бетон классов
В40-В60. В последние годы наметилась тенденция к применению высоко-
прочных бетонов классов В60-В90. При возведении монолитного каркаса
комплекса ФЕДЕРАЦИЯ в г. Москве применен бетон класса В60 и В80-В90.
С конструктивной точки зрения целесообразно использовать класс бетона в
соответствии с действующими нагрузками по высоте здания. Примером ра-
ционального использования классов бетона может служить каркас JIN МАО
BUILDING W SZANGHAJU (г. Шанхай, Китай) (рис. 3.34). Мегаколоны на
нижних этажах имели сечение 1,5х5,0 м с переходом на более высоких этажах -
1,0x3,5 м. При этом класс бетона варьировался от В80 до В40.
В 72-этажном здании высотой 264 м «Tiump World Tower» (г. Нью-Йорк,
США) прочность бетона варьировалась также и по высоте сооружения и по
видам конструктивных элементов (рис. 3.35). В нижних этажах применили
класс бетона В85.
316
Стальной каркас
Мегаколонны
Атриум
Связи ядра жесткости
Фундаментная
плита на сваях
Рис. 3.34. Распределение прочности бетона по высоте (а)
и схема конструкции (б) башни «Jin Мао Building w Szanghaju»
(г. Шанхай, Китай)
Рис. 3.35. Распределение прочности бетона
по высоте здания в колоннах (а) и связях (б)
145,038 PSI
317
На необходимость тщательной проработки технологии уже на стадии
проектирования монолитных каркасов необходимо обращать внимание уже
при разработке специальных технических условий на проектирование высо-
ток.
8.3.1. Технология производство бетонных работ
8.3.1.1. Требования к материалам и состав бетона
Материалы, используемые для приготовления бетонной смеси, должны
соответствовать требованиям норм. При использовании материалов следует
обеспечить тщательный анализ их свойств и постоянное наблюдение за одно-
родностью поставляемых бетонных смесей.
Цементы
Все цементы, соответствующие требованиям действующих норм, в том
числе ГОСТ 10178, ГОСТ 30515, могут использоваться для производства бе-
тона. Выбор того или иного цемента осуществляется исходя из удобоуклады-
ваемости бетонной смеси, прочности бетона и интенсивности ее набора.
Заполнители
В качестве крупного заполнителя необходимо применять щебень, удовле-
творяющий требованиям ГОСТ 8267. Наибольший размер крупного заполни-
теля не должен превышать 1/3 расстояния между арматурными стержнями,
максимальный размер крупного заполнителя должен находиться в пределах от
10 до 20 мм. Прочность (дробимость) щебня должна соответствовать принято-
му классу бетона по прочности на сжатие и приниматься при подборе состава
бетона.
В качестве мелкого заполнителя следует применять пески, удовлетворяю-
щие требованиям ГОСТ 8736, ГОСТ 26633.
Не допускается применение природной песчано-гравийной смеси и гра-
вия.
С целью снижения тепловыделения в массивных железобетонных кон-
струкциях (фундаментных плитах и т.п.) при производстве бетона следует
использовать тонкодисперсные инертные или полуинертные минеральные
наполнители: молотые известняк, доломит, кварц, летучую золу, микрокрем-
незем, доменный шлак, допускаемые к применению соответствующими нор-
мами.
Химические добавки
С целью достижения высоких показателей удобоукладываемости бетон-
ной смеси при высоких классах бетона по прочности на сжатие необходимо
применять пластификаторы бетонной смеси, в том числе: суперпластификато-
ры СМ-1, СМ-2, ГП-1, стахимент-2000, удовлетворяющие требованиям дейст-
вующих норм.
318
Кроме добавок-пластификаторов в зависимости от особенностей возводи-
мых конструкций, температурно-влажностных условий и заданных темпов
строительства необходимо применять замедлители потери подвижности бе-
тонной смеси, ускорители набора прочности бетона, модификаторы вязкости
бетонной смеси, удовлетворяющие требованиям норм.
При применении комплекса химических добавок должна быть проверена
совместимость индивидуальных добавок.
С целью сокращения усадочных деформаций и исключения образования
недопустимых усадочных трещин в монолитных железобетонных конструкци-
ях необходимо применять расширяющие добавки.
С целью повышения удобоукладываемости бетонной смеси в сочетании с
повышением темпа роста прочности бетона, ускорения оборачиваемости опа-
лубок и снижения энергетических затрат следует применять комплексные до-
бавки.
При производстве бетонных работ при отрицательных температурах воз-
духа необходимо применять комплексные добавки.
Состав бетона
Состав бетона должен быть подобран с целью обеспечения всех заданных
характеристик, как в свежем, так и в затвердевшем состоянии. Подбор состава
должен осуществляться в соответствии с требованиями норм техническими
службами изготовителя бетона или научно-исследовательскими организация-
ми. При подборе состава, кроме заданных показателей расплыва (осадки) ко-
нуса бетонной смеси и прочности бетона на сжатие, должны учитываться со-
храняемость удобоукладываемости при различных температурно-влажностных
условиях, темп набора прочности, морозостойкость, водонепроницаемость,
условия эксплуатации конструкций.
При подборе состава бетона, к которому предъявляются дополнительные
требования (модуль упругости, распалубочная прочность, прочность при
растяжении, коррозионная стойкость), следует учитывать свойства исходных
материалов и технологию производства бетонной смеси. В этих случаях со-
став бетона, обеспечивающий заданные показатели по удобоукладываемо-
сти и прочности, проверяют на соответствие другим показателям качества.
Если это условие не выполняется, то производят подбор состава бетона с
применением различных модифицирующих добавок и технологических при-
емов, обеспечивающих получение бетона со всеми заданными показателями
качества.
Бетонная смесь, предназначенная для транспортирования по трубопрово-
дам, должна обладать повышенной вязкостью, однородной структурой, удобо-
перекачиваемостью и обеспечивать достижение требуемых физико-механичес-
ких характеристик бетона. Консистенция подобранной бетонной смеси должна
обеспечивать перекачивание ее по трубопроводу на предельное расстояние (по
горизонтали и вертикали) без расслоения и образования пробок в трубопрово-
де под воздействием избыточного давления.
319
Подбор номинального состава бетона производят при возведении новых
видов конструкций и изменении потребительских качеств бетона, технологии
производства и свойств исходных материалов. Номинальный состав бетона
подбирается из материалов, наиболее представительных для данного предпри-
ятия, с учетом применяемых технологий приготовления и транспортирования
бетонных смесей, методов укладки и режимов выдерживания.
Рабочие составы подбираются путем корректировки номинальных соста-
вов на основании данных о свойствах бетона пробных замесов.
Результаты подбора номинального состава бетона должны быть оформле-
ны в журнале подбора состава бетона и утверждены изготовителем. Рабочие
составы оформляются за подписью руководителя лаборатории изготовителя.
Приготовление бетонных смесей
Приготовление бетонных смесей должно осуществляться на специализи-
рованных бетоносмесительных узлах, оснащенных смесителями принудитель-
ного действия, оборудованных системами автоматического управления дози-
ровкой компонентов бетонной смеси по заданной ее удобоукладываемости с
точностью, соответствующей требованиям норм. Химические добавки вводят
в бетонную смесь в виде раствора рабочей концентрации.
При применении комплексных добавок необходимо раздельное приготов-
ление их растворов и смешивание этих растворов в дозаторе воды непосредст-
венно перед введением их в бетонную смесь.
Продолжительность перемешивания бетонной смеси, в том числе с добав-
ками, устанавливается экспериментальным путем из условия обеспечения од-
нородности смеси и качественных характеристик бетона.
При производстве бетонных работ в зимних условиях для приготовления
смеси должны использоваться подогретые заполнители и вода.
Каждая партия поставляемой на объект бетонной смеси должна сопрово-
ждаться документом о качестве.
8.3.1.2. Транспортирование подача и укладка бетонных смесей
Организация транспортирования бетонной смеси должна обеспечивать
непрерывную работу бетононасосов при ее укладке.
Транспортировать бетонные смеси необходимо только автобетоносмеси-
телями.
Не допускается наличие остатков воды и снега в автобетоносмесителе пе-
ред его загрузкой бетонной смесью.
В целях предотвращения расслоения и сохранения технологических
свойств перевозимой бетонной смеси должны соблюдаться следующие усло-
вия:
- перевозить бетонные смеси следует по дорогам с жестким покрытием;
- время транспортирования должно обеспечивать температуру укладываемой
в опалубку бетонной смеси к началу выдерживания не менее расчетной;
320
- высота свободного падения бетонной смеси должна составлять не более
2,0 м. При большей высоте подачу смеси к месту укладки осуществляют
по специальным лоткам.
Доставка бетонных смесей должна осуществляться в соответствии с гра-
фиком, разработанным изготовителем, потребителем и транспортной органи-
зацией.
Удобоукладываемость и температуру бетонной смеси определяют на мес-
те ее приготовления и на объекте. Температура бетонной смеси в летних усло-
виях может не контролироваться.
Подвижность бетонной смеси при ее приготовлении устанавливают в за-
висимости от требуемой подвижности смеси на объекте, с учетом фактической
потери подвижности при транспортировании.
Подача и укладка бетонной смеси
Подачу бетонной смеси к месту укладки необходимо производить бетоно-
насосными установками (рис. 3 .36). Технические характеристики бетонона-
сосных установок и распределительных стрел ведущих производителей пред-
ставлены в прил. 3. Систему «кран - бадья» допускается использовать как ре-
зервный вариант.
В зимний период необходимо устройство временного обогреваемого по-
мещения или тепляка, в котором располагают бетононасосную установку, уте-
пление бетоновода, оснащение его защитными фартуками и принятие других
мер с целью сохранения температуры бетонных смесей в процессе подачи и
распределения.
Для распределения перекачиваемой смеси следует использовать автоном-
ные переставные распределительные стрелы и переносные механические стре-
лы (рис. 3.37; 3.38). Выбор распределительных стрел производится при разра-
ботке ПОС и ППР. Технические характеристики распределительных стрел ве-
дущих производителей представлены в прил. 3.
Распределительная стрела состоит из несущих элементов - секций бетоно-
вода с концевым резинотканым рукавом и поворотного устройства. Стрелы в
зависимости от их длины бывают двух-, трех- и четырехсекционными
рис. 3.37, 3.38.
Система раздаточных стрел позволяет работать на любых объектах и на
любой фазе строительства.
На начальной стадии строительства независимо стоящая стрела с опорной
колонной используется для бетонирования фундаментной плиты и первых
этажей. По мере возведения здания с помощью гидравлического подъемного
устройства стрела поднимается вверх через рамные или шахтные перекрытия
для подачи бетона на более высокие этажи. На объектах с большими площа-
дями бетонирования распределительная стрела может быть быстро перемон-
тирована с одной опорной колонны на другую.
321
Рис. 3.36. Схема подачи бетонной смеси бетононасосом:
1 - автобетоносмеситель; 2 - бетононасос; 3 - бетоновод;
4 - автономная распределительная стрела
Рис. 3.37. Бетонораспределительные стрелы с гидравлическим подъемом на опорной
колонне
322
Рис. 3.38. Гидравлические бетонораспределительные стрелы
на передвижной платформе
Способы подачи, распределения, укладки и уплотнения смеси, удобоукла-
дываемость бетонной смеси, толщина и направление укладываемых слоев, до-
пустимая продолжительность перекрытия слоев (последующий слой бетонной
смеси должен укладываться до начала схватывания предыдущего слоя), необ-
ходимая интенсивность подачи бетонной смеси, потребность в опалубке, ме-
ханизмах и рабочих должны соответствовать указанным в ППР.
Радиус действия бетононасоса по горизонтали колеблется в пределах
220...300 м или по вертикали - до 40...50 м. При больших расстояниях или
высотах используют 2... 3 последовательно расположенных насоса.
Применение монолитного конструкционного легкого бетона
при возведении высотных зданий
Монолитный легкий бетон наиболее широко применялся и применяется в
настоящее время в США, Австралии, Японии, Германии, Австрии, Венгрии,
Румынии и др. европейских странах. Особенно эффективно монолитный лег-
кий бетон используется при возведении высотных зданий (например,
«Australian Square» - в Сиднее, «Picasso Tower» в Мадриде, «Like Point Tower»
- в Чикаго, административные здания высотой 218, 222 и310м-вг. Хьюсто-
не, правительственное здание «Tokyo City Hall» в Японии.
Монолитные перекрытия из легких бетонов классов по прочности на сжа-
тие В15...В30 рекомендованы МГСН 4. 19-05 к применению в высотных зда-
ниях, строящихся и в России.
Следует отметить применение монолитного легкого бетона класса
В25...В30 в следующих примерах уникальных конструкций и сооружений
гражданского назначения США:
323
- складчатое оболочечное покрытие здания «Assembly Hall» Иллинойского
университета; здесь 24 изогнутых сегментных пластины связаны предва-
рительно напряженной кольцевой балкой диаметром 122 м;
- покрытия из сводов-оболочек, опирающихся на четыре контрфорса, про-
летом 18... 28 м для терминала аэропорта Кеннеди (Нью-Йорк).
При оценке в вышеуказанных странах эффективности применения моно-
литного легкого бетона в зданиях, особенно высотных, принимается во внима-
ние не только эффект снижения их массы на 20...30% с соответствующим
снижением нагрузки на основания и возможным существенным сокращением
расхода арматуры и расходов на возведение фундаментов. Большое значение
для фирм, которые производят и транспортируют легкобетонные смеси, имеет
фактор уменьшения их массы на 20...50%.
Немаловажно отметить, что проектировщики при выборе легкого бетона
во многом руководствуются обеспечением безопасности эксплуатации здания,
а именно: требованием его пожаростойкости. Исследования, выполненные во
многих странах, установили значительное преимущество легкобетонных кон-
струкций в огнестойкости не только в сравнении с металлоконструкциями, но
и в сравнении с аналогичными конструкциями из тяжелых бетонов.
Высокопрочные бетоны
Развитие бетонов для высотного строительства идет по пути создания тя-
желых особо высокопрочных бетонов (/?сж > 80 МПа, у=2200 кг/м3) и легких
высокопрочных бетонов (Асж > 40 МПа, у= 1500 кг/м3).
Эффективность, достигаемая при применении высокопрочного бетона,
обусловлена тем, что при более высокой стоимости данного материала по
сравнению с бетонами низких классов уменьшается требуемое из расчета на
прочность сечение несущей конструкции. Наибольший эффект достигается
при использовании особо высокопрочного, тяжелого бетона в конструкциях
колонн высотных зданий за счет снижения количества арматуры и уменьше-
ния сечения колонны. Использование легких высокопрочных бетонов наибо-
лее эффективно в междуэтажных перекрытиях и ограждающих конструкциях
высотных зданий, при этом наряду со снижением массы конструкций приме-
нение легких высокопрочных бетонов обеспечивает также снижение уровня
шума и энерго- и теплозатрат при эксплуатации здания.
Высокие требования к строительно-технологическим свойствам бетонов
для высотного строительства обуславливают особые подходы к разработке
технологических составов, что влечет за собой ужесточение требований к ис-
ходным материалам для приготовления бетонов. Существенным отличием бе-
тонов для высотного строительства является повышенный расход цемента
(400...550 кг/м3), применение высокодисперсных заполнителей и использова-
ние комплексных модификаторов на основе активных минеральных добавок и
органических поверхностно-активных веществ. Более жесткие требования
предъявляются к минералогическому составу цемента, его активности и
удельной поверхности. Обязательным условием является применение высоко-
324
качественных заполнителей. Для тяжелых высокопрочных бетонов предпочте-
ние отдается базальтовому и диабазовому щебню и кварцевому песку, а для
легких упор делается на вспученные материалы сферической формы на основе
природных и техногенных алюмосиликатов и силикатов.
Мировой тенденцией по повышению качества бетона, как наиболее рас-
пространенного в строительстве материала, является объединение положи-
тельных качеств легких и тяжелых его видов. То есть снижение средней плот-
ности, и повышение прочности бетона обеспечит возможность сочетание кон-
струкционных и теплоизоляционных свойств этих материалов. Критичной
областью для решения этой проблемы является средняя плотность бетона
1800 кг/м3, при снижении которой ниже этого предела материал теряет в проч-
ности и не способен обеспечить конструкционные характеристики.
Высокопрочный легкий бетон является мелкозернистым бетоном, не со-
держащим крупный заполнитель. Снижение средней плотности достигается за
счет сферических частиц микрометрического размера представляющих собой
углекислый газ в твердой непористой оболочке. В сочетании с подобранными
особым способом компонентами цементно-минеральной составляющей бетона
и специальными модифицирующими добавками полый наполнитель формиру-
ет одновременно плотную и прочную структуру бетона с насыщенной закры-
той пористостью.
Применение высокопрочного легкого бетона в строительстве позволяет:
- сократить вес здания и увеличить максимальную этажность (до 40%) за
счет низкой средней плотности;
- уменьшить требования к основаниям и фундаментам - снизить стоимость
работ на «нулевом цикле» в 2...2,5 раза;
- снизить материалоемкость строительства за счет экономии бетона и ме-
таллической арматуры;
- повысить энергоэффективность здания в процессе его эксплуатации (эко-
номия энергии на отоплении);
- сократить затраты на транспортные и монтажные работы за счет исполь-
зования менее грузоподъемной техники;
- снизить стоимость 1 м2 жилья в многоэтажном здании на 30%.
Общая эффективность строительства за счет применения изделий из высо-
копрочного легкого бетона увеличивается на 30... 35%.
Высокопрочные легкие бетоны представляют собой составы многокомпо-
нентного мелкозернистого композиционного материалы на цементном вяжу-
щем. Состав и расход компонентов подобраны таким образом, чтобы обеспе-
чить высокую прочность дисперсной фазы и дисперсной среды, а также высо-
кой адгезии на границе раздела фаз.
Основным компонентом для снижения плотности бетона используются
полые стеклянные и/или алюмосиликатные микросферы. Каркасообразующая
составляющая включает четыре компонента различной дисперсности, что по-
зволяет добиться высокой плотности упаковки, заполнить поры и получить
прочную структуру. Для повышения прочности на границе раздела фаз ис-
325
пользуется специальный модификатор, бикомпонентная основа которого, при-
витого к поверхности микросфер, способствует комплексному взаимодейст-
вию с цементом и продуктами его гидратации и обеспечивает повышение ад-
гезии цементно-минеральной матрицы к полым микросферам.
Укладка самоуплотняющихся бетонных смесей
Бетонные работы с применением самоуплотняющихся бетонных смесей
(далее - СУБС) должны выполняться специально обученным персоналом. При
этом особому контролю подлежат:
- влияние вибрации на расслоение бетонной смеси;
- скорость укладки бетонной смеси;
- технология укладки бетонных смесей с технологическими перерывами и
влияние перерывов на качество бетона;
- контроль за расслоением бетонной смеси;
- технология укладки бетонной смеси бетононасосом или при помощи ба-
дьи, лотка;
- технология выдерживания и ухода за бетоном.
СУБС должны укладываться в опалубку без вибрации, приводящей к рас-
слоению смеси. Следует учитывать вибрации, создаваемые внешними источ-
никами (от расположенного рядом оборудования и т.п.).
В связи с тем, что под действием собственного веса СУБС растекается и
заполняет все пустоты в густоармированных конструкциях и в опалубке, перед
укладкой смеси следует тщательно проверять герметичность и закрепление
опалубки, соответствие арматуры проектному положению.
Скорость укладки СУБС должна соответствовать допускаемой нагрузке на
опалубку при заданных ее отклонениях.
8.3.2. Технология производства опалубочных работ
Опалубочные системы и опалубочные технологии в основном определя-
ют темпы строительства и трудоемкость работ на бетонных работах. Следует
учитывать, что на высоте более 100 м из-за ветров и туманов краны не всегда
могут полноценно работать, и использовать их можно максимум 4...5 дней
в неделю, а строить за это время нужно не менее этажа. Поэтому на высоте
должны применяться в основном самоподъемные на гидравлическом при-
воде опалубочные системы. При возведении зданий высотой 20...30 эта-
жей можно применять разработанные опалубочные технологии возведения
монолитного каркаса с применением традиционных опалубочных систем
(рис. 3.39).
Однако темы возведения сооружений в таких опалубочных системах не
могут превышать 3...4 этажа в месяц и потребуют разработки специальных
технологий по опалубочным работам и обеспечению безопасных условий тру-
да. При строительстве зданий высотой более 30 этажей необходимо применять
переставные самоподъемные опалубки с гидравлическим приводом.
326
Рис. 3.39. Возведение здания высотой 20 этажей с примене-
нием традиционных опалубочных систем (г. Дубай, 2008 г.)
8.3.2.1. Выбор опалубочной системы
При возведении высотных зданий необходимо выбирать наиболее рацио-
нальные комплекты и типы опалубки. Опалубка и опалубочная технология
должны обеспечивать циклы бетонирования не более 5... 8 суток на возведение
монолитных конструкций этажа.
Выбор типа опалубки производят по следующим критериям сложности
монолитных конструкций высотного здания:
- унифицированность сечения вертикальных конструкций;
- изменение по высоте толщины несущих стен;
- смещение оси стены по высоте здания;
- изменения высот по этажам;
- наличие наклонных монолитных стен;
- различие конструктивных решений каркаса по этажам высотного здания;
- скорость возведения здания;
- возможности и загрузка грузоподъемных кранов и подъемников;
- этажность.
С учетом данных критериев следует применять специальные опалубочные
системы (прил. 4):
- самоподъемные опалубки и опалубочные платформы для зданий высотой
более 25 этажей;
- подъемно-переставные опалубочные системы для зданий высотой до 25
этажей;
- направляемые подъемно-переставные опалубочные системы для зданий
высотой 15... 40 этажей.
327
Выбор типа опалубки следует производить на стадии проектирования зда-
ния. Опалубка на объект должна поставляться комплектно.
Выбор опалубки определяется типоразмерами бетонируемых конструкций
и способом производства бетонных работ.
При разработке ППР и технологических карт крепление опалубки необхо-
димо дополнительно рассчитывать на ветровые нагрузки.
Для возведения прямоугольных колонн применяют веерную опалубку ко-
лонн. При сечении колонн более 900x900 мм применяют щитовую опалубку с
установкой тяжей. Круглые и овальные колонны возводятся в опалубке круг-
лых колонн, состоящей из двух сегментов, соединяемых специальными винто-
выми замками, или в веерной опалубке со специальными вкладышами
(рис. 3.40).
Рис. 3.40. Схемы опалубливания круглых и овальных колонн:
1 - щиты веерной опалубки колонн; 2 - подкос; 3 - индивидуальный вкладыш;
4 - монолитная колонна; 5 - сегмент опалубки круглых колонн
Для монолитных стен применяют рамную каркасную опалубку со щитами
высотой на этаж или опалубку на основе деревянных балок. В качестве добор-
ных элементов могут применяться щиты меньших размеров.
Для стен и конструкций небольших размеров следует применять мелкощито-
вую опалубку.
Монолитные перекрытия возводят в опалубке на основе телескопических
стоек или опорных башен.
Для возведения перекрытия следует применять опалубку с падающей го-
ловкой телескопической стойки, формообразующим элементом которой явля-
ется облегченный опалубочный щит. Данный тип опалубки перекрытий позво-
ляет экономить площадь этажа, занятую под складирование опалубки, что ак-
туально при возведении высотных зданий (рис. 3.41).
328
2
Рис. 3.41. Схема опалубки перекрытий на основе
телескопических стоек с падающими головками:
/ - телескопическая стойка с падающей головкой; 2 - щит
опалубки перекрытий; 3 - продольная балка; 4 - тележка
для транспортирования щитов опалубки перекрытий
Опалубку-стол применяют для возведения монолитных перекрытий вы-
сотных зданий с устройствами для выкатывания столов на край перекрытия.
Для возведения ядер жесткости высотных зданий, в качестве которых вы-
ступают лифтовые блоки, применяют специальную опалубку. Опалубка моно-
литных лифтовых шахт должна допускать распалубку замкнутых внутренних
участков стены и иметь рабочую площадку внутри шахты.
8.3.2.2. Подъемно-переставная опалубка
Основная область применения подъемно-переставной опалубки - возведе-
ние ядра жесткости высотного здания и монолитных наружных стен. Опалубка
позволяет вести работы на большой площади. Совместное перемещение подъ-
емно-переставных подмостей и опалубки в едином блоке позволяет избежать
промежуточного складирования опалубки при переходе с захватки на захватку
по высоте.
Подъемно-переставная опалубка должна включать следующие основные
элементы (рис. 3.42):
- внутренние опалубочные панели;
- наружные опалубочные панели;
- навесные подмости для бетонирования;
- рабочие подмости;
- нижние подмости.
329
Переставная опалубка для наружных стен представляет собой совокуп-
ность модуля опалубки, состоящего из наружной и внутренней опалубочной
панели, несущих рабочих подмостей и анкеров, для крепления опалубки к зда-
нию (рис. 3.43).
Рис. 3.42. Схема устройства подъемно-
переставной опалубки наружных стен:
/ — наружная опалубочная панель; 2 — внут-
ренняя опалубочная панель; 3 — навесные
подмости; 4 — рабочие подмости; 5 - ниж-
ние подмости; 6 — монолитные конструкции
Рис. 3.43. Схема монтажа переставной опалубки:
а — монтаж рабочих несущих подмостей; б — подъем внутренней опалубочной панели
на рабочий горизонт; в — подъем наружной опалубочной панели на рабочий горизонт;
г — установка арматуры
Перемещение опалубки на другую захватку производят с помощью грузо-
подъемного крана в следующей последовательности (рис. 3.44):
- демонтируют внутренние опалубочные панели;
- отрывают от бетона наружные панели;
ззо
- производят удаление оконных проемообразователей;
- грузоподъемным краном перемещают блок опалубки с подмостями на
следующую захватку и фиксируют в анкерном механизме;
- армируют монолитную конструкцию;
- монтируют оконные проемообразователи, внутренние и наружные опалу-
бочные панели.
Рис. 3.44. Схема перемещения подъемно-переставной
опалубки на следующую захватку:
1 - монолитные конструкции; 2 - внутренняя опалубочная
панель; 3 - наружная опалубочная панель
Анкерные элементы опалубки должны обеспечивать надежное крепление
подъемно-переставной опалубки к забетонированной конструкции. Прочность
бетона монолитных конструкций при нагружении анкерного узла должна быть
указана поставщиком опалубочной системы. Схема устройства анкерного узла
приведена на рис. 3.45.
331
Рис. 3.45. Схема устройства анкерного узла:
1 - рабочие подмости; 2 - анкерный узел; 3 - страховочный элемент;
4 - монолитная стена
Рис. 3.46. Схема устройства подъемно-переставной опалубки лифтового блока:
/ - внутренние блоки из щитов опалубки; 2 - наружная опалубочная панель; 3 - навесные
подмости для бетонирования; 4 - рабочие подмости; 5 - нижние подмости; 6 - рабочая
площадка шахты лифта с самофиксирующимися упорами
332
При возведении ядра жесткости применяют подъемно-переставную опа-
лубку в комплекте с внутренним блоком опалубки шахты лифта и с шахтными
подмостями. Опалубочная система должна включать следующие основные
элементы (рис. 3.46):
- Г-образные внутренние блоки из щитов опалубки;
- разъемные внутренние углы;
- наружные опалубочные панели;
- рабочую площадку опалубки шахты лифта с самофиксирующимися упо-
рами;
- навесные подмости для бетонирования;
- рабочие подмости;
- нижние подмости;
- дверные проемообразователи.
Применение подъемно-переставной опалубки лифтового блока обеспечи-
вает возведение ядра жесткости с опережением возведения каркаса на не-
сколько этажей.
Для возведения монолитных конструкций необходимо применять подъем-
но-переставную опалубку, перемещаемую вертикально по направляющим бал-
кам, позволяющую вести безопасный монтаж при предельно допустимых ско-
ростях ветра на высоте за счет анкерного крепления к зданию направляющих
балок с перемещением по ним опалубочного блока (рис. 3.47).
Рис. 3.47. Схема устройства подъемно-переставной опалубки наружных
стен с перемещением ее по направляющим балкам:
1 - наружная опалубочная панель; 2 - навесные подмости для бетонирования;
3 - рабочие подмости; 4 - нижние подмости; 5 - подмости для армирования;
6 - направляющие балки
333
Направляющие балки закрепляют к наружным стенам с помощью анкер-
ных устройств. Схема крепления направляющих балок к монолитным стенам
приведена на рис. 3.48.
Рис. 3.48. Схема крепления направляю-
щих балок подъемно-переставной опа-
лубки к монолитной стене:
1 — монолитная стена; 2 — анкер; 3 — навесной
башмак; 4 — гравитационный механизм; 5 — на-
правляющая балка
Рис. 3.49. Схема перемещения подъемно-переставной
опалубки по направляющим балкам:
1 - монолитная стена; 2 - внутренняя опалубочная панель;
3 - наружная опалубочная панель; 4 — направляющие балки
334
Перемещение опалубки на другую захватку по высоте происходит по на-
правляющим балкам с помощью грузоподъемного крана в следующей после-
довательности (рис. 3.49):
- демонтируют внутренние опалубочные панели;
- отрывают наружные опалубочные панели от стены на расстояние 20.. .40 см;
- с помощью грузоподъемного крана блок опалубки по направляющим бал-
кам поднимают на следующую захватку. Направляющая балка перемеща-
ется вверх между гравитационными механизмами. При переходе на сле-
дующую захватку гравитационный механизм надежно фиксирует блок
опалубки на требуемой отметке (рис. 3.50);
- армируют конструкцию;
- монтируют наружные опалубочные панели;
- при необходимости монтируют оконные проемообразователи;
- монтируют внутренние опалубочные панели;
- бетонируют конструкцию.
Рис. 3.50. Последовательность перемещения опалубки
по направляющим балкам:
а - блок в исходной позиции; б - поднятие краном модульного
элемента по направляющим балкам; в - поворот гравитацион-
ной защелки; г - блок опалубки зафиксирован в новой позиции;
1 - навесной башмак; 2 - направляющая балка; 3 - гравитаци-
онный механизм
При строительстве высотных зданий необходимо применять направляю-
щие балки с защитными ограждениями и передвижными подмостями. Уста-
новка защитного ограждения по контуру фронта работ должна обеспечивать
безопасность работающих от неблагоприятных атмосферных воздействий (рис.
3.51). Схема перемещения опалубки по высоте с применением кран-балки приведе-
на на рис. 3.52.
335
Рис. 3.51. Схема устройства защитного ограждения по контуру фронта работ:
/ - монолитная плита перекрытия; 2 - телескопическая стойка; 3 - направляющие балки;
4 - анкерный узел; 5 - защитное ограждение; 6 - подмости
Рис. 3.52. Схема перемещения опалубки
по высоте с применением кран-балки:
7 - монолитная плита перекрытия; 2 - направ-
ляющие балки; 3 - анкерный узел; 4 - подмости;
5 - кран-балка; 6 - опалубка
336
Конструкция переставной опалубки позволяет безопасно перемещать весь
блок краном. Эффективность применения скользящей опалубки для строи-
тельства высотных зданий обусловлена увеличением темпа строительства,
снижению трудоемкости опалубочных работ. Также опалубка позволяет обес-
печить требуемое качество выполнения работ.
8.3.2.3. Самоподъемная опалубка
Самоподъемная опалубка передвигается вверх
за счет гидравлического привода независимо от ра-
боты грузоподъемного крана и характеризуется мак-
симальной безопасностью в течение всего рабочего
цикла за счет закрытых со всех сторон рабочих под-
мостей (рис. 3.53).
Основная область применения самоподъемной
опалубки - возведение ядра жесткости и наружных
стен.
Рис. 3.53. Схема самоподъемной опалубки:
/ - наружная опалубочная панель; 2 — рабочие подмости;
3 - нижние подмости; 4 - подмости для бетонирования;
5 - направляющие балки; 6 - анкер; 7 - гидравлический
домкрат; 8 - навесной башмак с гравитационным меха-
низмом; 9 - монолитная стена
Самоподъемная опалубочная система должна включать следующие ос-
новные элементы:
- внутренние и наружные панели опалубки стен;
- навесные подмости для бетонирования;
- рабочие и нижние подмости (только для опалубки лифтового блока и на-
ружных стен);
- рабочую площадку с самофиксирующимися упорами (для опалубки лиф-
тового блока);
- дверные проемообразователи (для опалубки лифтового блока);
- оконные проемообразователи (для опалубки наружных стен);
- гидравлическую подъемную систему;
- направляющие балки и анкерные механизмы;
- рихтующий передвижной узел.
337
Дополнительно опалубочная система может быть укомплектована под-
мостями для арматурных работ. Подобная система подмостей позволяет одно-
временно вести работы на нескольких уровнях, при этом армирование выпол-
нять с опережением.
Гидравлическая система обеспечивает автоматический подъем модульной
системы опалубки со скоростью до 20 см/мин. Грузоподъемность каждой на-
правляющей балки модуля - 5... 10 т, высота опалубливаемого участка конст-
рукции - до 5,50 м.
Гидравлическое оборудование для подъема опалубки состоит из автома-
тических насосных станций, гидроразводки из труб высокого давления, гид-
равлических домкратов с автоматическим регулятором горизонтальности. При
разработке ППР и ТК должны быть предусмотрены мероприятия по обеспече-
нию безопасности при размещении гидравлического оборудования, его пере-
мещении и работе с ним. Данный вид работ должны выполнять специализиро-
ванные организации.
Перед началом монтажа и подъема опалубки гидравлическое оборудова-
ние должно быть подвергнуто испытанию. При испытании гидравлического
оборудования необходимо выполнить следующие мероприятия:
- очистить оборудование от наплывов бетона, грязи и смазки;
- проверить резьбовые соединения;
- проверить целостность коммуникаций трубопровода насосной станции,
электропроводки, гидравлической и электропусковой аппаратуры;
- испытать домкраты на герметичность.
Рис. 3.54. Самоподъемная опалубка при строительстве
небоскреба в г. Москва (Россия, 2008 г.)
338
Перед монтажом гидравлических сетей все детали трубопровода и арма-
туры должны быть рассортированы по типоразмерам согласно маркировке по
чертежам гидравлического оборудования. Монтаж каждой разводящей сети
должен производиться по проекту. Разбирать гидравлическое оборудование и
электропусковую аппаратуру насосной станции без особой необходимости
воспрещается.
При подъеме опалубки гидравлическими домкратами гидравлическую
систему должны обслуживать рабочие, прошедшие специальную подготовку и
имеющие допуск к эксплуатации гидравлического оборудования.
Самоподъемные опалубки в комплексе решают вопросы опалубливания и
механической распалубки конструкций, механического перемещения опалуб-
ки по высоте, обеспечение безопасных условий производства работ и макси-
мальную защиту от ветра (рис. 3.54). Опалубка носит индивидуальный харак-
тер, проектируется и изготавливается под конкретный объект. Для особо
сложных высотных зданий разрабатывают специальные проекты с увязкой пе-
ремещения по высоте опалубки, гидравлической распределительной стрелы и
индивидуальных кранов, размещаемых на строящемся каркасе.
8.3.2.4. Самодвижущаяся опалубочная платформа
Для возведения ядра жесткости высотного здания применяют самодвижу-
щуюся опалубочную платформу, объединяющую опалубку, рабочие площадки
и площадки для складирования (рис. 3.55). Полностью закрытая опалубочная
платформа должна обеспечивать выполнение работ при неблагоприятной по-
годе и максимальную безопасность труда работающих. После бетонирования
платформа и вся опалубка поднимаются на следующую захватку по высоте
гидравлическими цилиндрами за один ход.
Самодвижущаяся платформа применяется для возведения ядра жесткости
(шахты лифтов, лестничные клетки) с опережением возведения остального
каркаса. Опалубочная система может использоваться для стен и перекрытий
для достижения максимальной скорости строительства.
Насосная станция гидравлического оборудования располагается непосред-
ственно на опалубочной платформе и устраивается в закрытой кабине.
Схема устройства самодвижущейся опалубочной платформы приведена на
рис. 3.56.
Надежная защита и сплошное ограждение всего периметра монтажного
горизонта обеспечивают безопасность работ, способствуют устранению высо-
тобоязни и повышению производительности на любой высоте. Для особо
сложных высотных зданий разрабатывают специальные проекты вертикально-
го перемещения опалубки с увязкой работы гидравлической распределитель-
ной стрелы и индивидуальных кранов, размещаемых на строящемся здании.
Основными производителями специального опалубочного оборудования
для жилищного строительства являются ведущие мировые фирмы PERI (Гер-
мания) - система ACS50/100, DOKA (Австрия) - система SKE 50/100. Основ-
339
ная область использования самоподъемной опалубки - возведение ядер жест-
кости и наружных стен.
Применение при строительстве самого высокого на сегодняшний день в
мире здания Бурдж Халифа в Дубае (828 м) комплектов самоподъемных гид-
равлических опалубок фирмы DOKA обеспечивали возведение одного этажа
за 4...5 дней.
Рис. 3.55. Возведение ядер жесткости и наружных стен
Рис. 3.56. Схема устройства самодвижущейся опалубочной платформы:
1 - монолитные конструкции; 2 - опалубочная платформа; 3 - насосная гидравлическая станция
340
При строительстве здания Saturn Tauer (Вена) использовали самоподъем-
ную платформу SCP от DOKA. Подъем платформы на каждый очередной ярус
работ осуществлялся в один прием, что упрощало подъемные операции, эко-
номило время и деньги. Опалубка, крепящаяся к подъемной платформе, позво-
ляла одновременно бетонировать вертикальные и горизонтальные конструк-
ции ствола жесткости (рис. 3.57). Для стен использовалась опалубка Тор 50.
Рис. 3.57. Одновременно бетонировать вертикальные
и горизонтальные конструкции ствола жесткости
При одновременном бетонировании горизонтальных и вертикальных кон-
струкций достигалось их более надежное соединение и экономия дорогостоя-
щей арматуры.
Платформа использовалась также как складская площадка (400 м2), что
освобождало уровень земли от перегруженности материалами (рис. 3.58).
Рис. 3.58. Самодвижущаяся опалубочная платформа
341
Комплекс самоподъемной опалубки включает следующие составляющие:
- внутренние и внешние панели опалубки стен;
- гидравлическую подъемную систему;
- направляющие строительной балки и анкерные механизмы;
- систему навесных лесов;
- рабочую площадку с самофиксирующимися упорами (для опалубки лифта);
- дверные и оконные проемообразователи;
- рихтующий передвижной узел.
Опалубочная система может быть дополнительно укомплектована под-
мостями для арматурных работ. Подобная система подмостей позволяет одно-
временно вести работы н нескольких уровнях, выполняя комплекс арматурных
работ с необходимым опережением.
Гидравлическая система обеспечивает автоматический подъем модульной сис-
темы опалубки со скоростью до 20 см/мин. Грузоподъемность каждой направ-
ляющей строительной балки модуля - 5... 10 т, высота опалубливаемого участ-
ка системы - до 5,5 м.
Гидравлическое оборудование для подъема опалубки состоит из механи-
ческих насосных станций, гидроразводки из труб высокого давления, гид-
равлических домкратов с механическим регулятором вертикальности. В ППР
и ТК должны быть предусмотрены мероприятия по обеспечению надежности
гидравлического оборудования при его монтаже, перемещении и работе с
ним.
Данный вид работ должны ответственно исполнять специализированные
организации. При подъеме опалубки гидродомкратами систему обязано об-
служивать звено рабочих, имеющих допуск к эксплуатации гидравлического
оборудования.
8.3.3. Технология производства арматурных работ
Выполнение арматурных работ допускается после геодезической приемки
опалубки.
Подготовительные, сборочные и сварочные работы следует выполнять по
технологическим картам, учитывающим специфику высотного строительства.
Требования к бессварочным стыкам с использованием дополнительных эле-
ментов должны быть изложены в проектной документации.
Выполнение указаний проекта по степени укрупнения арматурных изде-
лий, точности их сборки, схемам монтажных зон, видам и объемам контроля
качества должно быть предусмотрено в ППР.
Поставляемые на объект материалы и изделия должны сопровождаться
документами о качестве (сертификат завода-изготовителя). Необходимо на-
личие маркировки, доступной для осмотра, упаковки в тару, снабженную
бирками и необходимыми надписями. Продукция не должна иметь повреж-
дений в процессе транспортирования, хранения и установки в проектное по-
ложение.
342
Каждая партия арматуры должна иметь сертификаты соответствия и до-
полнительно подвергаться контролю ее механических свойств независимыми
специализированными испытательными лабораториями, аккредитованными в
установленном порядке.
Поступающую для обработки стержневую арматурную сталь после про-
верки хранят на стеллажах под навесом или в закрытых складах, рассортиро-
ванную по маркам, диаметрам, длинам и отдельным партиям (поставщикам).
Надписи на бирках хранимой арматуры должны быть четко видны.
При высотном строительстве из монолитного железобетона следует при-
менять способы вязки арматуры в построечных условиях.
Для механизации процесса вязки арматуры следует применять специаль-
ные пистолеты.
Арматура должна устанавливаться таким образом, чтобы ее окончательное
положение было в пределах требуемых допусков. Точность установки арма-
турных каркасов должна соответствовать требованиям действующих норм и
проектной документации.
Защитный слой бетона относительно арматуры должен обеспечиваться
пластмассовыми фиксаторами.
При высотном строительстве для соединения арматуры в построечных ус-
ловиях кроме вязки арматуры необходимо применять механические резьбовые
соединения.
Бессварочные стыковые соединения арматурных стержней высоких клас-
сов прочности с использованием дополнительных устройств (втулок, навинчи-
вающихся муфт, опрессованных обойм) должны соответствовать требованиям
по обеспечению эксплуатационных качеств не ниже 4 баллов по ГОСТ 14098.
На вышеуказанные соединения следует разрабатывать отдельные рабочие чер-
тежи с необходимыми конструктивными и технологическими требованиями
по подготовке элементов под стыковку (величины зазоров, допустимых откло-
нений, эксцентриситетов, качество торцовых поверхностей), с указанием зна-
чений механических свойств, а также методов контроля качества, объемов вы-
борки, норм допустимых дефектов и правил приемки.
Производство сварочных работ непосредственно на монтажном горизонте
необходимо сводить к минимуму, так как сварка повреждает поверхность па-
лубы, что снижает качество лицевой поверхности бетона.
Сварка арматуры и закладных изделий должна выполняться в соответст-
вии с указаниями ППР и ТК. Сварка разрешается только для арматурных ста-
лей, соответствующих требованиям норм и классифицированных как свари-
ваемые.
Руководство сварочными работами и их производство на объекте должны
осуществлять лица, имеющие образование по выполнению сварочных работ,
соответствующий диплом и прошедшие аттестацию.
Производственный контроль качества сварных соединений должен осуще-
ствляться в соответствии с требованиями действующих норм.
343
Протоколы сертификационных испытаний арматуры должны входить в
комплект исполнительной документации.
При оформлении акта приемки смонтированной арматуры, кроме провер-
ки ее проектных размеров, контролируют качество выполненных работ, нали-
чие и месторасположение фиксаторов, расположение стыков арматуры.
8.3.4. Устройство трубобетонных колонн
Возведение высотных зданий, обладающих значительной массой и па-
русностью, в сочетании с жесткими климатическими условиями и значитель-
ными ветровыми нагрузками, предполагает ужесточение требований к строи-
тельно-техническим свойствам применяемых конструкций, изделий и мате-
риалов.
За рубежом все большее распространение получают не несущие монолит-
ные оболочки или колонны из железобетона, а комбинированная каркасно-
ствольная система с несущим стволом из монолитного железобетона и карка-
сом в виде периферийного несущего контура колонн, сочетающегося с гори-
зонтальными аутригерами-ростверками, расположенными через каждые 15...25
этажей здания.
По этой системе построены башни Twin Petronas Towers в Куала-Лумп-
уре (рис. 3.59), башня Sear Tower в Чикаго (рис. 3.60), высотка Jin Мао Tower в
Шанхае (рис. 3.61) и многие другие.
В Казахстане, например, с использованием технологии трубобетона в на-
стоящее время осуществляется строительство жилья в г. Алматы (район
Рис. 3.59. Небоскребы-близнецы Twin Petronas Towers
в Куала-Лумпуре, Малайзия: 452 м
344
Рис. 3.60. Башня Sear Tower в Чикаго,
США: 441,96 м
Рис. 3.61. Башня Jin Мао Tower в Шанхае,
Китаи: 420,62 м
«Manhattan Kazakhstan» площадью 2,9 млн. м2). Весьма важным является при-
менение в указанных примерах несущих конструкций в виде колонн из трубо-
и сталебетон.
Наиболее широко в последние десятилетия трубобетон применяется в
КНР, где сформирована нормативная база для его массового использования в
строительстве (еще в 1999 г. был утвержден стандарт китайского инженерно-
строительного общества стандартизации «Техническая спецификация сверх-
прочных бетонных конструкций» CECS 104:99, в котором специальный раздел
посвящен трубобетонным конструкциям).
При этом опыт китайских строителей в значительной мере базируется на
научных работах российских, украинских и белорусских инженеров и ученых.
По опубликованным данным, в течение последних десяти лет с применением
каркасов из трубобетона в КНР построено уже более 100 небоскребов. Анало-
гичные нормативные требования разработаны и внедрены в Австралии, Вели-
кобритании, Германии, США, Японии.
Выдающиеся свойства трубобетона нашли свое подтверждение в иссле-
дованиях таких конструкций в СССР и в последние десятилетия в России,
Белоруссии и на Украине. Трубобетон обладает чрезвычайно высокой несу-
щей способностью при небольших поперечных сечениях колонн, являясь
прекрасным примером оптимального сочетания возможностей металла и бе-
тона.
345
При этом стальные трубы выполняют роль несъемной опалубки при бе-
тонировании, обеспечивая как продольное, так и поперечное армирование;
ею воспринимаются нагрузки по всем направлениям и под любым углом. Бе-
тон в трубобетоне находится в условиях всестороннего сжатия и в таком со-
стоянии выдерживает напряжение, существенно превышающее его призмен-
ную прочность.
Для высотных и большепролетных сооружений и зданий особенно суще-
ственным является тот факт, что трубобетонные конструкции отличаются спо-
собностью в экстремальных условиях длительное время выдерживать значи-
тельные нагрузки, в отличие от конструкций стальных и железобетонных, в
таких условиях теряющих несущую способность мгновенно.
Трубобетон обладает высокой несущей способностью при небольших по-
перечных сечениях колонн, являясь примером оптимального сочетания проч-
ностных характеристик металла и бетона (табл. 3.2). При этом стальные трубы
выполняют функции несъемной опалубки при бетонировании, обеспечивая как
продольное, так и поперечное армирование бетона, - ею воспринимаются на-
грузки по всем направлениям и под любым углом. Бетон в трубобетоне нахо-
дится в условиях всестороннего сжатия и в таком состоянии выдерживает на-
пряжение, которое существенно превышает его призменную прочность. Осо-
бенно эффективны трубобетонные конструкции при больших напряжениях с
относительно малыми эксцентриситетами.
Таблица 3.2
Сравнительные затраты материалов на несущие колонны (нагрузка 15 MN)
Параметр Материал колонн
Железобетон Металл Трубобетон
Площадь сечения колонны, м2 0,405 0,059 0,321
Диаметр колонны, м 0,670 1,000 0,630
Площадь металла, м2 0,023 0,059 0,019
Площадь бетона, м2 0,382 — 0,302
Расход металла, м2 127 304 100
Расход бетона, % 118 — 100
Трубобетон давно применяется в мировой практике высотного строитель-
ства. Так, например, в г. Сиэтл (США) в 1988 г. построено 58-этажное здание
из трубобетона, в котором основными вертикальными несущими конструкци-
ям являются четыре массивных колонны из стальных труб, наполненных вы-
сокопрочным бетоном (прочность на сжатие 133 МПа после 56 суток тверде-
ния), образующие центральный ствол, а по периферии здания вдоль наружных
стен располагаются 14 трубобетонных колонн диаметром от 91 до 136 см в
нижней части и до 41 см в верхней части высотки.
346
Совместная работа ствола и наружных стен обеспечена стальными диаго-
нальными связями в уровнях 35...38 этажей, а также сталежелезобетонными
конструкциями балок и плит межэтажных перекрытий.
Новая конструктивная система SWMB (фирмы-разработчика Skilling Word
Magnusson Berkshire Inc.), использованная при возведении более десятка вы-
сотных зданий в США, продемонстрировала эффективность трубобетона. Нап-
ример, по зданию в г. Сиэтле удалось снизить затраты на строительство по-
добной высотки из железобетонных колонн на 30%, а расход стали составил
58 кг на 1 м2 площади.
Высотное здание в 57 этажей высотой 185,8 м построено в г. Кавагучи
(Япония). Площадь участка застройки составила 1982 м2, общая площадь зда-
ния 66057 м2, в нем расположено 650 квартир. Основой здания является каркас
из трубобетона: стальные трубы с 1-го по 21-й этаж имеют диаметр 812,8 мм
толщина стенки 22...40 мм; с 22-го по 42-й этаж - диаметр 711,2 мм толщина
стенки 12...28 мм; с 43-го по 55-й этаж - 609,6 мм толщина стенки 12...22 мм.
По прочности бетон внутри труб составлял 60; 54 и 48 МПа соответственно.
Стальные трубы делятся на секции на каждом этаже. Бетон подавался с верх-
ней части труб свободным падением. Перекрытие заполняли бетоном по эта-
жам. Строительство высотного здания заняло 15 месяцев.
Трубобетон, безусловно, относится к наиболее устойчивым материалам.
Специальное исследование французских ученых и работа Б.Н. Нурадинова
показали, что огнестойкость трубобетонной колонны диаметром 400 мм со-
ставляет около 2 ч без какой-либо защиты, а при нанесении защитной оболоч-
ки можно обеспечить практически любую требуемую огнестойкость.
Так, при проектировании здания мэрии г. Вуперталь (Германия) была пос-
тавлена задача по возведению несущих колонн из трубобетона диаметром не
более 600 мм, обладающих противопожарными свойствами и способных пере-
давать нагрузку в 8000 кН. Для решения данного вопроса были применены
двойные трубобетонные колонны: трубы внешних слоев имеют диаметр
558 мм, а толщину стенки 12,5 мм. Трубы внутренних слоев - 406,4 мм и
17,5 мм соответственно. В случае сильного пожара нагрузку на себя примет
внутренняя труба и ее бетонное ядро.
По опубликованным данным, в течение последних десяти лет с примене-
нием каркасов из трубобетона в КНР построено уже более 40 небоскребов.
Среди них здание на площади Сайгэ в Шэньчжэне. В наземной части имеется
72 этажа, в подземной - 4, общая высота составляет 291,6 м, площадь здания
превышает 160 тыс.м2. Это - многофункциональное комплексное сооружение,
спроектированное и построенное с учетом возможности семибалльного земле-
трясения.
Преимущества трубобетонных конструкций, установленные многочислен-
ными исследованиями в разных странах мира, подтверждается и опытом
строительства в КНР (табл. 3.3).
347
Таблица 3.3
Основные преимущества технологии трубобетона по опыту китайских строителей
Конструкционные и эксплуатационные Т ехнологические Экономические
Высокая несущая способность трубобе- тонных колонн. Эффективность работы стальной обой- мы - трубы вместо арматуры. Повышение прочностных показателей, долговечности и стойкости бетона, нахо- дящегося в трубе. Трехосное сжатие бетона. Снижение массы несущего каркаса здания. Повышение огнестойкости стальных кон- струкций каркаса. Высокая стойкость здания к сейсмике, взрывам, предельным нагрузкам и ударам Выполнение стальной трубой функции пер- вичного каркаса здания и несъемной опалубки для бетона. Возможность выполне- ния строительных работ в зимнее время. Высокая скорость воз- ведения каркасов из трубобетона, в 3... 4 раза превосходящая аналогичную для клас- сического железобетона. Снижение объемов сва- рочных работ в 2... 3 раза Сокращение расхода металла на возведение каркасов здания в 1,8... 2 раза. Сокращение сроков строи- тельства коро- бок зданий и сооружений в 1,5...2 раза. Снижение се- бестоимости строительства коробок зданий и сооружений на 25... 30%
Сопряжения трубобетонных колонн с перекрытиями
Трубобетонную конструкцию - каркас здания - можно рассматривать как
систему трубобетонных колонн, перекрытий и соединительных элементов для
сопряжения колонн с перекрытиями (узлы). Колонны изготавливаются и со-
единяются с перекрытиями непосредственно на строительной площадке, что
значительно ускоряет и упрощает монтаж, а также улучшает условия возведе-
ния сооружений, особенно высотных и большепролетных зданий.
Так, в частности, разработан узловой соединительный элемент в виде трех
соединенных основаниями пустотелых стальных цилиндров: верхнего, средне-
го и нижнего (рис. 3.62). Верхний и нижний цилиндры имеют диаметры, со-
гласованные с диаметрами сопрягаемых труб. Средний цилиндр с наружным
диаметром 1,01... 1,15 от наружного диаметра нижней трубы выполнен с бето-
на, верхний цилиндр соединительных элементов сопрягают с новыми сталь-
ными трубами, при этом в верхний свободный конец труб вставляют узловые
соединительные элементы следующего перекрытия, и так далее, до достиже-
ния требуемой высоты здания.
По мере увеличения высоты конструкции, размеры поперечного сечения
труб могут дискретно уменьшаться отверстиями, оси которых расположены на
середине высоты боковой поверхности цилиндра для ввода в него горизон-
тальных балок, например, из прямоугольных пустотелых труб.
348
Рис. 3.62. Узлы сопряжения колонн на уровне перекрытий и размещения ригелей
для подземных (а) и надземных (б) частей зданий:
1,2- несъемная опалубка колонн нижней и верхней зон; 3 - соединительный «хомут» для
размещения арматуры плиты перекрытия; 4 - двутавровая балка; 5 - соединительное кольцо;
6 - ригели; 7 - омоноличивание зон примыкания ригелей
После монтажа каркаса производят омоноличивание высокопрочным бе-
тоном внутренних полостей труб до уровня нижнего основания верхнего ци-
линдра. После затвердевания использование в трубобетонных конструкциях
таких узловых соединительных элементов позволяет снизить трудоемкость
работ при возведении каркасов зданий, исключить необходимость соблюдения
большой точности обрезки торцов стальных труб для обеспечения точной сты-
ковки, существенно сократить сварочные работы, сроки возведения и стои-
мость каркаса, а также повысить его прочность и несущую способность.
Большое распространение декельный метод строительства приобрел в
КНР, где для возведения вертикальных несущих конструкций используется
трубобетон.
Трубобетонные стержневые конструкции являются комплексными, со-
стоящими из стальной трубы (несъемной опалубки) и бетонного ядра. Проч-
ность ядра, стесненного стальной оболочкой как обоймой, повышается в
1,2... 1,3 раза по сравнению с безоболочковым бетоном. Вместо ожидаемой
усадки происходит набухание бетона в трубе и его расширение, сохраняющее-
ся на протяжении многих лет.
Причиной разбухания является отсутствие влагообмена между бетоном и
внешней средой. Величина усадочных продольных деформаций весьма незна-
349
чительна и составляет 80 = (2...3)10-5. Этот фактор определяет преимущества
трубобетона перед железобетоном, возводимым в щитовых опалубках. Ско-
рость возведения ядра жесткости не должна отставать от интенсивности работ
по устройству вертикальных и горизонтальных конструкций. Развитие дест-
руктивных процессов в трубобетоне прекращается в первые 2...3 суток, в то
время как в обычном железобетоне оно прогрессирует во времени.
8.3.5. Устройство преднапряженных железобетонных перекрытий
Несущие колонны из трубобетона устанавливаются в сочетании с перекры-
тиями, а при необходимости и с вертикальными стволами (шахтами) на основе
преднапряженного железобетона, возводимого в построечных условиях натяже-
нием несущих армирующих элементов «на бетон» без сцепления с бетоном по
технологии DYWIDAG, GTI, реализуемой в развитых странах уже более 30 лет.
По этой технологии, широко используемой в настоящее время в США, Канаде,
Испании, ОАЭ, Германии применяется система обеспечения высокой несущей
способности больших пролетов изгибаемых железобетонных конструкций.
Так, фирма GTI (General Technologies Inc., США, г. Хьюстон) поставляет
ежегодно комплектные системы для производства преднапряженного бетона
по технологии общей площадью 5 млн. м2.
Такая технология позволяет при строительстве перекрытий уйти от балоч-
ной системы, существенно усложняющей процесс возведения высотного зда-
ния, обеспечивая при небольшой толщине перекрытия его высокую несущую
способность и возможность эффективной работы каркаса здания в ансамбле:
несущие колонны - перекрытия - фундамент.
Отличительными особенностями новой GTT технологии являются эффек-
тивное использование металла (канатов и опорных пластин), бетона и пласт-
масс (вкладышей, защитных оболочек для металла, пустотелых элементов для
систе м натяже ния).
Разработано два варианта получения преднапряженных бетонов.
Первый вариант (unbond) - заключается в армировании бетонных изделий
стальными канатами, покрытыми непрерывной полимерной оболочкой
(рис. 3.63). Канат в заводских условиях заключается в пластиковую оболочку с
прослойкой смазочного состава.
После натяжения в затвердевшем бетоне трос остается в полимерной обо-
лочке, которая изолирует схватившийся бетон от воздействия стального каната
при его натяжении, а затем в процессе эксплуатации - от воздействия солей,
электрических токов, способных вызывать коррозию стальных тросов и ослаб-
ление их напряжения.
Второй вариант (bond) - стальной канат или пучок канатов помещается в
полимерную гофрированную трубку цилиндрической или эллипсовидной
формы (рис. 3.64), размещенной в теле железобетонной конструкции. В таких
трубках размещаются канаты, которые также напрягаются специальными уст-
ройствами - натяжителями, после чего внутренняя часть полимерных трубок,
занятая стальными канатами, заполняется специальным быстротвердеющим
350
раствором. В этом случае достигается полная изоляция напряженного металла
от обменных процессов бетона с внешней средой, а тело изделий из бетона
структурируется композициями из пучков канатов, омоноличенных быстрот-
вердеющим высокопрочным раствором.
Рис. 3.63. Элементы системы GTI преднапряжения бетона в варианте unbond
Рис. 3.64. Система Bond для преднапряжения бетона фирмы GTI (г. Хьюстон, США)
351
Все тросы системы GTI перед заливкой бетона подпираются специальны-
ми пластмассовыми стульчиками, обеспечивающими в зависимости от высо-
ты, соответствующий горизонт натяжения армирующих тросов в бетонном
изделии.
Технология предварительного напряжения монолитного железобетона
представлена в прил. 6.
8.3.6. Устройство сталежелезобетонных конструкции
междуэтажных перекрытий
Несущие конструкции сталежелезобетонных перекрытий высотных зда-
ний со стальным каркасом состоят из следующих основных частей: стальных
балок (или ферм с параллельными поясами) и железобетонной (как правило,
монолитной) плиты, расположенной на верхних поясах балочной клетки. В
перекрытиях такой конструкции железобетонная плита должна быть надежно
соединена с балками (или фермами), чтобы включить ее в совместную работу
со сжатыми поясами балок (ферм) при поперечном изгибе, и повысить их не-
сущую способность и устойчивость из плоскости.
Опорные соединения плиты с балками (фермами) перекрытий выполняют-
ся с помощью анкерных упоров различной конструкции. Наибольшее распро-
странение получили анкерные упоры в виде вертикальных стержней или
стальных уголков, приваренных к верхнему поясу балок (ферм) с шагом, зави-
сящим от расчетного сдвигающего усилия в плоскости контакта плиты и верх-
него пояса.
Данная конструкция перекрытия позволяет значительно сократить расход
стали на балочную клетку, но при этом она имеет существенные недостатки:
высокую трудоемкость и стоимость работ по выполнению монолитной желе-
зобетонной плиты в деревянно-щитовой или металлической опалубке. Стои-
мость арматурных и опалубочных работ при этом составляет 25...50%, а тру-
доемкость - до 70% от общего объема работ по устройству междуэтажных пе-
рекрытий.
Одним из индустриальных способов повышения производительности тру-
да, сокращения сроков и стоимости опалубочных и арматурных работ при уст-
ройстве междуэтажных перекрытий высотных зданий является монтаж моно-
литной железобетонной плиты по профилированному стальному настилу. При
этом настил из листовых гофрированных профилей выполняет функции не
только несъемной опалубки на стадии бетонирования монолитной плиты, но и
внешней листовой арматуры на стадии ее эксплуатации.
Строительная практика показала, что применение данной конструкции пе-
рекрытия обеспечивает значительный экономический эффект за счет сок-
ращения трудозатрат в несколько раз и сроков строительства при повышении
производительности труда более, чем в 2 раза по сравнению с перекрытиями
из сборных железобетонных элементов, особенно, если перекрытия насыщены
отверстиями.
352
Например, эффективность применения профилированного настила в каче-
стве опалубки монолитного перекрытия толщиной 200 мм для г. Москвы со-
ставляет 430,27 руб./м2 при замене деревянной опалубки и 163,52 руб./м2 при
включении настила в качестве рабочей арматуры. Таким образом, уменьшение
стоимости 1 м2 монолитной плиты толщиной 200 мм составляет 593,79 руб./м2,
снижение трудозатрат - в 3,1 раза за счет исключения деревянной опалубки и
экономия стали - на 7,07 кг/м2.
Примерами эффективного использования междуэтажных перекрытии с
монолитной плитой по профилированному стальному настилу в общественных
и жилых зданиях со стальным каркасом являются многие «небоскребы» в
США, Японии, Китае и других странах, а также здания гостиницы «Украина» и
Центра международной торговли в г. Москве.
Сталежелезобетонные перекрытия данной конструкции наиболее эффек-
тивны в сейсмических районах, так как позволяют уменьшить массу каркаса и
здания в целом (следовательно значительно снизить расчетную сейсмическую
нагрузку), а также создать междуэтажные диафрагмы жесткости, повышающие
сейсмостойкость здания за счет пространственной работы каркаса.
Технология выполнения таких перекрытий достаточно проста (рис. 3.65):
на верхние пояса второстепенных стальных балок (ферм с параллельными
поясами), расположенных с шагом от 2,0 до 6,0 м, укладывается профилиро-
ванный стальной настил с трапециевидными гофрами высотой от 25 до
127 мм; настил крепится к балкам (фермам) с помощью анкерных упоров, ус-
тановленных на нижних полках настила и закрепленных к балкам через него.
После установки конструктивной противоусадочной арматуры у верхней
грани монолитной плиты на настил ук-
ладывается бетон (как правило, с помо-
щью бетононасоса) до требуемой тол-
щины не более 100 мм над верхними
полками настила; после набора бетоном
расчетной прочности сталежелезобетон-
ное перекрытие готово для эксплуата-
ции.
Гофрированные листовые профили
для настила из стали толщиной
0,8... 1,5 мм выбираются в зависимости
от пролета монолитной плиты (шага
опорных балок или ферм) и величины
постоянной нагрузки от собственного
веса свежеуложенного бетона с таким
расчетом, чтобы использовать настил
как опалубку без временных инвентар-
ных опор в пролете.
Упоры, обеспечивающие совмест-
ную работу стальных балок или ферм с
Рис. 3.65. Прикрепление профилиро-
ванного настила «Holorib» к стальным
балкам с помощью упоров «Hilti»:
1 - бетон; 2 - противоусадочная сетка;
3 - профилированный настил «Holorib»;
4 - стальная балка; 5 - упоры «Hilti»
353
монолитной плитой в комбинированной системе перекрытия, выполняют с по-
мощью вертикальных сплошных или пустотелых анкеров диаметром 18... 30 мм,
привариваемых к верхним поясам балок или ферм с проплавлением настила
специальным сварочным полуавтоматом (например, пистолетом фирмы Nelson).
Другим видом анкерных упоров являются гнутые стальные уголки повы-
шенной жесткости, которые крепятся к верхним поясам балок или ферм одной
полкой с помощью двух дюбелей, пробивающих настил (упоры фирмы Hilti).
Другая свободная полка уголкового упора располагается вертикально и выпол-
няет функции анкера (рис. 3.66).
Рис. 3.66. Установка упоров в опорных сечениях для прикрепления
настила к стальным балкам:
а - фирмы Hilti на профилированные листы с выштамповками «змейка»;
б - установка стад-болтов (цельностальных стержней с головкой)
Для частичного включения профилированного настила в работу монолит-
ной железобетонной плиты, в качестве внешней рабочей арматуры на стенках
и полках его гофров должны быть предусмотрены выштамповки, выполнен-
ные в процессе прокатки на профилегибочных станах. Степень сцепления на-
стила с бетоном плиты зависит от формы, размеров и положения выштамповок
и рифов на гранях гофров, а также от формы их поперечного сечения.
Испытания показали, что наиболее эффективной являются выштамповка
глубиной не менее 3 мм в форме «змейки»; расположенные на стенках гофров
трапециевидного сечения (рис. 3.67). Наилучшие показатели сцепления с бе-
тоном имеют профилированные настилы с сечением гофров в форме Holorib
(«ласточкина хвоста»), изготовляемых, например, фирмой Epicor (США).
Если профилированный настил не обеспечивает полного армирования
плиты по расчету в растянутых зонах в пролете и над промежуточными опо-
рами, устанавливается дополнительная продольная арматура в виде верти-
кальных каркасов, расположенных в гофрах.
Включение плиты перекрытия в совместную работу со стальной балочной
клеткой приводит к уменьшению строительной высоты на 18%, расхода стали
на 27%.
354
Требуемая степень огнестойкости плит, армированных профилированны-
ми настилами, обеспечивается слоем бетона или огнезащитной штукатурки по
сетке толщиной 2 см; слоем теплоизоляционной штукатурки толщиной 3 см;
подвесными потолками с каркасом из металлических тонкостенных профилей,
скрытым в толщине заполнения из гипсовых, порогипсовых, жестких минера-
ловатных плит типа «акмиграни», асбестоцементно-перлитовых или жестких
вермикулитовых плит толщиной 0,9... 2 см.
Рис. 3.67. Торец железобетонной плиты по профили-
рованному настилу с выштамповками «змейка»
Для повышения коррозионной стойкости, профилированные стальные
листы подвергаются оцинкованию, окраске лаком или фосфатированию. В
США толщина цинкового покрытия принимается в пределах 12... 15 мкм, а в
европейских странах - 22...27 мкм. В России толщина цинкового покрытия
составляет 29 мкм.
8.3.7. Технологические особенности возведения монолитных
конструкций при отрицательных температурах
Применение высокопрочных бетонов класса В60...В80, основанных на
использовании модификаторов, содержащих микрокремнезем, суперпласти-
фикатор, кремнеорганическую эмульсию и др. добавки при расходе цемента
до 500 кг/м3 обеспечивают интенсивный набор прочности в ранние сроки
твердения.
Основной параметр, влияющий на интенсивность набора прочности бето-
ном и характеризующий эффективность технологий является, - уровень теп-
лового воздействия как средство, ускоряющее химические реакции гидратации
цемента. Он определяет также характер миграции химически несвязанной вла-
ги и обусловливает снижение деструктивных процессов, концентрации напря-
жений, пластических деформаций и других явлений.
В сложной системе твердения бетонов можно выделить три подсистемы,
определяющие характер тепломассопереносных, структурообразующих про-
355
цессов и напряженного состояния. При этом необходимо рассматривать эти
подсистемы в общей взаимосвязи, так как упрощение или исключение одной
из них приводит к значительным отклонениям не только интенсивности фор-
мирования физико-механических характеристик материала, но и показателей
однородности и долговечности конструктивных элементов.
Определяющее влияние на формирование структуры бетона оказывают
температурные поля и, в частности, температурные градиенты, способст-
вующие интенсивной миграции химически несвязанной воды в область по-
ниженных температур. Это обстоятельство исключительно важно для бето-
нов с малым водоцементным отношением (0,25... 0,3), для которых эти явле-
ния приводят к развитию деструктивных процессов и образованию
усадочных деформаций.
В зависимости от модуля поверхности, массивности конструкций и расхо-
да цемента аналитические представления температурных полей могут быть
оценены с применением численных методов решения уравнения теплопровод-
ности для ситуаций, отражающих характер теплопередачи при начальных и
краевых условиях.
Для различных технологических схем теплового воздействия установлены
аналитические зависимости, позволяющие оценить однородность тепловых
полей на различных стадиях твердения.
8.3.7.1. Термостное выдерживание массивных конструкций
Возведение монолитных колонн с Мп < 6 и объемом до 10 м3 бетона осу-
ществляется в опалубках с несущими конструкциями из деревянных балок или
ферм и фанерной палубой.
Формирование тепловых полей достигается за счет гидратации цемента
путем последовательного развития температурного ядра и его дрейфа к опа-
лублеваемым поверхностям. Их однородность достигается путем создания
температурных экранов за счет: перифирийного прогрева слоев смеси, приле-
гающих к опалубке с использованием греющих проводов; утепленной и тер-
моактивной опалубки; путем создания температурного барьера с применением
теплогенераторов и укрытий, что обеспечивает «мягкий» режим твердения
бетона.
Наиболее технологичным является использование теплогенераторов, мощ-
ность которых подбирается с учетом температуры наружного возду ха и ско-
рости воздушных потоков, определяющих уровень теплопотерь.
Для обеспечения равномерного распределения температурных полей вы-
полняют цикл работ по теплоизоляции выступающих элементов арматурного
каркаса, а также прогрев межопалубочного пространства и других проемов до
укладки бетонной смеси.
Контроль набора прочности производится путем съема температурных
показателей в центральных и перифирийных частях выдерживаемой конструк-
356
ции. Процедура температурного контроля и прогнозируемого набора прочно-
сти отражается в регламентах и технологических картах.
Интенсификация набора прочности перекрытий
Определяющие влияние на формирование структуры бетона является пе-
риод прогрева и остывания. Последний параметр регламентируется СНиП и
МДС 12023-2006. Наибольшее распространение получил метод прогрева
греющими проводами, которые размещаются в нижнем и верхнем уровнях
перекрытий. Для обеспечения требуемой надежности используются дубли-
рующие системы греющих проводов. В объеме под опалубочным простран-
ством поддерживается температура от +25 до +30 °C за счет применения те-
плогенераторов. При температуре наружного воздуха менее -15 °C устраи-
ваются тепляки над монолитным перекрытием с обогревом пространства
теплогенераторами, инфракрасными излучателями и др. источниками кон-
вективного прогрева.
Распалубочная прочность перекрытий должна быть не менее 80% Rs, что
достигается расчетным периодом выдерживания, использованием систем пе-
реопирания, температурным контролем, инструментальными и прямыми ме-
тодами оценки прочностных характеристик элементов перекрытия.
Режим твердения бетона в опалубке и после ее снятия назначают в зави-
симости от конкретных условий производства работ, конструктивных особен-
ностей возводимых конструкций, требуемой прочности бетона к моменту рас-
палубки, требований проектной документации, с учетом положений настояще-
го технического кодекса.
Значение требуемой распалубочной прочности указывают в проектной до-
кументации, которое должно быть в летних условиях работ не ниже 5 МПа
или установленных для зимних условий в технологической карте значений
критической прочности бетона.
В летних условиях основным способом твердения бетона является выдер-
живание в опалубке с обязательной гидроизоляцией неопалубленных поверх-
ностей конструкций.
С целью использования теплоты экзотермии цемента необходимо устраи-
вать общее укрытие конструкции (в том числе вместе с опалубкой) из пленоч-
ных материалов, а при устройстве перекрытий - создавать сплошное гидро-
изолирующее укрытие поверхностей конструкций на период твердения бетона
(но не менее 48 ч), включая вариант обработки поверхности бетона пленкооб-
разующими составами.
Бетонные работы при отрицательных температурах воздуха следует осу-
ществлять в соответствии с ППР.
Прогрев бетона должен выполняться с использованием греющих (нагрева-
тельных) проводов и временных тепляков (рис. 3.68). При бетонировании в
тепляках следует применять теплогенераторы, мощность которых подбирается
с учетом температуры наружного воздуха и теплопотерь.
357
3
Рис. 3.68. Схема устройства тепляка:
1 - теплогенератор; 2 - греющие провода; 3 - трансформаторная подстан-
ция; 4 - опалубка перекрытий; 5 - гидро-, теплоизолирующее покрытие;
6 - монолитное перекрытие
Обогрев бетона с использованием греющих проводов
Расчет параметров обогрева бетона с использованием греющих проводов
следует производить в соответствии с МДС 12-48.2009.
Температура прогрева бетона должна составлять:
- до 40 °C - для конструкций со значительными площадями неопалублен-
ных поверхностей (перекрытия), при наличии повышенных требований к
бетону по эксплуатационным характеристикам (морозостойкости, водоне-
проницаемости, водопоглощению, истираемости и др.), а также при обог-
реве периферийных слоев бетона массивных конструкций;
- до 50 °C - для балок, ригелей, прогонов;
- до 60 °C - для колонн, стоек, опор;
- до 70 °C - для стеновых конструкций.
Температура прогрева бетона с химическими добавками, ускоряющими
его твердение, или комплексными - до 40 °C.
Уход за бетоном и контроль качества
Во избежание высыхания открытых поверхностей монолитных конструк-
ций уход за бетоном следует начинать сразу после укладки смеси и отделки
поверхностей конструкций с целью минимизации риска трещи необразован ия
на поверхности и образования усадочных трещин. Требования по уходу за бе-
тоном приведены в табл. 3.4.
358
Виды и режимы ухода за бетоном монолитных конструкций
359
Таблица 3.4
Температура окружающей среды, °C До 5 включительно Свыше 5 до 15 включительно Свыше 15 до 25 включительно Свыше 25
Вид ухода Укрытие тепло- изоляционными материалами Влажностный уход Влажностный уход с укрытием влагоемкими или пленочными материалами. Нанесение пленкообразующих составов Влажностный уход с укрытием влагоемкими или пленочными материалами. Нанесение пленкообразующих составов
Материалы ухода Пенополиэтилен («Этафом») и другие теплоизоляционные материалы Полиэтиле- новая пленка, брезент Полиэтиленовая пленка, бре- зент, пленкообразующие со- ставы «Sika», «Stahema» и др. Полиэтиленовая пленка, бре- зент, пленкообразующие со- ставы «Sika», «Stahema» и др.
Режим ухода Укрытие послеотделки поверхности и выдер- живание до достиже- ния распалубочной прочности бетона Влажностный уход 2 раза в сутки в течение 5...6 дней Влажностный уход 1... 2 раза в сутки до распалубки с даль- нейшим нанесением эмульсии пленкообразующих составов на поверхность элемента. Расход эмульсии - 0,15... 0,2 кг на 1м2 поверхности Влажностный уход 3... 4 раза в сутки до распалубки с даль- нейшим нанесением эмульсии пленкообразующих составов на поверхность элемента. Расход эмульсии - 0,15... 0,2 кг на 1 м2 поверхности
Решение о распалубке следует принимать по результатам испытания кон-
трольных образцов или по результатам определения прочности забетониро-
ванной конструкции неразрушающими методами.
Распалубочную прочность бетона в конструкциях допускается определять
неразрушающими методами по ГОСТ 22690 и ГОСТ 17624. При этом испыты-
ваемую поверхность в зимних условиях необходимо отогреть до положитель-
ной температуры.
Контроль качества монолитных конструкций осуществляют согласно тре-
бованиям ППР и проектной документации.
Ускоренное возведение монолитных каркасов
Для ускоренного возведения монолитных каркасов следует применять
технологию ранней распалубки монолитных конструкций, основной состав-
ляющей которой является применение страховочных элементов опалубки для
поддержания монолитных конструкций перекрытия до набора бетоном про-
ектной прочности.
Пролетные конструкции начинают распалубливать с середины пролета.
Раннюю распалубку монолитных перекрытий следует производить при
прочности бетона от 50% до 60% от проектной с одновременным переопира-
нием плиты страховочными элементами на нижний этаж. В качестве страхо-
вочных элементов применяют отдельные телескопические стойки или опор-
ные рамы и башни.
Опорная система опалубки с уложенным бетоном должна поддерживаться
нижележащим перекрытием, которое обязательно должно само или совместно
с системой страховочных элементов нести передаваемые на него нагрузки.
При недостаточной несущей способности нижерасположенной монолитной
плиты производят ее переопирание страховочными элементами на достаточ-
ное количество этажей, чтобы обеспечить выдерживание дополнительных
технологических нагрузок.
Для ускорения возведения многоэтажных зданий с монолитными пере-
крытиями следует применять каскадную технологию, при которой после бето-
нирования перекрытия и набора бетоном минимальной прочности 5 МПа не-
обходимо приступать к монтажу опалубки вышележащего перекрытия. После
набора нижележащим перекрытием распалубочной прочности следует присту-
пать к бетонированию вышележащего. При этом опалубку под нижележащим
перекрытием не снимают.
Необходимо применять также многоуровневую систему стоек или страхо-
вочных элементов для обеспечения распределения технологических нагрузок
на нижние ярусы с учетом набранной ими прочности.
Последовательность установки и снятия страховочных элементов, схемы
их расположения не должны приводить к перегрузке нижележащих перекры-
тий собственным весом вышерасположенной плиты и технологическими на-
грузками.
360
Расстановка страховочных стоек не должна изменять расчетную схему
поддерживаемой плиты или вызывать растягивающие напряжения в плите там,
где по проекту нет арматуры или армирование незначительно.
Демонтировать страховочные элементы допускается после того, как моно-
литная плита, которую они поддерживают, будет способна воспринимать все
нагрузки. Необходимо исключить передачу на плиту ударных нагрузок.
При распалубке перекрытия в нем не должны образовываться трещины и
прогибы от собственного веса плиты, превышающие допустимые.
При использовании опалубки перекрытий на основе телескопических сто-
ек с падающими головками часть рабочих стоек (согласно ППР) при демонта-
же опалубки должна выполнять функции страховочных элементов до набора
бетоном поддерживаемой плиты проектной прочности.
8.3.8. Возведение наружных стен
Наружные стены высотных зданий, помимо предъявляемых к ним требо-
ваний по обеспечению прочности, устойчивости, деформативности, трещино-
стойкости, огнестойкости, достаточной освещенности помещений, в соответ-
ствии с МГСН 4.19-2005, должны:
1. Воспринимать дифференцированные по высоте ветровые нагрузки;
2. Соответствовать требованиям по уровню тепловой защиты в зависимо-
сти от положения по высоте;
3. Иметь долговечность теплоизолирующего слоя, равную долговечности
наружного ограждения;
4. Отвечать эксплуатационным требованиям, связанным с обслуживанием
и ремонтом фасадов.
В зависимости от конструктивной системы здания наружные стены разде-
ляются на несущие и ненесущие.
Ненесущие наружные стены подразделяются на навесные и поэтажно са-
монесущие.
К навесным относят стены, у которых вертикальная нагрузка от собствен-
ного веса и воспринимаемая ими ветровая нагрузка передаются непосред-
ственно на несущие конструкции здания.
К поэтажно самонесущим относят стены, опирающиеся на перекрытия и
воспринимающие вертикальную нагрузку от собственного веса в пределах
этажа, а также ветровую нагрузку.
Навесные наружные стены получили наибольшее распространение. Их
применяют в высотных зданиях в виде легких панелей, железобетонных па-
нелей и светопрозрачных фасадных конструкций.
Навесные легкие панели имеют трехслойную конструкцию с внутренним и
наружным слоями из стальных, алюминиевых, стеклопластиковых, специаль-
ных пластмассовых и других листовых материалов, среднего слоя - эффектив-
ного утеплителя. По контуру панели - жесткое профильное обрамление из гну-
тых металлических профилей. Листы слоев крепятся к жесткому обрамлению на
361
болтовых соединениях. Панели изготавливают в заводских условиях. Готовые
панели крепятся к внутреннему несущему каркасу и к торцам плит перекрытия.
Навесные легкие панели применены в административных зданиях Гидро-
проекта, СЭВ (г. Москва), в гостинице «Аврора» (г. Санкт-Петербург) и др.
Примером здания с навесными легкими наружными ограждениями явля-
ется небоскреб «Бизнес-Тауэр» (г. Нюрнберг, высота 134 м, архитекторы Ф.
Бифанг, П. Дюршайнгер, рис. 3.69). Внутренний и наружный слои ограждений
выполнены из алюминия и стекла, средний слой - утеплитель. Ограждения
крепятся к внутренней опорной бетонной стене, которая монолитно соединена
с междуэтажными перекрытиями. Торцы перекрытий облицованы фриттовым
(затененным) стеклом.
Рис. 3.69. Легкие навесные наружные ограждения
в здании «Бизнес-Тауэр»:
а - фрагмент фасада; б - разрез по наружному огражде-
нию; 1 — наружный слой (остекление); 2 — внутренний
слой (алюминий); 3 - утеплитель; 4 - бетонная опорная
стена; 5 - перекрытие
Отличительной особенностью навесных легких панелей является макси-
мально допустимое снижение веса (в 12... 15 раз легче железобетонных пане-
лей). Вследствие этого их применение позволяет уменьшить нагрузки на не-
сущие элементы, что особенно важно для высотных зданий выше 45 этажей.
Вариантом железобетонной панели является трехслойная панель, состоя-
щая из внутреннего несущего слоя, наружного навесного слоя и среднего теп-
лоизоляционного слоя. Материалы внутреннего и наружного слоев - железо-
362
бетон, среднего - эффективный плитный утеплитель. Связи между железобе-
тонными слоями панели выполняют гибкими или жесткими. В качестве гибких
связей используют стержни и соединительные элементы из коррозионностой-
кой стали, расчетный срок службы которой должен быть не менее проектного
срока службы панели.
Жесткие связи бывают в виде железобетонных ребер или шпонок. Связи
должны обеспечивать в панели независимые температурные деформации сло-
ев и обладать низкой теплопроводностью. Предпочтительнее в трехслойных
панелях применять гибкие связи. Трехслойные панели изготавливают в заво-
дских условиях высотой на этаж.
За рубежом навесные трехслойные панели наруж-
ных стен применялись сначала 60-х годов XX в. Так, в
46-этажном жилом здании «Пуассон» в г. Париже
(1970 г.) наружные стены из трехслойных панелей кре-
пятся к каркасу здания с помощью стальных закладных
деталей. Размеры панелей 0,644х 1,58 м. Наружный и
внутренний слои панелей железобетонные, средний
слой - из пенополистирола. Для обеспечения незави-
симости температурных деформаций наружного и
внутреннего слоев в местах их взаимного примыкания,
по контуру панелей, предусмотрены упругие проклад-
ки. С этой же целью соединение слоев панели выпол-
нено с помощью податливых стержней из нержавею-
щей стали (рис. 3.70).
Рис. 3.70. Железобетонные трехслойные навесные панели
в жилом 46-этажном здании «Пуассон»:
Конструкция панели: 1 - наружный слой; 2 - внутренний слой;
3 - слой пенополистирола; 4 - соединительные стержни; 5 - ан-
кер для крепления панелей
Для придания архитектурной выразительности, изменения пластики фаса-
да здания использованы трехслойные панели с криволинейной поверхностью.
Два 33-этажных жилых здания-близнеца «Оризон» в г. Ренн (1971 г.) имеют
железобетонные панели, навесные по монолитному каркасу Наружная поверх-
ность панелей вогнутая цилиндрическая с радиусом кривизны 3,74 м. Размеры
панелей 0,427x0, 273 м. Панели - трехслойной конструкции. Теплоизоляцион-
ный слой из пенополистирола. Сопряжение наружной поверхности панели с
прямоугольными откосами оконного проема осуществлено по криволинейной
поверхности в виде эллипса (рис. 3.71).
Навесные железобетонные панели криволинейной формы применены так-
же в 36-этажном здание гостиницы «Шато Шаплэн» в г. Монреаль.
363
Рис. 3.71. Железобетонные навесные панели
с криволинейной поверхностью в жилом
33-этажном здании «Оризон»:
а — общий вид панели (фасад); б - разрез панели
Конструкция железобетон-
ных панелей надежна, долговеч-
на и обеспечивает требуемый
уровень тепловой защиты, но
обладает значительной массой. В
высотных зданиях из-за накоп-
ления поэтажных нагрузок при-
менение трехслойных железобе-
тонных панелей ограничено вы-
сотой до 40... 46 этажей.
В современном высотном
домостроении все более актуаль-
ны наружные ограждения в виде
навесных светопрозрачных фа-
садных конструкций (НСФК).
Это легкие фасадные панели из
металлических профилей, запол-
нением в которых является спе-
циальное остекление из двойных
или тройных герметичных стек-
лопакетов. В стеклопакетах при-
меняют остекление с разнооб-
разными свойствами - изоляци-
онными, светоотражающими, и т.п., способствующими понижению потребле-
ния энергии зданием. Профильные элементы в НСФК являются несущими и,
как правило, для увеличения прочности и долговечности, стальными с проти-
вокоррозионностойким покрытием. Изготавливают НСФК в заводских усло-
виях в виде отдельных элементов или панелей полосовой разрезки высотой на
один и несколько этажей. Готовые элементы монтируют на несущий каркас
или на внутренние несущие конструкции здания.
Одной из распространенных фасадных систем является стоечно-ригельная
НСФК. Она состоит из вертикальных и горизонтальных элементов, образую-
щих наружный каркас здания. Несущая структура располагается с внутренней
стороны навесной наружной стены. Стеклопакеты устанавливаются снаружи.
Уплотнители из морозостойкой резины обеспечивают герметизацию стыков
между стеклом и несущими профилями.
Для остекления больших поверхностей применяются кассетные фасадные
системы. Стоечно-ригельный каркас НСФК заполняется кассетами заводского
изготовления.
Характерным примером применения НСФК является здание «Коммерцбан-
ка» в г. Франкфурт-на-Майне. На рис. 3.72 показан монтаж наружных панелей,
выполненных из герметичных двойных стеклопакетов в металлических рамах.
Наружные панели полосовой разрезки высотой на один этаж закреплены с
помощью накладных металлических элементов к несущим стальным конструк-
364
циям - колоннам и торцам плит пере-
крытий (рис. 3.73). Благодаря двойным
стеклопакетам, заполненным инертным
газом и отражающим инфракрасные
излучения, помещения зда-ния медлен-
нее охлаждаются. Солнцезащитные
устройства, установленные с внутрен-
ней стороны ограждения, снижают уро-
вень солнечной радиации в здании.
Зданием с энергосберегающими
наружными ограждениями из НСФК
является «Пост Тауэр» (г. Бонн, 1993-
2003 гг., архитектор X. Ян), в котором
применена система двойного остекле-
ния (рис. 3.74). Каждый слой остекле-
ния выполнен из однослойного про-
зрачного стекла, объединенного сталь-
ными профилями в 9-этажные струк-
туры. Расстояние по горизонтали меж-
ду стеклянными оболочками 1,2... 1,7 м. Соединяются наружная и внутренняя
стеклянные оболочки с помощью стальных тяг, закрепленных на шарнирах.
Подвижность шарнирного крепления позволяет стеклянным оболочкам слегка
перемещаться под действием ветра. Стальные профили наружного ограждения
с помощью стальных консолей крепятся к плитам перекрытия атриумов здания.
Рис. 3.72. Здание «Коммерцбанка»
в г. Франкфурт-на-Майне с наруж-
ными ограждениями из НСФК.
Монтаж наружных панелей
Рис. 3.73. Здание «Коммерцбанка» в
г. Франкфурт-на-Майне с наружными
ограждениями из НСФК. Крепление
наружных панелей
Рис. 3.74. Здание «Пост Тауэр» в г. Бонне
с наружными ограждениями из НСФК.
Система двойного остекления (double skin)
365
Такой же тип энергосберегающего стеклянного ограждения применен в
здании главного бюро «Дебиз» (г. Берлин, архитекторы Р. Пиано, Ч. Кохлбе-
кер). В холодный период года пространство между двумя слоями остекления
закрыто, что формирует теплую зону, в теплый период года холодный воздух
поступает в здание через воздушные клапаны стеклянного ограждения.
За рубежом ограждающие панели наружных стен из стекла и нержа-
веющей стали, закрепленные в монолитной решетке каркаса, применены в 60-е
годы XX в. в административных зданиях «Милбанк Тауэр» (г. Лондон, 1963 г.,
каркасно-ствольная система), «Бритиш Петролеум» (г. Лондон, 1966 г.,
коробчато-ствольная система) и др.
Современными зарубежными зданиями с наружными ограждающими кон-
струкциями в виде жесткой пространственной решетки, заполненной стеклом,
являются «Турнинг Торсо» (г. Мальмо, 1999-2001 гг., высота 190 м, архитек-
тор С. Калатрава), Башня на Лиденхолл (г. Лондон, 2002-2003 гг., высота
222 м, архитектор Р. Роджерс), Башня Китайского центрального телевидения
(2002-2004 гг., высота 234 м, архитекторы Р. Колхас, О. Ширен), «Мост Баш-
ня» (г. Лондон, 2000-2003 гг., высота 310 м, архитектор Р. Пиано).
НСФК в виде стеновой системы «diagrid» применены в здании «Херст
Тауэр» (г. Нью-Йорк, 2004-2006 гг., высота 182 м, 46 этажей, архитектор Н.
Фостер). Стеновая система состоит из сетки треугольных стальных элементов,
образующих решетку (рис. 3.75, <7, б). Каждый треугольный стальной элемент
решетки высотой в четыре этажа. Расстояние между стальными опорами ре-
шетки 12 м.
Промежутки между элементами решетки заполнены теплосберегающими
стеклянными модулями высотой на этаж.
Рис. 3.75. Здание «Херст Тауэр» с НСФК в г. Нью-Йорк:
а - фрагмент стеновой системы «diagrid»; б - фрагмент наружного остекления
366
Рис. 3.76. Здание «Свис Ре» с НСФК
в г. Лондон. Фрагмент стеновой системы
diagrid
Наружные ограждения выполне-
ны по системе diagrid в здании «Свис
Ре» г. Лондон, 1997-2000 гг., высота
180 м, архитектор Н. Фостер) (рис.
3.76). Стальная ромбовидная решетка
крепится к стальным колоннам карка-
са. Колонны расположены в верти-
кальном направлении по спирали,
сходящейся на кровле здания.
Связь между колоннами осущест-
вляют симметрично расположенные в
треугольном порядке легкие стальные
конструкции решетки. На стальную
решетку крепятся стеклянные модули
наружного ограждения. В здании,
благодаря его спиральной аэродина-
мической форме, создается воздушное
давление, повышающее его энерго-
эффективность на 40% по сравнению
со зданием прямоугольной формы. Наружные ограждения из энергосберегаю-
щих стеклянных оболочек способствуют медленному охлаждению здания.
Применение НСФК в отечественной практике имеет особенности, связан-
ные с климатическими условиями. Значительные температурные перепады в
зимний и летний периоды выдвинули специфические требования к конструи-
рованию и выбору материалов фасадных конструкций. НСФК применяют с
оконным заполнением, солнцезащитными и радиационными устройствами,
приспособлениями по установке, навеске, ремонту и чистке наружных ограж-
дений.
Высотные блоки комплекса ММДЦ «Москва-Сити» спроектированы с
НСФК в виде стальных витражей и стекла. Стеклопрозрачные ограждения вы-
полнены из двухкамерных стеклопакетов с утолщенным наружным стеклом и
небьющимся внутренним стеклом типа «триплекс». Ограждения имеют криво-
линейную форму и решены без оконного открывания. Остекление крепится к
стальным витражным конструкциям, состоящим из выступающих вертикаль-
ных импостов и западающих, приближенных к плоскости стекол, горизон-
тальных импостов.
Отмечая положительные качества навесных фасадных стеклопрозрачных
ограждений - легкость конструкции, что валено при монтаже, необходимо от-
метить и их отрицательные качества: значительные теплопотери, повышенная
передача шума из-за воздушного зазора между двумя фасадными слоями, об-
разование конденсата на внутренней стороне внешнего слоя ограждения тре-
бует частой очистки, повышенные эксплуатационные расходы при ремонте и
чистке фасадных поверхностей.
367
Поэтажно самонесущие наружные стены выполняют из мелкоштучных
элементов. Эти стены бывают двухслойными и трехслойными. В двухслойных
наружных стенах внутренний несущий слой выполняют из ячеистых или по-
листиролбетонных блоков плотностью 400...450 кг/м3, наружный отделочный
слой - из мелкоштучной кирпичной кладки. В трехслойных наружных стенах
внутренний несущий слой - мелкоштучная кладка из кирпича или различных
видов бетонных блоков, средний слой - утеплитель из пенополистирола или
жесткой минеральной ваты.
Плиты утеплителя крепятся к несущей части стены дюбелями. Тип кре-
пежных элементов, их диаметр, глубину установки подбирают в зависимости
от материала несущей части наружной стены. Наружный слой трехслойных
наружных стен - различные виды кирпича, блоков и т.п. Крепятся между со-
бой наружный (облицовочный) и внутренний (основной) слои поэтажно само-
несущих стен соединительными гибкими связями в виде стержней из коррози-
онностойкой стали. По толщине внутреннего и наружного слоев через 10... 12
рядов кладки прокладывается арматурная сетка.
Поэтажно самонесущие стены опираются на перекрытие или рамную кон-
струкцию, предназначенную специально для поэтажного опирания наружных
стен. Монтажные работы выполняются с фасадной стороны здания с подвес-
ных конструкций. Монтаж ведется установкой каждого слоя отдельно.
Поэтажно самонесущие стены являются надежной конструкцией, но тру-
доемки и имеют значительный вес, поэтому не могут быть положительным
примером решения ненесущих наружных стен в высотных зданиях. Накоплен-
ный опыт по применению таких наружных стен в зданиях повышенной этаж-
ности позволяет применять их в зданиях до 40...45 этажей.
8.3.9. Устройство навесных фасадных систем
Для утепления и отделки фасадов зданий применяют два вида навесных
фасадных систем - фасадные системы с тонкой армированной штукатуркой и
фасадные системы с вентилируемым воздушным зазором.
Фасадную систему с тонкой армированной штукатуркой для высотных
зданий применять нецелесообразно, поскольку штукатурку с внешней стороны
наружной стены можно выполнять только при температуре выше +5 °C, очень
сложно подать штукатурный раствор на большую высоту и при необходимо-
сти сделать ремонт внешнего штукатурного слоя.
Для высотных зданий наиболее эффективными являются фасадные систе-
мы с вентилируемым воздушным зазором. Таких фасадных систем насчитыва-
ется несколько десятков.
Их принципиальное техническое решение следующее. Внутренний слой
(основание) этих фасадных систем является несущим, поскольку к нему кре-
пятся все остальные элементы системы, в том числе: слой минераловатного
утеплителя - тарельчатыми дюбелями, металлический несущий каркас крепит-
ся кронштейнами к основанию анкерными болтами, а к вертикальным или го-
368
ризонтальным профилям несущего каркаса разными способами крепятся раз-
личные облицовочные материалы, образуя фасадный декоративный экран.
В качестве облицовочного материала применяют плитки керамогранит-
ные, из натурального камня, фиброцементные и др.; плиты фиброцементные,
алюминиевые, из оцинкованной стали и композитные типа «Алюкобонд»; па-
нели и кассетные панели из листов алюминиевых, стальных и типа «Алюко-
бонд». Все перечисленные плиты и панели выпускаются с различными декора-
тивными покрытиями.
Несущий металлический каркас выполнен так, что между экраном и слоем
утеплителя по всему фасаду образуется воздушная полость толщиной от 40 до
100 мм. Для изготовления элементов несущего металлического каркаса при-
меняют следующие материалы: сталь листовая оцинкованная, сталь листовая
коррозионностойкая, листы и прессованные изделия из алюминиевых сплавов.
Несущим слоем стены может быть: железобетонная панель, кирпичная
кладка, кладка из легкобетонных блоков, при этом плотность материала осно-
вания не должна быть менее 600 кг/м3.
Эффективность наружных стен, где применяются фасадные системы с
вентилируемым зазором, достигается за счет следующих факторов. При оди-
наковой величине термосопротивления различные конструкции наружных
стен обладают разной толщиной и массой. Так, толщина и масса 1 м2 двух-
слойной стены (фасадный облицовочный слой «полкирпича» и ячеистобетон-
ные блоки плотностью 400 кг/м3) составят соответственно 630 мм и 450 кг;
трехслойной (облицовочный слой в «полкирпича», утеплитель и ячеистобе-
тонные блоки) - 470 мм и 364 кг, а эти же показатели для навесной фасадной
системы с вентилируемым воздушным зазором с внутренним несущим слоем
из ячеистобетонных блоков равны 430 мм и 188 кг.
Таким образом, фасадная система с вентилируемым воздушным зазором
позволяет сделать наружную стену минимальной толщины и легче более чем в
2 раза наружных стен другой конструкции. Кроме того, двух- и трехслойные
наружные стены должны целиком опираться на плиту перекрытия или специ-
альную рамную конструкцию, выполненную для поэтажного опирания нене-
сущих наружных стен. В обоих случаях это будет теплопроводящим включе-
нием в наружную стену, снижающим ее теплотехническую однородность.
Фасадная система с вентилируемым воздушным зазором выполняется так,
что на перекрытие опирается только внутренний несущий слой наружной сте-
ны. Благодаря этому утепляющий слой не пересекается ни перекрытиями, ни
внутренними стенами, а учитывая воздушный зазор, способствующий удале-
нию влаги, мигрирующей в утеплитель из эксплуатируемых помещений, эф-
фективность работы утеплителя значительно выше, чем в других конструкци-
ях наружных стен.
Фасадная система с вентилируемым воздушным зазором более техноло-
гична, чем другие конструкции наружных стен благодаря тому, что для ее воз-
ведения и монтажа нужен минимальный объем кладки с применением кладоч-
ного раствора или специального клеевого состава; все материалы и изделия,
369
применяемые в этой фасадной системе достаточно легкие, их монтаж выпол-
няется только с помощью ручного инструмента.
При этом кладка внутреннего несущего слоя и установка оконных и балкон-
ных блоков выполняется с перекрытия соответствующего этажа, а остальные
работы по монтажу фасадной системы - с подвесных люлек. Однако, в ЦНИИЭП
жилища разработано техническое решение фасадной системы для любого из
перечисленных отделочных материалов, которое позволяет все работы выпол-
нять с перекрытия соответствующего этажа. Это будет рассмотрено ниже.
Одним из важных достоинств фасадных систем с вентилируемым воздуш-
ным зазором является то, что они предоставляют архитекторам большой вы-
бор облицовочных материалов по размеру, цвету и фактуре поверхности. На
одном фасаде можно применять различные сочетания указанных параметров,
кроме того, на специальном каркасе можно крепить различные архитектурные
детали из бетона, металла, полиуретана и пенополистирола, покрытых тонкой
армированной штукатуркой, и других материалов.
Схема конструкции навесной фасадной системы с вентилируемым воз-
душным зазором показана на рис. 3.77. Монтаж такой фасадной системы про-
изводится следующим образом.
Рис. 3.77. Фасадная система с вен-
тилируемым воздушным зазором:
1 - основание (ж/б панель); 2 - утеп-
литель, укрытый паропроницаемой
пленкой; 3 - паронитовая прокладка;
4 - анкерный дюбель; 5 - кронштейн с
подвижной вставкой; 6 - прижим для
утеплителя; 7 - тарельчатый дюбель;
8 - вертикальный профиль; 9 - скоба;
10 — кляммер; 11 - заклепка; 12 — пли-
та из натурального камня
Предварительно на перекрытие этажа, в уровне которого будут монтиро-
ваться наружные стены, подаются все необходимые материалы и изделия.
Возведение стен начинается с кладки внутреннего несущего слоя системы (ос-
нования), к которому на специальных металлических кронштейнах крепят
оконные и балконные блоки. Остальные технологические операции выполня-
ют с внешней стороны со специальных подвесных люлек, куда монтажные
элементы могут подаваться через оконные (балконные) проемы вручную.
При отсутствии проемов материалы можно подать в пакетах монтажным
грузоподъемным устройством. Сначала в несущем слое стены сверлят отвер-
стия под дюбели для крепления к ним анкерными болтами металлических
370
кронштейнов несущего каркаса. Затем снизу вверх ряд за рядом укладывают
плиты негорючего минераловатного утеплителя плотностью от 30 до
120кг/см3, которые крепятся к основанию тарельчатыми дюбелями 7... 10
штук на 1 м2 поверхности фасада. Если внешняя поверхность плит утеплителя
не каптирована, их следует укрыть влаго-ветрозащитной паропроницаемой
пленкой, например, типа «TYVEK». Для этого перед укрытием пленкой каж-
дую минераловатную плиту закрепляют только двумя дюбелями, а остальные
устанавливают после укрытия плит пленкой.
По окончании на захватке монтажа плит утеплителя к кронштейнам кре-
пят линейные металлические профили, к которым затем будут крепить эле-
менты экрана (плитки, плиты, панели или кассетные панели). Чаще в фасад-
ных системах элементы экрана устанавливают на вертикальные профили, но
есть варианты фасадных систем, в которых применяют горизонтальные про-
фили или вертикальные и горизонтальные профили совместно. Крепление об-
лицовочного материала на линейных профилях выполняют разными приемами:
-различные плитки - посредством кляммер из нержавеющей стали, окра-
шенных под цвет фасадной поверхности плитки (открытое крепление),
плитки из натурального камня чаще крепят горизонтальными планками или
скобами кляммер, которые входят в пазы, выфрезерованные на горизон-
тальных торцевых гранях плиток (скрытое крепление); плиты из других ма-
териалов - к линейным профилям саморезами или вытяжными заклепками;
- панели к линейным профилям - так же как «сайдинг»;
- кассетные панели из металлического и композитного листового материала -
либо как панели, либо навешивают на штифты, специально установленные
в П-образном вертикальном профиле.
Устройство фасадной системы на захватке завершается установкой верх-
него и боковых оконных (балконных) откосов и сливов, которые изготавлива-
ются из оцинкованной листовой стали с лакокрасочным покрытием (их цвет
определяет архитектор).
Специфика высотных зданий накладывает свои требования по долговеч-
ности, противопожарной защите, технологичности и ремонтопригодности
также и на фасадные системы с вентилируемым воздушным зазором. С пози-
ций этих требований следует рассмотреть все материалы и изделия, приме-
няемые для монтажа фасадных систем.
В фасадных системах с вентилируемым воздушным зазором используется
только негорючий утеплитель. Его надежную фиксацию на основании обеспе-
чивают достаточное количество тарельчатых дюбелей. Для повышения надеж-
ности этого слоя и отсутствия в нем каких-либо деформаций целесообразно
рекомендовать в высотных зданиях применять утеплитель плотностью не ме-
нее 70 кг/м3 и во всех случаях с внешней стороны покрывать его влаговетро-
защитной паропроницаемой пленкой.
Металлический несущий каркас фасадной системы, включая крепежные
элементы (болты, заклепки, саморезы), в этом случае рекомендуется приме-
нять только из коррозионностойкой стали, поскольку долговечность зданий из
371
оцинкованной стали в несколько раз ниже. Несущий каркас из алюминиевых
сплавов достаточно долговечен, но его температура плавления и разрушения
значительно ниже, чем у стали, и такая конструкция может не обеспечить нор-
мативный предел огнестойкости.
Облицовочные материалы для декоративно-защитного экрана должны об-
ладать морозостойкостью не менее Ml50. К таким материалам можно отнести
плитки керамогранита и из натурального камня, панели и кассетные панели из
стального оцинкованного листа с дополнительным защитным покрытием и
специальным декоративным покрытием фасадной поверхности. При выборе
облицовочного материала следует учитывать результаты испытаний на моро-
зостойкость, выполненные аккредитованными лабораториями.
По признакам технологичности и ремонтопригодности целесообразно от-
казаться от облицовочных плит больших размеров, например, фиброцемент-
ных или композитных с одним из размеров более 2 м, если не будет надежной
защиты рабочих мест от ветра и специальных монтажных приспособлений для
установки и временной фиксации плит в процессе монтажа.
Следует заметить, что могут иметь место условия, при которых станет
возможным и целесообразным применять материалы, не рекомендованные ра-
нее. Например, в случае повышения морозостойкости облицовочных материа-
лов или повышения долговечности несущего каркаса из оцинкованной стали
за счет применения дополнительных защитных средств (мастик или эмалей).
При этом необходимо провести испытания для определения предела огнестой-
кости фасадной системы с несущими каркасами из алюминиевых сплавов, за-
щищенными от высокой температуры оконными откосами из плит с высоким
пределом огнестойкости.
В ЦНИИЭП жилища разработано техническое решение фасадной системы
с вентилируемым воздушным зазором, которое позволяет выполнять все тех-
нологические операции по монтажу наружных стен только с перекрытия, со-
храняя все преимущества указанной системы.
Для этого несущий металлический каркас системы выполняется в виде фа-
садной панели высотой на этаж и длиной, соответствующей расстоянию меж-
ду осями двух смежных внутренних стен или колонн (пилонов). Такую панель
изготавливают в специальной мастерской из гнутых стальных профилей, где
на нее окончательно крепят выбранный облицовочный материал (плитки, па-
нели, кассетные панели).
Во внешней кромке перекрытия возводимого здания оставляют отверстия,
посредством которых к ним болтами закрепляют металлические консоли с ре-
гулируемой длиной. К свободным концам консолей болтами или саморезами
крепят верхний и нижний пояса каркаса фасадной панели. Расстояние от
внешнего торца перекрытия до фасадной панели должно позволять разместить
там слой утеплителя и воздушный зазор.
Работы по монтажу консолей и крепление к ним фасадной панели выпол-
няются с перекрытия, как и последующие работы по установке утеплителя,
укрытого пленкой, и устройству внутреннего слоя наружной стены. Верти-
372
кальные и горизонтальные стыки между
смежными панелями могут перекрываться
козырьком, прикрепленным к нижней части
вышестоящей фасадной панели, и специ-
альным фартуком, укрепленным сбоку од-
ной из фасадных панелей.
Крепление козырьков и фартуков про-
изводится до установки фасадной панели в
проектное положение в мастерской. Конст-
руктивная схема системы с фасадными па-
нелями на основе металлического каркаса
показано на рис. 3.78.
Рис. 3.78. Конструкция наружной стены
с фасадной панелью на основе металлического
каркаса:
/ - фасадная панель; 2 - плитка керамогранитная;
3 - плита перекрытия; 4 - стальная трубка с анке-
рами; 5 - консоль регулируемая; 6 - болт с гайкой;
7 - слой утеплителя; 8 - кладка легкобетонных бло-
ков; 9 - козырек; 10 - планка фиксации слоя утепли-
теля; / / - поэтажная опорная решетка для утеплителя
Надежность и долговечность во многом зависят от качества проектных и
строительно-монтажных работ. Для каждого объекта должны быть разработа-
ны рабочие чертежи наружных стен с фасадной системой, которые
утверждаются в установленном порядке. Кроме теплотехнических
(выполняются для всего здания) должны быть выполнены прочностные
расчеты, в том числе, на ветровые нагрузки для всех конструктивных
элементов наружных стен. Отклонение от проектных решений возможны
только при согласовании с авторами проекта.
В системе контроля качества подрядной организации должен быть раздел,
относящийся к работам по возведению наружных стен, включающий работы
по контролю качества поступающих материалов и изделий, контроль за вы-
полнением всех технологических операций, составление актов на скрытые ра-
боты. При этом должна осуществляться поэтапная приемка работ.
8.3.10. Подъемно-транспортное и вспомогательное
оборудование для высотного строительства
Традиционные башенные краны целесообразно применять при возведении
зданий высотой не более 70...80 м, при большей высоте соотношение основ-
ных параметров крана (безопасность работ, грузоподъемность, масса подни-
373
маемого груза и стоимость работ) становится неоптимальным. Для обеспече-
ния производства работ на высоте до 130... 140 м следует использовать при-
ставные башенные краны, прикрепляемые к возведенным конструкциям
строящегося здания. Рекомендуемая технологическая схема строительства
здания высотой до 130 м - для возведения конструкций на высоте 60 м и менее
следует использовать традиционный башенный кран, а для возведения конст-
рукций на высоте 130 м и менее - приставной кран (рис. 3.79). При большей
высоте оптимальность использования приставного башенного крана исчерпы-
вается, поэтому для возведения сооружений большей высоты используются
самоподъемные краны, не имеющие ограничений по высоте подъема груза.
Монтажные краны подобного типа крепятся к ядру жесткости здания и обес-
печивают производство работ на ярусе высотой от 30 до 40 м. Как правило,
после окончания работ самоподъемные краны демонтируют и по частям опус-
кают вниз с помощью лебедок. Однако за рубежом практикуют приемы, когда
подобные краны консервируют и оставляют на кровле здания с целью их по-
следующего использования, например, при текущем или капитальном ремонте
здания.
Рис. 3.79. Крепление приставного башенного крана к каркасу здания
(г. Варшава, Польша, 2007 г.)
При строительстве высотных зданий к традиционной проблеме подъема
мелких грузов на стадии отделочных работ добавляется вопрос безопасного
подъема рабочих. Для этих целей, как правило, используют специальные гру-
зопассажирские подъемники (рис. 3.80) грузоподъемностью до 3 т и вмести-
374
мостью до 20 чел. Рекомендуемая средняя рабочая высота подъема зависит от
конструктивных особенностей строящегося здания. Количество и тип подъем-
ников определяют исходя из конфигурации здания и требований по организа-
ции работ на объекте. Подъемники устанавливают после возведения 5... 10
этажей надземной части.
Грузовые и грузопассажирские подъемники предназначены для переме-
щения людей (только грузопассажирские), а также инструментов, материалов
и оборудования на этажи строящегося здания. Выбор типа подъемника про-
изводится в зависимости от грузоподъемности, высоты подъема, скорости
подъема и опускания, а также от размеров грузонесущего устройства (клеть,
кабина, грузовая платформа). Число подъемников определяется объемом и
массой подаваемых грузов, а также численностью работающих, но не менее
одного грузового и одного грузопассажирского подъемника на грузо-
подъемный кран. Предпочтительнее использовать двухкабинные подъемни-
ки. Шахты подъемников должны предусматривать крепление к строящемуся
зданию с помощью жестких регулируемых связей, рассчитанных на макси-
мальные нагрузки. Перемещение грузонесущего устройства грузопассажир-
ского и грузового подъемника должно осуществляться по жестким направ-
ляющим.
Рис. 3.80. Грузопассажирские подъемники (г. Варшава, Польша)
Технические характеристики подъемников ведущих производителей при-
ведены в прил. 5.
Для подъема грузов и людей на высоту при возведении высотных зданий
допускается применять специально оборудованные лифты, которые в даль-
375
нейшем будут использованы при эксплуатации зданий. Управлять такими лиф-
тами должны специально обученные машинисты (лифтеры).
Система управления подъемником должна обеспечивать автоматическую
остановку грузонесущего устройства в крайних положениях.
К кабинам грузопассажирских подъемников предъявляются следующие
требования:
- кабина должна иметь ограждение со всех сторон. Высота кабины в свету
должна быть не менее 2,6 м.
- кабина должна иметь дверь, а при сплошном ограждении - и окна (окно).
Высота дверей должна быть не менее 2,0 м, ширина - не менее 0,8 м.
Рис. 3.81. Совмещение работ по устройству каркаса
и фасада здания (г. Москва, Россия, 2008 г.)
Очень важен вопрос темпов строительства высоток, а это уже, образно го-
воря, дело техники и технологии. Высотное здание, как правило, возводится
темпами не ниже 4...5 этажей в месяц. При этом максимально задействуют
совмещенные технологии возведения каркаса и фасадных систем, применяют
высокопроизводительное оборудование и современные опалубочные системы.
Разрыв между устройством каркаса здания и навешиванием его фасада может
достигать 5... 7 этажей (рис. 3.81).
8.3.11. Мероприятия по безопасности труда
Основные требования к производству работ при возведении монолитных
железобетонных конструкций приведены в действующих ТИПА, а примени-
тельно к высотному строительству - в настоящем разделе.
Комплекс мер по обеспечению безопасности труда должен соответство-
вать требованиям ТКП 45-1.03-40, ТКП 45-1.03-44, ТКП 45-5.03-20, ТКП 45-
5.03-23, [3], [4], другим ТИПА.
376
К выполнению работ, относительно которых предъявляются дополнитель-
ные требования безопасности труда, работники допускаются после прохожде-
ния обучения безопасным методам и приемам работ, стажировки, инструктажа
и проверки знаний по вопросам безопасности труда и получения соответст-
вующего удостоверения.
Производство работ на строительном объекте следует вести в технологи-
ческой последовательности, указанной в ППР. При необходимости совмеще-
ния работ должны приниматься дополнительные меры по обеспечению безо-
пасности их выполнения.
Строительная площадка должна быть ограждена. При выборе ограждения
территории строительной площадки и участков производства работ должны
учитываться требования ГОСТ 23407. Защитные ограждения необходимо уст-
раивать высотой не менее 1,6 м. При совмещении охранных и защитных функ-
ций высота ограждения должна составлять 2 м.
Ограждения, примыкающие к местам массового прохода людей, должны
быть высотой не менее 2 м и оборудованы сплошным защитным козырьком,
имеющим наклон в сторону строительной площадки 45° и способным выдер-
живать действие снеговой нагрузки, а также нагрузки от падения одиночных
мелких предметов.
В технологических картах или схемах на выполнение отдельных видов ра-
бот при определении последовательности и методов выполнения работ необ-
ходимо учитывать опасные зоны, возникающие при работе механизмов.
При необходимости выполнения работ в опасных зонах в технологической
карте должны предусматриваться мероприятия по защите работающих.
Размещение строительных машин должно быть определено таким обра-
зом, чтобы обеспечивалось пространство для обзора рабочей зоны и маневри-
рования, при условии соблюдения расстояния безопасности вблизи неукреп-
ленной выемки, штабелей грузов, оборудования.
Выбор средств механизации должен обеспечивать соответствие техниче-
ской характеристики машин условиям производства работ.
При организации рабочих мест на высоте следует предусматривать сред-
ства коллективной защиты: ограждающие и улавливающие устройства с обя-
зательным указанием мест их установки. Основными требованиями, предъяв-
ляемыми к ограждениям при возведении надземной части высотного здания,
являются: возможность многократного использования, удобство установки и
демонтажа, надежность узлов крепления ограждений к элементам строитель-
ных конструкций.
В технологических картах на производство монтажных работ должны со-
держаться конкретные требования по предупреждению опасности падения ра-
ботающих с высоты, падения конструкций, изделий или материалов при пере-
мещении их грузоподъемным краном (подъемником).
При выборе монтажной оснастки преимуществом должны пользоваться
приспособления, позволяющие совместить одновременное выполнение не-
скольких рабочих операций или повысить безопасность выполняемой операции.
377
При совмещении работ по возведению каркаса здания и работ по устрой-
ству фасадных систем следует предусмотреть специальные меры безопасного
производства работ. На устройство фасадных систем разрабатывается отдель-
ный ППР.
Сравнительно самостоятельным техническими элементами являются сред-
ства обеспечения работ по устройству ограждающих конструкций наружных
стен или отделке фасада. Имеется в виду рабочие площадки, предназначенные
для размещения рабочих и специализированного оборудования по внешнему
контуру здания на значительной высоте (рис. 3.82). При возведении зданий вы-
сотой менее 75 м, для этих целей традиционно применяют леса или навесные
подмости разных типов. При этом, следует учитывать, что большинство суще-
ствующих в настоящее время лесов применимо при возведении конструкций на
высоте не более 100 м. Таким образом, для безопасного ведения работ на фасаде
высотных зданий следует использовать специальные фасадные платформы.
Рис. 3.82. Технологические площадки фасадов высоток
(г. Дубай, 2008 г.)
Специфика возведения высотных зданий предполагает использование до-
полнительных технических средств, обеспечивающих безопасность и прием-
лемые климатические условия наружных строительных работ: ветровые огра-
ждения и защитные укрытия.
Постоянная ветровая нагрузка на высоте оказывает серьезное воздействие
на безопасность монтажных работ. Проведенные исследования показывают,
что при производстве работ на высоте более 50 м на боковой поверхности
строящегося здания возникают локальные, случайно направленные, верти-
кальные ветровые потоки. Следует учитывать возникающие в уровне верхнего
378
обреза здания локальные горизонтальные ветровые потоки значительные си-
лы, существенно осложняющие монтаж элементов большой площади (опалу-
бочные панели и пр.) и оказывающие негативное физиологическое воздейст-
вие на рабочих. Все это усугубляется низкими температурами воздуха при
производстве работ в зимнее время.
Исходя из вышесказанного, при производстве наружных работ следует
предусмотреть следующие мероприятия (рис. 3.83):
- установка ветрозащитных ограждений рабочей зоны, в том числе и при
производстве наружных отделочных работ;
- формирование на фасаде здания в зоне производства работ тепляков, кон-
структивно совмещенных со средствами подмащивания и обеспечиваю-
щих приемлемые условия труда. Для устройства теплоизоляционного ог-
раждения следует использовать сетки специального назначения, тканевые
завесы и пр.
Рис. 3.83. Установка ветрозащитных ограждений на
фасаде высотного здания (г. Москва, Россия, 2007 г.)
При производстве работ на высоте особое внимание следует уделить обес-
печению безопасности труда. Анализ существующих в настоящий момент сис-
тем коллективной безопасности при работе на высоте, в зависимости от их
конструктивных особенностей, позволяет выделить следующие типы систем
коллективной защиты (рис. 3.84 и 3.85):
- защитно-улавливающая система;
- универсальная улавливающая система;
- улавливающая система;
- ограждения предохранительные;
- сетчатое ограждение;
- защитные козырьки.
379
Рис. 3.84. Пример использования вертикальной защитной системы при монтаже
опалубки монолитного перекрытия:
1 - кронштейн; 2 - защитная сетка; 3 - опалубка перекрытия; 4 - передвижные подмости
Рис. 3.85. Устройство защитного ограждения при
строительстве высотного здания
380
Разработано две технологические системы устройства защиты наружного
контура. Защитно-улавливающая система (ЗУС) состоит из закрепленных по
контуру перекрытий кронштейнов, по которым навешиваются улавливающие
сетки (рис. 3.86). ЗУС применяется как дополнительное средство защиты ра-
ботающего в случае его падения с высоты 6...7 м непосредственно на сетку, а
также его защиты от падающих строительных отходов в процессе возведения
каркаса здания.
Направление перехода
кронштейнов из монтажного
положения в рабочее
Z3 Этаж Б
ZZ Этаж А
Кронштейн
в монтажном
положении
Кронштейн
опущен в рабочее
положение
Рис. 3.86. Технологическая схема
устройства защитно-улавливающей
системы (ЗУС)
Рис. 3.87. Технологическая схема
ограждения
Предохранительные ограждения металлические (ПОМ) разработаны для
создания безопасных условий труда при возведении монолитных каркасов вы-
соток (рис. 3.87). Ограждения оснащены сетчатыми экранами. ПОМ решают
следующие задачи:
- предохранение от падения за наружный край перекрытия работников, вы-
полняющих работы по монтажу опалубки перекрытия на вышележащем
этаже;
- предохранение от падения за наружный край перекрытия работников, вы-
полняющих работы по армированию и бетонированию перекрытия на вы-
шележащем этаже;
381
- предохранение от падения за наружный край перекрытия работников, вы-
полняющих работы по полному комплексу работ по устройству колонн,
внутренних стен и диафрагм за исключением наружных стен (необходимо
применение наружных консольных подвесных подмостей);
- демонтаж опалубки перекрытия и приведение в соответствие бетонных
поверхностей на нижележащем этаже;
- предотвращение падения в опасную зону строящегося здания инструмен-
та, элементов опалубки, строительных материалов, отходов.
8.4. Методы строительства подземных и заглубленных
сооружений
К заглубленным относятся сооружения, нижняя часть которых располага-
ется под землей, а верхняя - выше уровня земли. Таким образом, возводятся
очистные сооружения, резервуары, вагоноопрокидыватели, подземная инфра-
структура жилых зданий и зданий общественного назначения, многоэтажные
гаражи, транспортные сооружения и др. Грунт обычно разрабатывается откры-
тым способом. При этом, как правило, производится выемка грунта, объем ко-
торого превышает объем самого сооружения.
По способу строительства подземные сооружения подразделяются на уст-
раиваемые:
- открытым способом;
- полузакрытым способом;
- закрытым способом.
Открытый способ целесообразно применять в сухих грунтах, когда уро-
вень грунтовых вод находится ниже днища сооружения. Работы производят в
следующем порядке:
- разрабатывается котлован с естественными или укрепленными откосами,
на дне которого возводится сооружение;
- выполняется обратная засыпка пазух грунтом.
Если уровень грунтовых вод находится выше основания сооружения, то
приходится принимать меры по откачке воды из котлована или понижению
уровня грунтовых вод.
При заглублении инженерных сооружений значительно ниже уровня
грунтовых вод открытый способ разработки грунта также является наиболее
простым и доступным. Однако положение осложняется необходимостью вы-
полнения дополнительных работ по осушению котлованов с применением во-
доотлива или водопонижения.
В наши дни максимальная глубина котлованов, проектируемых в город-
ских условиях, обычно не превышает 25...30 м, а количество подземных эта-
жей - пяти-шести. В Москве наиболее глубокие котлованы выполнены на тер-
ритории строящегося Международного делового центра «Москва-Сити»
(рис. 3.88), их максимальная глубина составляет до 26 м.
382
Рис. 3.88. Котлован Центрального ядра Международного
центра «Москва-Сити» (1999)
8.4.1. Строительство подземных сооружений открытым методом
Строительство подземных сооружений открытым способом может осуще-
ствляться как в котлованах без крепления, борта которых сформированы под
углом естественного откоса грунта, так и в котлованах, подкрепленных ограж-
дающими конструкциями (рис. 3.89).
Устройство котлованов в откосах является наиболее простым и, как пра-
вило, экономичным решением, однако применение этого способа встречает
множество ограничений, особенно в условиях стесненной городской застрой-
ки. Ограничением, в первую очередь, является:
- требуемая глубина котлована;
- пологие откосы, занимаемая площадь и объемы вынутого из котлована
грунта существенно возрастают, что делает этот способ нецелесообразным
или невозможным в силу ограниченности площадки;
- подземные воды, так как становится необходимым использование строи-
тельного водопонижения.
Рис. 3.89. Схема строительства в котловане с откосами (а) и с ограждением (б)
383
Рис. 3.90. Погружение сборно-монолит-
ного опускного колодца. Ограждений
котлованов и фундаментов зданий
способом «стена в грунте»
Другой технологией устройства
подземных сооружений в котлованах
является строительство способом опу-
скного колодца (рис. 3.90). Стены в
нижней части колодца оборудуют
режущим краем - ножом. При извле-
чении грунта внутри колодца конст-
рукция погружается в грунт под дей-
ствием собственного веса или допол-
нительной нагрузки. По мере погру-
жения стены колодца наращиваются.
После погружения колодца до про-
ектной глубины устраивается днище,
гидроизоляция и выполняются конст-
рукции внутри колодца.
III
IV
Рис. 3.91. Последовательность устройства «стены в грунте»
384
Строительство ограждений котлованов и фундаментов зданий способом
«стена в грунте» предполагает устройство в грунте с помощью специального
оборудования узкой траншеи требуемой глубины, устойчивость стенок кото-
рой обеспечивается специальными тиксотропными растворами из бентонито-
вых глин (рис. 3.91).
Наиболее распространенным в настоящее время в России способом креп-
ления ограждений котлованов при строительстве открытым способом является
устройство временной распорной системы из металлических элементов
(рис. 3.92). В качестве распорных элементов обычно используют стальные
трубы или прокатные профили. В глубоких котлованах распорные системы
устанавливаются в несколько ярусов.
Среди технологических новинок, используемых за рубежом, но которые
не нашли еще широкого применения в нашей стране, можно отметить системы
сборных металлических распорных элементов многократного применения с
заменяемыми концевыми частями (рис. 3.93, а). Эти системы получили рас-
пространение в странах восточной Азии. Часто они включают в себя ряд пред-
напрягаемых элементов (рис. 3.93, б), позволяющих снижать перемещения ог-
раждения котлована и контролировать величины усилий в распорках.
Другим новшеством, получившим распространение за рубежом, являются
распорные системы в виде ферм. Конструкции горизонтальных железобетонных
ферм, имеющих промежуточные стойки, используются в Китае (рис. 3.94, а)
для экскавации котлованов значительных размеров в плане. Вертикальные рас-
а)
Распределительный
Рис. 3.92. Многоярусное распорное крепление котлована
385
порные фермы из металлических элементов используются в США (рис. 3.94, б)
для перекрытия больших пролетов и обеспечения возможности расположить
на распорной системе строительное и технологическое оборудование, а также
складировать материалы в процессе возведения подземной части здания.
б)
Рис. 3.93. Распорное крепление из инвентарных элементов (а) и конструкция
преднапрягающего домкрата (б)
Рис. 3.94. Распорное крепление котлованов с помощью ферм:
а - горизонтальных; б - вертикальных
386
8.4.2. «Островной» метод строительства
При больших в плане размерах подземного сооружения, возможно, ис-
пользовать так называемый «островной» метод строительства. Для этого экс-
кавация котлована выполняется в две стадии.
На первой стадии до проектной отметки разрабатывается центральная часть
котлована, по периметру оставляются грунтовые целики - бермы, удерживаю-
щие подпорную конструкцию. В центральной части котлована возводятся фун-
даментные конструкции, возможно совместно с каркасом подземной части.
На втором этапе осуществляется разработка грунтовых берм с устройством
наклонных подкосов в фундаментную конструкцию (рис. 3.95, а) или распорок,
упираемых в перекрытия каркаса центральной части сооружения (рис. 3.95, б).
8.4.3. Декельный метод возведения высотных зданий
8.4.3.1. Основные понятия и положения
Декельная технология широко применяется при строительстве зданий в
стесненных условиях городской застройки, она основана на совмещении про-
цессов возведения подземной и надземной частей здания («вниз-вверх»). Тех-
нология предусматривает устройство свай-колонн в плане, соответствующем
положению ядер жесткости и несущих элементов каркаса надземной части.
Применяют закрытый и полузакрытый способы производства работ, в
основе которых заложен принцип разбивки на захватки, каждая из которых
предусматривает технологические проемы для разработки грунта, подачи
арматуры, опалубочных систем, инвентаря, бетонной смеси и т.п. При закры-
том способе междуэтажные перекрытия полностью перекрывают заглублен-
ное пространство. Размер проемов принимается с учетом габаритов земле-
ройной техники, работающей на соответствующих горизонтах.
Полузакрытый способ предусматривает, помимо технологических про-
емов на захватках, устройство открытых плоскостей под ядра жесткости или
надземную часть здания. В этом случае сваи-колонны, размещаемые по кон-
туру, объединяются с монолитными перекрытиями периферийных зон, в
результате достигается требуемая пространственная жесткость подземной
части. Возведение ядер жесткости осуществляется «открытым» способом,
используя традиционный метод поэтажного наращивания. Чаще всего полу-
закрытый способ применяется при возведении зданий, имеющих глубокое
заложение фундаментов и многоярусную систему заглубленных этажей.
Особенность производства работ состоит в последовательном возведении
этажей заглубленной части, с использованием предварительно устраиваемых
свай, которые по мере отрывки грунта объединяются системой монолитных
перекрытий между собой и ограждающей стенкой котлована. В последующем
сваи выполняют функции колонн в сочетании с перекрытиями (рис. 3.96).
387
Рис. 3.95. «Островной» метод строительства под защитой берм
388
Рис. 3.96. Технологические схемы закрытого (а) и полузакрытого (б) производства
работ:
7 - ограждение (стена в грунте); 2 - сваи-колонны; 3 - перекрытие над первым заглубленным
этажом; 4 - междуэтажные перекрытия; 5 - фундаментная плита; 6 - ядро жесткости; (стрелки
обозначают направления возведения соответствующих конструкций)
Для грунтовых условий г. Москвы и крупных городов РФ наиболее эф-
фективным является использование свайно-плитных фундаментов, для кото-
рых доля нагрузки на сваи достигает 60...70%. Этот фактор позволяет по-
новому подойти к технологии производства работ путем совмещения возведе-
ния подземной и надземной частей зданий. Использование свайно-плитных
фундаментов дает возможность минимизировать параметры крена зданий из-
за неравномерных осадок и добиться горизонтальных отклонений в пределах
нормативных требований МГСН 4.19-2005:
- 1/500 Н- для зданий высотой до 150 м;
- 1/800 Я-от 150 до 250 м;
- 1/1000 Н- свыше 250 м (где Н- высота здания).
8.4.3.2. Возведение подземной части здания
Подземные части зданий, возводимые в условиях городской застройки, яв-
ляются сложными геотехническими объектами, требующими мониторинга в
течение всего процесса строительства. Мониторинг включает регистрацию оса-
док фундаментов соседних с ним зданий. При этом используются уклономеры,
датчики контактного давления и давления поровой воды, изменения уровня
грунтовых вод и др. Для свай датчики напряжений устанавливаются на контакт-
ной поверхности с грунтом, на концах, в зоне сопряжений с фундаментными
плитами, а также вдоль осей. Размещение датчиков согласуется с технологией
производства работ и требует использования надежных систем передачи ин-
формации долговременного действия. Ограничения деформаций фундаментов
минимизируют риски и гарантируют эксплуатационную надежность зданий.
По мере устройства перекрытий заглубленных частей здания осуществля-
ется процесс возведения надземной части, который производится с ис-
пользованием традиционных технологий.
389
Учитывая, что возведение подземной части составляет до 50% от продол-
жительности возведения несущего каркаса, совмещение этих процессов сни-
жает общие сроки работ.
Основным преимуществом декельной технологии является отсутствие
грунтовых анкеров для обеспечения устойчивости ограждающих стен, выпол-
няемых методами «стена в грунте», «буросекущих свай» и др., что позволяет
возводить подземные части различной конфигурации, глубины и этажности с
минимальным воздействием на прилегающую застройку при несущественной
зависимости от инженерно-геологических условий.
Обеспечение монолитности сопряжений междуэтажных перекрытий и
фундаментной плиты достигается путем использования технологии возведения
«стена в грунте», разработанной в МГСУ.
Использование современных буровых установок, средств механизации по
производству земляных работ в стесненных условиях позволяет с высоким ка-
чеством осуществлять технологические процессы по устройству свай-колонн,
выполнять с заданной интенсивностью и точностью планировки поярусный
цикл земляных работ, армирование и бетонирование междуэтажных перекры-
тий, въездных пандусов, ядер жесткости и других конструктивных элементов,
обеспечивающих пространственную жесткость системы «ограждение стен -
перекрытия - сваи-колонны».
Возведение заглубленных частей «сверху вниз» требует решения ряда ор-
ганизационно-технологических вопросов в стесненных условиях строительной
площадки. Так, монолитное перекрытие первого этажа может служить пло-
щадкой для размещения самоподъемных и приставных кранов, бетононасосов,
зоной доставки строительных материалов, полуфабрикатов и конструкций,
местом их складирования и т.п.
В то же время декельная технология требует более высокой организации
труда, использования мини техники, специального инвентаря и оснастки для
производства земляных и бетонных работ в условиях подземного пространства.
При разработке технологической документации (1П1Р, технологических
карт и регламентов) отводится значительное место безопасности производства
работ, применению оперативных методов контроля качества, оценке и прогно-
зированию интенсивности набора прочности бетоном, определению сроков рас-
палубки и нагружения конструкций, оценке организационно-технологической
надежности на основе поточного производства работ и совмещения технологи-
ческих процессов.
Основными технологическими этапами нулевого цикла являются:
1. Возведение ограждающих стен по контуру подземного пространства
методом «секущих свай», «стена в грунте» или их комбинацией при криволи-
нейном плане заглубленной части;
2. Комплекс строительных процессов по устройству свай-колонн (буровых
колонн) внутри контура «стены в грунте»;
3. Возведение монолитного покрытия (над будущим подземным простран-
ством) с объединением оголовков свай и устройством технологических проемов;
390
4. Комплекс земляных работ по горизонтам с последовательным устройст-
вом междуэтажных перекрытий;
5. Возведение фундаментной плиты.
Работы по возведению надземной части осуществляются по достижении
проектной прочности монолитного покрытия.
Выполняется комплекс подготовительных работ, включающих монтаж са-
моподъемных или приставных кранов, распределительных стрел бетононасосов,
размещение экскаваторов, мобильных кранов, формирование зон складирования
опалубочных систем, арматуры, площадок для приема бетонной смеси и т.п.
При использовании самоподъемной опалубки осуществляется ее монтаж с
применением автокранов. Затем выполняется комплекс работ по возведению
ядер жесткости и с отставанием на 1...2 этажа - монолитного или сборно-
монолитного здания.
8.4.3.3. Особенности производства работ по устройству буровых колонн
В зависимости от инженерно-геологических условий и нагрузок исполь-
зуются буровые колонны: в виде металлических труб, заполняемых бетоном
(трубобетон); из металлического профиля, обетонируемого после возведения
перекрытий; в виде двухступенчатой системы, состоящей из цилиндрического
арматурного каркаса для нижней ступени и металлической трубы для верхней;
из армокаркасов цилиндрической формы постоянного сечения и др.
Технологический регламент по устройству буровых колонн предусматри-
вает точность бурения скважин с отклонениями в пределах 1/200 глубины и
размещения в плане с допусками ±5 см. Это достигается путем использования
специальных форшахт и современного бурового оборудования. Для монтажа
армокаркасов применяют специальные кондукторы с гидравлическими дом-
кратами, обеспечивающие выверку в плане и по глубине. Шарнирное крепле-
ние верха армокаркаса устанавливает его в вертикальное положение по прин-
ципу «отвеса», а вертикальное перемещение создает условия защемления его
низа в положении, близком к проектному. Для исключения смещений верхней
части каркасов от проектного положения производится их фиксация к заклад-
ным деталям форшахты (рис. 3.97, а).
Учитывая значительные размеры армокаркасов или труб, их изготовление
выполняется на арматурных предприятиях (или на заводах металлоконструк-
ций) в виде отдельных марок, объединяемых в целое на строительной площадке
с использованием кондукторов. Надежность стыковых соединений контроли-
руется ультразвуковым, электромагнитным или другими неразрушающими
методами и подтверждается актами испытаний. Монтаж производится с при-
менением самоходных кранов с телескопической стрелой и грузоподъемно-
стью, обеспечивающей производство работ на соответствующем вылете и вы-
соте подъема крюка.
Устройство покрытия над первым заглубленным этажом включает работы
по вертикальной планировке, устройству подсыпки из песчано-гравийной сме-
си с уплотнением, разделительного слоя из самовыравнивающейся смеси с ан-
391
тиадгезионным покрытием. Армирование и бетонирование производится с
разбивкой на технологические захватки и устройством опалубки под техноло-
гические проемы (рис. 3.97, б).
Рис. 3.97. Технологии устройства буровых колонн (а) и железобетонного перекрытия
над 1-м заглубленным этажом (б):
7 - ограждение (стена в грунте); 2 - форшахты для бурения скважин; 3 - кондуктор с гидросис-
темами для выверки и проектного размещения армокаркасов (4); 5 - сваи-колонны; 6 - сваи под
фундаментную плиту; 7 - технологические проемы; 8 - монолитная ж/б плита; 9 - фиксатор для
установки армокаркасов свай фундаментной плиты
8.4.3.4. Производство земляных работ
По достижении прочности бетона покрытия в пределах 70...80% RS вы-
полняется цикл земляных работ, который является фактическим началом со-
вмещения технологических процессов по устройству конструктивных элемен-
тов подземной и надземной частей зданий.
Технология производства земляных работ в стесненных условиях подзем-
ного пространства предусматривает разбивку площади каждого этажа на уча-
стки и захватки, каждая из которых имеет технологический проем для разме-
щения на поверхности штангового экскаватора с грейферным ковшом. Разме-
ры проемов должны обеспечивать подачу землеройно-транспортной техники
на подземные уровни.
Начало производства земляных работ состоит в разработке грунта пионер-
ного забоя под перекрытием в области технологического проема (рис. 3.98) с
погрузкой грунта в автосамосвалы и транспортировании его за пределы строи-
тельной площадки. Применяют экскаваторы, например, типа «Hitachi» и др., ос-
нащенные грейферным ковшом емкостью 0,6...0,9 м3 с телескопической руко-
ятью и вертикальными вставками, расширяющими параметры пионерного забоя.
392
Рис. 3.98. Разработка грунта пионерного забоя под
перекрытием в области технологического проема
Для последующей разработки грунта вне зоны действия грейферного экс-
каватора используются комплекты машин из малогабаритных экскаваторов
типа «Bob Cat», оснащенных бульдозерным ножом, погрузчики, планировщи-
ки и др. (рис. 3.99)
Рис. 3.99. Малогабаритных экскаваторов типа «Bob Cat»
393
Для работ в области размещения свай-колонн, ограждений и других эле-
ментов примыкания плит перекрытий, кроме мини-техники, допускается руч-
ная доработка грунта.
Организация работы средств механизации состоит в последовательном
расширении забоя и перемещении грунта в зону действия грейферного экска-
ватора. Для интенсификации процессов разработки грунта могут одновремен-
но использоваться несколько экскаваторов и комплектов землеройно-
транспортных машин. Ведущим процессом является экскавация грунта с по-
грузкой в транспортные средства.
По мере расширения забоя потребность в землеройно-транспортной тех-
нике возрастает вследствие снижения производительности из-за увеличения
пути перемещения грунта в зону экскавации. Оптимизация технологии разра-
ботки грунта в условиях подземного пространства достигается путем исследо-
вания математических моделей, базирующихся на вероятностных методах
оценки процессов и моделях теории массового обслуживания.
Математическое описание технологических процессов земляных работ
можно представить в виде двух моделей.
Первая модель описывает процесс экскавации грунта и погрузки в авто-
транспортные средства, вторая состоит в оптимизации поярусной разработки
грунта подземного пространства. В предположении, что число автотранспорт-
ных средств ограничено, вероятность простоя грейферного экскаватора доста-
точно высока из-за случайного времени возвращения под погрузку. Она опре-
деляется следующими обстоятельствами: удлинением цикла при возвращении
транспортных средств под погрузку, недостаточным объемом грунта в зоне
технологического проема или совокупностью этих факторов.
В первом случае имеется пуассоновский поток автотранспортных средств
и один грейферный экскаватор, обслуживающий их.
Интенсивность потока г/b, где г - общее количество обслуживающих ма-
шин; b - среднее время возвращения транспортного средства после погрузки.
Среднее время обслуживания машин (погрузки) экскаватором - т.
Если x(t) - число автотранспортных средств в очереди к экскаватору в мо-
мент времени t, то вероятность того, что имеется J машин, определяется соот-
ношением:
P{x(t) = j} = (l-a)cp,
где j = 0, 1,2, ... - возможное число машин в очереди;
а = (г!Ь)т - коэффициент загрузки эксакватора.
При а > 1 возникает очередь из машин и вероятность простоя равна нулю
для достаточно больших t. При а < 1 вероятность простоя определяется равен-
ством:
P{x(t) = 0} = 1-а.
Среднее время простоя автотранспорта составит:
Q^=(l-a)-b/r = (blr-T). (3.1)
394
Если возникает ситуация, приводящая к простою экскаватора, то среднее
время погрузки Q3 оценивается выражением:
Q3 = т + (\-Ь/г-т)Ь/г. (3.2)
Для практических целей при нахождении компромисса между 0а.т.с. и Q3
необходимо произвести экономическую оценку, которая определяется соот-
ношением издержек от простоя экскаватора или транспортных средств, исходя
из выражений (3.1) и (3.2).
Для второй математической модели - разработки грунта в подземной час-
ти (под перекрытием) принимаем, что грейферный экскаватор обслуживает
одну захватку с объемом грунта V. В достаточно общих предположениях Y(t) -
число циклов перемещения грунта мини-техникой в зону экскавации за время t
может быть представлен пуассоновским процессом с параметром
X] = щ/ах,
где - среднее время доставки грунта к экскаватору,
щ - число землеройно-транспортных средств.
Для первой захватки потребуется кх = (V - A)lv циклов работы комплекта
машин, где v - объем грунта, перемещаемый комплектом землеройно-транс-
портных машин; А - объем начального забоя.
С увеличением отдаленности забоев среднее время цикла доставки грунта
к экскаватору будет возрастать. Для вычисления среднего времени разработки
и транспортирования грунта в зону экскавации 1\ на первой захватке объемом
V\, определим число циклов Y(t) для обеспечения непрерывной работы экс-
каватора за время t. Эта функция представляет собой пуассоновский процесс с
параметрами и к}
Тогда Т\ - является случайной величиной с плотностью распределения ве-
роятностей
и среднее значение определяется равенством
Т} = j xf(x)dx = ^-= .
Для оценки случайной величины 7] задается доверительный уровень (1 - е)
и определяется доверительный интервал у2 из соотношения:
Р(У1 <Т} <у2) = 1-е.
Площадь захватки распределяется на m зон, для которых коэффициенты
загрузки системы «экскаватор - землеройно-транспортная техника» сос-
тавляют R} < R2 < Rm.
Для первой зоны, примыкающей к месту экскавации, этот коэффициент
может быть определен из формулы:
395
R = Mivie = y«i
1 a}w ax '
где у = vQ/w,
w - объем ковша экскаватора.
Из общей теории массового обслуживания следует, что при R > 1 объем
грунта в зоне экскавации будет быстро расти. Поэтому количество земле-
ройно-транспортной техники «1 должно быть близким к числу a\w/vQ, причем
a}w
vQ
Задача состоит в вычислении среднего времени непрерывной работы экс-
каватора, что по существу является периодом занятости в одноканальной сис-
теме массового обслуживания с интенсивностями потока заявок 1] = пх1ах и
w/(v0 обслуживания.
Находим, что если Гр - длительность непрерывной работы экскаватора, то
его среднее значение определяется формулой
Т afiv
р a^w-n^v’
а дисперсия
.2 _ 02v2 1 + 7?!
w2 (1 - Rx )3
(3.3)
Для получения доверительных интервалов можно использовать прибли-
жение вероятности распределения Гр, которое имеет вид
Р{7р>х} = 1-Ф^^Д| (3.4)
В выражении (4)
ф(х) = —.L- [ e~y2l2dy.
Задаем вероятность (1-8) непрерывной работы экскаватора и время Л,
(например, длительность смены). Необходимо найти число чтобы длитель-
ность рабочего периода Гр была не менее Л с вероятностью (1-е), т.е.
Р{7р > Л) >1-е.
Используя (3) и (4) получаем условие
А-Гр = оае,
где ае - находится для возможных е из таблиц [4].
Наиболее простой подход для определения числа пх состоит в требовании,
чтобы среднее Тх было больше некоторого фиксированного Л.
396
Тогда число землеройных машин щ находится из соотношения:
a, (Aw-Оу)
1 A0v
Полученные зависимости позволяют в масштабе реального времени с уче-
том производства работ осуществлять оптимизацию комплексной механиза-
ции земляных работ и служить основой для разработки ППР, технологических
карт и регламентов.
Технологические этапы разработки грунта, устройства междуэтажных пе-
рекрытий заглубленных частей и возведения надземной части приведены на
рис. 3.100.
Рис. 3.100. Технологические этапы разработки грунта, устройства междуэтажных
перекрытий заглубленных частей и возведения надземной части:
7 - ядро жесткости; 2 - колонны; 3 - междуэтажное перекрытие; 4 - самоподъемные кра-
ны; 5 - распределительная стрела для подачи бетонной смеси; 6 - опалубка ядра жесткости;
7 - опалубка колонн; 8 - ограждение
8.4.3.5. Пример полузакрытого способа производства работ при
строительстве высотного здания Maintower во ФранкфуртенаМайне
Строительство подземных и заглубленных сооружений в стесненных го-
родских условиях часто ведется с помощью полузакрытого способа устройства
котлована по технологии «top-down» (сверху вниз), позволяющего минимизи-
ровать влияние строительства на природное напряженно-деформированное
397
398
1 этап
V +0м
77 /72 Д' ///Ш 77Л
1_м_
Буровая
колонна
Предварительный
котлован для ядра
жесткости
Распорка
iiiniii
3 этап
Е±1
w w 77Л
Водопонижение в пределах всего строительного котлована.
Постепенная выемка грунта для предварительного котлована (-21 м)
и сооружение распорной конструкции
Выемка грунта на этаже -А.
Бетонирование перекрытия на этаже -5.
Завершение этажа -3. Возведение этажей 1^4
Возведение ядра жесткости до метки ±0, завершение этажа
Рис. 3.101
Е+1
Бетонирование фундаментной плиты.
Завершение этажа -5. Возведение этажей 1 -4.
Остановка водопонижения.
Продолжение монолитных работ до 58-го этажа
состояние грунтового массива. Данный способ предполагает устройство с по-
верхности земли или с промежуточных отметок в котловане временных или
постоянных опор внутри контура сооружения, поддерживающих перекрытия
подземной части здания, бетонируемых по грунту и воспринимающих распор
от ограждения котлована. Экскавация грунта в котловане производится из-под
перекрытий через технологические проемы. Нижележащие перекрытия бето-
нируются последовательно по мере удаления грунта. В случае применения
временных опор, поддерживающих перекрытия, они демонтируются после
возведения фундаментной плиты и постоянных колонн или несущих стен, бе-
тонируемых снизу вверх. В качестве ограждения котлована при строительстве
по технологии «top-down» обычно используют «стену в грунте», способную
воспринять вертикальные нагрузки от веса подземных перекрытий.
Порядок производства работ при строительстве высотного здания
Maintower во Франкфурте-на-Майне по методу TOP-DOWN схематично пред-
ставлен на рис. 3.101.
Рис. 3.102. Пионерный котлован с распорками при строительстве высотного здания
Maintower во Франкфурте-на-Майне (вид сверху)
8.4.3.6. Пример закрытого способа произеодстеа работ при еозеедении
подземного паркинга под Гете-плац во Франкфурте-на-Майне
На рис. 3.103 схематично представлен порядок производства работ при
возведении подземного паркинга под Гете-плац во Франкфурте-на-Майне, при
котором сохранялось движение автотранспорта.
При строительстве по методу сверху вниз ограждение котлована исполь-
зуется впоследствии как несущая конструкция.
На рис. 3.104 показаны варианты устройства таких узлов для стены из бу-
росекущихся свай (слева) и для стены в грунте (справа).
399
400
Порядок производства работ при возведении подземного паркинга под Гете-плац во Франкфурте-на-Майне
Рис. 3.103. Конструктивные особенности при строительстве по методу сверху вниз
Рис. 3.104. Узлы соединения перекрытия и ограждения котлована
Особенным конструктивным элементом при строительстве сверху вниз
являются буровые колонны. При устройстве этих колонн с поверхности зем-
ли особенно важна их вертикальная установка и ограничение отклонения от
оси. В этой связи буровые колонны зачастую производятся из стальных про-
филей меньшего сечения, чем колонны в конечном состоянии. В случае
больших отклонений они могут служить как временные конструкции, при
отклонениях в допустимых рамках они могут входить в сечение постоянной
конструкции колонн. Крепление колонн к арматуре перекрытия производит-
ся при помощи муфт. Виды устройства буровых колонн представлены на
рис. 3.105.
Производство работ по методу сверху вниз вследствие необходимости
поддерживать перекрытия, работающие как распорки во время строительст-
ва, подразумевает устройство свайного либо свайно-плитного фундамента.
На рис. 3.106 показаны временные (стальные трубы) и постоянные буровые
колонны (железобетонные конструкции) на сваях при строительстве сверху
вниз.
Так как производство ограждения котлована, фундамента, выемка грунта и
строительство подземных этажей, а также зачастую надземной конструкции ве-
дется параллельно во времени, необходимо тесное сотрудничество между всеми
участниками строительства проектировщиками, подрядчиками и заказчиком.
При строительстве подземных сооружений полузакрытым способом дос-
таточно значительные затраты требуются на устройство буровым способом
или способом «стена в грунте» опор-колонн, поддерживающих перекрытия в
процессе экскавации грунта. Российская разработка, комбинированный метод
разработки грунта (semy-top-down), направлена на сокращение этих затрат и
предусматривает схему крепления ограждения котлована, при которой в верх-
нем ярусе монтируются инвентарные металлические конструкции ферм. Фер-
мы опираются на «стену в грунте», а бетонируемые поэтапно по мере разра-
ботки грунта подземные перекрытия подвешиваются к конструкциям этих
ферм (рис. 3.107, а). После бетонирования снизу вверх вертикальных элемен-
тов каркаса временные конструкции подвески и ферм демонтируются.
401
Рис. 3.105. Виды устройства буровых
колонн: стальные профили (слева),
железобетонные колонны заводского
производства (справа)
Рис. 3.106. Временные (стальные трубы)
и постоянные буровые колонны (железо-
бетонные конструкции) на сваях
8.4.4. Комбинированный метод разработки грунта (semy-top-down)
При значительных размерах котлованов в плане используют комбиниро-
ванный метод разработки грунта (semy-top-down), в котором возведение кон-
струкций подземной части по периметру котлована выполняется способом
«top-down», а в центральной части - по классической схеме снизу вверх. При
этом крепление ограждения котлована осуществляется за счет пространствен-
ной работы периметральных фрагментов дисков подземных перекрытий.
Возможны две схемы выполнения работ комбинированным методом.
Для первой схемы характерно, что устройство участков дисков перекры-
тий по периметру осуществляется в процессе поэтапной экскавации котлована
(рис. 3.107, а; рис. 3.108).
Вторая схема предполагает сохранение грунтовой призмы по контуру кот-
лована, строительство центральной части сооружения снизу вверх, поэтапную
экскавацию грунта в контурной зоне котлована с одновременным объединени-
ем центральных фрагментов перекрытий с периметральными, устраиваемыми
поэтапно на поверхности грунтовой призмы (рис. 3.107, б; рис. 3.109).
402
Рис. 3.107. Строительство подземного сооружения по технологии «top-down»
б)
Рис. 3.108. Устройство участков дисков перекрытий по периметру
осуществляется в процессе поэтапной экскавации котлована
Рис. 3.109. Сохранение грунтовой призмы по контуру котлована
403
8.4.4.1. Устройство ограждений с контрфорсами
Еще одним заслуживающим внимания примером использования в миро-
Рис. 3.110. Схема устройства
ограждающих конструкций котлованов
с контрфорсами
вой практике дополнительных меро-
приятий является устройство так назы-
ваемых Т-образных подпорных стен,
или ограждений с контрфорсами. Такие
конструкции используют при значи-
тельных глубинах и площадях котлова-
нов. Контрфорсы могут устраиваться
как способом «стена в грунте», так и из
монолитного железобетона в пионер-
ном котловане.
Примером применения последней
технологии является строительство
комплекса культурного назначения в
Сингапуре. Конструктивная схема ог-
раждения котлована комплекса показа-
на на рис. 3.110, 3.111. Котлован имел
глубину 10 м и ширину более 180 м.
Рис. 3.111. Устройство ограждающих конструкций котлованов
с контрфорсами
Строительство подземной части было начато с устройства «стены в грун-
те» по периметру и временного шпунтового ограждения на расстоянии 17 м от
нее внутри контура сооружения. До начала земляных работ между стеной и
шпунтом с поверхности были выполнены буровые сваи, бетонируемые до от-
404
метки дна котлована. Далее проводилась разработка пионерного котлована
между постоянной и временной стенами под защитой двух ярусов распорок.
После завершения экскавации были устроены фундаментная плита и контр-
форсы, позволяющие далее удерживать давление грунта без помощи дополни-
тельного крепления «стены в грунте». Завершались работы демонтажем вре-
менной шпунтовой стены и экскавацией основного котлована.
В России подобный способ подземного строительства еще не нашел
должного широкого применения.
Возможности современных технологий и оборудования предоставляют ин-
женерам и строителям огромный выбор способов устройства подземных и за-
глубленных сооружений. Широкий спектр технических решений по устройству
ограждений котлованов и вариантов их крепления охватывает практически весь
диапазон инженерно-геологических и гидрогеологических условий, требуемых
глубин и плановых размеров сооружений. Выбор конструктивной схемы под-
земного сооружения, типа ограждения котлованов, способа его крепления и
технологической последовательности работ в котловане должен быть продуман
и взаимно увязан. В сложных условиях этот выбор следует выполнять, как пра-
вило, на основании технико-экономического сопоставления вариантов.
8.4.5. Возведение междуэтажных перекрытий
Комплексный процесс разработки грунта, подготовки основания под мо-
нолитные перекрытия, армирование и укладка бетонной смеси бетононасос-
ным транспортом осуществляется с учетом поточности производства работ
путем совмещения технологических процессов, расчета необходимого числа
рабочих и средств механизации.
При возведении междуэтажных перекрытий заглубленной части особое
внимание уделяется армированию зон сопряжения колонн (рис. 3.112) с уче-
том размещения опорных площадок и воротников, вибрационной проработки
смеси в процессе укладки бетона.
Рис. 3.112. Технологические этапы устройства сопряжения буровых колонн
с элементами перекрытий:
a - установка металлического воротника с выполнением сварочных работ; б - допол-
нительное радиальное армирование зоны сопряжения
405
Подача и укладка бетонной смеси осуществляется бетононасосами, раз-
мещаемыми на перекрытии первого заглубленного этажа - через технологиче-
ские отверстия для бетоноводов с гибкими ответвлениями. Процесс бетониро-
вания целесообразно проводить непрерывно на объем захватки.
Для реализации такой технологии необходимо исследование математиче-
ской модели из условия непрерывной работы бетононасосов и расчета соот-
ветствующего числа автобетоносмесителей.
Интенсификация набора прочности достигается как путем использования
технологии прогрева греющими проводами, так и термостным выдерживанием
высокопрочных бетонов класса В40...В60, с расчетом температурных гради-
ентов, исключающих трещинообразование и другие деструктивные процессы.
Контроль набора прочности осуществляется по температурным характе-
ристикам слоев бетона с учетом температуры подземного пространства, вен-
тиляционных эффектов и способов изоляции открытых поверхностей. Факти-
ческая прочность бетона оценивается «неразрушающими» или методами пря-
мых испытаний. На производство работ по возведению перекрытий
разрабатывается технологический регламент.
8.4.6. Возведение ядер жесткости заглубленной части
Возведение ядер жесткости заглубленной части осуществляется методом
подращивания с обеспечением монолитности с элементами перекрытий. Ис-
пользуется мелкощитовая опалубка с армированием отдельными стержнями.
Укладку бетонной смеси производят через технологические отверстия в пере-
крытиях с уплотнением навесными вибраторами.
Возведение фундаментной плиты включает технологические процессы по
уплотнению основания, устройству бетонной подготовки и горизонтальной
гидроизоляции, армирования. Каждый технологический этап подвергается ин-
струментальному контролю и актированию.
Возведение массивных фундаментных плит производится методом на-
клонного бетонирования с транспортированием смеси насосами с разветвлен-
ной сетью бетоноводов. Подача смеси к месту укладки осуществляется по бе-
тоноплитным трубам или гибким шлангам бетоноводов с обязательным уп-
лотнением глубинными вибраторами. Как правило, принимают непрерывную
схему подачи смеси, что требует использования расчетного числа бетононасо-
сов, бетоносмесителей, а также количества бетонщиков и вибраторов.
На укладку смеси разрабатывается технологический регламент, включаю-
щий, кроме схемы расстановки трубопроводного транспорта, установку тер-
мопар для контроля температурных полей твердеющего бетона. В зависимости
от температурных условий по окончании бетонирования поверхность плиты
теплоизолируется или увлажняется.
Размещение бетононасосов производится по периметру плиты перекрытия
(рис. 5) первого заглубленного этажа с установкой трубопроводного транспор-
та через технологические отверстия. Количество бетононасосов определяется
406
объемом бетонной смеси захваток и их производительностью. При этом ско-
рость подачи бетонной смеси v6 согласуется с вибрационной проработкой
слоев.
Расчет количества требуемых вибраторов на один бетононасос произво-
дится из соотношения
ЛГв=Г6/(КвГуПл),
где Иупл- объем уплотняемой смеси с учетом одновременной работы 2...3 виб-
раторов;
Къ - коэффициент использования по времени.
При этом радиус действия вибраторов RB составляет (6...8)гб, (гб - радиус
булавы вибратора), а их перестановка должна учитывать зоны пересечения не
менее 1/37?в. Для смесей подвижностью ПЗ...П4 время уплотнения определя-
ется экспериментально и составляет 15...20 с. Скорость подачи бетонной сме-
си согласуется с производительностью вибраторов и обычно составляет
2О...ЗОм3/ч.
Расчетное число АБС-смесителей по доставке смесей определяется, исхо-
дя из расстояния транспортирования и степени загруженности транспортной
сети. Для обеспечения непрерывности работы бетононасосов очередь из авто-
бетоносмесителей к каждому из них должна быть не менее 2-х: один смеситель
разгружается, остальные стоят в очереди. Для сохранения технологических
свойств бетонных смесей при превышении продолжительности транспортиро-
вания более 1 ч используют прием порционного введения пластифицирующих
и замедляющих твердение бетона добавок. Снижение температурных градиен-
тов достигается подбором бетонных смесей с замещением части цемента золой
уноса.
8.4.7. Возведение надземной части
При достижении прочности перекрытия над первым заглубленным этажом
в пределах 70% осуществляется монтаж самоподъемных кранов, распредели-
тельной стрелы бетононасоса и другой грузоподъемной техники, необходимой
для организации непрерывных технологических процессов (см. рис. 3.14, 3.15).
Ядро жесткости возводится с использованием щитовых или самоподъем-
ных опалубок. Процессы армирования и бетонирования ведутся отдельными
технологическими потоками путем разбивки на захватки с приблизительно
равными объемами работ и трудоемкостью. Для высокопрочных бетонов клас-
са В60 и выше распалубка конструкций осуществляется при достижении бето-
ном не менее 30% проектной прочности.
Возведение вертикальных и горизонтальных конструкций (колонн и плит
перекрытия) осуществляется самостоятельными технологическими потоками
специально обученных рабочих. Разбивка на захватки позволяет максимально
совмещать процессы возведения вертикальных и горизонтальных элементов.
При этом интенсивность их устройства не должна превышать скорости возве-
407
дения ядра жесткости. Для снижения параметров распалубочной прочности
перекрытий допускается устройство распределительных стоек на высоту до 3-
х этажей.
На возведение ядер жесткости, вертикальных и горизонтальных конструк-
ций разрабатывается ППР, технологические карты и регламенты производства
работ, определяющие последовательность, продолжительность циклов, техно-
логический и инструментальный контроль набора прочности бетоном, геоде-
зическое обеспечение точности возводимых конструкций и др. (рис. 3.113).
®
□
□
□
□
□ f
□
□
□
□
Z1
□
□
□
□
□
□
□
□
□
□
□
□
□
□
□
□
□
©
Рис. 3.113. Технологические этапы возведения фундаментной плиты и 16-го этажа
надземной части:
1 - мобильный кран для подачи арматуры, инвентаря и опалубки; 2 - система бетононасосов
для подачи смеси; 3 - бетоноводы; 4 - фундаментная плита; 5 - опалубка для возведения
ядер жесткости; 6 - самоподъемные краны; 7 - распределительная стрела; 8 - опалубка ко-
лонн; 9 — грузопассажирский подъемник; 10 - выносные подмости для перемещения опалу-
бочных систем колонн и плит перекрытия; 11 - ограждение; 12 - ограждающие конструкции
408
Возведение зданий с применением трубобетонных конструкций Наиболь-
шее распространение декельный метод строительства приобрел в КНР, где для
возведения вертикальных несущих конструкций используется трубобетон.
Трубобетонные стержневые конструкции являются комплексными, со-
стоящими из стальной трубы (несъемной опалубки) и бетонного ядра. Проч-
ность ядра, стесненного стальной оболочкой как обоймой, повышается в
1,2... 1,3 раза по сравнению с безоболочковым бетоном. Вместо ожидаемой
усадки происходит набухание бетона в трубе и его расширение, сохраняющее-
ся на протяжении многих лет.
Причиной разбухания является отсутствие влагообмена между бетоном и
внешней средой. Величина усадочных продольных деформаций весьма незна-
чительна и составляет Ео = (2,..3)105. Этот фактор определяет преимущества
трубобетона перед железобетоном, возводимым в щитовых опалубках. Ско-
рость возведения ядра жесткости не должна отставать от интенсивности работ
по устройству вертикальных и горизонтальных конструкций.
Развитие деструктивных процессов в трубобетоне прекращается в первые
2...3 суток, в то время как в обычном железобетоне оно прогрессирует во вре-
мени. Как правило, возведение подземной части осуществляется с устройст-
вом монолитных балочных или безбалочных перекрытий. Для обеспечения
монолитного сопряжения колонн с перекрытиями на последних устанавлива-
ются «воротники». Для колонн диаметром более 1,0 м на уровне верхней пол-
ки внутри трубы приваривается металлическая кольцевая диафрагма.
На рис. 3.114 приведены в качестве примера технологические схемы про-
изводства работ по возведению административно-торгового комплекса высо-
той 291,6 м в г. Шинзэне КНР (рис. 3.115).
Комплекс включает подземную 4-этажную часть размерами в плане
89,4x89,4 м, высотную - 40,5x40,5 м, 9-этажный стилобат, примыкающий к
высотной части.
Строительство комплекса осуществлялось по декельной технологии, обес-
печивающей максимальное совмещение технологических процессов возведе-
ния подземной части методом «вниз» и надземной «вверх». Заглубленная
часть возводилась с применением трубобетонных свай-колонн и междуэтаж-
ных безбалочных монолитных перекрытий.
Высотная часть представляет собой каркасно-ствольную систему, вклю-
чающую по наружному периметру 12 трубобетонных колонн диаметром 1,6 м с
толщиной стенки 28 мм в нижней зоне и 1,3 м со пеной 18 мм для верхней части
здания, а для центрального ствола использовались 14 колонн диаметром соот-
ветственно - 1,1 м х 14 мм и 0,8 м х 12 мм, с заполнением бетоном класса В60.
Перекрытия решены в виде стальных двутавровых балок с опиранием на
консольные элементы «хомутов». По балкам укладывается стальной профна-
стил с дополнительным армированием и омоноличиванием.
Строительство высотной части включает этапы возведения каркаса из
трубобетонных элементов и балочной системы перекрытий, лестнично-
лифтового узла с размещением самоподъемного крапа и распределительной
стрелы бетононасоса.
409
Рис. 3.114. Административно-торговый комплекс высотой 291,6 м
в г. Шинзэне КНР
89 400
Рис. 3.115. Технологические схемы возведения административно-торгового комплекса
высотой 291,6 м:
I - заглубленная; II - высотная; III - стилобатная части комплекса; а - общий план объекта с
указанием высоты, стилобатной и подземной частей здания; б - схемы производства работ при
совмещении технологических процессов возведения подземной и надземной частей здания;
1 - технологические проемы для вертикального транспортирования грунта, подачи арматуры бе-
тонной смеси и других материалов; 2 - самоподъемный монтажный кран; 3 - распределительная
стрела бетононасоса; 4 - ограждение технологических зон; 5 - грузопассажирский подъемник
410
Типовой этаж высотной части разделяется на три технологические за-
хватки.
Первой захваткой служат вертикальные элементы лифтовой части, кото-
рые возводят самостоятельным технологическим потоком в щитовых или
самоподъемных опалубках с опережением на 2...3 этажа. Вторая и третья
захватки включают работы по возведению вертикальных (трубобетонные ко-
лонны) и горизонтальных (монтаж балок, профнастила, дополнительное ар-
мирование и омоноличивание) конструкций. Для создания ритмичных пото-
ков подбор состава бригад осуществляется из условия равных продолжитель-
ностей с учетом технологических перерывов на набор прочности бетоном
при омоноличивании перекрытия.
Укладка бетонной смеси в вертикальные конструкции производится мето-
дом напорного бетонирования. Для регистрации полного заполнения несъем-
ной опалубки используются контрольные отверстия, а требуемая степень уп-
лотнения достигается применением наносных вибраторов. Подача и монтаж
несъемной опалубки осуществляется с помощью самоподъемного крана и спе-
циальных строповочных устройств. Технологическая последовательность, кон-
троль качества производства работ отражаются в технологических картах ППР
и регламентах.
Интенсивность работ повышается при использовании несъемной опалубки
колонн на 2...3 этажа, а также размещении дополнительных кранов на пере-
крытиях. Их перестановка на новую захватку производится самоподъемным
краном.
Сборно-монолитное решение колонн и перекрытий обеспечиваем сниже-
ние трудоемкости и сроков производства работ. Средняя продолжительность
возведения этажа площадью до 1000 м2 составляет 3... 4 рабочих дня.
Основными преимуществами декельной технологии являются высокие
технологические и экономические показатели. Так использование трубобетон-
ных конструкций позволяет в 2...3 раза снизить трудоемкость, до 30% сокра-
тить расход металла. Совмещение технологических процессов производств
нулевого цикла и надземной части при достаточно высокой технологичности
трубобетонных конструкций обеспечивает снижение себестоимости работ и
сокращение общей продолжительности строительства.
Пример технологии возведения подземной части «Лахта центра» приведен
в прил. 2.
411
РАЗДЕЛ ЧЕТВЕРТЫЙ
ТЕХНОЛОГИЯ ВОЗВЕДЕНИЯ БОЛЬШЕПРОЛЕТНЫХ
И СПЕЦИАЛЬНЫХ ЗДАНИЙ И СООРУЖЕНИЙ
Глава 9. ТЕХНОЛОГИЯ ВОЗВЕДЕНИЯ БОЛЬШЕПРОЛЕТНЫХ
ЗДАНИЙ И СООРУЖЕНИЙ
9.1. Классификация большепролетных конструкций
и методов их монтажа
Большепролетными считаются здания, у которых расстояние между опо-
рами несущих конструкций покрытия составляет более 40 м.
Системы, перекрывающие большие пролеты, проектируются чаще всего
однопролетными, что вытекает из основного фундаментального требования -
отсутствие промежуточных опор.
В промышленном строительстве это, как правило, сборочные цеха судо-
строительных, авиационных, машиностроительных заводов. В гражданском -
выставочные залы, павильоны, концертные залы и спортивные сооружения.
Опыт проектирования и строительства большепролетных покрытий показыва-
ет, что наиболее сложной задачей их возведения является монтаж конструкций
покрытия.
Несущие конструкции покрытий больших пролетов по статической схеме
подразделяются на балочные, рамные, арочные, структурные, купольные,
складчатые, висячие, комбинированные и сетчатые. Все они выполняются
главным образом из стали и алюминия, железобетона, дерева, пластмасс и воз-
духонепроницаемых тканей. Возможности и область применения пространст-
венных конструкций обусловлены их конструктивной схемой и величиной
пролета.
Характеристика большепролетных конструкций как совокупность их
конструктивных параметров, материала изготовления и габаритных размеров
рассматривается ниже согласно следующему типажу этих конструкций, а
именно:
- балочные;
- рамные;
- арочные;
- структурные плиты;
- купола;
- вантовые системы;
- мембранные покрытия;
- тентовые сооружения;
- шатровые покрытия.
412
9.1.1. Классификация большепролетных конструкций
Классификация большепролетных конструкций проводится по типам кон-
структивных схем покрытия зданий и сооружений. Краткая аннотация по каж-
дому из типов большепролетных конструкций, дифференцированных по вели-
чине пролетов, позволяет систематизировать присущие им преимущества и
недостатки и в конечном итоге определить возможный «рейтинг» того или
иного решения «кровельного» покрытия проектируемого здания.
Балочные покрытия состоят из главных поперечных пространственных и
плоских промежуточных балок конструкций - прогонов. Характеризуются от-
сутствием распора от конструкции покрытия, что существенно «упрощает»
характер работы несущих элементов каркаса и фундаментов. Главный недос-
таток - большой расход стали и значительная строительная высота самих про-
летных конструкций. Поэтому они могут применяться в пролетах до 100 м, и
главным образом в производствах, характеризующихся необходимостью при-
менения тяжелых мостовых кранов.
Рамные покрытия характеризуются по сравнению с балочными меньшей
массой, большей жесткостью и меньшей строительной высотой. Могут приме-
няться в зданиях пролетом до 120 м.
Арочные покрытия по статической схеме подразделяются на двух-, трех-
и бесшарнирные. Они имеют меньшую массу, чем балочные и рамные, но бо-
лее сложны в изготовлении и монтаже. Качественная характеристика арок в
основном зависит от их высоты и очертания. Оптимальная высота арки -
1/4... 1/6 пролета. Наилучшее очертание, если геометрическая ось совпадает с
кривой давления.
Сечения арок делают решетчатыми или сплошными высотой соответст-
венно 1/30... 1/60 и 1/50... 1/80 пролета. Арочные покрытия используются при
величине пролета до 200 м.
Пространственные покрытия характерны тем, что оси всех несущих
элементов не лежат в одной плоскости. Они подразделяются на купола и обо-
лочки, характеризующиеся как трехмерные несущие конструкции, отличаю-
щиеся пространственной работой и состоящие из поверхностей одинарной или
двойной кривизны. Под оболочкой понимается структура, форма которой
представляет криволинейную поверхность с достаточно малой ее толщиной по
сравнению с самой поверхностью. Основное отличие оболочек от сводов со-
стоит в том, что в них возникают и растягивающие, и сжимающие усилия.
Ребристые купола состоят из системы плоских ферм, связанных понизу и
поверху опорными кольцами. Верхние пояса ферм образуют поверхность вра-
щения (сферическую, параболическую). Такой купол является распорной сис-
темой, в которой нижнее кольцо подвергается растяжению, а верхнее - сжатию.
Ребристо-кольцевые купола образуются ребристыми полуарками, опи-
рающимися на нижнее кольцо. Ребра по высоте связывают горизонтальными
кольцевыми балками. По несущим ребрам могут быть уложены криволиней-
ные плиты из легкого бетона или стальной настил. Опорное кольцо, как пра-
вило, железобетонное и преднапряженное.
413
Ребристо-кольцевые купола с решетчатыми связями проектируются
главным образом из металлоконструкций. Введение в систему ребристо-
кольцевых элементов диагональных связей позволяет более рационально рас-
пределить сжато-растянутые и изгибающие усилия, что обеспечивает малый
расход металла и стоимость самого купольного покрытия.
Структурные покрытия применяются для перекрытия больших пролетов
промышленного и гражданского назначения. Это пространственно-стержне-
вые системы, отличающиеся тем, что при их формировании появляется воз-
можность применения многократно повторяющихся элементов. Наибольшее
распространение получили структуры типа: «ЦНИИСК», «Кисловодск», «Бер-
лин», «МАрхИ» и др.
Висячие покрытия (ванты и мембраны) - основными несущими элемен-
тами являются гибкие стальные канаты или тонкостенные листовые металли-
ческие конструкции, ортогонально растянутые на опорные контуры.
Ванты и мембраны существенно отличаются от традиционных конструк-
ций. К их достоинствам относится:
- растянутые элементы эффективно используются по всей площади сечения;
- обеспечивается малая масса несущей конструкции, возведение этих кон-
струкций не требует устройства лесов и подмостей висячих покрытий.
Чем больше пролет здания, тем более экономична конструкция покрытия.
Однако им присущи и свои недостатки:
- повышенная деформагивность покрытия. Для обеспечения жесткости по-
крытия приходится принимать дополнительные конструктивные решения
за счет введения стабилизирующих элементов;
- необходимость устраивать специальную опорную конструкцию в виде
опорного контура для восприятия «распора» от вант или мембраны, что
увеличивает стоимость покрытия.
9.1.2. Классификация методов монтажа большепролетных
конструкций
Общие принципы организации и технологии монтажа большепролетных
зданий отличаются следующими особенностями:
- здания в плане по размерам превосходят радиус действия монтажных кра-
нов, используемых в промышленно-гражданском строительстве;
- ряд конструктивных элементов (тяжелые балки, рамные элементы, арки,
фермы, структуры) из-за их значительной массы приходится монтировать
либо частями, либо поднимать, используя два и более синхронно рабо-
тающих монтажных механизмов;
- большепролетные здания и сооружения характеризуются наличием раз-
личного по назначению технологического оборудования, монтаж которого
по трудоемкости работ нередко составляет до 50% общих трудозатрат воз-
ведения здания или сооружения;
414
-работы по монтажу строительных конструкций покрытия, как правило,
приходится совмещать с монтажом технологического оборудования (до и
после монтажа), что значительно осложняет весь процесс возведения зда-
ния. Практика возведения большепролетных конструкций выработала ряд
методов монтажа их строительной формы, присущих только этому типу
зданий, а именно:
• метод продольного монтажа;
• метод поперечного монтажа.
Рис. 4.1. Технологическая схема открытого метода монтажа:
а - устройство фундаментов; б - монтаж технологического оборудования;
в - монтаж конструкций покрытия; 1 - котлован; 2 - фундаменты каркаса
здания; 3 - фундаменты технологического оборудования; 4,5- монтажные
краны; 6 - бункер с бетонной смесью; 7,8 - монтируемое технологическое
оборудование; 9 - транспорт с доставляемым оборудованием; 10- установ-
ленное технологическое оборудование; 77 - башенные краны, привлекае-
мые для возведения покрытия здания; 13 - подкрановые пути; 14 - времен-
ная затяжка арочного блока на период монтажа
415
Метод продольного монтажа рационален, когда сборку надземной части
здания ведут отдельными пролетами при движении монтажного потока «в
пятне застройки».
Метод поперечного монтажа применяется, когда здание возводится от-
дельными секциями, включающими все пролеты здания, с использованием
монтажных кранов с большим радиусом действия. Это позволяет более полно
использовать их на каждой монтажной стоянке.
Для сокращения продолжительности монтажа большепролетных зданий
большей протяженности (более 100 м) их возведение осуществляется несколь-
кими потоками: от середины к торцам.
В зависимости от возможностей и целесообразной степени совмещения
строительно-монтажных работ и реальных производственных условий монта-
жа строительных конструкций и технологического оборудования большепро-
летные здания возводятся: открытым, закрытым или комбинированным мето-
дами.
Открытый метод означает, что вначале производятся все работы по уст-
ройству подземной части объекта (нулевой цикл), включая фундаменты под
оборудования, вводы инженерных коммуникаций (рис. 4.1).
Далее осуществляется монтаж тяжеловесного технологического оборудо-
вания, технологических трубопроводов и инженерных коммуникаций.
Завершающим этапом строительства является монтаж большепролетных
конструкций покрытия, выполняемый поперечным или продольным методом,
и отделочный цикл работ внутри закрытого контура здания.
Открытый метод монтажа рекомендуется при относительно насыщенном
«подземном хозяйстве» здания и тяжелом технологическом оборудовании,
требующем привлечения мощной крановой техники. Монтаж его осуществля-
ется продольным методом при движении монтажного потока как в «пятне за-
стройки», так и вдоль буквенных осей здания.
Закрытый метод характеризуется малоразвитым «подземным хозяйством»
с насыщенными конструкциями нулевого цикла под каркас встроенных поста-
ментов и «малотоннажным» технологическим оборудованием.
Данный метод означает, что на каждом участке (пролете) вначале соору-
жаются фундаменты под конструкции каркаса. Это позволяет выполнить пер-
воочередной монтаж несущих конструкций строительной формы здания, в том
числе большепролетные покрытия. В закрытом таким образом здании, разра-
батывается подвальная часть (котлованы и траншеи), устраиваются фундамен-
ты под встроенные конструкции этажерок и постаментов, фундаменты под
технологическое оборудование мелкого заложения.
Завершающим циклом возведения объекта данным закрытым методом яв-
ляется монтаж малотоннажного технологического оборудования и трубопро-
водов, а затем отделочные работы внутри помещений. Технологическая схема
закрытого метода монтажа приведена на рис. 4.2.
Внутренняя планировка здания при этом должна, очевидно, позволять
размещать в этом «пространстве» строительные краны, оснащенные манев-
416
ренными стреловым оборудованием. Наиболее удачными с этой точки зрения
являются монтажные механизмы с телескопически выдвигаемыми стрелами
фирмы «Като».
Рис. 4.2. Технологическая схема закрытого метода монтажа:
А - устройство фундаментов под каркас; Б - монтаж пролетных конструкций покрытия;
В - устройство фундаментов и монтаж технологического оборудования; 1 - траншея;
2 - фундаменты каркаса здания; 3 - монтажный кран; 4 - автотранспорт, 5 - «боек» для
приема бетона; 6 - бункер с бетоном; 7 - самоходный «тяжелый» монтажный кран;
8 - монтируемая арочная конструкция; 9 - монтажная траверса; 10 - рама кондуктора для
сборки блока покрытия; 77 - укрупняемый блок; 72 - стрела основного монтажного крана;
13 - временная «затяжка»; 14 - стрела монтажного крана, выполняющая установку конст-
рукций этажерки и оборудования; 75 - экскаватор; 16- котлован; 77- колонны конструк-
ции этажерки; 18 - постамент под оборудования; 19 - обратная засыпка котлована
417
При комбинированном методе монтажа многопролетного здания пролеты
с большим насыщением малотоннажного технологического оборудования и с
развитым «подземным хозяйством» возводят закрытым способом, а пролеты
со слаборазвитыми фундаментами, но тяжелым технологическим оборудова-
нием - открытым способом.
Технологическая схема комбинированного метода монтажа приведена на
рис. 4.3.
Как следует из рисунка, основные монтажные краны располагают в «пятне
застройки» в пролетах со слаборазвитым подземным хозяйством. Все работы
выполняют поточными методами. Для организации поточного строительства
здание разделяют на захватки и ярусы, а при большой протяженности в плане
и больших объемах монтажных работ - на монтажные участки и зоны.
В пределах каждого участка (зоны) работы ведут монтажные управления,
за которыми закрепляются строительная техника, укрупнительные площадки,
монтажные приспособления и технологический транспорт.
Рис. 4.3. Технологическая схема комбинированного метода монтажа
многопролетного здания:
б, в, г - этапы возведения здания (закрытый метод для здания № 1 и открытый
метод для здания № 2); 7 - фундаменты под каркас; 2 - фундаменты под оборудо-
вание; 3 - технологическое оборудование; 4 - смонтированные конструкции по-
крытия; 5 - плиты покрытия; 6 - башенные краны; 7 - автокран; 8 - монтажная
траверса; 9 - строп; 10 - автогидроподъемники для устройства подвесного потолка;
77 - подвесной потолок; 72 - обратная засыпка котлованов
418
Монтаж конструкций строительной формы здания осуществляется ком-
плексными бригадами, в состав которых входят монтажники, электросварщи-
ки, машинисты кранов и другие специалисты. Монтаж технологического обо-
рудования, как правило, поручается специализированным монтажным подраз-
делениям типа «Стальмонтаж» или «Спецмонтаж».
9.2. Технология монтажа балочных покрытий
Балочные покрытия применяются, как правило, при строительстве про-
мышленных одноэтажных зданий, требующих использования тяжелых крано-
вых нагрузок от технологического подвесного транспорта (>50 т).
Конструкция балочных покрытий при их изготовлении формируется из
металлопроката и сварочных стальных профилей, отправочные элементы ко-
торых производятся на специализированных технологических линиях метал-
лургических предприятий.
Поставка отправочных марок с завода на строительство ввиду крупнога-
баритное™ и массивности этих элементов осуществляется преимущественно
на железнодорожном транспорте.
Транспорт отправочных элементов на стройплощадку с производственных
баз УПТК монтажной организации для сборки укрупненных балок блоков
предусматривается с использованием нетрадиционных транспортных средств
в виде «тяжеловозов» и прицепов-роспусков грузоподъемностью не менее
12...15т.
Монтаж балочных покрытий осуществляется в виде укрупненных про-
странственных блоков, габариты и вес которых (более 100 т) обуславливает
применение тяжелой строительной техники (грузоподъемностью от 40 до
100 т) и соответствующей монтажной оснастки, включающей сборочные стен-
ды и кондукторы.
Технология монтажа крупногабаритных блоков весом более 100 т требует
разработки индивидуальных проектов для установки таких конструкций при
«спаренной» работе нескольких грузоподъемных машин. Синхронизация их
монтажных маневров разрабатывается в виде специализированных технологи-
ческих карт, предусматривающих строго регламентированный режим «спа-
ренной» работы двух механизмов.
Технологический комплекс монтажа балочных покрытий включает не-
сколько производственных этапов: изготовление и сборка конструкторов; ук-
рупнение блоков покрытия; изготовление специальной монтажной оснастки и
монтажных приспособлений для их монтажа; собственно монтаж блока балки,
выполняемый последовательным методом. Технология монтажа балочных по-
крытий, характеризующаяся сложным производственным регламентом, требу-
ет привлечение к этим работам специализированных монтажных организаций,
которые располагают для этого соответствующими профессиональными навы-
ками и необходимой строительной техникой.
419
9.2.1. Конструктивная схема зданий с балочными покрытиями
Конструктивная схема балочного покрытия рассматривается на примере
строительства ремонтного цеха Челябинского металлургического комбината.
Большепролетное здание ремонтного цеха представляет собой однопро-
летный корпус размерами в плане 163><72м, перекрываемый балками проле-
том 72 м. Высота до низа под-
крановых балок -19 м.
Конструктивная схема зда-
ния представлены на рис. 4.4.
Габариты балки как монтажно-
го блока характеризуются сле-
дующими параметрами: длина -
72 м, ширина -12 м, высота -
Нм. По нижнему поясу балки
предусмотрен монтаж подвес-
ного транспорта в виде моно-
рельса грузоподъемностью 15 т.
Покрытие здания выполне-
но из сборных ребристых желе-
зобетонных плит прямоуголь-
ного и трапециевидного очер-
тания по индивидуальному про-
екту. Свесы балочного блока
«закрываются», как это видно
из рис. 4.4, трапециевидными
плитами разного размера. Изго-
Рис. 4.4. Схема здания с балочным покрытием:
7 - фундамент; 2 - колонны стальные; 3 - балка по-
крытия; 4 - подвесной монорельс технологического
транспорта; 5 - плиты покрытия сборные железобе-
тонные
товление и поставка с завода отправочных марок балки, укрупняемой на
стройплощадке в монтажный блок, предусмотрены из длинномерных элемен-
тов, выполненных из стального проката. Длина отправочных элементов балки
по проекту, превышающая автотранспортные габариты городских коммуника-
ций, обусловила схему поставки этих конструкций на железнодорожных плат-
формах непосредственно в монтажную зону объекта по временной ветке
(рис. 4.5).
9.2.2. Технология монтажа балочного покрытия
Организация строительства корпуса с балочным покрытием предусматри-
вала следующие этапы возведения:
- устройство временной железнодорожной ветки для поставки в монтажную
зону объекта платформ с отправочными элементами балки;
- прием и складирование отправочных марок на приобъектный склад, пло-
щадка под которую подготавливалась одновременно с устройством желез-
нодорожной ветки (рис. 4.6);
420
- монтаж двух сборочных кондукторов для укрупнения блоков балки из от-
дельных элементов;
- сборка монтажного блока конструкции балочного покрытия, согласно
технологической схеме на рис. 4.7;
- монтаж подкрановых путей внутри пролета здания, что обусловлено тре-
бованием монтажа тяжеловесного блока весом 100 т, возможного только
на минимальных вылетах стрел кранов СКР-1500. Схема крана приведена
на рис. 4.8;
- монтаж кранов СКР-1500 с привлечением самоходных пневмоколесных
механизмов для подготовки к работе этих механизмов и прием части от-
правочных элементов на склад;
- монтаж укрупненного блока балочного покрытия «спаренной» работой
двух кранов по специально-разработанной технологической схеме (рис. 4.9
и 4.10);
- монтаж плит покрытия по верхнему поясу балки с помощью тех же кранов
(фрагмент приведен на рис. 4.11);
- монтаж колонн в очередной монтажной ячейке по схеме, показанной на
рис. 4.6;
- перебазировка «сборочного» кондуктора на очередную позицию для ук-
рупнения очередного монтажного блока. Эта операция выполнялась с по-
мощью рельсовых монтажных кранов СКР-1500 (см. рис. 4.6);
- демонтаж подкрановых путей на участке корпуса, перекрытого к этому
моменту времени смонтированными балками, и установка их в пролете на
последующие цифровые оси здания;
- сборка очередного монтажного блока балки, выполняемая по схеме, при-
веденной на рис. 4.7;
- монтаж блока покрытия согласно технологическим схемам, показанным
на рис. 4.9; 4.10 и 4.11.
Рис. 4.5. Схема поставки отправочных
марок балки по железной дороге:
1 - временная железнодорожная ветка;
2 - платформы железнодорожные; 3 - са-
моходный кран СКГ-40/63; 4 - площадка
для приема отправочных марок балки; 5 -
элементы балки; 6 - разгрузка элементов
балки в монтажной зоне; - минималь-
ный вылет монтажного крана СКГ-40/63
2 Платформы с конструкциями
Площадка для приема конструкций
балки покрытия (устраивается в зоне
действия крана СКР-1500)
421
Рис. 4.6. Схема организации строительной площадки при монтаже балки пролетом
72 м:
1 - колонны; 2 - блок покрытия; 3 - укрупненный блок; 4 - подкрановые пути; 5 - кондуктор
для сборки балочного блока; 6,7 - башенно-стреловые краны СКР-1500; 8 - кран СКГ 40/63;
9 - железнодорожная ветка; 10 - железнодорожные платформы с отправочными марками;
11 - приобъектная площадка складирования отправочных марок; 12 - элементные балки,
доставляемые в монтажную зону автотранспортом
Рис. 4.7. Схема кондуктора и последовательность сборки отправочных элементов
в монтажный блок:
1... 10 - отправочные элементы (марки) балки: I, II - временные башенные опоры для сбор-
ки верхнего пояса балки; III...VI - шпальные «клетки» для сборки нижнего пояса балки;
11, 12 - узлы сопряжения элементов балки верхнего пояса; 13, 14, 15 - узлы сопряжения
элементов балки нижнего пояса
422
423
Рис. 4.8. Схема крана СКР-1500 для подъема укрупненного блока
балки покрытия:
1 - крюк основного подъема; 2 - крюк вспомогательного подъема; 3 - «гу-
сек»; 4 - управляемая стрела башни; 5 - подкос основной стрелы; 6- башня;
7 - противовес; 8 - поворотная платформа; 9 - ходовая рама; 10 - ходовые
тележки; 11 - строп; 12 - монтируемый элемент блока балки; 13 - подкра-
новый путь; 14 - цифровая ось здания (разбивочная ось установки колонн)
Рис. 4.9. Схема последовательности маневров кранов
при подъеме и установке монтажного блока балки в про-
ектное положение:
1 - ось подкрановых путей СКР-1500; 2 - блок укрупненной
балки; 3 - блок балки в проектном положении; 4, 5 - траектории
перемещения полиспастов кранов; СК]-1, СКГ2 - соответствен-
но стоянки первого и второго кранов; 1-1, 1-2, 1-3, ..., II-1, П-2,
П-З - позиции полиспастов кранов при выполнении маневра
разворота блока балки; а, р - угол разворота полиспастов кра-
нов № 1 и №2 соответственно; рь р2 - полный угол разворота
платформы кранов; аь а2 - «шаговый» угол разворота платформы
кранов; /п - расчетное расстояние между полиспастами кранов
Рис. 4.10. Монтаж блока балки двумя кранами СКР-1500:
1 - балластная призма подкранового пути; 2 - подкрановой путь; 3 - краны СКР-1500; 4 - ко-
лонны каркаса здания, установленные перед началом монтажа блока балки; 5 - монтируемый
блок балочного покрытия; 6 - кондуктор для сборки балочного блока; 7 - укрупняемый мон-
тажный блок балки; 8, 9 - траектория монтажных маневровых кранов при подъеме и установ-
ке укрупненного блока балки в проектное положение; 10 - проектное положение блока
Рис. 4.11. Фрагмент монтажа плит покрытия в «типовой» ячейке здания и установка
колонн для последующего монтажа блока балки в очередной ячейке здания:
/ - смонтированные колонны; 2, 3 - смонтированные блоки балок; 4 - плиты покрытия;
5, 6- краны СКР-1500; 7, 8 - колонны перед установкой их на проектные оси; 9,10- уста-
новленные колонны для монтажа блока в осях 3-4; 11 - место очередного монтажа блока;
I...VIII — технологическая последовательность установки элементов покрытия
424
Завершение монтажа балок в полном объеме покрытия здания осуществ-
ляется по этой же «типовой» технологии с последующим демонтажем крано-
вого оборудования и монтажных приспособлений
Специфичной для монтажа балки покрытия является технология установ-
ки тяжеловесного блока весом 100 т спаренной работой двух кранов. В качест-
ве дополнительных комментариев к приведенным на рис. 4.6 и 4.8 технологи-
ческим указаниям необходимо отметить следующее: обеспечение безопасного
подъема крупногабаритного блока балки должно выполняться с соблюдением
постоянного расстояния между точками строповки полиспастов кранов (/п =
= const). Это необходимо, чтобы избежать возникновения горизонтальных сил,
действующих на оголовки стрел кранов при их несогласованных маневрах.
Это условие обеспечивается за счет разработки последовательности вклю-
чения в работу того или иного кранового оборудования, зависящего от поло-
жения монтажного блока при его «развороте» и «наведении» на проектные оси
установки на опорные конструкции.
Технологическая схема монтажа блока балки в виде фрагмента траектории
перемещения блока и стрел кранов приведена на рис. 4.9. Расчетные значения
углов разворота последовательных «маневров» кранов приведены в табл. 4.1:
-допустимый угол отклонения от вертикальной оси полиспаста, согласно
требованиям СНиП на устойчивость самоходных установок, равен 3°. По-
этому «шаг» перемещения стрелы кранов в процессе его подъема и мон-
тажа не должен превышать допустимый предел;
- количество циклов в траектории разворота блока определяется соотноше-
нием Ny = Zp/Za, где Р - полный угол разворота блока на стреле крана; a -
допустимый угол отклонения от вертикальной оси полиспаста, равный 3°;
- синхронизация маневров кранов и контроль за соблюдением технологиче-
ских параметров монтажа блока балки осуществляются производителем
работ с помощью сигнальщика или с помощью радиосвязи;
- расстроповка установленного на колонны монтажного блока производится
после оформления монтажного стыка опорного узла балки на оголовках
колонн;
- производство работ по оформлению монтажного стыка и последующая
расстроповка монтажного блока осуществляются с площадок приставных
лестниц либо с помощью автогидроподъемников типа АГП-22;
- монтаж колонн каркаса, за исключением осей 1 и 2, предусмотрен перед
началом установки блока балки, так как «привязка» кранов на допустимом
вылете (18 м), обеспечивающем требуемую грузоподъемность комплекта
кранового оборудования, равного 50x2=100 тс, обусловила устройство
подкрановых путей в «пятне застройки» здания (см. рис. 4.6);
- вариант «совмещенного» монтажа колонн и блока балки в очередном цик-
ле формирования пространственной ячейки здания потребовал проектиро-
вания стыка стальных колонн по схеме «безвыверочного монтажа» с уст-
ройством анкерных болтов, устанавливаемых после «посадки» опорного
башмака колонны на фундамент;
425
- конструкция такого стыка колонны с фундаментом позволяет практически
без технологического перерыва осуществлять «загрузку» этого элемента
каркаса здания, т.е. производить монтаж следующего блока балки.
Таблица 4.1
Последовательность маневров стрел монтажных кранов
при их совместной работе в процессе монтажа блока балки
Номер позиции стрелы Очередность выполнения маневров Угол поворота Г
Кран 1 Кран 2 Кран 1 Кран 2
1,-1 4- - 3 -
11,-1 - + - 3
1,-2 + - 3 -
11,-2 - + - 3
1,-3 + - - -
11,-3 - + - -
+ -
-
+ -
Итого 120° 110°
Примечание-. «+» - рабочий цикл крана; «-» - «ожидание» своего маневра.
Установка стеновых ограждений здания осуществляется в одном монтаж-
ном потоке после установки блоков покрытия по схеме наращивания стеновых
панелей вертикальными ячейками. Технология монтажа этих элементов тра-
диционная и предусматривала следующую схему «заполнения» стены здания:
- монтаж подвесных монтажных площадок для приема и установки стено-
вых панелей в очередной ячейке (между смежными цифровыми осями).
Подвесные площадки закреплялись к нижнему поясу смонтированных ра-
нее балок покрытия;
- прием и складирование стеновых панелей в монтажной зоне самоходного
крана СКГ-40;
- монтаж стеновых панелей в ячейке здания (по продольной буквенной оси)
по схеме «снизу вверх» с подвесных площадок;
- «перебазировка» комплекта монтажной оснастки (подвесные площадки),
используемой при установке стеновых панелей, на очередную ячейку зда-
ния;
- монтаж навесных площадок для «расшивки» швов между смонтирован-
ными панелями, которые «подвешивались» к консолям балок грузовой
платформы, располагаемой на ранее смонтированных плитах покрытия
здания.
426
Таким образом, монтаж стеновых панелей, осуществляемый с «отставани-
ем» от фронта работ с балками покрытия не менее двух ячеек здания (6x2 =
= 12 м) выполнялся в две последовательные стадии:
- монтаж панелей с использованием внутренних подвесных площадок по
технологии, изложенной выше;
- «расшивка» швов и омоноличивание стыков панелей, производимых после-
довательно с наружных подвесных площадок после «навешивания» пане-
лей, но с отставанием этого технологического «передела» также не менее
чем на две ячейки здания от «фронта» работ по монтажу стеновых панелей.
Все перечисленные организационные мероприятия обеспечивали требуе-
мую безопасность монтажного цикла и одновременно позволяли осуществлять
последовательно-параллельный поток этих работ с минимальным «задалжива-
нием» продолжительности возведения здания ремонтного цеха.
9.3. Технология монтажа покрытий зданий рамных конструкций
Покрытие зданий рамного типа монтируют конструктивными элементами
или блоками конструкций следующими методами: сборкой ригелей рам в про-
ектном положении на временных опорах; полунавесной сборкой ригелей рам в
проектном положении; укрупнительной сборкой ригелей рам на земле и подъ-
емом их в проектное положение кранами.
Ангары. Ангары рамного типа из прямолинейных сборных железобе-
тонных конструкций с несущими элементами покрытия из предварительно
напряженных железобетонных балок или ферм, масса которых достигает 85 т,
в большинстве случаев монтируют одновременно двумя или несколькими кра-
нами; покрытия, выполненные из сквозных металлических конструкций срав-
нительно небольшого пролета, - обычно с помощью двух гусеничных кранов.
Крупногабаритные фермы покрытий ангаров поднимают несколькими крана-
ми (для подъема фермы пролетом 87 м и массой 40 т применяли пять пневмо-
колесных кранов), работающими синхронно. После подъема на минимальной
скорости ферму в поднятом положении удерживают всеми кранами до полно-
го закрепления на колоннах и обеспечения боковой устойчивости. Две смеж-
ные фермы поднимают одну за другой и соединяют прогонами и связями в
устойчивый пространственный блок. Последующие фермы крепят к образо-
ванному таким образом пространственному блоку.
Рамы сплошной конструкции укрупняют и сваривают на земле у мест уста-
новки, оставляя только два монтажных стыка ригеля, делящих рамы на три час-
ти (рис. 4.12). Монтаж выполняют на двух временных опорах с помощью само-
ходных кранов. Сначала на фундаменты устанавливают стойки рамы с частью
ригеля, опирающейся на временную опору, затем двумя кранами монтируют
средний участок ригеля. Ригель поднимают посредством жестких траверс, пре-
дохраняющих его стенку от изгиба. Стойки и ригель рамы расчаливают. Сварку
или клепку обоих стыков ригеля производят в проектном положении на времен-
ных опорах. В процессе монтажа стальных конструкций крупных ангаров наи-
427
большую сложность представляет монтаж пространственной надворотной фер-
мы, пролет которой достигает 153 м, а масса - 780 т. Эти фермы собирают у
места установки на клетках из стальных балок в единый пространственный
блок, состоящий из двух плоских рам, соединенных распорками и раскосами, и
поднимают в проектное положение гидравлическими подъемниками.
Рис. 4.12. Монтаж покрытия ангара рамной конструкции:
/ - кран; 2 - жесткая траверса; 3 - проектное положение ригеля; 4 — положение ригеля
рамы во время укрупнительной сборки; 5 - стеллажи; 6 - временная опора
Эллинги. Стальной каркас одного из построенных в последние годы здания
эллинга размером 84x156 м для сборки судов решен в виде двухпролетных не-
разрезных ригелей 2x42 м, которые шарнирно опираются на колонны, располо-
женные в плане по сетке 42x24 м. В поперечном сечении ригель представляет
собой две плоские решетчатые фермы высотой 3,7 м, соединенные связями в
пространственный ригель шириной 3 м. По продольной оси здания ригели рас-
положены с шагом 24 м. Это расстояние перекрыто двумя консолями длиной
6 м каждая, которые крепятся к верхнему поясу с обеих сторон ригеля, и на кон-
цах их опираются трапециевидные фонари пролетом 9 м. По ригелям, консолям
и фонарю уложены крупнопанельные плиты 6х 1,5 м, утеплители и легкая кровля.
Монтаж несущих конструкций каркаса здания (рис. 4.13) выполнен ук-
рупненными блоками. Двухпролетные неразрезные ригели устанавливали в
проектном положении полунавесной сборкой без применения временных
опор. Отправочные элементы ригеля укрупнялись на складе и поступали на
железнодорожных платформах непосредственно под крюк монтажного крана.
У места подъема к элементам ригеля крепили и приваривали с обеих сторон
монтажные консоли длиной 6 м, вместе с которыми масса монтажных элемен-
тов составила 100 т. Монтажные консоли, опиравшиеся на верх подкрановых
балок и заменившие временные опоры высотой 35 м, позволили монтировать
ригель полунавесной сборкой, что значительно снизило массу и стоимость
временных монтажных приспособлений. На концах консолей были предусмо-
428
Рис. 4.13. Монтаж стального каркаса эллинга:
1 — временные монтажные консоли для опирания среднего элемента ригеля; 2 — полу-
навесная сборка концевого элемента ригеля в пролете В-Г; 3 - полунавесная сборка
концевого элемента ригеля в пролете с замыканием неразрезной системы; 4 — путь
подачи укрупненных монтажных элементов с базы
трены стальные клинья для выверки положения ригеля в вертикальной плос-
кости при крановой сборке, они также освобождали консоли от нагрузки после
сварки монтажного стыка ригеля. Было изготовлено три комплекта монтажных
консолей общей массой 17 т, которые демонтировали по мере монтажа риге-
лей и использовали повторно. При проходе крана в первом пролете {В...Г) в
проектное положение устанавливали средний элемент ригеля с опиранием его
на колонну среднего ряда и монтажной консоли. Затем монтировали крайний
элемент ригеля этого пролета с пристыковкой его к среднему элементу и опи-
ранием на колонну ряда В, а также укрупненные секции трапециевидных фо-
нарей массой до 7 т, опирающихся на концы несущих консолей, и крупнопа-
нельные плиты по ригелю, консолям и фонарю. После окончания сборки эле-
429
ментов целой панели длиной 24 м кран передвигался на следующую стоянку, а
по окончании монтажа семи ригелей в пролете В. . . Г был передвинут двумя
поперечными передвижками в пролетД...Е.
При полунавесной сборке последнего элемента ригеля в пролете Д...Е
производили одновременно замыкание двухпролетной неразрезной системы.
Необходимо, чтобы замыкающий элемент был соединен с уже смонтиро-
ванной консолью по направлению касательной к упругой кривой, образо-
ванной прогибом в пролете В...Г под действием постоянной нагрузки. При
этом ордината обратного прогиба (подъема) конца ригеля над колонной по ря-
ду Е равнялась 120 мм, для чего при полунавесной сборке замыкающий эле-
мент ригеля устанавливали на опоре по ряду Е на подкладке высотой до
120 мм. Далее производили сборку и сварку элементов монтажного стыка, по-
сле чего конец замыкающего элемента ригеля на опоре по ряду Е с помощью
домкратов освобождали от подкладок и опускали в проектное положение на
верхушку колонны. Затем в этом пролете устанавливали фонари, укладывали
крупногабаритные плиты и в обоих пролетах - утеплитель и легкую кровлю.
Общая масса временных специальных монтажных приспособлений для мон-
тажа корпуса (кондуктора, временных консолей) не превысила 30 т, что со-
ставляет не более 1% массы всего каркаса (3200 т). Это подтверждает эконо-
мичность принятых методов монтажа в сравнении со сборкой покрытий боль-
ших пролетов на временных опорах, где обыкновенно масса монтажных
приспособлений колеблется от 5 до 10% массы каркаса здания.
Промышленные здания. Покрытия промышленных зданий рамных сталь-
ных конструкций состоят из поперечных рам, соединенных в продольном на-
правлении сварными фермами.
Монтаж покрытия зданий такой конструкции выполнен методом сборки
ригелей рам в проектном положении (рис. 4.14). Масса ригеля рам этого зда-
ния достигала 270 т. Ригель монтировали на нескольких временных инвентар-
ных стальных опорах, собираемых из стандартных элементов. На верхнем ри-
геле опор были предусмотрены места для установки гидравлических домкра-
тов и клеток с клиньями, а по концам - специальные проушины для крепления
фаркопфов. Верхний ригель временной опоры был выполнен в виде решетча-
той фермы со сварными узлами; все остальные элементы опор и продольные
связи соединялись болтами. Временные опоры связывались между собой мон-
тажными мостиками. Несущие конструкции здания монтировали с помощью
башенного крана грузоподъемностью 40 т, который, двигаясь между двумя
рамами здания, монтировал колонны, ригели поперечных рам и фермы.
Сборку поперечных рам вели по направлению от жесткой опоры к шар-
нирной. Двигаясь в пределах первой панели здания, кран монтировал одно-
временно две поперечные рамы и соединительные фермы между ними. После
продвижения в каждую из панелей кран монтировал поперечную раму и со-
единительные фермы между предыдущей и монтируемой рамами. Для пропус-
ка крана в следующий пролет крайнюю панель ригеля рамы и соединительную
ферму крайней панели устанавливали в проектное положение после его пере-
430
Рис. 4.14. Монтаж покрытия промышленного здания:
а - поперечный разрез; б - продольный разрез; 1 - жесткая опора;
2 - шарнирная опора; 3 — оси движения крана
движки. Для освобождения башенного крана от необходимости поднимать мел-
кие грузы и для сокращения сроков работ монтаж прогонов, связей и фонарей в
каждой панели производили вспомогательными кранами грузоподъемностью
1,5 т, установленными на покрытии. Краны устанавливали на специальные мос-
тики, которые перемещали по верху смонтированных ферм и вдоль оси попе-
речных рам. Подвижный мостик и вспомогательный кран с одной панели на дру-
гую переставляли башенным краном. Для включения в работу всех ферм, соеди-
няющих поперечные ригели в пределах температурного блока, раскружаливание
каждого ригеля поперечной рамы допускалось лишь после окончания сборки
двух следующих поперечных рам и узлов сопряжения ферм с этими рамами.
431
432
Рис. 4.15. Монтаж покрытия промышленного здания на проектной отметке:
а - монтаж ригеля; б - монтаж ферм покрытия
Монтаж рамных промышленных зданий пролетом до 60 м с ригелями мас-
сой до 80 т может выполняться со сборкой покрытия в проектном положении и
с предварительной сборкой ригелей внизу. При монтаже со сборкой в проект-
ном положении (рис. 4.15) на путях башенного крана, перемещаемого вдоль
здания по его оси, устанавливают временную подвижную пространственную
опору из двух рам. Стойки опоры устанавливают на специальные башмаки для
передвижки по путям башенного крана. Временная опора позволяет монтиро-
вать рамы в проектном положении из двух или трех элементов каждая в зави-
симости от грузоподъемности крана на рабочих вылетах. В последние годы
монтаж покрытий большепролетных промышленных зданий выполняют круп-
норазмерными блоками 24x42 м массой до 200 т. Для подъема и транспорти-
рования таких блоков к монтируемым пролетам здания применяют самоход-
ные или стационарные подъемники, транспортные порталы или башенные
краны СКР-2600, СКР-3500. Транспортирование блоков вдоль монтируемых
пролетов и установку их в проектное положение производят специальными
установщиками.
9.3.1. Монтаж покрытий методом надвижки блоков конструкций
Несущие конструкции большепролетных покрытий часто невозможно
смонтировать сразу в проектное положение, так как внутри пролета ведутся
работы либо возведены части здания, которые не позволяют расположить
стеллажи для укрупнительной сборки и монтажные краны. В этих случаях
монтаж производят методом надвижки.
Для монтажа надвижкой фермы покрытия собирают на уровне проектной
отметки в специальных кондукторах в блоки из двух, трех или четырех ферм.
Собранный и раскрепленный постоянными и временными связями блок над-
вигают по рельсовым путям в проектное положение. Блок устанавливают на
проектную отметку с помощью домкратов либо непосредственно, без приме-
нения их. В последнем случае отметки проектных опорных поверхностей
ферм и головок рельсов должны совпадать. Блок скользит по рельсам опор-
ными плитами ферм. Чтобы блок не соскальзывал с надвижных путей, к
опорным плитам ферм приваривают снизу направляющие металлические
пластины. Со стороны рельсов их изготовляют овальными, чтобы при над-
вижке блока не происходило заклинивания. Фиксирование проектного поло-
жения блока ферм при надвижке осуществляют упорами, которые крепят к
рельсам. Методом надвижки укрупненных блоков из двух ферм массой 250 т
смонтировано покрытие пролетом 72,4 т катка «Сокольники». Фермы пере-
возили с завода отдельными сегментами и элементами, которые укрупняли
на земле в торце здания краном СКГ-30. Укрупненные сегменты массой до
15 т и железобетонные плиты покрытия подавали краном на пространствен-
ный кондуктор, построенный в торце пролета Ж...Л из четырех спаренных
ферм, по верхним поясам которых уложен дощатый настил. Фермы опирали
на башни. Верхняя часть каждой башни была снабжена выдвижными опора-
433
ми, которые перед укрупнением ферм выдвигали на заранее рассчитанную
отметку и фиксировали четырьмя 20-тонными домкратами. После укрупне-
ния в пространственный блок каждую пару ферм одновременно раскружали-
вали с помощью винтовых домкратов. Затем устанавливали подвесной пото-
лок, монтировали подвески, прогоны, уголки и крепили к ним перфориро-
ванные асбоцементные листы.
Для надвижки блока по путям, уложенным по подстропильным балкам,
устанавливали два тяговых полиспаста грузоподъемностью 40 т каждый, под-
вижные блоки которых крепили к основанию блока фермы (рис. 4.16).
Рис. 4.16. Схема укрупнения ферм и надвижки блоков:
1 - площадка предварительного укрупнения; 2 - кран СКГ-63; 3 - кондуктор;
4 - укрупняемый блок массой 230 т; 5 - тяговый полиспаст грузоподъемностью
40 т; 6 - выдвижные опоры кондуктора; 7 - путь надвижки; 8 - подстропильная
балка; 9 - отводной ролик
Тяговые нитки полиспастов через систему отводных роликов навивались
на две электролебедки грузоподъемностью 5 т. Металлоконструкции кон-
сольных частей ферм и сборных железобетонных плит покрытий монтировали
краном МКХ-25 после надвижки блоков ферм с потолком в проектное поло-
жение.
Блоками из трех ферм смонтированы конструкции покрытия кинокон-
цертного зала в Ленинграде. Масса блока ферм пролетом 47 м достигала 150 т.
Работы выполняли в такой технологической последовательности: на рельсо-
вые пути на сборочной площадке лесов устанавливали два кондуктора со
стойками, опущенными со стороны подъема полуферм и поднятыми с проти-
434
воположной стороны; полуфермы подавали и устанавливали на кондукторы;
стойки кондуктора поднимали, закрепляли в вертикальном положении, и по-
луферма надежно фиксировалась прижимными винтами, после чего снимались
стропы крана; из двух полуферм с помощью ручных гидравлических домкра-
тов грузоподъемностью 50 т, располагаемых на кондукторах, собирали всю
ферму, после чего ее устанавливали опорными плитами на направляющие
рельсы; подавали на леса и помещали в кондукторы две следующие полуфер-
мы на расстоянии 6 м от ранее собранных и аналогично собирали вторую фер-
му. По торцам ферм устанавливали вертикальные связи, после чего кондукто-
ры снимали и устанавливали остальные связи; пространственно-раскреплен-
ный блок из двух ферм ручными тихоходными лебедками грузоподъемностью
2 т передвигали на 6 м по направляющим рельсам. На расстоянии 6 м от бло-
ков из двух ферм на кондукторы краном подавали узлы третьей фермы и соби-
рали ее аналогично двум первым; собирали весь блок из трех ферм. Собран-
ный блок надвигали в проектное положение (рис. 4.17). Затем в той же после-
довательности собирали и надвигали в проектное положение следующие
блоки ферм.
Рис. 4.17. Схема надвижки ферм:
1 - электролебедка; 2 - рельс для надвижки ферм; 3 - надвигаемый блок из трех ферм;
4 - полиспаст; 5 - приспособление для закрывания неподвижного блока полиспаста
Покрытие пролетом 50,2 м Дворца спорта в Алма-Ате монтировали ук-
рупненными блоками общей массой 92 т, состоящими из четырех ферм с вер-
тикальными и горизонтальными связями. Надвижку блока в проектное поло-
жение осуществляли с помощью двух 5-тонных электролебедок и полиспастов
по рельсовым путям. Опускание ферм с устройств для надвижки на оголовки
колонн здания производилось гидравлическими домкратами грузоподъемно-
стью 20 т.
При проектировании монтажа методом надвижки необходимо рассчи-
тывать устройства и передвигаемые конструкции на усилия и воздействия,
435
возникающие при надвижке. В момент сдвига блока в тяговых устройствах
возникает усилие So, которое затем падает до значения STp. S и S^ определяют
по формулам:
5o = Hn(w/2 + m1);
STp=|ic(w/2 + «,),
где цп - коэффициент трения покоя, принимаемый равным 0,3; цс - коэффи-
циент трения движения, при наличии смазки принимаемый равным 0,1; т -
масса передвигаемого блока; т\ - масса вспомогательных опорных конст-
рукций, с помощью которых нагрузка от блока передается на накаточные пу-
ти, если невозможно передать нагрузку непосредственно через опорные пли-
ты ферм. На передвигаемый блок действует инерционная сила F, изгибаю-
щая блок в горизонтальной плоскости. Исследованиями установлено, что
максимальное значение этой силы в начальный момент движения не превы-
шает So, а в процессе движения будет меньше значения 2STp. Поэтому для
практических расчетов связевых ферм блока можно принимать в качестве
расчетного значения силы Fmax большую из двух величин: So или 2STp. При
расчете следует также учитывать другие нагрузки, возникающие в процессе
надвижки: ветер, снег и пр.
9.4. Технология монтажа арочных покрытий
Арочные покрытия наиболее эффективны для возведения гражданских
объектов и производственных корпусов сборочных цехов авиационной, горно-
рудной, машиностроительной промышленности, где требуются пролеты зда-
ний шириной 40... 70 м и длиной до 200 м.
Материал изготовления арок (металл, железобетон, древесина) позволяет
применять эти конструкции для любых условий эксплуатации, в том числе с
агрессивными средами, для которых успешно используются арки из модифи-
цированной древесины.
Организация возведения зданий с арочными покрытиями должна преду-
сматривать подготовительный период для изготовления специальной монтаж-
ной оснастки, используемой при сборке арочного покрытия из отдельных эле-
ментов (отправочных марок) в укрупненные блоки, а также оснастки для соб-
ственно монтажного цикла, включающего подачу, транспортировку, установку
укрупненных блоков в проектное положение.
Для сокращения единовременных затрат на монтажную оснастку реко-
мендуется использовать типовые инвентарные средства подмащивания, кото-
рые после разового применения их при возведении арочного покрытия долж-
ны быть возвращены как нормокомплект монтажной бригады.
Темп укрупнительной сборки монтажных блоков покрытия должен быть
строго увязан с темпом монтажа арок укрупненными блоками таким образом,
чтобы не допускать организационных перерывов («ожидание фронта работ»)
ведущего процесса возведения здания - монтажного цикла.
436
Монтаж арочных покрытий осуществляется следующими методами:
- поэлементной сборкой на кондукторах с последующей установкой в про-
ектное положение укрупненным блоком;
- поэлементной сборкой на кондукторах навесным способом с системой
поддерживающих опор на проектных отметках;
- поэлементной сборкой на кондукторе, установленном на проектной от-
метке, с последующим монтажом пролетной конструкции надвигом.
Первые два метода целесообразны для арок пролетом до 50 м; третий -
для арок пролетом до 70 м и более.
Метод монтажа двух- и трехшарнирных арок, как правило, комплексный
по ячейкам. Он предусматривает сборку покрытия из укрупненных узлов, ко-
торые включают арочные элементы и плиты покрытий, обеспечивающие проч-
ность, устойчивость и безопасность работ на всех стадиях монтажа. Это регла-
ментируется определенной технологической последовательностью установки,
выверки и пространственного закрепления смонтированных ячеек здания.
Монтаж арочных конструкций ввиду сложности и специфичности техно-
логического процесса может производиться только при наличии проекта про-
изводства работ на данный стоящийся объект.
Нетрадиционная технология монтажного цикла возведения арочного по-
крытия требует соответствующей профессиональной квалификации и навыков
исполнителей. Поэтому к данным проектам строительства привлекаются спе-
циализированные генподрядные подразделения, имеющие в своем составе не-
обходимые кадры и строительную технику.
9.4.1. Конструктивные схемы арок и ее опорных узлов
Арки в качестве основных несущих элементов покрытия применяются в
павильонах, крытых рынках, спортивных залах, ангарах, производственных
складах большой площади и т.д.
Система арок достаточно разнообразна. Самыми распространенными из
них являются двухшарнирные арки (рис. 4.18, а). К их достоинствам относятся
простой монтаж и изготовление, а также экономичность сечения конструкции.
Трехшарнирные арки (рис. 4.18, б) не имеют особых преимуществ по срав-
нению с двухшарнирными, но они позволяют перекрывать значительно боль-
шие пролеты до - 80... 100 м.
Рис. 4.18. Конструктивная система арок:
а - двухшарнирные; б - трехшарнирные; в - бесшарнирные; 1 - фундамент; 2 - шарнир;
3 - арка; 4 - затяжка
437
Бесшарнирные арки (рис. 4.18, в) имеют благоприятное распределение из-
гибающих моментов по пролету и поэтому оказываются самыми легкими. Од-
нако они требуют устройства более мощных опор, и распорные усилия в них
существенно больше. Это снижает экономию применения арок данного типа.
Опорами арок служат специальные фундаменты, «мощность» которых за-
висит как от величины опорных давлений, так и от несущей способности грун-
та. При слабых грунтах может оказаться целесообразным, чтобы распор арки
воспринимался затяжкой, расположенной ниже уровня пола. При наличии за-
тяжки опоры воспринимают только вертикальные нагрузки и поэтому имеют
наименьший объем и более простую форму в плане. Это существенно упроща-
ет технологию их устройства. Конструктивные схемы типовых опор арок при-
ведены на рис. 4.19 и 4.20.
Схема фундамента для арок с затяжкой приведена на рис. 4.20.
9.4.2. Технология возведения двух- и трехшарнирных арок
Монтаж двух- и трехшарнирных арочных покрытий существенно различа-
ется. Это отличие связано с тем, что двухшарнирные арки монтируются в про-
ектное положение в виде целиком собранного монтажного блока, тогда как при
монтаже трехшарнирных арок сборка их осуществляется, как правило, из от-
дельных узлов и элементов на проектных отметках. Поэтому «набор» работ по
монтажу указанных арок должен быть представлен следующими процессами.
Рис. 4.19. Технологическая схема монтажа двухшарнирных арок:
1 - фундамент арки; 2 - шарнирная опора; 3 - ведущий монтажный кран; 4 - проектное положе-
ние арки; 5 - плиты покрытия; 6 - монтажное положение арки; 7 - монтажная траверса; 8 - бе-
тонная подготовка (для перемещения монтажного крана по продольной оси здания); 9 - кондук-
тор-стенд для сборки арки; 10 - укрупнение арки из отправочных марок; 11 - автокран, обслу-
живающий стенд; 12 - подъем арки в вертикальное положение на стенде; 13 - отправочная марка
арки; 14 - автопоезд (прицеп-роспуск) для транспорта отправочных марок; 75 - отправочный
элемент на платформе прицепа-роспуска; I—II—III... XIII - последовательность «заполнения»
арочного покрытия плитами
438
По A
Рис. 4.20. Технологическая схема монтажа двухшарнирных арок (план):
1 - фундамент; 2 - шарнир; 3 - ведущий самоходный кран типа СКГ-30; 4 - смонтированные
арки; 5 - распорные плиты I ячейки арочного покрытия; 6 - «трасса» движения монтажного
потока; 7 - направляющие для сборки арки; 8 - бетонная подготовка; 9 - настил стенда-кон-
дуктора; 10 - укрупняемая арка; 11 - автокран МКА-10, обслуживающий стенд-кондуктор;
12 - сборка полуарок; 13 - отправочные заводские марки; 14 - автотранспорт; 15 - отпра-
вочный элемент на платформе транспорта; 16 - площадка для автокрана с уплотненным
грунтом; 17 - временная внутрипостроечная дорога; 18 - автотранспорт с плитами покрытия;
19 - штабели плит; 20 - маневр крана при монтаже арки; 21 - маневр крана при монтаже
плит; 22 - временная затяжка; 23 - оттяжки для временного закрепления арки от ветровой
нагрузки; 24 - анкеры оттяжек
Рис. 4.21. Узел формирования (заполнения) арочного покрытия
одной ячейки:
1 - фундамент; 2 - шарнир; 3 - смонтированные арки; 4 - плиты
покрытия; I, II, III...XI - цифровая последовательность установки плит
ячейки (от центра к свесам арки)
439
Монтаж двухшарнирных арок
Технологический процесс монтажа данного типа арки выглядит следую-
щим образом:
- транспорт отправочных элементов на объект;
- прием и складирование их в зоне сборочного кондуктора;
- устройство сборочного кондуктора (обязательно в монтажной зоне веду-
щего монтажного механизма);
- сборка (укрупнение) арки на стенде с использованием легкого самоходно-
го крана грузоподъемностью не менее 5 т;
- оснащение опорных узлов арки шарнирами и устройство затяжки;
- строповка арки, включающая «вывод» конструкции на стенде из горизон-
тального в вертикальное положение;
- монтаж арки на постоянном вылете стрелы монтажного крана при раз-
мещении последнего в «пятне застройки» на продольной осевой линии
здания;
- установка арки на фундамент с оформлением шарнирного стыка;
- монтаж расчалок (не менее трех) для обеспечения устойчивости первой
арки от действия ветровых нагрузок. Закрепление оттяжек предусматрива-
ется к верхнему поясу арки и к временным анкерам в виде фундаментных
блоков;
- расстроповка арки и перемещение монтажного потока на следующую циф-
ровую ось здания;
- работы на очередной монтажной позиции крана завершаются установкой
второй арки и распорных плит покрытия, что обеспечивает формирование
первой «жесткой» ячейки арочного покрытия;
- последующее «наращивание» ячеек арочного покрытия по изложенной
технологии при продольном движении монтажного потока в «пятне за-
стройки» здания;
- демонтаж временных оттяжек.
Принципиальная схема данной технологии представлена на рис. 4.19, 4.20
и 4.21.
Монтаж трехшарнирных арок
Технология монтажа трехшарнирных арок осуществляется в следующей
последовательности:
- транспорт отправочных элементов арки в виде полуарок или двух отпра-
вочных элементов полуарок, что определяется размером пролета арочного
покрытия и транспортными габаритами существующих дорожных комму-
никаций;
- прием и складирование отправочных элементов в монтажной зоне веду-
щего монтажного механизма;
- устройство рельсовых путей для установки и последующего перемещения
временной башенной опоры для сборки арки на проектных отметках;
440
- монтаж временных башенных опор, рассчитанных на сборку с одной мон-
тажной позиции двух смежных арок, т.е. длина верхней опорной рамы
башни должна соответствовать шагу арок;
- монтаж опорной (шарнирной) секции полуарки с установкой нижней
опоры в шарнир фундамента, а верхней - на опорную раму башенной
опоры;
- монтаж верхней секции полуарки с опиранием нижнего конца на башню, а
верхнего - на центральную башенную опору, которая предназначена для
формирования «замка» арки (рис. 4.22 и 4.23);
- монтаж симметричной полуарки по той же цифровой оси и по той же тех-
нологии, что в п. 5.6;
- оформление стыков арки согласно рабочим чертежам проекта;
- выверка и «рихтовка» стыка полуарок на опорных рамах башен с помо-
щью системы гидродомкратов (или «песочниц»);
Рис. 4.22. Технологическая схема монтажа трехшарнирной арки:
1 - фундамент; 2 - шарниры фундамента; 3 - отправочные марки полуарки; 4, 5 - времен-
ные башенные опоры для сборки арки; 6 - башенный кран; 7 - автокран для приема и
складирования отправочных марок; 8 - приобъектный склад; 9 - прием на склад отпра-
вочных марок; 10 - автотранспорт для доставки отправочных марок; 11, 12 — рельсовый
путь временных башенных опор; 13 - гидродомкраты для выверки и раскружаливания
арок; 14 - бетонная подготовка; 15 - маневры стрелы крана при подаче элементов арки
на монтаж; 16 - стык полуарок; /7 - плиты покрытия по аркам
441
- монтаж распорных плит первой ячейки покрытия (не менее трех) по цен-
тру и по свесам арок;
- монтаж (заполнение) ячейки между арками плитами покрытия с оформле-
нием проектных швов и стыков;
- контроль качества выполненных работ с оформлением акта на скрытые
работы;
- раскружаливание арок с помощью гидродомкратов;
- перемещение монтажного потока на следующую монтажную позицию и
монтаж следующей арки.
По А
Рис. 4.23. Технологическая схема монтажа трехшарнирных арок (план):
1 - фундамент; 2 - шарниры; 3 - полуарки; 4 - центральная опора; 5 - башенные опо-
ры полуарок; 6 - башенный кран; 7 - автокран; 8 - складирование отправочных марок;
9 - маневр стрелы крана при разгрузке отправочных марок на склад; 10 - автотранспорт
для доставки полуарок; 77, 72 - рельсовые пути временных опор; 73 - гидродомкраты
на опорах; 14 — бетонная подготовка под пол; 75 - маневры стрелы при монтаже полу-
арок; 16 - стык полуарок; 77 - подкрановой путь башенного крана; 7?ь Т?2, 7?3, Т?4 -
вылеты стрелы башенного крана при монтаже полуарок
Монтаж двухшарнирной арки методом поворота
Технология монтажа двухшарнирных арок методом поворота рассматри-
вается на примере возведения легкоатлетического манежа в г. Москве. Здание
манежа запроектировано размером 58x160 м с арочным покрытием из метал-
лических решетчатых арок длиной 60 м. Покрытие манежа предусмотрено из
22 двухшарнирных арок, перекрывающих пролет 58 м и опирающихся на мо-
нолитные железобетонные контрфорсы и на каркасные конструкции здания -
колонны.
442
Каждая арка решена в виде металлической ломаного очертания балки со
строительной высотой 1000 мм с поясами 400 мм из стали 10Г2С1-12. Общая
масса конструкции покрытия 540 т.
Конструктивная схема покрытия здания манежа в виде односкатной обо-
лочки обусловила выбор метода монтажа поворотом, который, как показал
технико-экономический анализ, оказался наиболее целесообразным как с точ-
ки зрения экономики, так и технологичности варианта.
Рис. 4.24. Технологическая схема монтажа блока двухшарнирных арок методом
поворота:
7 - фундамент - контрфорс; 2 - монтажные подмости; 3 - навесные лестницы; 4 — укреп-
ляемая арка из отправочных элементов Ф-1; Ф-2; Ф-3; 4а - стыки между элементами Ф-1;
Ф-2; Ф-3; 5, 5а - предмонтажное и монтажное положения стойки арки; 6, 7 - монтажное
и проектное положение блока арки; 8 - прогоны и связи жесткости арочного покрытия;
9 — передвижные подмости для выполнения работ на участках арочного блока высотой
<5 м; 10 - самоходный кран МКГ-25Бр; 77 - складирование элементов (марок) арочного
свода; 72 - «перегон» крана со стоянки СКсб на стоянку СКМОН (СКсб - стоянка крана для
сборки блока; СКМОН - стоянка крана для монтажа пространственного блока); 73 - шарнир
узла сопряжения «арка - стойка»; I, II, III...XIV - технологическая последовательность
сборки монтажного блока и его установка в проектное положение
443
Преимущество данного варианта заключается в возможности применения
крупноблочного монтажа из пространственных блоков покрытия, включаю-
щих две арки и плиты покрытия. Шарнирная опора арочного блока на фунда-
менте позволила использовать метод «поворота» для установки арок в проект-
ное положение по статической схеме однопролетной балки на двух опорах.
Поэтому сборка монтажного блока из отправочных элементов и последующий
его монтаж осуществляется краном МКГ-25, характеристики которого по его
грузоподъемности существенно меньше общего веса укрупненного блока.
С точки зрения технологического регламента вариант предусматривал предва-
рительную сборку блока арочного покрытия непосредственно на фундаменте,
оборудованном шарниром, с последующим подъемом в проектное положение
согласно следующей очередности работ (рис. 4.24). Технологический регла-
мент возведения данного арочного покрытия может быть представлен сле-
дующими работами:
- укрупнительная сборка из отдельных секций (отправочных марок) балки
на приобъектном складе на кондукторе с помощью башенного крана
БКСМ-5-5А;
- подача собранных укрупненных узлов балки в зону монтажа и установка
их на временные опоры для формирования монтажного блока арок, что
выполнялось с помощью самоходного крана МКГ-25Бр. Одна из опор ук-
рупненной балки устанавливается на шарнир фундамента;
- сборка пространственного блока арочного покрытия, состоящего из:
• трех отправочных элементов первой балки, стыкуемых в один монтаж-
ный элемент;
• трех отправочных элементов второй балки, стыкуемых в другой монтаж-
ный элемент;
• прогонов и связей между балками, обеспечивающих жесткость про-
странственного укрупненного монтажного блока;
- сборка каждой арки из трех частей выполнялась на опорной раме времен-
ных башенных опор, на которых устанавливались домкраты. Последние
позволяли «рихтовать» стыки балки и выравнивать спрягаемые элементы,
согласно «допускам», приведенным в рабочей документации на данную
конструкцию. Установка связей и прогонов между балками арок осуществ-
лялась с самоходных передвижных подмостей ПВК-12, а в зоне арочного
блока, имеющего высоту не более 3 м, с лестниц-стремянок;
- раскладка стоек-колонн вдоль цифровых осей здания и соединение их
шарниром с балками арочного блока;
- прием монтажного блока и подготовка к последующему подъему путем
оснащения его балансирной траверсой и «навешивания» к монтажному
блоку инвентарной оснастки (площадки) с оттяжками;
- монтаж (подъем) блока арочного покрытия методом поворота с одновре-
менным скольжением опорных стоек арок и выводом его в вертикальное
положение. Скольжение стоек обеспечивалось за счет «подтягивания» ко-
лонн на опорах («салазках») с помощью тракторных лебедок;
444
- выверка и временное закрепление смонтированного блока с помощью трех
оттяжек, которые предварительно были закреплены за пояса арочного сво-
да до его монтажа;
- сборка, укрупнение и монтаж следующего блока арок по той же техноло-
гии, что изложены в п. 1... 7;
- поэлементное заполнение межарочной ячейки между двумя смежными
блоками проектными связями и плитами покрытия, которые обеспечивали
устойчивость смонтированной ячейки и части здания в целом. Данный
цикл работ осуществляется краном МКГ-25Бр.
Монтаж арок методом надвига
Данный метод применяется в тех случаях, когда использование традици-
онного метода монтажа за счет организации монтажного потока в «пятне за-
стройки» здания с движением его по продольной оси здания затруднено по
следующим причинам:
- строительство бассейнов, чаще всего монолитных, бетонирование которых
выполняется до возведение пролетных конструкций здания, исключает
расположение монтажных механизмов и монтажных приспособлений в
монтажном поле;
- объемно-планировочные решения здания с пролетом более 40 м или воз-
ведение рядом расположенных двух и более объектов данного типа не по-
зволяют применять схему монтажа с расположением кранов вдоль про-
дольных сторон здания;
- генплан строительной площадки предусматривает «привязку» возводимо-
го объекта рядом с действующими и функционирующими производства-
ми, что не позволяет использовать схему механизации монтажных работ с
расположением монтажного потока на продольных осях зданий.
Метод монтажа надвигом предполагает наличие свободных площадей по
одной из торцевых осей здания. Размеры площадки должны обеспечить раз-
мещение на ней сборочного кондуктора для укрупнения арок, свободный ма-
невр комплекта средств механизации при сборке арок и их установке в про-
ектное положение. Размещение монтажного потока в торце здания обеспечи-
вает производство работ краном при минимальном вылете стрелы, что
позволяет использовать для обслуживания комплексного технологического
процесса легкие самоходные краны грузоподъемностью до 25 т.
Сущность метода заключается в следующем. В торце здания устраивается
сборочная площадка, на которой в горизонтальном положении на кондукторе
собирается из отправочных элементов двухшарнирная арка. После подготовки
ее к монтажу она с помощью самоходного крана устанавливается в вертикаль-
ное положение на предпоследнюю цифровую ось здания. Устойчивость ее
обеспечивается монтажом трех оттяжек. По той же технологии производится
сборка второй арки, и она устанавливается на смежную (последующую) циф-
ровую ось здания. Заполнение межарочной ячейки плитами и связями жестко-
сти придает смонтированному на рельсах блоку арочного покрытия необходи-
445
мую жесткость и устойчивость. Монтажный блок арочного покрытия с помо-
щью тяговых лебедок, установленных с противоположного торца здания, пе-
ремещает (надвигает) по рельсам укрупненные конструкции на расстояние,
равное шагу арок в каркасе здания.
Освободившаяся при этом маневре первая цифровая ось здания предос-
тавляется для установки на ней очередной арки (к этому времени уже собран-
ной на кондукторе). Покрытие вновь наращиваемой монтажной ячейки запол-
няется плитами и вертикальными и горизонтальными связями, придающими
жесткость и устойчивость монтажному блоку.
Рис. 4.25. Технологическая схема монтажа арочного покрытия методом надвига:
7 - ленточный фундамент; 2 - строящийся объект; 3 - самоходный кран МКГ-25БР; 4 - сбо-
рочная площадка; 5 - арка «в сборе» на стенде; 5а - отправочный элемент арки; 56 - затяж-
ка; 6 - проектное положение арки в укрупненном монтажном блоке; 7 - элементы прогонов
и связей; 8 - складирование отправочных элементов; 9 - плиты покрытия; 10 - автотранспорт
с отправочными элементами; 77 - облицовочная плитка бассейна; 72 - цементно-песочная
стяжка; 13 - асфальтовая гидроизоляция; 14 - монолитная железобетонная часть бассейна;
75 - плиты покрытия арок; 76 - прогоны и связи; 17 - арка из двутавра № 45Б; 18 - фундамент
лебедки; 19 - электродвигатель лебедки; 20 - лебедка; 27 - тяговый трос; 22 - рельс Р-43 для
перемещения арок; 23 - укрупненный блок арочного покрытия; 7?™|П, В'кр,В"кр - соответственно
вылет стрелы крана при установке первой арки блока, второй балки блока и при заполнении
межарочного свода плитами покрытия, м
446
Затем этот вновь образованный монтажный блок, состоящий уже из трех
арок, надвигается таким же образом путем перемещения по продольной оси
здания на расстояние, равное шагу арок. Далее процесс монтажа повторяется в
том же технологическом порядке до завершения надвига последней арки.
Принципиальная схема монтажа арочного покрытия данным методом приве-
дена на рис. 4.25.
Комплекс технологических процессов и работ, составляющих производст-
венный регламент метода, приведен ниже. Он включает следующую очеред-
ность работ:
- устройство сборочной площадки с кондуктором для сборки арок;
- прокладка временных дорог для снабжения объекта отправочными эле-
ментами арок и устройство приобъектного склада;
- поставка на стройплощадку отправочных элементов арки и плит покрытия
с элементами жесткости (связи, прогоны);
- устройство фундаментов под арки;
- устройство рельсового пути на фундаментах под арки;
- устройство фундаментов под тяговые лебедки и монтаж самих лебедок,
рассчитанных на максимальные усилия в процессе надвига покрытия;
- сборка арки из отправочных заводских марок с проектным оформлением
стыков и установкой затяжек;
- строповка монтажного блока по схеме, обеспечивающей минимальные
деформации в поясе арки при ее монтаже в вертикальное положение;
- монтаж арки со стенда на ближайшую ось здания в вертикальное положе-
ние самоходным краном на оптимальном вылете стрелы и установка
опорного узла арки на рельсовый путь с фиксацией вертикальности блока
с помощью оттяжек;
- сборка и монтаж второй (смежной) арки на стенде и «вывод» ее в верти-
кальное положение на предшествующую цифровую ось (ось 1 на рис. 4.25)
здания с обеспечением ее устойчивости по той же схеме;
- монтаж связей и плит покрытия по аркам монтажного блока и подготовка
его к надвигу;
- освидетельствование монтажного блока и его устойчивости и готовность к
надвигу;
- насалка рельсового пути смазочным материалом (тавотом) для уменьше-
ния трения скольжения при надвиге блока. Расчетное усилие в тяговом
тросе при надвиге блока арок должно удовлетворять условию
(4.1)
где Ррж - расчетное усилие лебедки, тс;
Р™3* - максимальное усилие трения при надвиге всех блоков арок, тс;
- надвиг монтажного блока на заданную в проекте цифровую ось здания и
его временное раскрепление оттяжками. Шаг перемещения надвигаемого
блока арок равней шагу данных конструкций в здании.
447
Расчетные значения требуемых вылетов монтажного механизма при ук-
рупнении блока арок определяются по следующим формулам:
В'кр=В^+Ьлр, (4.2)
В"кр>В^, (4.3)
B:p=B'KpJf, (4.4)
где В'кр, В”р В” - соответственно расчетные значения вылетов стрелы крана
при установке в монтажный блок первой, второй арок и плит покрытия 1-й
монтажной ячейки, м;
- минимальный вылет стрелы монтажного механизма на заданной
длине стрел, обеспечивающей условие
/7™" > Яар+А,+/гстр, (4.5)
Ьар - шаг арки в каркасе здания, м;
Яар - высота арочного покрытия по коньку, м;
h\ - высота монтажного зазора при насадке арки на опорные конструк-
ции, м;
Лстр - высота строповочной оснастки при монтаже арки, м.
Опорный узел блока арок приведен на рис. 4.26.
Узел 1
Рис. 4.26. Опорный узел блока арок для надвига:
1 - ленточный фундамент сооружения; 2 - закладная де-
таль в фундаменте для крепления рельса; 3 - рельс Р-43;
4 - опорный узел нижнего пояса арки; 5 - ограничители,
фиксирующие положение опорного узла арки на рельсе;
6 - смазка поверхности рельса для уменьшения трения
скольжения
В качестве оттяжек для устойчивости формируемого монтажного блока
используется стальной трос диаметром d> 10 мм, который закрепляется од-
ним концом за пояс арки, а другим - за анкерное устройство в бетонной под-
готовке.
Последующие монтажные процессы по наращиванию монтируемого ароч-
ного покрытия осуществляются по той же технологической схеме. Монтажный
вес укрупненного блока в завершающей стадии надвига равен полному весу
арочного покрытия.
448
9.5. Технология монтажа структурных плит
Структурные плиты покрытия получили широкое распространение для
зданий павильонного типа, для многопролетных производственных зданий
легкой промышленности, а также выставочных и зрелищных предприятий
гражданского строительства.
Наиболее распространенными и широко применяющимися конструкциями
структурных плит являются проекты: «ЦНИИСК», «Кисловодск», «Берлин».
Монтаж структурных плит покрытия осуществляется тремя методами: по-
элементной сборкой (так называемый навесной метод), крупноблочным мон-
тажом и конвейерной сборкой блоков покрытия. Каждый из названных мето-
дов имеет свою область применения, определяемую технико-экономичес-
кими показателями проекта.
Небольшие по площади промышленные здания (до 10 тыс. м2), как прави-
ло, монтируются поэлементным методом; здания с площадью покрытия <30
тыс. м2 - крупноблочным (укрупненным) монтажом; объекты одноэтажных
многопролетных корпусов производственных предприятий с площадью более
30 тыс. м2 рекомендуется возводить по конвейерной технологии.
1. Комплексная механизация монтажных работ осуществляется в зависи-
мости от метода монтажа комплектом как тяжелых, так и средних по грузо-
подъемности кранов, комплектующихся автотранспортными средствами, ме-
ханизированными установками и специальной монтажной оснасткой.
2. Крупноблочный (особенно конвейерный) монтаж блоков покрытия из
структурных плит требует значительных дополнительных затрат на устройст-
во сборочных кондукторов и конвейерных стендов, оправдываемых только
при соответствующих объемах монтажных работ и гарантированном сокраще-
нии продолжительности строительства не менее чем на 50%.
3. Конвейерный метод монтажа, являющийся наиболее прогрессивной и
индустриальной формой организации строительства, может быть рекомендо-
ван особенно при строительстве многопролетных одноэтажных зданий, запро-
ектированных в легких конструкциях.
4. Изготовление элементов конструкций структур предусматривается на
специализированных технологических линиях заводов металлоконструкций.
5. Доставка конструкций структурных плит покрытия осуществляется со
специализированных заводов в виде пакетированных марок и узлов-пирамид
железнодорожным транспортом.
9.5.1. Конструктивные схемы плит и узлов решетки
структуры
Структурная плита - пространственная решетчатая конструкция с ортого-
нальной сеткой расположения стержней в объемном блоке покрытия. Сопря-
жение нескольких стержней трубчатого или прокатного профиля в единую
пространственную конструкцию обеспечивает совместную работу элементов
структуры на сжато-изогнутые и сжато-растянутые нагрузки при помощи так
449
называемых узлов структуры. Напряженное состояние структур от действия
внешней нагрузки, включая крутящие моменты и возможную осадку опор,
существенно зависит от геометрии сеток, которые могут быть подразделены
на геометрически неизменяемые, изменяемые и смешанные. К последним от-
носятся системы с одной изменяемой и второй неизменяемой поясными сет-
ками. К первой относится весьма распространенная в практике строительства
система, состоящая из прямоугольных поясных ячеек.
Геометрически неизменяемые поясные сетки будут в том случае, если в
каждой прямоугольной ячейке поставить диагональный стержень или придать
ячейкам треугольную форму. Проблема подвесного транспорта при структурах
решается значительно проще, чем в обычных покрытиях. Частая сетка узлов
допускает подвес путей кранов, тельферов и возможность крепления к конст-
рукции структуры практически в любом месте различного технологического
оборудования.
Стержневые структурные конструкции в большинстве случаев доставля-
ются на место строительства в виде отдельных элементов или вкладываются
одна в другую в виде стержневых пирамид, образующих в процессе транспор-
тировки плотные штабели. Структуры являются почти единственной конст-
рукцией заводского изготовления для труднодоступных районов, куда строи-
тельные элементы можно доставлять лишь авиацией.
В зависимости от конструктивной схемы структурных плит в узле сопря-
жения стержней могут «соединяться» от 2 до 8 элементов. Принципиальные
конструктивные схемы структур рассмотрены на рис. 4.27...4.32. Технологи-
ческие характеристики названных плит рассматриваются ниже в соответст-
вующих разделах.
Наиболее широко используемые в практике отечественного строительст-
ва это структурные плиты систем: «ЦНИИСК», «Кисловодск», «Берлин»,
«МАрхИ». Конструктивные схемы данных плит и их основные характеристи-
ки рассматриваются ниже.
9.5.1.1. Структурные плиты конструкции ЦНИИСК
Выполнены в виде пространственных конструкций из стержней в виде бло-
ков размерами 18x12 и 12x24 м. Сборка их осуществляется тем или иным мето-
дом непосредственно на строительной площадке из отправочных заводских ма-
рок. Верхние пояса по продольным осям выполняются из прокатного профиля, а
верхние поперечные, нижние пояса и раскосы - из прокатной уголковой стали.
Соединение стержней в узлах - на болтах или (как вариант) с помощью
электросварки. Верхние и нижние пояса блоков стыкуются с помощью флан-
цев, а нижние поперечные - с помощью накладок. Конструкция структуры
беспрогонная и предусматривает установку настила непосредственно по верх-
нему поясу конструкции. Высота структурной плиты h = 2,2 м. По верхнему
поясу плиты крепится профилированный настил Н 79x66x1,0 с самонарезаю-
щими болтами М 6x20 с шагом, равным 300 мм. Листы между собой соединя-
ются на заклепках с шагом 300 мм.
450
Узел 1
3
5
4,8... 18,0м
Рис. 4.27. Конструктивная схема структурной плиты ЦНИИСК:
1 - колонна; 2 - нижний пояс плиты; 3 - верхний пояс плиты; 4 - верти-
кальные связи; 5 - настил плиты из трехслойных панелей типа «сэндвич»;
6 - косынки для крепления элементов решетки; 7 - электросварка косынок
9.5.1.2. Структурная плита «Кисловодск»
Представляют собой структурную плиту из трубчатых профилей с орто-
гональной сеткой поясов (пирамида на квадратной основе) размером 3><3, вы-
сотой 1,8...2,4 м. Стержни выполнены из цельнотянутых труб диаметром
> 100 мм с приваренными по торцам шайбами. В отверстиях шайб закреплены
стержни высокопрочных болтов, на противоположных концах которых уста-
новлены муфты из шестигранника. Последние обеспечивают соединение
стержней в пространственную конструкцию. Опирание структурной плиты на
колонны - шарнирное, через опорные пирамиды - капители. Сборка плиты в
пространственный блок размером 30x30 и 36x36 с сеткой колонн соответст-
венно 18x18 и 24x24 выполняется из отправочных элементов: стержни и узлы
решетки в виде многогранника.
Плита типа «Кисловодск» требует установки прогонов по трубчатым эле-
ментам верхнего пояса для настила кровельных панелей.
Конструктивная схема структуры и узлов решетки, приведенная на
рис. 4.28; 4.29, предназначена главным образом для возведения зданий па-
вильонного типа гражданского и производственного назначения с разрежен-
ным шагом колонн. Варианты сопряжения нескольких зданий между собой
(см. рис. 4.30) позволяют формировать многопролетное здание требуемой
площади.
9.5.1.3. Структурная плита «Берлин»
Решетчатые пространственные конструкции этого типа выполняются из
стержней трубчатого профиля, которые соединяются при помощи узловых эле-
451
ментов (коробок) в блоки размерами 12x18 м и 12x24 м. Трубчатые стержни
имеют на концах клиновидные наконечники, которые при сборке в узле фикси-
руются двумя крышками, соединенными шпильками и гайками. Такое соедине-
ние позволяет производить стыковку в одном узле до восьми стержней.
Блок покрытия представляет собой складчатую конструкцию, состоящую
из наклонных ферм, имеющих общие верхние и нижние пояса. Размеры ячейки
плиты по осям узловых элементов 3x3 м с высотой плиты по осям поясов пли-
Рис. 4.28. Конструктивная схема структурной плиты «Кисловодск»:
1 - колонна; 2 — капитель (опорная секция плиты); 3 — структурная плита; За - го-
ризонтальные связи ячейки плиты; 36— вертикальные связи между поясами плиты;
4 — узел соединительной решетки плиты в виде многогранника; 5 - прогон; 6- настил
Узел В
Рис. 4.29. Структурная плита типа «Кисловодск» (схема узла В):
1 - многогранник; 2 - сверление с резьбой; 3 - болт; 4 - шайба
с резьбой под болт; 5 — стержень трубчатого профиля d < 100 мм
452
ты 1,8; 2,4 м. Структурные плиты «Берлин» запроектированы в основном для
возведения одноэтажных многопролетных зданий промышленного назначе-
ния, формирующихся из облегченных металлических конструкций. Конструк-
тивная схема структуры «Берлин» и узлы сопряжения стержней типовой ячей-
ки плит представлены на рис. 4.30, 4.31 и 4.32.
Каркасные конструкции структурной плиты решены в виде защемленных
опор-колонн, изготовленных чаще всего в металле. Конструктивные варианты
опирания структурных плит в зависимости от типа структуры приведены на
рис. 4.33.
18 000.. .48 000 < 18 000.. .48 000
Узловое соединение
18 000...48 000
18 000...48 000
Опорный столик
250 < L <3000
Рис. 4.30. Варианты сопряжения стержней структуры «Кисловодск» при
формировании многопролетного здания:
а, б, в, г- варианты конструктивных схем узлов сопряжения отдельных объемов
в многопролетное здание
453
Рис. 4.31. Конструктивная схема структурной плиты «Берлин»:
1 — колонна; 2 — плита; 3 — узел решетки; 4 — прогон; 5 — настил
Рис. 4.33. Варианты опирания струк-
турных плит покрытия на колонны:
а - контурные; б - внутриконтурные; в -
смешанные; г - произвольные; / - колонны
по контуру здания; 2 — ячейки структурной
плиты; 3 - внутриконтурные колонны
Рис. 4.32. Конструктивная схема узла 3
структуры типа «Берлин»:
/ - корпус коробки узла; 2 - пазы в коробке
для монтажа стержней; 3, 4 - верхние и нижние
крышки коробки; 5 - шпилька; 6 - гайки крепле-
ния крышки; 7, 8 — стержни структуры; I, II...VII —
последовательность сборки крышки структуры
типа «Берлин»
454
9.5.2. Классификация методов монтажа структурных плит
Методы монтажа структурных плит, классификация которых приведена в
табл. 4.2 в зависимости от типа структуры и объемо-планировочного решения
здания, осуществляется следующим образом:
- поэлементная сборка структуры с использованием кондуктора;
- укрупнительная сборка монтажного блока полузаводской готовности;
- конвейерная сборка и монтаж блока полной заводской готовности, вклю-
чая устройство кровли и заполнение межферменного пространства техно-
логическим оборудованием и трубопроводами.
Сущность методов монтажа, преимущества, недостатки каждого из них и
область применения приведены в этой же таблице.
9.5.2.1. Поэлементный монтаж
Поэлементный монтаж, связанный со сборкой структуры из отдельных за-
водских отправочных марок, присущ всем перечисленным методам, так как
формирует структуру как целостную конструкцию той или иной готовности.
Поэтому поэлементный монтаж, осуществляемый как самостоятельный
этап монтажного цикла данного и далее рассматриваемых методов, излагается
отдельно как подготовительный монтажный процесс.
Технология поэлементной сборки структурной плиты типа «Берлин»,
представленная на рис. 4.31, предусматривает следующий порядок работ:
1. Изготовление и монтаж кондуктора для сборки структуры.
2. Разметка мест установки узлов решетки структуры с закреплением их
керновкой на патрубках рамы кондуктора.
3. Раскладка нижних крышек узлов нижнего пояса структуры.
4. Раскладка стержней нижнего пояса решетки структуры с фиксировани-
ем положения каждого элемента в пазах корпуса крышек решетки.
5. Установка нижних крышек верхнего пояса структуры с опирающихся
на стойки монтажных площадок.
6. Раскладка наклонных стержней (связей) межферменного пространства
структуры с фиксированием их в пазах корпусов крышек узловых соединений.
7. Монтаж горизонтальных стержней верхнего пояса структуры с установ-
кой клиновидной его части в пазы крышек нижнего и верхнего поясов.
8. Выверка собранной ячейки структуры с контролем марок отправочных
элементов решетки и соблюдения регламентированных допусков проектного
положения элементов решетки.
9. Установка на верхние крышки коробок узлов решетки и закрепление
пространственной конфигурации поэлементно собранного блока с помощью
болтовых соединений.
10. Сборка структурной плиты проектного размера осуществляется ячейка-
ми по принципу от «центра» к «периферии» блока. Наращивание укрупняемого
блока производится последовательно ячейками, размеры которых определены
пространственной сеткой решетки. Этот порядок работ присущ технологии на-
весного и укрупненных методов монтажа, которые рассматриваются ниже.
455
456
Классификация методов монтажа структурных плит
Таблица 4.2
Мон- таж Суть варианта Преимущества Недостатки
№1. Поэлементная сборка Строительные блоки собирают в проектном положении на высоком передвижном стенде-кондукторе, настил которого на 0,3...0,5 м ни- же отметки нижнего пояса структуры. Сборка структуры, прогонов, профилированного настила, инженерных коммуникаций и других конструкций осуществляется непосредственно в проектном положе- нии с помощью авто-, пневмо- и гусеничного кранов малой грузо- подъемности. Работу выполняет бригада в 10... 12 чел. при темпе монтажа 0,5 блока/смена. Устройство мягкой кровли - последова- тельно после монтажа конструкций. Материалы подаются подъем- ником или краном Незначительные затраты на монтаж, так как это только затраты на изготов- ление и монтаж стенда- кондуктора и применение экономичных малой мощ- ности серийных кранов Необходимость изго- товления специальных передвижных лесов, устройства автодорог в каждом пролете, малая производитель- ность при монтаже
Применяется только для объектов с площадью по- крытия до 10,000 м2
№2. Укрупненный монтаж Крупноблочный монтаж металлоконструкций и коммуникаций в межферменном пространстве применяется тогда, когда кроме м/к структуры и настила блок имеет зенитные фонари, пути подвесного транспорта и другие коммуникации в межферменном пространстве, требующие значительных затрат при монтаже в проектном положе- нии. В этом случае на комплекте кондукторов, состоящем из 2...3 стендов, собирают только м/к и инженерные коммуникации. В каче- стве монтажных механизмов применяют башенные краны типа МСК-10-20 для блоков до Юти БК-300 для блоков 25 т. Сборочные площадки организуют в торце каждой захватки в зоне башенного крана. Монтажные работы выполняет бригада в количестве 18...20 чел. при темпе один блок в смену Достоинства варианта - сравнительно небольшие затраты на стенды-кон- дукторы, отсутствие рель- совых путей подачи бло- ков в зону монтажа, при- менение серийных башен- ных кранов Устройство мягкой кровли параллельно с монтажом на проект- ной отметке, низкий темп монтажа. Допол- нительные затраты на устройство стендов- кондукторов
Применяются для объектов с площадью покрытия от 10,000 до 30,000 м2
Окончание табл. 4.2
Мон- таж Суть варианта Преимущества Недостатки
№3. Конвейерный монтаж Конвейерный метод крупноблочной сборки. Монтаж комплектных блоков покрытия при площади >50 м2, четкая организация поточно- строительного монтажного процесса. При этом конвейерная линия работает со 100%-ной готовностью блока массой до 50 т. Четкая специализация конвейерной линии по видам работ: конструкции структуры; профилированный настил; зенитные фонари с утеплени- ем; пути подвесного транспорта; воздуховоды; трубы дождевой ка- нализации; крышные вентиляторы; оборудование по электроосве- щению; мягкая кровля. Для монтажа применяют краны КБ-1000. Конвейерная линия состоит из 12... 18 стоянок, обслуживаемых от- дельными механизмами, с темпом монтажа до 6 блоков в смену. Работу выполняет комплексный участок, состоящий из 12... 18 бри- гад в составе 150... 200 чел. в смену Значительная интенсив- ность монтажа обеспечи- вает досрочный ввод объ- екта в эксплуатацию и получение дополнитель- ной продукции, что обу- славливает экономический эффект метода Значительные затраты на устройство конвей- ерной линии сборки, которая может оку- паться при досрочном вводе объекта в экс- плуатацию
Применяется для объектов с площадью покрытия более 30,000 м2
Рис. 4.34. Технологическая схема поэлементной сборки структурной плиты типа
«Берлин» на кондукторе:
1 - основание сборочной площадки; 2 - рама кондуктора; 3 - патрубок, на котором устанав-
ливается нижняя коробка узла решетки структуры; За - крышка нижней коробки; 4 - коробка
узла верхней решетки; 4а, 46 - крышки коробки узла, 4в - корпус коробки, 4г - болтовое соедине-
ние крышек коробки; 5 - стержень нижнего пояса плиты; 6 - наклонный стержень (связь) между
поясами структуры; 7 - стержень верхнего пояса структуры; 8 - монтажные подмости; 9 - стойки
для монтажной выверки наклонных стержней; I, II, III...VI, VII - технологическая последователь-
ность сборки плиты из отправочных заводских марок; - высота структурной плиты
Рис. 4.35. Технологическая схема поэлементного навесного метода монтажа
структуры на проектных отметках:
1 - фундамент; 2 - колонны каркаса; 3 - передвижные леса из металлоконструкций; 4 - лестница-
стремянка для подъема на настил лесов; 5 - кондуктор и настил лесов; 6 - укрупняемая структу-
ра; 7 - опорный узел структуры; 8 - самоходный кран СКГ-30; 9 - полиспаст крана; 10 - пакет с
отправочными марками структуры; 11 - транспорт для доставки пакетов на объект; 12 - склади-
рование комплектов пакетов структуры; 13 - гидродомкраты (песочницы) для раскружаливания
плиты; Нп - высота настила лесов; - отметка верхнего пояса плиты; - высота плиты;
Впл - ширина передвижных лесов; - пролет структурной плиты, м
458
Поэлементный монтаж структуры навесным методом на проектных отмет-
ках здания рекомендуется по рассмотренной на рис. 4.34 схеме, но осуществ-
ляемой с использованием передвижных (мобильных) лесов, позволяющих со-
брать структурную плиту на соответствующих высотных (проектных) отмет-
ках. Принципиальная технологическая схема данного метода изображена на
рис. 4.35.
9.5.2.2. Монтаж структурных плит укрупненными блоками
Укрупненный монтаж структурных плит покрытия рекомендуется для
многопролетных зданий со значительной площадью покрытия (>10 тыс. м2),
что связано со сборкой множества типовых ячеек структуры. Это требует пе-
редислокации всего монтажного комплекта (подмости, накатанные пути) из
одного пролета в другой. Данная схема организации работ обуславливает зна-
чительные затраты на демонтажно-монтажные работы. Поэтому более целесо-
образным представляется метод, при котором укрупнение структурных блоков
выполняется непосредственно в возводимом пролете на кондукторе, распола-
гаемом на уровне земли.
Это исключает затраты на изготовление мобильных лесов и рельсовых пу-
тей для их последующего перемещения.
Обеспечение непрерывного «конвейера» сборки и монтажа укрупнен-
ных блоков структуры осуществляется за счет включения в комплект мон-
тажной оснастки нескольких кондукторов. В этом случае один из них занят
процессом сборки структуры, второй - подготовкой готового блока к монта-
жу, т.е. оснащением его монтажными приспособлениями к последующему
подъему.
Сборочные кондукторы располагаются за пределами монтажного поля в
зоне действия монтажного механизма, грузовые характеристики которого по-
зволяют не только обслуживать процессы укрупнения блока структуры на
кондукторе, но и главным образом транспортировать монтажный блок на про-
ектные оси здания. Наиболее целесообразно в данном случае использовать
башенные краны типа КБ-160. Подкрановые пути монтажного механизма уст-
раиваются непосредственно в пролетах здания (через два пролета), позволяя
тем самым с одной трассы движения башенного крана обслуживать несколько
пролетов здания. Таким образом, монтажный поток после завершения монтажа
пролетов А-Б, В-Г и Б-В передислоцируется в пролет Г-Д и выполняется тот
же комплекс работ (рис. 4.36 и 4.37). Монтаж и демонтаж подкрановых путей
в пролетах размещения башенного крана осуществляются за счет привлечения
вспомогательных механизмов, но перекладка готовых звеньев подкранового
пути из одного пролета в другой осуществляется ведущим башенным краном.
Перегон монтажного механизма из одного рабочего пролета в другой произво-
дится с помощью поворотного круга.
Изложенная организация метода укрупненного монтажа структурных плит
предусматривает следующую очередность процессов:
459
1. Устройство подготовки с тщательной планировкой основания в проле-
тах здания, где предполагается установка башенного крана.
2. Монтаж сборочных кондукторов с одной из продольных осей здания в
зоне действия башенного крана.
3. Монтаж подкрановых путей в надлежащих пролетах.
4. Монтаж башенного крана.
5. Поставка на стройплощадку отправочных марок структуры и складиро-
вание их в зоне сборочного кондуктора.
6. Сборка (укрупнение) пионерного блока структуры с привлечением
вспомогательного автокрана. Комплекс процессов при сборке укрупненного
блока может включать монтажные работы (кроме элементов решетки структу-
ры) по заполнению межфермерного пространства блока (вентсистемы, элек-
троразводка, ливневая канализация), что определяется допустимым весом мон-
тажного блока. Полный комплекс работ, выполняемых на кондукторе, уста-
навливается проектом метода монтажа согласно ППР.
7. Подготовка монтажного блока к монтажу и пробный подъем готового
блока.
8. Монтаж пионерного монтажного блока структуры с транспортировкой
его на дальние оси здания (монтаж по принципу «на себя»).
9. Сборка последующего монтажного блока на кондукторе, совмещаемая
по времени с циклом монтажа пионерного блока структуры. Синхронизация
монтажного и сборочного циклов обуславливается требованием непрерывно-
сти монтажа укрупненных блоков.
10. Монтаж всех последующих ячеек в пролетах А-Б, Б-В и В-Г произво-
дится по технологии описанной в п. 1... 9.
11. Устройство подкрановых путей за пределами монтажного поля здания
с монтажом поворотных кругов в пролете Б-В и Г-Д (см. рис. 4.37).
12. Перебазировка монтажного крана в пролет Г-Д и монтаж здания по-
следующими очередями, а именно:
III очередь - монтаж структур в пролете Е-Д по схеме установки и подачи
блоков в монтаж «от себя» (рис. 4.38);
IV очередь - монтаж структур в пролете Г-Д по схеме установки и подачи
блоков в монтаж «на себя» (рис. 4.39).
Данная организация работ обусловливает принятую схему механизации
метода, которая включает следующий комплект ведущих и комплектующих
машин:
1) башенный кран грузоподъемностью, равной монтажному весу укруп-
ненного блока структуры или весу кондуктора при его перемещении в смеж-
ный пролет;
2) самоходный кран (автомобильный или пневмоколесный), предназна-
ченный для сборки структурного блока на стенде-кондукторе;
3) комплект автотранспорта (бортовые автомобили типа «КамАЗ») для
доставки отправочных элементов структурного блока.
460
Рис. 4.36.1 очередь монтажа здания (пролеты А-Б и В-Г) - подрисуночные
подписи см. рис. 4.39
Рис. 4.37. II очередь монтажа здания (пролеты Б-В) - подрисуночные
подписи см. рис. 4.39
461
Ill
Рис. 4.38. Ill очередь монтажа здания (пролеты Д-Е) - подрисуночные
подписи см. рис. 4.39
IV
Рис. 4.39. IV очередь монтажа здания (пролеты Г-Д):
/ - колонны; 2 - монтируемые секции (ячейки); 3 - подкрановый путь; 4 - башен-
ный кран; 4а - стоянка крана при монтаже блока структуры в осях 6-7; 5 - сбо-
рочные кондукторы; 5а - положение сборочного кондуктора при перемещении
монтажного блока в смежные пролеты; 6 - автокран для сборки структуры на
стенде; 7 - поворотный круг для перегона башенного крана в следующий пролет
здания; 8 - подкрановый путь для перегона башенного крана; 9 - демонтирован-
ный подкрановый путь; 10- маневр стрелы крана при монтажных операциях кра-
на; 11 - смонтированные пролеты здания; Л, Б, В, Г- очереди монтажа здания по
пролетам; НФР - направление фронта работ при монтаже блоков, НПМБ - направ-
ление подачи монтажных блоков
9.5.2.3. Конвейерный метод монтажа структурных плит
Данный метод должно отнести к индустриальному методу, свойственному
принципам организации труда промышленных предприятий.
462
Действительно, конвейерный метод монтажа блоков покрытия, разрабо-
танный для одноэтажных зданий, запроектированных в легких конструкциях,
использует «конвейер» для сборки полной заводской готовности монтажного
блока, после установки которого в проектное положение данный участок воз-
водимого здания может быть передан под монтаж оборудования.
Основная предпосылка использования метода заключается в соблюдении
требования включения в проект застройки только однородных и одинаковых
объектов, позволяющих организовать «строительный конвейер» равноритмич-
ными потоками. Именно этим требованием отвечают следующие конструктив-
ные схемы типовых структурных плит систем «ЦНИИСК», «Берлин», «Кисло-
водск», «МАрхИ» и т.д. Равноритмичный модуль (шаг) специализированных
потоков, обусловленный равными объемами работ и временем их выполне-
ния, позволяет организовывать один ритм работы на каждом посту «конвей-
ера». Такая организация строительства позволяет более чем в 2 раза сокра-
тить продолжительность возведения промышленного комплекса. В соответ-
ствии с принципами конвейерного монтажа организация строительного про-
изводства при его реализации предусматривает следующие технологические
Рис. 4.40. Схема строповки монтажного блока покрытия
(укрупнительного или полной заводской готовности):
/ - монтируемый блок; 2 - траверса; 3 - полиспаст крана; 4 - кон-
струкции структуры; 5 - профилированный настил; 6 - пароизоля-
ция; 7 - утеплитель; 8 - гидроизоляция; 9 - защитный слой кровли;
10 - стропы для подвески блока на траверсе; - длина стропы
подвески; h - общая высота траверсы
463
этапы, взаимосвязанные между собой последовательно-параллельным веде-
нием работ:
1) изготовление кондукторов - тележек, перемещающихся последователь-
но по «стоянкам» конвейера при сборке монтажного блока;
2) монтаж ведущего и комплектующих башенных кранов, обслуживаю-
щих «посты» конвейерной линии;
3) устройство подкрановых путей башенных кранов;
4) монтаж «установщика» для перемещения блока полной заводской го-
товности вдоль пролета до места его установки на опорные конструкции;
5) организация площадок складирования и монтаж заготовок укрупненно-
го блока плиты;
6) монтаж козловых кранов, обслуживающих площадки складирования и
сборки монтажных заготовок в соответствии со специализацией выполненных
на них работ;
Рис. 4.41. Схема организации строительной площадки при конвейерном методе
монтажа структурных плит покрытия:
/ - колонны; 2 - подкрановые балки; 3 - монтируемый блок заводской готовности на
установщике; 4 - башенный кран БК-1000 (грузоподъемность 50 т); 5 - подкрановые
пути; 6...9 - башенные краны КБ-100 (грузоподъемность 5 т), обслуживающие кон-
вейерную линию; 10... 13 - козловые краны (грузоподъемность <5 т), обслуживающие
площадки складирования и подготовки блоков для конвейера; /4, 15 - подкрановые
пути башенных и козловых кранов; 16...21 - площадки складирования конструкций и
изделий, потребляемых конвейерными постами; 22 - подача готового блока покрытия
на установщик; 0, I, II....XVI - номера постов конвейера, на которых осуществляется
сборка блока покрытия
464
7) устройство временной системы дорог и подъездов для обеспечения
комплексного процесса, выполняемого на конвейере, требуемыми материаль-
но-техническими ресурсами;
8) устройство временных навесов и ограждений на постах, связанных с
устройством кровельного покрытия и нуждающихся в защите от воздействия
наружной атмосферы.
Схема строповки монтажного блока покрытия приведена на рис. 4.40.
Принципиальная схема организации строительной площадки при конвей-
ерном методе монтажа структур рассматривается на рис. 4.41.
Технология строительных работ для каждого поста конвейера разрабаты-
вается в виде технологических схем и технологических карт, регламентирую-
щих характер выполняемых на них работ.
В качестве примера такой исполнительной документации приведены тех-
нологические схемы наиболее характерных работ (сборка конструкций струк-
туры), выполняемых на постах (рис. 4.42), и устройства кровельного покрытия,
осуществляемого, как это показано на рис. 4.43, под защитой временного навеса.
В отличие от сборки структурных плит укрупненным методом работы по
формированию монтажного блока конвейерным методом предусматривают
полное заполнение межферменного пространства технологическими линиями
и инженерными коммуникациями, т.е. полную заводскую готовность блока
покрытия промышленного здания.
Рис. 4.42. Технологическая схема укрупнения монтажного блока
структуры при укрупненном и конвейерном методах монтажа:
/ - основание; 2 - кондуктор; 3 - собранная структура; 4 - технологичес-
кие воздуховоды; 5 - ливневая канализация; 5а - нижняя ее часть; 56 - верх-
няя ее часть; 6 - шахта дымоудаления; 6а - нижний блок шахты; 66 - верх-
ний блок шахты; 7 - дефлекторы; 8 - прогоны покрытия; 9 - многослойные
плиты покрытия; 10 - электропроводка и освещение межферменного про-
странства; / / - 3-слойная гидроизоляция из рубероида; 12 - слой утеплителя
из пенополистирола; 13 - два слоя пароизоляции из рулонного материала;
14 - профилированный настил; 15 - стержень нижнего пояса структуры
465
18 000
\12
Пост№|Х
7
»— Пост № VIII
Обозначения:
12
12
Пост № IX
Пост№ XI
ст. 11
(V) - устройство пароизоляции
(J) - устройство утеплителя
^7) - устройство гидроизоляции
(J) - устройство защитного слоя
ковра покрытия
Рис. 4.43. Технологическая схема постов для выполнения кровельных работ:
1 - подкрановые пути башенного крана; 2 - башенный кран КБ-100; 3 - площадка-склад
материалов для постов номер VIII.. .XI; 4 - склад рубероида; 5 - навес для гравия; 6 - виб-
росито; 7 - подкрановые пути тележки-платформы; ст. 8.. .11 - стоянки тележек конвей-
ера; 12 - битумоварочные котлы; 13 - ПКУ-35; 14 - колонны каркаса навеса; 15 - моно-
рельс; 16 - тельфер грузоподъемностью 1т, 17 - временная кровля над постом сборки;
18, 19 - лестницы с площадками; 20 - тележка с укрупненным блоком; 21 - опоры ЛЭП;
22 - ЛЭП напряжением 220/380 V; 23 - переключательный пункт, 24 - кабельная разводка
силовой линии
9.6. Технология монтажа оболочек и куполов
9.6.1. Классификация оболочек, область их применения
Покрытия в виде оболочек экономичны и эстетичны. Они позволяют
уменьшить или исключить появление в конструкциях изгибающих моментов
и, следовательно, снизить их материалоемкость.
466
Рис. 4.44. Схема монтажа граней структурного покрытия пирами-
дальной формы с применением контактной мачты и временной опоры:
1 - монтажная мачта; 2 - временная телескопическая опора; 3 - расчалки вре-
менной опоры (на плане устройства не показаны); 4 - расчалки монтажной
мачты; 5 - грузовой полиспаст монтажной мачты; 6 - распределительная тра-
верса; 7 - фундаменты, воспринимающие распор; 8 - тормозной полиспаст,
9 - тормозная ручная лебедка; 10 - рельсовые направляющие по шпалам;
На - собранный структурный блок до подъема; 116 - структурный блок в
процессе подъема; lie - структурный блок, поднятый и опертый до соедине-
ния с другими блоками на телескопическую временную опору (после монтажа
и соединения всех блоков опора демонтируется); А - участок грани, монти-
руемый после демонтажа мачты
Тонкостенные оболочки по формообразованию делятся на: купола; ци-
линдрические оболочки; призматические складки, оболочки двоякой положи-
тельной и отрицательной кривизны; волнистые или складчатые своды и др.
(рис. 4.45).
Конструктивно оболочки могут быть сплошного, ребристого или сетчато-
го сечения.
Различают оболочки, выполненные из железобетона, металла, дерева.
Железобетонные оболочки сооружают монолитными, сборными, сборно-
монолитными. В настоящем курсе рассматривается технология монтажа сбор-
ных и сборно-монолитных оболочек.
Пространственные покрытия в виде оболочек используют для покрытия
ангаров, гаражей, рынков, стадионов, концертных, спортивных залов и других
сооружений пролетом от 18 до 100 м.
467
Расчет покрытий из оболочек различного типа производят на ЭВМ по уп-
рощенной безмоментной схеме или с учетом всех воздействий.
Рис. 4.45. Схемы оболочек различного формообразования:
а - купола; б - цилиндрические оболочки; в - призматические складки; г - оболоч-
ки положительной гауссовой кривизны; д - оболочки отрицательной гауссовой
кривизны (гиперболический параболоид); е - волнистые своды; ж - складчатые
своды; 1 - нижнее распорное кольцо; 2 - верхнее распорное кольцо; 3 - плиты;
4 - бортовые элементы; 5 - фермы-диафрагмы; 6 - плиты волнистого поперечного
сечения; 7 - плиты складчатого поперечного сечения
9.6.2. Монтаж сборных куполов различных типов
Куполами называют оболочки вращения с вертикальной осью.
Железобетонные купола диаметром до 48 м проектируют в основном
сборными из плит-лепестков трапециевидной формы, примерно равных по
длине радиусу купола. Купола большего размера сооружают поярусно из реб-
ристых плит длиной до 3 м. Известны решения, когда плиты опираются в двух
ярусах, поэтому их можно монтировать навесной сборкой.
468
Металлические купола в основном выполняют ребристыми диаметром до
70 м из элементов длиной, равной примерно половине длины купола.
Купола всех видов опираются на наружные растянутые и внутренние сжа-
тые распорные кольца (железобетонные, металлические).
На рис. 4.44 показана схема монтажа граней структурного покрытия пи-
рамидальной формы с применением контактной мачты и временной опоры.
На рис. 4.46, а показана схема монтажа купола из длинных трапециевидных
железобетонных элементов с помощью стационарно установленного в центре
телескопического башенного крана. Башня крана используется для временного
крепления внутреннего распорного кольца.
Рис. 4.46. Схемы монтажа куполов:
а - из длинных трапециевидных железобетонных лепестков; б - из металлических
ребристых элементов; в - из мелкоразмерных железобетонных плит с поярусной
сборкой; г - из железобетонных плит с навесной сборкой; 1 - наружное распорное
кольцо; 2 - внутреннее распорное кольцо; 3 - железобетонный лепесток купола;
4 - ребристая плита купола; 5 - железобетонная плита поярусной сборки; 6 - желе-
зобетонная плита навесной сборки; 7 - телескопический башенный кран; 8 - на-
тяжные тяжи крепления распорного кольца; 9 - домкратные устройства; 10 - стой-
ки и оттяжки; 11 - ванты и подкос для удержания плит в проектном положении;
12 - ферма-шаблон; 13 - леса для поддержки кругового пути фермы-шаблона
469
Лепестки монтируют поочередно симметрично. После сварки и замоноли-
чивания всех лепестков между собой и с опорными кольцами купол раскружа-
ливают (при достижении бетоном швов 70% проектной прочности).
На рис. 4.46, б показана схема монтажа ребристого металлического купо-
ла. Внутреннее распорное кольцо купола с помощью домкратов опирается на
временную центральную башню. На нее же опирают радиально-поворотный
кран, с помощью которого монтируют купол. После соединения всех ребри-
стых плит между собой и с опорными кольцами домкраты опускают и времен-
ную башню убирают.
На рис. 4.46, в показана схема монтажа купола из мелкоразмерных плит с
поярусной сборкой. Монтаж производят подъемным краном, обычно установ-
ленным в центре здания. Плиты поднимают сразу под заданным углом травер-
сой с разновысотными подвесками. Каждую плиту поддерживают в проектном
положении двумя вантами, пропущенными через удерживающий подкос (77),
установленный на предыдущем кольце. При монтаже используют ферму-
шаблон (72), которую в процессе сборки перемещают поворотом вокруг цен-
тральной оси.
На рис. 4.46, г показан монтаж плит навесной сборкой. Плиты освобожда-
ют от поддержки краном после их соединения сваркой с выпусками арматуры
или закладных деталей смежных плит.
9.6.3. Монтаж цилиндрических оболочек различных типов
Цилиндрическими называют оболочки, очерченные по цилиндрической
поверхности. Их применяют для покрытия прямоугольных в плане помеще-
ний, обычно 18 (24)х12 (24) м. Цилиндрические оболочки делят на длинные
(Z]/Z2 > 1) и короткие (Zi/Z2 > 1).
Длинные оболочки работают как балки корытообразного сечения. Обо-
лочки могут конструироваться с бортовыми элементами в виде (рис. 4.47, а)
сборных балок (тип Цис бортовыми элементами, являющимися (рис. 4.47, б)
частью плит (тип 2).
На рис. 4.47, а показана схема монтажа цилиндрических оболочек типа 1.
Монтаж осуществляется обычно без лесов с предварительной установкой бор-
товых балок на несущие колонны. Для уменьшения монтажных усилий в сере-
дине пролета под бортовые балки устанавливают временные стойки (5). На
установленные балки (7) монтируют цилиндрические плиты (3). После сварки
и замоноличивания всех стыковых выпусков в пределах пролета временные
опоры удаляют.
На рис. 4.47, б показана схема монтажа цилиндрических оболочек типа 2.
Оболочки собирают на лесах, установленных под опорными элементами. Пе-
ред установкой на леса Г-образные плиты (5) попарно укрупняют в монтажные
секции, сваривая их между собой и подводя под них временный шпренгель (9).
Монтаж коротких оболочек осуществляется аналогично.
470
9
10
6
5
8
Рис. 4.47. Схемы монтажа цилиндрических оболочек различного типа:
а - тип 1; б - тип 2; 1 - бортовая балка; 2 - поперечная балка-распорка; 3 - цилинд-
рическая плита «на пролет»; 4 - монтажный кран; 5 - временная стойка; б - домкрат;
7 - сборная поперечная полубалка-распорка; 8 - Г-образные плиты, образующие обо-
лочку; 9 - укрупненная на стенде плита оболочки, усиленная временным шпренгелем;
10 - временный шпренгель
9.6.4. Монтаж призматических складок
Складками называют оболочки, составленные из отдельных пластинок.
Призматические складки применяют аналогично цилиндрическим оболочкам
для покрытия прямоугольных в плане помещений.
Призматические складки (с бортовыми элементами или без них) монти-
руют в той же последовательности, что и покрытия из обычных раскосных или
безраскосных ферм с ломаным верхним поясом и ребристых плит покрытия.
После соединения сваркой выпусков арматуры и замоноличивания шпоночных
стыков плит покрытие начинает работать как складчатое.
9.6.5. Монтаж оболочек двоякой положительной гауссовой кривизны
Оболочки двоякой положительной гауссовой кривизны обычно выполняют
с прямоугольным планом и поверхностью, очерченной по эллиптическому па-
раболоиду, сфере и др. Наибольшее распространение получили пологие оболоч-
ки, т.е. оболочки с соотношением их высоты к их минимальному размеру 1:3.
Оболочки по контуру опирают на диафрагмы, которые выполняют в виде
арок, ферм, криволинейных балок.
Оболочки проектируют одноволновыми и многоволновыми (неразрезны-
ми), перекрывающими ряд ячеек здания.
Пологие оболочки проектируют, как правило, гладкими. Толщину и арми-
рование средней зоны, где действуют только сжимающие усилия, назначают
471
конструктивно; в приопорных участках и угловых зонах плиты утолщают,
принятую толщину проверяют расчетом.
Оболочки используют для перекрытия пролетов 18x18, 18x24, 24x24,
24x8, 48x48 м. В отдельных случаях выполняют оболочки и большего размера
(60,102 м).
По условиям изготовления и транспортирования отдельные элементы обо-
лочек - плиты - проектируют размером 3x6 и 3x12 м. Оболочки размером до
102 м монтируют из плит 3х 12 м с системой промежуточных балок.
Рис. 4.48. Схемы монтажа оболочек двойной положительной кривизны:
а - с предварительным укрупнением плит в шпренгельную систему; б - с пред-
варительным укрупнением плит и установкой временных опор; в - из полно-
сборных предварительно напряженных плит 18 (24)хЗ м; 1 - ферма-диафраг-
ма; 2 - пологие плиты; 3 - временная затяжка; 4 - собранная секция оболочки;
5 - монтажный кран; 6 - траверса; 7 - контурные ригели; 8 - временная монтаж-
ная ферма; 9 - временная стойка; 10 - домкратное устройство; 11 - опорная
закладная деталь пологой плиты; 12 - накладки для соединения смежных плит;
13 - стойки шпренгельной временной системы; 14 - стенд для укрупнительной
сборки плит в шпренгельную систему
472
Монтаж оболочек выполняют тремя методами:
- при пролете до 24 м - с предварительным укрупнением 3... 4 плит на стен-
де и превращением их в самонесущие шпренгельные секции с помощью
затяжек (рис. 4.48, а), которые многократно оборачиваются. Демонтаж за-
тяжек и всей шпренгельной системы ведут после достижения бетоном за-
моноличивания 70% прочности. Демонтаж ведут сверху, пропуская штан-
ги винтовых домкратов в швы между плитами;
- при пролете более 24 м - с установкой временных опор (с шагом
18...24 м) и балок или ферм между ними. На балки (фермы) устанавлива-
ют домкратные опоры, на них опирают (рис. 4.48, б) укрупненные плиты,
которые соединяют между собой сваркой.
Раскружаливание системы ведется в следующем порядке: плавно, син-
хронно этапами по 10...20 мм осаживаются домкраты; постепенно в на-
правлении от средней секции к крайним снимаются усилия с временных
затяжек;
-при пролетах 18, 24м - с использованием большепролетных сборных
предварительно-напряженных плит-оболочек типа КЖС полной заводской
готовности размером Зх 18 и 3^24 м (рис. 4.48, в). Плиты опирают на под-
стропильные балки длиной до 12 м.
9.6.6. Монтаж волнистых или складчатых сводов
Своды являются конструкциями арочного типа с тонкостенным призмати-
ческим или волнистым поперечным сечением (рис. 4.49, в). Они позволяют
перекрывать пролеты от 24 до 60 м. Плиты, образующие складчатые своды,
проектируют длиной до 12 м с возможностью их изготовления в стальных
формах по поточно-агрегатной технологии. По боковым поверхностям плит
выполняют шпонки.
Плиты на стендах собирают в арочные конструкции волнистого, описан-
ного по синусоиде очертания с затяжками.
Сводчатые покрытия проектируют одно- и многопролетными. По торцам
своды опираются на колонны, несущие системы в виде рам, контрфорсов и др.
Опирание сводов осуществляется, как правило, шарнирно.
Монтаж сводов осуществляют с использованием кранового оборудования,
аналогично тому, как монтируются фермы (рис. 4.49, я), и с использованием
инвентарного передвижного кондуктора (рис. 4.49, б). Смежные элементы сво-
да замоноличивают.
9.6.7. Технология монтажа сетчатых оболочек
Сетчатые оболочки различных типов классифицируются по функциональ-
ному назначению и строительно-конструктивным характеристикам.
Сетчатой оболочкой называется пространственно-стержневая конструк-
ция, узлы которой располагаются по поверхности оболочки.
473
По геометрической характеристике сетчатые оболочки могут выполняться
с поверхностью одинарной или двоякой кривизны (рис. 4.50, а, б).
Рис. 4.49. Схемы монтажа волнистых или складчатых сводов (а, б) и их различные
поперечные сечения (е):
а - с помощью подъемного крана в полнособранном виде; б - монтаж при помощи инвентар-
ного передвижного кондуктора; в - поперечные сечения; 1 - плита свода; 2 - затяжки свода;
3 - подвеска затяжки; 4 - траверса; 5 - телескопическая домкратная стойка кондукторного уст-
ройства; 6 - кондуктор инвентарный передвижной; I - волнистое сечение свода; II - складчатое
сечение свода; III - бочарное сечение вода; IV - сечение закрытого профиля
Рис. 4.50. Примеры различных геометрических решений сферических оболочек
и расположения их опорных поясов:
а - оболочка с поверхностью одинарной кривизны; б - оболочка с поверхностью двоякой
кривизны; в - оболочка с горизонтально расположенным опорным поясом; г - оболочка с
наклонным расположением опорного пояса
474
Наиболее часто применяют сферические сетчатые купола. Опорные коль-
ца куполов обычно располагают горизонтально (рис. 4.50, в), однако известны
решения и с наклонным положением опорного пояса (рис. 4.50, г).
Разработаны конструктивные решения куполов с однослойным и двух-
слойным расположением сеток. Первые называют однопоясными, вторые -
двухпоясными.
Однопоясные сетчатые купола позволяют перекрывать пролет до 60 м
(при больших размерах пролета общая жесткость покрытия не обеспечивается,
возможно прощелкивание узлов). Для пролетов 20...30 м эффективно приме-
нение сеток из алюминиевых прессованных профилей.
Двухпоясные сетчатые купола позволяют перекрывать пролеты до 200 м,
при этом высота между наружной и внутренней сетками купола достигает
2,2...2,5 м.
Разработаны разнообразные схемы построения сетчатых куполов. Основ-
ные из них (рис. 4.51):
- ребристо-кольцевая со связями в каждой ячейке (купол Швеллера);
- звездчатая (купол Фепля);
- геодезический с шестиугольной ячейкой (купол Фуллера).
Рис. 4.51. Схемы построения некоторых типов сетчатых куполов:
а - радиально-кольцевая (купол Швеллера); б - звездчатая (купол Фепля); в - геодезическая
с шестиугольной ячейкой (купол Фуллера)
Наиболее ответственным и сложным узлом куполов всех типов является
узел присоединения ребер к нижнему (опорному) растянутому кольцу и опи-
рание этого кольца на нижележащие конструкции, обычно проектируется в
виде сварного вертикально расположенного двутавра, шарнирно опирающего-
ся на фундаменты.
При проектировании сетчатых куполов часто используются относитель-
но простые узловые соединения. На рис. 4.52, а показан пример решения
узла соединения П-образных алюминиевых стержней односетчатого купо-
ла поэлементной сборки. Болты соединения (2 шт.) стержней и лучевого уз-
лового элемента этого купола соединены с люфтом (отверстие больше на
2... 3 мм), позволяющим повернуть стержень по отношению к узлу под тре-
буемым углом.
На рис. 4.52, б показано в качестве примера решение узла двухпоясной
оболочки с треугольными укрупненными узлами.
475
Рис. 4.52. Схемы некоторых узловых соединений стержней:
а - однопоясной оболочки; б - двухпоясной оболочки; 1 - лучевой узловой элемент;
2 - алюминиевый П-образный профиль; 3 - соединительные болты; 4 - центральная
фасонка; 5 - прямоугольный фланец торца треугольного укрупненного блока; 6 - фа-
сонки; 7 - треугольный пространственный блок
Расчет сетчатых куполов как многократно статически неопределимых сис-
тем выполняется на ЭВМ методом конечных элементов. Для предварительной
оценки усилий в стержнях допускается производить приближенный расчет, рас-
сматривая меридиональную полосу купола как полуарку, опирающуюся на по-
люсный и опорный шарниры, а также промежуточные горизонтальные стержни-
затяжки.
9.6.8. Технология монтажа сетчатых куполов
Разработаны следующие технологические приемы монтажа сетчатых ку-
полов:
1) на сплошных лесах поэлементно;
2) с использованием отдельных опор, на которые опираются предвари-
тельно укрупненные конструкции.
Эти два метода достаточно трудоемки, но они могут быть вызваны необ-
ходимостью создания сложных архитектурных форм;
3) методом подращивания от центра к контуру с постепенным подъемом
уже собранной части конструкции. Для подъема используют центральные
мачты (рис. 4.53), телескопические домкратные стойки и др. Этот метод целе-
сообразен, в частности, при сооружении купола из легких сплавов.
Монтаж может производиться с легких передвижных площадок с исполь-
зованием автовышек и легких грузоподъемных механизмов;
4) методом навесной сборки из крупных блоков полной строительной го-
товности. Работы ведут от фундаментов к вершине без использования вспомо-
гательных опор.
Этот метод позволяет свести к минимуму верхолазные работы. Все мон-
тажные соединения обычно выполняются на высокопрочных болтах.
476
Рис. 4.53. Схема монтажа сетчатых однослойных куполов
методом подращивания:
а - с использованием центральной мачты; б - с использованием
телескопического подъемника; 1 - мачтовый подъемник; 2 - авто-
мобильный кран; 3 - автовышка; 4 - монтируемый купол; 5 - теле-
скопический подъемник
При использовании метода навесной сборки обычно минимальное рас-
стояние между поясами определяется не только из условий несущей способно-
сти, но и из условия обеспечения безопасной и высокопроизводительной рабо-
ты монтажников в межферменном пространстве. Оно принимается равным
2,2...2,5 м (такой разнос поясов позволяет обеспечить несущую способность
купола пролетом до 500 м).
Современное крановое оборудование позволяет производить укрупнение
монтажных блоков массой до 20 т и более, площадью до 100 м и поднимать их
на высоту более 120 м.
На рис. 4.54 приведен пример монтажа сетчатого купола высотой 114 м,
диаметром 251 м из решетчатых пространственных блоков ромбической фор-
мы с длиной ребра около 9 м и расстоянием между наружной и внутренней
плоскостями 2,5 м. Масса блоков составляет Ют.
Каркас каждого блока состоит из шести плоских трубчатых ферм (4 на-
ружных и 2 спаренных внутренних). К наружным поясам ферм приварена
предварительно напряженная мембрана из стали ЮхНДЛ толщиной 1,5 мм.
С внутренней стороны к поясам каркаса прикреплены трехслойные металличе-
ские утепленные панели.
477
114
Рис. 4.54. Схема монтажа двухсетчатого купола навесным методом:
1 - купол из решетчатых блоков ромбической формы; 2 - башенный кран БК-300В; 3 - подъем-
ник ПГС-800; 4 - арка обслуживания; 5 - рельсовый кран СКР-2200; 6 - наружные трубчатые
фермы блока; 7 - два спаренных внутренних блока фермы; 8 - фланцевое соединение болтов
Сборку блоков осуществляют в специальном помещении и доставляют на
монтаж. Соединение блоков фланцевое, на высокопрочных болтах. Блоки до
отметки 70 м монтируют поярусно двумя башенными кранами БК-300В, пере-
мещающимися по кольцевым путям, а выше - рельсовым краном СКР-2200.
Подъем рабочих осуществляется тремя грузопассажирскими подъемниками
ПГС-800. Общая масса купола около 13 тыс. т (включая 130 т высокопрочных
болтов).
9.7. Технология возведения большепролетных зданий
с висячими покрытиями
9.7.1. Классификация висячих покрытий с несущими
элементами из провисающих нитей, вант, металлических
листов, совмещающих несущие и ограждающие функции
по функциональным и строительно-конструктивным
решениям
Висячие покрытия - это конструкции, в которых основными несущими
элементами являются гибкие стальные нити или цепи (цепные конструкции),
работающие на растяжение. К ним тем или иным способом подвешиваются
или на них опираются ограждающие элементы покрытия. Висячие покрытия
позволяют перекрывать пространства размером до 500 м и более. С ростом
перекрываемых пролетов такие покрытия более экономичны.
Класс висячих покрытий можно разделить на 4 основных подкласса
(рис. 4.55):
478
- висячие покрытия с провисающими вантами (рис. 4.55, а), воспринимаю-
щими поперечную нагрузку и имеющими очертания веревочной кривой.
Ванты могут быть как гибкими (тросы, цепи), так и жесткими (например, в
виде перевернутых арок);
Несущие
прямолинейные
ванты
Несущие пилоны
Кровельный настил
Оттяжка
Прогон
Рис. 4.55. Подклассы висячих конструкций:
а - покрытие с провисающими вантами; б - покрытие с прямолинейными вантами;
в - мембранное покрытие; г - струнное покрытие
479
- висячие покрытия с несущими вантами прямолинейного очертания (рис.
4.55, б), образующими геометрически неизменные висячие фермы, рабо-
тающие только на растяжение;
- висячие покрытия из тонкого металлического листа (рис. 4.55, в), совме-
щающего несущие и ограждающие функции, - мембранные покрытия;
- струнные покрытия (рис. 4.55, г) - разновидность висячих покрытий, пред-
назначенных для перекрытия относительно больших пролетов (18...36м).
Они представляют собой предварительно напряженные стальные тросы,
натянутые на торцевые жесткие, воспринимающие распор, опорные блоки.
В любом висячем покрытии имеются три части:
- растянутые ванты;
- плиты ограждения;
-опорный контур (он воспринимает распор, который может быть очень
значительным).
Жесткие прямо-
линейные балки
Рис. 4.56. Различные возможные конструктивные решения
висячих конструкций:
а - система балочного типа; б - система балочно-консольного типа;
в - система консольного типа; г - вантовые сетки; д - система из
гибких вант и жестких балок
480
Висячие покрытия с несущими провисающими и прямолинейными нитями
разнообразны по конструктивным решениям. Они могут состоять из системы
плоских ферм балочного, балочно-консольного и консольного типов. Они мо-
гут быть решены как вантовые сетки (в местах, где пересекаются канаты, ста-
вят сжимы, фиксирующие ячейки, что позволяет перекрывать их плитами
стандартных размеров). Известны системы, состоящие из вант и балок. Это
покрытие, в котором гибкие нити располагаются по кривизне, а балки (сварные
или решетчатые) прямолинейны. Разработан ряд и других решений (рис. 4.56).
Основным недостатком висячих покрытий является то, что они, будучи
геометрически изменяемыми, недостаточно жестки. Подвешенное к гибким
нитям или мембранное покрытие под действием неравномерной вертикальной
нагрузки или ветра может испытывать волнообразное вертикальное или боко-
вое раскачивание.
Рис. 4.57. Повышение жесткости висячих конструкций:
а - путем установки оттяжек в поперечном направлении;
б - путем введения в систему напрягаемой стабилизирующей
нити и распорок
Установлено, что повышение жесткости висячих конструкций может быть
достигнуто путем увеличения их массы или (и) установкой оттяжек (рис. 4.57,
а). Существенное увеличение жесткости достигается при использовании двух-
поясных висячих систем. В этих системах вводят напрягаемый стабилизи-
рующий трос, который совместно с растянутым тросом образует вантовые
481
фермы (рис. 4.57, б). Возможно также применение комбинированных конст-
рукций (рис. 4.58), где ванты используют, например, для разгрузки каких-либо
строительных элементов (балок, плит покрытия).
«)
в)
Рис. 4.58. Комбинированные строительные конструкции:
а - металлическая ферма, усиленная вантовым шпренгельным поясом;
б - двухшарнирная арка, опирающаяся на балочно-вантовые консоли;
в - балочное покрытие, усиленное вантовыми подвесками
Варианты крепления канатных и стержневых подвесок к несущему тросу,
устройства опорных столиков для установки плит покрытия, конструктивные
решения узлового соединения распорок с несущим и стабилизирующим тро-
сом показаны на рис. 4.59.
482
Рис. 4.59. Варианты концевых креплений подвесок из стальных канатов и круглых
стержней к несущим и стабилизирующим вантам:
а - крепление тросовой подвески с помощью опорного коуша и скоб-зажимов; б - крепление
стержневой подвески с помощью плоских сжимов; в - крепление тросовой подвески с по-
мощью плоских сжимов; г - установка опорного столика под прогоны покрытия на двухпо-
ясных вантовых системах; д - установка жесткой распорки на двухпоясных вантовых систе-
мах; 1 - несущий трос; 2 - стабилизирующий трос; 3 - коуш; 4 - скоба-сжим; 5 - плоский
сжим; 6 - нарезной стакан; 7 - тросовая подвеска; 8 - стержневой тяж; 9 - трубчатая или дву-
тавровая распорка; 10 - винтовая муфта для натяжения стабилизирующего троса двухпояс-
ных систем; 11 - скоба-накладка; 12 - щековый сжим; 13 - опорный столик для установки
прогонов или плит покрытия; 14 - щека опорного столика
9.7.2. Технология монтажа висячих однопоясных
и двухпоясных конструкций покрытий с провисающими
или прямолинейными тросами
Технология монтажа висячих покрытий зависит от их конструктивной
схемы, размеров перекрываемого здания и ряда других факторов. Тем не менее
в ее основе - поэлементный монтаж или монтаж из предварительно укрупнен-
ных блоков покрытия. На принимаемые решения существенно влияет характер
опорного контура здания.
483
9.7.2.1. Монтаж однопоясных висячих конструкций прямоугольных
в плане зданий
В таких зданиях обычно применяют системы из параллельных вант, кото-
рые передают усилия на незамкнутый опорный контур. В его состав для вос-
приятия горизонтальных усилий могут входить подкосы, контрфорсы, оттяжки
И др.
При поэлементном монтаже однопоясных систем с провисающими ванта-
ми строительно-монтажные работы выполняют в следующем порядке
(рис. 4.60, а):
- возводят конструкции опорного контура;
- закрепляют конец несущего троса на одной из опор и, разматывая бухту (с
помощью лебедки или монтажного крана), доводят его до второй опоры.
Здесь трос пропускают через проектный опорный блок, подтягивают до
расчетного (контролируемого геодезическим инструментом) провеса и
окончательно закрепляют;
- осуществляют монтаж подвесок. При этом могут быть использованы спе-
циальные люльки, перемещаемые (с помощью вспомогательного тянущего
и удерживающего тросов) по несущему тросу; временные леса или пере-
движные подмости;
- производят монтаж продольных и поперечных балок системы;
- осуществляют монтаж сборных плит покрытия и их омоноличивание или
выполняют монолитное (сборно-монолитное) покрытие;
- производят укладку утеплителя (например, из керамзитобетона, масса ко-
торого не только утепляет, но и пригружает конструкцию);
- выполняют кровельный ковер.
При поэлементном монтаже вантовых покрытий с прямолинейными ван-
тами их заранее нарезают по требуемым размерам и закрепляют на пилонах
или межпилонных балках. Затем к несущим вантам (рис. 4.60, б) крепят про-
дольные, а к последним - поперечные балки и монтируют либо бетонируют
межбалочные плиты покрытия
Монтаж однопоясных висячих систем из укрупненных блоков показан на
примере монтажа системы жестких вант - ферменной конструкции, которой
придана форма веревочной кривой. Укрупнение криволинейных ферм в мон-
тажные блоки (рис. 4.61) производят на стапеле-шаблоне в вертикальном по-
ложении в зоне действия монтажного крана. Затем их поднимают и опирают
на рихтовочные устройства, установленные на временной эстакаде. Рихтовоч-
ные устройства с помощью домкратов обеспечивают совмещение стыкуемых
концов ферменных блоков. После сварки верхнего пояса ферм их раскружали-
вают (приопуская домкраты); монтируют элементы покрытия и межферменно-
го пространства и затем соединяют конструкции нижнего пояса. Это обеспе-
чивает работу верхнего пояса на постоянные нагрузки и участие в работе ниж-
него пояса лишь при временных нагрузках (снег).
484
Рис. 4.60. Схемы поэлементного монтажа вантовых покрытий с
провисающим (а) и прямолинейным (б) несущими тросами:
7 - сооружение фундаментов опорного контура; 2 - монтаж пилонов; 3 - раз-
мотка бухты несущего троса, пропуск через опорный блок, подтяжка до рас-
четного прогиба и закрепление; 4 - монтаж подвесок; 5 - монтаж продольных
и поперечных балок; б - монтаж или бетонирование плит покрытий; 7 - мон-
таж прямолинейных вант, 8 - подвеска к вантам несущих балок покрытия;
9 - монтаж поперечных балок и плит покрытия
Рис. 4.61. Схема монтажа однопоясной висячей системы из жестких вант
с их укрупнением в монтажные блоки:
1 - фундаменты; 2 - стойки сооружения; 3 - замкнутый опорный контур; 4 - вре-
менная эстакада (стойки и балки); 5 - рихтовочное устройство; 6 - укрупненные
блоки жесткой висячей конструкции; 7 - монтажные краны
485
9.7.2.2. Монтаж однопоясных висячих систем при криволинейном
(круглом, эллиптическом или овальном) опорном контуре
Опорный контур таких зданий обычно выполняют замкнутым (распор
пролетной конструкции гасится внутри контура). Покрытие зданий криволи-
нейной в плане формы обычно выполняют из перекрестных вант. В качестве
вант могут быть применены арматурные стержни периодического профиля
класса А4...А5, арматурные пучки из высокопрочной проволоки, стальные
канаты. После выполнения железобетонного (преимущественно монолитного)
или металлического опорного пояса монтируют все ванты одного, а затем дру-
гого направления. Им придают предусмотренную проектом кривизну. В мес-
тах пересечения устанавливают сжимы, фиксирующие ячейки. Плиты покры-
тия выполняют монолитными или сборными (с омоноличиванием стыков).
Последовательность монтажа однопоясных висячих систем с криволиней-
ным замкнутым опорным контуром показана на рис. 4.62.
Рис. 4.62. Схема монтажа висячих сеток с криволинейным замкнутым контуром:
1 - сооружение фундаментов и несущих стоек опорного контура и монтаж колонн; 2 - уст-
ройство железобетонного монолитного или сборного замкнутого опорного контура; 3 - на-
резка и раскладка мерных стержней (струн, канатов) одного направления; 4 - нарезка и рас-
кладка мерных стержней второго направления; 5, 6 - подъем лебедками мерных стержней
одного, а затем второго направления с приданием требуемого провеса; 7 - установка сжи-
мов в местах пересечения стержней, бетонирование покрытия
9.7.2.3. Монтаж двухпоясных висячих конструкций
Монтаж двухпоясных висячих конструкций, как и однопоясных, может
осуществляться поэлементно или из укрупненных узлов.
На рис. 4.63 показан поэлементный монтаж чичевицеподобных двухпояс-
ных конструкций. Его осуществляют в следующем порядке:
- сооружается опорный контур;
- подтягивается монтажным краном или лебедками и в последовательности,
приведенной в п. 15.2.1, крепится несущий трос;
- монтируются распорки и стабилизирующий трос. После монтажа и закре-
пления трос с помощью винтовых муфт, установленных в составе распо-
рок, напрягается с расчетным усилием;
- монтируются элементы покрытия (балки, плиты, утеплитель, кровля).
486
6
Рис. 4.63. Схема поэлементного монтажа чиче-
вицеподобного двухпоясного покрытия:
1 - установка несущих опор; 2 - бетонирование мо-
нолитного или монтаж сборного опорного контура;
3 - монтаж и натяжение несущего троса; 4 - монтаж
распорного троса и распорок; 5 - напряжение двух-
поясной системы с помощью фаркопфов в составе
распорок; 6 - монтажный кран
На рис. 4.64 показан пример монтажа вантовых ферм дворца «Юбилей-
ный» в Санкт-Петербурге (его диаметр составил 93 м, высота - 20 м) из ук-
рупненных монтажных блоков. Его осуществляли в следующем порядке:
- сооружали опорный контур, который состоит из внешнего и внутреннего
распорных колец. При этом внутреннее распорное кольцо устанавливали
на домкратные устройства, расположенные на временной монтажной
опоре;
- на нулевой отметке в специальном кондукторе осуществляли сборку по-
луферм, включающих несущий трос, стабилизирующий трос и распорки;
- собранную полуферму при помощи специальной траверсы устанавлива-
ли в проектное положение. При этом вначале закрепляли на внешнем
кольце (с помощью цилиндрического шарнира) стабилизирующий трос,
а затем - несущий (его анкерный стакан заводится в специальное гнездо
вверху колонны). Во внутреннем кольце закрепляли противоположный
конец несущего троса, а после этого - второй конец стабилизирующего
троса;
- производили первоначальное натяжение полу ферм. Натяжение осуществ-
ляли, перемещаясь против часовой стрелки одновременно на четырех кре-
стообразно установленных полуфермах;
- монтировали панели покрытия с заделкой стыков;
- окончательно напрягали вантовую систему;
- приспускали домкраты, освобождая внутреннее распорное кольцо, и де-
монтировали временную центральную монтажную опору;
- окончательно замоноличивали плиты покрытия.
487
Рис. 4.64. Схема монтажа вантовых ферм из укрупненных
блоков-полу ферм:
1 - железобетонные сборные трибуны; 2 - железобетонное рас-
порное кольцо; 3 - монтажный кран; 4 - траверса для подъема
фермы; 5 - внутреннее растянутое кольцо системы; 6 - установ-
ленная ферма; 7 - временная монтажная опора; 8 - рихтовочные
домкраты; 9 - монтируемая ферма
9.7.3. Конструктивные решения и технология монтажа
мембранных конструкций
Мембранные покрытия позволяют перекрывать пролеты до 200 м при
толщине мембраны по условиям прочности до 1,5 мм, а по условиям корозие-
стойкости - 3... 4 мм.
Формы мембранных покрытий весьма разнообразны.
Распор воспринимается элементами здания, оттяжками или замкнутым
контуром (кольцо, овал, прямоугольник), который опирается на колонны или
арочные опоры. Основная проблема, возникающая при применении мембран-
ных (как и других подтипов висячих конструкций) покрытий, - необходимость
стабилизации поверхности (стальной лист практически не сопротивляется из-
гибу). Стабилизация может быть достигнута:
- пригрузом покрытия. Например, используют массу утеплителя и бетонной
рубашки для того, чтобы собственный вес покрытия превышал ветровой
отсос;
- использованием системы оттяжек для напряжения покрытия и, следова-
тельно, его стабилизации (рис. 4.65, а);
- использованием системы продольных ребер, способных воспринимать из-
гибающие моменты и стабилизировать форму поверхности покрытия (рис.
4.65, в).
Монтаж мембранных покрытий может выполняться как из отдельных ме-
таллических полос, так и из укрупненных блоков.
Разработан ряд относительно простых способов крепления листовых мем-
бран к элементам металлического и железобетонного опорного поясов. Неко-
торые из них представлены на рис. 4.66.
488
Рис. 4.65. Схемы различных способов стабилизации поверхности мембранного
покрытия:
а - с помощью оттяжек; б - с использованием системы продольных ребер; в - с использовани-
ем лент-оттяжек; 1 - внешнее опорное кольцо; 2 - внутреннее опорное кольцо; 3,7 - оттяжки;
4 - мембрана; 5 - продольные гибкие ребра; 6 - поперечные жесткие ребра; 8 - ленты продоль-
ного направления; 9 - ленты поперечного направления; 10 - узлы крепления лент поперечного
направления к опорному контуру
Рис. 4.66. Варианты крепления мембраны к металлическому (а) и железобетонному (б)
элементам опорного контура:
1 - металлическая распорная балка; 2а - железобетонная распорная балка; 26 - металлическая
косынка; 3 - болтовой шарнир; 4 - тяга; 5 - стальная полоса; 6 - лист мембраны; 7 - стяжной
болт; 8 - верхний прижимной элемент, 9 - фрикционная лента (или корундовая крошка на эпок-
сидном клее)
На рис. 4.67 показан пример сборки мембранного покрытия из ленты ши-
риной 740 см, толщиной 4 мм. Ленты из стали 10Г2С1 сваривали из отдельных
листов и рулонировали в заводских условиях. Свернутый рулон доставляли на
строительную площадку, укладывали непосредственно за опорным контуром
строящегося объекта (участок Б), разворачивали и лебедкой с помощью поли-
спастов подтягивали к противоположной стороне опорного контура (участок А).
Здесь торец листа закрепляли. Затем листу придавали требуемый прогиб и
489
Рис. 4.67. Схема сборки мембранного покрытия
из рулонированных укрупненных лент:
1 - лента 7400x4 мм; 2 - рулон из укрупненных лент;
3 - тросовый полиспаст; 4 - направляющий ролик
крепили к распорной балке на
участке А. Следующую и ос-
тальные полосы укладывали
внахлест с перепуском до
140 мм. Смежные листы сва-
ривали сплошной либо пре-
рывистой сваркой. Чтобы
обеспечить плотное прилега-
ние свариваемого участка, в
полотнищах прорезали отвер-
стия диаметром 40 мм, в них
пропускали стержень диамет-
ром 20...25 мм с крюком на
конце, и им с помощью рееч-
ных домкратов стягивали смежные ленты.
Технология монтажа мембранных покрытий из укрупненных блоков зави-
сит от степени и характера их укрупнения. Известны решения, когда мембран-
ное покрытие монтировали из полотнища размером 65x59 м, соответствую-
щим габаритам перекрываемого зала. Полотнище сваривали непосредственно
в зоне монтажа, усиливали по диагонали и массой около 200 т поднимали за
углы восемью электромеханическими подъемниками грузоподъемностью по
50 т, установленными попарно в каждом углу зала на балки, опирающиеся на
железобетонный опорный контур.
На рис. 4.68 показана схема монтажа мембранного покрытия эллиптиче-
ского в плане сооружения из укрупненных пространственных блоков массой
до 43 т. Блоки первого типа включали две радиальные стабилизирующие фер-
мы покрытия со связями и прогонами, соединяющими их; блоки второго типа
представляли собой листовые лепестки-мембраны. Их монтировали после ус-
тановки и включения в работу всех стабилизирующих ферм. Распор покрытия
рассматриваемого сооружения воспринимали наружным и внутренним опор-
ными кольцами.
Монтаж блоков покрытия первого и второго типов осуществляли башен-
ным краном БК-1000, установленным в центре сооружения, и двумя шеврами-
установщиками, перемещавшимися по рельсовым путям шириной 5 м, уло-
женным на эстакаде по наружному опорному контуру. Внутреннее опорное
кольцо опиралось на временную опору.
Сборку ферменных блоков и листовых лепестков осуществляли на транс-
формируемых (в зависимости от длины элементов) стендах.
Подъем блоков стабилизирующих ферм осуществляли специальной тра-
версой-распоркой, воспринимавшей распор (перед подъемом блоки частично
напрягали). Траверсы демонтировали, передавая распор на опорный контур
лишь после монтажа всех ферменных блоков; демонтаж производили одно-
временно на четырех симметрично установленных блоках. Затем монтировали
лепестки мембраны.
490
91,5...П2 м
0
10
10
Рис. 4.68. Схема монтажа мембранного покрытия
укрупненными блоками:
а - разрез; б - план; 1 - шевр-установщик; 2 - стенд для укрупни-
тельной сборки блоков; 3 - траверса-распорка для подъема блока и
предварительного его напряжения с помощью натяжного (5) уст-
ройства; 4 - укрупненный блок; 5 - натяжное устройство; 6 - мон-
тажный кран БК-1000; 7 - центральное опорное кольцо; 8 - цен-
тральная временная опора; 9 - домкратное устройство; 10 - сим-
метрично монтируемые блоки и аналогичный демонтаж траверс
После проектного закрепления всех элементов покрытия производили его
раскружаливание (освобождалась центрально установленная временная опора)
и плавное включение в работу.
9.8. Технология монтажа шатровых покрытий
Шатровые покрытия применяются для зданий гражданского назначения с
пролетом основных конструкции до 40 м.
В качестве основных материалов для изготовления несущих конструкций
покрытия используются модифицированная древесина и деревянные клееные
конструкции.
Основным методом монтажа таких зданий является комбинированный ме-
тод, предусматривающий вначале и установку основных пролетных конструк-
ций шатра (диагональных арок) на специальном кондукторе, и последующее
заполнение ячеек шатра прогонами-арками с плитами покрытия.
Монтаж шатра выполняется симметричной установкой прогонов и плит по
двум одновременно возводимыми ячейкам с противоположных сторон смон-
491
тированных ранее основных арок, что обеспечивает равномерную нагрузку на
фундаменты и несущий каркас здания.
Механизация монтажных процессов осуществляется самоходными крана-
ми типа СКГ-40 со стреловым оборудованием, перекрывающим не менее 1/2
пролета здания при условии возможного размещении крана в «пятне застройки».
Комплект монтажного оборудования должен включать дополнительный
автомобильный кран, который призван выполнять монтаж прогонов с плитами
покрытия второстепенных арок шатра, осуществляемый одновременно с уста-
новкой второстепенных арок.
9.8.1. Конструктивная схема шатровых покрытий крытого рынка
Конструктивная схема шатровых покрытий крытого рынка представлена
на рис. 4.69.
Рис. 4.69. Конструктивная схема шатрового покрытия крытого рынка:
1 - фундаменты; 2,3 - главные арки типа АО; 4 - арки второстепенные
А-1... А-6; 5 - прогоны под настил покрытия (ПР); 6 - панели покрытия шатра
492
Пирамидальная форма шатра здания запроектирована из клееных вер-
тикальных главных арок ломаного очертания и системы второстепенных
арочных балок, образующих скаты кровли здания. Последние выполняют-
ся также из клееной модифицированной древесины. Покрытие шатра осу-
ществляется из плитных утепленных панелей, изготовленных также из дре-
весины.
9.8.2. Технология возведения шатровых покрытий
Технологическая схема монтажа крытого рынка с обозначениями оче-
редности установки элементов шатра приведена на рис. 4.70 и 4.71. Принцип
организации монтажа конструкций арочного шатра рекомендуется следую-
щий:
1. Возведение конструкций нулевого цикла в полном объеме с устройст-
вом бетонной подготовки под полы, что необходимо для обеспечения склади-
рования монтажных конструкций «в пятне застройки», и заходом тяжелых
кранов внутрь здания (пятна застройки).
Рис. 4.70. Технологическая схема последовательности монтажа
арочного покрытия рынка:
I - крытый рынок, 1а, 16,1в, 1г - соответственно ячейки шатра; II...III - мон-
тажные краны типа СКГ-40; IV.. .VII - площадки складирования отправочных
элементов арок и плит; Ст. 1, Ст. 2, Ст. 3, Ст. 4 - соответственно стоянки ос-
новных монтажных механизмов; 7, 2... 15 - очередность (последовательность
монтажа элементов покрытия при сборке ячеек со стоянок крана)
493
+17.600
Рис. 4.71. Схема монтажа шатра краном СКГ-40, оснащенным
гуськом 13 м:
1 - башенная опора; 2 - отсыпка балластной подушки подвала;
3 - монтируемая арка; 4 - кран; 5 - трехветвевой строп; 6 - направ-
ление монтажа второстепенных арок и плит покрытия
2. Фундаменты под основные арки шатра должны быть запроектированы с
уступом для восприятия распора от арок, что не исключает монтаж затяжек.
Конструктивная схема такого фундамента и методика его расчета приведены в
разд. 3 настоящего учебника.
3. Учитывая стесняющие условия в «пятне застройки» здания для разме-
щения монтажных кранов, принимаются стреловые краны типа СКГ-40 с гусь-
ками I > 13 мм, что обеспечит подачу элементов покрытия (прогонов и плит) в
любую точку шатра. Схемы монтажа основных элементов шатровых покрытий
приведены на рис. 4.70 и 4.71.
4. Применение нескольких монтажных механизмов, что связано с техноло-
гией возведения шатра при одновременной работе двух кранов, осуществляю-
щих монтаж конструкций по симметричной схеме, т.е. должна производиться
установка одноименных элементов арок и плит покрытия «слева справа» отно-
сительно оси симметрии сооружения с расчаливанием длинномерных конст-
рукций оттяжками, закрепленными к анкерам.
5. Технологическая последовательность и комплекс работ по возведению
типовой ячейки крытого рынка:
5.1. Транспорт и складирование в зоне монтажа отправочных элементов
арок и панелей покрытия (на приобъектных площадках IV, V, VI, VII).
5.2. Монтаж временной центральной башенной опоры для сборки главных
арок (7) из отправочных элементов (полуарок 3). Вначале собирается одна
диагональная арка, затем - другая. Для обеспечения устойчивости башенной
опоры при размещения последней над подвалом здания рекомендуется в этих
494
осях выполнить отсыпку балластной подушки до планировочной отметки пло-
щадки строительства (как это показано на рис. 4.71).
5.3. Монтажная опора должна быть запроектирована с учетом ее несим-
метричной загрузки при монтаже нечетных полуарок.
5.4. Выверка и оформление проектного монтажного стыка главных арок с
использованием домкратов для рихтовки стыкуемых элементов.
5.5. Монтаж второстепенных арок двумя потоками одновременно двумя
кранами, начиная с центра купола шатра в следующей очередности:
-подача и установка арок А1...А6 с временным закреплением их горизон-
тальными инвентарными распорками;
- монтаж одиночных панелей начинается с центра арки и ведется по «ска-
там» для обеспечения устойчивости и демонтажа временных оттяжек.
5.6. Монтаж панелей покрытия ячеек (1г, 1в) по принципу «сверху вниз»,
так, как это показано на рис. 4.71. В такой же последовательности осуществля-
ется монтаж арок А1...А6 на противоположных скатах шатра с заполнением
покрытия прогонами и плитами по участкам, размеры которых определяются
технологическими параметрами кранов (вылет и подъем крюка).
6. Монтаж ячеек 1а и 16 осуществляется аналогично по той же технологии
с использованием тех же механизмов, перемещаемых по той же схеме механи-
зации.
7. Пооперационный график монтажа одной из ячеек шатра приведен на
рис. 4.72.
Наименование операции Продолжительность операции, чел.-смен
1 Строповка элемента А1 Ml Ml
2 Подъем и установка арки типа А1 , М2 1
Ml
3 Временное закрепление арки оттяжками и связями М2 И ] Ml
4 Монтаж панелей покрытия ячейки 1 1 L М2
Ml
5 Демонтаж временных связей - оттяжек 1 1 М2 Ml
Подготовка к приему и установке конструкций М1| М3, M4 М2
=4 1
Демонтаж оснастки
Рис. 4.72. Топология пооперационного графика монтажа типовой
ячейки шатра:
Ml, М2, М3 и М4 - состав звена монтажников-такелажников
495
9.9. Технология монтажа тентовых покрытий
Тентовые конструкции (особенно в комбинации с «канатами-подборами») -
перспективный тип пространственных конструкций, при использовании со-
временных легких материалов, которые позволяют осуществлять эффектные и
выразительные архитектурные формы сооружения.
Тентовое покрытие как преднапряженная ортогонально растянутая мягкая
оболочка весьма успешно к применению в южных районах, характеризующих-
ся только положительными температурами наружного воздуха, исключающи-
ми снеговые нагрузки на покрытие зданий и сооружений.
Наибольшая область применения тентовых покрытий относится к объектам
гражданского строительства в качестве погодно-защитных сооружений, состав-
ляющих более 50% от всех возводимых большепролетных зданий этого типа.
Основные конструктивные схемы тентовых покрытий рассчитаны на
средние пролеты зданий (<30 м). Третья часть тентовых покрытий имеет пре-
имущественно пролеты до 12 м.
Широкий диапазон зданий с тентовыми покрытиями обеспечивается раз-
нообразием конструктивных схем, позволяющих, как показывает их классифи-
кация, формировать покрытие за счет комбинации материала опорных конту-
ров и узлов предварительного натяжения мягких тканевых оболочек на анкер-
ные устройства.
Технология монтажа тентовых покрытий отличается от методов возведе-
ния традиционных большепролетных конструкций из металла и железобето-
на и связана с необходимостью создания в мягких тканевых оболочках пред-
напряженных усилий, обеспечивающих жесткость и устойчивость таких по-
крытий.
Организация комплексного процесса монтажа тентовых покрытий преду-
сматривает значительный объем подготовительных работ по устройству анке-
ров и опорных контуров, предназначенных для преднапряжения возводимых
конструкций покрытия.
Технология монтажного процесса при возведении тентового покрытия со-
стоит из двух последовательно-параллельных процессов, включающих верти-
кальный подъем из предмонтажного положения в виде разложенной на осно-
вании мягкой оболочки и горизонтального преднапряжения формируемого
тента на опорный контур и узлы присоединения к точечным опорам. Это тре-
бует привлечения разнородного типажа грузоподъемных механизмов и таке-
лажной оснастки.
Комплект средств механизации для монтажа тентовых покрытий включает
легкие и средние самоходные краны грузоподъемностью до 25 т и такелажную
оснастку, состоящую из монтажных мачт, полиспастных систем и грузовых
лебедок с ручным и электрическим приводом.
Специфика технологического регламента возведения тентовых покрытий
определяет требования, предъявляемые к строительной организации, привле-
каемой для строительства таких сооружений. По большей части это должны
496
быть специализированные монтажные организации, имеющие соответствую-
щее грузоподъемное оборудование, технологическую оснастку и квалифици-
рованные кадры исполнителей.
9.9.1. Конструктивные схемы тентовых покрытий
В отечественной и зарубежной строительной практике область примене-
ния тентовых покрытий непрерывно расширяется, чему способствуют совер-
шенствование материалов мягких оболочек и их некоторые преимущества по
сравнению с традиционными конструкциями большепролетных покрытий.
Примерно 50% всех возведенных тентовых сооружений относится к области
гражданского строительства, 30% - к сельскохозяйственному и только 20% - к
промышленному.
Пролеты, перекрываемые тентами, колеблются в широком диапазоне. Ос-
новную долю (70%) составляют сооружения средних пролетов (<30 м). Почти
треть из них - небольшие погоднозащитные навесы с пролетами до 12 м. Од-
нако в последние годы пролеты и перекрываемые площади неуклонно растут.
Примером может служить покрытие построенного в 1987 г. международного
аэропорта в г. Джидда (Саудовская Аравия), состоящее из 210 тентовых моду-
лей размерами 45^45 м. Общая площадь этого покрытия превышает 42 га.
Тентовое покрытие - предварительно напряженная «эластичная» конст-
рукция из мягкой тканевой оболочки. Натяжение оболочки тента осуществля-
ется механическим путем: оттягиванием углов, подъемом опорных стоек, при-
тягиванием промежуточных точек тента к земле или оттягиванием их кверху,
искривлением жесткого опорного контура и т.д.
Форма поверхности тента должна удовлетворять двум требованиям:
1) обеспечение равномерного распределения предварительного натяжения
по всей поверхности оболочки;
2) обеспечение жесткости формы после создания в оболочке предвари-
тельного натяжения. Под жесткостью формы подразумевается ограниченная
подвижность точек оболочки при приложении к ней знакопеременной внеш-
ней нагрузки.
Для образования устойчивой формы оболочки необходимым условием яв-
ляется наличие предварительного натяжения, а достаточным - наличие, как
минимум четырех фиксированных точек оболочки, не лежащих в одной плос-
кости. Этот основной принцип формообразования тентовых оболочек реко-
мендуется в двух случаях: исходные условия определяют только контур обо-
лочки; исходные условия кроме контура определяют положение некоторых
внутриконтурных точек. Конструктивно это достигается четырьмя способами,
два из которых относятся к первому случаю, а два вторых - ко второму. Пер-
вый способ заключается в том, что устойчивая форма оболочки обеспечивает-
ся закреплением отдельных точек опорных контуров в разных уровнях
(рис. 4.73, а и б). Контур оболочки в этом случае является гибким, т.е. не со-
противляется сжатию и изгибу.
497
Рис. 4.73. Схемы тентовых оболочек:
а - закрепление контура в четырех точках, расположенных в разных уровнях; б - то же, но в
нескольких точках; в - закрепление на полигональном жестком неплоском контуре; г - то же
на криволинейном контуре; д - введение внутриконтурных точек, направленных в разные
стороны
Второй способ состоит в закреплении оболочки на криволинейном или
полигональном изгибно-жестком неплоском опорном контуре (рис. 4.73, в).
Третий и четвертый способы отличаются тем, что устойчивая форма оболочки
сохраняется выведением внутриконтурных точек из условной плоскости фик-
сированных точек контура. Три из них определяют контур оболочки, а четвер-
тая находится внутри контура. Разница между третьим и четвертым способами
заключается в направлении «выведения» внутриконтурных точек «наружу»
или «внутрь». В пределах одной оболочки оба способа могут быть использо-
ваны одновременно, равно как и другие комбинации способов (рис. 4.73, г, д).
Примеры конструктивных решений тентовых оболочек показаны на
рис. 4.74. Оболочки с гибким контуром (тип I) применяют, как правило, для
покрытий, защищающих от осадков и инсоляции, но не образующих замкну-
тые контуры (рис. 4.74, а). Оболочки с жестким контуром (тип II) могут быть
использованы в сооружениях различного назначения, разных размеров и фор-
мы в плане (рис. 4.74, б).
Рис. 4.74. Примеры конструктивных решений тентовых покрытий:
а, б, в - тентовые оболочки с удалением перенапряженных участков и заменой их жесткими
конструктивными элементами; г, д - усиление оболочки в местах приложения сосредоточен-
ных сил элементами жесткости
498
Оболочки с внутриконтурными опорами (тип III) очень распространены.
Это наиболее простой тип оболочек, не требующих сложных конструктивных
устройств для их натяжения (рис. 4.74, в, г).
Оболочки с внутриконтурными оттяжками (тип IV) являются инверсией
оболочки типа III с той только разницей, что поддерживающие конструкции
обеспечивают фиксированное положение точек контура выше его внутренних
точек (рис. 4.74, д), оттянутых вниз сооружения.
Конструктивные схемы узлов присоединения оболочки к точечным опо-
рам показаны на рис. 4.75. Передача сосредоточенных усилий от стоек, подве-
сок, оттяжек и других конструкций неизбежно связана с повышением напря-
жений в оболочке. Приведенные примеры таких узлов позволяют избежать
этих опасных напряжений введением распределяющих узлов.
Рис. 4.75. Конструктивные решения узлов присоединения оболочки к точечным
опорам:
я, б, в - заменой «удаленной» части оболочки жесткими опорными контурами; г - устрой-
ством распределительного жесткого «зонтика» с внутри контурной опорой; д - установкой
гибкого верхнего опорного элемента с криволинейным нижним опорным контуром
Оболочки тентовых покрытий выполняют, как правило, из прорезиненных
тканей, в которых усилия воспринимает силовой слой из прочных тканей на
основе растительных (хлопок, лен или джут) или синтетических (полиамид-
ных, полиэфирных, акрилонитрильных) волокон. Чтобы исключить аварии
возводимых сооружений при случайном прорыве ткани, оболочки тентовых
покрытий выполняют из двух (дублированных) или трех слоев. Каждый слой
соединяется со смежным прослойкой из резины. Термостойкость тканей обо-
лочек определяется термостойкостью тканей силового слоя и клеев, используе-
мых для склеивания полотнищ. Капроновые ткани сохраняют свою прочность
до 100... 150 °C. Термостойкость клея СВ-1 лежит в пределах +80. ..100 °C.
499
9.9.2. Технология монтажа тентовых покрытий
Технология возведения зданий и сооружений с тентовыми покрытиями
существенно отличается от монтажа большепролетных зданий с традицион-
ными несущими конструкциями, выполненных из металла, бетона или древе-
сины. Отличие это в первую очередь заключается в характеристиках тентовых
материалов, представляющих собой тканевые синтетические полотнища, при-
обретающие «несущие» способности только в состоянии предварительного их
напряжения.
Поэтому технологический регламент монтажа тентовых покрытий пред-
ставляет собой как бы совокупность подготовительных процессов с завер-
шающей фазой возведения тентовых покрытий - подъем оболочки и натяже-
ние ее на контурные элементы и анкерные устройства.
При всем разнообразии конструктивных схем тентовых покрытий, изло-
женных в предыдущем разделе, монтаж их достаточно традиционен и может
быть представлен технологическим регламентом возводимого тентового по-
крытия типа I.
Комплекс технологических процессов строительства сооружений данного
типа характеризуется следующими работами, выполняемыми в следующей
очередности:
1. Вертикальная планировка площадки строительства.
2. Разбивка базовых осей сооружения и разметка осей земляных выемок и
трассы движения землеройной техники.
3. Разработка котлованов и траншей под опорные конструкции тентового
покрытия и установка анкерных устройств для натяжения тентовых оболочек.
4. Бетонирование опорного фундамента под несущую мачту тента и якоря
для натяжения тентовой оболочки и выдержка их до набора требуемой проч-
ности монолитных конструкций.
5. Транспортировка в монтажную зону здания или сооружения материалов
и конструкций (тентовые покрытия в пакетированном виде, такелажная осна-
стка, включающая монтажную мачту, систему тросовых подвесок, жестких
контуров краевых зон оболочки и т.д.).
6. Подготовка монтажных мачт к подъему в проектное положение и осна-
стка ее такелажными приспособлениями (тросы, блоки, стропы).
7. Монтаж мачты методом поворота вокруг шарнира (фундамент мачты
при его бетонировании исполняется с шарнирным устройством) с помощью
самоходного автомобильного или пневмоколесного крана.
8. Раскладка оболочки тента в «пятне» застройки с помощью автокрана,
выполняющего подачу пакета оболочки в монтажное поле.
9. Оснащение краевых зон оболочки жесткими контурными элементами
для последующего натяжения тентового покрытия.
10. Протягивание тросовых подвесок тента через гнезда в оболочке и кре-
пление их к якорям натяжного устройства и траверсе верхнего блока полиспа-
ста мачты.
500
11. Подъем оболочки с помощью тросовых подвесок при подъеме под-
вижного полиспаста мачты последовательными циклами в верхнее положение
с контролем формообразования тентового покрытия.
12. Выверка проектного положения тентового покрытия с фиксированным
закреплением натяжных устройств.
Наиболее характерными для рассматриваемой технологии монтажа тенто-
вого покрытия данного типа являются монтажные операции, упомянутые вы-
ше в технологическом регламенте под номерами 8,9, 10 и 11.
Более подробно эти работы рассматриваются в следующем разделе.
9.9.2.1. Раскладка оболочки в монтажной зоне
Схема раскладки оболочки на основании возводимого сооружения и ее
подготовка к монтажу приведены на рис. 4.76.
Как следует из рис. 4.76 пакет тента, поданный в центр «пятна» застройки
автокраном, последовательно разворачивается от центра к периферии. Верхнее
опорное кольцо оболочки оснащается стропами (рис. 4.77) для подвешивания
монтируемого тентового покрытия к монтажной мачте.
Рис. 4.76. Схема раскладки оболочки тенто-
вого покрытия:
/ - оболочка тента; 2 - якорь для закрепления
опорного контура тента; 3 - трос натяжения кон-
турных элементов; 4 - гнезда в оболочке тента
для протягивания тросовых подвесок покрытия;
5 - опорный контур краевых зон оболочки; 6 -
направление раскладки пакета тента
Рис. 4.77. Узел I. Схема крепления
верхнего опорного кольца оболочки к
полиспасту монтажной мачты:
/ - тентовая оболочка на основании соору-
жения; 2 - верхнее опорное кольцо тентово-
го покрытия; 3 - полиспаст монтажной мач-
ты; 4 - грузовой крюк полиспаста мачты;
5 - стропы-подвески тентового покрытия
Тросы для натяжения «концевиков» тентовых оболочек (поз. 3 рис. 4.76)
свободно раскладываются в направлении последующего натяжения покрытия,
так как длина их в монтажном положении существенно больше, чем в рабочем
положении.
501
9.9.2.2. Оснащение краевых зон оболочки контурными элементами
и монтаж опорной мачты
Схема оснащения краевых зон оболочки контурными элементами в виде
криволинейных жестких конструкций трубчатого сечения из полимерных ма-
териалов приведена на рис. 4.78.
Рис. 4.78. Схема оснащения оболочки тента контурными
элементами:
7 - тентовая оболочка; 2 - зона крепления оболочки к контурным
элементам; 3 - концевые элементы контура; 4 - контурные эле-
менты в виде трубчатого криволинейного профиля; 5 - анкерные
устройства для натяжения опорного контура тентового покрытия;
6 - трос для натяжения опорного контура оболочки
Последовательность монтажа контурных элементов при подготовке обо-
лочки к подъему должна быть следующей:
- раскладка концевых элементов по цифровым осям оболочки на заданном
расстоянии от анкеров;
- монтаж трубчатых элементов контура и их закрепление в узлах сопряже-
ния концевых элементов;
- раскладка тентовой оболочки в горизонтальном положении и выверка по-
ложения тента относительно разбивочных осей здания;
- крепление оболочки («шнуровка») с помощью каната-подбора по симмет-
ричной схеме «шнуровки» лепестков тента (как это показано на рис. 4.79 и
4.80);
- контроль качества выполненных работ и подготовка к монтажу тентового
покрытия.
Монтаж опорной мачты тентового покрытия в зависимости от высоты
возводимой оболочки покрытия осуществляется по одной из традиционных
технологий, предусматривающих:
- монтаж методом поворота вокруг шарнира (если высота сооружения тре-
бует использования мачты 35 м и более);
- монтаж способом скольжения с помощью самоходного крана (если высота
монтажа тента требует применения мачты длиной менее 35 м).
502
1
2
Рис. 4.80. Схема последовательности
крепления («шнуровки») оболочки к
контурным элементам:
7 - концевые элементы контура; 2 - «ле-
пестки» оболочки; 3 - верхний опорный
контур; I, II, III....X - последователь-
ность операций крепления оболочки
Рис. 4.79. Узел 1. Схема крепления мягкой
оболочки канатом-подбором «пришнуров-
кой» ее к жесткому контуру:
1 - тентовая оболочка; 2 - зона крепления обо-
лочки к опорному контуру; 4 - контурный труб-
чатый элемент из стеклопластика; 7 - гнезда для
пропуска троса крепления; 8 - канат-подбор для
крепления контура оболочки тента к анкерным
устройствам
Опорная мачта укрупняется из отправочных марок непосредственно у
фундамента с помощью самоходного крана, обслуживающего подготовитель-
ные работы на возводимом объекте.
9.9.2.3. Монтаж тентовой оболочки
Монтаж тентового покрытия проиллюстрирован технологической схемой,
приведенной на рис. 4.81. Она предусматривает следующую организацию работ:
- монтаж опорной мачты и закрепление ее в проектном положении с помо-
щью вант-оттяжек;
- подготовка тентовой оболочки к подъему (оснащение ее строповочными
приспособлениями и закрепление контурных элементов к «анкерам»);
- подъем тентовой оболочки за счет работы грузового полиспаста мачты до
проектной отметки НТ п.
Формирование при этом проектного контура тентового покрытия осуще-
ствляется последовательными этапами вертикального подъема и циклами го-
ризонтального преднапряжения тканевой оболочки за счет натяжения тросов
(канатов-подборов) на анкерные устройства. В зависимости от высоты соору-
жения с тентовым покрытием принимаются два-три и более этапов-циклов, с
тем чтобы переход от горизонтально уложенной оболочки к ее проектному
положению осуществлялся с равномерным распределением усилий на матери-
ал оболочки и элементы опорного контура;
503
- контроль преднапряжения на оболочку в процессе ее монтажа с помощью
приборов динамометрии с фиксированием промежуточных значений в
журнале производства работ;
- фиксирование конечных значений параметров монтажа (высота подъема),
преднапряжения в тросах (канатах-подборах), тросах концевых элементов
опорного контура) с помощью запорных устройств;
- прием смонтированного тентового покрытия с составлением акта на мон-
тажные работы;
- производство работ по монтажу инженерных коммуникаций и внутренней
отделке помещения.
По «А»
Рис. 4.81. Технологическая схема монтажа тентового покрытия с помощью монтажной
мачты:
1 - тентовая оболочка; 2 - опорный (нижний) контур; 3 - верхнее опорное кольцо; 4 - монтаж-
ные стропы; 5 - полиспаст мачты; 6 - монтажная мачта; 7 - шарнир фундамента; 8 - фундамент
мачты; 9 - ванты, удерживающие мачту в требуемом положении; 10 - полиспаст управля-
емых вант; 11 - лебедка для регулирования положения мачты; 12 - якорь управляемых вант;
13 — якорь для закрепления концевиков контурных элементов тентового покрытия; 14 — анкеры
для натяжения канатных подвесок покрытия. £>т п - диаметр тентового покрытия, м; /?тп- радиус
основания контурных элементов, м; а - расстояние от центра шарнира мачты до контурного
элемента покрытия, м; //т п - высота тентового покрытия, м; - высота строповочных уст-
ройств, м; /?пол - длина полиспаста, м; Нм - отметка оголовка мачты, м
504
Глава 10. ТЕХНОЛОГИЯ ВОЗВЕДЕНИЯ СПЕЦИАЛЬНЫХ
ЗДАНИЙ И СООРУЖЕНИЙ
Повышение качества капитального строительства неразрывно связано с
его эффективностью: снижением материале- и энергоемкости строительной
продукции, ростом производительности труда, сокращением продолжительно-
сти работ и снижением себестоимости строительной продукции. Одним из
важнейших резервов повышения эффективности строительного производства
является совершенствование технологии и организации монтажа строительных
конструкций как одного из ведущих процессов возведения зданий и сооруже-
ний. В области монтажа строительных конструкций в нашей стране накоплен
значительный теоретический и практический опыт. Разработаны современные
принципы и методы производства монтажных работ. Их применение и даль-
нейшее развитие обеспечивают получение наилучших результатов при наи-
меньших затратах труда, времени и средств производства.
Основные направления развития технологии монтажа строительных кон-
струкций состоят в широком применении крупноразмерных элементов повы-
шенной или полной заводской готовности, крупноблочного монтажа, рулони-
рования листовых конструкций. На строительной площадке заводские отпра-
вочные элементы укрупняют в монтажные блоки, элементы строительных
конструкций и технологического оборудования - в конструктивно-технологи-
ческие блоки. Монтажный пространственный блок состоит из стропильных и
подстропильных ферм со связями и прогонами, по которым уложены сталь-
ной настил, утеплитель, рулонная кровля, защитный слой; в габарите блока
размещены различные коммуникации. На монтаже доменных печей совме-
щенные конструктивно-технологические блоки включают блок стальных
конструкций, в который вмонтированы укрупненные узлы технологического
оборудования, трубопроводы с изоляцией, футеровка и другие элементы. На
строительстве нефтехимических заводов высокие аппараты для переработки
нефти и ее продуктов монтируют с полностью оборудованными внутренними
устройствами, наружными трубопроводами, теплоизоляцией и обстройкой
для обслуживания.
Важное значение для повышения эффективности производства имеет без-
выверочный монтаж конструкций. Для этого применяют конструкции с повы-
шенной заданной точностью и устанавливают колонны на выверенные опор-
ные плиты. Безвыверочный метод монтажа позволяет увеличить производи-
тельность труда на монтаже конструкций в среднем на 10... 12%. Трудо-
емкость монтажа колонн при этом может быть снижена на 30%, а подкрано-
вых балок - на 45%. Кроме того, вследствие исключения контрольной сборки
на строительной площадке сокращаются затраты труда и стоимость подгото-
вительных работ.
Одним из эффективных методов монтажа инженерных сооружений боль-
шой высоты является подращивание блоков конструкций, обеспечиваю-
505
щее повышение производительности труда до 25% и сокращение сроков
монтажа.
Опыт вертолетного монтажа инженерных сооружений показал, что затра-
ты труда в этом случае уменьшаются в 2...4 раза, продолжительность работ
сокращается в 3...5 раз, снижается их стоимость. Специальная система ориен-
тации груза на подвеске вертолета, конструкции надежных ловителей позво-
ляют расширить область целесообразного использования вертолетов.
Следовательно, наиболее важные задачи совершенствования монтажа кон-
струкций состоят в повышении уровня монтажной технологичности на основе
наиболее полного и всестороннего учета требований монтажа в процессе про-
ектирования, изготовления и транспортирования сборных конструкций; разви-
тии прогрессивных методов монтажа; поточности производства; комплексной
механизации процессов, особенно вспомогательных и отделочных; научной
организации труда, применении рациональной монтажной оснастки и инстру-
ментов. Каждую из этих задач в зависимости от условий производства можно
решать различными методами. В разделе всесторонне рассмотрены наиболее
прогрессивные методы решения практических задач, показана их роль в со-
вершенствовании процессов монтажа строительных конструкций.
10.1. Технология возведение подземных и заглубленных
сооружений
10.1.1. Возведение заглубленных и подземных сооружений
открытым способом
К заглубленным относятся сооружения, нижняя часть которых располага-
ется под землей, а верхняя - выше уровня земли. Таким образом, возводятся
очистные сооружения, резервуары, вагоноопрокидыватели, многоэтажные га-
ражи, транспортные сооружения и др. Грунт обычно разрабатывается откры-
тым способом. При этом, как правило, производится выемка грунта, объем ко-
торого превышает объем самого сооружения.
Открытый способ целесообразно применять в сухих грунтах, когда уро-
вень грунтовых вод находится ниже днища сооружения. Работы производят в
следующем порядке: разрабатывается котлован с естественными или укреп-
ленными откосами, на дне которого возводится сооружение; выполняется об-
ратная засыпка пазух грунтом. Если уровень грунтовых вод находится выше
основания сооружения, то приходится принимать меры по откачке воды из
котлована или понижению уровня грунтовых вод.
На рис. 4.82 приведена схема возведения цилиндрического заглубленного
резервуара из сборных железобетонных элементов диаметром 36 м и высотой
20 м. Котлован отрывается экскаватором открытым способом. Днище - моно-
литное железобетонное, остальные несущие и ограждающие конструкции
(фундаменты, колонны, балки, плиты покрытия, стеновые панели) - из сборно-
го железобетона.
506
Рис. 4.82. Монтаж конструкций железобетонного резервуара:
1 ...27- последовательность стоянок крана
Используется следующая технологическая схема работ:
- отрывка котлована, втрамбовывание в дно котлована щебня и гравия на
глубину 40 мм, устройство песчаной подготовки;
- инструментальная проверка сохранности разбивочных осей и высотных
отметок;
- установка центрального фундамента и центральной колонны, установка «с
колес» стаканов фундаментов под остальные колонны;
- устройство гидроизоляции и бетонной подготовки под монолитное желе-
зобетонное днище резервуара;
- установка комплексным методом изнутри сооружения сборных колонн,
кольцевых балок и плит покрытия первого и второго колец (колонны при
монтаже раскрепляются временными расчалками, прикрепляемыми к
фундаментам и инвентарным железобетонным блокам массой до 5 т);
507
- перевод крана на позиции с внешней стороны сооружения, монтаж несу-
щих конструкций внешнего кольца резервуара, установка стеновых пане-
лей, заделка стыков, устройство монолитного железобетонного днища; на-
вивка на стены резервуара (после достижения бетоном заделки 70% про-
ектной прочности) кольцевой арматуры и ее натяжение с помощью
навивочной машины;
- проведение заключительных работ - торкретирование железобетонных
поверхностей, гидравлические испытания плотности заделки стыков, об-
ратная засыпка пазух и др.
При заглублении инженерных сооружений значительно ниже уровня
грунтовых вод открытый способ разработки грунта также является наиболее
простым и доступным. Однако положение осложняется необходимостью вы-
полнения дополнительных работ по осушению выемок с применением водоот-
лива или водопонижения.
В период выполнения работ нулевого цикла вначале, как обычно, устраи-
вают котлованы необходимых размеров с откосами, бермами и площадками
для размещения землеройных машин и механизмов, пандусами для съезда и
выезда землеройной техники и транспортных средств, возводят сооружение и
выполняют обратную засыпку пазух.
Инженерные сооружения, возводимые в открытых котлованах, могут
иметь различную форму и размеры, сооружаться из металла, камня или кирпи-
ча, но чаще всего они бывают из монолитного или сборного железобетона,
прямоугольными в плане с заглублением от дневной поверхности земли до
10 м.
Например, при строительстве колодцев водозаборов, расположенных у
водоемов в непосредственной близости от воды, необходимо перед началом
основных работ срезать откос и оградить будущий котлован земляными пе-
ремычками со шпунтовыми стенками, а затем произвести его осушение с по-
мощью водоотлива или водопонижения и осуществлять его до окончания
гидроизоляционных работ. Колодцы водозаборов, расположенных на неко-
тором расстоянии от водоемов, также часто возводят в открытых котлованах
с осушением грунта водоотводными канавами или иглофильтровыми уста-
новками.
При открытой разработке котлованов обычно используются одноковшо-
вые экскаваторы, оборудованные обратной лопатой или драглайном. При не-
больших объемах земляных работ могут использоваться экскаваторы с грей-
ферными ковшами. После черновой разработки котлованов зачистку дна до
проектных отметок лучше всего производить бульдозерами или экскаватора-
ми-планировщиками. Эффективным оборудованием при планировочных рабо-
тах в котлованах является шнековый планировщик на базе трактора, снимаю-
щий слой грунта до 0,2 м и отбрасывающий его своим метателем в сторону от
полосы разработки. Грунт затем можно удалять из котлована самосвалами с
выездом по пандусам или бадьями с помощью крана.
508
В тех случаях, когда грунт основания имеет недостаточную несущую спо-
собность или дает большие осадки, применяют его искусственное уплотнение.
Чаще всего основание дна котлована укрепляют трамбованием виброплитами
с втапливанием камня или щебня на глубину около 40 мм.
До начала бетонирования основания должны быть проверены и оформле-
ны соответствующими актами:
- все скрытые работы - подготовка основания, гидроизоляция, установка
закладных частей, контрольно-измерительной аппаратуры и др.;
- правильность установки опалубки, облицовки, поддерживающих лесов,
креплений и подмостей, рельс-форм для перемещения бетоноукладочных
машин, а также надежность их закрепления от динамических воздействий
при укладке бетонной смеси;
- точность расположения и надежность закрепления закладных деталей для
анкеровки арматуры и опалубки, диафрагм и других фиксаторов положе-
ния арматуры.
Бетонное основание колодца укладывают по направляющим полосам ши-
риной около 3 м и уплотняют виброрейками, глубинными или поверхностны-
ми вибраторами. Качество бетонной смеси должно соответствовать требова-
ниям проекта. Чтобы смесь сохраняла свои технологические свойства до конца
укладки, ее необходимо транспортировать в автобетономешалках или других
транспортных средствах, в которых эти свойства сохраняются в требуемой
степени.
Бетонная смесь доставляется на объект самосвалами, что не является оп-
тимальным решением, а может быть связано с отсутствием в строительной ор-
ганизации необходимой строительной техники. Смесь подается в опалубку
башенным краном в бадье вместимостью до 1,5 м3, выгружается в перестав-
ляемые по периметру стены виброхоботы и укладывается слоями, не превы-
шающими по высоте 1,25 рабочей части глубинного вибратора.
Кроме рассмотренной схемы бетонная смесь может укладываться непо-
средственно в конструкцию с использованием вибролотков, транспортеров,
вибропитателей и т.п. Весьма перспективным является применение для этих
целей передвижных автобетономешалок типа PUMI, оборудованных раздаточ-
ной стрелой или транспортером.
При бетонировании стен и перекрытий заглубленных сооружений в от-
крытых котлованах чаще всего применяется разборно-переставная мелко- и
крупнощитовая опалубка или несъемная опалубка, оставляемая затем в каче-
стве облицовки. Работы по установке опалубки, армированию и бетонирова-
нию рекомендуется выполнять поточно, по захваткам. Продолжительность
работ на захватке должна соответствовать продолжительности одной или не-
скольких смен.
Инженерные сооружения из сборных железобетонных элементов монти-
руют с помощью башенных, козловых или стреловых кранов. Предпочтение
отдается самоходным гусеничным кранам, для которых не требуется устрой-
509
ства специальных полос движения, что является немаловажным обстоятельст-
вом в условиях строительной площадки с низким залеганием грунтовых вод.
Кран следует подбирать в зависимости от размеров сооружения, массы и кон-
струкции монтируемых сборных элементов, глубины котлована и других ус-
ловий строительства.
При строительстве небольших в плане заглубленных сооружений для мон-
тажа сборных конструкций и подачи материалов стреловые краны, как прави-
ло, размещают на дневной поверхности земли. При возведении заглубленных
инженерных сооружений значительной протяженности могут быть рекомен-
дованы рельсовые стреловые краны. Большой грузовой момент и значительная
грузоподъемность на наибольшем вылете стрелы дают возможность монтиро-
вать этими кранами все сборные элементы при расположении крана с одной
стороны котлована. Краны этого типа могут перемещаться вдоль пути с под-
вешенным грузом, благодаря чему их производительность на монтаже сбор-
ных элементов на 20% выше, чем у гусеничных и пневмоколесных кранов.
При строительстве больших заглубленных сооружений для монтажа эле-
ментов с бровки котлована требуются краны очень большой грузоподъемности
(соответственно дорогостоящие). Поэтому стреловые краны часто опускают на
дно котлована или на откосах котлована устраивают бермы для размещения на
них грузоподъемных и транспортных средств.
В зависимости от размеров возводимого сооружения, массы сборных эле-
ментов и принятой схемы производства работ кран иногда устанавливают не-
посредственно на бетонное или железобетонное днище. При этом бетон или
сборные элементы доставляют автотранспортом на дно котлована, а затем
краном подают к месту укладки, что является одним из наиболее рациональ-
ных решений, так как позволяет наиболее полно использовать грузо-
подъемность при минимальном вылете стрелы. Если такое решение невозмож-
но, то кран располагают на дне котлована за пределами габаритов сооружения
с одной из его сторон. При ширине прямоугольного сооружения более 24 м и
большой массе сборных элементов краны приходится располагать на дне кот-
лована с двух сторон сооружения. Следует учитывать, что при выборе схемы
расположения кранов на дне за пределами габаритов возводимого сооружения
увеличиваются объемы земляных работ, а также периметр систем водоотлива
или водопонижения, что, в свою очередь, приводит к общему удорожанию
строительства.
При строительстве заглубленных сооружений в открытых котлованах воз-
можна и такая схема производства работ, при которой один кран располагают
на дне котлована, а другой - на поверхности земли у бровки откоса. В этом
случае доставленную автотранспортом бетонную смесь, сборные элементы и
другие материалы подают краном, расположенным на поверхности, на пло-
щадку крана, находящегося на дне котлована, для последующей подачи их к
месту укладки.
После возведения сооружений в открытых котлованах производят обрат-
ную засыпку пазух грунтом (иногда с добавлением песка и щебня). Под при-
510
стройку рекомендуется устраивать свайные основания или укладывать сплош-
ные железобетонные плиты. Некачественное выполнение заключительных ра-
бот может вызвать просадки оснований и деформации участков площадок в
период эксплуатации сооружений, а также повреждение некоторых конст-
руктивных элементов (отмосток, дорог, примыканий трубопроводов, камер
переключений, колодцев и т.п.).
При возведении открытым способом подземных сооружений, распола-
гающихся на глубине до 15 м от поверхности земли, для закрепления земляно-
го массива (особенно при строительстве сооружения в черте города) могут
быть использованы временные крепления, сваи и шпунтовые ограждения, ис-
кусственное замораживание стенок котлована, постоянные и временные анке-
ры, удерживающие несущие временные конструкции.
На рис. 4.83 приведена технологическая схема устройства участка тоннеля
метрополитена в открытом котловане со свайным креплением, заглубленным
на 12 м от поверхности земли.
Работы выполняют в следующей последовательности:
- производят трассировку сооружения и разметку осей, определяют и закре-
пляют выносками места забивки свай;
- устраивают шпунтовое ограждение, вскрывают контрольную траншею и
забивают сваи (в случае близкого расположения фундаментов построен-
ных ранее зданий забивные сваи следует заменить набивными, бетони-
руемыми без извлечения обсадных труб);
- между рядами свай разрабатывают грунт экскаваторами-драглайнами, ус-
тановленными на поверхности, и бульдозерами, опущенными в котлован;
- козловыми (или стреловыми) кранами монтируют пояса, элементы рас-
порной системы или анкерной крепи;
- устраивают бетонную подготовку по утрамбованному и укрепленному
втапливанием щебня земляному основанию;
- выполняют проектную гидроизоляцию лотка;
- монтируют сборные элементы обделки;
- выполняют гидроизоляцию стен и перекрытий в соответствии с проектом;
- производят обратную засыпку пазух и перекрытия;
- извлекают шпунт и восстанавливают элементы ландшафта.
При устройстве шпунтового ограждения необходимо учитывать, что при-
менение вибропогружения вблизи фундаментов соседних зданий и сооруже-
ний может привести к их осадкам и деформациям. Поэтому в условиях, когда
фундаменты возводимых подземных сооружений располагаются ниже сущест-
вующих фундаментов и в непосредственной близости от них, при отрывке
котлована выполняют следующие мероприятия: предварительно (до рытья
котлована) опирают существующие фундаменты на временные опоры или
сваи; устраивают опускную крепь, в которую заключают существующий фун-
дамент; вдавливают шпунтовое ограждение или сваи с последующей установ-
кой распорных конструкций, анкеров и других креплений.
511
512
Этапы разработки
котлована
Рис. 4.83. Технологическая схема сооружения тоннеля в открытом котловане со свайным креплением:
1 - установка для извлечения шпунта; 2 - каток; 3 - ограждение котлована; 4 - козловой кран; 5 - трейлер; 6 - бункер для бетона;
7 - бульдозер; 8 - экскаватор; 9 - установка для забивки свай; 10 - самосвал; У ГВ - уровень грунтовых вод
10.1.2. Возведение подземных инженерных сооружений
опускным способом
10.1.2.1. Общая технология работ
Опускным способом возводят насосные станции, отстойники и подземные
резервуары, скиповые ямы, подземные части установок для непрерывной раз-
ливки стали и крупного дробления руды, фундаменты тяжелого оборудования
и другие подземные инженерные сооружения, строительство которых, особен-
но в обводненных грунтах, представляет большие сложности.
Сущность способа опускания заключается в том, что на поверхности, непо-
средственно на месте будущего сооружения, изготавливается открытая сверху и
снизу железобетонная оболочка (колодец), которая опускается под действием
собственной массы, если под ней разрабатывают грунтовое основание.
Условие опускания может быть выражено следующей формулой:
0,9(2 > itDhr,
где 0,9... 1,2 - соответственно коэффициенты перегрузки и условий работы;
Q - масса колодца;
- периметр стен колодца;
h - высота слоя грунта, контактирующего со стенами колодца;
г - удельная сила трения между бетоном и грунтом.
Толщина стен колодца (0,4... 1,2 м) назначается не по условиям их проч-
ности, а по необходимости создания достаточно большой массы для лучшего
преодоления трения грунта. Для облегчения опускания стены колодца изго-
тавливают ступенчатого сечения с уступом 7... 15 см (рис. 4.84) или придают
стенам наклон 1% для уменьшения сечения в верхней части стен, в полость
между стеной и грунтом закачивают тиксотропный раствор бентонитовой гли-
ны («тиксотропная рубашка»), значительно снижающей силы бокового трения.
Для этих же целей нижнюю часть стен колодца оборудуют стальным ножом из
уголка или тавра. Силы трения между опускаемым колодцем и грунтом можно
значительно уменьшить, если по специально подведенным к ножу и наружным
поверхностям стен колодца трубкам подвести воду.
При наличии в основании однородных грунтов без крупных каменистых
включений предварительно (для уменьшения высоты оболочки) отрывают
котлован, дно которого должно находиться выше уровня грунтовых вод при-
близительно на 0,5... 1 м, или (на местности, залитой водой) насыпают насыпь
высотой не менее 0,5 м над поверхностью воды. Перпендикулярно осям стен
устанавливают временные опоры из бревен, пластин или шпал, на которые
опирают возводимое опускное сооружение. Перед погружением опоры убира-
ют, разрабатывают грунт внутри сооружения, в результате чего оно опускается
под действием собственной тяжести.
Процесс возведения колодца включает в себя следующие этапы: устройст-
во рабочей площадки и временных опор, поярусное или полное изготовление
513
стакана, гидроизоляция стен, опускание колодца, устройство днища и пере-
крытий, установка оборудования, устройство покрытия и кровли.
После погружения оболочки на проектную глубину и удаления из нее
грунта образовавшаяся полость может заполняться бетонной смесью на всю
высоту для образования тела фундамента или только частично для образова-
ния днища подземной части сооружения.
Рис. 4.84. Возведение опускного колодца:
а, б - устройство и опускание стакана; в - бетонирование днища; 7 - подкладка;
2 - грейферный ковш; 3 - лебедка; 4 - вагонетка; 5 - конвейер; 6 - бентонитовый раствор
В основном применяются опускные железобетонные колодцы (хотя не ис-
ключено применение других материалов). Железобетонные колодцы изготав-
ливают монолитными или сборными диаметром до 50 м и более, иногда на
глубину до 70 м. Они могут быть квадратными, прямоугольными или оваль-
ными в плане, но обычно изготавливаются круглой формы, так как круглый
опускной колодец лучше работает на сжатие и меньше подвержен кренам при
опускании.
514
Грунт обычно разрабатывают механическим способом, но иногда может
применяться гидромеханическая разработка с использованием для размыва и
подъема грунта гидромониторов, землесосных снарядов, эрлифтов или гидро-
желонок. Различают механическую разработку грунта «насухо» и с выемкой из-
под воды. В первом случае землеройные механизмы работают под землей, для
чего их опускают на дно выемки, а грунтовые воды понижают иглофильтрами
или откачивают, во втором - экскаваторы, располагаясь на земной поверхности,
разрабатывают грунт с использованием четырех- или двухчелюстных фейферов.
Технология устройства монолитных колодцев. До начала сооружения
колодца проводят подготовительные работы: готовят места опускания (снятие
растительного слоя, устройство пионерного котлована, углубления или насы-
пи, устройство песчано-гравийной подушки и др ); заготавливают элементы
лесов, опалубки, кружал, креплений, металлической ножевой части.
Подкладки размерами 2...3,5 м раскладываются по периметру стен
(рис. 4.85, а) по тщательно выровненной песчаной, песчано-гравийной или
щебеночной подготовке с зазором 0,15...0,2 м, втапливанием на 1/2 высоты и
подбивкой песка. Для крупных колодцев, возводимых на слабых грунтах, мо-
гут устанавливаться опоры из песчано-гравийных призм.
На следующем этапе работ укладывают металлический нож и устанавли-
вают опалубку первого (ножевого) яруса колодца. Обычно используется щи-
товая разборно-переставная опалубка или опалубка из отдельных досок.
Колодцы высотой до 10 м можно бетонировать в один ярус. Стены колод-
цев большей высоты опалубливают и бетонируют ярусами высотой до 6...8 м.
При этом может быть применена как подвесная и щитовая деревометалличе-
ская опалубка, так и опалубка, оставляемая в конструкции стен в качестве гид-
роизоляции - несъемная металлическая или опалубка из железобетонных тон-
костенных плит. Но наибольшее распространение получила разборно-
переставная опалубка, монтируемая из деревянных щитов со стационарных
или инвентарных лесов и подмостей.
Распространена следующая технологическая схема работ: устанавливают
опалубку внутренней поверхности стены и арматуру на всю высоту яруса; ус-
танавливают опалубку с наружной стороны стены высотой на один блок (в
зависимости от высоты щитов - 1,2...2 м); бетонируют блок; наращивают на-
ружную опалубку и бетонируют следующий по высоте блок.
Для армирования стен применяются армокаркасы, армосетки и армоблоки,
изготовляемые из арматуры классов А-П или А-Ш и поставляемые к месту ус-
тановки в готовом виде. Их монтируют последовательно по контуру стен ко-
лодца с помощью крана и скрепляют между собой поперечными связями и
скрутками. Металлические хоботы и приемные бункеры для укладки бетонной
смеси монтируют в собранном виде одновременно с арматурой.
При проведении железобетонных работ в зависимости от размеров колод-
ца, могут использоваться башенные, стреловые или козловые краны.
В большинстве случаев колодцы погружают ниже уровня грунтовых вод,
поэтому бетон, укладываемый в стены и днище, должен быть не только проч-
515
ным, но и плотным, водонепроницаемым. Для приготовления бетонной смеси
должны использоваться цементы марки не ниже М300, а при сооружении ко-
лодцев в агрессивных средах - специальные сульфатостойкие и другие це-
менты, противодействующие агрессивной среде.
В опалубку опускного колодца бетонную смесь подают бетононасосами
или кранами в бадьях. Подача бетонной смеси бадьями непосредственно в
конструкцию обычно практикуется при бетонировании крупных блоков, на-
пример, днища. При устройстве стен смесь желательно подавать по хоботам,
располагаемым по периметру колодца и укрепляемым на несущих арматурных
каркасах или опалубке (см. рис. 4.85). Расстояние между приемными загру-
зочными воронками назначается с таким расчетом, чтобы не возникало необ-
ходимости дополнительной перекидки бетонной смеси при укладке. При не-
больших объемах работ смесь может подаваться по лоткам.
Рис. 4.85. Возведение монолитных железобетонных колодцев:
а — установка подкладок; б - бетонирование стены; в — устройство тиксотропной ру-
башки; г - бетонирование днища; 1,2 - подкладки под стены; 3 - металлический нож
колодца; 4 - опалубка; 5 - хобот; 6 - песчано-гравийная призма; 7 - форшахта; 8 - тик-
сотропный раствор; 9 - мятая глина; 10 - замковое уплотнение из листовой резины;
11 - стена; 12 - железобетонное днище; 13 - бетонная подушка; 14 - гидроизоляция
516
Бетонная смесь укладывается последовательно по всему периметру стены
слоями толщиной 0,2...0,5 м, но не больше, чем 1,25 длины рабочей части глу-
бинного вибратора. Укладка каждого слоя должна производиться до схватыва-
ния бетона ранее уложенного слоя. При перерывах в бетонировании ранее
уложенный слой бетона должен набрать прочность не менее 1,5 МПа, затем
следует произвести насечку поверхности и очистить ее от мусора сжатым воз-
духом и струей воды. Поверхность также должна быть очищена проволочны-
ми щетками от грязи и образовавшейся на ней цементной пленки. Если це-
ментная пленка затвердела, то ее следует удалить с помощью пневматического
молотка. После обработки поверхность тщательно промывают 1%-ным рас-
твором сульфитно-дрожжевой барды (СДБ).
Наиболее высокое качество укладки бетонной смеси обеспечивается при
непрерывном бетонировании, поэтому бетонные работы должны быть органи-
зованы так, чтобы протяженность таких швов была минимальной, а ответст-
венные конструктивные элементы колодца, которые будут находиться под на-
пором воды в период эксплуатации, бетонировались непрерывно.
Для предотвращения обрушения грунта у стен колодца вблизи дневной
поверхности можно произвести срезку бровки под углом, равным или мень-
шим угла естественного откоса грунта. Однако с этой целью и для создания
гидростатического напора в верхней зоне тиксотропной рубашки более пред-
почтительным является устройство форшахты из металлического листа толщи-
ной 3... 5 мм и высотой 1 м с опорой в виде железобетонного кольца, уложен-
ного по бровке полости тиксотропной рубашки.
После бетонирования стен первого яруса удаляют крепления опалубки,
срезают скрутки, освобождают болты, удаляют расклинки и т.п. Опалубочные
щиты снимают с помощью крана в последовательности, обратной порядку их
установки. Перед погружением на наружные поверхности колодца наносят
гидроизоляцию и удаляют прокладки.
Для гидроизоляции стен колодца могут быть нанесены торкрет-штукагур-
ка, слой битумного раствора, оклеечная и асфальтовая изоляция, а также жест-
кая листовая гидроизоляция из металлических листов. Иногда в качестве гид-
роизоляции применяются эпоксидно-стеклопластиковые и ребристые поли-
этиленовые покрытия. На практике в качестве гидроизоляции стен колодцев
чаще всего применяется торкрет-штукатурка толщиной не менее 30 мм.
Извлечение прокладок - наиболее ответственная работа, требующая осо-
бого внимания и тщательности, чтобы не допустить перекосов колодца при
погружении и обеспечить постепенное и равномерное включение его стен в
работу. Прокладки удаляют попарно, симметрично с противоположных сто-
рон, взамен удаляемых прокладок под нож подбивают грунт. Последними из-
влекают так называемые фиксирующие пары прокладок, расположенные пер-
пендикулярно друг другу.
Снятие с опор и погружение первого яруса колодца производится после
достижения бетоном стен проектной прочности. При погружении разработку
грунта в сухих условиях можно выполнять экскаваторами или бульдозерами,
517
размещаемыми внутри оболочки, а подъем грунта осуществлять в бадьях при
помощи кранов, установленных на дневной поверхности земли, или грейфер-
ными ковшами.
Первоначально грунт разрабатывают в центральной части оболочки, остав-
ляя берму у ножевой части колодца. По мере уменьшения ширины бермы коло-
дец врезается в грунт и отваливает оставшуюся часть бермы. Когда нож опуска-
ется до уровня поверхности грунта внутри колодца, экскаватором вновь произ-
водят углубление - таким способом колодец погружается до заданной отметки.
При небольших перекосах при погружении колодца (кренах) его можно
выровнять путем выемки грунта под ножом с отстающей стороны. При значи-
тельных кренах колодец можно выровнять методом последовательных кача-
ний. Если это не дает желаемого результата, то под пониженную часть ножа
устанавливают специальные железобетонные опоры и разрабатывают грунт с
противоположной крену стороны или сверху пригружают стены в этом месте.
После погружения первого яруса устанавливают опалубку, бетонируют
стену и выдерживают бетон до 70% проектной прочности, после чего опуска-
ют следующий ярус. Для уменьшения сил трения наружной поверхности ко-
лодца о грунт полость вокруг стен колодца заполняют тиксотропным раство-
ром (суспензией) бентонитовой глины, для чего предварительно по периметру
наружного выступа стены устраивают горизонтальное замковое уплотнение из
эластичного материала и мятой глины (0,5... 0,7 м), а на дневной поверхности
земли срезают часть бровки или устанавливают форшахту (см. рис. 4.85, в). По
мере погружения колодца уровень раствора в форшахте поддерживается по-
стоянным.
Разработку грунта без водоотлива (так же как и «насухо») можно выпол-
нять грейферами вместимостью 0,5... 2 м3, которые разрабатывают грунты без
опускания экскаватора на дно выемки, лопасти грейферов должны быть снаб-
жены специальными зубьями, которые позволяют грейферу успешно врезаться
в грунт. В последнее время вместо обычных стали использовать виб-
рогрейферы с вибропогружателями.
Завершающей операцией по опусканию колодца является устройство
днища. При отсутствии в основании воды осложнений в период бетонирова-
ния днища не возникает. При погружении колодца в обводненные грунты вна-
чале, используя методы подводного бетонирования, устраивают бетонную по-
душку (см. рис. 4.85, г). После набора бетоном подушки достаточной прочно-
сти воду из колодца откачивают и под прикрытием подушки устраивают гид-
роизоляцию, армируют и бетонируют днище.
10.1.2.2. Возведение сборных опускных колодцев
Колодцы со стенами из монолитного железобетона обычно возводят в тех
случаях, когда подземное помещение по технологическим требованиям имеет
сложное очертание в плане, когда нет возможности изготовить и смонтировать
сборные панели или сборный опускной колодец конструктивно более тяжело
518
выполнить, чем монолитный, а также когда необходимо проходить сложные
грунты или грунты с большим количеством валунов.
Во всех других случаях рекомендуется сооружать опускные колодцы из
сборных тонкостенных плоских железобетонных панелей или пустотелых бло-
ков. Первые обычно применяют при глубине опускания колодцев 20...25 м,
пустотелые железобетонные блоки - при строительстве крупных опускных
колодцев с глубиной опускания 30.. .40 м и более.
Опускные колодцы со стенами из сборных железобетонных панелей могут
быть полностью сборными или сборно-монолитными (с монолитной ножевой
частью) с совмещенным или съемным ножом. Временные опоры сборных ко-
лодцев устраивают из железобетонных плит или блоков, к которым железобе-
тонные панели стен крепятся сваркой или болтами. Для удобства разборки
блоков перед погружением колодца их укладывают по периметру стен колодца
под ножом двумя кольцами с зазором 30.. .50 мм.
На рис. 4.86, а приведена схема подготовки основания под ножевую часть
опускного колодца из сборных железобетонных панелей. Первоначально по
контуру стен разрабатывается котлован глубиной 0,6...0,8 м и шириной внизу
2...2,5 м, по наружному контуру стен колодца бетонируется форшахта, подсы-
пается с уплотнением песчано-гравийная подушка, монтируются опорные
кольца, пространство между ними и форшахтой заполняется щебнем с тща-
тельным уплотнением.
При сборно-монолитной конструкции колодца, т.е. когда ножевую часть
армируют и бетонируют непосредственно на месте погружения, основание под
нож подготавливают так же, как и при монолитных опускных колодцах. Тех-
нология возведения стен сборных колодцев существенно отличается от техно-
логии устройства монолитных колодцев - оболочки монтируются на дневной
поверхности земли сразу на всю высоту и погружаются не отдельными яруса-
ми, а в целом виде.
В состав работ входят монтаж стен ограждения, замоноличивание стыков,
погружение колодца, устройство монолитного железобетонного днища, мон-
таж перекрытий и перегородок.
Монтаж стеновых ограждений первого яруса осуществляется с использо-
ванием специальных стационарных или консольно-поворотных кондукторов.
Кондукторы стационарного типа (рис. 4.86, б) используются при монтаже
стен сравнительно небольших колодцев при строительстве насосных станций,
водозаборов и других водопроводных и канализационных сооружений. При
монтаже сборных конструкций кран обычно располагают с наружной стороны
колодца. Последовательно монтируя по периметру панели первого яруса, кран
перемещается вокруг колодца по спланированной и укрепленной щебнем кру-
говой полосе движения.
Стены сборных опускных колодцев обычно монтирует одна специализи-
рованная бригада, состоящая из трех звеньев: одно звено выполняет монтаж-
ные работы, второе - сваривает между собой элементы и армирует стыки,
третье - выполняет работы по замоноличиванию стыков и их герметизации.
519
После монтажа стен сборного колодца наиболее ответственным является
снятие его с временных опор. Порядок снятия колодца с опор следующий: сре-
заются металлические упоры, удаляются деревянные стойки и бетонные блоки
с подбивкой пустот песком. Устраивается замок для удержания тиксотропной
суспензии, бетонируется кольцо форшахты.
Рис. 4.86. Монтаж сборных опускных колодцев:
а — подготовка основания; б, в, г - устройство стен с помощью кондукторов, соответственно
стационарного, с поворотными раскосами, с поворотной распоркой; 7 - нож; 2 - распор-
ные стойки; 3 - уплотненный щебень; 4 - опорное кольцо; 5 - песчано-гравийная подушка;
6 - форшахта; 7 - стеновые панели; 8 - подмости; 9 - кондуктор; 10 - подвижная ферма; 77,
12 - упорные трубы; 13 - трубчатая опора; 14 — мачта высотой Я; 15 - растяжки; 76 - пово-
ротная распорка; 7 7 - опорная часть кондуктора; D - диаметр ножевой части
520
Методы разработки грунта и опускания сборного колодца почти не отли-
чаются от методов погружения монолитного колодца. Однако использование
тонкостенных железобетонных панелей может потребовать проведения специ-
альных мероприятий по предупреждению всплытия и перекосов колодца при
погружении. Одним из таких мероприятий является метод принудительно ре-
гулируемого погружения колодцев с помощью домкратов.
Для этого перед началом возведения опускного колодца по периметру на-
ружных стен на расчетном расстоянии друг от друга на глубину ниже погру-
жения дна колодца устанавливают анкерные сваи и закрепляют анкерные ка-
наты (тяжи). После возведения на стенах колодца монтируют специальные
домкраты, в замках которых закрепляют свободные концы тяжей.
При погружении колодца грунт вынимают в его центральной части, остав-
ляя, как обычно, бермы у ножевой части оболочки. После разработки грунта
на необходимую глубину включают домкраты, и колодец равномерно по всему
контуру вдавливается в грунт. После этого разрабатывают грунт бермы, раз-
рушенный во время вдавливания колодца, и цикл повторяется.
Изменяя усилие домкратов, регулируют глубину вдавливания ножа по
контуру опускаемого сооружения, т.е. управляют процессом погружения и
препятствуют всплытию колодца. Таким образом, можно исключить возмож-
ность перекосов, зависаний и проскоков колодца. Кроме того, сокращаются
сроки строительства, трудоемкость и объемы разрабатываемых земляных
масс, повышается качество работ.
В дальнейшем выполняются те же операции, проведение которых осуще-
ствляется при опускании монолитных колодцев.
10.1.2.3. Возведение опускных колодцев под водой
Работы по возведению инженерных сооружений под водой, например
мостовых опор в руслах быстротекущих рек, очень сложны технически, по-
этому опускной способ, при котором сооружение опоры осуществляется в
надводном положении, очень широко распространен в мостостроении.
Сечение колодца (рис. 4.87, а) определяется формой и размерами надфун-
даментной части опоры, контурами фундамента, глубиной и скоростью течения
реки, а размеры шахтных отверстий при грейферной разработке грунта должны
превышать размеры грейфера с раскрытыми челюстями не менее чем на 0,5 м.
Колодцы проектной высотой до 5 м изготавливаются сразу на всю высоту.
При большей проектной высоте колодец возводят отдельными секциями
(4...6 м). Из условий устойчивости высоту первой секции обычно принимают
близкой к ее ширине. Колодцы могут возводиться и опускаться с искусственно
созданного земляного островка, с подмостей и на плаву (см. рис. 4.87).
Островки в зависимости от скорости течения и глубины реки отсыпают
на высоту Н, превышающую уровень воды, с барж или намывают земснаря-
дами с откосами без ограждения или с вертикальным укреплением шпунтом
(см. рис. 4.87, б).
521
Рис. 4.87. Погружение опускных мостовых опор:
а — формы сечения; б, в, г - погружение соответственно с островка, с подмостей, на
плаву; 7 - шпунтовое ограждение; 2 - опорная свая; 3 - подкос; 4 - грунт островка;
5 - сваи; 6— несущая балка; 7 - ножевая секция колодца; 8 - съемные потолки
Усилие на 1 м стенки цилиндрического шпунта рассчитывают по формуле
5 = 0,5DPmax,
где Ртах - максимальное радиальное давление засыпки.
Диаметр шпунтового ограждения D принимают таким, чтобы расстояние
от стенок колодца В до ограждения было не менее 1 м.
Глубина забивки шпунта в грунт зависит от степени возможного размыва
грунта на дне и его выпирания из-под низа ограждения под влиянием массы
засыпки.
Размеры и число подкладок определяют из расчета допускаемого давления
на грунт 0,1 ...0,2 МПа. Прокладки извлекают таким образом, чтобы обеспе-
522
чить постепенное и равномерное включение стенок колодца в работу, особен-
но на восприятие растягивающих усилий от собственной массы.
Работы по погружению колодца обычно ведутся без водоотлива. При по-
гружении колодцев в слабые мелкозернистые грунты для предотвращения вы-
носа грунтовых частиц из-под стен колодца уровень в шахтных отверстиях
искусственно повышают над уровнем воды в реке, а разработку грунта ниже
ножа ведут на глубину до 1 м. При возникновении намечающихся перекосов
ведут опережающую разработку грунта механическим способом, подмывом
или пригрузкой.
В сложных грунтовых условиях, когда нет уверенности в погружении
оболочки до проектной отметки без водоотлива и возможна встреча с камен-
ным препятствием на дне реки, колодец может быть переоборудован в кессон
за счет устройства штрабы в его стенах для возведения потолка кессона.
Если после погружения колодца до проектной отметки без водоотлива в
его основании отсутствуют водоупорные грунты, то необходимо уложить там-
понажный слой бетона способом вертикально перемещаемой трубы (ВПТ), а
после приобретения им прочности более 7 МПа откачать воду насосами, опу-
щенными в колодец на подвесных люльках.
После откачки воды и проверки состояния основания с составлением акта
скрытых работ можно приступить к бетонированию шахтных отверстий, верх-
ней и опорной труб колодца.
При возведении колодца на подмостях особое внимание должно быть уде-
лено устройству мест опирания его стен. Площадка, на которой изготавливает-
ся оболочка, должна быть надежной и строго горизонтальной. Подмости
должны возвышаться не менее чем на 0,5 м над наивысшим горизонтом воды,
который возможен в период от начала изготовления оболочки до момента сня-
тия ее с прокладок.
Если акватория, на которой опускается колодец, подвержена волнению, то
при назначении отметки площадки подмостей необходимо также учесть высо-
ту максимальной для данного места волны.
Перед погружением на дно оболочку подвешивают к раме подмостей с
помощью тяжей, заложенных в стены колодца. После этого слегка приподни-
мают настил подмостей, затем, наращивая тяги, опускают оболочку на дно.
В дальнейшем технология погружения колодца с подмостей практически не
отличается от рассмотренной ранее.
10.1.3. Строительство подземных сооружений методом
«стена в грунте»
Сущность технологии «стена в грунте» состоит в том, что в грунте по кон-
туру замкнутого в плане сооружения или тоннеля на всю его глубину проре-
зают траншею, которую затем заполняют армированным бетоном (или в кото-
рой монтируются сборные железобетонные элементы). Под защитой этой
стенки извлекают грунт из внутренней части сооружения, бетонируют днище
и фундаменты его конструктивных элементов (рис. 4.88).
523
Метод «стена в грунте» эффективен в условиях плотной городской за-
стройки, при сооружении противофильтрационных завес, устройстве подзем-
ных гаражей, переходов и автомобильных развязок, при сооружении тоннелей
метро мелкого заложения и т.д.
Рис. 4.88. Возведение подземных сооружений методом «стена в грунте»:
а - этапы возведения сооружений; б - временное крепление стен распорками, под-
косами, анкерами; УГВ - уровень грунтовых вод; I . IV - этапы возведения удале-
нием грунта. В первом случае стены в грунте могут устраиваться в горизонтальной,
вертикальной или наклонной плоскостях и не только предохранять выработки от
обрушения грунта, но и служить в качестве противофильтрационной завесы
Для образования противофильтрационных стен используют бурильно-
крановые машины с пустотелой буровой штангой, оборудованной смеситель-
ным буром с режущими и перемешивающими лопастями. После пробуривания
скважины до проектной отметки через буровую штангу к ее основанию рас-
творнасосом нагнетается водоцементная суспензия. При обратном подъеме
штанги с вращением перемешивающие лопасти раскрываются, грунт переме-
шивается с суспензией и в дальнейшем затвердевает, образуя грунтобетонную
сваю, изготовленную на месте без выемки грунта.
В результате последовательного изготовления ряда примыкающих друг к
другу свай в грунте получают довольно прочную стену, препятствующую об-
рушению грунта и просачиванию грунтовой воды. При работе в малосвязных
грунтах бурильно-крановая установка может быть оборудована несколькими
524
штангами, что позволяет существенно ускорить процесс возведения грунтовой
стены.
Стены, сооружаемые по технологии с извлечением грунта, подразделя-
ются на свайные и траншейные, возводимые сухим или мокрым способом. Су-
хой способ устройства свайных стен может быть применен при работе в ус-
тойчивых малоувлажненных грунтах с бетонированием без обсадных труб по
следующей технологической схеме: сначала бурят скважины по периметру
сооружения через промежутки, примерно равные диаметру скважин, затем ар-
мируют и бетонируют сваи, разрабатывают грунт в промежутках между забе-
тонированными скважинами (обычно плоскими двухлопастными грейферны-
ми ковшами), после чего армируют и бетонируют промежутки. На рис. 4.89, а
приведены конструкции свайных стен со сваями, располагаемыми на разном
расстоянии друг от друга.
Рис. 4.89. Устройство свайной стены в грунте:
а - конструкции стен; б - погружение и наращивание трубы; в - разгрузка грунта;
г - установка арматурного каркаса; д - извлечение трубы; е - окончание бетони-
рования и демонтаж секций трубы
При устройстве свай без обсадных труб в неустойчивых обводненных
грунтах в скважину после бурения закачивают раствор бентонитовой глины,
который, циркулируя по скважине, выносит разрушенный буром грунт и укре-
пляет стенки скважины. По монолитной трубе (способом подводного бетони-
рования) в скважину подается бетонная смесь и одновременно поднимается
труба. Соприкасаясь с глинистым раствором, цемент из смеси не вымывается,
а бетон после этого не теряет своей проектной прочности.
525
При устройстве свай в обсадной трубе бурение производится через проме-
жутки, не превышающие диаметр ствола сваи. Устройство свай в обсадной тру-
бе с извлечением грунта (см. рис. 4.89) можно осуществлять в любых условиях
без применения глинистого раствора, поэтому такая технология доминирует во
многих зарубежных строительных фирмах. Сначала с помощью лебедки и по-
гружателя устанавливают и погружают две секции обсадной трубы, используя
момент вращения и продольное усилие погружателя, затем поочередно извле-
кают и погружают все секции трубы. С помощью бурового снаряда извлекают
грунт из обсадной трубы, периодически опорожняя защитный кожух, устанав-
ливают арматурный каркас, производят бетонирование, в процессе которого,
используя момент вращения и извлекающее продольное усилие погружателя,
извлекают обсадную трубу собственной лебедкой и демонтируют секции трубы.
После бетонирования свай (через одну) в промежутках между изготовлен-
ными (нечетными) сваями бурят скважины, устанавливают арматуру и произ-
водят бетонирование промежуточных (четных) свай.
Примыкая друг к другу, сваи образуют сплошную стену с волнистой по-
верхностью.
Траншейные стены возводят из монолитного или сборного железобетона
сухим или мокрым способом, в зависимости от свойств грунта и его влажности.
Монолитные стены сухим способом (рис. 4.90) устраивают в связных не-
обводненных грунтах поточным методом по захваткам длиной до 6 м. Техно-
логическая схема работ включает в себя следующие операции:
-устройство железобетонного крепления верхней части стенок траншеи
(воротника), защищающего траншею от обрушения и фиксирующего ее
расположение в плане;
- разработка грунта с установкой по границам захваток инвентарных перего-
родок-ограничителей, прикрепляемых к воротнику. Разработка может вы-
полняться как специальными машинами, так и одноковшовыми экскавато-
рами, оборудованными обратными лопатами, грейферами или драглайнами,
а также многоковшовыми экскаваторами или траншеекопателями. Наиболь-
шее распространение получило оборудование в виде двухчелюстных грей-
феров с гидравлическим приводом при вскрытии траншей глубиной
10... 12 м и с канатным приводом - при разработке глубоких траншей;
- установка арматурного каркаса, равного по размерам глубине и длине за-
хватки. Толщина каркаса должна быть на 0,1...0,15 м меньше ширины
траншеи;
- в каркасах должны быть предусмотрены отверстия для пропуска бетоно-
литных труб, направляющие устройства для фиксирования их положения
в траншее и закладные детали для анкеровки и сопряжения с другими эле-
ментами;
- бетонирование стены с укладкой бетонной смеси непосредственно в кон-
струкцию с помощью передвижного бетононасоса или с помощью бетоно-
литых труб (две на захватку), расстояние между которыми не должно пре-
вышать 4 м.
526
Рис. 4.90. Устройство траншей монолитной стены в грунте:
I — бетонирование стены; 2 — установка армокаркаса; 3 — установка
ограничителей; 4 — рытье траншей; 5 — устройство воротника
Вертикальность труб обеспечивается переносным кондуктором. Трубы
могут быть снабжены как глубинными, так и поверхностными вибраторами.
Мокрым способом устраивают стены в водонасыщенных неустойчивых
грунтах, обычно требующих закрепления стенок траншеи от обрушения при
разработке грунта и укладке бетонной смеси. Траншею заполняют тиксотроп-
ным глинистым раствором, что позволяет отказаться от таких работ, как за-
бивка шпунта и водопонижение.
Частицы разрушенного грунта или выбуренной породы, отделяясь от забоя,
взвешиваются в глинистом растворе и поднимаются наверх. После очистки от
грунта (регенерации) раствор вновь поступает в траншею. Находясь в траншее,
тиксотропный глинистый раствор кольматирует (закупоривает) поры ее стенок,
что позволяет сохранить устойчивость траншеи в период устройства стены.
Для приготовления глинистых растворов рекомендуется применять бенто-
нитовые глины, поставляемые на стройку в виде порошка, а при отсутствии их -
местные, так называемые комовые, глины, которые должны быть предвари-
тельно исследованы в лаборатории для определения их соответствия установ-
ленным требованиям. Местные, менее дорогостоящие, глины чаще всего при-
меняют для приготовления глиняных суспензий при разработке траншей ков-
шовыми машинами.
527
До начала проведения основных работ по возведению монолитных стен
«мокрым» способом на объекте должны быть выполнены следующие виды
работ: расчистка и выравнивание строительной площадки; устройство времен-
ных сооружений для приготовления, хранения и очистки глинистого раствора,
дорог и проездов, сетей временного электро- и водоснабжения; разбивка и за-
крепление на местности осей сооружения; устройство конструкций, обеспечи-
вающих устойчивость верхних кромок траншеи (форшахты или воротника).
Кроме того, должны быть решены вопросы, связанные с подбором состава
глинистой суспензии и организацией так называемого глинистого хозяйства,
включающего в себя устройство для приготовления суспензии, ее хранения и
подачи в траншею, откачки зашламованной суспензии, ее очистки и др.
Работы могут быть организованы циклично по захваткам (через одну) или
непрерывным потоком. В первом случае сначала возводят стены нечетных
секций, затем - четных.
На границе каждой секции по ее осям забуривают скважины, затем между
готовыми скважинами под глинистым раствором производят разработку грун-
та экскаватором с удлиненной рукоятью или штанговым грейфером. Обяза-
тельным условием при производстве работ должно быть поддерживание уров-
ня глинистого раствора в траншее не ниже 0,1...0,2 м от верха форшахты. По-
сле разработки грунта устанавливаюг ограничители, арматурные каркасы (или
каркасы с приваренными ограничителями) и производят укладку бетона мето-
дом вертикально перемещаемой трубы.
Глинистый раствор при этом выжимается наверх и подается насосами на
сепаратор для очистки и повторного использования. Когда бетон в нечетных
секциях наберет необходимую прочность, с той же технологической последо-
вательностью выполняются работы в четных секциях.
При бетонировании следует выполнять следующие технологические тре-
бования: бетонолитная труба по всей длине должна быть заполнена бетонной
смесью; не допускаются перерывы в бетонировании более 1 ч; закупорка сме-
си в трубе устраняется включением вибраторов или встряхиванием за счет бы-
строго подъема и опускания трубы на высоту 0,1... 0,15 м.
После окончания бетонирования верхний, загрязненный шламом слой бе-
тона толщиной до 30 см удаляют.
Для рытья круглых и прямолинейных замкнутых в плане траншей сооруже-
ний целесообразно применять гидромеханизированные траншеекопатели, про-
цесс работы которых состоит из следующих операций: установка траншеекопа-
теля на геометрическую ось отрываемой траншеи, забуривание рабочего органа
машины на полную глубину траншеи, рытье траншеи на величину захватки.
Для организации непрерывного потока при проходе прямолинейных про-
тяженных траншей используются специальные бурофрезерные машинные
комплексы, в том числе с подъемом грунта гидромеханизированными спосо-
бами. На рис. 4.91 приведена схема производства работ при возведении моно-
литной железобетонной стены в грунте под слоем глинистого раствора с ис-
пользованием специализированного машинного комплекса СВ Д-500.
528
Рис. 4.91. Производство работ непрерывным потоком:
7 - забетонированный блок; 2 - установки для заполнения траншеи бетоном;
3 - транспортная бадья для бетона; 4 - кран грузоподъемностью 7... 10 т;
5 - ограждающий шаблон; 6 - ситогидроциклонная установка; 7 - пульпо-
отводящий рукав; 8, 15 - канаты; 9, 16- блоки; 10 - направляющий шаблон;
11 - рама; 12 - гусеничный кран; 13, 14 - лебедки подъема стрелы и грузо-
вая; 7 7 - электробур; 18- породоразрушающий инструмент
Прямолинейная траншея шириной 0,5 м и глубиной 20 м выбуривается
фрезерованием по вертикали породоразрушающим инструментом (перьевыми
или шарошечными долотами). Грунт после разработки во взвешенном состоя-
нии удаляется через пульпопровод в ситогидроциклонную установку, где про-
изводится отделение шлама. Очищенная глиняная суспензия возвращается в
траншею для повторного использования.
При бетонировании траншею с помощью трубчатых ограждающих шаб-
лонов разделяют на отдельные захватки (секции) длиной до 5 м. Шаблоны
должны удерживать давление бетонной смеси, предотвращать ее утечку и
обеспечивать водонепроницаемость стыка.
Бетонирование осуществляется методом ВПТ. Нижний конец бетонолит-
ной трубы должен быть постоянно заглублен в бетонную смесь: при глубине
бетонирования до 10 м - не менее чем на 0,7 м; при глубине до 20 м - не менее
чем на 1,2 м. Бетонная смесь должна иметь подвижность 14... 16 см, для чего в
нее вводятся пластифицирующие добавки.
По мере повышения уровня бетонирования трубу поднимают и лишние
звенья удаляют. После достижения бетоном стены прочности 1,5 МПа трубча-
тые ограждающие шаблоны извлекают, стыки бетонируют инъекционным или
вибронагнетательным методом.
529
Применение при методе «стена в грунте» вместо монолитного железобе-
тона сборных элементов позволяет индустриализировать и ускорить процесс
строительства заглубленных сооружений, сократить объемы земляных работ,
исключить из технологического цикла трудоемкий процесс бетонирования на
строительной площадке, повысить прочность и водонепроницаемость их не-
сущих и ограждающих конструкций, а также качество отделки фактурных по-
верхностей, так как сборные элементы изготавливаются на стационарном обо-
рудовании в заводских условиях.
Технология устройства стен из сборных железобетонных панелей мало от-
личается от способа возведения монолитных стен - вначале таким же образом
устраивают крепление верхних кромок траншеи (воротник или форшахта), а
затем под глинистым раствором роют траншею на всю глубину, устанавлива-
ют и закрепляют сборные стеновые панели и устраивают по ним верхний мо-
нолитный пояс.
Рис. 4.92. Технологическая схема метода «стена в грунте» (сборный вариант):
1 - облицовка пионерной траншеи; 2 - наружная забутовка глинощебеночным материалом;
3 - сборная панель; 4 - внутренняя забутовка песчано-гравийной смесью; 5 - монтажный
шаблон-двутавр; 6 - направляющий кондуктор; 7 - траншея, заполненная глинистым раст-
вором; 8 — штанговый экскаватор; 9 - ковш экскаватора; 10 — сдвоенная бетонолитная труба;
11 - нижнее (фундаментное) защемление панели бетоном
Особенности технологий, применяемых зарубежными строительными
фирмами, зависят от конструкций сборных стеновых панелей и методов их
стыковки. Например, заделка вертикальных стыков панелей может произво-
диться методом восходящего раствора (ВР) с вытеснением из закрытого стыка
глиняной суспензии; монтаж стеновых панелей осуществляют в траншее, за-
полненной специально подобранными медленно твердеющими растворами,
которые заполняют стыки панелей и пространство между ними и стенками
530
траншеи; после монтажа стен заменяют глиняную суспензию цементно-
песчанным раствором и т.д.
Получившая наибольшее распространение в отечественной практике тех-
нология сборных стен в грунте предусматривает следующий порядок работ
(рис. 4.92):
- выполняют подготовительные работы - устройство площадки, разбивка
траншей, организация глинистого хозяйства и др.;
- выкапывают экскаватором с обратной лопатой пионерную траншею, кра-
ном укладывают сборные плиты воротника с таким расчетом, чтобы меж-
ду его вертикальными стенками было расстояние, на 0,1...0,15 м превы-
шающее ширину рабочего органа землеройной машины. При необходимо-
сти обеспечения дополнительного напора суспензии на воротнике
монтируется металлическая форшахта высотой до 1 м. На воротнике мас-
ляной краской отмечают места стыков монтируемых панелей или наносят
риски, совмещаемые при монтаже с рисками на панелях;
- роют траншею экскаваторами с удлиненной рукоятью или штанговым
экскаватором под слоем глинистого раствора на 0,2...0,3 м глубже про-
ектной отметки для подсыпки ее дна щебнем или гравием;
- на подчищенное механическим или гидромеханическим способом дно
траншеи укладывают подсыпку из щебня или гравия;
- особо тщательно устанавливают направляющий кондуктор П-образного
сечения для установки, выверки и закрепления первой стеновой панели, от
качества установки которой в плане и по высоте зависит качество уста-
новки всех последующих панелей;
- безвыверочным способом монтируют рядовые стеновые панели, снабжен-
ные в торце съемными (из двутавра) или несъемными (из уголка) металли-
ческими направляющими (шаблонами), которые при опускании панели ох-
ватываются фиксаторами (лапками) ранее установленных панелей и обес-
печивают правильное положение монтируемых панелей. Съемные шаблоны
извлекаются краном из полости стыка и устанавливаются на очередной
монтируемый элемент. Скорость монтажа панелей должна соответствовать
скорости разработки траншеи. Если верх очередной монтируемой панели
оказывается выше или ниже проектного положения, то в первом случае па-
нель краном приподнимают и опускают несколько раз - до тех пор, пока
щебень подсыпки не утрамбуется и панель не займет свое проектное поло-
жение; во втором случае панель поднимают и производят дополнительную
подсыпку щебня. Поверху каждую установленную панель закрепляют свар-
кой выпусков арматуры и закладных деталей воротника траншеи;
- для закрепления панелей понизу с обеих сторон от их нижних торцов с
помощью сдвоенной бетонолитной трубы укладывают на дно траншеи
слой тощего бетона толщиной 1 м;
- производят обратную засыпку пазух: с внутренней стороны легкоразру-
шающимся материалом (песком, щебнем или их смесью), с наружной -
цементно-глинистым раствором, служащим в дальнейшем гидроизоляцией;
531
- после монтажа стеновых панелей и засыпки пазух по всему периметру со-
оружения по верху панелей устраивают монолитную железобетонную об-
вязочную балку. Только после этого начинают разработку грунта внутри
сооружения и по мере углубления котлована заделку стыков между пане-
лями.
Разработку грунта внутри сооружения под защитой возведенных стен в
зависимости от степени обводненности грунта можно организовать по трем
схемам. По первой схеме грунт разрабатывают экскаваторами или бульдозе-
рами и выдают на поверхность кранами в бадьях или вывозят автосамосвалами
по пандусам. Вторая схема предусматривает разработку грунта грейферами,
при необходимости с одновременным водоотливом или водопонижением.
Способ выдачи грунта грейферами из-под воды может быть использован лишь
при большом притоке воды, когда организовывать водоотвод или водопони-
жение экономически нецелесообразно. При третьей схеме используют гидро-
механический способ с разработкой грунта гидромониторами, т.е. ведут разра-
ботку по технологии, нередко применяющейся при строительстве опускных
колодцев.
Следует отметить, что гидромеханизированную разработку грунта можно
организовать, если есть возможность сброса пульпы, на строительной площад-
ке имеется необходимое количество воды и электроэнергии. Поэтому чаще
всего разработку грунта ведут экскаваторами и бульдозерами в осушенных
забоях одним-двумя экскаваторами или одним экскаватором и одним бульдо-
зером.
При опускании землеройных машин в забой используют экскаваторы на
гусеничном ходу. При разработке сильно увлажненных грунтов с малой несу-
щей способностью под гусеницы экскаватора укладывают настил.
При разработке влажного грунта землеройными механизмами, опущен-
ными вниз неглубокой выемки, предпочтение отдается экскаваторам, обору-
дованным обратной лопатой или драглайном, так как такими экскаваторами
легче устраивать зумпфы для открытого водоотлива, а сами экскаваторы будут
располагаться на более высоких отметках. При разработке сухих грунтов име-
ет преимущество экскаватор с прямой лопатой в связи с более высокой его
производительностью по сравнению с экскаватором, оборудованным обратной
лопатой или драглайном, особенно при разработке неглубоких котлованов и
возможности вывоза грунта автотранспортом.
При значительном заглублении сооружения возможна совместная работа
экскаватора, опущенного на дно выемки, и крана, расположенного на дневной
поверхности земли. При разработке грунт помещается в саморазгружающие
бадьи вместимостью, соответствующей грузоподъемности крана. Поднятый на
поверхность грунт отвозится автосамосвалами в отвал или используется для
подсыпки и планировки территории строительной площадки.
Однако более предпочтительной представляется схема разработки, при
которой используется экскаватор с грейферным ковшом объемом 0,5... 1 м3,
располагающийся на дневной поверхности земли. Такими экскаваторами мож-
532
но разрабатывать как сухой, так и влажный грунт, в том числе находящийся
под слоем воды. Имеющиеся в распоряжении строителей грейферные экскава-
торы, в том числе не только с канатной подвеской, но и с гидравлическим при-
водом и жесткой телескопической штангой, позволяют разрабатывать грунты
на глубине 30...40м. Так, грейферным оборудованием на базе экскаватора
ЭО-5122 с дневной поверхности земли можно разрабатывать траншеи шириной
до 1 м и глубиной 25 м; грейферные установки французской фирмы «Потен»,
имеющей довольно тесные контакты с российскими строителями, способны
разрабатывать грунт на глубине до 30 м, а машиной ВРН 40-60 итальянской
фирмы «Сойлмек» можно производить разработку грунта на глубине 40 м.
Как правило, грейферами разрабатывают грунты 1-й и 2-й групп. Для
грунта 3-й группы используют специальные тяжелые грейферы объемом более
1 м3, лопасти которых для лучшего рыхления грунта снабжаются специальны-
ми стальными зубьями. При рыхлении грунта бульдозерами могут применять-
ся обычные грейферы.
На рис. 4.93 приведена схема разработки грунта внутри сооружения (за-
глубленной автостоянки) грейферным ковшом с канатной подвеской. Экскава-
тор располагается на дневной поверхности земли на одной постоянной пози-
ции, без перемещений. Грунт разрабатывается и подталкивается к экскаватор-
ному забою бульдозером. По мере углубления уровня разработки грунта
устраиваются перекрытия, въездные и выездные пандусы; лифты и другое
оборудование устанавливаются после полной разработки котлована и устрой-
ства бетонной подушки по грунту, гидроизоляции и силовой плиты. Парал-
лельно с земляными осуществляются монтажные работы по возведению над-
земной части сооружения. Отделочные процессы выполняются отдельным
специализированным потоком после окончания всех работ по устройству не-
сущих конструкций.
Рис. 4.93. Разработка грунта внутри заглубленного
сооружения, возводимого методом «стена в грунте»
533
Заделку стыков между смежными стеновыми панелями при устройстве
сборной стены в грунте осуществляют изнутри сооружения поярусно по на-
правлению сверху вниз по мере разработки и удаления грунта. В пределах каж-
дого яруса высотой 1... 1,5 м стыки замоноличивают снизу вверх методом тор-
кретирования, пневмонабрызга или инъецирования. Перед заделкой стыки очи-
щают от материала засыпки (песок, щебень), протирают и промывают напорной
струей воды. Узкие щели проконопачивают. При инъецировании устанавливают
металлическую опалубку, имеющую отверстия для инъекции раствора.
Давление при инъецировании должно не менее чем на 30% превышать
гидростатическое давление грунтовых вод. Применяемая иногда заделка сты-
ков под глинистой суспензией в период монтажа стен не обеспечивает высоко-
го качества соединения сборных элементов, так как качество заделки фактиче-
ски не контролируется, в каких-то местах прочность стыков может оказаться
очень низкой, а, как известно, прочность и водонепроницаемость всей конст-
рукции определяется самым слабым ее участком.
10.2. Технология возведения башенно-мачтовых сооружений
10.2.1. Конструктивные особенности башенно-мачтовых
сооружений
10.2.1.1. Характерные особенности и классификация
Характерные особенности сооружений башенно-мачтового типа выде-
ляют их из общей массы строительных конструкций в особую группу, тре-
бующую специальных расчетов и конструктивных решений, а также специ-
фических приемов изготовления, транспортировки и монтажа. К числу ха-
рактерных факторов, объединяющих эту группу сооружений, можно отнести
следующие:
- высоту, значительно превосходящую размеры сооружения у основания;
- доминирующее влияние на напряженное состояние конструкций метеоро-
логических факторов (ветер, гололед, повышенная и пониженная темпера-
туры), определяющих выбор конструктивной формы. Правильный учет
влияния метеорологических факторов существенно отражается на эконо-
мичности принятых решений;
- монтажные усилия, возникающие в процессе возведения сооружений ба-
шенно-мачтового типа и отличающиеся от эксплуатационных, на которые
рассчитывается сооружение;
- специфическую оснастку, обеспечивающую качественное исполнение как
в заводских условиях, так и в условиях монтажной площадки. В частно-
сти, наличие у мачт оттяжек из стального каната, требующих специальных
работ по их изготовлению, вытяжке и испытанию;
- сравнительно небольшой объем работ в каждом отдельном случае, за ис-
ключением уникальных сооружений башен и мачт высотой свыше 200 м.
534
Сооружения башенно-мачтового типа можно классифицировать по сле-
дующим признакам.
По общей конструктивной схеме сооружения разделяют на башни, мачты
и смешанные конструкции.
Башни - это стоящие сооружения с жесткими опорными элементами, у ко-
торых отношение ширины основания к высоте составляет от 1:12 до 1:17. Рас-
четная схема башни - консоль, заделанная в основание. Для ее удержания в
вертикальном положении не требуется оттяжек.
Мачты - сооружения с гибкими опорными элементами, шарнирно или с
защемлением опирающиеся на фундамент; в вертикальном положении удер-
живаются одним или несколькими ярусами оттяжек. Расчетная схема мачты -
сжато-изогнутый стержень, поддерживаемый упругими опорами, которые соз-
даются оттяжками.
В практике встречаются комбинированные решения, при которых соору-
жение имеет признаки и башен, и мачт, например, их нижняя часть решена в
виде жесткого ствола, как башня, а верхняя - в виде мачты на оттяжках. При
выборе общей конструктивной схемы сооружения считается, что мачты эко-
номичнее, чем башни, но для размещения мачт необходима большая терри-
тория, чем для башен.
По материалу несущих конструкций башенно-мачтовые сооружения бы-
вают металлические, железобетонные и комбинированные. Последние могут
быть выполнены в виде железобетонного ствола на стальной опоре или сталь-
ного, ствола на железобетонной опоре (Останкинская телебашня высотой
533 м в Москве, телебашня в Берлине высотой 360 м и др.).
По конструктивному решению несущих элементов сооружения разделя-
ются на решетчатые, сплошностенные и комбинированные.
Решетчатые в зависимости от формы применяемого сортамента металла
можно разделить на две подгруппы - из хорошо обтекаемых профилей (из
трубчатых и сплошных круглых стержней, обладающих наименьшими коэф-
фициентами обтекания) и из прокатных профилей (уголков, швеллеров и др.),
имеющих большие коэффициенты обтекания. В зависимости от формы ствола
башни или мачты в плане решетчатые сооружения бывают треугольные, квад-
ратные и многогранные. Сплошностенные сооружения обычно выполняются
круглой формы в плане, ствол у них является одновременно ограждающей
конструкцией и выполняется из листовой стали.
По характеру связи между собой и взаимному воздействию друг на друга
сооружения башенно-мачтового типа делятся на две группы. К первой отно-
сятся отдельно стоящие сооружения, не связанные между собой в единую ме-
ханическую систему. Характерными для этой группы являются опоры радио-
релейных линий (РРЛ), отстоящие одна от другой по трассе линии на расстоя-
нии 40...60 км, но механически между собой не связанные, телевизионные
башни, вентиляционные и дымовые башни-трубы, буровые вышки и многие
другие.
535
Ко второй группе относятся системы сооружений, механически связанные
между собой канатами, если это опоры канатных дорог, антенными и рефлек-
торными полотнами, если это приемные или передающие системы радиоцент-
ров, проводами в воздушных линиях электропередачи (ЛЭП) и пролетными
строениями в высоких эстакадах.
В зависимости от вида монтажных соединений сооружения можно поде-
лить на сборные с болтовыми соединениями и цельносварные. Наиболее рас-
пространенными соединениями в настоящее время являются фланцевые мон-
тажные стыки, так как они требуют меньше времени на установку, чем свар-
ные. Между тем применение сварных монтажных стыков имеет свои
преимущества, основное из них - значительно меньшая стоимость конструк-
ций по сравнению с фланцевыми.
В соответствии со сроком службы сооружения могут быть стационарными
(телевизионные и радиобашни и мачты, башни-трубы, опоры ЛЭП и др.) и вре-
менными, т.е. сборно-разборными (нефтяные и буровые вышки, метеорологи-
ческие опоры и др.).
В зависимости от географического места возведения различают сооруже-
ния, рассчитанные на нагрузки соответствующих ветровых районов; в голо-
ледном районе - рассчитанные на нагрузки, соответствующие району обледе-
нения, в особых случаях - на сейсмические воздействия.
В зависимости от технологического назначения сооружения башенно-мач-
тового типа используются в качестве опор воздушных линий электропередачи,
телевизионных, радиорелейных, вентиляционных башен-труб, канатных дорог,
створных знаков, устанавливаемых по берегам морей (озер, водохранилищ),
водонапорных башен, вышек различного назначения (буровых, геодезических,
обзора местности, прыжков с парашютом, лыжных трамплинов и др.), радио-
опор, шпилей.
10.2.1.2. Конструктивные решения
Радиорелейные опоры предназначены для размещения оборудования
станций радиорелейных линий (РРЛ) с комплектом приемопередающих антенн
направленной радиосвязи. Сооружаются, как правило, по типовым проектам.
В типовых опорах РРЛ высотой от 33,2 до 118,7 м в мачтовом исполнении
с базой 2,4 м пояса выполнены из уголков, раскосы - из круглой стали, мон-
тажные соединения - фланцевые на болтах. В типовых опорах РРЛ высотой от
56,7 до 120,7 м в башенном исполнении с базой 18 м пояса башен выполнены
из труб, раскосы - из уголков, монтажные соединения - фланцевые на болтах.
Телевизионные опоры сооружаются в большинстве случаев по типовым
проектам. Уникальные сооружения строят по индивидуальным проектам, учи-
тывающим местные условия.
Типовые металлические башни высотой 180, 148 и 100 м (с учетом высоты
турникетной антенны соответственно 192; 165,5 и 112,5 м). Пояса и распорки
из труб. Раскосы в большей части ствола из круглой стали, монтажные соеди-
нения - фланцевые на болтах. Ветровые районы III и IV.
536
100,00
Рис. 4.94. Телевизионные башни, вентиляционные башни-трубы
Типовые металлические мачты высотой 190, 235 и 350 м. Пояса и распор-
ки из труб, раскосы из круглой стали. Сечение ствола 2,5><2,5 м. Монтажные
соединения - на фланцевых болтах. Ветровые районы III и V.
Среди уникальных современных сооружений можно выделить башню Ки-
евского телецентра высотой 380 м, представляющую собой решетчатую цель-
носварную конструкцию, основные элементы которой изготовлены из труб.
537
В среднем сечении (между отметками 72 и 192 м) ствол башни имеет вид
восьмигранной решетчатой призмы с диаметром описанной окружности 20 м,
ниже отметки 72 м - переходящую в основание, оканчивающееся четырьмя
опорами (ногами) с разносом точек опирания на фундаменты по окружности
диаметром 90 м. От отметки 192 до 239,4 м восьмигранная решетчатая призма
вписана в окружность 12 м. Выше отметки 239,4 м решетчатая часть перехо-
дит в антенный ствол - сплошной ступенчатый цилиндр. В каждой панели
призматической части башни установлены диафрагмы из радиально располо-
женных стержней. В местах расположения наружных площадок под оборудо-
вание роль диафрагмы выполняют сами площадки, несущие конструкции ко-
торых имеют вид восьмигранных замкнутых ферм.
Радиоопоры. Преобладающим видом радиоопор являются мачты. Широ-
ко применяются три типоразмера секций радиоопор - треугольных в плане со
стороной треугольника 2,2, 1,35 и 0,8 м. Радиобашни, имеющие форму призмы
или усеченной пирамиды, имеют несколько переломов в очертании поясов.
Поперечное сечение башен квадратное или треугольное.
Вентиляционные башни-трубы служат для выброса в верхние слои ат-
мосферы вредных газов, выделяемых химическими и металлургическими
предприятиями. Для повышения их долговечности, возможности быстрой и
надежной смены пришедших в негодность участков в несущий каркас-башню
заключают трубу. Каркас, воспринимающий вертикальную нагрузку от трубы
и собственной массы, а также горизонтальные нагрузки от ветра, удален от
непосредственного воздействия агрессивной среды. Обычно башни выполня-
ют решетчатыми, четырехгранными в виде призмы, поставленной на расши-
ряющийся книзу пирамидальный постамент. Монтажные соединения на бол-
тах или сварные. Большинство вентиляционных башен-труб сооружаются по
индивидуальным проектам (рис. 4.94).
10.2.2. Изготовление постоянных оттяжек для мачтовых
сооружений
Оттяжки для мачтовых сооружений изготавливают непосредственно на
монтажных площадках, где сооружают мачты, и в редких случаях - на ста-
ционарных полигонах с последующей доставкой их к месту монтажа. Процесс
изготовления состоит из следующих операций: размотки, разметки и резки
стальных канатов, разделки концов канатов, заливки втулок специальным
сплавом, сборки изоляторов, испытания секций готовых оттяжек, транспорти-
ровки оттяжек к месту монтажа.
Разматывать канат удобно автокраном, подвешивая барабан к крюку. Сво-
бодный конец разматываемого каната закрепляют через фаркоп к автомашине
или трактору. Размотку можно вести также с помощью электролебедки. Для
предохранения поверхности от истирания оцинкованный канат разматывают
на деревянном настиле шириной 0,6 м и длиной, равной длине каната. При вы-
тяжке и разметке применяют клиновые зажимы и обычные сжимы. Поскольку
538
диаметры канатов для мачт принимают от 27 до 63 мм, масса клиновых зажи-
мов достигает до 1,5 т при длине около 2 м. Поэтому удобно применять обыч-
ные сжимы из круглой стали. На одно соединение требуется 8... 10 сжимов
диаметром 28...32 мм для канатов диаметром 27...42 мм и диаметром
36...38 мм для канатов диаметром 46...63 мм.
Разрезают канат газовыми резаками или маятниковыми пилами с абразив-
ными армированными кругами. На проектную длину оттяжки дается припуск
на обе стороны 70... 100 мм для предохранения концов от обжига. Перед рез-
кой на концы каната накладывают оцинкованную проволоку диаметром
1,4... 1,7 мм на длину, указанную в проекте. Обычно ее накладывают на ту
часть каната, которая входит в донышко втулки и после заливки выходит из нее.
Перед посадкой на канат втулки промывают бензином и на их внутренней
поверхности зубилом наносят насечки глубиной 2...3 мм. Очищенный конец
каната протягивают сквозь втулку и затем распле-
тают. Расплетенные концы промывают бензином и
обрезают саперными ножницами в три яруса. Для
этого проволоки рекомендуется загибать с помо-
щью несложного приспособления (рис. 4.95). Гну-
тье следует начинать с нижнего яруса, при этом
проволоки из разных прядей равномерно распре-
делить по окружности. Подготовленный к заливке
конец каната нужно втянуть во втулку через на-
правляющую воронку. После того как оба конца
оттяжки втянуты во втулки, канат следует перене-
сти на стенд для заливки одновременно 12 концов
6 оттяжек. Втулки заливают антифрикционным
сплавом марки ЦАМ-9-1,5.
Перед заливкой втулки подвешивают к крючь-
ям верхней перекладины стенда при помощи ме-
таллических стержней, продетых в отверстия щек
втулок. Втулки устанавливают строго вертикально,
а канат направляют по оси втулки прямолинейно.
Рис. 4.95. Приспособление
для загиба проволок
Прямолинейный участок каната должен быть не менее 1,5 м. Невыполнение
этого условия может привести к перекосу во втулке и, как следствие, к нерав-
номерной работе проволок.
Высота стенда позволяет отрихтовать свисающий канат так, чтоб его ось
совпадала с осью втулки. Сплав ЦАМ-9-1,5 расплавляют в тигле вместимо-
стью 6...8 л на горне. Температуру сплава контролируют термопарой с милли-
вольтметром, проградуированным в градусах, что позволяет поддерживать
температуру расплавления в пределах, предусмотренных проектом.
Параллельно с плавкой в тигле при помощи газового резака равномерно
обогревается наружная поверхность втулки. Контроль за температурой внутри
втулки осуществляют ртутным термометром, рассчитанным на температуру
400 °C. Расплавленный в тигле сплав тщательно перемешивают сухой деревян-
539
ной палкой. Температура разливаемого сплава должна быть 460...480 °C (пре-
вышение может привести к обжигу проволок каната и снизит его прочность), а
температура расплава - 480... 500 °C.
Оттяжки испытывают на специальных стендах (для испытания на усилия
до 600 и свыше 600 кН), расположенных в непосредственной близости от мес-
та их изготовления (рис. 4.96).
Рис. 4.96. Схема стенда для изготовления и испытания постоянных оттяжек:
1 - якорь на усилие 600 или 1200 кН; 2 - якорь иа усилие 300 кН; 3 - 3-тонный полиспаст,
4 - траверса грузоподъемностью 120 т, 5 - 5-тонный полиспаст; 6 - якорь на усилие 50 или
100 кН; 7 - испытываемые оттяжки; 8 - соединительное звено; 9 - динамометры; 10 - элек-
тролебедка грузоподъемностью 3 т, 11 - электролебедка грузоподъемностью 5 т; 12 - стенд
заливки; 13 - настил для размотки троса
Длину стенда выбирают из условия испытания самой длинной секции и по
возможности кратной длине коротких секций. При испытании секции соеди-
няют между собой в цепь металлическими пластинами.
После создания необходимого усилия в испытываемой оттяжке и выдерж-
ки ее под нагрузкой в течение 20...30 мин полиспаст ослабляют до величины
монтажного усилия в оттяжке и производят контрольный обмер длины изго-
товленных секций и собранных изоляторов. Результаты сводят в таблицу, под-
считывают общее отклонение длины оттяжки с учетом поправки, полученной
при исполнительной геодезической съемке анкеров, и корректируют длину
секций оттяжек, изготавливаемых в последнюю очередь.
Для определения усилий вытяжки в полиспаст включают два динамометра -
в «мертвую» нитку и в сбегающую ходовую нитку. Усилие вытяжки в этом
случае равно среднеарифметическому показанию двух динамометров, умно-
женному на количество ниток в полиспасте. Недостаток этого метода - необ-
ходимость частой перестановки динамометра, включенного в ходовую нитку.
540
Поэтому можно обходиться одним динамометром, включенным в первую нит-
ку полиспаста. При этом усилие вытяжки будет равно среднеарифметическому
от показаний динамометра в конечный момент ослабления полиспаста, умно-
женному на количество ниток в полиспасте. Погрешность при таком методе не
превышает 2... 3%, а работа значительно облегчается.
После испытания оттяжки сворачивают в транспортабельные бухты с
внутренним диаметром 2,5 м для канатов диаметром до 42 мм и не менее 3,5 м
для канатов больших диаметров и перевозят к месту установки.
10.2.3. Основные методы монтажа башенно-мачтовых сооружений
10.2.3.1. Общие положения
Монтаж башенно-мачтовых сооружений выполняется в соответствии с
проектами производства работ (ППР), в которые кроме технических решений
по монтажу и выбору монтажных механизмов включают дополнительные тех-
нические требования (ДТТ) по изготовлению конструкций башенно-мачтовых
сооружений. ДТТ обязывают заводы-изготовители обеспечить при изготов-
лении конструкций возможность крупноблочного монтажа, установку на кон-
струкциях деталей крепления монтажных механизмов и приспособлений, ле-
стниц, люлек и др.
В соответствии с требованиями проекта и СНиП III-18-75 в процессе под-
готовки работ на площадке сооружаются временные якоря, площадки для
складирования и укрупнительной сборки конструкций, решаются вопросы ос-
вещения, двусторонней радиосвязи, принимаются по акту фундаменты для
каждой башни или мачты.
Допускаемые отклонения при приемке фундаментов и опорных частей
следующие.
Расстояние между центрами фундаментов одной башни (при отсутствии
указаний в проекте) - 10 мм + 0,001 проектного расстояния при общем откло-
нении не более 25 мм.
Угол между фактическим и проектным направлением оси тяги анкерного
фундамента мачты:
- к горизонту.................+0°; -4;
- в плане.....................1°.
Отклонения опорных плит от проектной отметки:
- плиты центрального фундамента
мачты и фундамента башни.....±10 мм;
- раздельно стоящие плиты
башни (под поясами)..........1:1500 базы, но не более 5 мм.
Грузоподъемные механизмы, применяемые при монтаже башенно-
мачтовых конструкций, должны быть технически освидетельствованы на пер-
вой стоянке при монтаже каждого сооружения. Первая установка механизма
на конструкции и последующая его передвижка по ходу монтажа могут произ-
541
водиться лишь после постановки в монтажных соединениях установленных
конструкций 100% болтов и проверки качества заварки всех монтажных швов.
Болты во фланцевых соединениях необходимо устанавливать с двумя гайками.
До подъема каждого элемента мачты или башни следует проверять правиль-
ность изготовления и надежность прикрепления к ним деталей, служащих для
установки и крепления механизмов.
Разнообразие конструктивных форм, размеров и массы башенно-мачтовых
сооружений, наличие большого парка грузоподъемных механизмов и такелаж-
ных средств в монтажных организациях, а также различие конкретных усло-
вий монтажа привели к тому, что в настоящее время существует много мето-
дов возведения этих сооружений. На схеме (рис. 4.97) приведена классифика-
ция, в основу которой положены два принципиально различных метода
монтажа башенно-мачтовых сооружений: монтаж предварительно собранных
сооружений и монтаж из отдельных элементов или укрупненных блоков.
10.2.3.2. Монтаж предварительно собранных сооружений
Монтаж башенно-мачтовых сооружений, заранее собранных на земле,
может выполняться одним из двух способов: поворотом сооружений вокруг
опорного шарнира или подъемом сооружения способом скольжения. Мачто-
вые сооружения способом скольжения монтируют сравнительно редко.
10.2.3.3. Монтаж сооружений поворотом вокруг шарнира
При монтаже этим способом сооружение предварительно собирают в го-
ризонтальном положении (или с небольшим наклоном в сторону подъема),
основание его закрепляют в специальном шарнире и все сооружение подни-
мают, поворачивая в вертикальное положение вокруг неподвижного шарнира.
Масса монтируемого сооружения может превышать в два раза грузо-
подъемность монтажных средств, что позволяет расширить область примене-
ния грузоподъемного оборудования. Кроме того, грузоподъемное оборудова-
ние, такелаж и поднимаемая конструкция наиболее нагружены лишь в на-
чальный момент подъема. Это обстоятельство используется для предваритель-
ного испытания грузоподъемного оборудования и такелажа.
Монтаж башенно-мачтовых сооружений кранами - достаточно эффектив-
ный, но редко применяющийся способ. Поднимаемые конструкции стропят
выше центра тяжести, что предопределяет использование кранов с большой
высотой подъема. По мере подъема крюка сооружение поднимается, повора-
чиваясь вокруг опорного шарнира, при этом места строповки перемещаются
относительно первоначального положения. Поэтому в процессе подъема необ-
ходимо или изменять вылет стрелы и поворачивать ее в сторону фундаментов
сооружения, или одновременно с подъемом перемещать кран вдоль монтиру-
емого сооружения в ту же сторону.
Использование кранов (рис. 4.98) для монтажа собранных на земле башен-
но-мачтовых сооружений значительно уменьшает объем такелажных работ.
542
543
Классификация методов монтажа башенно-мачтовых сооружений
Рис. 4.97. Классификация методов монтажа башенно-мачтовых сооружений
32,00
Рис. 4.98. Схема монтажа осветительной мачты высотой 32 м, массой 12 т кранами:
1 - осветительная мачта до и после монтажа; 2 - строповка с помощью траверсы; 3 - центр тя-
жести; 4 — расчалка из троса диаметром 19 мм, длиной 65 м; 5 - жестко закрепленный блок
Количество одновременно используемых кранов зависит от массы и габа-
ритов сооружений. Основным фактором, ограничивающим использование
кранов для этого способа, является высота возводимых сооружений в связи с
трудностью подбора стреловых кранов с необходимой высотой подъема крю-
ка. В этих случаях применяют комбинированную схему монтажа, при которой
сооружение поднимают краном до предельной высоты подъема крюка, а затем
с помощью лебедки и вспомогательных полиспастов доводят сооружение до
проектного положения (рис. 4.99).
Рис. 4.99. Подъем сооружения краном и вспомогательным полиспастом:
1 - вспомогательный полиспаст; 2 - сбегающая нитка полиспаста к лебедке Q = 0,5 т;
3 - поднимаемое сооружение; 4 - стрела крана длиной 22,5 м; 5 - стреловой кран
544
Применение кранов для монтажа связано с тем обстоятельством, что стро-
повка сооружения производится в одном сечении, при этом в ряде случаев
возникает необходимость усиления элементов поднимаемой конструкции, так
как монтажные усилия превосходят эксплуатационные.
Монтаж всех видов башенно-мачтовых сооружений поворотом вокруг
шарнира может быть эффективным с помощью стреловых кранов, обладаю-
щих необходимыми параметрами, при наличии на площадке места для сборки
сооружения в горизонтальном положении.
Монтаж сооружений мачтами (рис. 4.100). Грузоподъемность монтаж-
ных мачт при возведении башенно-мачтовых сооружений данным способом
определяют в зависимости от места строповки поднимаемого сооружения: чем
ближе оно к опорному шарниру, тем большие усилия действуют на мачту, но
вместе с тем меньшей может быть выбрана ее высота. В последней стадии
подъема, при приближении конструкции к вертикальному положению, подъ-
емный полиспаст может занять такое положение, которое вызовет в мачте от-
рывающие усилия.
Рис. 4.100. Подъем сооружения массой 58 т монтажной мачтой:
1,2- полиспасты, соответственно тормозной и грузовой; 3 - монтажная мачта
Рассматриваемый способ монтажа для башенно-мачтовых сооружений
большой высоты нерационален, так как их высота часто превышает пара-
метры монтажных мачт (высоту подъема груза и грузоподъемность). Кроме
того, возникает необходимость устройства якорей для расчалок мачты, на
которые передаются значительные усилия от грузового полиспаста. При
монтаже тяжелых конструкций мачтами небольшой высоты возникают
большие усилия в расчалке, что требует ее выполнения в виде многониточ-
ного полиспаста и устройства мощного якоря для ее крепления. Усилия в
подъемном полиспасте значительно превышают массу поднимаемого соору-
жения, при этом в поворотном шарнире возникает существенное горизон-
тальное усилие.
545
В некоторых случаях для того, чтобы уменьшить высоту монтажной мач-
ты, подъем основным грузовым полиспастом производится не до проектного
вертикального положения, а до поворота конструкции на 50...70° к горизонту.
Далее продолжают поворачивать вспомогательным полиспастом, закреплен-
ным за ранее смонтированные сооружения.
60 000
Рис. 4.101. Монтаж поворотом вокруг двух шарниров:
I... IV - этапы подъема; 1,2- шарниры, соответственно основной
и вспомогательный; 3 - кран СКГ-40
Монтаж поворотом вокруг двух шарниров (рис. 4.101) - способ, кото-
рым можно монтировать сооружения значительной высоты с использованием
грузоподъемных средств с относительно небольшой высотой подъема крюка.
При этом сооружение собирают в горизонтальном положении, основание его
шарнирно закрепляют на фундаменте. В собранной конструкции устраивают в
месте монтажного соединения второй промежуточный шарнир на расстоянии
около 0,4 высоты сооружения от основания. По оси промежуточного шарнира
его делят на две секции - верхнюю и нижнюю. Подъем ведут поэтапно:
1-й этап - подъем верхней секции поворотом вокруг промежуточного
шарнира двумя кранами с передвижением их в сторону промежуточного шар-
нира вдоль поднимаемого сооружения. Этап завершается, когда угол наклона
верхней секции составит 60° к горизонту;
2-й этап - дотяжка верхней секции с помощью полиспаста и расчалки до
положения, при котором угол отклонения ее от вертикали достигнет не более 3°;
546
3-й этап - подъем нижней секции совместно с поднятой верхней кранами.
Нижнюю секцию поднимают до угла 30°. В процессе ее подъема верхняя от-
клоняется от вертикали на 10°, после чего подъем кранами прекращается и при
помощи расчалки верхнюю часть сооружения дотягивают до положения, при
котором угол отклонения от вертикали не превышает 3°. Затем снова подни-
мают нижнюю секцию кранами, и цикл повторяется. Таким образом, сооруже-
ние поднимают до тех пор, пока нижняя часть его не поднимается на угол 30°,
после чего нагрузка с кранов передается на подтягивающий полиспаст;
4-й этап - дотягивание нижней секции совместно с верхней до проектного
положения указанным полиспастом.
Таким способом можно монтировать башни и мачты также при помощи
монтажных мачт, установленных по обе стороны поднимаемого сооружения.
Монтаж башенно-мачтовых сооружений способом поворота вокруг шарниров,
несмотря на сложность технологического процесса, может применяться для
различных видов сооружений, особенно для мачтовых, имеющих постоянные
оттяжки, в случае отсутствия грузоподъемных средств, обеспечивающих мон-
таж другими, более простыми способами.
Монтаж с помощью «падающих» мачт и шевров - наиболее распро-
странен при подъеме их поворотом вокруг шарнира (рис. 4.102).
Верх мачты или шевра тягами соединен с поднимаемым сооружением.
Усилие от лебедок или тягачей передается через полиспасты на оголовок «па-
дающей» мачты и с помощью тяг переходит на поднимаемое сооружение.
В процессе подъема «падающая» мачта опускается и переходит из вертикаль-
ного положения в горизонтальное, а поднимаемое сооружение, поворачиваясь
вокруг шарнира, переходит из горизонтального положения в проектное. Пово-
ротные шарниры сооружения и мачты (шевра) совмещают или устанавливают
в непосредственной близости друг от друга. Шарниры сооружений крепят к
фундаментам, проверенным расчетом на нагрузку, действующую на шарнир в
547
процессе подъема. Шарнир «падающей» мачты, если он не совмещен с шарни-
ром сооружения, устанавливают на отдельном фундаменте или на опорных
конструкциях поднимаемого сооружения при достаточной их прочности. Для
«падающей» мачты из плоскости подъема предусматривают две боковые рас-
чалки, располагаемые в плоскости, перпендикулярной к плоскости подъема,
закрепляемые за якори, устанавливаемые по оси поворота «падающей» мачты.
При монтаже различают четыре схемы запасовки полиспастов (рис. 4.103).
на леоедку
IV
К мачте
Рис. 4.103. Схемы запасовки полиспастов I...IV
На лебедку
К якорю
На лебедку
На лебедку
К якорю
На лебедку
Тяги, применяемые для подъема сооружений, могут соединяться с «па-
дающей» мачтой по двум различным схемам. При первой их глухо крепят к
оголовку «падающей» мачты, при второй опирают на оголовок мачты свобод-
но, так, что в определенный момент тяги отделяются от оголовка и ее освобо-
548
ждают. Первая схема наиболее эффективна при подъеме недостаточно жест-
ких сооружений большой высоты. Количество тяг, постоянно закрепленных к
оголовку «падающей» мачты, выбирается в зависимости от величины напря-
жений в конструкциях сооружения в процессе подъема. Для того чтобы тяги
работали равномерно, контролируют их длину и предварительное натяжение с
помощью фаркопфов, обеспечивая этим прямолинейность конструкций.
В процессе поворота «падающая» мачта перестает воспринимать сжимаю-
щие усилия, так как направление подъемных тяг со стороны полиспастов сов-
падает с направлением тяг, поддерживающих конструкцию. С этого момента
при неизменной связи «падающей» мачты с нижним шарниром и закреплении
подъемных тяг на оголовке мачты в последней возникает растяжение. Это яв-
ление может воспрепятствовать дальнейшему подъему или вызвать значитель-
ную нагрузку на систему тяг или монтажную мачту. Во избежание этого при
применении первой схемы соединения тяг в начальный период используют
основной полиспаст, затем, когда направление поддерживающих тяг прибли-
жается к направлению основного полиспаста, работу последнего прекращают
и включают в работу вспомогательный, с помощью которого осуществляют
доводку сооружения в вертикальное положение.
Рис. 4.104. Схема монтажа мачты высотой 109 м:
1 - лебедка Q = 5 тн; 2 - натяжные приспособления; 3 - тяги из троса диаметром 36 мм; 4 - тя-
ги из троса диаметром 46 мм; 5 - грузовой палиспаст (трос диаметром 22 мм, длиной 840 м);
6 - падающая мачта высотой 40 м; 7- постоянные оттяжки; 8 - мачта РРЛ высотой 108,9 м
549
Рис. 4.105. Схема монтажа сооружения
с помощью «падающей» мачты
Рассматриваемым способом смонтированы мачты 19 опор радиорелейных
линий Киев-Днепропетровск, Харьков-Сумы, Черновцы-Могилев-Подольский,
а также мачта высотой 109 м четырехгранной решетчатой конструкции с базой
1,5x1,5 м (рис. 4.104). Подъем осуществляли с помощью «падающей» мачты
высотой 40 м, к оголовку которой жестко закрепили шесть подъемных тяг с
натяжными приспособлениями.
При работе по второй схеме основной полиспаст применяется от начала
подъема до выхода сооружения в положение, близкое к вертикальному. Когда
направление поддерживающих тяг совпадает с направлением полиспаста, тяги
отделяются от «падающей» мачты, и она опускается на тросе.
Усилия подъема передаются полиспастами до достижения ими нейтраль-
ного положения непосредственно на поднимаемое сооружение, минуя «па-
дающую» мачту.
В процессе подъема башенно-мачтовые сооружения расчаливают в на-
правлении, перпендикулярном к направлению подъема; для мачтовых со-
оружений с этой целью целесообразно использовать постоянные оттяжки и
анкеры.
При подъеме башенно-мачтовых сооружений поворотом вокруг шарнира с
помощью «падающей» мачты или шевра сжимающие усилия N в «падающей»
мачте и усилия Т в тяговом поли-
спасте зависят от расстояния меж-
ду якорем и шарниром поворота
(рис. 4.105). В первоначальный
момент подъема они не зависят от
вида соединения тяг с оголовком
«падающей» мачты (жесткого или
свободного опирания) и уменьша-
ются по мере удаления якоря от
шарнира. В процессе подъема со-
оружения монтажные усилия в
мачте и полиспастах уменьшаются.
При жестком креплении тяг в «па-
дающей» мачте в конце подъема
возникают растягивающие усилия. Оптимальное расстояние от якоря до шар-
нира в зависимости от высоты «падающей» мачты выбирается из расчета
L = (2,5...3,5)7z вне зависимости от способа соединения тяг с ее оголовком.
На монтажные усилия, воздействующие на якорь тягового полиспаста Г, и
усилия, сжимающие поднимаемое сооружение JW, в значительной степени
влияет угол у° начальной установки «падающей» мачты. Указанные усилия
взаимосвязаны - при увеличении Т сжимающие усилия уменьшаются, и
наоборот.
Оптимальный угол первоначальной установки «падающей» мачты у° отно-
сительно вертикали определяют параметрами поднимаемого сооружения. При
подъеме легких конструкций с небольшой собственной массой и малой жест-
550
костью увеличением усилий в якоре можно пренебречь. В этом случае нужно
стремиться к уменьшению сжимающих усилий т.е. необходимо, чтобы
у > 0 (наклонять «падающую» мачту в сторону поднимаемого сооружения). И
наоборот, при подъеме тяжелых и достаточно жестких конструкций следует
уделять внимание уменьшению усилий Т в якоре. В этом случае целесообразно
наклонять стрелу в сторону тягового полиспаста, т.е. у < 0.
Монтажные напряжения в поднимаемом сооружении находятся в прямой
зависимости от выбранной схемы строповки. При заданной высоте «падаю-
щей» мачты ее определяют количеством и местами крепления тяг к поднимае-
мой конструкции, а также способом их крепления к оголовку «падающей»
мачты. Для строповки двумя тягами можно рекомендовать следующее:
-учитывая влияние неравномерности натяжения тяг на напряженное со-
стояние поднимаемого сооружения, схема строповки с жестким креплени-
ем тяг к оголовку «падающей» мачты целесообразна только при тщатель-
ном контроле предварительного натяжения (ошибки не превышают
5...7%). В остальных случаях рекомендуется менее трудоемкая и нечувст-
вительная к ошибкам схема со свободным опиранием тяг на оголовок «па-
дающей» мачты;
- для уменьшения неравномерности напряжения тяг при жестком креплении
их к оголовку «падающей» мачты нужно особенно тщательно контроли-
ровать напряжение в тяге, расположенной со стороны «падающей» мачты.
Безъякорный монтаж башенно-мачтовых сооружений осуществляют сле-
дующим образом. Башенные опоры поднимают подъемным полиспастом мон-
тажной мачты, устанавливаемой между элементами решетки собранной на
земле башни (рис. 4.106).
Рис. 4.106. Монтаж опоры ЛЭП высотой 40,7 м безъякорным методом с помощью
мачты:
I... IV - этапы монтажа
551
Оголовок мачты расчаливают к опорным узлам поднимаемой башни. Рас-
чалки обеспечивают устойчивость мачты в плоскости подъема и передают
часть горизонтальных составляющих усилий подъемного полиспаста на кон-
струкцию башни. Для восприятия возникающей в процессе подъема горизон-
тальной силы поворотные шарниры башни соединяют с опорным шарниром
монтажной мачты тросовыми тягами, в результате чего образуется замкнутая
система взаимоуравновешенных внутренних сил. Благодаря этому безъякор-
ный монтаж имеет преимущества по сравнению с монтажом «падающей» мач-
ты. Отпадает необходимость в якорях и раскреплении фундаментов сооруже-
ния на горизонтальную силу и появляется возможность монтажа в относитель-
но стесненных условиях.
При монтаже башен и мачт высотой свыше 50 м место строповки смеща-
ют к вершине сооружения относительно вертикальной плоскости, проходящей
через опорные шарниры портала. Значительные усилия N, возникающие в на-
чальный момент подъема (7V> 1,5Р), требуют усилия элементов поднимаемого
сооружения в месте строповки (Р - масса сооружения).
Монтаж мачт и башен средней и большой высоты по безъякорной схеме с
помощью портала не нашел широкого применения, так как для рассредото-
чения монтажных усилий каркасы этих сооружений при подъеме их целиком
вокруг шарнира необходимо стропить в нескольких сечениях. Для монтажа
сооружений небольшой высоты (до 50 м) и массы (при Q/H < 1 тн/м), допу-
скающих крепление полиспастов в одном сечении (это башни-трубы, металли-
ческие этажерки с технологическим оборудованием и др.), безъякорная схема
эффективна.
Монтаж сооружений выжиманием, так же как и безъякорный способ, ос-
новывается на создании замкнутой системы сил, возникающих при подъеме.
Монтируемую конструкцию закрепляют в поворотном шарнире и через жест-
кий шарнир или гибкие подвески крепят к ней специальные толкатели (один
или два), нижние концы которых устанавливают на рельсовые пути и связы-
вают полиспастами с поворотным шарниром. Перемещаясь по направляющим
с помощью полиспастов, толкатель выводит тем самым сооружение в верти-
кальное положение. Поскольку максимальные усилия в тяговом полиспасте и
толкателе возникают в начальный период монтажа, целесообразно для подъе-
ма сооружения до угла 15...20° использовать краны или другие вспомо-
гательные механизмы (рис. 4.107, я), после чего поднимать с помощью толка-
теля и полиспастов методом выжимания (рис. 4.107, б). При этом сокращается
длина накаточного пути.
Применяют две основные схемы этого способа: крепление толкателя непо-
средственно к конструкциям сооружения и крепление толкателя к конструк-
циям с помощью гибких подвесок. Первая схема более приемлема для соору-
жений, обладающих значительной жесткостью, так как при предварительном
подъеме с помощью вспомогательных механизмов при недостаточной жест-
кости возможны деформации. Толкатель к поднимаемому сооружению крепят
вблизи его центра тяжести, его длина выбирается минимальной из условия за-
552
вершения подъема. Вторая схема (наиболее эффективная) позволяет за счет
снижения усилий в такелажной оснастке обеспечить более оптимальное рас-
пределение монтажных нагрузок в конструкции. Это достигается строповкой
подвесок к конструкции в нескольких сечениях для разгрузки наиболее напря-
женных мест.
Рис. 4.107. Схема монтажа башни способом выжимания:
а - предварительный подъем кранами; б - подъем выжиманием с помощью толкателя
Монтаж выжиманием наряду с общими для способа поворота вокруг
шарнира преимуществами обладает такими особенностями: возможностью
подъема сооружений в стесненных условиях монтажной площадки; отсутст-
вием расчалок и якорей для крепления такелажных средств, которые приме-
няются при монтаже с помощью мачт; незначительными горизонтальными
усилиями на фундамент, слагающимися только из тяговых усилий лебедок и
усилий трения толкателей о рельсы; расположением грузовых полиспастов
на небольшой высоте, что создает удобство для контроля их работы в про-
цессе подъема; возможностью подъема сооружений с различной жесткостью
конструкций.
10.2.3.4. Подъем сооружений способом скольжения
При монтаже этим способом сооружение предварительно собирают в го-
ризонтальном положении (или с небольшим наклоном в сторону подъема) и
553
Рис. 4.108. Схема монтажа башни
способом скольжения с помощью
крана
грузоподъемными средствами поднима-
ют его, перемещая основание в сторону
фундаментов.
При монтаже способом «скольже-
ния» с помощью крана сооружения
стропят несколько выше центра тяже-
сти. В процессе подъема основание пе-
ремещается по земле или по специаль-
ным направляющим устройствам в сто-
рону фундаментов. На последнем этапе
подъема сооружение отрывают от зем-
ли, наводят на анкерные болты и уста-
навливают в проектное положение.
Приближение места строповки к центру
тяжести увеличивает угол отклонения
от вертикали поднятого над землей со-
оружения (рис. 4.108), который зависит
от его поперечного сечения в месте
строповки и расстояния по оси от цен-
тра тяжести до места строповки L =
= arctg В/(2b).
При приближении места строповки
к центру тяжести угол возрастает и уве-
личивается отрыв основания от земли:
h = H-L--------JVUTcosa-^-sina,
с cosа цт 2
где h - высота подъема сооружения от земли, м;
Н- высота подъема крана, м;
В и В\ - ширина конструкции у вершины и основания, м;
1С - длина стропа, м;
Ац т- расстояние от центра тяжести до основания, м;
a - угол наклона сооружения при подъеме.
Место строповки выбирается так, чтобы при опускании на анкерные бол-
ты угол отклонения сооружения от вертикали не превышал 10... 15°, была ис-
ключена операция разворота стрелы с поднятым сооружением и при подъеме
конструкция касалась стрелы.
Преимущества подъема башенно-мачтовых сооружений способом сколь-
жения с помощью кранов следующие: сокращаются время и затраты на подго-
товительные работы по сравнению с подъемом вокруг шарнира мачтами,
скольжением с помощью мачт и др.; подъем производится без применения
специальных грузоподъемных средств стреловыми кранами, используемыми
для всех видов монтажных работ; в период монтажа на фундамент не дей-
ствуют горизонтальные нагрузки и не требуется усиление фундаментов. Одна-
554
ко при этом способе требуются краны с длинной стрелой и грузоподъемно-
стью не менее массы самого сооружения, а также вспомогательный механизм
и полиспаст для подтягивания основания сооружения.
При монтаже способом скольжения башен и мачт с большой массой и
высотой применяют монтажные мачты. Обычно используют две, располо-
женные по обеим сторонам поднимаемого сооружения и по оси фундамен-
тов. Стропят сооружение в жестком узле выше центра тяжести. При большой
высоте сооружения для снижения места строповки применяют закрепляемый
к нему контргруз.
Для обеспечения минимального угла отклонения грузовых полиспастов от
плоскости мачт в процессе подъема основание сооружения подтаскивают по
направляющим устройствам к фундаменту, уменьшая этим нагрузку на таке-
лажную оснастку. В первоначальный период подъема эти нагрузки значительны,
и тем больше, чем больше угол отклонения грузовых полиспастов от оси мачт.
На заключительном этапе монтажа сооружение отрывают от земли и под-
нимают на определенную высоту для того, чтобы поставить на фундаменты и
завести в анкеры. В это время в такелажной оснастке возникают максимальные
усилия, так как конструкция зависает на стропах над местом установки. Подъ-
ем полностью собранных сооружений с помошью мачт с перемещением осно-
вания по направляющим устройствам выполняют в основном на монтаже вен-
тиляционных башен-труб с развитыми сечениями поясов и раскосов, обычно
при усилении конструкции в месте строповки.
Монтаж собранных сооружений поворотом вокруг шарнира и скольжени-
ем характеризуется следующими основными особенностями:
- сборка и сварка сооружения выполняются на земле в удобных и безопас-
ных условиях с применением небольшого количества подмостей и люлек.
Контроль за ходом работ и проверка качества их осуществляются относи-
тельно легко и безопасно;
- тяжелые краны и такелажное оборудование необходимы для подъема уже
собранного сооружения. При возведении группы сооружений, располо-
женных недалеко друг от друга, открывается широкий фронт работ для
одновременной сборки всех сооружений на земле; подъем же сооружения
осуществляется последовательно одним комплектом кранов или такелаж-
ного оборудования и устройств;
- установка такелажного оборудования и устройств производится на земле,
поэтому удобно осматривать их до подъема сооружения;
- при монтаже сооружений поворотом вокруг шарнира масса поднимаемых
конструкций может быть больше грузоподъемности используемых подъ-
емных средств. Максимальные нагрузки на грузоподъемные краны, таке-
лажное оборудование, конструкции и фундаменты действуют только в
первоначальный момент подъема, что является испытанием возводимых
конструкций и средств монтажа. При монтаже скольжения максимальные
нагрузки возникают на заключительном этапе монтажа;
- окраску конструкции можно выполнять внизу.
555
10.2.3.5. Монтаж сооружений из отдельных элементов
или укрупненных блоков
Монтаж сооружений из отдельных элементов или укрупненных блоков
может производиться двумя методами: наращиванием и подращиванием. Кро-
ме того, при монтаже вентиляционных башен-труб применяют комбиниро-
ванный метод, при котором конструкции каркаса башен монтируют наращи-
ванием, а собственно труб - подращиванием.
10.2.3.5.1. Монтаж сооружений способом наращивания
При возведении сооружений средней и большой высоты наращивание
применяют, когда монтаж ведется снизу вверх с последовательной установкой
и окончательным закреплением элементов в проектном положении.
Отличительной особенностью способа является то, что монтируемые кон-
струкции сооружений испытывают в процессе монтажа нагрузки от собствен-
ной массы и ветра того же характера и направления, что в период эксплуата-
ции. Максимального значения они достигают на заключительном этапе мон-
тажа. При монтаже «прислонными» и самоподъемными кранами последние
создают в конструкциях дополнительные нагрузки. При монтаже сооружений
наземными кранами такие нагрузки не возникают.
Монтаж сооружений самоходными стреловыми кранами. В пределах
технологических возможностей кранов конструкции предварительно укруп-
няют в плоские или пространственные блоки и затем монтируют (рис. 4.109).
Установленные блоки до проектного закрепления временно фиксируют
специальными устройствами или расчаливают. Применение самоходных стре-
ловых кранов на монтаже высотных башенно-мачтовых сооружений сокраща-
ет сроки монтажа и экономит средства на изготовление специальной такелаж-
ной оснастки. Это подтверждается отечественным и зарубежным опытом.
Применение этого способа ограничивается параметрами кранов, имеющихся в
распоряжении монтажных организаций.
Монтаж сооружений «прислонными» кранами. Для возведения башен-
но-мачтовых сооружений средней и большой высоты (вентиляционных башен-
труб, переходных опор ЛЭП и др.) применяют «прислонные» (приставные)
башенные краны, т е. такие, у которых башня расположена рядом с наружной
частью возводимого сооружения. По мере монтажа башню крана подращива-
ют (рис. 4.110), поэтому для обеспечения устойчивости ее крепят к смонтиро-
ванной части сооружения. Конструкции возводимого сооружения предвари-
тельно рассчитывают на горизонтальные усилия, возникающие в процессе
монтажа от закрепления к ним башни «прислонного» крана.
Применение «прислонных» кранов при монтаже высотных сооружений
характеризуется высокой производительностью и сокращением сроков воз-
ведения за счет возможности осуществлять монтаж крупными объемными
секциями, однако при этом увеличиваются расходы на монтаж и демонтаж
кранов.
556
Рис. 4.109. Монтаж башни
самоходным стреловым краном
150000
Рис. 4.110. Монтаж башни «прислонным» краном
Монтаж сооружений самоподъемной мачтой. Монтажную мачту (рис.
4.111) шарнирно устанавливают на опорном столике, который крепят к одному
из поясов башни; мачта расчалена четырьмя расчалками, наклоненными к вер-
тикали при наивысшем положении мачты под углом, не превышающим 45°.
Для перемещения мачты на очередную стоянку используют специальную
обойму, которая в период работы находится в нижнем положении и не крепит-
ся к башне; перед подъемом мачты на следующую стоянку обойму поднимают
вверх и закрепляют к верхнему свободному фланцу ранее смонтированного
элемента пояса. Поднимают мачту полиспастом. Первые два яруса сооружения
монтируют мачтой, установленной на земле. Затем ее поднимают на первую
стоянку. Последующий монтаж конструкций ведется отдельными элементами
или плоскими панелями с массой в пределах грузоподъемности мачты.
Монтаж теле- и радиобашен с помощью монтажной мачты характеризует-
ся следующими особенностями: эксплуатация такелажной оснастки и обору-
дования (мачты, лебедки, блоки и др.) не связана со значительными затратами;
на перестановку монтажной мачты затрачивается 0,3 маш.-смены, т.е. не боль-
ше, чем на перестановку подвесного крана; производство работ требует повы-
шенного внимания и согласованности действий монтажников, находящихся
друг от друга на большом расстоянии; необходима значительная территория
557
для размещения расчалок. Последнее
обстоятельство затрудняет возмож-
ность применения рассматриваемого
способа монтажа при сооружении ба-
шен в стесненных условиях - среди
городских и промышленных строе-
ний, в гористой, лесистой и пересе-
ченной местностях.
Метод монтажа башен наращи-
ванием с помощью монтажной мачты
может быть рекомендован для со-
оружений, высота которых не пре-
вышает 150... 180 м, при наличии
достаточно свободной площадки для
устройства якорей и расчалок и для
обзора места установки монтажного
оборудования.
Монтаж сооружений самоподъ-
емным порталом. Для монтажа пе-
реходных опор ЛЭП, тяжелых про-
странственных блоков вентиляцион-
ных башен-труб, предварительно
укрупненных из отдельных элемен-
тов на земле, применяют самоподъ-
емные порталы, представляющие со-
бой трубчатую рамную конструкцию
с опорной балкой. К верхнему риге-
лю портала подвешены два грузовых
полиспаста, служащие для подъема
укрупненных блоков каркаса и пере-
мещения опорной балки. К опорной балке с его внешней стороны крепят два
полиспаста перемещения портала.
Опорную часть сооружения и собственно портал монтируют отдельными
механизмами (гусеничным краном или мачтой). После установки портала в
рабочее положение секции сооружения монтируют грузовыми полиспастами.
Их верхние блоки закрепляют к кольцевым обоймам, которые при изменении
наклона вращаются вокруг трубы ригеля, обеспечивая вертикальное положе-
ние грузовых полиспастов независимо от наклона портала. После того как
секция достигнет проектной высоты, портал расчалками наклоняют так, что-
бы секция оказалась в проектном положении. На следующую стоянку портал
поднимают полиспастами, закрепленными к верху поясов смонтированной
секции.
Преимущество применения порталов по сравнению с монтажом само-
подъемными мачтами заключается в том, что имеется возможность вести мон-
Рис. 4.111. Монтаж башни подъемной
мачтой:
1 - расчалки мачты; 2 - грузовой полиспаст;
3 - обойма для выжимания мачты; 4 - поли-
спаст для передвижения мачты; 5 - монтажная
мачта; 6 - опорный столик монтажной мачты
558
таж крупными тяжелыми блоками. Недостатки такие же, как и в предыдущем
случае.
Монтаж самоподъемными кранами. В зависимости от геометрических
форм башенно-мачтовых сооружений различают две основные схемы мон-
тажа самоподъемными кранами - при монтаже сооружений с параллельными
поясами (решетчатых и трубчатых) применяют «ползучие» краны, переме-
щающиеся с наружной стороны сооружений, и при монтаже сооружений пи-
рамидальной формы - подвесные, устанавливаемые внутри сооружения и
подвешиваемые к его смонтированным поясам. Сначала наземными кранами
устанавливают конструкции нижней части сооружения, затем к смонтиро-
ванным конструкциям крепят монтажный самоподъемный кран («ползучий»
или подвесной). С его помощью поднимают и устанавливают в проектное
положение секции или отдельные элементы. После этого кран переставляют
на вновь смонтированные конструкции и поднимают очередные секции или
элементы.
Рассмотрим характерные примеры монтажа башенно-мачтовых сооруже-
ний самоподъемными кранами.
Монтаж трубчатой телевизионной мачты высотой 353 м
Винницкого телецентра
Однотрубчатые мачты высотой до 353 м изготавливаются из листовой
стали переменной толщины в виде отдельных цилиндрических секций длиной
4,5...6 и диаметром 1,6...2,5 м, соединенных между собой электросваркой.
Рассматриваемая мачта раскреплена четырьмя ярусами расчалок. До отметки
309 м ствол выполнен из сварной трубы диаметром 2,5 м, на которую опирает-
ся призматическая антенна.
Мачту монтировали способом наращивания «ползучим» самоподъемным
краном ПКТ-8, разработанным проектным институтом «Прометальконструк-
ция». К телевизионной мачте его крепили в трех точках двумя откидными
опорными балками, расположенными в нижней части ствола, двумя аналогич-
ными балками вверху обоймы и откидной опорной диафрагмой. Балки опира-
ются на столики, приваренные к каждой секции. При работе крана вертикаль-
ные усилия воспринимаются нижними опорными балками, а горизонтальные -
обоймой. Для закрепления крана перед его перестановкой на верхней части
ствола предусмотрена вторая откидная диафрагма. Диафрагмы крепятся к
кронштейнам, приваренным к секции монтируемой опоры.
Сбегающие нитки грузового и стрелового полиспастов проходят внутри
ствола крана вниз на лебедки через отводные ролики, расположенные в верх-
ней и нижней частях стрелы, и отводные блоки, размещенные у основания те-
левизионной опоры. Трос для вращения крана проходит через ролики, закреп-
ленные на площадке двух консольных балок, приваренных к мачте под пово-
ротным кругом и через отводные блоки у основания сооружаемой опоры. Для
перестановки крана имеется также дополнительный полиспаст, который одним
концом закреплен к низу обоймы, другим - к опорной части ствола крана.
559
Трубчатые секции опоры монтировали в следующей последовательности:
очередную секцию при помощи крана ПКТ-8 поднимали в проектное положе-
ние, выверяли и приваривали; контролировали сварочные швы и при необхо-
димости вырубали дефектные участки; кран передвигали вверх на новую сто-
янку и закрепляли; краном переставляли металлические кольцевые подмости
для монтажа и сварки очередной секции.
Металлические подмости для монтажа и сварки секций выполнили двухъ-
ярусными с расстоянием между ярусами 4 м. Каждый ярус состоял из двух не-
замкнутых полуколец, шарнирно соединенных между собой с одной стороны.
Подмости установили на 1 м ниже стыка секции и закрепили к проушинам
тягами из круглой стали, приваренными к стволу мачты. Между подмостями и
стволом предусмотрели зазор 200 мм, предназначенный для прохода салазок,
скользящих по поверхности ствола при перестановке подмостей. Оба яруса
связали между собой двумя лестницами. С нижнего яруса к лацменным узлам
закрепили постоянные оттяжки и временные расчалки. К передвижным под-
мостям прикрепили две лестницы, предназначенные для обслуживания крана
при его перестановке. Подмости на следующую стяжку передвигали краном
ПКТ-8 с помощью траверсы и специальных стропов.
Реи первого и второго ярусов также монтировали краном. При этом стрелу
совместили с плоскостью монтируемой реи на минимальном вылете, а обойму
установили в наивысшее положение, что уменьшило свободную длину ствола
крана. Основной участок рей первого яруса длиной 40 м, устанавливаемый
между стволом мачты и оттяжкой третьего яруса, подняли краном вертикально
и завели в шарниры, закрепленные к стволу опоры. После этого рею повер-
нули вокруг шарнира и опустили ниже проектного положения, для того чтобы
стало возможным завести ее в середину двойной оттяжки и затем поднять в
проектное положение. При повороте реи вниз специальной расчалкой ее оття-
нули в сторону от оттяжек, после того как она опустилась ниже оттяжки, рас-
чалку опускали и рея возвращалась в плоскость оттяжки. Особую сложность
представлял монтаж концевых участков рей первого и второго ярусов, кото-
рые стропили специальными стропами - для первого яруса длиной 126,5, для
второго - 48,5 м.
Монтаж радиомачты высотой 257 м (Харьковская область)
Ствол мачты - трехгранная решетчатая призма со стороной треугольника
в плане 1,35 м, пояса - из труб, монтажные соединения - на фланцах, монтаж-
ные элементы - пространственные секции длиной по 7,5 м. Мачта закреплена
постоянными оттяжками в четырех ярусах.
В качестве основного монтажного механизма применен «ползучий» кран
ПКР-2,5, который в процессе работы крепили к поясам мачты в трех уровнях
двумя опорными ригелями обоймы и нижним опорным ригелем ствола
(рис. 4.112).
После монтажа секций ствол крана крепили откидными захватами за верх-
нюю часть смонтированных конструкций. Обойму поднимали грузовым поли-
560
спастом по стволу в верхнее положение и крепили к смонтированным кон-
струкциям. С помощью полиспаста ствол крана выжимали до уровня очеред-
ной стоянки.
Стройгенпланом предусматривалось сооружение семи временных якорей:
три якоря на усилие 3 т для раскрепления расчалки опорной секции мачты, три
якоря на усилие 75 кН для крепления временных расчалок в период монтажа и
один на усилие 50 кН для крепления электролебедок грузового полиспаста,
подъема крана и натяжения временных расчалок.
Рис. 4.112. Схема монтажа секций и перемещение крана ПРК-2,5:
а, б, в- подъем соответственно мачты, обоймы, ствола крана
561
Монтаж мачт начался с подъема двух нижних секций автокраном и за-
крепления их расчалками в вертикальное положение к якорям. На смонтиро-
ванные конструкции установили «ползучий» кран, и дальнейший подъем сек-
ций и расчалок (постоянных и временных) выполняли «ползучим» краном до
отметки 257 м. Постоянные оттяжки после установки их на лацменные секции
натягивали на 90% проектного усилия, временные расчалки устанавливали с
таким расчетом, чтобы максимальная длина свободной консоли не превышала
высоты трех смонтированных секций. После монтажа очередного яруса посто-
янных оттяжек снимали все нижние временные расчалки, кроме расчалки
опорной секции.
Монтаж цельносварной телевизионной башни высотой 191 м
(Кировоград)
Башня представляет собой четырехгранную решетчатую конструкцию в
виде пирамиды с основанием 20x20 м на нулевой отметке. Пояса башни изго-
товлены из листовой стали, сваренной в крест, и частично из уголков кресто-
вого сечения. Монтажные соединения поясов сварные.
В первую очередь была смонтирована опорная часть башни с отметки
-4,6 до +22,5 м двумя укрупненными блоками массой по 33 т с помощью мон-
тажной мачты высотой 57 м грузоподъемностью 100 т. Высота мачты позволя-
ла смонтировать конструкции башни до отметки 48 м и установить подвесной
самоподъемный кран, состоящий из следующих узлов: ствола с обоймой, по-
воротного оголовка, стрелы, системы подвесок и расчалок, грузового и стре-
лового полиспастов и др.
На нижнем конце ствола - обслуживающие площадки и отводные блоки
грузового и стрелового полиспастов.
С отметки 48,5 до 129 м конструкции монтировали подвесным краном от-
дельными элементами массой до 4 т, с отметки 129 до 150 м - укрупненными
плоскими секциями, установив в проектное положение две грани, промежутки
между ними заполняли отдельными элементами. Призматические секции с
отметки 155 до 176 м монтировали также подвесным краном. Для этого перед
подъемом снимали одну грань секции и краном поднимали трехгранную
П-образную секцию, стреловым полиспастом подтягивали ее к себе, опуская
затем в проектное положение.
При перестановке подвесного крана на очередную верхнюю стоянку соблю-
дался следующий порядок: от поясов башни отсоединяли все подвески и рас-
чалки обоймы, грузовым полиспастом крана поднимали обойму по стволу крана
в верхнее крайнее положение, подвешивали ее к ранее смонтированному ярусу
башни, отсоединяли все подвески и расчалки ствола крана от конструкции баш-
ни, полиспастом подъема крана перемещали ствол крана в верхнее положение,
подвешивали к смонтированным поясам башни и закрепляли его расчалками.
Необходимую длину подвесок и расчалок фиксировали клиновыми зажимами.
Монтажные элементы соединяли сначала на монтажных болтах, после вы-
верки стыковые накладки заваривали.
562
Монтаж вентиляционной башни-трубы (Киев)
Каркас башни четырехгранной формы, призматический в верхней части,
а в средней и нижней в виде двух пирамид, поставленных одна на другую;
монтажные соединения на болтах. Труба диаметром 7 м из сосновых досок,
пропитанных огнезащитным составом. Высота башни-трубы 120 м, масса
170 т.
Возведение башни начали с монтажа опорных башмаков массой по 2,5 т,
на которые установили опорную часть башни. Опорную часть до отметки
40 м поднимали четырьмя пространственными блоками монтажной мачтой
высотой 57 м и грузоподъемностью 100 т. С помощью этой же мачты смон-
тировали также укрупненные панели высотой до 10 м. Масса монтажного
блока с лестницами и люльками составляла 30 т. Установленный в наклонное
положение пространственный блок довели до положения, близкого к проект-
ному, затем его расчалили тремя расчалками и в опорном узле поставили
часть болтов.
С помощью монтажной мачты на смонтированные конструкции башни за-
крепили подвесной самоподъемный двухстреловой кран с грузоподъемностью
каждой стрелы 2,5 т, состоящий из трубчатого ствола высотой 25 м, решет-
чатого оголовка высотой 2 м, двух стрел длиной по 11м, подвесок, полиспа-
стов и др.
Для крепления подвесок крана к поясам башни фасонки приваривали до
монтажа. Монтаж каркаса башни-трубы с отметки 50 до 120 м производили
(рис. 4.113) двухстреловым краном плоскими секциями, а затем устанавлива-
ли раскосы и распорки двух других граней.
Для перемещения крана на очередную стоянку снимали нижние поддер-
живающие подвески, переносили их и закрепляли к фасонкам, приваренным
к поясам выше смонтированных секций. При этом кран повисал на двух
подъемных полиспастах. После того как направляющее кольцо передвигали
вверх, кран подъемными полиспастами также выдвигали вверх и фиксирова-
ли перенесенными вверх подвесками в рабочем положении. Подъемные по-
лиспасты переносили на следующую стоянку, горизонтальные подвески ус-
танавливали на свои места, и кран был готов к монтажу конструкций сле-
дующего яруса.
Обшивку деревянной трубы устраивали после демонтажа двухстрелового
крана. Работы по обшивке вели с передвижной круговой площадки диаметром
4,750 м, имеющей огражденный проем размером 1,5 х 1,5 м, предназначенный
для подачи материалов.
Монтаж башенно-мачтовых сооружений с помощью самоподъемных кра-
нов характеризуется следующими особенностями:
- монтаж башен с помощью подвесных кранов имеет ряд преимуществ по
сравнению с использованием самоподъемной мачты, а именно: управле-
ние работой монтажного механизма производится с одного места, для
монтажа не требуется большая площадь;
563
- монтаж пирамидальной части башен обычно ведется самоподъемными
кранами отдельными элементами, а призматическую часть монтируют
пространственными секциями со снятой решеткой в одной плоскости;
- перестановка подвижного крана является сравнительно трудоемкой опера-
цией из-за необходимости закрепления в новом положении всех подвесок
и растяжек, а также изменения и регулировки их длины. В этом отноше-
нии «ползучие» краны переставляются на очередную стоянку проще, чем
подвесные;
- при наличии на объекте самоходных стреловых кранов (гусеничных или
башенных) целесообразно использовать их для монтажа конструкций ба-
шен до максимальной высоты и с их помощью монтировать самоподъем-
ные краны. Монтаж опорной части сооружений с помощью мачт связан с
применением большого количества такелажного оборудования и оснастки.
Рис. 4.113. Схема монтажа каркаса вентиляционной башни-трубы
двухстреловым подвесным краном:
а, б- монтаж ярусов, соответственно первого и второго
564
2900
Рис. 4.114. Монтаж башни наращиванием
с поворотом секции вокруг шарнира:
1 - шевр; 2 - грузовой трос; 3 - стреловой
полиспаст; 4 - лебедки
Монтаж сооружений секциями наращиванием поворотом вокруг шар-
нира. Рассматривается на примере возведения выхлопной башни-трубы вы-
сотой 55 м в Черкассах, которую монтировали тремя укрупненными блоками,
причем каждый последующий блок устанавливали на предыдущий поворотом
вокруг шарнира. Такое решение было вызвано исключительно стесненными
условиями площадки, застроенной различными сооружениями. Целиком со-
брать, а затем повернуть вокруг шарнира эту башню не представлялось воз-
можным, так как база и ствол ее не выдержали бы монтажных нагрузок, а уси-
ление их оказалось бы весьма сложным и дорогостоящим.
Первый блок - пирамидальную базу башни с одной призматической сек-
цией ствола общей длиной 33 м собрали на шарнирах и заварили в горизон-
тальном положении. До подъема этого блока на верхней секции его устано-
вили шевр с наклоном в сторону, противоположную подъему, и шарниры для
поворота следующей секции. Второй
и третий блоки-секции длиной по
11,2 м собрали вместе с трубой.
Первый блок установили в про-
ектное положение, повернув его во-
круг шарнира двумя кранами. Вто-
рой блок подняли с помощью шевра,
заранее установленного на первом
блоке, который сначала использова-
ли в качестве монтажной стрелы. До
отметки верха смонтированного
блока шевром подняли второй блок
и завели его в шарниры, а затем ле-
бедками и шевром повернули вокруг
шарнира на 160... 170° (рис. 4.114).
Поднятый в вертикальное положе-
ние второй блок до проектного по-
ложения довели тормозной расчал-
кой. На втором блоке, как и на пер-
вом, перед подъемом установили
такой же шевр, который использова-
ли для подъема следующего -
третьего блока, поднятого затем в
проектное положение так же, как
был поднят второй блок. Приведен-
ный пример рационален для стесненных монтажных площадок, на которых
невозможно заранее полностью собрать все сооружение.
В отечественной и зарубежной практике известны случаи монтажа и более
высоких башен по указанной схеме. Например, башню высотой 85,5 м в Ена-
киево возвели в три этапа. Вначале смонтировали базу на отметке 37,5 м гусе-
ничным краном, на этой отметке установили шарниры. Следующий блок мас-
565
сой 8 т, длиной 20 м подняли гусеничным краном и закрепили в шарнир, после
чего повернули в проектное положение. Аналогично был смонтирован третий
блок.
Монтаж вертолетами (рис. 4.115). В нашей стране и за рубежом накоп-
лен опыт возведения сооружений башенно-мачтового типа, подтверждающий
широкие технические возможности монтажа высоких сооружений вертолета-
ми и эффективность вертолетов как монтажных средств.
Опоры ЛЭП и РРЛ возводят методом наращивания из отдельных про-
странственных секций, полностью оформленных и подготовленных на земле.
При этом имеются две схемы монтажа: первая - сооружение полностью мон-
тируют вертолетом, начиная с нижней опорной секции; вторая - нижние сек-
ции устанавливают краном или мачтой в пределах технических возможностей,
а последующие секции - вертолетом.
Рис. 4.115. Схема монтажа мачты вертолетом (кинограмма):
I... VIII - этапы монтажа
Удобство и время наведения секций, а также точность посадки зависят от
конструкции направляющих устройств. В данном случае применили устройст-
во пирамидальной формы, сваренное из труб и установленное на смонтиро-
ванную секцию. Если конусная часть устройства облегчает наведение секции
на стык, то прямая обеспечивает временную устойчивость секции от опроки-
дывания до постоянной затяжки болтов фланцевого соединения. Это устрой-
ство позволяет устанавливать секции мачт с точностью ±2 см, что упрощает
выверку конструкции после установки.
Монтаж башен и мачт с помощью вертолетов имеет ряд преимуществ по
сравнению с традиционными способами:
- резко сокращаются сроки производства монтажных работ по сравнению с
обычными способами (в отдельных случаях в 30 раз), что позволяет дос-
рочно вводить в действие строящиеся объекты;
566
- отпадает необходимость в самоподъемных или подвесных кранах, мон-
тажных мачтах, порталах, а также в лебедках для их обслуживания и
стальных канатах. Экономятся затраты труда на перемещение грузоподъ-
емных средств по мере монтажа сооружений;
- исключаются дополнительные нагрузки на конструкции, возникающие в
процессе монтажа;
- при работе в труднодоступных районах имеется возможность отказаться
от строительства дорог и мостов.
Для эффективного выполнения монтажных работ с помощью вертолета
необходимы тщательная подготовка и высокий уровень организации работ,
что позволяет свести до минимума затраты летного времени.
10.2.3.5.2. Монтаж сооружений способом подращивания
Принцип способа подращивания заключается в том, что монтаж основной
части конструкций начинают со сборки самых верхних блоков сооружения.
Нижняя часть башни монтируется наращиванием и служит для закрепления на
ней подъемных и направляющих устройств, а также для восприятия гори-
зонтальных воздействий при выдвижении верхней части. Укрупненные блоки
полиспастами или гидравлическими устройствами выдвигают вертикально
вверх. К поднятым подращивают следующие за ними блоки. В такой после-
довательности продолжается монтаж до окончания возведения сооружения
согласно проекту.
Основные преимущества способом подращивания: работы по сборке кон-
струкций и оформлению узлов выполняются на низких отметках, что повышает
безопасность работ и создает условия для проведения качественного контроля
всех рабочих операций; рабочие места от начала и до конца монтажа основных
конструктивных частей башни остаются постоянными, что дает возможность их
оборудовать и создать хорошие санитарные условия для рабочих.
Недостатки: наличие мощных вспомогательных устройств при их ограни-
ченном использовании; необходимость держать все сооружение до заключи-
тельного момента монтажа навесу, что требует разработки специальных мер,
обеспечивающих устойчивость конструкций при монтаже.
Необходимо отметить, что монтаж конструкций подращиванием требует
специального подхода к проектированию сооружения еще на стадии техниче-
ского проекта.
10.2.3.6. Монтаж вентиляционных башен-труб комбинированным
способом
Сущность способа заключается в следующем: металлоконструкции карка-
са устанавливают в проектное положение наращиванием с помощью крана, а
трубу монтируют подращиванием с некоторым опережением монтажа каркаса.
Монтаж выполняется в такой последовательности (рис. 4.116):
I этап - монтаж опорной части башни гусеничным краном;
567
II этап - монтаж укрупненных на земле секций трубы, собранных вместе с
краном, причем кран закреплен на верхней секции трубы. Блок поднимается
гусеничным краном с перемещением основания по грунту;
111 этап - монтаж остальной части башни-трубы, который можно разде-
лить на следующие операции:
- блок трубы вместе с краном поднимают полиспастами на высоту следую-
щей подращиваемой секции;
- краном, установленным на трубе, монтируют конструкции каркаса и за-
крепляют их в проектном положении; полиспасты подъема труб перестав-
ляют и закрепляют к вновь смонтированным конструкциям каркаса;
- пристыковывают очередную секцию трубы; блок трубы поднимают вме-
сте с краном с помощью полиспастов.
Рис. 4.116. Схема монтажа башни-трубы комбинированным способом
В дальнейшем цикл операций повторяется до тех пор, пока башня-труба
не достигнет проектной отметки.
Комбинированный способ монтажа башен-труб характеризуется тем, что
наряду с поэлементным монтажом конструкций каркаса выполняется блочный
монтаж собственно трубы; процесс перестановки монтажного крана совмещен
с подъемом трубы, на которой установлен кран; возможно возведение соору-
жения в условиях стесненной монтажной площадки.
Возведение башенно-мачтовых сооружений из отдельных элементов или
блоков наращиванием отличается следующими особенностями:
- в процессе монтажа в подавляющем большинстве случаев в конструкциях
монтируемых сооружений не возникают нагрузки, требующие усиления
конструкций, как это имеет место при монтаже сооружений, заранее соб-
ранных в горизонтальном положении и поднимаемых целиком;
568
- не требуется специальной территории для сборки сооружений в горизон-
тальном положении; все оборудование для монтажа располагается в пре-
делах площадки, необходимой для эксплуатации;
- не нужно разделять технологию возведения на два отдельных этапа -
сборку и подъем. Конструкции сразу устанавливают, выверяют и закреп-
ляют в проектном положении. Практически метод осуществим для лю-
бой высоты;
- грузоподъемность оборудования определяется максимальной массой мон-
тажного элемента, поэтому оно легче и компактней оборудования и таке-
лажной оснастки, применяемых при монтаже сооружений, заранее соб-
ранных на земле,
- для монтажа сооружений требуются опытные верхолазы-монтажники и
сварщики, так как все работы ведутся на большой высоте в неудобных и
опасных условиях;
- работы, связанные с монтажом и демонтажом самоподъемного крана, пе-
рестановкой крана и подмостей, а также подъемом людей, подачей мате-
риалов и инструмента на высоту, увеличивают общую трудоемкость работ
по сравнению со способами, связанными со сборкой сооружения на земле
и последующим подъемом в проектное положение;
- производство работ на высоте зависит от погодных условий;
- контроль качества монтажа и монтажных соединений конструкций за-
труднен.
Монтаж сооружений из отдельных элементов или блоков выполняют по
двум основным схемам: наращиванием самоподъемными кранами и портала-
ми, стреловыми самоходными или «прислонными» кранами и вертолетами.
При общей схеме наращивания возможен монтаж конструкций поворотом во-
круг шарнира: подращиванием полиспастами или гидравлическими устрой-
ствами. При сооружении вентиляционных башен-труб применяют комбиниро-
ванную схему монтажа - каркас башни монтируют наращиванием, а трубу -
подращиванием.
При наличии на объекте самоходных стреловых кранов, которые по своим
техническим характеристикам смогут полностью осуществить монтаж соору-
жений методом наращивания, применение таких кранов рационально. Эффек-
тивным является крупноблочный монтаж предварительно укрупненных кон-
струкций с помощью самоходных кранов.
Монтаж сооружений «прислонными» кранами по имеющемуся опыту воз-
ведения вентиляционных башен-труб и опор ЛЭП есть основание считать эф-
фективным с точки зрения резкого сокращения сроков монтажа.
Монтаж сооружений самоподъемными мачтами и порталами отличается
сравнительно несложной такелажной оснасткой, однако производство требует
повышенного внимания и согласованности действий монтажников, находя-
щихся друг от друга на большом расстоянии. Кроме того, требуется большая
территория для размещения расчалок, якорей и лебедок.
569
Монтируют сооружения самоподъемными кранами в большинстве случаев
в два этапа: монтаж опорной части с помощью вспомогательных механизмов
или мачт и монтаж остальных конструкций самоподъемными кранами.
В ряде случаев при монтаже башенных конструкций при наличии на объекте
стреловых кранов или мачт с большой высотой подъема крюка рационально с
их помощью вести монтаж до отметок, находящихся в пределах технических
возможностей этих средств монтажа.
Монтаж сооружений наращиванием с поворотом вокруг шарнира якорей
рационален при стесненной территории. Способ отличается малыми затратами
на средства монтажа. Преимуществом подращивания являются возможность
работы в стесненных условиях и отсутствие верхолазных работ; недостатком -
необходимость в мощном оборудовании для подъема и поддержания навесу
всего блока. Комбинированный монтаж может быть рекомендован для возведе-
ния вентиляционных башен-труб и подобных им сооружений как крупноблочный
по монтажу трубы. При этом перестановка крана для монтажа конструкций кар-
каса на очередную стоянку совмещается с выжиманием трубы подращиванием.
10.2.4. Приемка башенно-мачтовых сооружений
Приемка смонтированных конструкций производится в процессе возведе-
ния сооружений в соответствии с проектом. На скрытые работы составляют
промежуточные акты: на установку закладных частей в центральном фунда-
менте мачт и в фундаментах башен; также в анкерных фундаментах мачт; на
заливку битумом фланцев трубчатых поясов мачт и башен; на натяжение гиб-
ких раскосов ключами с контролируемым усилием; на изготовление и испыта-
ние постоянных оттяжек.
После окончательного закрепления всех элементов конструкций осущест-
вляется приемка всего сооружения. Геодезическая съемка производится после
демонтажа монтажных кранов и приспособлений, без подвешенных полотен
или антенны, если скорость ветра не превышает 25% расчетной.
Допускаемые отклонения при монтаже конструкций мачт и башен (СНиП
Ш-18-75):
Смещение оси ствола и поясов башни от проект- ного положения 1/1000 высоты выверяемой точки над фундаментом
Смещение оси ствола и поясов мачты от проект- ного положения 1/1500 высоты выверяемой точки над фундаментом
Отклонение величины монтажного натяжения раскосов башен от проектного ±15%
Отклонение величины предварительного (мон- тажного) натяжения оттяжек мачт от проектного ±8%
Разница в величине натяжения оттяжек (из одного каната) одного яруса после демонтажа монтаж- ного крана 10%
570
При сдаче конструкций предъявляются следующие документы: деталиро-
вочные чертежи стальных конструкций; заводские сертификаты на стальные
конструкции, канаты, сплавы, метизы, электроды и другие материалы, входящие
в конструкцию сооружения и примененные на монтаже; акты приемки скрытых
работ. Кроме того, при сдаче сооружений предъявляются копии дипломов свар-
щиков, результаты геодезической съемки, журналы ведения сварки и производ-
ства работ и документы о согласовании допущенных отступлений от проекта.
10.3. Технология возведения промышленных дымовых труб
10.3.1. Дымовые трубы промышленные: основные виды
Дымовые трубы промышленного типа (рис. 4.117) используют в качестве
средства для отвода в верхние слои атмосферы продуктов горения, а также с
целью обеспечения разрежения в агрегатах, работа которых осуществляется на
естественной тяге.
Трубы, как правило, сооружают в 20...320м высотой, при этом конструк-
ции до 80 м высотой создают обычно из кирпича, тогда как более высокие де-
лают железобетонными. Исключение составляют трубы, отводящие газ, темпе-
ратура которого превышает 500 °C. Изготовление дымовых труб такого типа
выполняют из кирпича или металла с футеровкой, поскольку обычный бетон
для этого не годится, а жаропрочный бетон пока широко не используется.
Первоначально при строительстве дымовых труб использовался традици-
онный материал - кирпич.
Трубы возводились высо-
той до 60 м и служили
только для создания есте-
ственной тяги. Впоследст-
вии на первый план вышел
фактор загазованности воз-
духа промышленными вы-
бросами. Это определило
курс на строительство все
более высоких промыш-
ленных труб для рассеива-
ния в атмосфере вредных
примесей, содержащихся в
дымовых газах, и снижения
их концентрации в призем-
Рис. 4.117. Дымовые трубы промышленного типа
ном слое воздуха.
Трубы больших высот (более 100 м) в основном стали возводиться из мо-
нолитного железобетона. Массовое их строительство развернулось в нашей
стране в 1950-х гг. Постепенно совершенствовались конструкции и материалы
дымовых труб из железобетона.
571
В настоящее время в России большинство труб имеет высоту 120... 150 м,
несколько сот - 180... 250 м, небольшое количество - 330... 370 м.
На следующем этапе трубостроение пошло по пути создания конструкций
из листового металла. Было освоено производство дымовых труб высотой
35...40м. По сравнению с железобетонными трубами они имели меньшую
массу и наибольший уровень монтажной готовности. В настоящее время ме-
таллические трубы сооружаются высотой 100 м и более.
Дымовые трубы являются уникальными высотными конструкциями, под-
верженными воздействию тепловых, ветровых, массовых нагрузок. При их
эксплуатации происходит интенсивный процесс сернокислотной и гидросуль-
фитной коррозии, разъедающей антикоррозионные покрытия внутренних и
наружных поверхностей труб. Это требует применения материалов, обеспечи-
вающих многолетнюю стойкость конструкций дымовых труб.
Стремление выйти на новый уровень конструкционных материалов, обес-
печивающих качественный рывок в продлении сроков эксплуатации дымовых
труб и обеспечивающих их гарантированную надежность, заставило специали-
стов в 1980-е гг. обратить внимание на стеклопластик - наиболее распростра-
ненный композиционный материал, сочетающий высокую прочность с не-
большой плотностью.
Стеклопластик как конструкционный материал впервые стал применяться
в нашей стране в оборонной промышленности. Позаимствовав опыт США,
отечественное ракетостроение перешло на производство крупногабаритных
транспортно-пусковых контейнеров и корпусов ракетных двигателей твердо-
топливных ракет из стеклопластика, что позволило уменьшить трудоемкость и
металлоемкость производства ТПК, почти в два раза уменьшить его вес, а
также значительно повысить прочность изделия.
Самая высокая дымовая труба в мире была построена в 1987 г. в СССР, а
находится ныне на территории Казахстана. На высоту 420 м она отводит вы-
бросы Экибастузской ГРЭС-2, вырабатывающей электроэнергию из местного
высокозольного угля. Этой трубе немного уступает по высоте канадская Inco
Superstack с ее 385 м, возведенная в 1971 г.
В XXI в. ничего подобного уже не строилось - сегодня ставка делается на
очистные сооружения, которые серьезно снижают токсичность выбросов. Это,
однако, не означает, что трубы утратили свою актуальность - просто появи-
лась возможность строить их ниже, но не так чтобы намного: трубы выше
200 м возводятся и сегодня.
Классическим и самым первым материалом для строительства дымовых
труб был кирпич. Пока трубы оставались невысокими, все было отлично, но
по мере увеличения их высоты выяснилось, что кирпич имеет свои прочност-
ные пределы и недостаточно хорошо работает на сжатие. Впрочем, если по-
добрать кирпич покрепче и связующие растворы с особыми качествами, то
рекорды возможны и в этой области. Еще в 1919 г. американской компанией
Custodis Chimney в городе Анаконда, штат Монтана, была возведена самая вы-
сокая в мире кирпичная труба для отвода газов от множества медеплавильных
572
печей. Труба имеет коническую форму (диаметр 23 м у основания и 18 м у
вершины) и уходит в небо на 178,3 м. Толщина ее кирпичных стен у основания
составляет 180 см.
10.3.2. Технология возведения кирпичных дымовых
и вытяжных труб
Обычно такие трубы состоят из фундамента, ствола с теплоизоляцией и фу-
теровкой (рис. 4.118), а также гарнитуры, в которую входят ходовые лестницы
или скобы, стяжные кольца (для труб из кирпича), молниезащита и светофорные
площадки.
Нижнюю часть ствола трубы 3... 8 м высотой называют цоколем, тогда как
верхнюю - головкой. Трубы до 50 м высотой не оснащаются светофорными
площадками.
Фундамент дымовой промышленной трубы проектируют в форме цилинд-
ра (стакан) или усеченного конуса, опора которого представлена в виде много-
угольной или круглой плиты. Плита или стакан, как правило, изготавливаются
из железобетона или бетона. Пример кирпичной дымовой трубы приведен на
рис. 4.119.
Рис. 4.118. Футеровка дымовой трубы
Рис. 4.119. Пример кирпичной
дымовой трубы
Дымовые промышленные трубы устраивают по следующим правилам.
В большинстве случаев ствол трубы являет собой усеченный конус, уклон
наружных граней которого колеблется в пределах 0,02...0,03.
Цокольной части ствола обычно придают цилиндрическую форму. Невы-
сокие трубы (до 50 м) в некоторых случаях выполняют со стволом цилиндри-
ческой формы.
573
По своей высоте ствол трубы разбит на пояса, толщина стен которых по-
степенно снижается к верхней точке трубы. От одного пояса к следующему
переход осуществляют посредством уступов во внутренней кладке. Трубы
промышленные дымовые из нормального кирпича чаще всего имеют величину
уступов в полкирпича. Высота каждого пояса рассчитывается в зависимости от
внешних нагрузок и собственной массы.
Толщину верхнего пояса при его диаметре до 3 м обычно принимают рав-
ной не менее чем в 1 кирпич, если диаметр больше 3 м - от 1,5 кирпича. Высо-
та такого пояса при толщине в 1 кирпич не должна быть больше 12 м. Про-
мышленные дымовые трубы, высота которых 100 м, в нижней части ствола
имеют толщину стен приблизительно 1000 мм.
Дымовые трубы промышленные обязательно должны иметь армирование.
Для этого используют кольцевую арматуру, которую укладывают в швы меж-
ду рядами кирпича по периметру кладки.
Кольцевая арматура прокладывается в каждый четвертый ряд кирпича по
высоте. Кроме того, применяют и вертикальное армирование стальными
стержнями, состыкованными между собой.
Стыковку вертикальной арматуры устраивают методом нахлестки, равной
30 или более диаметрам стержней, подлежащих стыковке. Крюки в арматуре
загибают под прямым углом, а во время монтажа обращают в сторону внут-
ренней поверхности стволовой части.
Расположение стыков арматуры устраивают вразбежку - в одном сечении
по горизонтали не должно быть расположено более 50% всего количества сты-
ков стержней, идущих по вертикали.
Кольцевую арматуру выполняют из сборных стержней 8 мм в диаметре,
которые закладывают в горизонтальные швы во время кладки через каждые 4
ряда кирпича по высоте ствола.
Футеровка ствола осуществляется по аналогии отдельными поясами, ко-
торые опирают на уступы пояса ствола, расположенного ниже. Если темпера-
тура рабочей среды внутри трубы составляет до 300 °C, между кладкой и фу-
теровкой предусматривают 50-миллиметровый зазор, если температура выше
300 °C, а стены ствола более толстые - между кладкой и футеровкой прокла-
дывают теплоизоляционный слой (обычно из минеральной ваты).
При кладке ствола промышленной дымоходной трубы используют обыч-
ный кирпич из глины, прессованной пластичным методом, нормальный либо
лекальный, марка которого 100 или выше. Кладка ведется на сложном раство-
ре маркой по расчету 25... 100.
Футеровка для температуры в 500 °C изготавливается также из обычного
кирпича: при температуре до 350 °C с использованием сложного раствора,
свыше 350 °C - шамотно-цементного. Если температура превышает 500 °C,
футеровку возводят из шамотного кирпича с применением шамотно-
цементного раствора. Если в трубах предполагается наличие агрессивных га-
зов, в них дополнительно организовывают антикоррозионную защиту.
574
С целью восприятия температурного напряжения, которое появляется
при нагреве ствола газами, он снаружи подлежит охвату стяжными коль-
цами.
Такие кольца обычно выполнены в форме отдельных звеньев, изготовлен-
ных из стальной полосы 6... 10 мм толщиной, которые соединены друг с дру-
гом стяжными замками. Шаг между кольцами принимают исходя из расчета,
но при этом он должен быть в пределах 50... 150 см.
У этого рекордсмена не было последователей. В грядущие десятилетия
самым популярным конструкционным материалом стал железобетон. Железо-
бетонные трубы возводят и поныне, хотя уже существуют альтернативы в виде
металла и пластика.
10.3.3. Технология возведения железобетонных дымовых
и вытяжных труб
В сравнении с кирпичными дымовыми трубами дымовые промышленные
трубы из железобетона с аналогичными габаритами обладают рядом преиму-
ществ:
- стенки их ствола существенно тоньше;
- масса ствола практически в два раза меньше;
- для таких труб требуется фундамент более скромных размеров;
- процесс возведения ствола трубы из железобетона может быть полностью
механизирован, тогда как кирпичная кладка весьма трудоемка и длительна.
По своей конструкции промышленные
дымовые трубы могут быть составными (рис.
4.120) или монолитными (рис. 4.121). Со-
ставные сооружения собираются наподобие
конструктора, из отдельных поясов. Каждый
пояс, расположенный выше, имеет меньший
диаметр стенок.
Особенность железобетонных конструк-
ций состоит в том, что стенки таких труб
тоньше кирпичных стенок. Это уменьшает
общий вес труб, позволяя сэкономить на ма-
териале и времени возведения сооружений,
бетонная смесь укладывается в подготов-
ленную скользящую или переставную опа-
лубку. Это позволяет плавно уменьшать
толщину трубных стенок, сужая их кверху.
Уступы в таких конструкциях не нужны.
Для укладки слоя футеровки внутри таких
труб обустраивают специальные консольные
конструкции, которые после окончания ра-
боты удаляют.
Рис. 4.120. Пример составной
железобетонной трубы
575
БН14
БН48
БН51
БН54
БН57
ПС61
БН65
Ходовая
Молние-
ПСЦ
+i5о,ооо
ЗЛ1 _\£7 +147,000
+139,500
БН17
БН20
БН23
БН26
БН29
БН32
БН35
БН38
БН42
БН45
БН70
Проекти-
руемые
Дымоходы
+132,000
_х£Г +Ш,500
Год постройки трубу
^?+П7,000
+109>500
+102,000
+94’500
+87,000
+79,500
+72,000
+64,500
+57,000
_\£Г +49,500
+42,000
+34,500
+27,000
+19,500
+11,800
+7,000
Ось проемов
газоходов
Ось проемов
газоходов
Ось проемов
газоходов
±0,000
-4,000
ис- 4-121. Труба высотой около
150
npot
ПС29
И150
Ось ходовой
лестницы
Монтажный пР1
°-65х 1,75М
низ на отм. +57
(см. п. 4)
х/150
Ось ходовой
лестницы
/1150
Ось ходовой
лестницы
X Ось рае
\ проел
ПС48
Рабочих
проемов
ПС48
Для примера можно привести следующие значения. В нижней части трубы
высотой около 150 м толщина бетонной стенки составляет примерно 50 см, а в
самой верхней своей части всего 15 см.
Возведение трубы начинается с фундамента (рис. 4.122). Подобно ядру вы-
сотного здания, дымовая труба - это стержень, консольно защемленный в осно-
вании. Как под будущей трубой, так и под будущим высотным зданием заклады-
вается бетонная плита. Плита может опираться на сваи, может быть выполнена
на естественном основании, но в этом случае придется значительно увеличить
ее площадь. Поскольку дымовые трубы строятся, как правило, в стесненных ус-
ловиях промышленных территорий, обычно используют сваи. Над плитой уста-
навливается так называемый стакан - круглое основание будущей трубы.
Стволы монолитных конусообразных железобетонных труб возводят в пе-
реставной либо в скользящей опалубке, благодаря которой толщина стен
уменьшается постепенно, без уступов. По причине этого для обеспечения опо-
ры футеровки внутри ствола выполняют специальные консоли.
Рис. 4.122. Сооружение фундамента под дымовую
трубу - так называемого стакана. Сначала монтиру-
ется арматура, затем создается бетонная форма
577
Толщина стенок цилиндрических труб снижается уступообразно, по ана-
логии с кирпичными. Конические трубы 120... 150 м высотой обладают тол-
щиной стен ствола в самом низу около 40...50 см, тогда как в верхней части -
15 см. Толщина стенки цилиндрических труб составляет минимум 12 см, ук-
лон ствола - 0,01... 0,03.
Все бетонные дымоотводы подлежат обязательному армированию. Арми-
рование ствола производится кольцевой и вертикальной арматурой периоди-
ческого или круглого профиля. Располагают арматуру у наружной поверхно-
сти под слоем защиты до 40 мм.
Сооружение трубы в чем-то сходно с монолитным строительством зданий -
она поэтапно растет вверх. Разница лишь в том, что в распоряжении трубокла-
дов не просторные этажи, а пространство, ограниченное диаметром трубы, -
всего несколько метров.
Существует два основных метода сооружения труб - подъемно-перестав-
ной опалубки и скользящей опалубки.
Первый метод технологически проще, дешевле, но уступает второму в
скорости работ и в качестве железобетонного ствола трубы.
Возведение монолитных железобетонных труб
в подъемно-переставной опалубке
Рис. 4.123. Начало возведения железобетонной трубы
методом переставной опалубки
На шахтном подъемнике (решетчатой конструкции) установлена подъем-
ная головка, к которой будет прикреплена рабочая площадка с внешней опа-
лубкой.
Если трубу возводят методом подъемно-переставной опалубки, то на фун-
даменте (внутри будущей трубы) устанавливают наращиваемую решетчатую
конструкцию - шахтный подъемник. Он используется для подъема наверх
578
строительных материалов (арма-
туры, бетона), а также служит
опорой для электромеханичес-
кого подъемного механизма -
«подъемной головки». К головке
подвешивается круглая площад-
ка, с которой свисает внешняя
часть опалубки. Внутренняя (пе-
реставная) часть опалубки мон-
тируется дополнительно. Опа-
лубка собрана, закреплена, в ней
установлена арматура, после это-
г° укладывается бетонная смесь рис 4 ш Возведение железобегонной
(рис. 4.123). После того как бетон методом переставной опалубки
наберет конструктивную проч-
ность, головка поднимает площадку на 2,5 м (рис. 1.124). Все повторяется сно-
ва. Таким образом, труба нарастает кольцами, и каждое из этих колец имеет
внутренний выступ, так называемую консоль.
Технология возведения монолитных железобетонных труб
в подъемно-переставной опалубке
В подъемно-переставной опалубке бетонируют высотные сооружения ко-
нической или прямоугольной формы с изменяемым сечением. При возведении
железобетонных труб или других сооружений конической формы используют
опалубку из двух конических оболочек, подвешенных к радиальным направ-
ляющим, которые прикреплены к кольцевой раме, подвешенной на петлях к
шахтному подъемнику. Наружная оболочка состоит из панелей трапециевид-
ной формы, придающих опалубке необходимую конусность (рис. 4.125).
Панели, выполненные из стального листа, обрамленного уголками, жестко
скрепляют поверху с помощью специальной накладки и между собой по боко-
вым торцам на болтах. Панели внутренней оболочки вдвое меньше по высоте,
их навешивают в два яруса.
Сооружение бетонируют поярусно. После того как бетон в очередном яру-
се достигнет необходимой прочности, опалубку переставляют на вышераспо-
ложенный ярус. При этом регулируют опалубку в радиальном направлении.
Разновидностью подъемно-переставной опалубки являются механизиро-
ванные опалубочные агрегаты, впервые разработанные в СССР. Такой агрегат
был применен при возведении телевизионной башни в Останкино. Агрегат со-
стоял из ствола с винтовым подъемником, обоймы и двух трехпалых опорных
балок с выдвижными опорами. Обойма агрегата несла на себе рабочую пло-
щадку с закрепленными на ней краном, подвесными лесами и кольцевыми на-
ружной и внутренней опалубками (рис. 4.126). Щиты наружной опалубки ус-
танавливали на всю высоту секции (5,25 м), а внутренней - наращивали поя-
русно. Агрегат поднимали путем последовательного вынимания ствола агрегата
579
10.
1
Рис. 4.125. Схема бетонирования ствола трубы в переставной опалубке:
/ - подъемная головка; 2 - тепляк; 3 - рабочая площадка; 4 - наружная
опалубка; 5 - внутренняя опалубка; 6,7- подвесные леса; 8 - «юбка» тепляка;
9 - шахтоподъемник; 10 - ковш грузовой клети; 11 - приемно-раздаточный
бункер для бетонной смеси
с опиранием выдвижных опор в специально оставленных нишах. Подъем на-
чинали через 30 ч после окончания бетонирования очередной секции. После
перестановки агрегат центрировали, перевешивали опалубку, наращивали
арматуру и бетонировали. Всего в ствол башни от отметки 63 и до отметки
385,6 м с применением агрегата было уложено около 5000 м3 бетона при
средней скорости возведения башни 0,69 м/сут. Предварительное напряже-
ние башни осуществляли натяжением стальных канатов по внутренней по-
верхности, после того как было закончено ее бетонирование и бетон достиг
проектной прочности. Всего в стволе башни до отметки 385,6 м было распо-
580
ложено восемь горизонтов анкеровки канатов. Пневматическая (надувная)
опалубка является разновидностью разборно-переставной. Ее применяют в
основном для бетонирования купольных или сводчатых покрытий неболь-
ших пролетов и изготовляют из прорезиненных и других специальных тка-
ней. Пневматическую опалубку в виде оболочки, свернутой в рулон, достав-
ляют к месту установки на автомобиле, расстилают и закрепляют. При на-
гнетании в замкнутое пространство воздуха оболочка принимает заданную
форму. После достижения распалубочной прочности воздух из оболочки вы-
пускают и конструкция освобождается от опалубки.
В 1960-е гг. в Швеции была разработана более прогрессивная технология
строительства железобетонных труб - метод скользящей опалубки. В этом
Рис. 4.126. Схема бетонирования ствола башни с помощью самоподъемного агрегата:
а...в - последовательные этапы бетонирования ствола и перемещения агрегата; 1 - обшивка
тепляка; 2 - полноповоротный кран грузоподъемностью 5 т; 3 - обойма агрегата; 4 - рабочая
площадка; 5 - наружная опалубка; 6 - наружные подвесные леса; 7, 8 - выдвижные опоры
обоймы и ствола; 9 - ствол агрегата; 10 - опорные балки агрегата; 11 - внутренние подвесные
леса; 12 - внутренняя опалубка; 13 - «юбка» тепляка; 14 - защитная площадка
581
случае рабочая площадка с опалубкой двигается от нулевой отметки, подни-
маясь на домкратных стержнях, которые остаются в теле бетона. Высота опа-
лубки 1,2 м, но укладка бетона происходит слоями по 20-30 см. Как только
слой обретает конструктивную прочность 5 МПа, укладывается следующий.
Метод скользящей опалубки позволяет наращивать строящуюся трубу на 3 м и
более в сутки, процесс идет практически непрерывно, и нет необходимости
разбирать и собирать опалубку.
Однако это сложная и дорогая технология. Оборудование для строитель-
ства труб методом скользящей опалубки производят только две фирмы в мире,
и его эксплуатация настолько сложна, что приходится использовать его только
под контролем иностранных супервайзеров, представляющих производителя.
Строить же конические сооружения этим методом умеют только австрийцы.
Метод скользящей опалубки имеет еще два недостатка. Во-первых, его прак-
тически нельзя применять при минусовых температурах (при непрерывной
подаче и укладке бетонной смеси возникают проблемы с термообработкой и
выдерживанием бетона), а во-вторых, технология предполагает бесперебой-
ный подвоз бетона по жесткому графику поставки в течение длительного вре-
мени производства работ.
При возведении железобетонной трубы в зимнее время, особенно если
речь идет о скользящей опалубке, для производства работ устраивается тепляк,
где плюсовая температура поддерживается с помощью калорифера (рис. 4.127).
Рис. 4.127. Устройство тепляка при возведении железобетонной
трубы в зимнее время
Помимо внешнего ствола железобетонной трубы есть еще и внутренняя
оболочка, так называемая футеровка. Она выполняется, как правило, из огне- и
кислотоупорного кирпича. Футеровка (в отечественных конструкциях) тоже
состоит из отдельных колец, каждое из которых опирается на свою консоль.
582
В западных трубах футеровка представляет собой обычно цельный отдельный
ствол, который устанавливается внутри основного. Между футеровкой и желе-
зобетонным стволом делается теплоизолирующая прослойка из минеральной
ваты, а то и просто ничем не заполненной пустоты.
При температуре внутри ствола более 100 °C необходима футеровка. При
относительно невысоких температурах футеровка выполняется в половину
кирпича с зазором между кирпичом и бетоном около 4...5 см. При более высо-
ких температурах воздушный зазор может доходить до 15 см. Кроме того,
производится прокладка теплоизоляционного слоя.
Задача футеровки и теплоизоляции - сберечь железобетонный ствол от
действия отводимых газов. Во-первых, газы бывают очень горячими, на стекло-
роизводстве, например, их температура достигает порой 400 °C. Но более того,
отводимые газы обладают еще и агрессивными свойствами. В них чаще всего
присутствуют соединения серы. Если труба запроектирована неправильно или
изменены условия ее эксплуатации, в стволе трубы на определенной высоте
возможно образование зоны точки росы, и газообразные отходы начнут кон-
денсироваться. При наличии водяного пара, который в трубе есть всегда, со-
единения серы могут дать серную кислоту, и прямо в трубе пойдет кислотный
дождь. Агрессивный конденсат, стекающий по футеровке, представляет боль-
шую опасность. При сильном перепаде температуры газов внутри трубы и воз-
духа снаружи происходит миграция влаги: конденсат проникает внутрь желе-
зобетонного ствола и разъедает арматуру и бетон.
Иногда конденсат выступает на наружной поверхности трубы в виде беле-
сых пятен, а в зимний период превращается в огромные сосульки. Тогда гово-
рят: труба плачет. Чтобы исключить та-
кие явления, футеровку покрывают спе-
циальными составами, снижающими ее
проницаемость для конденсата (рис.
4.128). А вот в трубах, отводящих газы
при сжигании угля (в России много
угольных разрезов и много ТЭЦ при
них), защита футеровки возникает есте-
ственным образом: образующийся налет
прекрасно защищает кирпич.
Впрочем, железобетонным трубам с
их трудоемкими технологиями есть аль-
тернатива - металлические конструкции.
Металлические трубы бывают отдельно
стоящими (в этом случае металла нужно
много) или закрепленными в несущем
портале, имеющем вид решетчатой фер-
мы (рис. 4.129). Возведение таких труб
технологически проще, они более ре- Рис. 4.128. Один из финальных этапов
монтопригодны, но менее долговечны. сооружения трубы - ее окраска
583
Рис. 4.129. Сооружение дымовой трубы из металла
Сооружение дымовой трубы из металла имеет свои технологические
сложности. Один из наиболее дорогостоящих моментов - использование
сверхтяжелых кранов для доставки на большую высоту секций будущей трубы.
Выбор в пользу металлической трубы должен основываться на экономиче-
ских расчетах. Если железобетонная труба наращивается, то металлическую на-
до собирать из кольцевых элементов с помощью кранов. Краны, способные
поднять детали трубы на высоту 150 м, - это уникальные машины, аренда кото-
рых может обходиться в миллион рублей в день и выше. Чтобы удешевить про-
цесс, мы сейчас экспериментируем с другой технологией. На всю высоту трубы
выстраивается решетчатая легкосборная ферма, а затем внутри нее монтируется
труба из металлических колец. Она наращивается либо сверху (тогда секции
поднимаются вверх с помощью лебедки), либо снизу (тогда построенная часть
трубы поднимается на домкратах). В данном случае тяжелые краны не нужны.
10.3.4. Технология возведения металлических дымовых
и вытяжных труб
Возведение металлических дымовых труб (как отдельно стоящих, так и
установленных на конструкциях котельного и промышленного оборудования)
осуществляется в основном в условиях действующих предприятий или в пери-
од строительства новых объектов, что, в свою очередь, связано с ограниченной
территорией для производства работ и предельно сжатыми сроками, отведен-
ными на строительно-монтажные работы.
Высокая заводская готовность конструкций и четко разработанный проект
производства работ (ППР), учитывающий все нюансы строительной площадки
(размеры площадки, наличие сетей и коммуникаций, возможность использова-
ния тех или иных грузоподъемных механизмов) (рис. 4.130), позволяют сокра-
тить сроки и упростить производство строительно-монтажных работ.
584
Рис. 4.130. Пример проекта производства работ на монтаж дымовой трубы
Последовательность выполнения работ по возведению металлических ды-
мовых труб продиктована конструкцией этого сооружения и его элементов.
При возведении отдельно стоящих дымовых труб определяется следую-
щая последовательность работ (рис. 4.131).
Выполняются работы по подготовке строительной площадки к проведе-
нию строительных и монтажных работ по возведению дымовой трубы. При
этом выполняются работы по сносу и удалению из-под пятна застройки конст-
рукций и фундаментов существующего здания и его подземных коммуникаций
(в случае их наличия в зоне строительства). Кроме того, устанавливается вре-
менное ограждение строительной площадки и устраиваются временные подъ-
ездные пути и проезды, обеспечивающие возможность свободного доступа
рабочих, механизмов и автотранспорта к месту проведения работ, и проводят-
ся временные сети электроснабжения и освещения.
Отрывается котлован до проектной отметки под фундамент дымовой трубы
(рис. 4.132). Выемка грунта осуществляется с помощью экскаватора с частич-
ным его складированием вблизи от места строительства для последующего ис-
пользования этого грунта для обратной засыпки котлована. Частично грунт от-
возится в специально отведенные для этого места складирования или утилиза-
ции. Перемещение грунта вблизи котлована осуществляется бульдозером, а
перевозка грунта к месту его складирования осуществляется автосамосвалами.
585
Рис. 4.131. Складирование элементов дымовой трубы
Рис. 4.132. Устройство котлована с креплением стенок
В случае если проектом предусмотрено устройство свайного поля в котло-
ване фундамента, с отметки дна котлована устраивается свайное основание
(поле) (рис. 4.133), состоящее из забивных или буронабивных свай.
586
Рис. 4.133. Устройство свайного поля под фундамент трубы
В подготовленном котловане поверх свайного поля возводится монолит-
ная железобетонная плита фундамента дымовой трубы. При этом последова-
тельно выполняются следующие работы:
- зачищается вручную дно котлована;
- бетонируется бетонная подготовка под плиту фундамента и выполняется
обмазочная гидроизоляция по верхней поверхности бетонной подготовки;
- выставляется опалубка и устанавливается арматура и арматурные каркасы
плиты фундамента;
- устанавливаются анкерные группы и закладные детали для крепления над-
земных конструкций дымовой трубы;
- выполняется непрерывное бетонирование массива плиты фундамента;
- после набора достаточной прочности бетоном плиты фундамента снима-
ется опалубка плиты и выполняется гидроизоляция боковой поверхности
плиты фундамента;
- устанавливаются детали заземляющих контуров молниезащиты;
- выполняется обратная засыпка котлована с трамбовкой грунта.
Арматура укладывается и устанавливается в фундаменте с перепуском
стыков на длину не менее 35 диаметров стыкуемой арматуры, все стыки и пе-
ресечения арматурных стержней перевязываются вязальной проволокой. Ар-
матура должна быть очищена от грязи, ржавчины, масляных пятен и других
загрязнений (рис. 4.134). После приемки армирования и установки опалубки
осуществляется бетонирование фундамента. Работы ведутся непрерывно,
круглосуточно, желательно при положительной температуре наружного воз-
духа. При отрицательных температурах необходимо выполнять специальные
мероприятия - добавки в бетон, прогрев и т.д. Подача бетонной смеси осуще-
ствляется по всему периметру фундамента двумя бетононасосами или по пе-
реносным желобам-ру ко вам от автобетоновозов. Высота падения бетонной
смеси из «хобота» бетононасоса не должна превышать 30...40 см. Толщина ка-
ждого уплотняемого вибраторами слоя бетона должна быть не более 30 см.
После окончания бетонирования плиты фундамента выполняется гидроизоляция
587
ее наружной поверхности с помощью гудронатора. Обратная засыпка котлова-
на выполняется механизированным способом с помощью бульдозера и трам-
бовки, а также с укаткой грунта тяжелыми катками с его проливкой водой.
Рис. 4.134. Армирование плиты фундамента и установка закладных деталей
Рис. 4.135. Заводская готовность конструкций к монтажу и работам по укрупнитель-
ной сборке
588
На набравшем свои прочностные характеристики железобетонном фунда-
менте или на смонтированных и сданных по акту приемки конструкциях ко-
тельного или промышленного оборудования устанавливаются металлические
конструкции дымовой трубы. При этом выполняются работы по укрупнитель-
ной сборке и монтажу (при наличии) конструкций несущей башни (каркаса)
дымовой трубы и ее газоотводящего ствола. Для этого выполняется изготовле-
ние металлических конструкций несущей башни (каркаса), площадок обслу-
живания и ходовых лестниц.
Все металлоконструкции должны изготавливаться в заводских условиях
(рис. 4.135).
Для ускорения работ по укрупнительной сборке, а также для устройства
более качественного покрытия антикоррозионную и маркировочную окраску
металлических конструкций дымовых труб рекомендуется осуществлять на
заводе-изготовителе, а на строительной площадке производить ремонтные и
восстановительные работы по нанесению ЛКМ. Доставка конструкций несу-
щей башни на стройплощадку осуществляется в габаритных пакетах в разо-
бранном виде железнодорожным или автомобильным транспортом в зависи-
мости от места расположения завода-изготовителя.
Выполняется укрупнительная сборка металлических конструкций в про-
странственные монтажные блоки (рис. 4.136). Работы ведутся вблизи фунда-
мента дымовой трубы или конструкций оборудования, на которые устанавли-
вается дымовая труба, на свободной территории, на площадке с твердым по-
крытием (дорожные плиты, щебеночное покрытие) с помощью гусеничного,
автомобильного крана или башенного крана с использованием инвентарных и
переставных лесов и подмостей.
Сборка конструкций в укрупненные блоки осуществляется на болтах или
на сварке (рис. 4.137).
Рис. 4.136. Укрупненные в пространственные блоки и подготовленные к монтажу
металлические конструкции
589
Рис. 4.137. Металлические конструкции, установленные (смонтированные):
а - на фундамент; б - на конструкции котельного оборудования
Сварка металлоконструкций должна проводиться сварщиками, имеющими
удостоверения на право производства соответствующих сварочных работ, вы-
данные им согласно требованиям «Правил аттестации сварщиков», утвер-
жденных Госгортехнадзором России. Способ сварки металлоконструкций на
разных этапах их укрупнения и монтажа должен быть определен проектом
производства работ (ППР) и проектом производства сварочных работ (111 1СР).
Сварочные материалы перед использованием должны быть проконтроли-
рованы:
- на наличие сертификата (на электроды, проволоку и флюс) с проверкой
полноты приведенных в нем данных и их соответствия требованиям стан-
дарта, технических условий или паспорта на конкретные сварочные мате-
риалы;
- на наличие на каждом упаковочном месте (пачке, коробке, ящике, мотке,
бухте и пр.) соответствующих этикеток (ярлыков) или бирок с проверкой
указанных в них данных;
- на отсутствие повреждений упаковок и самих материалов;
- на наличие для баллонов с газом соответствующего документа, регламен-
тированного стандартом.
При отсутствии сертификатов на электроды и порошковую проволоку не-
обходимо определять механические свойства стыковых сварных соединений,
выполненных с применением этих материалов.
Оборудование для сварки и резки, аппаратура для дефектоскопии, кон-
трольно-измерительные приборы (амперметры, вольтметры и др.), поставляе-
мые отдельно от оборудования, и сборочно-сварочная оснастка должны иметь
590
паспорт завода-изготовителя, подтверждающий пригодность данного экземп-
ляра оборудования для предназначенной работы.
Оборудование, применяемое для сварки и резки, должно обеспечивать за-
данные ПТД режимы, а также контроль параметров режима.
Все поступающие на укрупнительную площадку изделия и элементы конст-
рукции должны быть до начала сборки проверены мастером (или другим ответ-
ственным лицом) на наличие клейм, маркировки, а также сертификатов завода-
изготовителя, подтверждающих соответствие материалов их назначению.
Детали под сварку должны поступать обработанными в соответствии с
требованиями нормативной документации, чертежей и технологических про-
цессов на их изготовление. При отсутствии клейм, маркировки или сертифика-
тов изделия и элементы конструкций к дальнейшей обработке не допускаются.
Сборка элементов в плоскостные и пространственные конструкции на сбо-
рочной площадке должна производиться на стеллажах или стендах с примене-
нием сборочных приспособлений, обеспечивающих требуемую точность сборки.
В монтажной практике для сборки конструкций применяют главным обра-
зом фиксирующие, стягивающие и распорные устройства.
К сварке металлоконструкций следует приступать после приемки сбороч-
ных работ мастером по сварке или другим ответственным лицом, а также после
проверки условий производства работ и выполнения организационных меропри-
ятий по обеспечению безопасности производства работ (защита от атмосферных
осадков, наличие площадок, лесов, подмостей, приставных лестниц и т.д.).
Сварку конструкций при укрупнении и в проектном положении следует
проводить после проверки правильности сборки.
Операционный контроль сварочных работ выполняется производственны-
ми мастерами службы сварки и контрольными мастерами службы техническо-
го контроля (СТК).
Перед началом сварки проверяется:
- наличие у сварщика допуска к выполнению данной работы;
- качество сборки или наличие соответствующей маркировки на собранных
элементах, подтверждающей надлежащее качество сборки;
- состояние кромок и прилегающих поверхностей;
- наличие документов, подтверждающих положительные результаты кон-
троля сварочных материалов;
- состояние сварочного оборудования или наличие документа, подтвер-
ждающего надлежащее состояние оборудования;
-температура предварительного подогрева свариваемых деталей (если та-
ковой предусмотрен НТД или ПТД).
В процессе сварки проверяется:
- режим сварки;
- последовательность наложения швов;
- размеры накладываемых слоев шва и окончательные размеры шва;
- выполнение специальных требований, предписанных ПТД;
- наличие клейма сварщика на сварном соединении после окончания сварки.
591
Контроль качества сварных соединений стальных конструкций произво-
дится:
- внешним осмотром с проверкой геометрических размеров и формы швов в
объеме 100%;
- неразрушающими методами (радиографированием или ультразвуковой
дефектоскопией) в объеме не менее 0,5% длины швов. Увеличение объема
контроля неразрушающими методами или проведение контроля другими
методами происходят в случае, если это предусмотрено чертежами КМ
или НТД (ПТД).
На каждое свариваемое изделие кроме журнала сварочных работ оформ-
ляется следующая техническая документация:
- исполнительная схема (сварочный формуляр) монтажных стыков;
- сертификаты (или их копии) на электроды, проволоку и флюс, использо-
ванные при производстве работ по сварке данного изделия;
- акты на проверку внешним осмотром сварных соединений;
- заключения по ультразвуковому или радиографическому контролю свар-
ных соединений.
При сборке конструкций на болтах отверстия в деталях конструкций
должны быть совмещены и детали зафиксированы от смещения сборочными
пробками, а пакеты плотно стянуты болтами. В собранном пакете болты за-
данного в проекте диаметра должны пройти в 100% отверстий. Допускается
прочистка 20% отверстий сверлом, диаметр которого равен диаметру отвер-
стия, указанному в чертежах.
В случае несоблюдения этого требования с разрешения организации - раз-
работчика проекта отверстия следует рассверлить на ближайший больший
диаметр с установкой болта соответствующего диаметра.
Запрещается применение болтов и гаек, не имеющих клейма предприятия-
изготовителя и маркировки, обозначающей класс прочности.
Головки и гайки болтов, в том числе фундаментных, должны после затяж-
ки плотно (без зазоров) соприкасаться с плоскостями шайб или элементов кон-
струкций, а стержень болта выступать из гайки не менее чем на 3 мм.
Качество затяжки постоянных болтов следует проверять остукиванием их
молотком, при этом болты не должны смещаться.
В случае сборки конструкций на высокопрочных болтах с контролируе-
мым натяжением к выполнению соединений на болтах с контролируемым на-
тяжением могут быть допущены рабочие, прошедшие специальное обучение,
подтвержденное соответствующим удостоверением.
В сдвигоустойчивых соединениях соприкасающиеся поверхности деталей
должны быть обработаны способом, предусмотренным в проекте.
С поверхностей, подлежащих, а также не подлежащих обработке сталь-
ными щетками, необходимо предварительно удалить масляные загрязнения.
Состояние поверхностей после обработки и перед сборкой следует кон-
тролировать и фиксировать в специальном журнале.
592
До сборки соединений обработанные поверхности необходимо предохра-
нять от попадания на них грязи, масла, краски и образования льда. При несо-
блюдении этого требования или начале сборки соединения по прошествии бо-
лее 3 суток после подготовки поверхностей их обработку следует повторить.
Запрещается применение болтов, не имеющих на головке заводской мар-
кировки временного сопротивления, клейма предприятия-изготовителя, ус-
ловного обозначения номера плавки, а на болтах климатического исполнения
ХЛ - также и букв «ХЛ».
Перед установкой болты, гайки и шайбы должны быть подготовлены.
Заданное проектом натяжение болтов следует обеспечивать затяжкой гай-
ки или вращением головки болта до расчетного момента закручивания, либо
поворотом гайки на определенный угол, либо другим способом, гарантирую-
щим получение заданного усилия натяжения.
Порядок натяжения должен исключить образование неплотностей в стяги-
ваемых пакетах.
Динамометрические ключи для натяжения и контроля натяжения высоко-
прочных болтов необходимо тарировать не реже одного раза в смену при от-
сутствии механических повреждений, а также после каждой замены контроль-
ного прибора или ремонта ключа. После натяжения всех болтов в соединении
старший рабочий-сборщик (бригадир) обязан в предусмотренном месте поста-
вить клеймо (присвоенный ему номер или знак).
Все работы по натяжению и контролю натяжения следует регистрировать
в журнале выполнения соединений на болтах с контролируемым натяжением.
Выполняется монтаж металлических конструкций несущей башни дымо-
вых труб. Монтаж ведется методом наращивания или подращивания при по-
мощи грузоподъемных механизмов, определенных при разработке проекта
производства работ.
Одним из наиболее распространенных методов монтажа металлических
конструкций дымовых труб является метод наращивания, при этом на фунда-
мент дымовой трубы монтируется укрупненный первый (нижний) монтажный
блок газоотводящего ствола или несущей башни и ее площадка обслуживания,
и затем этот блок закрепляется на анкерных болтах к фундаменту дымовой
трубы. После этого монтируется второй монтажный блок газоотводящего
ствола или несущей башни и ее площадка; потом третий блок и площадки, и
так до верха газоотводящего ствола или башни. Стыковка монтажных блоков
осуществляется на болтах через фланцы или на сварке, крепление площадок и
лестниц к блокам осуществляется на болтах или на сварке (рис. 4.138).
В случае использования несущей (поддерживающей) башни монтаж газо-
отводящего ствола или нескольких стволов (при использовании конструкции
многоствольных труб) монтаж ведется также методом наращивания парал-
лельно с монтажом блоков башни (рис. 4.139).
При проведении монтажных работ методом наращивания монтаж газоот-
водящего ствола осуществляется после окончания монтажа конструкций не-
сущей башни (каркаса) дымовой трубы. Монтаж ведется методом подращива-
593
ния с помощью грузоподъемных лебедок, устанавливаемых возле дымовой
трубы на уровне земли. При этом на верхней усиленной площадке обслужива-
ния устанавливаются монтажные блоки, ролики и другие монтажные приспо-
собления. Монтаж конструкций газоотводящего ствола осуществляется путем
подъема конструкций ствола внутри несущей башни (каркаса).
Рис. 4.138. Монтаж металлических конструкций дымовых труб методом
наращивания
Рис. 4.139. Монтаж газоотводящих стволов дымовых труб методом
наращивания:
а - многоствольных дымовых труб; б - одноствольных дымовых труб
594
Подъем осуществляется двумя грузоподъемными лебедками. Газоотводя-
щий ствол собирается в единую конструкцию из укрупненных элементов -
царг. Стыковка царг осуществляется на болтах или на сварке внизу дымовой
трубы после подачи их внутрь несущей башни. При этом сначала внутрь баш-
ни подается верхняя царга газоотводящего ствола в вертикальном положении,
где эта царга закрепляется к тросам грузоподъемных лебедок и поднимается
на высоту, необходимую для того, чтобы под эту царгу можно было завести
вторую от верха царгу. Затем верхняя царга опускается на заведенную под нее
царгу и царги стыкуются с помощью болтов или сварки. Далее состыкованные
царги лебедками приподнимаются, под них заводится следующая, третья цар-
га, вышележащие царги опускаются и стыкуются, и так до сборки всего газо-
отводящего ствола.
После полной сборки ствола газоотводящий ствол подвешивается на уси-
ленной несущей площадке дымовой трубы. На промежуточных площадках
дымовой трубы устанавливаются скользящие распорки-упоры газоотводящего
ствола. Выполняются работы по устройству светоограждения и молниезащиты
дымовой трубы.
При возведении металлических дымовых труб подлежат освидетельство-
ванию следующие виды строительных и монтажных работ с составлением со-
ответствующих актов и внесением записей в соответствующие журналы работ:
- подготовительные работы по подготовке площадки строительства, вклю-
чая удаление существующих строений, их фундаментов и коммуникаций;
- земляные работы при вскрытии котлована;
- пробуренные скважины и арматурные каркасы буронабивных свай;
- бетонирование свай и испытание пробных свай;
- бетонирование и гидроизоляция бетонной подготовки фундамента;
- армирование, каркасы, закладные детали и анкерные группы железобе-
тонной плиты фундамента;
- установка опалубки, бетонные работы и гидроизоляция плиты фундамента
дымовой трубы;
- работы по установке заземляющих контуров молниезащиты и работы по
обратной засыпке котлована;
- готовые конструкции несущей металлической башни, поставляемые с за-
вода-изготовителя;
- укрупненные в пространственные блоки конструкции несущей башни и ее
площадки и антикоррозионная окраска этих конструкций;
- смонтированные конструкции несущей башни и стыки блоков башни;
- монтажные лебедки, блоки, ролики и тросы, используемые для монтажа
конструкций газоотводящего ствола;
- царги цилиндрического газоотводящего ствола из титана, поставляемые
под монтаж с завода-изготовителя;
- сварные швы при стыковке царг на монтаже газоотводящего ствола;
- места опирания и места установки распорок газоотводящего ствола с
обеспечением наличия в этих местах проектных зазоров;
595
- работы по монтажу элементов молниезащиты (молниеприемников и мол-
ниеотводов);
- электротехнические работы по монтажу системы светового ограждения.
При этом составляются соответствующие акты приемки и акты скрытых
работ:
- акт геодезической разбивочной основы строящегося сооружения;
- акт выполнения подготовительных работ на площадке строительства с
учетом освобождения пятна застройки от существующих строений, фун-
даментов и коммуникаций;
- акт освидетельствования грунтов котлована фундамента;
- акты освидетельствования пробуренных скважин, их глубины и зачистки;
- акты освидетельствования арматурных каркасов буронабивных свай;
- акты отбора проб бетонной смеси и испытания контрольных образцов;
- протокол испытания пробных свай динамической нагрузкой;
- акт приемки свайного поля;
- акт приемки бетонной подготовки фундамента и ее гидроизоляции;
- акты приемки арматурных работ, установки каркасов, анкерных групп и
закладных деталей перед бетонированием плиты фундамента;
- акт приемки установленной опалубки плиты фундамента дымовой трубы;
- акт приемки фундамента после снятия опалубки и перед выполнением его
гидроизоляции;
- акт приемки фундамента, в том числе геодезический, под возведение над-
земных конструкций дымовой трубы;
- акты геодезической съемки и контроля за вертикальностью и геометриче-
ской правильностью поддерживающего каркаса и газоотводящего ствола
дымовой трубы;
- акты скрытых работ по антикоррозионному покрытию конструкций;
- акты ультразвукового контроля монтажных сварных швов царг газоотво-
дящего ствола;
- акты контроля электротехнических устройств;
- акт проведения контрольных испытаний молниезащиты.
Молниезащита промышленных дымовых труб, как правило, выполнена из
молниеприемника - из газовых труб, которые закреплены на головке трубы и
соединены друг с другом тросом либо стальной полосой из токоотводящего
провода, выполненного из круглой стали или оцинкованного троса, а также из
заземления в виде газовых труб, которые заглублены в землю и объединены
полосовой сталью.
10.3.5. Промышленные дымовые трубы из стеклопластика
В 1974 г. впервые в СССР ПО «Авангард», серийный производитель круп-
ногабаритных изделий из стеклопластика для нужд оборонной промышленно-
сти страны, использовал стеклопластик в производстве дымовых труб: газоот-
водящий ствол в 100 м был установлен на ПО «Минудобрения» (г. Воскре-
596
сенск, Московская область). В 1978 г. дымовая труба из стеклопластика была
установлена на сернокислотном производстве в г. Сумы (Украина). Это были
еще первые, во многом экспериментальные образцы трубной продукции из
стеклопластика. Новый конструкционный материал, используемый в засекре-
ченной ракетной промышленности, был практически неизвестен гражданским
инженерам и конструкторам.
Для того чтобы начать эту масштабную работу, пришлось провести серь-
езное научное исследование, доказывающее высочайшие конструкционные
преимущества стеклопластика и возможность его использования в граждан-
ском строительстве. Была разработана нормативная база, получен патент на
способ изготовления и сборки дымовых труб из стеклопластика.
Разработаны различные конструкции стеклопластиковых дымовых труб.
Трубы, стоящие на котлах, построены на РТС «Строгино», «Красная Пресня»,
«Фрезер», «Бабушкино-2» и др. Трубы в металлическом каркасе построены на
РТС «Бирюлево», «Тушино-4», «КТС-54» и др. В металлической опорной баш-
не - РТС «Терешково», «КТС-24» и др. Была проведена реконструкция суще-
ствующих дымовых труб с использование конструкции «труба в трубе» на 6
РТС: «Митино», «Переделкино», «Рублево» (Москва), «РТС-1» (Зеленоград),
«Северная» (Одесса), «Южная» (Череповец).
В настоящее время в производстве дымовых труб для малой энергетики
идет конкуренция стеклопластика с легированными сталями. По цене стекло-
пластик дороже металла. Однако это только кажущийся недостаток. Срок служ-
бы трубной продукции из стеклопластика не менее 50 лет. Она значительно де-
шевле в эксплуатации. Котел служит 30 лет,
а дымовая труба из металла - 18... 20 лет.
Таким образом, за срок эксплуатации
котла нужно сделать реконструкцию и по-
менять трубу. Со стеклопластиком ситуа-
ция прямо противоположная: когда котел
отслужит свой срок службы, стеклопласти-
ковый газоотводящий ствол можно легко
демонтировать, поставить новый котел и
опять установить трубу. Металлическая
дымовая труба уже не подлежит повторно-
му монтажу, так как металл деформируется
и изнашивается.
Применение стеклопластиковых дымо-
вых труб (рис. 4.140) дает значительный
эффект по сравнению с аналогичными ме-
таллическими трубами: малый удельный вес
стеклопластика и высокая заводская готов-
ность конструкций существенно упрощают и
ускоряют монтаж. Отсутствие коррозионных
процессов при любых режимах и видах топ-
Рис. 4.140. Ствол дымовой трубы
в металлокаркасе 02700 мм,
высота 107 м
597
лива, что исключает необходимость проведения ежегодной очистки конвектив-
ной части котлов от осыпающихся с внутренней поверхности металлической
трубы продуктов коррозии, полная влаго- и газоплотность, а также низкая теп-
лопроводность материала позволяют сократить эксплуатационные расходы за
счет увеличения периода между возобновлением окраски наружной поверхно-
сти по сравнению с металлическими трубами.
Подсчеты показали, что чем выше дымовая труба и больше ее диаметр,
тем конкурентоспособнее по цене оказывается стеклопластик по сравнению с
легированными сталями. Это преимущество становится очевидным при высо-
те трубы свыше 100 м.
В настоящее время производство дымовых труб из стеклопластика выхо-
дит на новый уровень. ОАО «Авангард» приобрело мобильный цех по намотке
стеклопластиковых секций емкостного оборудования и труб, позволяющий
производить трубные изделия диаметром от 6 до 12 м для большой энергети-
ки. Только в системе Минтопэнерго ныне находится свыше 2,5 тыс. труб вы-
сотой свыше 120 м, из них 1,5 тыс. требуют реконструкции. Главный прин-
цип подобных реконструкций - создание конструкций «труба в трубе», когда
железобетонная труба воспринимает все внешние нагрузки, а вставленный
внутрь газоотводящий ствол - внутренние, прежде всего химические. Стекло-
пластик при проведении реконструкций труб большой энергетики может стать
эффективной заменой другим конструкционным материалам.
Промышленные дымовые трубы из стеклопластика изготавливаются диа-
метром до 13 м и высотой до 370 м для транспортировки агрессивных газов с
температурой до +250 °C (краткосрочно).
Стеклопластиковый газоотводящий ствол может быть установлен в суще-
ствующем или вновь смонтированном стальном каркасе, а также внутри желе-
зобетонной дымовой трубы по принципу «труба в трубе».
10.3.5.1. Преимущества газоотводящих стволов из стеклопластика
Преимущества газоотводящих стволов из стеклопластика таковы:
- высокая химическая и коррозионная стойкость;
- малый вес;
- высокая заводская готовность;
- диэлектричность;
- низкая теплопроводность;
- морозостойкость;
- облегченный монтаж;
- минимальные эксплуатационные расходы;
- необходимый ремонт на месте, без демонтажа конструкции.
10.3.5.2. Изготовление дымовых труб из стеклопластика
Промышленные дымовые трубы из стеклопластика изготавливаются со-
гласно ТУ из высококачественных полимерных материалов ведущих мировых
598
производителей (рис. 4.141). Продукция имеет разрешение на применение Фе-
деральной службы по экологическому, технологическому и атомному надзору
и сертификат соответствия.
Крупногабаритные дымовые трубы с диаметром более 3,2 м удобнее изго-
тавливать вблизи объекта строительства, чтобы избежать или минимизировать
проблемы с транспортировкой негабаритных грузов.
Рис. 4.141. Изготовление дымовых труб из стеклопластика
10.3.5.3. Монтаж дымовых труб из стеклопластика
Монтаж дымовых труб из стеклопластика производится методом подра-
щивания «сверху вниз» с применением простейших подъемных механизмов,
что значительно упрощает и удешевляет монтаж.
Между собой царги (секции) стыкуются с помощью раструбного соедине-
ния с последующей гермитизацией. Каждая из царг самостоятельно опирается
на конструкцию каркаса, что исключает передачу нагрузок на нижележащие
элементы ствола (рис. 4.142).
Рис. 4.142. Монтаж дымовой трубы 02700 мм, высота 107 м
599
После монтажа дымовые трубы из стеклопластика не требуют дополни-
тельных работ по внутренней антикоррозионнной защите и теплоизоляции.
10.4. Технология монтажа буровых вышек и платформ
Буровые вышки имеют высоту до 60 м. Как правило, их приходится воз-
водить в труднодоступных районах при отсутствии кранового оборудования.
Поэтому эти сооружения чаще всего монтируют в целом виде после предвари-
тельной сборки на земле в горизонтальном положении.
Наиболее распространен способ их монтажа поворотом вокруг шарнира в
нижней опоре вышки с использованием монтажной («падающей») стрелы, а в
качестве грузоподъемных средств - тракторных лебедок или вертолетов
(рис. 4.143).
Рис. 4.143. Монтаж буровых вышек:
а, б - поворотом «падающей» стрелой; в - поворотом двумя вертолетами;
г - наращиванием; 7 - поворотный шарнир; 2 - тяговый канат; 3 - «падающая»
стрела; 4 - полиспаст; 5 - якорь; 6 - направляющие уголки-ловители; 7- блок
600
При таком способе установки необходимо учитывать следующие особен-
ности:
- требуется устройство якорей на большие усилия;
- «падающая» стрела должна быть размером около 1/3 высоты вышки;
- строповку конструкции необходимо осуществлять несколько выше ее цен-
тра тяжести;
- для торможения конструкции в период ее подхода к положению неустой-
чивого равновесия и предотвращения опрокидывания вышка обязательно
должна удерживаться страховочными канатами.
При использовании в качестве грузоподъемных средств вертолетов пово-
рот конструкции может быть осуществлен без установки «падающей» стрелы.
Этот способ требует меньшей подготовки при производстве работ, но более
высокой квалификации пилотов, особенно если подъем осуществляется двумя
вертолетами.
Если отсутствуют условия для подъема вышки поворотом, то ее можно
возводить методом блочного вертикального наращивания (см. рис. 4.143, г).
Однако этот метод, как правило, является экономически менее выгодным и
применяется только в исключительных случаях.
Более сложные технические задачи возникают при установке буровых
вышек на морских платформах, так как, во-первых, их монтаж осуществляется
в открытом море на большой глубине, а во-вторых, они имеют большие разме-
ры и массу в несколько сотен тысяч тонн.
Конструктивно морская платформа состоит из трех основных частей: фун-
дамента, несущей опоры и надводного сооружения в виде одной или несколь-
ких палуб с буровым и эксплуатационным оборудованием.
В качестве фундаментов используются сваи с донной плитой, выполняю-
щей роль ростверка, и сваи-анкеры, к которым присоединяются плавучие или
полу погружные платформы. Сваи могут забиваться в донное основание или
устраиваться набивным способом.
Несущие опоры представляют собой решетчатые башни, трубчатые сталь-
ные или железобетонные столбы. Надводные сооружения служат для разме-
щения оборудования и обслуживающего персонала. Они составляются из
стальных или железобетонных блоков (модулей), число которых в зависимо-
сти от размеров платформы может быть 14 и более.
По конструкции платформы могут быть каркасно-свайного, полупогруж-
ного, плавучего (гравитационного) и башенного типа.
Опоры каркасно-свайных платформ (рис. 4.144, а) при изготовлении ос-
нащаются встроенными камерами плавучести. Сухой док, где изготавливается
несущая конструкция платформы, заполняется водой. Конструкция всплывает
и буксируется к месту установки.
В местах установки опоры постепенно заполняются водным балластом,
принимают вертикальное положение, а при увеличении балластировки погру-
жаются и устанавливаются на донную опорную плиту.
601
602
Рис. 4.144. Конструктивные схемы морских нефтедобывающих платформ:
а - стальная каркасно-свайная несущая конструкция; б - полупогружного типа; в - железобетонная гравитационного
типа; г-башенная с якорными растяжками
После выверки положения опор по углам забивают трубчатые стальные
сваи, затем с помощью плавучего крана монтируют модули надводного строе-
ния.
Платформы полупогружного типа (рис. 4.144, б) опираются на вертикаль-
ные стальные колонны с затопленными понтонами в основании и удержива-
ются на месте тяжелыми анкерами или струнными канатами, закрепленными
на дне моря. Изменяя объем воды в затопленных понтонах, можно приподни-
мать или опускать установку. Чем ниже понтоны погружены в воду, тем менее
установка подвержена воздействию волн.
Плавучий корпус платформы собирают в сухом доке, выводят в глубокие
воды, пригружают водной балластировкой и монтируют надстройки. Затем
сооружение буксируют к месторасположению, присоединяют опоры к предва-
рительно заложенным якорным сваям и, освобождая понтоны от балласта, на-
тягивают опоры.
Платформы плавучего (гравитационного типа) (рис. 4.144, в), имея боль-
шую массу, сохраняют свою устойчивость без специального прикрепления к
морскому дну.
Сотовидное железобетонное основание платформы изготавливают в сухом
доке и транспортируют по воде в защищенную глубоководную бухту, где че-
тыре ячейки доращивают с помощью скользящей опалубки до получения же-
лезобетонных опорных колонн. Для удобства ведения работ ячейки закрывают
и пригружают водным балластом с таким расчетом, чтобы место выполнения
бетонных работ все время было на одном уровне.
Параллельно с бетонированием собирают стальное надводное строение,
устанавливают на понтоны и подводят к опорам. За счет увеличения водной
балластировки понтонов строение устанавливается на колонны. Затем всю
конструкцию в вертикальном положении буксируют и устанавливают на тре-
буемом месте.
После откачки воды закрытый сотовидный фундамент служит в качестве
резервуаров для хранения нефти и дизельного топлива.
Платформы башенного типа (рис. 4.144, г) представляют собой стальные
решетчатые башни, опирающиеся на дно и прикрепленные к нему сваями, ан-
керами и якорными канатами с пригрузами. В условиях относительно спокой-
ного моря пригрузы будут лежать на дне, натягивая канаты, а во время шторма
они будут медленно подниматься, позволяя башне наклоняться в пределах 2%
от вертикального положения.
Башенные опоры собирают из плоских блоков на стапеле, перемещают по
нему на понтон и транспортируют по воде к месту установки. Там их с помо-
щью плавучих кранов устанавливают на основание и закрепляют анкерами и
растяжками.
В настоящее время около 1/3 мировой добычи нефти и газа приходится на
скважины, обслуживаемые морскими платформами, поэтому строительству
этих сооружений в настоящее время уделяется большое внимание.
603
10.5. Монтаж градирен и водонапорных башен
10.5.1. Монтаж градирен
Градирни - сооружения башенного типа конической и гиперболической
формы, предназначенные для понижения температуры воды оборотного водо-
снабжения промпредприятий (рис. 4.145).
Башни градирен выполняют из сборных железобетонных ребристых пане-
лей с пространственными каркасами, состоящими из стоек-ферм, горизонталь-
ных ферм и диагональных раскосов, с обшивкой внутренней стороны каркаса
деревянными, алюминиевыми или асбестоцементными листами. В зависимо-
сти от производительности (площади орошения) высота вытяжных башен гра-
дирен может состоять от 50...60 (2100 м2) до 100 м (около 4000 м2) и до 150 м
(10 тыс. м2).
Монтаж конструкций градирен выполняют наращиванием стрел стреловых
кранов до исчерпывания их грузовысотных характеристик, а затем с помощью
свободно стоящего или прислонного башенного крана, устанавливаемого в цен-
тре градирни, или с помощью передвижного башенного крана, перемещающего-
ся по кольцевым путям снаружи башенного сооружения. Элементы градирни
предварительно укрупняют в монтажные блоки с учетом грузоподъемности
крана. Укрупненные блоки (панели) монтируют поярусно до замыкания кон-
тура и проектного закрепления всех блоков (панелей) в ярусе.
Башенные градирни, при-
Каркас градирни
Рис. 4.145. Градирня
Водораспределительная
система
Воздухорегулиру-
ющее устройство
меняемые для охлаждения про-
мышленной воды, состоят из
резервуара, фундамента в виде
пространственной железобетон-
ной рамы, на котором распола-
гается оросительное устройство,
и вытяжной башни.
В настоящее время значи-
тельную часть градирен строят с
каркасно-обшивными башнями.
Башня такого типа представляет
собой пространственный сталь-
ной каркас, состоящий из стоек-
ферм, горизонтальных ферм и
диагональных раскосов. Гори-
зонтальные фермы разделяют
башню на ярусы.
Такое конструктивное ис-
полнение позволяет монтировать
башню укрупненными блоками,
равными по высоте одному яру-
су, а по ширине - грани башни.
604
С внутренней стороны каркаса устраивают обшивку деревянными щитами
волнистыми алюминиевыми или асбестоцементными листами. На некоторых
ГРЭС и ТЭЦ обшивка выполнена из листов алюминиево-магниевого сплава
толщиной 1,2 мм. Наиболее дешевой и достаточно долговечной (со сроком
службы 20...25 лет) является обшивка из деревянных щитов.
Обычно каркасно-обшивные градирни с площадью орошения до 2100 м2
имеют высоту 50...60 м и форму многогранной усеченной пирамиды, а гра-
дирни большей производительности при высоте 70...90 м и выше чаще всего
выполняют гиперболической формы. Наиболее крупные градирни каркасно-
обшивного типа построены с площадью орошения 4000...4200 м2.
Водоохладительное устройство выполняют либо одновременно с соору-
жением башни, либо до начала ее монтажа с помощью гусеничных кранов ти-
па ДЭК-251, находящихся внутри градирни.
Для монтажа градирен с металлическим каркасом используют башенные и
стреловые краны. Монтаж укрупненных блоков каркасно-обшивной гипербо-
лической башни градирен с площадью орошения 4200 м2 выполняют башен-
ным краном БК-1425В (рис. 4.146) или краном БК-1000 АМП (рис. 4.147, а)
либо кранами БК-180 и ДЭК-50 (рис. 4.147, б). Из-за недостаточной высоты
подъема крана БК-1000 АМП монтаж верхнего яруса градирни может быть
осуществлен с помощью специальной траверсы с противовесом.
Рис. 4.146. Монтаж каркасно-обшивной градирни:
1 - башня; 2 - водоохладительное устройство; 3 - кран БК-1425В
605
Башенные краны передвигаются по кольцевым подкрановым путям, про-
ложенным вокруг градирни.
Элементы градирни предварительно собирают на укрупнительной пло-
щадке в готовые монтажные блоки, включающие обшивку. Укрупненные бло-
ки монтируют поярусно по всему периметру. Установленные плоскостные
блоки закрепляют расчалкой и подкосами для замыкания контура и полного
взаимного закрепления всех блоков.
Первый укрупненный монтажный блок каждого яруса поднимают и уста-
навливают с одной тросовой расчалкой, прикрепленной к верхнему узлу сред-
ней стойки блока. К крайним стойкам посредине их высоты прикрепляют два
временных подкоса, которые при установке блока крепят нижними концами к
ферме жесткости.
Каждый следующий блок крепят одной стойкой к ранее поставленному
блоку, а вторую стойку крепят временным подкосом. К ферме жесткости каж-
дого блока каркаса перед его подъемом прикрепляют щиты настила подмос-
тей. Между стойками блока на высоте 1,2 м закрепляют страховочный трос
диаметром 18 мм. После установки всех блоков каждого яруса проверяют гео-
метрические размеры башни и сваривают монтажные стыки.
Рис. 4.147. Варианты монтажа каркасно-обшивной башни градирни:
а - модернизированным краном БК-1000 АМП; б - приставным башенным краном БК-180;
7 - кран БК-1 000 АМП; 2 - траверса с противовесом; 3 - кран БК-180; 4 - кран ДЭК-50
606
Монтаж сборных железобетонных градирен отличается некоторыми осо-
бенностями. Башня градирни, построенной на одной из ТЭЦ, состоит из двух
усеченных конусов с цилиндрической вставкой между ними. Высота нижнего
усеченного конуса 39,71 м, диаметр у основания 49,09 м и вверху 26,76 м; раз-
меры верхнего опрокинутого усеченного конуса соответственно 10,18; 26,76 и
31,08 м; цилиндрическая вставка имеет высоту 4,1 м.
Основанием оболочки башни градирни является монолитное железобе-
тонное кольцо, опирающееся на 80 сборных железобетонных колонн рас-
косной решетки; последняя состоит из 40 укрупненных железобетонных эле-
ментов в виде треугольных рам. Колонны раскосной решетки опираются на
железобетонный кольцевой фундамент, жестко связаны с ним и с опорным
кольцом. По высоте башня делится на 10 ярусов. Каждый ярус смонтирован из
40 сборных железобетонных панелей. Максимальная масса одной панели 4,2 т.
С целью перевязки вертикальных швов сборной оболочки панели верхнего
яруса смещены по отношению к нижним на половину их ширины.
Панели сборной оболочки смонтированы башенным краном с внутреннего
металлического кольца жесткости из люлек-шаблонов. После приобретения
бетоном опорного кольца необходимой прочности к нему по периметру кре-
пили кольцо из 28 основных и 12 вставных внутренних люлек-шаблонов
(рис. 4.148, я, б). С этих люлек устанавливали панели первого яруса и сварива-
ли закладные детали между панелями.
Затем к установленным панелям первого яруса оболочки крепили наруж-
ные люльки (рис. 4.148, в), с которых сваривали и замоноличивали стыки тор-
кретированием. После этого на замоноличенные панели первого яруса оболочки
Рис. 4.148. Схемы установки люлек-шаблонов (кондукторов)
и наружных люлек для монтажа панелей оболочки градирни:
а, б - расположение люлек-шаблонов для установки панелей первого
яруса; в - то же, для сварки закладных деталей и замоноличивания стыков;
1 - монолитный железобетонный пояс; 2 - люльки-шаблоны; 3 - перила
люлек; 4 - сборные железобетонные плиты оболочки; 5 - навесные люльки
607
башенным краном переставляли с опорного кольца внутренние люльки-
шаблоны и вставки и монтировали панели второго яруса. Установив и закре-
пив сваркой закладных частей панели второго яруса оболочки, переставляли
на них наружные люльки, с которых сваривали и замоноличивали стыки пане-
лей второго яруса оболочки.
Работы по монтажу панелей последующих ярусов оболочки выполняли в
той же последовательности.
10.5.2. Водонапорные башни
Общие сведения
Унифицированные стальные водонапорные башни системы Рожновского
изготавливаются по ТП 901-5-32 с емкостью баков 50 м3 и цилиндрическими
опорами высотой 25 м, заполняемыми дополнительными запасами воды (рис.
4.149). История цельнометаллических необогреваемых водонапорных башен
началась в 1925 г.
В 1936 г. инженер А.А. Рожновский предложил конструкцию, метод ско-
ростного монтажа и схему водонапорной башни и в 1942 г. за их создание и
внедрение был удостоен звания лауреата Сталинской премии. Башни получили
наименование «башни системы Рожновского», или БР.
С тех пор водонапорные башни системы Рожновского получили свое ши-
рокое распространение в системе водоснабжения села за счет водонепрони-
цаемости баков, малого веса и заводского изготовления деталей, обеспечи-
вающих относительно быстрый монтаж башен на месте строительства. Также
башни системы Рожновского повышают степень надежности системы водо-
снабжения за счет наличия аварийного и противопожарного запасов воды.
Рис. 4.149. Башни системы Рожновского
608
Назначение и область применения
Унифицированные водонапорные башни предназначены для применения в
системах сельского, хозяйственного водоснабжения, а также для водопроводов
небольших предприятий и населенных пунктов. Башни предназначены для
регулирования неравномерного водопотребления, хранения ограниченного
резервного и противопожарного запасов воды. Выбор объема башни и высоты
ствола обосновывается технологическим расчетом при проектировании систем
водопровода.
Башни рассчитаны для строительства в районах со следующими характе-
ристиками:
- расчетная зимняя температура наружного воздуха не ниже минус 40 °C;
- вес снегового покрова до 100 кг/м2;
- скоростной напор ветра до 45 кг/м;
- сейсмичность - не выше 6 баллов.
Не допускается применение башен в районах с особыми условиями строи-
тельства (вечная мерзлота, карстовые явления, высокая сейсмичность и т.д.).
Башни предназначены для эксплуатации при температуре поступающей воды
не менее 6 °C преимущественно из буровых скважин. Для эксплуатации башен
в районах с расчетной зимней температурой ниже минус 20 °C необходимо
обеспечивать как минимум двукратный водообмен в сутки.
Оборудование башни
Оборудование башни состоит из напорно-разводящего трубопровода, пе-
реливной и спускной труб. От насосной станции по трубопроводу вода посту-
пает в нижнюю часть опоры башни. Этот же трубопровод служит для отвода
воды из башни потребителям.
Переливная труба заканчивается на наивысшем уровне воды в баке. Для
возможности полного опорожнения башни при промывках и ремонте от ниж-
ней части опоры прокладывается спусковая грязевая труба. Для размещения
необходимого оборудования рядом с башней устраивается колодец, в котором
на водопроводе и спускной трубе устанавливаются задвижки с ручным приво-
дом, а конец переливной трубы выпущен над земляной обсыпкой на высоте
3,2 м от уровня земли. От колодца спускная труба отводится с разрывом струи
в открытый кювет. Монтаж трубопроводов производится на сварке.
Для возможности использования башни при пожаротушении и отбора проб
воды на напорно-разводящий трубопровод устанавливается стояк диаметром
70 мм с двумя запорными вентилями и двумя соединительными головками.
Заполнение ствола башни водой дает возможность понижаться горизонту воды
от максимального уровня в баке до подошвы опоры башни, что создает ре-
зервный запас воды, расходуемой при прекращении подачи электроэнергии.
Цифра «1» или «2» добавляется в зависимости от диаметра опоры (1 - для
01220; 2 - для 02000). Аналогично для башен емкостью 50 м3.
609
Использование резервного запаса воды может осуществляться следующи-
ми способами:
- с уменьшением напора по мере расходования воды, например, для исполь-
зования в автопоилках для скота и птицы или при водоразборе населением
воды в ведра из уличных колонок;
- с помощью мотопомпы и передвижных емкостей для подвоза воды к мес-
там пользования (полевые станы, летние пастбища; на объекты, где вре-
менно остановились насосы, подающие воду из водоисточников; на пожа-
ротушение и т.д.) Для применения всасывающих рукавов мотопомпы в
колодце при башне предусмотрены головки диаметром 50 мм;
- с помощью специального насоса усилителя напора, например типа 2к-6,
установленного в отдельном колодце, для подачи воды в сеть дополни-
тельно к расходу, подаваемому от артскважины, включение насоса произ-
водится при отключенной от сети башни.
Технические данные, конструктивные решения
Конструктивные решения
Водонапорная башня состоит из бака и опоры, составляемой из частей
длиной по 6 и 9 м. Баки различной емкости имеют один унифицированный
диаметр - 3020 мм. Диаметр водозаполненной опоры меняется следующим
образом: башня-колонна емкостью 160 м3, общей высотой 25 м, в которой ус-
ловно считают 50 м3 уровня 18 м от земли и 110 м3 резервного запаса воды в
нижней части колонны. Башня колонна составляется из двух частей длиной по
12,5 м. Стальной бак сварной, цилиндрической формы, не имеет днища и пе-
реходит конической частью (горловиной) в цилиндрическую опору, заполнен-
ную водой. Стальная крыша приваривается на заводе к цилиндрической стенке
бака и является диафрагмой жесткости. В крыше имеется смотровой люк. На
внутренних стенках бака приварены скобы льдоудержателя (рис. 4.150, 4.151).
Наружная лестница стальная с предохранительным ограждением. Сущест-
вует вариант вращающейся лестницы. Внутри башни предусмотрены скобы
для спуска обслуживающего персонала при очистке и ремонте башни. На вы-
соте 3,4 м от уровня земли опора снабжена герметическим смотровым люком.
Ребра жесткости могут служить и для устройства временного деревянного на-
стила во время производства монтажных и ремонтных работ. Башни своим
днищем крепятся сваркой к закладным пластинам, закрепленным в фундамен-
те. К одной из этих пластин приваривается нижняя часть шарнира для подъема
башни. Для подъема башни методом поворота ее на шарнире фундамента ис-
пользовано предложение Рожновского. Нижняя часть шарнира приваривается
к нижней обечайке опоры через накладку. Для ускорения строительства реко-
мендуется производителю строительных работ изготовить закладные детали
своими силами. Фундаменты башен запроектированы из монолитного бетона
класса В 12,5, укладываемого на уплотненный гравием грунт основания. Ниж-
няя часть опор обсыпается землей на высоту 2,45 м. Откосы насыпи укрепля-
610
ются одерновкой или травосеянием. Для объема на насыпь устраивается дере-
вянная лестница. Под выпуском переливной трубы в насыпи устраивается бе-
тонный лоток для защиты от размывания.
Технология монтажа водонапорной башни
Транспортировка и хранение
Водонапорные башни транспортируются автомобильным, железнодорож-
ным, водным транспортом. При транспортировке бака водонапорной башни
автомобильным транспортом необходимо согласовать условия следования со
службами ГИБДД (ГАИ). Бак транспортируется в кузове автомашины в гори-
зонтальном положении. Элементы опоры башни транспортируются автомаши-
ной с длинными полуприцепами или на роспуске, лесовозе и т.п. Элементы
водонапорной башни должны быть надежно закреплены на транспортных
средствах с помощью многооборотных креплений, брусьев-подкладок, клинь-
ев, тросов или проволоки. При этом швартовка элементов должна произво-
диться за грузоподъемные скобы. При погрузочно-разгрузочных работах стро-
повка элементов должна производиться за грузовые скобы. Категорически за-
прещается сбрасывание элементов башни или свободное скатывание по
покатам при разгрузке с транспортных средств или перемещение под уклон.
Рис. 4.150. Конструкция водонапорной башни:
1 - бак; 2 - цилиндрическая опора; 3 - крышка
бака; 4 - смотровой люк; 5 - скобы-льдоудержатели;
6 - лестница для спуска обслуживающего персонала;
7 - лестница с защитными ограждениями
611
Перемещение элементов башни должно производить с помощью грузовых
кранов. При этом необходимо соблюдать предосторожность для исключения
смятия стенок (поверхностей) конструкции. Элементы водонапорной башни
должны храниться на открытой площадке. Площадка должна быть ровной,
612
располагаться в сухом месте с прочным грунтом и иметь уклон для стока во-
ды. Элементы должны укладываться в горизонтальном положении на широкие
деревянные подкладки, исключающие соприкосновение их поверхности с
грунтом и смятие. Подкладки не должны располагаться под сварными швами.
В период погрузки-выгрузки и оборудования площадки для хранения допуска-
ется временное (до одной недели) размещение элементов башни на грунте без
подкладок. В случае повреждения антикоррозийного покрытия при хранении
или транспортировке необходимо провести работы по восстановлению лако-
красочного покрытия.
Порядок монтажа и подготовки башни к работе
Монтаж металлической конструкции башни должен выполняться строи-
тельно-монтажной организацией, имеющей лицензию на право выполнения
данного вида работ. Представитель строительно-монтажной организации мо-
жет приступать к производству работ только при наличии проекта производст-
ва работ (ППР).
Сборка укрупненных элементов башни в единую конструкцию осуществ-
ляется на земле в горизонтальном положении. Далее, согласно ППР, опреде-
ляются места и способы строповки конструкции башни. Подъем башни и ус-
тановка на бетонный фундамент осуществляются стреловыми грузоподъем-
ными механизмами (кранами), расчет и подъем которых предусматривается
проектом ППР. После установки башни в проектное положение (на фунда-
мент) проводится проверка вертикальной постановки ее при помощи геодези-
ческих приборов. Монтаж конструкции водонапорной башни и определение
допустимых величин отклонений от вертикали, приемка и сдача выполняются
в соответствии со СНиП 3.03.01-87 «Несущие и ограждающие конструкции».
По окончании проверки правильности установки и выверки башни днище опо-
ры приваривается к закладным деталям фундамента.
После завершения монтажных работ проводится гидравлическое испыта-
ние башни согласно разделу СНиП 3.03.01-87 «Испытание резервуарных кон-
струкций и приемка работ».
В случае если проектом строительства башни предусмотрена наружная
силовая изоляция, то работы по ее устройству выполняются монтажной орга-
низацией на месте после проведения гидравлического испытания и оформле-
ния (подписания) акта гидравлического испытания.
Последовательность выполнения работ при подъеме башни (рис. 4.152):
1) перед началом подъема водонапорная башня должна быть полностью
собрана и заварена;
2) подъем башни производится в два этапа:
I этап - при помощи автокрана 2 башня поднимается до 45° от горизон-
тальной плоскости;
II этап - из положения II до проектного положения башня ставится с по-
мощью двух тракторов, связанных между собой тросом б, перекинутым через
ролик 4, который стропом крепится к башне.
613
Рис. 4.152. Схема подъема башни
Перед подъемом башни необходимо произвести следующие работы:
- установить башню в шарнир;
- раскрепить башню боковыми расчалками к якорям 5, которые должны
располагаться по прямой, проходящей через ось шарнира;
- к баку закрепить канат 7, который служит тормозным устройством вместе
с трактором;
- перед началом подъема для проверки исправности такелажной оснастки
поднять башню и выдержать так в течение 10... 15 минут. Убедившись в
исправности всех элементов такелажа, произвести дальнейший подъем.
Движение тягового трактора должно быть строго прямолинейным, для
этого указать колышками его путь для тракториста;
- регулировка движения боковых расчалок в процессе подъема не допуска-
ется. При отклонении башни от плоскости подъема следует опустить баш-
ню и устранить неисправности в момент нахождения центра тяжести баш-
ни над осью вращения; следует быть внимательными для своевременного
включения в работу тормозного устройства. Дальнейший подъем башни
осуществляется благодаря отпусканию тормозного каната 7;
614
- после установки башни в вертикальное положение закрепить ее на фунда-
менте с помощью шпилек и гаек. После чего разрешается демонтаж всей
такелажной оснастки.
Кроме того, при проведении монтажа башни необходимо выполнять сле-
дующие требования:
- к работе допускать только рабочих, проинструктированных, сдавших эк-
замен по технике безопасности и имеющих удостоверение на право произ-
водства монтажных работ;
- одновременное ведение работ на двух уровнях по одной вертикали запре-
щается;
- при подъеме башни ни один человек не должен находиться ближе 30 м от
нее, а также в зоне тягового тормозного троса и расчалок;
- работа при ветре более 5 баллов, дожде и снегопаде запрещается.
В настоящее время в промышленном строительстве наибольшее распро-
странение получили башни с металлическим стволом решетчатой конструк-
ции, облицованные металлическими или асбестоцементными листами, а также
другими материалами, стойкими к атмосферным воздействиям (рис. 4.153).
Рис. 4.153. Возведенные сооружения
В большинстве случаев каркас башни возводят из металлических профи-
лей, хотя на практике встречаются случаи, когда он выполняется из монолит-
ного железобетона или из железобетона и металла (нижняя часть башни вы-
полняется в бетоне, верхняя - в металле).
На рис. 4.154 приведена схема промышленной водонапорной башни с водя-
ным баком емкостью 3600 м3, диаметром 20 м и высотой 58,17 м. Днище бака на
отметке 44,2 м опирается на опорное кольцо, передающее нагрузку на 12 метал-
615
Рис. 4.154. Возведение водонапор-
ной башни:
1 - днище бака; 2 - опорное кольцо;
3 - бак; 4 - покрытие бака; 5 - обшивка
лических колонн двутаврового сечения. Не-
сущие элементы покрытия бака выполнены
в виде 12 радиально расположенных метал-
лических ферм, соединенных друг с другом
в центре башни металлическим кольцом.
По фермам укладываются радиальные же-
лезобетонные плиты.
На отметке 38,0 м в целях утепления ба-
ка также предусмотрена укладка перекры-
тия из сборных железобетонных плит. Вы-
ше этой отметки бак огражден утепленны-
ми щитами из профилированного настила.
Монтаж каркаса башни производили
плоскостными блоками массой до 34 т,
состоящими из двух колонн высотой 22 м,
объединенных проектными связями. Блоки
собирали на площадке укрупнительной
сборки, расположенной рядом с местом
монтажа, и устанавливали методом пово-
рота с помощью башенного крана.
Каждый блок после установки вре-
менно раскрепляли расчалками и соединя-
ли постоянными связями с соседними бло-
ками. Одновременно с монтажом блоков
устанавливали укрупненные конструкции
маршевой лестницы массой до 23 т.
После монтажа второго яруса плоско-
стных блоков колонн на отметке 44,2 м ук-
рупняли и монтировали блоки опорного
кольца. Блоки сферического днища укруп-
няли с помощью гусеничного крана МКГ-
25, а затем в виде семи блоков-секторов
массой по 4 т устанавливали на проектной
отметке.
Предварительно свальцованные из двух сваренных листов элементы ци-
линдрической части бака поставлялись на строительную площадку в специ-
альных контейнерах, что позволяло избежать их деформации при транспорти-
ровании и погрузочно-разгрузочных работах.
На объекте из свальцованных элементов на специальном стенде собирали
царги высотой по 2,8 м, размером на 1/4 периметра бака и поярусно устанав-
ливали и закрепляли на проектных отметках с 44,2 по 55,2 м. Перед подъемом
царги обстраивали подмостями, что позволило максимально использовать гру-
зоподъемность крана и исключить устройство подмостей на высоте.
616
Несущие конструкции покрытия бака также укрупняли в блоки-секторы,
состоящие из двух радиальных металлических ферм со связями. Перед монта-
жом блоков-секторов покрытия укрупняли в центральную ферму длиной 20 м
с кольцом по центру, на которое затем опирали концы укрупненных блоков-
секторов ферм при их установке.
10.6. Технология возведения металлических резервуаров
и газгольдеров
Возведение резервуаров и газгольдеров
Резервуары применяют для хранения нефтепродуктов, воды и других
жидкостей. Кроме цилиндрических резервуаров в последнее время на пред-
приятиях химической промышленности находят применение шаровые резер-
вуары. Корпус шаровых резервуаров состоит из отдельных свальцованных по
форме шара листов толщиной 25... 30 мм.
Корпус резервуара укрепляют на металлическом опорном кольце, которое
устанавливают на железобетонный фундамент. Вес одного шарового резервуа-
ра емкостью 600 м3 составляет 60 т. Корпус состоит из отдельных элементов-
лепестков, соединяемых при сварке.
Лепестки нижних поясов резервуара имеют разделку под сварку с внут-
ренней стороны, а лепестки верхних поясов - с внешней стороны, что исклю-
чает необходимость производства потолочной электросварки.
Кроме шаровых резервуаров в химической промышленности применяют
каплевидные резервуары, которые также собирают из лепестков, предвари-
тельно изготовляемых на заводе.
Для хранения большого количества нефти применяют траншейные резер-
вуары. Они наиболее экономичны, так как снижают потери нефтепродуктов от
испарения. В существующих резервуарах наземного типа, рассчитанных на
незначительное давление, очень велики потери от испарения.
Конструкция траншейного резервуара состоит из металлической оболоч-
ки, которая опирается на песчаное основание толщиной 20 см.
Резервуары относятся к листовым конструкциям и служат для хранения
жидкостей. Поэтому как при изготовлении, так и при монтаже к ним предъяв-
ляют требования по непроницаемости.
Газгольдеры - это сооружения для хранения газов под избыточным давле-
нием (рис. 4.155). По величине различают газгольдеры низкого (до 4...5 кПа) и
высокого (до 3 МПа) давления, по способу герметизации газового пространст-
ва - мокрые и сухие. В первых герметизация осуществляется с помощью гид-
равлического (обычно водяного) затвора, во вторых - любыми другими спосо-
бами (например, с применением сальниковых уплотнений).
Мокрый газгольдер состоит из стального резервуара для воды с внешними
и внутренними направляющими, одного (колокол) или двух (колокол и теле-
скоп) подвижных звеньев для хранения газа, так называемые камеры газового
ввода (вывода), автоматические системы указания объема газа и сигнализации
617
положения колокола, а также предохранительных устройств и средств отопле-
ния и вентиляции камеры и подогрева воды в резервуаре газгольдера в зимнее
время. Колокол и телескоп - вертикальные цилиндрические резервуары (пер-
вый, монтируемый внутри второго, - с крышей, но без дна, второй - без кры-
ши и дна), устанавливаемые в другом вертикальном цилиндрическом резер-
вуаре (с дном, но без крыши) большего диаметра, заполненном водой, которая
обеспечивает герметизацию газового пространства внутри подвижных звеньев
при работе газгольдера.
Подача газа под колокол и телескоп производится по трубопроводу через
гидравлический затвор, расположенный в камере, и газовый стояк; забор газа
из газгольдера осуществляется в обратном порядке. Гидравлический затвор
служит также для отвода конденсата из газа и отключения газгольдера от газо-
вых сетей на период ремонтов и остановок. При заполнении газом пространст-
ва под колоколом последний всплывает, перемещаясь вертикально вверх по
направляющим, входит в зацепление с телескопом, поднимает его и продолжа-
ет перемещаться под давлением поступающего газа. Колокол и телескоп опи-
раются на направляющие с помощью верхних и нижних роликов. Когда давле-
ние газа под колоколом уравновесится его весом или одновременно весом ко-
локола и телескопа, подъем колокола прекращается. Вес колокола с телескопом
уравновешивает давление газа 1,5...2,0 кПа. Для увеличения давления газа ко-
локол догружают специальными грузами. Максимальный вес грузов выбран
таким, чтобы обеспечить давление газа под колоколом 4... 5 кПа.
Газгольдеры монтируют с трубой сброса избыточного количества газа в
атмосферу или без нее. В первом случае сброс производится автоматически
клапаном, соединенным подъемным устройством с колоколом, во втором -
отключением подачи избыточного количества газа. Труба сброса служит также
защитой газгольдеров от ударов молнии; при отсутствии трубы на направ-
ляющих газгольдера устанавливают молниеприемники.
Достоинства газгольдеров: высокая эксплуатационная надежность, про-
стота обслуживания; недостатки: необходимость обогрева в зимнее время, от-
носительно большая металлоемкость и соответствующая ограниченность объ-
618
ема хранимого газа (до 100 тыс. м3). Мокрые газгольдеры применяют, как пра-
вило, в качестве буферных емкостей на всасывающих линиях компрессоров.
Сухие газгольдеры служат для хранения газов под низким или высоким
давлением. Герметизация газгольдеров низкого давления осуществляется в ос-
новном с помощью эластичных сальников. Достоинства таких газгольдеров: не-
большая металлоемкость, значительные объемы хранимого газа (до 500 тыс. м3),
недостаток - сравнительно малая надежность уплотнительного элемента.
В России главным образом применяют шаровые газгольдеры объемом
600 м3 для хранения воздуха и благородных газов под давлением 0,8 МПа.
Достоинства: простота конструкции и обслуживания; недостаток: ограничен-
ность объема хранимого газа из-за повышенного давления. Шаровые газголь-
деры используют в целях создания аварийных запасов газов: воздуха для сис-
тем КИП и автоматики, азота для систем пожаротушения, воздуха и азота для
продувки технологических аппаратов и др.
10.6.1. Технология возведения резервуаров
10. б. 1.1. Вертикальные цилиндрические резервуары из рулонных
материалов
Стенка резервуаров изготавливается со смещением сварных швов. Заклю-
чительный монтажный шов также выполняется уступом, что значительно уве-
личивает прочность, качество стенки и надежность резервуара.
Для хранения жидких продуктов используют различные сварные цилин-
дрические резервуары (рис. 4.156). До недавнего времени применялись два
способа монтажа таких резервуаров: полистовая сборка наращиванием и
подращиванием поясов. В настоящее время в связи с применением нового
прогрессивного способа монтажа из рулонной заготовки два предыдущих
способа почти не применяются.
Рис. 4.156. Современные сварные резервуары-нефтехранилища
конструкции Шухова в аэропорту Гонконга
619
Монтаж резервуаров из рулонной заготовки значительно сократил работы
на площадке, так как почти все изготовление резервуара перешло на завод.
Изготовление рулонов заключается в заготовке полотнищ. Полотнища свари-
вают на стенде автоматической сваркой. Причем сварка производится встык,
что дает возможность значительно сэкономить металл.
Сваривается корпус резервуара и отдельно днища. Днище заготавливают
из одной или двух половинок и наматывают на центральную опору. Кровлю
также заготавливают в виде полотнища или щитов. Все заготовленные полот-
нища сворачивают в рулоны, которые отправляют на монтажную площадку.
Рулоны бывают диаметром от 2 до 3 м и длиной до 18 м. Рулоны, прибывшие
на монтажную площадку, разгружают с железнодорожных платформ и подают
к месту монтажа.
Резервуары монтируют на песчаном основании, которое имеет форму ко-
нуса с уклоном 2% от центра к краям.
Сверху песчаной подушки укладывают изоляционный слой, предохра-
няющий днище от влаги. Днище разворачивают и укладывают на подготов-
ленное основание.
Разворачивание происходит непосредственно на подготовленном основа-
нии или в стороне от него с последующим натаскиванием. Перед разворачива-
нием рулон обматывают несколькими витками каната, который натягивают
при помощи трактора или лебедки. После натяжения каната соединительные
планки, которые удерживали рулон в свернутом положении, срезают. Затем,
постепенно ослабляя натяжение каната, разворачивают рулон. Если рулон не
разворачивается самостоятельно, прибегают к помощи трактора или лебедки.
Если днище поступило на монтажную площадку из двух половинок, то его
соединяют, производят выверку и сваривают автоматической или полуавтома-
тической сваркой. В центре днища приваривают стальной штырь, от которого
реечным шаблоном с резцом-чертилкой наносят риску внешней окружности
корпуса резервуара. Вдоль риски на расстоянии приблизительно 500 мм при-
варивают ограничители из уголков. Они фиксируют положение корпуса при
его разворачивании. Когда разворачивание заканчивается, уголки срезают.
Монтаж корпуса резервуара начинают с подготовки рулона к подъему в
вертикальное положение. Для этого производят закатывание рулона на днище.
Нижнюю часть рулона устанавливают на поворотный шарнир, соединенный с
шевром, которым затем будет поднят рулон.
На то место, куда будет установлен рулон, кладется поддон, выполненный
из металлического листа толщиной 8 мм. Перед подъемом рулон должен ле-
жать так, чтобы его замыкающая кромка находилась сверху. На кромку для
придания корпусу жесткости укладывают временную мачту с лестницей. По-
сле окончания подготовительных работ производят выверку правильного рас-
положения шевра, оснастки и шарнира. Шарнир приваривают к листам днища.
Затем с помощью тракторов или лебедок производят подъем рулона полиспа-
стом шевра в вертикальное положение.
620
После окончания подъема и установки рулона в вертикальное положение
вся такелажная оснастка, необходимая для подъема, снимается. В центре дни-
ща устанавливают постоянную или временную центральную опору. Если
кровля щитовая, то на центральной опоре устанавливают оголовок, необходи-
мый для опирания щитов кровли. Основание стойки приваривают к днищу.
Для предотвращения внезапного раскручивания рулон обвязывают не-
сколькими витками каната. Временная мачта, установленная у кромки корпу-
са, расчаливается в двух направлениях так, чтобы угол между проектным по-
ложением корпуса и расчалками составлял в плане 120°. После окончания под-
готовительных работ соединительные планки на рулоне разрезают. Резку
производят сверху и заканчивают снизу. Затем, ослабляя натяжение каната,
рулон разворачивают. После этого рулон подтягивают к краю днища, устанав-
ливают по риске и закрепляют приваркой.
К корпусу на высоте 400...600 мм приваривают скобы, к которым крепит-
ся канат, закрепленный вторым концом к трактору. С помощью трактора ру-
лон корпуса разворачивают и подтягивают к угловым упорам. Для предохра-
нения сворачивания между стенкой корпуса и рулоном устанавливают клино-
вой упор. После этого производят прихватку развернутого корпуса резервуара
к днищу. Затем приваривают следующую скобу и повторяют операцию разво-
рачивания.
Когда корпус резервуара развернут на 6...7 м, приступают к монтажу кон-
струкций покрытия. Монтаж кровельных щитов производят автомобильным,
пневмоколесным или гусеничным краном. Кровельный щит устанавливают
одним концом на центральную стойку, а вторым - на верх корпуса. К централь-
ной стойке кровельный щит крепят болтами, а к корпусу - с помощью времен-
ных «ловителей». После подгонки и выверки кровельный щит приваривают.
Вертикальный шов обоих концов корпуса резервуара сваривают внахлест-
ку. Подгонку листов друг к другу производят с помощью различных приспо-
соблений.
10.6.1.2. Лепестковые шаровые резервуары
Корпус шаровых резервуаров состоит из отдельных свальцованных по
форме шара листов толщиной 25... 30 мм.
Корпус резервуара укрепляют на металлическом опорном кольце, которое
устанавливают на железобетонный фундамент. Вес одного шарового резервуа-
ра емкостью 600 м3 составляет 60 т корпус состоит из отдельных элементов-
лепестков, соединяемых при сварке.
Лепестки нижних поясов резервуара имеют разделку под сварку с внут-
ренней стороны, а лепестки верхних поясов - с внешней стороны, что исклю-
чает необходимость производства потолочной электросварки.
Монтаж шаровых резервуаров производят отдельными листами (лепест-
ками) или укрупненными блоками. В обоих случаях лепестки поступают с за-
вода подготовленными под сварку: все кромки имеют соответствующую
621
V-образную или И-образную обработку. Причем лепестки нижних поясов ре-
зервуара имеют разделку с внутренней стороны, а верхних поясов - с внешней,
что исключает необходимость потолочной сварки.
Возведение наземной части сооружения начинают после приемки фунда-
мента под монтаж. Точность установки отдельных элементов наземной части,
а также всего сооружения зависит в значительной степени от правильного уст-
ройства фундамента. При устройстве фундаментов под металлические конст-
рукции размеры их в плане, по высоте, разбивка анкерных болтов гарантиру-
ются строительной организацией. В фундамент закладывают металлические
детали, вне контура опоры конструкций, на которые наносят разбивочные оси,
необходимые для монтажа конструкции.
При монтаже резервуаров отдельными лепестками вначале устанавливают
на бетонное основание опорное кольцо. Его до закрепления выверяют, а затем
закрепляют. После того как бетон затвердел, устанавливают нижнее дно. На
нижнее дно устанавливают лепестки поясов.
Для более точного монтажа к смонтированным поясам приваривают стой-
ки из швеллеров. Во время сборки шаровых резервуаров лепестки между со-
бой соединяют на электроприхватках. Сварку производят после окончания
всей сборки и выверки.
В связи с большим количеством сварных швов резервуары целесообразно
сваривать автоматической сваркой. Для выполнения сварных швов в удобных
условиях используют различные вращатели. В последнее время для сварки
полностью собранного резервуара применяют стенды, которые дают возмож-
ность вращать резервуар в любом направлении.
После окончания монтажа шарового резервуара производят его гидравли-
ческое испытание давлением, превышающим в 1,5 раза рабочее давление.
Сооружения из листовых конструкций (кожухи доменных печей и возду-
хонагревателей, газгольдеры, скрубберы, резервуары, вытяжные трубы, сило-
сы) возводят, как правило, либо из заранее изготовленных крупноразмерных
элементов (блоков), собранных на заводе-изготовителе или непосредственно
на монтажной площадке, либо из поставленных заводами рулонных заготовок.
Полистовым методом такие сооружения монтируют редко из-за его сложно-
сти, большой трудоемкости.
10.6.1.3. Монтаж укрупненными блоками (царгами)
Кожухи доменных печей, воздухонагревателей (рис. 4.157) и аппаратов га-
зоочистки, стальные вытяжные трубы, силосы монтируют укрупненными бло-
ками (царгами), которые собирают на монтажных площадках. Блоки укрупня-
ют на стендах из поставляемых на монтаж сваренных и свальцованных по за-
данной дуге укрупненных листов кожуха. Стенд сборки обычно представляет
собой систему радиально расположенных двутавровых балок, которые уложе-
ны на две кольцевые балки, прикрепленные к шпалам. На радиальных балках
установлены уголковые ограничители, фиксирующие наружный диаметр со-
622
бираемого пояса (царги). Стенд ос-
нащен инвентарными приспособле-
ниями для выверки и закрепления
(до сварки) каждого элемента. Царги
собирают последовательно, начиная
с нижнего пояса.
Каждый последующий пояс ус-
танавливают лишь после проверки
формы элемента кожуха: горизон-
тальности верхней кромки и зазора
между листами в вертикальных сты-
ках.
После сборки и выверки каждого
монтажного блока, не снимая его со
стенда, сваривают стыки между лис-
тами: сначала вертикальные, затем
горизонтальные. Листы подгоняют и
сваривают в стыках, как и при сборке
листовых конструкций.
В процессе сборки и установки
блоков в проектное положение кон-
тролируют форму верхней свобод-
ной кромки. Максимальная разность
двух взаимно перпендикулярных ди-
аметров (эллиптичность) не должна
превышать 0,003 номинального диа-
метра.
Для выполнения измерений на
верхнюю кромку пояса или блока
навешивают траверсу, совмещенную
с геодезическим мостиком и имею-
щую в центре отверстие для пропус-
ка отвеса.
Отвес устанавливают по центру
стенда при укрупнении блока или по
центру сооружения после установки
блока в проектное положение и за-
меряют расстояние (не менее чем в 12
1 - днище; 2 - первый пояс; 3 - цилиндри-
ческая часть; 4 - купол; 5 - лазы; 6 - па-
трубки дымовых клапанов; 7 - колонны
под насад очного устройства; 8 - решетки
поднасадочного устройства
точках равномерно по окружности бло-
ка) от нити отвеса до кромки кожуха.
Перед подъемом каждый блок обстраивают снаружи и внутри на расстоя-
нии 1 м от верхней кромки монтажными кольцевыми подмостями, состоящи-
ми из инвентарных стальных кронштейнов с уложенными на них деревянными
щитами (рис. 4.158) и навесными лестницами для прохода на подмости с ранее
установленного блока.
623
Все блоки стропят за три точки при помощи этой же совмещенной с геоде-
зическим мостиком трехлучевой траверсы. Ее вертикальные стропы не пере-
дают на блок горизонтальные сжимающие усилия (неизбежные при наклонных
стропах), благодаря чему тонкая листовая оболочка блока не теряет при подъ-
еме общей устойчивости.
Рис. 4.158. Подмости на инвентарных кронштейнах:
1 - кронштейн; 2 - щит настила
По мере установки блоков в проектное положение стыки между ними сва-
ривают.
10. б. 1.4. Монтаж способом разворачивания рулонных заготовок
Днища типовых резервуаров любого размера и стенки резервуаров объе-
мом до 30 тыс. м3 изготовляют в виде рулонов и монтируют, разворачивая их.
Стенки резервуаров объемом более 30 тыс. м3 изготовляют и монтируют
отдельными листами.
Резервуары из заготовок шириной, равной высоте резервуара, монтируют
в такой последовательности. Доставленные на стройку рулоны снимают кра-
ном или скатывают с платформы по наклонным балкам двумя тракторами:
один - тяговый, другой - удерживающий рулон от произвольного быстрого
скатывания; грузят (накатывают) на трейлеры и перевозят рулоны к месту
монтажа. На подготовленном месте установки сначала раскатывают рулоны
днища резервуара (рис. 4.159, а), соединяют их внахлестку сваркой, образуя
сплошное днище, затем на днище монтируют стенки резервуара. Края листов
днища приваривают к окрайкам 10, заделанным в бетонное кольцо И.
624
Рис. 4.159. Схема монтажа цилиндрического резервуара:
а - днища резервуара трактором и лебедкой; б - способы развертывания рулонов стенки;
в - крепление тягового каната к стенке рулона; г - замыкание стенки резервуара; 1 - якорь;
2 - тормозная лебедка; 3 - тормозной канат, 4 - исходное положение рулона; 5 - рулон в
процессе раскатки; 6 - тяговый канат; 7 - место трейлера при доставке рулона; 8 - трактор;
9 - брусья для накатки рулона на основание; 10 - окрайки днища; 11 - бетонное основание;
12 - стенка; 13 - скоба захватная; 14 - тяговый канат, 15 - ребра жесткости; 16 - стяжки вин-
товые; 17 - кромки стенки; I - последовательное, II - одновременное в двух направлениях
625
Для разворачивания рулонов стенки на днище размечают ее границы, по
намеченной линии наружного диаметра резервуара приваривают временные
упорные уголки с шагом примерно в 1 м. Низ рулона увязывают петлей каната,
который крепят к трактору (лебедке), и после предварительного натяжения
каната срезают планки, крепящие кромку рулона.
После удаления планок канат, стягивающий рулон, медленно ослабляют, и
рулон, распружиниваясь, увеличивается в диаметре. Свободную наружную
кромку рулона прижимают к опорным уголкам и электродуговыми прихват-
ками соединяют с днищем. Затем рулон разворачивают принудительно трак-
тором (лебедкой) с помощью каната, закрепляемого на тяговой скобе, которую
приваривают к рулону на высоте 0,5 м (см. рис. 4.159, б). По мере разворачи-
вания рулона полотнище стенки прижимают к ограничительным уголкам и
закрепляют прихватками снаружи и изнутри. Верх стенки по мере разворачи-
вания рулона расчаливают специальными расчалками, прикрепляемыми к
приварным скобам. За один прием рулон разворачивают на 3...4 м, затем ско-
бу (см. рис. 4.159, в) для крепления тягового каната срезают и приваривают в
новое положение и процесс разворачивания рулона повторяют. Элементы
опорного кольца, кольцевых площадок и щиты покрытия кровли монтируют
краном по мере разворачивания полотнищ стенки. Опорные элементы и коль-
цевые площадки прихватывают и приваривают монтажники из навесной
люльки. После того как рулоны стенок будут развернуты, нижнюю замыкаю-
щую кромку рулона временно крепят электродуговыми швами (прихватками)
к днищу и срезают сварные швы, которыми вертикальная кромка рулона была
закреплена к стойкам каркаса рулона. Освободившийся каркас извлекают кра-
ном через проем в покрытии. Замыкающий стык стенки обычно выполняют
нахлесточным. Для этого ее нижнюю кромку освобождают от прихватки к
днищу и подтягивают к начальной кромке стенки, плотно прижимают их друг
к другу по всей высоте с помощью стяжных приспособлений (см. рис. 4.159, г).
Способом разворачивания рулонных заготовок монтируют также элемен-
ты газгольдеров, изготовляют укрупненные блоки вытяжных труб и других
тонкостенных сооружений.
Сферические и другие резервуары нецилиндрической формы монтируют
поэлементно укрупненными лепестками или другими блоками, собираемыми
на стендах.
10.6.2. Технология возведения газгольдеров
Газгольдер (англ, gas-holder) - большой резервуар для хранения природно-
го, биогаза или сжиженного нефтяного газа. Различают газгольдеры перемен-
ного и постоянного объема.
Газгольдеры переменного объема
Газгольдеры переменного объема хранят газ при давлении, близком к
атмосферному, и температуре окружающей среды. Объем контейнера изме-
няется с изменением количества хранимого газа, для больших газгольдеров
626
он может достигать 50 тыс. м3 при диаметре цилиндрического хранилища
60 м.
Газгольдеры могут изготавливаться из железобетона, стали или резины.
Железобетонные или стальные газгольдеры мокрого типа состоят из вер-
тикального цилиндрического бассейна, наполненного водой, и отрытого снизу
колокола, поднимающегося при увеличении количества газа. В поршневых
(сухих) газгольдерах бассейн отсутствует, а объем регулируется перемещени-
ем плотно подогнанного к нижнему резервуару поршня. Газгольдеры пере-
менного объема использовались не столько для долговременного хранения
газа, сколько для поддержания давления газа в безопасных пределах при его
потреблении.
На территории Московского газового завода сохранились газгольдеры
XIX и начала XX вв. с перекрытиями знаметитого российского инженера
В.Г. Шухова. Он же изобрел оригинальные конструкции сухих газгольдеров
переменного объема и разработал на их основе ряд типовых проектов храни-
лищ природного газа емкостью до 100 тыс. м3.
Резиновые газгольдеры значительно дешевле в изготовлении. Они пред-
ставляют собой резиновый мешок с отверстиями для входа-выхода. Газгольде-
ром иногда является просто резиновая мембрана, натягиваемая на резервуар.
Газгольдеры постоянного объема
Газгольдеры постоянного объема представляют собой цилиндрические
или сферические стальные резервуары и способны хранить газ при давлении
до 1,8 МПа.
Стальные резервуары для хранения газов (газгольдеры) по форме бывают
цилиндрическими или сферическими. Цилиндрические газгольдеры в конст-
руктивном отношении имеют много общего с вертикальными резервуарами,
предназначенными для хранения нефтепродуктов. Поэтому они изготавлива-
ются и монтируются по тем же технологическим схемам рулонирования, что и
стальные резервуары: изготовление на заводе полотнищ рулонов днищ и сте-
нок; доставка, разворачивание и установка рулонов; сварка рулонов и элемен-
тов стальной кровли и т.д.
Монтаж вертикальных цилиндрических газгольдеров
Монтаж вертикальных цилиндрических газгольдеров производят анало-
гично монтажу резервуаров. Однако порядок монтажа газгольдеров отличается
тем, что кроме рулона корпуса резервуара разворачивают еще и рулон корпуса
колокола и телескопа (если он есть).
Рулоны разворачивают последовательно или параллельно. В первом случае
вначале разворачивают рулон корпуса резервуара, затем последовательно руло-
ны телескопа или колокола, во втором случае все три рулона разворачивают
друг за другом с некоторым отставанием. Одновременно с разворачиванием ру-
лонов устанавливают и сваривают внутренние и наружные направляющие, гид-
розатворы, перекрытие колокола, обслуживающие металлоконструкции и т.д.
627
При монтаже особое внимание следует обращать на соблюдение строгой
цилиндрической формы корпуса, телескопа и колокола (разность любых двух
радиусов не должна превышать 20 мм), а также на вертикальность стенок ци-
линдров.
Несоблюдение точности монтажа может привести к заклиниванию коло-
кола или телескопа. Газгольдер испытывают не только на плотность, но и не-
подвижность телескопа и колокола. Для этого в газгольдер три-четыре раза
сначала нагнетают сжатый воздух, а затем удаляют его, чтобы несколько раз
поднять и опустить телескоп и колокол.
При обнаружении заедания либо неплавного, неравномерного подъема
или спуска устанавливают причины (нарушение цилиндричности корпусов,
вертикальности направляющих, заедание роликов, заклинивание затворов и
т.д.) и устраняют их.
Монтаж сферических газгольдеров
Производство сферических газгольдеров более сложное, чем цилиндриче-
ских, но при такой их форме более равномерно распределяется напряжение в
элементах конструкции от избыточного давления сжиженных и сжатых газов,
достигающего 0,25... 1,8 МПа.
Газгольдеры вместимостью 2000 м3 имеют диаметр 16 м, массу около
300 т и толщину оболочки 36 мм. Они могут собираться из изготовленных на
заводах листовых элементов в виде лепестков двумя методами.
По первому методу лепестки собирают в блоки на шарнирно-качающемся
стенде с автоматической сваркой меридиональных швов. Полушария или ук-
рупненные блоки собирают на лучевом стенде, после чего их поднимают и
устанавливают в проектное положение. Монтажные швы корпуса сваривают
вручную, что снижает эффективность метода.
По второму методу все швы сваривают автоматической сваркой под слоем
флюса. На специальном сборочном стенде собирают полусферы или укруп-
ненные блоки из лепестков. Сборку ведут с помощью стяжных приспособле-
ний, вручную выполняют лишь подварочный шов. Полусферы устанавливают
на специальный вращатель (манипулятор), где автоматически сваривают ме-
ридиональные и кольцевые швы резервуара.
Испытания сферических емкостей, как правило, производят путем напол-
нения их водой под давлением, превышающим расчетное в 1,25... 1,5 раза, и
выдержки их в таком состоянии не менее 10 мин.
Для хранения сжиженных газов при отрицательных температурах (до
-195 °C) и атмосферном давлении строят цилиндрические изотермические ре-
зервуары. Низкая температура хранения газов обусловливает конструктивные
особенности резервуаров: применение хладостойких сталей; увеличение высо-
ты (обычно 24 м); наличие двойной стенки для размещения теплоизоляции и
соответствующего фундамента, предотвращающего промерзание грунта; уст-
ройство анкерных креплений.
628
При сооружении изотермических резервуаров могут быть применены сле-
дующие способы их монтажа:
1. Монтаж нижней части стенок резервуара из рулонных заготовок с по-
следующим полистовым их наращиванием до проектных отметок с лесов, ус-
тановленных внутри резервуара.
2. Монтаж нижней части стенок рулонами, а верхней - секциями, укруп-
ненными на специальном стенде, обеспечивающем их сборку с необходимым
прогибом и сварку с обеих сторон.
3. Монтаж нижней, а затем и верхней частей стенок рулонами. Нижнюю
кромку монтируемого рулона удерживают с помощью специальных ловите-
лей, устанавливаемых на смонтированном ранее полотнище.
4. На наружном днище разворачивают рулоны нижней части наружной
стенки и верхних частей наружной и внутренней стенок. В центре днища уста-
навливают в вертикальном положении рулоны нижней части внутренней стен-
ки. На верхней стенке монтируют внутреннюю и наружную крыши и подни-
мают полученный блок в проектное положение, создавая избыточное давление
воздуха внутри резервуара. После установки поднятого блока разворачивают
рулоны нижней части внутренней стенки и соединяют их кромки с кромками
внутренней стенки подвешенного блока.
5. Рулоны нижней и верхней стенок резервуара разворачивают в горизон-
тальном положении. Кромки развернутых полотнищ соединяют встык, объе-
диненное полотнище наматывают на катушку, накатывают на днище, устанав-
ливают в вертикальное положение и разворачивают.
6. Стенки резервуаров возводят из изготовленных на заводе рулонов высо-
той 24 м, что снижает трудоемкость монтажа, но требует дополнительных ка-
питальных вложений для оснащения завода-изготовителя стендом по райони-
рованию полотнищ шириной 24 м.
Внутреннее днище устраивают следующим образом: поднимают домкра-
тами собранные стенки, на наружное днище укладывают блоки теплоизоляции
(пеностекла), производят полистовой монтаж внутреннего днища и опускают
стенки резервуара.
Крышу внутреннего резервуара можно устанавливать в собранном состоя-
нии тремя кранами. Крышу наружного резервуара обычно монтируют с помо-
щью стрелового крана укрупненными щитами.
После гидравлического и пневматического испытания на внутреннюю
стенку изотермического резервуара навешивают теплоизоляционные маты и в
межстенное пространство засыпают перлит.
Основную сложность представляет контроль качества сварных и прочих
соединений конструктивных частей резервуаров и газгольдеров.
Смонтированные резервуары и газгольдеры сдаются в эксплуатацию по-
сле испытания путем залива воды на полную их высоту. Заполнение водой
длится довольно долго; при этом проверяют состояние сварных швов тех поя-
сов, которые уже омываются водой. При обнаружении дефектов часть воды
сливают, ликвидируют дефект и затем продолжают заполнение. Одновременно
629
следят за осадкой основания, которая должна быть равномерной на всех уча-
стках.
Все эксплуатируемые емкостные аппараты подвергают осмотрам, текуще-
му и капитальному ремонтам. Периодичность их устанавливают в зависимости
от свойств среды, содержащейся в резервуаре, и от конструкции резервуара.
Однако некоторые мероприятия (осмотр упорных уголков, предохранительных
клапанов, дренажных устройств и т.д.) проводятся систематически независимо
от свойств находящегося в резервуаре продукта.
При эксплуатации резервуары подвергают визуальному осмотру, обращая
внимание на неравномерность осадки основания, появление течи со стороны
днища или на корпусе в местах приварки люков и штуцеров, состояние кры-
ши, неисправность наружного резервуарного оборудования. Для проверки
равномерности осадки при заполненном резервуаре производят нивелировку
окрайка днища по крайней мере в восьми точках, равномерно расположенных
по периметру. Вертикальность цилиндрического корпуса проверяют отвесом.
Перед проведением ремонтных работ резервуар должен быть полностью
опорожнен и тщательно очищен. При удалении продукта следует предупреж-
дать образование вакуума в резервуаре, что может привести к разрушению ап-
парата. Для этого проверяют состояние дыхательного клапана и соответствие
его пропускной способности скорости откачивания.
Способ очистки резервуара зависит от количества и свойств продукта, ос-
тающегося на днище и стенках аппарата, а также от имеющихся в распоряже-
нии средств. Наиболее часто применяемый способ включает промывку резер-
вуара водой, пропаривание, дегазацию (естественную или принудительную
вентиляцию), удаление грязи с помощью подручных средств, повторные про-
паривание, промывку и дегазацию.
Приступать к ремонтным работам можно только после того, как содержа-
ние паров продукта в атмосфере резервуара будет соответствовать допусти-
мым нормам.
10.7. Технология возведения сооружений для хранения
сыпучих веществ
10.7.1. Возведение зерновых элеваторов
Зерновые элеваторы по конструкции и размерам относятся к числу слож-
ных сооружений, поэтому их возведение, как правило, осуществляется с при-
менением специального оборудования рабочими и ИТР, имеющими практиче-
ский опыт работы и получившими основные теоретические знания в области
сложных бетонных и монтажных работ.
Основными конструктивными частями элеваторов (рис. 4.160) являются
рабочая башня и силосы (банки), объединенные галереями и тоннелями. К ним
примыкают пункты приемки, сортировки, сушки и подготовки зерна. Рабочая
башня обычно бывает прямоугольной в плане, а силосы - круглыми диамет-
ром 3, 6, 12, 18 и 24 м, высотой до 60 м и более. Однако не исключаются и
630
другие их формы: квадратная, прямоугольная, шестигранная и многогранная.
Наиболее рациональной считается их группировка по 6... 18 банок.
Элеваторы могут полностью возводиться из монолитного или сборного
железобетона, но основным является сборно-монолитный вариант: монолит-
ные фундаменты и стены; сборные колонны, воронки, балки, плиты перекры-
тий и покрытий.
Фундаменты могут устраиваться в виде отдельных лент, но, как показала
практика, после загрузки силосов такие фундаменты могут дать неравномерную
осадку, поэтому основным типом фундаментов является сплошная монолитная
железобетонная плита, выполняемая обычными методами бетонирования.
Элеваторы с монолитными стенами. Стены элеваторов могут возводить-
ся в скользящей (рис. 4.161), скользяще-переставной или подъемно-переставной
опалубке, начиная с фундаментной плиты или с подсилосного перекрытия. До
начала монтажа опалубки производят обратную засыпку пазух фундаментов и
устраивают отвод поверхностных вод.
Для устройства подсилосного помещения с технологическим оборудова-
нием (трубопроводы, приборы, конвейерные ленты и другие устройства для
разгрузки силосов) в стаканы фундаментов устанавливают железобетонные
колонны, а над ними сооружают мощное железобетонное перекрытие, являю-
щееся основанием для силосов.
Рис. 4.160. Возведение зернового элеватора в скользящей
опалубке:
1 — фундаментная плита; 2 - колонны подсилосного помеще-
ния; 3 - воронки; 4 - силосные банки; 5 - скользящая опалуб-
ка; 6 - надсилосная галерея; 7 - рабочая башня; 8 - башенный
кран; 9 - стреловой кран
631
Рис. 4.161. Монтаж элеваторов с силосами квадратной формы (план):
а - взаимное расположение элементов; б - геодезический контроль при возведении стен;
/ - объемные элементы (СОГ); 2 - угловые элементы (СУГ); 3 - плоские элементы (СПГ)
Внутри силосов (банок) на подсилосном перекрытии вокруг разгрузочных
отверстий делают откосы в виде железобетонных или металлических воронок.
Промежутки между колоннами на высоту от фундаментной плиты до под-
силосного перекрытия по всему контуру сооружения чаще всего заполняют
кирпичной кладкой. Толщина стен, возводимых в скользящей или переставной
опалубке, по технологическим соображениям принимается одинаковой на всю
высоту - не менее 160 мм. Армирование стен выполняется с двухсторонним
расположением вертикальной и горизонтальной арматуры, без вырезки ее в
местах проемов до приобретения бетоном необходимой прочности.
Перекрытие башни и силосов рекомендуется выполнять из сборных желе-
зобетонных панелей, однако не исключено выполнение перекрытий из моно-
литного железобетона по металлическим балкам, монтируемым после оконча-
ния бетонирования стен силосов и полного демонтажа опалубки.
При использовании скользящей опалубки работы по ее устройству и рас-
палубливанию, армированию, укладке и уплотнению бетонной смеси выпол-
няют совмещенно и непрерывно в течение суток. При этом скорость наращи-
вания стен должна быть не менее 2,5 м в сутки. Основное правило бетониро-
вания: чем выше темпы бетонирования, тем лучше качество работ.
Поэтому скользящую опалубку применяют только в тех условиях, когда
полностью гарантированы непрерывность и надлежащая скорость бето-
нирования.
632
Возведение элеватора с монолитными железобетонными стенами осуще-
ствляется по следующей технологической схеме:
- выполняют подготовительные, земляные и разбивочные работы;
- устанавливают монолитную железобетонную фундаментную плиту;
- монтируют колонны и перекрытия подсилосного этажа;
- устанавливают опалубку и бетонируют стены силосного корпуса и рабо-
чей башни (дефекты поверхности бетона исправляют штукатурными ме-
тодами, работая на подвесных подмостях);
- сооружают над силосные перекрытия и транспортные галереи.
Элеваторы со стенами из сборных элементов. При возведении сборных
элеваторов колонны подсилосного этажа устанавливают в стаканы сборных
подколонников, смонтированных на фундаментной плите. Стыки колонн и
стаканов замоноличивают мелкофракционным бетоном и уплотняют глубин-
ными вибраторами с наконечниками. Выверку и временное закрепление ко-
лонн осуществляют с помощью клиновых вкладышей, клиньев или растяжек
(при высоте подсилосного этажа более 8 м). Выверка в обязательном порядке
должна производиться с инструментальным геодезическим сопровождением и
составлением исполнительной схемы.
Перекрытие под силосного этажа сооружают из усиленных сборных желе-
зобетонных конструкций с установкой железобетонных или металлических
воронок. Монтаж сборных элементов осуществляется с помощью башенных
кранов или, если башенные краны еще не установлены, стреловых кранов на
гусеничном ходу или шасси автомобильного типа.
Стены силосного корпуса и рабочей башни сооружают из отдельных эле-
ментов и предварительно укрупненных блоков высотой 1,18... 1,5 м. Блоки мо-
гут укрупняться на полигоне вблизи места монтажа или на заводе и транспор-
тироваться к месту монтажа на автоплатформах или трейлерах. Наибольшая
масса блоков не должна превышать 6 т, чтобы их можно было монтировать
башенным краном (КБ-503 или КБ-504) на вылете стрелы до 30...35 м.
Блоки круглой формы в виде укрупненных колец диаметром 6 и 12 м со-
бирают из четырех или восьми элементов, соединяемых друг с другом с по-
мощью болтов или натяжением кольцевой арматуры. Однако масса блоков си-
лосов диаметром 12 м может достигать 35 т, что затрудняет их монтаж обыч-
ными башенными кранами.
Соединение блоков друг с другом осуществляется на болтах с заделкой
швов цементно-песчаным раствором.
Силосы квадратной формы монтируют из трех типов готовых элементов:
объемных блоков, плоских и угловых элементов (см. рис. 4.161). Элементы
устанавливают на слой цементно-песчаного раствора, скрепляют между собой
стяжными болтами, затем с навесных двухъярусных подмостей заполняют вер-
тикальные швы раствором.
При установке стеновых элементов силосов соблюдают определенную по-
следовательность работ: по сотовой схеме монтируют объемные блоки СОГ,
затем с наружной стороны к ним присоединяют плоские элементы СПГ и уг-
633
ловые элементы СУГ. Одновременно с монтажом силосных блоков ведут ра-
боты по устройству постоянной лестницы, используемой при монтажных ра-
ботах для подъема рабочих.
После окончания установки стеновых блоков и элементов монтируют над-
силосное перекрытие и галереи, сооружают кровлю.
Комплекс работ по монтажу сборных силосов и рабочей башни включает в
себя:
- устройство монолитной железобетонной фундаментной плиты и установ-
ку подколонников;
- монтаж элементов подсилосного этажа - колонн, панелей перекрытия, во-
ронок, стеновых панелей;
- монтаж стеновых конструкций силосного корпуса, сборных стен и пере-
крытий рабочей башни;
- устройство надсилосного перекрытия и галерей;
- устройство кровли, спецмонтажные и отделочные работы.
10.7.2. Возведение силосов
Силосы - это хранилища для сыпучих и пылевидных материалов. Они
представляют собой цилиндрические или прямоугольные резервуары высотой
до 30 м и более, диаметром 6... 12 м, компактно сгруппированные по 6...24 шт.
(банок). Наиболее часто силосы используются для хранения цемента.
На рис. 4.162 представлена конструкция цементного силоса из шести ба-
нок, состоящего из следующих основных конструктивных элементов: фунда-
ментная плита, несущая колонна, перекрытие, стены и надсилосная галерея.
Наиболее ответственные конструкции силоса - стены - изготавливаются из
монолитного или сборного железобетона.
Толщина стен принимается постоянной - не менее 16...20 см с двухсто-
ронним вертикальным и горизонтальным армированием.
Для возведения монолитных стен силосов может применяться щитовая,
подъемно-переставная и другие типы опалубок. Однако предпочтение обычно
отдается скользящей опалубке, позволяющей весь комплекс железобетонных
работ выполнять одновременно. При этом скорость бетонирования (не менее
2,5 м в сутки) позволяет заканчивать работы по устройству стен за 8... 12 сут, а
замедление темпов бетонирования приводит лишь к ухудшению качества работ.
Принципиальная схема конструкции скользящей опалубки приведена на
рис. 4.162, б.
При бетонировании стен силосов в скользящей опалубке должны неукос-
нительно соблюдаться следующие основные требования:
- высота опалубки должна составлять 1,1... 1,2 м (уменьшение высоты при-
водит к нарушению устойчивости, а увеличение - к утяжелению);
- конусность опалубки должна составлять 0,5% ее высоты (при уменьшении
конусности неизбежно возникают большие силы трения между бетонной
смесью и опалубкой и, как следствие, срывы бетона; при увеличении конус-
ности возникают неровности стены за счет «оплывания» бетонной смеси);
634
- щиты опалубки не должны жестко крепиться к кружалам и между собой
(иначе возможное проскальзывание отдельных домкратов может привести
к искривлению опалубки и нарушению вертикальности стен);
- поперечная связь домкратной рамы не должна возвышаться над рабочим
настилом (палубой) более чем на 0,3 м (в противном случае свободные
концы вертикальной арматуры будут отклоняться и затруднять вязку го-
ризонтальных колец арматуры);
- выгрузку бетонной смеси необходимо производить равномерно по всему
периметру стен (во избежание перекоса палубы).
Чтобы не допустить сцепления укладываемой бетонной смеси с опалуб-
кой, работы по ее подъему, армированию и бетонированию должны произво-
диться непрерывно (без остановок) в три смены. Подъем всей системы опа-
лубки с палубой осуществляется за счет домкратов, опирающихся на остав-
ляемые в теле бетона круглые стальные домкратные стержни диаметром
32 мм, устанавливаемые через каждые 1,5...2,0 м подлине стены.
Рис. 4.162. Возведение железобетонных силосов:
а - конструкция силоса (план и разрез); б, в - устройство банок монолитных и
сборных железобетонных силосов; 1 - фундаментная плита; 2 - несущие колон-
ны; 3,6- подсилосное и надсилосное перекрытие; 4 - силосная банка; 5 - откосы;
7 - надсилосная галерея; 8 - лестничная клетка; 9 - подмости для затирки стен;
10 - опалубка; И - домкратная рама; 12 - домкрат; 13 - домкратный стержень;
14 - стена; 15 - кольцо; 16 - кран
635
Для подъема опалубки могут использоваться три типа домкратов: элек-
тромеханические, гидравлические или ручные. Наибольшее распространение
получили гидравлические домкраты, обеспечивающие более равномерный и
плавный подъем опалубки по всему фронту сооружения.
Работы по возведению силоса проводят в следующей последовательности:
- после выполнения работ нулевого цикла и нивелировки основания стен
производят разбивку сооружения, проверяют размеры щитов опалубки и
работу механизмов подъема;
- устанавливают кольца кружал, арматуру стен и домкратные рамы, монти-
руют металлоконструкции рабочего пола и щиты опалубки (особенно
тщательно проверяют ее конусность, так как при дальнейших работах из-
менить ее не представляется возможным);
- устанавливают домкраты и подключают их к насосным станциям;
- устанавливают в домкраты домкратные стержни разной длины (разница
длин стержней составляет 1... 1,2 м);
- выполняют технологический процесс армирования и уплотнения смеси
при постоянном подъеме опалубки (бетонную смесь марки не ниже М200
подвижностью 6... 12 см укладывают одновременно с двух противополож-
ных сторон сооружения и уплотняют вибраторами с гибким валом и вруч-
ную - штыкованием; дефекты поверхности стен, выходящих из-под опа-
лубки, затирают с подвесных подмостей, домкратные стержни в процессе
подъема наращивают с применением резьбовых соединений или сварки);
- бетонируют перекрытия, надсилосные галереи, устанавливают воронки и
технологическое оборудование.
Силосные банки из сборных железобетонных лотков (см. рис. 4.162, в) или
колец монтируют с помощью башенных или стреловых кранов большой гру-
зоподъемности. Силосные кольца высотой 1,5 м и диаметром 6... 10 м могут
изготавливаться на заводе или собираться на строительной площадке. В про-
цессе сборки колец возможно их предварительное напряжение.
Возведение сборных силосов осуществляют следующим образом:
- бетонируют монолитную железобетонную силовую фундаментную плиту
со стаканами для закрепления колонн;
- монтируют колонны подсилосного помещения, наружные стеновые блоки
и панели подсилосного перекрытия;
- насухо или на растворе поярусно монтируют кольца банок, одновременно
крепят опалубку для бетонирования стыков колец и пилястр в угловых си-
лосах;
- вертикальными пространственными каркасами и сетками армируют со-
единения банок между собой и производят обетонировку стыков;
-монтируют надсилосное перекрытие, надсилосную галерею и плиты по-
крытия.
При монтаже конструкций применяются обычные способы установки сбор-
ных железобетонных элементов. Установка колец осуществляется с подмостей,
подвешиваемых к выпускам ранее смонтированных колец, переставляемых кра-
636
ном. Для подъема рабочих устраивается облегченная шахта с площадками и
стремянками, наращиваемая по мере возведения силоса. Для прохода рабочих из
шахты на рабочие места применяются инвентарные стремянки.
10.7.3. Возведение грануляционных башен
Грануляционные башни предназначены для получения гранул азотных
удобрений. Башня (рис. 4.163) представляет собой монолитное железобетон-
ное цилиндрическое сооружение диаметром до 30 м и высотой более 100 м с
системой из восьми перекрытий из стальных конструкций и монолитного же-
лезобетона.
Грануляционные башни представляют собой цилиндрические сооружения,
выполненные из монолитного железобетона с перекрытиями из железобетона
и стальных конструкций, опирающимися на ствол башни. Нижнее перекрытие
Рис. 4.163. Схемы грануляционной башни и размещения монтажных средств:
1 - железобетонный ствол башни; 2 - монтажные проемы; 3 - защитный экран;
4 - перекрытия; 5 - постоянная маршевая лестница; 6 - монтажная балка; 7 - лебедка
ЛМН-12,5; 8 - лифт, 9 - площадка для выхода рабочих из люльки; 10 - прислонный
кран КБ-573; 11 - пристройка к башне
По А
637
(защитный экран) подвешивается к основному перекрытию. Технологическое
оборудование для получения гранул устанавливается на монолитные железо-
бетонные плиты перекрытий.
К башне примыкает пристройка - многоэтажная металлическая этажерка с
шагом колонн 3 и 6 м, с перекрытиями из монолитного железобетона и ограж-
дающими конструкциями из железобетонных стеновых панелей с металличе-
скими переплетами.
Железобетонный монолитный ствол башни обычно выполняется в сколь-
зящей опалубке. После окончания работ по возведению ствола и уборке вспо-
могательного оборудования внутри ствола башни собирают стальные балки и
с монолитным перекрытием поднимают их в проектное положение с помощью
полиспастов, подвешенных к временным монтажным балкам, опираемым на
верхний обрез железобетонного ствола. Для свободного подъема каждого пе-
рекрытия внутри ствола балки поднимают укороченными на 120...300 мм.
Поднятые на проектные отметки перекрытия подвешивают в четырех точках с
помощью жестких тяг к ранее поднятым, а верхнее перекрытие - к монтажным
балкам. После подъема перекрытий в проектное положение их наставляют или
опирают с помощью специальных выдвижных столиков с овальными отвер-
стиями. На стволе башни предусматривают закладные детали для крепления
подмостей на всех уровнях и крепления приставного крана.
Для установки и демонтажа монтажных балок, лебедок, полиспастов, лест-
ниц, монорельсов и другого оборудования, а также для монтажа несущих и ог-
раждающих конструкций пристройки снаружи ствола башни после окончания
бетонирования ствола устанавливается приставной кран, а для подъема рабо-
чих - лифт или грузопассажирский подъемник. При монтаже стальных конст-
рукций широко применяется их укрупнение в плоские рамы массой до 8 т.
638
ПРИЛОЖЕНИЯ
Приложение 1
МЕТОДИКА РАСЧЕТА ПАРАМЕТРОВ РАННЕЙ РАСПАЛУБКИ
ПЕРЕКРЫТИЯ
1.1. Допустимые нагрузки на телескопические стойки А300 и А350
системы «МОДОСТР»
Допустимые нагрузки на телескопические стойки А300 и А350 системы
«МОДОСТР» представлены на рис. 1.1 и в табл. 1.1.
2,0 2,1 2,2 2,3 2,4 2,5 2,6 2,7 2,8 2,9 3,0 3,1 3,2 3,3 3,4 3,5
Высота стойки А, м
Рис. 1.1. Допустимые нагрузки на телескопические стойки:
а- А300;б-А350
640
Таблица 1.1
Допустимые нагрузки на телескопические стойки А300 и А350 системы
«МОДОСТР»
1" Высота стойки А, мм Допустимая нагрузка N, кН
А300 А350
г =J0 1750 1800 1900 2000 2100 2200 2300 2400 2500 2600 2700 2800 2900 3000 3100 3200 3300 3400 3500 25,6 25,1 24,2 23,2 22,3 21,4 20,6 19,7 18,3 16,9 15,5 14 12,5 10,9 23,2 22,3 21,4 20,6 19,7 18,9 18,1 17,3 16,5 15,4 14,3 13,3 12,2 11,2 10 8,9
о о
1.2. Допустимые нагрузки на телескопические стойки А300 и А350
системы «МОДОСТР» в составе опорных башен
Допустимые нагрузки на телескопические стойки АЗ 00 и АЗ 50 системы
«МОДОСТР» в составе опорных башен показаны на рис. 1.2.
Рис. 1.2л. Допустимые нагрузки на телескопическую стойку А300 в составе
одноярусных опорных башен
641
Высота стойки А, м
Ав= Ан
Рис. 1.26. Допустимые нагрузки на телескопическую стойку А300 в составе
двухъярусных опорных башен
2,0 2,1 2,2 2,3 2,4 2,5 2,6 2,7 2,8 2,9 3,0 3,1 3,2 3,3 3,4 3,5
Высота стойки А, м
А в = А н Высота стойки А, м
Рис. 1.3. Допустимые нагрузки на телескопическую стойку АЗ50 в составе:
а - одноярусных опорных башен; б - двухъярусных опорных башен
642
Таблица 1.2
Допустимые нагрузки на телескопические стойки А300 и А350 системы
«МОДОСТР» в составе одноярусных опорных башен
Высота стойки А, мм Допустимая нагрузка N, кН
А300 А350
1750 29,6 —
1800 29,6 —
1900 29,6 —
2000 29,6 29,6
2100 29,6 29,6
2200 29,6 29,6
2300 28,8 29,6
2400 27,3 29,6
2500 25,9 28,8
2600 24,5 27,3
2700 23,2 25,9
2800 21,9 24,5
2900 20,6 23,2
3000 19,4 21,9
3100 — 20,6
3200 — 19,4
3300 — 18,3
3400 — 17,2
3500 — 14,4
Таблица 1.3
Допустимые нагрузки на телескопические стойки А300 и А350 системы
«МОДОСТР» в составе двухъярусных опорных башен
a L
•«
Высота стойки h, мм Допустимая нагрузка N, кН
А300 А350
1750 29,6 —
1800 29,6 —
1900 29,6 —
2000 29,6 29,6
2100 29,6 29,6
2200 29,6 29,6
2300 28,8 29,6
2400 27,3 29,6
2500 25,9 28,8
2600 24,5 27,3
2700 23,2 25,9
2800 21,9 24,5
2900 20,6 23,2
3000 19,4 21,9
3100 — 20,6
3200 — 19,4
3300 — 18,3
3400 — 17,2
3500 — 14,4
643
1.3. Методика расчета технологических параметров опалубки
перекрытия
1.3.1. Методика расчета технологических параметров опалубки перекры-
тия включает в себя решение следующих задач:
- определение шага телескопических стоек или опорных башен в направле-
нии распределительных и несущих балок;
- расстановку телескопических стоек или опорных башен.
При этом из всего многообразия вариантов следует выбирать рациональ-
ные параметры. Опалубка должна обладать прочностью, устойчивостью и
регламентируемой деформативностью. Как правило, для перекрытия дефор-
мативность опалубки при бетонировании не должна превышать 1/500 про-
лета.
1.3.2. Определение нагрузок на опалубку перекрытия.
Суммарная нормативная нагрузка на опалубку р, кН/м2, складывается из
нагрузки от веса бетонируемого перекрытия (бетона и арматуры) q, собствен-
ного веса опалубки g и дополнительных технологических нагрузок при бето-
нировании перекрытия Ь\
p = g+q+b, (1.1)
где g - нормативная нагрузка от собственного веса опалубки, принимаемая
0,4, кН/м2;
b - технологическая нагрузка при бетонировании перекрытия, кН/м2:
q - нормативная нагрузка от веса плиты перекрытия (бетона и арматуры),
кН/м2:
д = 265, (1.3)
здесь 5 - толщина плиты перекрытия, м.
При применении специального технологического оборудования для уклад-
ки бетона технологическая нагрузка может превышать значения, оговоренные
в формуле (1.2), поэтому должны приниматься в соответствии с расчетом по
технологической карте.
1.3.3. Расчет технологических параметров опалубки перекрытия представ-
лен в табл. 1.4 и табл. 1.5. Для опалубки на основе телескопических стоек по-
следовательность определения параметров следующая:
- в зависимости от типа применяемых опалубочных балок и толщины пе-
рекры-тия по соответствующей таблице находят шаг распределительных
балок а\
- шаг телескопических стоек в направлении несущих балок шаг телеско-
пических стоек в направлении распределительных балок £2 и расчетную
нагрузку Nd на телескопическую стойку;
644
- полученную нагрузку сравнивают с допустимой нагрузкой N на телеско-
пическую стойку при ее рабочей высоте Л;
- допустимую нагрузку на телескопические стойки определяют по графикам
или табл. 1.1 данного приложения.
При расчетной нагрузке на стойку, превышающей ее допустимую нагруз-
ку, требуется уменьшить шаг телескопических стоек в направлении несущих
балок £ь мм, и шаг телескопических стоек в направлении распределительных
балок L2, мм, по формулам:
Цот=кЦ,
(1.4)
где Дпот - уточненный шаг телескопических стоек в направлении несущих ба-
лок, мм;
Z£OT - то же распределительных балок, мм;
к - уточняющий коэффициент:
k = sfN/N^, (1.5)
где Nd - расчетная нагрузка на телескопическую стойку, кН;
N- допустимая нагрузка на телескопическую стойку при ее расчетной вы-
соте, кН.
1.3.4. Рабочая высота телескопических стоек равна h, м, мм:
л=л>-8-80П, (1.6)
где Лэ - высота этажа, м, мм;
5ОП - толщина опалубки перекрытия, м, мм.
1.3.5. Для расчета параметров опалубки перекрытия на основе телескопи-
ческих стоек для распределительных балок Б16 и несущих Б20 используется
табл. 1.4.
1.3.6. Расчет технологических параметров опалубки перекрытия на основе
опорных башен производят в следующей последовательности:
- в зависимости от типов применяемых опалубочных балок и башен и тол-
щины перекрытия, по табл. 1.2 находят шаг распределительных балок а,
шаг башен в направлении несущих балок шаг башен в направлении
распределительных балок L2 и расчетную нагрузку Nd на телескопическую
стойку башни;
- полученную нагрузку Nd сравнивают с допустимой нагрузкой N на теле-
скопическую стойку башни при ее рабочей высоте Л;
- допустимую нагрузку определяют по графикам или табл. 1.2 и 1.3, пред-
ставленным в п. 1.2 данного приложения.
При расчетной нагрузке на телескопическую стойку в составе опорной
башни, превышающей ее допустимую нагрузку, необходимо уменьшить шаг
645
опорных башен в направлении несущих балок Lx и шаг опорных башен в на-
правлении распределительных балок £2 по следующим формулам:
дпот = £Д,
^0Т=^2,
(17)
где Цот - уточненный шаг башен в направлении несущих балок, мм;
Z£0T - то же, распределительных балок, мм;
уточняющий коэффициент, определяемый по формуле (1.5).
Если полученное после пересчета значение ЦТ окажется менее 1000 мм,
то использование данной комбинации балок и опорных башен неэффективно,
вследствие чего рекомендуется заменить принятый тип опорных башен или
сечение несущих и распределительных балок.
1.3.7. Для расчета параметров опалубки перекрытия на основе опорных
башен для распределительных балок Б16 и несущих - Б20 используется
табл. 1.5.
1.3.8. Пример 1. Требуется рассчитать технологические параметры опа-
лубки перекрытия на основе телескопических стоек для следующих исходных
данных: перекрытие толщиной 5 = 200 мм, высота этажа h3 = 3000 мм, распре-
делительная балка Б16, несущая балка Б20.
Согласно табл. 1.4 при толщине перекрытия 200 мм и толщине фанеры d =
= 21 мм шаг распределительных балок а = 550 мм, шаг телескопических стоек в
направлении несущих балок L\ = 2300 мм, шаг телескопических стоек в направ-
лении распределительных балок Л2 950 мм, расчетная нагрузка на стойку Nd =
= 15,5 кН. Принимаем опалубку на основе телескопиче-ских стоек А300 системы
«МОДОСТР». Рабочая высота телескопической стойки согласно формуле (1.6)
равна: h = 3000 - 200 - (21 + 160 + 200) = 2419 мм.
По прил. 2.1 для телескопической стойки А300 определяем допустимую
нагрузку, которая при рабочей высоте h = 2420 мм составляет N = 19,4 кН >
> Nd = 15,5 кН. Следовательно, корректировка шага установки телескопиче-
ских стоек не требуется.
1.3.9. Пример 2. Требуется рассчитать технологические параметры опа-
лубки перекрытия на основе опорных башен для следующих исходных дан-
ных: перекрытие толщиной 5 = 200 мм, высота этажа h3 = 6300 мм, распреде-
лительная балка Б16, несущая балка Б20, опорная двухъярусная башня
1500* 1500 на основе стоек А300 системы «МОДОСТР».
Согласно табл. 1.5 при толщине перекрытия 200 мм и толщине фанеры d =
= 21 мм шаг распределительных балок а = 550 мм, шаг опорных башен в на-
правлении несущих балок Ц = 1950 мм, шаг опорных башен в направлении
распределительных балок £2 = 2100 мм и расчетная нагрузка на стойку в со-
ставе башни Nd = 22,0 кН. Рабочая высота телескопической стойки согласно
формуле (1.6) равна: h = 6300 - 200 - (21 + 160 + 200) = 5719 мм.
646
647
о о 1 1 6 о О I 300 о N) О | 220 о о 00 о Ок о 6 N) О О о Толщина перекрытия 8, мм д Л /
/лДД—; \ Ду \ # \
ок 1 1 12* V> КО 00 00 Ок <1 Ок ок V 4^ Суммарная нормативная нагрузка р, кН/м2 ~ телескопическая стоика; 3 2 - несущая двутавровая балка Б20; | 2 3 - распределительная двутавровая 1 IS балка Б16; *41 1 4 ~ в°Д°ст°йкая фанера d = 21 мм
| 450 о о о о О о о о о о о о 600 600 Ок О 1 650 Шаг распределитель- ных балок а, мм
| 1750 1 1750 0061 0061 | 2050 2250 I 2150 2250 2300 8 2400 2500 2550 2650 Шаг телескопических стоек в направлении не- сущих балок Ц, мм
1 600 ок о о о 1 00 о о КО О О ко О О КО О 1000 о о ООП 1200 1300 Шаг телескопических стоек в направлении распределительных балок Л2, мм
1 15Л 15* £ 1 6‘*1 15Л 1 15J I 1 154 I 1 Ок р 1 1 1 1^5 I Расчетная нагрузка на стойку Nj, кН
Таблица 1.4
Расчет параметров опалубки перекрытия на основе телескопических стоек
648
1 500 1 450 | 400 О о о О 1 240 | 220 | 200 00 О о> о 6 ьэ О о о Толщина перекрытия 5, мм А А
V
1 li4 1 1^8 1 ЦЗ р 00 00 р о> 4^ Суммарная нормативная нагрузка р, кН/м2
| 450 1 450 1 450 о о О о о о loss о о о 600 600 о> о 650 Шаг распределитель- ных балок а, мм s' ~ опорная башня А *В (1500х1500); ” несУЩая двутавровая балка Б20; 3 3 - распределительная двутавровая 2 балка Б16; 1 водостойкая фанераd = 21 мм
1500x1500 Опорная башня А*В, мм
Использование не рекомендуется 1 1750 1 1800 0061 00 о 0061 | 1950 I 2000 | 2000 2050 о о 2150 Шаг телескопических стоек в направлении несущих балок мм
| 1000 1500 1950 I 2000 2050 2100 | 2150 2200 2250 0SEZ 2400 Шаг телескопических стоек в направлении распределительных балок Ь2, мм
£ 1 24-6 23,7 | 22,9 | О 00 1 19-4 1 18>3 1 17»3 Расчетная нагрузка на стойку кН
Расчет параметров опалубки перекрытия на основе опорных башен
По рис. 1.3, б или табл. 1.3 п. 1.2 определяем допустимую нагрузку на те-
лескопическую стойку в составе опорной башни, которая при ее рабочей высо-
те h = 5720 мм составляет: N= 21,1 кН < Nd = 22,0 кН. Следовательно, необхо-
димо уменьшить шаг опорных башен в направлении несущих балок L} и шаг
опорных башен в направлении распределительных балок L2. Согласно форму-
лам (1.5) и (1.7) имеем:
к= 1-^- = /2к1 = о,98;
У 22,0 ’ ’
ГДПОТ =кЦ = 0,98 1950 = 1911мм,
[£5ОТ = кЦ = 0,98- 2100 = 2058 мм.
Окончательно принимаем: шаг башен в направлении несущих балок L\ =
= 1900 мм, шаг башен в направлении распределительных балок £2 = 2000 мм.
1.4. Методика расчета параметров ранней распалубки перекрытия
1.4.1. Сущность технологии заключается в осуществлении распалубки пе-
рекрытия из условия обеспечения минимально допустимой деформативности
плиты от ее собственного веса и применения способа переопирания плит стра-
ховочными элементами с целью передачи дополнительных технологических
нагрузок на нижерасположенные плиты. Величину распалубочной прочности
бетона определяют с учетом возможного загружения плиты перекрытия в те-
чение периода выдерживания, т.е. с учетом фактических сроков возведения
зданий.
1.4.2. В качестве критерия распалубки рассматривают деформагивность
монолитной плиты, а именно ее относительный прогиб на стадии возведения,
который ограничен предельно допустимым относительным прогибом опалуб-
ки (плиты) перекрытия:
^lim _ 1
500'
При этом методика учитывает воздействие и технологических нагрузок
при возведении перекрытия.
1.4.3. Исходными данными для расчета служат: проектный класс бетона
плиты перекрытия, ее геометрические параметры (толщина, длина, ширина,
расстояния между осями колонн), высота этажа.
1.4.4. Суммарный прогиб плиты перекрытия возникает от нагрузки от соб-
ственного веса плиты q и от суммарной технологической нагрузки р. Суммар-
ная технологическая нагрузка на разных этапах возведения складывается из
нагрузки от собственного веса опалубки перекрытия g, технологической на-
грузки при бетонировании перекрытия Ь, а также дополнительно включает
нормативную нагрузку от собственного веса плиты перекрытия q.
Нагрузки определяют по формулам, приведенным в п. 1.3 прил. 1.
649
1.4.5. На первом этапе определяют допустимую прочность бетона плиты
перекрытия на момент распалубки. Данная расчетная ситуация характеризуется
отсутствием технологических нагрузок и учитывает влияние только собственно-
го веса плиты перекрытия. Расчет выполняют в следующей последовательности.
1.4.5.1. Величину относительного прогиба плиты перекрытия только от
собственного веса плиты определяют по формуле
^lim
leff
(1.8)
kff 1+£ ’
q
где отит - предельно допустимый прогиб опалубки (плиты) перекрытия, мм;
aq - прогиб плиты от собственного веса плиты перекрытия, мм;
leff- расчетный пролет плиты перекрытия, мм;
q - нормативная нагрузка от собственного веса плиты перекрытия (бетона
и арматуры), кН/м2, определяемая по формуле (1.3);
р - суммарная нормативная технологическая нагрузка на плиту, кН/м2, оп-
ределяемая по формуле
P = g+b, (1.9)
где g - нормативная нагрузка от собственного веса опалубки, принимаемая
0,4 кН/м2;
Ь - технологическая нагрузка при бетонировании перекрытия, кН/м2, оп-
ределяемая по формуле (1.2).
1.4.5.2. Находят требуемый для распалубки модуль упругости бетона в
конкретном возрасте Ест (t), МПа:
(1.10)
Ecm(t) = ^n---- 10~3,
Фы-5 -(а,//^)
где с - наименьший из размеров пролета прямоугольной в плане плиты пере-
крытия, м, мм;
8 - толщина плиты перекрытия, м, мм;
<ры - безразмерный коэффициент, учитывающий влияние кратковремен-
ной ползучести бетона, принимаемый для тяжелого бетона 0,85;
Р„ - безразмерный коэффициент, учитывающий влияние условий нагру-
жения и граничных условий опирания элементов при расчете прогибов,
определяемый по табл. 1.6.
1.4.5.3. Средняя прочность бетона на осевое сжатие fcm (t), МПа, к моменту
распалубки должна быть не менее величин, определяемых из формул:
3
5Д0
9750
[/ст(/)>12МПа.
/ст(О = 0,85-
(111)
650
При достижении бетоном распалубочной прочности допускается снятие
опалубки перекрытия без установки страховочных элементов. Нагружать пли-
ту дополнительными нагрузками не допускается.
Таблица 1.6
Коэффициент Р„ для плит, опирающихся на колонны
Соотно- шение проле- тов, сП У с гловая плита г Крайняя плита р Средняя плита
© 1 1 g::: с :в:
Pi Рп Рш
1 0,122 0,091 0,058
0,9 0,154 0,105 0,071
0,85 0,178 0,115 0,080
0,8 0,209 0,128 0,091
0,75 0,253 0,147 0,108
0,7 0,308 0,170 0,128
0,65 0,386 0,202 0,157
0,6 0,490 0,246 0,194
0,55 0,630 0,304 0,245
0,5 0,835 0,389 0,318
Примечание. Для промежуточных значений величины соотношения пролетов и коэф-
фициенты определяют линейной интерполяцией.
1.4.6. При дополнительном нагружении плиты перекрытия необходима ус-
тановка страховочных элементов. Данная ситуация характеризуется наличием
дополнительных технологических нагрузок и ростом прочности бетона плиты
перекрытия. Нагрузки определяются согласно формулам п. 1.3 прил. 1.
1.4.6.1. Рост модуля упругости бетона в конкретном возрасте может быть
определен по формуле
£от(0 = 9750.[^^]3, (1.12)
где fcm (i) - средняя прочность бетона на осевое сжатие к моменту нагружения
плиты перекрытия, МПа.
1.4.6.2. Установка страховочных элементов не требуется при выполнении
следующего условия:
651
^lim
(1.13)
где («Г/с) - максимальный относительный прогиб плиты, м, мм, от действия
нагрузки от собственного веса плиты q, определяемый по формуле (1.15);
(«ГД) - максимальный относительный прогиб плиты, м, мм, от действия
суммарной технологической нагрузки р, определяемый по формуле (1.14).
В противном случае необходима установка страховочных элементов.
1.4.6.3. Для многопролетной (не менее трех пролетов) плиты, опирающей-
ся на колонны и работающей на изгиб в двух направлениях, максимальный
относительный прогиб плиты суммарной технологической нагрузки р опреде-
ляют по формуле
„max з
^ = Р„----------
(1.14)
где а™х - максимальный прогиб плиты перекрытия, м, мм, от действия сум-
марной технологической нагрузки р.
Максимальный относительный прогиб плиты (а™х/с) от действия нагруз-
ки от собственного веса плиты перекрытия q определяют по формуле
„max з
^- = (3_______С-Я_____
Ю3,
(115)
где а™х - максимальный прогиб плиты перекрытия, м, мм, от действия на-
грузки от собственного веса плиты перекрытия q.
1.4.6.4. Расчет страховочных элементов производят в следующей последо-
вательности из условия, что вся дополнительная нагрузка воспринимается
этими элементами.
1.4.6.4.1. Определяют суммарное усилие на страховочные элементы пере-
крытия при возведении вышележащего перекрытия кН, по формуле
Ли ’С
где т)„ - безразмерный коэффициент, учитывающий граничные условия опира-
ния плиты и соотношения пролетов, определяемый по табл. 1.7.
1.4.6.4.2. Количество страховочных элементов пргор следует определять по
следующей формуле:
> Тургор (1 17)
"prop- ft ’ V1-1'/
где N - допустимая нагрузка на телескопическую стойку (страховочный эле-
мент), определяют по прил. 1 в зависимости от ее рабочей высоты.
652
Количество подпорок округляют до целого числа в большую сторону.
Таблица 1.7
Коэффициент ця для плит, опирающихся на колонны
Угловая плита Крайняя плита Средняя плита
с с
zj
Соотношение С.. 1®1.
пролетов, сП 1 V-
Пи Лш
1 0,349 0,261 0,166
0,9 0,399 0,272 0,184
0,85 0,436 0,282 0,196
0,8 0,484 0,297 0,211
0,75 0,554 0,322 0,236
0,7 0,636 0,351 0,264
0,65 0,751 0,393 0,306
0,6 0,899 0,452 0,356
0,55 1,090 0,526 0,424
0,5 1,362 0,635 0,519
Примечание. Для промежуточных значений величины соотношения пролетов и коэф-
фициенты определяют линейной интерполяцией.
1.4.6.4.3. Страховочные элементы в плане следует размещать с учетом
критерия оптимальности, которым является минимальный пролетный прогиб
плиты.
1.4.6.4.4. В местах установки страховочных элементов в конструкции пли-
ты должна быть арматура в верхней зоне плиты. В противном случае необхо-
димо производить дополнительную проверку бетонного сечения плиты на
действие отрицательного момента в зоне опирания подпорки или страхо-
вочной подпорки.
1.4.7. Пример 3. Требуется рассчитать параметры ранней распалубки зда-
ния с размерами в плане 18x30 м. Исходные данные: толщина плиты перекры-
тия 8 = 200 мм, проектный класс бетона С25/30 (fCk = 25 МПа), допустимый от-
носительный прогиб плиты [^//^=1/500, сетка колонн 6x6 м, высота этажа
Лэ = 3 м, где fck - нормативное (характеристическое) сопротивление бетона осе-
вому сжатию, МПа.
1.4.7.1. Находим действующие нормативные нагрузки.
653
Суммарную нормативную технологическую нагрузку р определяем по
формуле (1.9):
р = g + b = 0,4 + 1,5 = 1,9 кН/м2,
где g = 0,4 кН/м2;
Ь, согласно формуле (1.2), равно:
\b = 0,2<? = 0,2 • 5,2 = 1,04 кН/м2,
[1,5 <Ь< 5,0 кН/м2.
При обычной технологии бетонирования в расчетах принимают b >1,5 кН/м2.
Нормативная нагрузка от собственного веса перекрытия q определяется по
формуле (1.3):
g = 265 = 26-0,2 = 5,2 кН/м2.
1.4.7.2. По формуле (1.8) находим относительный прогиб плиты перекры-
тия от собственного веса плиты на стадии распалубки:
=[fllim//<]= 1/500 = 1
l + (p/q) ~ 1 +(1,9/5,2) - 683’
1.4.7.3. Из формулы (1.10) при \aqll^ = 1/683, Р„ = 0,122 (тип плиты I) и
с = 6 м находим Ecm(ty.
Ecm(t) = ^n--------------10’3 =0,122-------6\5’2 ,-----IO'3 =
ФЬ1-63-(«9Д#) 0,85• 0,23-(1/683)
= 13,8-103 МПа.
1.4.7.4. Находим среднюю прочность бетона на осевое сжатие на момент
распалубки, используя формулу (1.11):
/СДО = 0,85-^|^3=0,85-^^) = 2,41МПа,
[/ст(/)>12МПа.
Принимаем среднюю прочность бетона на осевое сжатие при распалубке
плиты 12 МПа, что, согласно СТБ 1544, составляет 31% от требуемой прочно-
сти бетона на осевое сжатие по проекту.
1.4.8. Пример 4. Требуется рассчитать параметры установки страховоч-
ных элементов при возведении вышележащих перекрытий. Исходные данные
см. пример 1. Нагружение плиты производят 2...3 дня после распалубки. При-
нимаем, что средняя прочность бетона на осевое сжатие выросла до 50% от
требуемой прочности бетона на осевое сжатие по проекту и составляет
19 МПа.
1.4.8.1. Модуль упругости определяют по формуле (1.12):
654
Еси(0 = 9750.(4#? = 9750.=27,5-IO3 МПа.
к U,oD J \U, oD J
1.4.8.2. Суммарную нормативную технологическую нагрузку /?, кН/м2, на-
ходят по формуле (1.1):
p = g + q + b = 0,4 + 5,2 + 1,5 = 7,1 кН/м2,
где g = 0,4 кН/м2;
q по формуле (1.3):
q = 265 = 26-0,2 = 5,2 кН/м2,
где 5 = 0,2 м;
b по формуле (1.2):
b = 0,2g = 0,2 • 5,2 = 1,04 кН/м2,
1,5 <Ь< 5,0 кН/м2.
Принимаем b = 1,5 кН/м2.
1.4.8.3. Проверяем необходимость установки страховочных элементов при
загружении перекрытия нагрузками, действующими на стадии возведения вы-
шележащего этажа.
Относительный прогиб плиты (#™ах/с) от действия нагрузки от собствен-
ного веса плиты q на момент распалубки при средней прочности бетона на
осевое сжатие =12 МПа, согласно формуле (1.15), равен:
<ах о <?-д
с фЬ1-£ст(0-63
•10 3 =0,122-
63-5,2 ,0_з ; 1
0,85-23,6-Ю3-0,23 1170’
где
X
Ecm(t) = 9750.(4#?
U,OJ J
( 17 Аз
= 9750-М4-
1,0,85 )
= 23,6-103 МПа.
Относительный прогиб плиты (а™* /с) от действия суммарной технологи-
ческой нагрузки р находим по формуле (1.14):
=Р„-----——--КГ3 =0,122------------6 7,1-----г10-3 =#7.
с Ни 0,85-27,5-103-0,23 999
Таким образом:
„max „max - . . Г "I .
_ 1 1 _ 1 1
с с 1170 999 539 |_ leff J 500’
следовательно, установка страховочных элементов под плиту перекрытия не
требуется.
655
Приложение 2
ТЕХНОЛОГИЯ ВОЗВЕДЕНИЯ ПОДЗЕМНОЙ ЧАСТИ «ЛАХТА-ЦЕНТРА»
2.1. Последовательность выполнения технологических циклов работ
1. Устройство стены в грунте (ограждающей конструкции по контуру
фундамента высотного здания).
2. Устройство свайного поля под высотное здание.
3. Откопка котлована под фундамент высотного здания с устройством
распорной дисковой системы.
4. Работы по плитному ростверку многофункционального здания.
5. Устройство нижней плиты коробчатого фундамента.
6. Устройство верхней плиты коробчатого фундамента.
2.2. Устройство стены в грунте (ограждающей конструкции
по контуру фундамента высотного здания)
Первый этап работ по возведению фундамента «Лахта-Центра» - устрой-
ство стены в грунте длиной по контуру более 300 м.
Технологически стена в грунте - специальная конструкция, применяемая
при строительстве крупных объектов с целью исключить доступ грунтовых
вод в строительный котлован, а также обрушение грунта при разработке кот-
лована для устройства фундамента.
Красная линия - стена в грунте, внутри пятиугольника - пространство, где
обустраивается основание будущей башни (свайное поле и фундамент). Пара-
метры стены в грунте: глубина - 31,5 м, ширина - 1,2 м, длина стороны ~60 м,
общая длина ~300 м (рис. 2.1).
Рис. 2.1. Красная линия - стена в грунте
656
Рис. 2.2. Последовательность выполнения работ при устройстве стены в грунте:
1 - форшахта; 2 - разработка траншеи с применением бентонита; 3 - установка металлического
каркаса; 4 - заливка бетоном с одновременной откачкой бентонита
Последовательность выполнения работ при устройстве стены в грунте по-
казана на рис. 2.2. Для строительства стены в грунте сооружается временная
монолитная железобетонная направляющая стенка - форшахта (рис. 2.3). Она
обеспечит проектное направление и необходимую точность стены в грунте, а
также предотвратит обрушение грунта в верхней части траншеи. Высота фор-
шахты от поверхности земли - 2,5 м. С обеих сторон от форшахты устраивают
рабочие платформы для тяжелой техники - временные насыпи из уплотненно-
го грунта; сверху насыпи укладываются железобетонные дорожные плиты для
проезда и работы строительной техники (рис. 2.4).
Для разработки траншеи под стену в грунте применяется двухчелюстной
гидравлический грейфер (рис. 2.5). Он вынимает грунт на глубину более 30 м.
Рис. 2.3. Форшахта Рис. 2.4. Рабочие платформы для тяжелой
техники
657
Рис. 2.5. Двухчелюстной гидравлический
грейфер
Рис. 2.6. Ограничители захваток (рабочих
секций) стены в грунте
На глубине ~30 м начинаются вендские глины, поэтому стена внизу также
создает надежный гермозатвор.
Во время разработки грунта траншея заполняется раствором бентонита,
сдерживающим осыпание грунта и попадание воды. Металлические полосы-
отсечки отделяют рабочие секции стены в грунте (рис. 2.6).
Рис. 2.7. Мини-завод по производству бентонита
находится на стройплощадке
Бентонит (назван по месторождению Бентон, США) - природный глини-
стый минерал, имеющий свойство разбухать при гидратации (в 14... 16 раз).
При ограничении пространства для свободного разбухания в присутствии во-
ды образуется плотный гель, который препятствует дальнейшему проникнове-
нию влаги. Это свойство, а также нетоксичность и химическая стойкость де-
лают его незаменимым в строительстве (рис. 2.7).
Сборка и сварка каркасов для стены в грунте осуществляются на специ-
альных стапелях прямо на строительной площадке (рис. 2.8). На рис. 2.9 пока-
зано поперечное сечение собираемого каркаса.
658
Рис. 2.8. Сборка и сварка каркасов
для стены в грунте
Рис. 2.9. Поперечное сечение
собираемого каркаса
Всего работало 8 стапелей, на которых создали 105 каркасов для стены в
грунте. Готовый каркас каждой секции стены в грунте опускается кранами в
подготовленную траншею (рис. 2.10). Специалисты контролируют процесс
погружения каркаса, который занимает до получаса (рис. 2.11).
Рис. 2.10. Готовый каркас каждой
секции стены в грунте опускается кра-
нами в подготовленную траншею
Рис. 2.11. Специалисты контролируют
процесс погружения каркаса, который
занимает до получаса
Внутрь траншеи с установлен-
ным каркасом опускается бетоно-
литная труба с воронкой (рис. 2.12),
и бетон подается со дна траншеи
(рис. 2.13), вытесняя более легкий
бентонит, который откачивается
насосом и подается на установку
для регенерации. Для бетонирова-
ния всей стены в грунте необходи-
мо 11 тыс. м3 бетона - это порядка
2200 автомобильных миксеров.
Рис. 2.12. Установка бетонолитной трубы
659
После окончания работ по сооружению стены в грунте происходит демон-
таж форшахты и рабочей платформы (рис. 2.15).
На верхнюю часть стены в грунте устанавливается обвязочная балка - же-
лезобетонная конструкция, надежно связывающая сегменты стены в грунте в
единый монолит (рис. 2.14).
Площадка внутри стены в грунте выравнивается для дальнейшей работы
на данном участке буровых установок по устройству свайного поля (рис.
2.16).
Рис. 2.13. Подача бетонной смеси по
бетонолитной трубе
Рис. 2.14. Устройство железобетонной
обвязочной балки
Рис. 2.15. Демонтаж форшахты
Рис. 2.16. Планировка грунта под
производство свайных работ
2.3. Устройство свайного поля под высотное здание
Геологические исследования показали, что на месте строительства «Лахта-
Центра» на глубине 15...20 м от уровня дневной поверхности находятся сла-
бые слоистые грунты. Далее, примерно в 30 м от поверхности, идут твердые
660
породы - вендские глины. По прочности их можно сравнить со скальными по-
родами, они вполне подходят для надежного свайного основания.
Учитывая водонасыщенность грунтов, проектом предусмотрено использо-
вание буронабивных свай под защитой обсадной трубы большого диаметра
(2000/1900 мм). На каждую сваю будет приходиться 0,5% нагрузки будущего
сооружения.
Почему при строительстве небоскреба сваи устанавливали до созда-
ния котлована, хотя на первый взгляд проще было сделать наоборот - от-
копать котлован и лишь затем обустраивать свайное поле?
Такой порядок работ - сначала «стена в грунте» и свайное поле, а затем
откопка котлована - позволяет избежать технологических трудностей. Делать
наоборот было бы неправильно. Если сначала сделать котлован: построить
стену в грунте, откопаться, поставить распорные конструкции, то после этого
будет довольно сложно, если не сказать - невозможно, установить сваи. Каж-
дая буровая установка, которая применялась для бурения шахт под сваи, весит
160... 180 т (рис. 2.17). Опустить ее на дно котлована, даже без учета того, что
этому будет мешать распорная система, технологически очень трудоемко. На-
пример, нет кранов грузоподъемностью 180 т, чтобы буровые установки опус-
тить, а затем поднять их со дна котлована.
Рис. 2.17. Буровая установка немецкой компании
BAUER
Другие сложности - организация изготовления каркаса сваи внутри «Пен-
тагона». Следовательно, необходимо было бы применить отдельное крановое
оборудование, которое на глубину 17 м должно опустить каркас длиной 72 или
82 м, включая монтажную секцию.
Всех этих трудностей можно избежать, если придерживаться стандарт-
ной технологии - делать свайное поле с поверхности. И именно эта стан-
дартная технология используется при реализации нулевого цикла работ
« Лахта-Центра».
661
Учитывая, что осадка в центральной части здания будет больше, чем по
периферии, чтобы компенсировать образование «чаши», использовались сваи
разной длины: 65 м в центре здания и 55 м по периметру. Поскольку сваи за-
буривались с уровня дневной поверхности, они получились на 17 м длиннее,
чем требуется, - 72 и 82 м.
Бурение скважин осуществлялось при помощи буровых станков. Для их ра-
боты площадка внутри стены в грунте была выровнена с уклоном не более 0,5%.
На этапе бурения свай сложность представляло большое количество валу-
нов в грунте на глубине 20...22 м, оставшихся от ледникового периода. Чтобы
положение сваи осталось неизменным, валуны пробуривались насквозь.
К сожалению, оборудования российского производства такого уровня по-
ка нет, поэтому на площадке работало несколько буровых установок немецкой
компании BAUER.
Качество пробуренного отверстия проверяли с помощью видеокамеры, ко-
торая проходила всю глубину скважины (рис. 2.18). Теперь, когда скважина
готова, согласно технологии, на все работы по зачистке забоя перед началом
бетонирования скважины должно уйти не более 8 ч, включая работы по уста-
новке арматурного каркаса, бетонолитных труб и окончательной подготовке к
бетонированию.
Основа арматурного металлического каркаса была сделана в заводских ус-
ловиях и усиливалась дополнительной арматурой диаметром 32 мм уже на
площадке. Закладные были выполнены из стали.
Перед тем как опустить каркас в скважину, он проходит проверку качества
и надежности.
Когда первая секция каркаса опускается в скважину, она закрепляется,
чтобы пристыковать следующую и продолжить погружение конструкции (рис.
2.19). Общая высота каркаса сваи - 65 и 55 м (+ 17 м монтажная секция).
Следующим этапом было бетонирование столба. Бетонирование бурона-
бивных свай было выполнено с помощью бетонной смеси методом вертикально
перемещающихся труб. Бетонная смесь также проходила контрольную про-
верку. Согласно технологии, ее температура перед укладкой в конструкцию в
Рис. 2.18. Контроль качества пробурен-
ного отверстия с помощью видеокамеры
Рис. 2.19. Монтаж арматурных каркасов
свай
662
зимний период должна быть не ниже +5 °C и не выше +25 °C. В скважину бы-
ла установлена бетонолитная труба 0235 мм таким образом, чтобы ее нижняя
часть не доходила до дна забоя на 20... 30 см.
На верхнюю часть бетонолитной трубы установлена приемная воронка
объемом около 1 м3, в которую осуществлялась подача смеси из автобетоно-
смесителя (рис. 2.20). Верхнюю часть скважины, где предусмотрен котлован,
засыпали гравием для облегчения дальнейшей откопки. По завершении бето-
нирования столба из скважины извлекаются обсадные и бетонолитные трубы.
Было установлено 264 буронабивные сваи диаметром 2 м, которые служат
надежной опорой высотного здания.
Для отслеживания деформаций, которая может возникнуть в стволе свай, в
12 сваях установлено по 4 датчика на 7 уровнях. Также в 10 специальных
скважинах глубиной 100 м установлены датчики измерения послойной дефор-
мации грунта и датчики измерения порового давления в грунтовом массиве.
Слева видны обсадные трубы: бурение первых 30 м скважин производится
с их применением - они защищает шахту от осыпания грунта и проникновения
воды (рис. 2.21). Ниже 30 м идут особо плотные вендские глины - именно на
них, как на самое надежное основание, будет опираться фундамент башни.
Рис. 2.20. Укладка бетонной смеси буронабивной сваи
Рис. 2.21. Установка обсадных труб
663
Арматурные металлические каркасы свай. На строительстве фундамен-
та башни используются буронабивные сваи - в шахту устанавливается каркас
(рис. 2.22), который затем заливается высокопрочным бетоном.
Сварка каркасов свай происходит на мини-заводе, расположенном прямо
на строительной площадке (рис. 2.23).
Перед опусканием каркасы свай соединяются в блоки от 2 до 3 секций
(рис. 2.24).
Буронабивные сваи. В шахту устанавливается каркас (рис. 2.25), который
затем заливается высокопрочным бетоном.
После опускания каркаса начинается подготовка к бетонированию сваи.
В шахту опускается бетонолитная труба с воронкой, с помощью которой
бетонирование сваи начинается с самой нижней отметки скважины (рис.
2.26, 2.27).
На заливку одной сваи требуется в среднем до 20 миксеров бетонной сме-
си (рис. 2.28). Масса каждой установки BG40 - 140 т. Оборудование специаль-
но изготовлено для свай такого диаметра.
Рис. 2.22. Арматурный каркас буронабив-
ной сваи
Рис. 2.23. Станок для изготовления и
сварки арматурных каркасов
Рис. 2.24. Укрупнение арматурных карка-
сов
Рис. 2.25. Установка арматурного каркаса
в шахту
664
Рис. 2.26. Установка бетонолитной трубы в шахту
Рис. 2.27. Бетонолитая труба
с воронкой
Рис. 2.28. Подача бетонной смеси
с автобетоносмесителя
Рис. 2.29. Стена в грунте глубиной 30 м и шириной
1,2 м опоясывает фундамент башни по периметру
Рядом готовят площадку для бурения новых свай. Всего в основании баш-
ни будут установлены 264 сверхглубокие сваи.
665
Параллельно идут работы по устройству стены в грунте - вспомогатель-
ной защитной конструкции по контуру фундамента башни.
Стена в грунте глубиной 30 м и шириной 1,2 м опоясывает фундамент
башни по периметру (рис. 2.29).
2.4. Откопка котлована под фундамент высотного здания
с устройством распорной дисковой системы
Для начала работ по созданию фундамента высотного здания специалисты
должны подготовить соответствующий котлован.
Откопка котлована и устройство распорной дисковой системы в нем про-
исходят внутри пятиугольника, выделенного красной границей.
Дисковая распорная система (рис. 2.30) удерживает стену в грунте от бо-
кового давления грунта по мере откопки котлована. Это временная конструк-
ция, она будет демонтирована в период сооружения коробчатого фундамента.
Откопка котлована с параллельным созданием удерживающей распорной
системы началась в августе 2013 г. (рис. 2.31).
Распорные крепления стен котлована применяют при его глубине более
4...5 м. Глубина котлована под здание башни «Лахта-Центра» -17 м.
Особое внимание уделяется вопросу сохранности датчиков системы гео-
технического мониторинга (провода из-под земли на рис. 2.32). Для измерения
возможных деформаций, возникающих в стволе свай, в 12 сваях установлено
по 4 датчика на 7 уровнях. В 10 специальных скважинах глубиной 100 м уста-
новлены датчики измерения порового давления в грунтовом массиве и датчики
измерения послойной деформации грунта.
Откапываются металлические двутавровые балки (рис. 2.33), ранее уста-
новленные в 50 из 264 буронабивных свай. На них будут опираться железобе-
тонные распорные диски.
Рис. 2.30. Схема дисковой распорной системы в разрезе
666
Рис. 2.31. Перед началом разработки грунта котлована
Рис. 2.32. Зачистка оголовков свай
Рис. 2.33. Зачистка металлических двутавровых балок
667
Происходит сборка арматурного каркаса первого распорного диска (рис.
2.34).
Система водопонижения - игловые фильтры (вертикальные белые трубы
по периметру котлована) погружаются в грунт на глубину 4...5 м. Через них
выкачивается вода из верхнего водонасыщенного горизонта, «запертого»
внутри стены в грунте. В нижних, более плотных глинах воды практически
нет, а новая в котлован не попадает - стена в грунте выполняет свою работу.
Дно котлована остается сухим, и это позволяет работать монтажникам.
Перед заливкой диска в арматуру устанавливаются проходные гильзы
(рис. 2.35) диаметром 30 мм (они необходимы в дальнейшем при демонтаже
(резке) диска с помощью троса с алмазным напылением), а также диамет-
ром 400 мм для возможности подачи бетона на нижние диски и плиту фун-
дамента.
Бетон набирает прочность 28 сут, но уже через 48 ч становится достаточно
прочным (рис. 2.36), чтобы работы могли продолжаться.
После создания первого распорного диска продолжаются работы по уг-
лублению котлована (рис. 2.37).
Рис. 2.34. Армирование первого
распорного диска
Рис. 2.35. Установка проходных гильз
Рис. 2.36. Бетонирование первого
распорного диска
Рис. 2.37. Разработка грунта под устрой-
ство второго распорного диска
668
Проводятся работы по извле-
чению грунта из-под выполненного
диска для создания следующего.
Задействованы экскаваторы трех
видов: мини-экскаваторы, которые
извлекают грунт из-под диска; сред-
ние - подтягивают его к «длинно-
рукому» экскаватору, который под-
нимает грунт наверх (рис. 2.38).
Под готовым диском на двутав-
ровых колоннах сварщики монтиру-
ют опорные столики для следующе-
го диска (рис. 2.39) - они зафикси-
руют бетонный диск на двутаврах.
Создается арматурный каркас
для очередного диска (рис. 2.40).
Одновременно с работами по
устройству распорной дисковой
системы устраняются технологиче-
ские неровности стены в грунте
(рис. 2.41).
На рис. 2.42 показан внешний
вид котлована после создания
четвертого распорного диска.
Рис. 2.38. Разработка и удаление грунта
за пределы котлована экскаваторами
Рис. 2.39. Монтаж опорных столиков
Рис. 2.40. Создается арматурный каркас
для очередного диска
Рис. 2.41. Доводка поверхностей бетон-
ных конструкций стена в грунте
«Длиннорукий» экскаватор осуществляет выборку грунта и остатков бе-
тонного боя (рис. 2.43). В общей сложности извлечено и вывезено на специ-
альный полигон более 100 тыс. м3 грунта. С помощью этого экскаватора также
подается щебень для укладки на дно котлована.
Для обеспечения проектных характеристик сваи изготавливаются на 2 м
выше отметки дна котлована (технологическая переливка). На фото - демон-
таж технологической переливки свай (рис. 2.44).
669
Рис. 2.42. Внешний вид котлована после создания
четвертого распорного диска
Рис. 2.43. Выборка грунта и остатков бетонного
боя экскаватором, оборудованным грейфером
Рис. 2.44. Демонтаж технологической
переливки свай
Рис. 2.45. Демонтаж верхней части сваи
670
Для демонтажа верхней части свай (технологической переливки) приме-
няются дистанционно управляемые манипуляторы (рис. 2.45).
Металлические двутавровые колонны, на которых держатся распорные
диски, сохраняются (рис. 2.46).
Целостность проводов от датчиков в стволе свай обеспечивается на про-
тяжении всех этапов работ. Во время эксплуатации здания данные о состоянии
свайного поля с этих датчиков будут поступать в единую систему геомонито-
ринга (рис. 2.47).
Идет продувка пустотелых металлических труб, оставленных в бурона-
бивных сваях. Затем в эти трубы опустят ультразвуковые датчики контроля
состояния свай (рис. 2.48).
Выполнены работы по устройству бетонной подготовки толщиной 300 мм
(пятый распорный диск), в дальнейшем на этом диске будет осуществляться
монтаж арматурного каркаса нижней плиты (толщиной 3,6 м) коробчатого
фундамента (рис. 2.49).
Рис. 2.46. Зачистка от бетона металличе-
ских двутавровых колонн
Рис. 2.47. Оголовок сваи, подготовленный
к дальнейшему производству работ
Рис. 2.48. Продувка пустотелых
металлических труб, оставленных
в буронабивных сваях
Рис. 2.49. Подготовленное основание под
устройство нижней плиты коробчатого
фундамента
671
2.5. Работы по плитному ростверку многофункционального здания
Архитектурная концепция комплекса «Лахта-Центр» предполагает строи-
тельство башни высотой 462 м и соседнего с ней многофункционального зда-
ния (МФЗ) переменной этажности, которое состоит из двух корпусов, соеди-
ненных общим атриумом - просторным крытым двором со стеклянной кров-
лей. Сверху по форме здание МФЗ напоминает бумеранг. Сложная форма
здания требует неординарных конструкторских решений и в подземной части.
В основе лежат 848 буронабивных свай, выполненных бурением в обсад-
ных трубах, в которые затем опускается армокаркас и заливается бетон. Свай-
ное поле объединено единым плитным монолитным ростверком. Ростверк -
сплошная плита - существенно уменьшает неравномерную интенсивность на-
грузки на основание (рис. 2.50).
Толщина фундаментной плиты -2 м. Площадь - 22 тыс. м2 (рис. 2.51).
Чтобы избежать сложностей, заливку плиты МФЗ разделили на восемь ос-
новных частей (захваток) и каждую заливали отдельно (рис. 2.52). А чтобы
нивелировать появляющийся в местах соединений захваток холодный шов, в
этих местах добавили усиливающей арматуры.
Рис. 2.50. Котлован под фундамент башни и свайное основание плитного
ростверка многофункциональной части здания
Рис. 2.51. Монтаж армокаркасов плитного ростверка под многофункциональное здание
672
Заливка первой захватки началась поздно вечером 12 декабря 2014 г. Ра-
боты шли всю ночь и следующий день. Девять бетонных заводов Санкт-
Петербурга в разных концах города работали только на заливку МФЗ «Лахта-
Центра». Два бетонных завода было построено на самой стройплощадке - в
«шаговой» доступности. Логистику продумали заранее, выбрано самое «не-
пробочное» время недели, чтобы возможные дорожные заторы не задержали
автомиксеры в пути и, в свою очередь, не усложнили транспортную ситуацию
на дорогах.
Каждый автомобиль, прибывавший на стройплощадку, проходил кон-
трольное взвешивание, снятие пробы бетона, проверку на температуру и под-
вижность смеси. Только после этого бетоносмеситель допускали в очередь к
заливке.
Уникальные технологии, отработанные при создании фундамента здания с
атриумом (рис. 2.53), будут использованы в дальнейшем при строительстве
еще более сложной конструкции - коробчатого фундамента высотного здания
Башни «Лахта-Центра», который должен выдержать нагрузку более 600 тыс. т.
Рис. 2.52. В общей сложности фундаментная плита
многофункционального здания - это 44 тыс. м3 бетона
Рис. 2.53. Производство арматурных и бетонных работ
плитного ростверка под многофункциональное здание
673
2.6. Устройство нижней плиты фундамента
Здание «Башня» многофункционального комплекса «Лахта-Центр» имеет
высоту 462 м и состоит из 86 надземных и 3 подземных этажей. Подземные
этажи в плане имеют форму равностороннего пятиугольника с длиной каждой
стороны 57,25 м. Конструкция подземных этажей здания образует коробчатый
фундамент, состоящий из нижней плиты толщиной 3,6 м, верхней плиты тол-
щиной 2,0 м, центрального ядра жесткости диаметром 28,5 м и 10 вертикаль-
ных диафрагм жесткости общей высотой 16,6 м. Особенностью конструктив-
ной схемы здания «Башня» является наличие круглого центрального ядра же-
сткости, воспринимающего большую часть вертикальной нагрузки (порядка
70% от всех вертикальных нагрузок на здание). В результате большая доля ве-
са здания передается на небольшой участок фундамента в пределах централь-
ного ядра. Коробчатый фундамент опирается через бетонную подготовку на
свайное основание из 264 свай диаметром 2 м, длиной 55 и 65 м и выполняет
функцию равномерного распределения нагрузки с ядра башни на свайное ос-
нование (рис. 2.54).
Проведенные расчеты здания показали, что нижняя плита коробчатого
фундамента испытывает большие растягивающие усилия: осевое растяжение
2300 т/м и изгибающий момент 2150 тн/м. Общий объем бетона на коробчатый
фундамент - около 46 тыс. м3.
Исходя из технологических соображений по очередности его возведения,
вся конструкция условно разделена на три части (рис. 2.55):
- первая очередь - нижняя монолитная железобетонная плита объемом око-
ло 20,3 тыс. м3;
- вторая очередь - средняя часть фундамента объемом около 15,5 тыс. м3,
включающая монолитные конструкции железобетонных стен из бетона
класса по прочности на сжатие В80 и железобетонного перекрытия тол-
щиной 0,40 м из бетона класса по прочности на сжатие В60;
-третья очередь - верхняя монолитная железобетонная плита толщиной
2,0 м и объемом около 10,5 тыс. м3 из бетона класса по прочности на сжа-
тие В80.
Нижняя плита - самая мощная и сложная в изготовлении часть фундамен-
та основного здания «Лахта-Центра». Она имеет форму равностороннего пя-
тиугольника площадью 5670 м2.
Нагрузка в 670 тыс. т - именно столько будет весить башня «Лахта-
Центра» - предъявляет особые требования к надежности фундамента. В теле
плиты расположены 330 датчиков, позволяющих контролировать качество
конструкции, монолитность и однородность бетона во время дальнейшего
строительства и эксплуатации здания.
Поставку бетона для заливки конструкции обеспечивали 13 бетонных за-
водов Санкт-Петербурга. В целом миксеры с бетоном совершили 2540 рейсов.
В среднем на строительную площадку заезжал один бетоновоз в минуту.
674
Рис. 2.54. Котлован под фундамент коробчатого сечения
Рис. 2.55. Коробчатый фундамент «Лахта-Центра»
Коробчатый фундамент «Лахта-Центра» опирается на 264 сваи диаметром
2 м и длиной 65 м, заглубленные в грунт на 85 м. Сам он состоит из двух мощ-
ных конструкций - верхней и нижней плит. Высота верхней плиты составляет
2 м, нижней - 3,6 м, это больше, чем высота стандартного этажа. Жесткость
конструкции обеспечивают центральное ядро, дополнительное перекрытие и
траверсы.
Нижняя плита - это лишь часть коробчатого фундамента небоскреба. Под
плитой - целый многослойный «пирог».
Арматурные выпуски 264 свай накрывает бетонной подготовкой (80 мм),
щебеночное основание (200 мм) и геотекстиль по грунту на отметке -16.950
(дно котлована). Выше - армированная плита 300 мм («пятый диск»), геотек-
стиль для защиты гидроизоляции из полимерной геомембраны, защитная при-
жимная армированная стяжка (120 мм), по которой уже и армировался каркас
нижней плиты коробчатого фундамента башни «Лахта-Центра» (3600 мм).
Прочность нижней плиты обеспечивается пятнадцатью уровнями сеток из
арматуры диаметром 32 мм (рис. 2.56). В целом для ее армирования понадоби-
лось столько же металла, сколько ушло на строительство Эйфелевой башни -
9200 т.
675
К моменту, когда стартует бетонирование, основание под заливку плиты
должно быть очень чистым. Недопустимо, чтобы в бетонную смесь попал мусор.
По мере возведения сеток армирования проходила регулярная уборка
«Пентагона» «Лахта-Центра». Территорию пылесосили, убирали любой мусор,
который случайно или в процессе работы попадал на площадку. Для этого ис-
пользовались мощные промышленные пылесосы Karcher.
После укладки шестой сетки из пятнадцати основание начали прогревать.
Постоянно откачивался тонкий слой воды, который образовывался из-за дож-
дей. Также для удаления воды использовалась система водоотведения и при-
ямков (углублений), которые существуют под основанием.
Рис. 2.56. Армирование нижней плиты корбчатого фундамента
Когда вся арматура была установлена, получившуюся конструкцию на-
крыли специальным тентом (рис. 2.59). Будущая нижняя плита дожидалась
своего бетонирования в тепле и под «одеялом».
После проверки чистоты основания нижней плиты «Лахта-Центра» были
включены тепловые пушки. Они направленно прогревали все основание в тече-
ние 24 ч. Температура прижимной стяжки - основания под арматурным карка-
сом - составляла 9... 12 °C. Температура в тенте, которым накрывалась за трое
суток вся плита перед бетонированием, - 22 °C.
Для проветривания во время процесса бетонирования использовались спе-
циальные монтажные окна. Дело в том, что бетон, набирая и смешивая слои
при заливке, выделяет тепло. Нужно, чтобы температура не превышала опре-
деленную отметку, иначе характеристики смеси изменятся.
Бетонирование нижней плиты фундамента. За 49 ч непрерывного бето-
нирования в основание уложено 19 624 м3 бетонной смеси (рис. 2.57, 2.58).
Расчетный срок набора температуры после окончания бетонирования был
3 сут, а фактически получилось четверо. Плита остывала чуть медленнее, чем
рассчитывали. В среднем охлаждение шло на 1,8 градуса в день при проект-
ных 2 градусах.
После окончания бетонирования на всей площади плиты была уложена
пленка, чтобы конструкция не теряла влагу и не создавалось трещин. Поверх
пленки - еще 4 слоя теплоизолирующего материала.
676
Рис. 2.57. Бетонирование нижней плиты корбчатого
фундамента
Рис. 2.58. Подача бетонной смеси бетононасосами
по бетоноводам
Рис. 2.59. Устройство тепляка
677
Такое тщательное укрытие плиты - обязательное условие. Ведь переде-
лать или починить уже ничего нельзя, поэтому главное - неукоснительное со-
блюдение всех нюансов технологии.
Плита, находясь в состоянии термоса, остывала медленно, но правильно -
в пределах проектных параметров.
2.7. Верхняя плита коробчатого фундамента
Для небоскреба высотой 462 м и весом 670 тыс. т потребовалось разрабо-
тать уникальную конструкцию, которая должна обеспечить надежность и ус-
тойчивость здания. Такой конструкцией стал фундамент (рис. 2.60), опираю-
щийся на 264 сваи диаметром 2 м и глубиной погружения до 82 м, представ-
ляющий собой мощную железобетонную пятиугольную коробку высотой в
шестиэтажный дом (17 м) и площадью с футбольное поле (5,7 тыс. м2).
Рис. 2.60. Схема коробчатого фундамента
Центром конструкции фундамента является ядро с внутренним диаметром
24,5 м. Это вертикальная основа всего здания. Строительство ядра начато в
фундаменте и будет продолжаться до самых верхних этажей башни. Для до-
полнительной жесткости фундамента построены радиальные стены высотой
Ими толщиной 2,5 м.
Завершающим этапом строительства фундамента небоскреба «Лахта-
Центра стало создание верхней - третьей - бетонной плиты (рис. 2.61 ...2.63).
Ее толщина 2 м, она уступает в массивности своей «рекордной сестре», кото-
рая располагается на 11 м ниже. Кстати, в этих 11 м между нижней и верхней
плитами фундамента разместились целых два подземных этажа, на которых
будут обустроены вспомогательные помещения для инженерных систем.
678
Рис. 2.61. Сборка верхней плиты коробочатого фундамента небоскреба
Рис. 2.62. Бетонирование верхней плиты коробчатого фундамента
Рис. 2.63. Создание тепляка верхней плиты фундамента коробчатого сечения
После заливки верхней плиты фундамента работы по строительству «Лах-
та-Центра» буквально вышли на новый уровень - началось строительство над-
земной части. В настоящее время уже ведется строительство первых этажей
ядра высотного здания МФК.
679
Приложение 3 (справочное)
БЕТОНОСМЕСИТЕЛЬНЫЕ УЗЛЫ, БЕТОНОНАСОСЫ
И РАСПРЕДЕЛИТЕЛЬНЫЕ СТРЕЛЫ
Таблица 3.1
Технические характеристики бетоносмесительных узлов LIEBHERR (Германия)
Марка Максимальная производительность, м3/ч Объем смесителя, л
Compactmix 0.5 30 500
Compactmix 1.0 60 1000
Easymix 1.0 40 1000
Mobilmix 2.25 100 2250
Mobilmix 3.33 150 3330
Betonmix 1.0 60 1000
Betonmix 1.5 75 1500
Betonmix 2.25 100 2250
Betonmix 3.0 120 3000
Betonmix 4.5 210 4500
Betonmix 6.0 260 6000
Таблица 3.2
Технические характеристики бетоносмесительных узлов STETTER (Германия)
Марка Максимальная производительность, м3/ч Объем смесителя, л
СР 30 30 500/750
СР 60 56 1500/1000
СР 90 80 2250/1500
СР ПО 94 3000/2000
СР 120 108 3750/2500
СР 130 120 4500/3000
Н1К 60 1500/1000
Н 1,25 К 70 1875/1250
Н 1,5 К 80 2250/1500
Н2М 95 3000/2000
Н2,5М ПО 3750/2500
НЗМ 125 4500/3000
М0,5 32 750/500
Ml 56 1500/1000
М2 94 3000/2000
680
Таблица 3.3
Технические характеристики бетоносмесительных узлов SPECO (Южная Корея)
Марка Максимальная производительность, м3/ч Объем смесителя, л
JS 500 25 800
JS 750 35 1200
JS 1000 50 1600
JS 1500 75 2400
JS 2000 100 3200
JS 3000 150 4800
JS 4000 200 6400
JW250 12 400
JW350 14 560
JW500 25 800
JW 1000 50 1600
JZC 350 11 350
Таблица 3.4
Технические характеристики стационарных бетононасосов PUTZMEISTER
(Германия)
Тип насоса Производи- тельность, м3/ч Максимальное давление подачи, МПа Максимальная высота/дальность подачи, м
BSA 1407 D 71/47 7,1/10,6 100/250
BSA 1408 Е 79/53 7,1/10,6 100/250
BSA 1409 D 94 10,6 100/250
BSA2109H-D 95/57 9,1/15,2 130/350
BSA2109H-E 85/51 9,1/15,2 130/350
BSA2110 HP-D 102/70 15,0/22,0 180/400
BSA 14000 HP-D 102/70 15,0/22,0 350/1000
BSA 14000 НР-Е 95/65 15,0/22,0 350/1000
Таблица 3.5
Технические характеристики стационарных бетононасосов МЕСВО (Италия)
Модель Производи- тельность, м3/ч Максимальное давление на бетон, МПа Высота/ дальность подачи, м Мощность двигателя, кВт
Р4.65АР 60 7,0 100/300 90
Р6.90 90 7,0 125/350 ПО
Р7.120 120 8,0 135/400 132
Р7.150 145 8,0 145/420 150
681
Таблица 3.6
Технические характеристики стационарных бетононасосов SCHWING
(Германия)
Марка бетононасоса Приводная мощность, кВт Производи- тельность, м3/ч Максимальное давление бетонной смеси, МПа
D Е к 5 к 5
ВР 2000 HDR-20 111 75/90 51 87 10,0 5,6
132 110/132 51 87 10,0 5,6
ВР 4000 HDR-18HP 167/200 48 83 15,4 9,1
132/160 45 77 15,4 9,1
ВР 4000 HDR-20 167/200 59 102 10,9 6,5
132/160 55 95 10,9 6,5
ВР 8000 HDR-18HP 2x132 2x167 2x132 2x167 55 87 20,1 12,9
68 107 16,3 10,4
ВР 2000 HD-20 111 75/90 48 81 10,0 5,6
ВР 4000 HD-20 132/167 110/132 56 90 11,0 6,5
Примечание. D - дизельный привод; Е - электрический привод; к - привод со стороны
поршня; 5 - привод со стороны штанги.
Таблица 3.7
Технические характеристики стационарных бетононасосов CIFA
(Италия)
Модель Производи- тельность, м3/ч Максимальное давление на бетон, МПа Высота/ дальность подачи, м Мощность двигателя, дизель/элекгро, кВт
РС-307 30 7,0 120/500 37/30
РС-506 52 5,7 100/400 65/55
РС-309 34 9,1 160/650 65/55
РС-607 65 7,2 120/500 82/75
РС-411 43 11,2 180/800 82/75
РС-709 70 9,4 160/670 118/110
РС-415 46 15,0 220/100 118/110
РС-707 65 7,3 20/500 82/175
РС-907 87 7,3 120/500 118/110
РС-612 56 11,6 180/800 118/110
682
Таблица 3.8
Технические характеристики стационарных бетононасосов SANY (КНР)
Модель Производи- тельность, м3/ч Максимальное давление на бетон, МПа Высота/ дальность подачи, м Мощность двигателя, кВт
НВТ 50С-1413 III 40... 65 8,8... 13,0 200/700 75
НВТ 60C-1816D III 45... 75 10,0... 16,0 250/850 161
НВТ 80C-1818D III 50... 85 10,0... 18,0 320/1000 181
НВТ 120C-2120DIII 75... 120 13,0...21,0 380/1350 261
НВТ 90CH-2122DIII 60... 90 14,0... 22,0 420/1750 181x2 = 362
Таблица 3.9
Технические характеристики стационарных бетононасосов серии HBT-S (Z, D)
(HONGA CONSTRUCTION MACHINE СО, LTD, КНР)
Модель насоса Производи- тельность, м3/ч Давление на выходе, МПа Максимальная высота/дальность подачи, м
НВТ 40S1410-55 33,5 10,0 175/800
НВТ 50S1410-75 36,5 10,0 175/800
НВТ 50S1413-75 37,0 13,0 230/1000
НВТ 60S1413-90 40,0 13,0 230/1000
НВТ 60S1416-110 40,0 16,5 280/1200
НВТ 60S1816-110 43,0 16,0 280/1200
НВТ 80S1813-110 51,4 13,0 230/1000
НВТ 60S1413-112R 37,0 13,0 230/1000
НВТ 60S1816-161R 44,0 16,0 280/1200
НВТ 80S1813-161R 71,0 13,0 230/1000
НВТ 80S2118-161R 53,4 18,0 320/1400
НВТ 100S2116-161R 61,0 15,68 280/1200
НВТ 30Z10007-45 36 7,0 120/580
НВТ 40Z1407-55 49 7,0 120/580
НВТ 50Z1407-55 53 7,0 120/580
НВТ 60Z1407-75 69 7,0 120/580
НВТ 60Z1407-112 69 7,0 120/580
НВТ 40D1206-55 24,0 6,0 100/500
НВТ 40D1506-55 35,0 6,36 100/500
НВТ 60D1506-75 40,0 6,36 100/500
683
Таблица 3.10
Технические характеристики распределительных стрел фирм
ELBA/SCHEELE, PUTZMEISTER, SCHWING (Германия)
Модель Дальность/ высота пода- чи, м Угол поворота, град (...°) Диаметр бетоновода, мм Общая масса с ходовым механизмом, кг
ELBA/SCHEELE
М 17-20 16,8/20,3 360° 125 14 000
MS 19/22 18,8/22,3 390° 125 14 500
М 21/25 20,8/24,7 360° 125 16 000
М 24/28 24,1/27,7 390° 125 22 000
М 27/31 27,0/30,6 390° 125 22 000
М 28/32-125 28,0/31,7 360° 125 24 200
М 33/36 32,3/36,0 360° 125 30 000
М 40/44-125 40,1/43,6 360° 125 35 000
PUTZMEISTER
М24 20,0/23,6 370° 100/125 16 000
М26 22,0/25,5 370° 100/125 17 000
М28 24,0/27,6 390° 100/125 17 000
М31 27,4/30,8 370° 125 22 000
М32 27,9/31,6 370° 100/125 22 000
М32/4 28,0/31,6 370° 100/125 22 000
М38 34,1/37,6 365° 125 30 000
М38/4 33,9/37,9 65° 125 30 000
М43 38,6/42,6 365° 100/125 30 000
М45 40,6/44,6 365° 125 30 000
М50 46,1/49,7 365° 125 38 000
М53 49,1/52,7 365° 112/125 38 000
М60 55,9/59,9 365° 125 46 000
SCHWING
KVM 21/18 17,55/20,8 400° 125 14 000
KVM 23/20 19,45/22,7 400° 125 16 000
KVM 25/22 21,50/25,1 370° 125 16 000
KVM 28/24 24,0/27,7 370° 125 19 000
KVM 31/27 27,05/30,75 370° 125 22 000
KVM 32/28 31,62/28,0 370° 125 22 000
KVM 36/32 32,1/35,8 400° 125 27 000
KVM 42/38 38,05/41,65 400° 125 35 000
684
Таблица 3.11
Технические характеристики распределительных стрел серии HG (КНР)
Модель Обслуживаемый радиус, м Рабочая высота, м Угол поворота стрелы, град (... °) Масса устройства, кг
HG10 10 5,2 360° 1750
HG12 12 5 360° 1500
Таблица 3.12
Технические характеристики манипулятора RV 10 (RV 13) фирмы
PUTZMEISTER (Германия)
Наименование показателя Значение показателя
Максимальный вылет стрелы, м Площадь перекрытия (обслуживания) рабочей площадки, м2 Масса, кг 9,98(12,67) 320 (450) 1620 (2560)
Приложение 4 (справочное)
ХАРАКТЕРИСТИКИ СПЕЦИАЛЬНЫХ ОПАЛУБОЧНЫХ СИСТЕМ
Таблица 4.1
Тип опалубки Страна- произво- дитель Описание
1 2 3
Подъемно-переставная опалубочная система
Опалубка К Австрия Подъемно-переставная опалубка из складных подмостей в комплекте с любой стеновой опалубкой. Опалубка допуска- ет бетонировать участки стен высотой до 3 м
150 F Система предназначена для вертикальных участков стен высотой до 3 м. Допускает быстрый монтаж и безопасное крепление анкерами на любой высоте. В комплекте рабочие подмости шириной 1,65 м с возможностью обратного хода опалубок на 70 см
MF240 Опалубка позволяет возводить сооружения с изменяющи- мися по захваткам углами наклона и наклонными стенами. Для сооружений с вертикальными стенами допускает бето- нировать участки высотой до 6 м
Xclimb 60 Опалубка применяется в качестве системы с перемещением краном или же в качестве самодвижущейся системы. Ис- пользуются защитные щиты
685
Окончание табл. 4.1
1 2 3
SKK 180 Германия Подъемно-переставная опалубка из складных подмостей в комплекте с любой стеновой опалубкой. Опалубка предна- значена для участков стен высотой до 3 м
CS 240L (Н) Опалубку можно приспосабливать к сооружениям с изме- няющимися по захваткам углами наклона и наклонными стенами. В комплекте рабочие подмости с возможностью обратного хода опалубок на 80 см. Для сооружений с вертикальными стенами допускает бето- нировать участки высотой до 6 м
KGF 240 Система применима к сооружениям с вертикальными сте- нами. Допускает быстрый монтаж и безопасное крепление анкерами на любой высоте. В комплекте имеются рабочие подмости
Самоподъемная опалубочная система
SKE 50 Австрия Включает систему подмостей для одновременной работы на нескольких уровнях. Грузоподъемность 5 т на каждой кон- соли
SKE 100 Включает систему подмостей для одновременной работы на нескольких уровнях. Грузоподъемность 10 т на каждой кон- соли
CS 240L (Н) Германия
RCS С (Р) Включает систему подмостей для одновременной работы на нескольких уровнях. Грузоподъемность 5 т на каждой кон- соли. Высота бетонирования 2,7...4,5 м. Включает защит- ные щиты
Самоподъемная опалубочная платформа
Платформа SCP Австрия Само движущаяся подъемно-переставная опалубочная и рабочая платформа для ядер жесткости высотных зданий
Платформа SCF Германия
Платформа ACS
Примечания:
1. В таблице приведены справочные данные на характерные типы опалубок отдельных
производителей.
2. Выбор специальной и традиционной опалубочной системы следует производить при
проектировании высотных зданий.
686
Приложение 5 (справочное)
ПОДЪЕМНИКИ
Таблица 5.1
Технические характеристики грузопассажирских подъемников
SCANCLIMBER (РП)
Наименование показателя SC 2032 SC 1837 SC 1532 SC 1432
Рабочая высота грузопассажирского подъемника, м 300 300 300 200
Грузоподъемность, кг 2000 1800 1500 1400
Скорость подъема, м/мин 36 36 36 36
Количество и мощность электродви- гателей, кВт 2x11 2x11 2x9,3 2x9,2
Таблица 5.2
Технические характеристики грузопассажирских подъемников SC и SCD
(HARBIN DONGJIAN MACHINERY MANUFACTURING, КНР)
Наименование показателя SC 200 SC 100/100 SCD 200 SCD 200/200 SC 200x200G
Грузоподъемность, кг 1000 1000x2 1000 1000x2 1000x2
Максимальное количество пассажиров 12 12x2 25 25x2 12x2
Скорость подъема, м/мин 33 33 33 33 0...96
Количество и мощность электродви- гателей, кВт 3x11 2x2x11 2x11 2x2x11 2x3x15
Максимальная высота подъема, м 250 250 250 250 250
Масса противовеса, кг — — 1200 1200x2 2000x2
Таблица 5.3
Технические характеристики грузопассажирского подъемника PEGA
(Чешская Республика)
Наименование показателя 2837 TD VFC HS 2840 TD VFC HS 3240 TD VFC HS
Грузоподъемность, кг 2800 2800 3200
Скорость подъема (спуска), м/мин 0...100 0...100 0...100
Высота подъема, м 0...420 0...420 0...420
Потребляемая мощность, кВт 45...75 45... 90 132
Масса системы, кг 7900 7300 8300
687
Таблица 5.4
Технические характеристики грузопассажирских подъемников
Safi (Италия)
Модель Рабочая высота грузопассажирского подъемника, м Грузо- подъем- ность, кг Скорость подъема, м/мин Количество и мощность электродви- гателей, кВт
Zenith AS 20/36 200 4000 38 3x7,5
Zenith AS 15/36 200 3000 34 2x9,2
Zenith AS 13/36 200 2600 38 2x7,5
Vision AS 2000 200 4000 34 3x7,5
Vision AS 1300 200 2600 34 2x7,5
ScafAS 180 1000 30 2x5,5
Junior AS 100 500 20 1x4
Gamma AS 100 700 24 1x5,5
Delta AS 100 700 24 1x5,5
688
Приложение 6
ТЕХНОЛОГИЯ ПРЕДВАРИТЕЛЬНОГО НАПРЯЖЕНИЯ МОНОЛИТНОГО
ЖЕЛЕЗОБЕТОНА
Одним из наиболее перспективных направлений развития монолитного
железобетона при возведении пролетных конструкций является преднапряже-
ние на бетон в построечных условиях (постнапряжение).
Отличие технологии постнапряжения от широко известного преднапряже-
ния, осуществляемого в условиях завода ЖБИ, заключается в том, что напря-
гаемая арматура натягивается после бетонирования и набора бетоном доста-
точной передаточной прочности (порядка 70...80% марочной прочности).
Для того чтобы обеспечить возможность натяжения арматуры после твер-
дения бетона, арматура должна иметь возможность свободного перемещения в
бетоне. Для этого напрягаемая арматура заключается в пластиковую или ме-
таллическую трубку. Передача усилий на бетон осуществляется при помощи
устанавливаемых на концы напрягаемых элементов анкерных устройств.
Для преднапряжения обычно используются арматурные канаты (рис. 6.1).
Канатные элементы и их применение в предварительно
напряженных перекрытиях зданий
Канатный арматурный элемент (КАЭ) образуется из канатной арматуры
(К-7) в смазке и в оболочке (ПНД) и поставляется в мотках и практически нео-
граниченной длины. Применяются канатные арматурные элементы для предна-
пряжения монолитных безригельных перекрытий с увеличенным шагом колонн
до 12... 18 м в домостроении, а также в сооружениях с большими пролетами.
Конструктивная схема зданий представляет собой каркасную безригель-
ную систему из монолитного железобетона с преднапряженными в построеч-
ных условиях перекрытиями.
Канатные арматурные элементы располагаются по эпюре изгибающих эле-
ментов в надколонных полосах, в про-
дольном и поперечном направлениях.
Принятая конструктивная схема,
образующая рамно-связе вой монолит-
ный каркас с предварительно напря-
женными перекрытиями, обеспечивает
пространственную устойчивость зда-
ния и восприятие внешних силовых
воздействий, а также является положи-
тельным моментом для предотвраще-
ния прогрессирующего обрушения при
чрезвычайных ситуациях.
Расчеты преднапряженных элемен-
тов плит проводятся по первой кагего-
Рис. 6.1. Армирование перекрытия
с раскладкой в надколонных зонах
канатных арматурных элементов
689
рии трещиностойкости, при которой не допускаются возникновение и раскры-
тие трещин. В расчетах учитываются степень обжатия бетона, усилия отпора,
возникающие при натяжении канатных арматурных элементов.
Технология производства работ по устройству преднапряженного пере-
крытия следующая.
В опалубку укладываются нижняя арматурная сетка, каркасы по осям ко-
лонн, затем канатные арматурные элементы, после - верхняя арматурная сет-
ка. Располагается КАЭ в сечениях перекрытий по эпюре изгибающих момен-
тов. После бетонирования и набора передаточной прочности производятся на-
тяжение КАЭ и передача усилия натяжения на бетон. Фиксация КАЭ в
натянутом состоянии производится по периметру перекрытия с помощью ан-
керных втулок (рис. 6.8).
Вариант 1. Армирование стержнями
Вариант 2. Армирование канатными
арматурными элементами
Рис. 6.2. Армирование монолитного перекрытия многофункционального
торгово-развлекательного комплекса с использованием предварительно напря-
женной канатной арматуры (конструктивная система НИИЖБ), г. Коломна:
1 - армирование стержнями; 2 - армирование каркасами; 3 - армирование канатами
690
Оставляя временные опоры перекрытия, до натяжения КАЭ можно монти-
ровать последующие этажи по существующим технологиям возведения моно-
литных каркасных зданий.
По данной технологии при участии НИИЖБ построены следующие объек-
ты в Москве: гараж-стоянка в Южном Бутове, 25-этажное административно-
офисное здание, многофункциональный торгово-развлекательный комплекс
«Ереван-Плаза», а также 13-этажный жилой дом в г. Санкт-Петербурге, Торго-
во-развлекательный комплекс в г. Коломне (рис. 6.2), производственно-логи-
стический комплекс в г. Домодедово и др.
Канат в конструкции раскладывается между верхней и нижней сетками
арматуры в соответствии с формой эпюры изгибающих моментов (рис. 6.3)
(линией главных растягивающих напряжений). Общий вид армирования меж-
дуэтажного перекрытия показан на рис. 6.4.
Рис. 6.3. Раскладка канатов между верхней и нижней сетками арматуры
в соответствии с формой эпюры изгибающих моментов
691
Рис. 6.5. Натяжение каната с помощью
гидравлического домкрата
Рис. 6.4. Общий вид армирования между-
этажного перекрытия
Захват каната на анкере осуществляется при помощи клинового цангового
захвата (рис. 6.6).
Принципиальная схема
анкерного устройства
Граница
бетонирования
Рис. 6.6. Захват каната на анкере
После набора бетоном проектной передаточной прочности с одной или
двух сторон производится натяжение каната при помощи гидравлического
домкрата (рис. 6.5). Способ натяжения арматуры на бетон делится на два вида:
со сцеплением на бетон и без сцепления на бетон.
Система преднапряжения канатной арматуры
со сцеплением с бетоном
Основой системы являются высокопрочные канаты. В процессе арматур-
ных работ в конструкции укладывается каналообразователь из гофрированной
стали (рис. 6.7) толщиной 0,2...0,3 мм и диаметром необходимым для разме-
щения требуемого количества канатов (рис. 6.9, табл. 6.1) (как правило, от 1 до
31). При необходимости отрезки каналообразователя фиксируются при помо-
щи соединительных муфт.
692
Каналообразователь
Рис. 6.7. Каналообразователь - металлическая
гофрированная труба и бухта каната
Канат без оплетки
Рис. 6.9. Расположение
канатов в канале
Рис. 6.8. Основные виды анкеров, применяемых
для систем со сцеплением
Таблица 6.1
Диаметр канала в зависимости от количества канатов, мм
Кол-во канатов 1 2 3 4 5 6 7 9 12 15 19 22 27 37 61
Внутренний диаметр канала 20 20 20 20 20 20 20 20 20 20 20 100 100 100 100
В точках перегиба каналообразователей
устанавливаются клапаны с выходом на по-
верхность бетона для последующего инъеци-
рования. После установки каналообразова-
телей в проектном положении производится
проталкивание в них канатной арматуры -
«набивка». Набивка может производиться
как до, так и после укладки бетона. После
набора бетоном достаточной прочности
производятся натяжение канатной арматуры
(рис. 6.10) и инъецирование - заполнение
каналов цементным раствором под давлени-
ем до 8 атмосфер.
Рис. 6.10. Многопрядный домкрат-
натяжитель арматурного каната
693
Проталкивание канатов в каналообразователи, натяжение канатной арма-
туры и инъецирование производятся с помощью специального оборудования.
Как правило, система со сцеплением имеет большие размеры, чем система без
сцепления и может применяться в случае больших габаритов конструкций -
например, в мостостроении.
Стоит отметить, что натяжение на бетон со сцеплением весьма трудоемко и
требует высокой квалификации и ответственности инженерно-технических ра-
ботников и рабочих. Главной проблемой является качество инъецирования и
защиты напрягаемой арматуры от воды и воздуха и соответственно от коррозии.
Причем, если даже удается установить факт повреждения напрягаемой армату-
ры, ее замена без разборки конструкции не представляется возможной.
Эти обстоятельства послужили основными причинами повсеместного пе-
рехода на более простую и надежную технологию предварительного напряже-
ния арматуры без сцепления с бетоном.
Система преднапряжения канатной арматуры без сцепления
с бетоном
Суть метода заключается в том, что в процессе арматурных работ между
верхней и нижней сеткой арматуры выкладывается арматурный канат в обо-
Рис. 6.11. Бухта канатной
арматуры в оплетке
лочке, фиксируемый в криволинейном положении
в соответствии с эпюрой изгибающих моментов
(рис. 6.3).
Основным элементом системы является арма-
турный семипроволочный канат диаметром от 12
до 15,7 мм. Канат в заводских условиях заключает-
ся в пластиковую оболочку с прослойкой смазоч-
ного состава (рис. 6.11). Канатная арматура по-
ставляется, как правило, в бухтах весом 2,5...3 т.
На данный момент наибольшее распростране-
ние получил канат со следующими характеристи-
ками:
Характеристики канатной арматуры
Номинальный диаметр стального сердечника мм 15,7
Площадь сечения стали мм2 150
Предел прочности Н/мм2 1860
Условный предел текучести Н/мм2 1640
Модуль упругости Н/мм2 195,000
Относительная релаксация % 2,5
Толщина пластиковой оболочки мм 2
Внешний диаметр пластиковой оболочки мм 20
694
Такой канат в оболочке получил наименование «моностренд». В процессе
арматурных работ канат размещается в арматурных каркасах и фиксируется по
торцам конструкции при помощи анкерных устройств.
После заливки бетона и набора бетоном достаточной прочности произво-
дится натяжение каната при помощи гидравлического оборудования (рис. 6.13,
6.14, 6.15). Как правило, анкеровка канатов осуществляется единичными анке-
рами (рис. 6.12). Система преднапряжения без сцепления канатной арматуры с
бетоном получила широкое распространение в гражданском строительстве,
так как имеет небольшие габариты и может быть использована в конструкциях
небольших сечений.
Рис. 6.12. Анкерное устройство
Рис. 6.14. Карусель скручивания
арматуры
Рис. 6.13. Оборудование для натяжения
моноанкеров (домкрат и маслостанция)
Рис. 6.15. Держатель для бобин
695
Система без сцепления наиболее эффективна при возведении конструкций
сравнительно небольшого сечения.
Напрягаемая арматура имеет возможность свободного перемещения от-
носительно бетона как в процессе натяжения, так и при эксплуатации конст-
рукции.
В настоящее время эта технология преднапряжения применяется практи-
чески во всех строящихся зданиях из монолитного железобетона в США и во
многих сооружениях в Европе, Японии, Китае и других странах, причем в 80%
случаев в жилищно-гражданском и дорожном строительстве и 20% случаев -
при возведении мостов, АЭС и других уникальных объектов.
Системы предварительно напряженных монолитных
безбалочных перекрытий
В процессе проектирования и строительства по архитектурным или техно-
логическим требованиям необходимо иметь возможность реализовывать мо-
нолитные перекрытия пролетом более 7 м. Как правило, для реализации по-
добных конструкций применяется балочная схема перекрытия (рис. 6.16).
Применение этой схемы имеет ряд существенных недостатков:
- высокий расход бетона и арматуры на 1 м2 перекрытия;
- большой собственный вес перекрытия и соответственно нагрузка на фун-
даменты и колонны;
- высокая строительная высота перекрытия и как результат увеличение об-
щей высоты здания;
- требуется устройство подвесных потолков;
- необходимость обогрева и кондиционирования дополнительного объема
воздуха.
Рис. 6.16. Схема балочного и преднапряженного безбалочного перекрытия пролетом 8 м
Как показывает европейский и американский опыт, при возведении пе-
рекрытий пролетами более 7 м перекрытия целесообразно делать предва-
рительно напряженными. Применение данного метода позволяет сущест-
венно сократить расход арматуры и бетона на перекрытие и, что особенно
важно, перекрывать большие пролеты (до 12 м) плоской плитой, не исполь-
зуя балок.
696
При криволинейной форме раскладки канатов (рис. 6.17) напряженный ка-
нат оказывает разгружающее воздействие на перекрытие за счет уменьшения
изгибающего момента в пролете, а обжатие бетона позволяет повысить жест-
кость и трещиностойкость перекрытия. Кроме того, повышается несущая спо-
собность перекрытия на продавливание, что позволяет отказаться от надколон-
ных капителей.
Рис. 6.17. Криволинейная форма раскладки канатов
Предварительно напряженные монолитные балки
Одной из распространенных конструкций с использованием пред напряже-
ния являются монолитные балки - как разрезные однопролетные, так и нераз-
резные в составе балочных перекрытий или отдельно стоящие (рис. 6.18).
1-1
2dl5.7 St.1860 2dl5.7 St.1860
Рис. 6.18. Фрагмент сборно-монолитного перекрытия с моно-
литными неразрезными балками пролетом 6,2 м
Узел анкеровки
143 ^114^ 143
697
Было проведено экономическое сравнение для балочных плит перекрытий
пролетами 12x12 под полезную нормативную нагрузку 1350 кг/м2. Примене-
ние предварительного напряжения для балок дает существенный экономиче-
ский эффект и позволяет значительно снизить их сечение.
Помимо пролетных конструкций применение системы возможно в раз-
личных конструкциях на грунтовом основании. Среди наиболее распростра-
ненных областей применения подобных систем в западной практике являются
конструкции фундаментных плит и промышленных бетонных полов одно-
этажных производственных зданий и торговых центров.
Фундаментные плиты
Фундаментные плиты являются конструкциями высокой материалоемко-
сти за счет наличия в них внецентренного растяжения в бетоне, высоких со-
средоточенных продавливающих нагрузок и повышенных требований по тре-
щиностойкости (рис. 6.19).
Использование предварительного напряжения в данных конструкциях пред-
ставляется наиболее целесообразным, так как позволяет решать вышеуказанные
технические проблемы и добиваться существенной экономии материалов.
Распределение нагрузки в случае
использования преднапряжения
Рис. 6.19. Примеры раскладки канатов в плите
Применение преднапряжения
при высоких сосредоточенных
продавливающих нагрузках
Система промышленных полов с использованием
предварительно напряженной канатной арматуры
На данный момент при строительстве торговых центров, складских тер-
миналов и общественных зданий широко применяются так называемые полы
по грунту, или промышленные полы. Как правило, промышленные полы вы-
полняются при помощи монолитного железобетона или фибробетона.
Несмотря на кажущуюся простоту, подобные конструкции (рис. 6.20, 6.21)
достаточно сложны в изготовлении по ряду технологических причин:
- необходимо производить качественное послойное трамбование песчаной под-
сыпки толщиной 300 мм, что затруднительно в сложных погодных условиях;
698
- предъявляются повышенные требования к грунту основания;
- необходимо производить нарезку и заполнение деформационных швов с
шагом не более 40 толщин пола (ячейки около 6><6 м);
- конструкции достаточно металлоемки;
- дороговизна и сложность работы с фиброй, фибробетон не всегда возмож-
но подавать при помощи бетононасоса.
Покрытие пола
Бетон тяжелый с добавлением
фибры 15-20 кг/м2 - 150 мм
Армирование d10 А-Ill шаг 200x200
Бетон В 7,5 70-100 мм
Полиэтиленовая пленка
Уплотненный песок
g = 0,98 200-250 мм
Грунт площадки
Рис. 6.20. Конструкция промышленного пола на основе фибробетона
(толщина конструкции 420...500 мм)
___ Покрытие пола
Бетон тяжелый с добавлением
f— фибры 15-20 кг/м2 - 150 мм
Армирование d10 А-Ill шаг 200x200
Бетон В 7,5 70-100 мм
Полиэтиленовая пленка
— Грунт площадки
Рис. 6.21. Конструкция промышленного пола на основе обычного
армированного бетона (толщина конструкции 420...550 мм)
Уплотненный песок
g = 0,98 200-250 мм
В настоящее время разработано проектно-техническое решение конструк-
ции промышленных полов с преднапряжением канатной арматурой (рис. 6.22,
6.23).
699
Покрытие пола
Бетон тяжелый 120 мм
Канаты напрягаемые в пластиковой
оболочке 15,7 мм с шагом 2,5 м
Сетка дорожная d4 ВР-1,
шаг 200x200
Полиэтиленовая пленка
Уплотненный песок
g = 0,98 100 мм
Грунт площадки
Рис. 6.22. Конструкция промышленного пола с преднапряженным
бетоном (толщина конструкции 220 мм)
Рис. 6.23. Армирование промыш-
ленного пола с преднапряженным
бетоном
Применение промышленных полов
данной конструкции позволяет:
- снизить расход бетона на 1 м2 пола до
2 раз и расход арматуры до 4 раз;
- сократить толщину песчаной подго-
товки до 100 мм;
- понизить требования, предъявляемые
к грунтам основания, за счет повышения
жесткости плиты пола и более выгодного
перераспределения нагрузки на грунт;
- избавиться от необходимости нарезки
деформационных швов; габариты ячейки
плиты могут быть до 50*50 м (в некото-
рых случаях до 100* 100 м).
Процесс производства полов состоит из следующих технологических про-
цессов:
- отсыпка основания песком с послойным уплотнением;
- раскладка полиэтиленовой пленки;
- раскладка дорожной сетки d4 200*200;
- раскладка и фиксация в проектном положении напрягаемых канатов в
пластиковой оболочке на всю длину ячейки;
- заливка бетона;
- после набора последней захваткой прочности 70% от проектной произво-
дится натяжение канатной арматуры при помощи гидродомкратов.
Подводя итог, можно сделать следующий вывод.
Предварительное напряжение бетона в конструкции демонстрирует
новые возможности и определяет перспективу развития железобетона в
качестве материала для возведения современных зданий и сооружений.
700
Приложение 7
ТЕХНОЛОГИЯ МОНТАЖА АРОЧНОГО ПОКРЫТИЯ
ЛЕДОВОГО ДВОРЦА «УФА-АРЕНА»
Конструктивная схема арочного покрытия и обоснование метода его
монтажа
Конструктивная схема арочного покрытия здания определена архитектур-
ным и объемно-планировочным решением ледовой арены (рис. 7.1).
Овальное в плане здание размером 160x72 м представляет собой спор-
тивное сооружение высотой 30 м. Запроектировано в монолитном железобе-
тонном крупноформатном каркасе с покрытием в виде сборно-монолитной
оболочки, сформированной системой арочных ферм пролетом 72 м. Арочное
покрытие предусмотрено только для центральной части здания, которая была
задана размерами игровой хоккейной площадки и трибунами на 8 тыс. зрите-
лей. «Крылья» овальных частей здания выполнены в многоэтажном моно-
литном и железобетонном варианте и предназначены для служебных и об-
служивающих помещений.
Овальное очертание здания ледовой арены предопределило «разнотип-
ность» размеров арок, которые изготавливались практически по индивиду-
альным рабочим чертежам «КМ» для каждой из данных конструкций. Конст-
руктивная схема типовой арки покрытия ледовой арены представлена на
рис. 7.1.
Как следует из данной схемы, наиболее «нагруженная» часть конструкции -
верхний пояс фермы. Он запроектирован из сварного прокатного двутавра в
виде ломаного контура. Длина таких составных элементов пояса фермы, рав-
ная 10 м, обусловила минимально возможный вес отправочных марок данной
конструкции, который составил 8 т.
Рис. 7.1. Конструктивная схема арочной фермы ледового дворца «Уфа-Арена»:
1 - элементы (отправочные марки) верхнего пояса; 2 - элементы (отправочные марки) нижне-
го пояса; 3 - затяжка нижнего пояса; 4 - узлы сопряжения нижнего пояса с отправочными
марками верхнего пояса; 5 - опорные узлы фермы; 6 - опорные конструкции каркаса здания;
Lap - длина арки; Вар - стропильная высота арки; Ф-1...Ф-1Х - отправочные марки верхнего
пояса; Фн-1...Фн-2..,Фн-7 - отправочные марки нижнего пояса
701
Узел 1
Рис. 7.2. Схема кондуктора для сборки арочных ферм монтируемого на проектных
отметках здания:
1 - монолитные конструкции каркаса; 2 - рама каркаса кондуктора; 3 - стойки каркаса кондук-
тора из трубчатого профиля; 4 - диагональные связи жесткости кондуктора; 5 - опорные узлы
стояка кондуктора; 6 - отправочные марки верхнего пояса фермы; 7 - катковый узел опирания
фермы на понакатные пути; 8 - элементы нижнего пояса фермы; 9 - понакатные пути; 10 - на-
весные монтажные площадки; 11 - строп для перемещения площади при сборке монтажного
блока; I, II, III.. .VI - последовательность сборки монтажных блоков арки на кондукторе
Все эти конструктивные решения определили наиболее приемлемый и це-
лесообразный метод монтажа арочного покрытия как поэлементно-крупно-
блочный метод. Условно названный «поэлементно-крупноблочный метод»
монтажа означает, что поэлементная сборка конструкции арки выполнялась на
кондукторе, а затем агрегированное и целиком собранное покрытие монтиро-
валось единым блоком. Виртуальный вариант монтажа арок по традиционной
технологии потребовал бы привлечения монтажных кранов типа СКГ-100,
доставка которых на строительную площадку и их «размещение» в монтажной
зоне вызвали бы массу проблем. Поэтому был принят излагаемый ниже метод.
Принцип принятого метода монтажа данного арочного покрытия может быть
представлен следующей технологической схемой:
1. Изготовление элементов кондуктора, схема которого приведена на
рис. 7.2. Конструкция кондуктора представляет собой горизонтальную раму,
на которую установлены разновеликие стойки, являющиеся опорными элемен-
тами верхнего пояса укрупняемой арки. Горизонтальные связи между опор-
ными стойками обеспечивали пространственную устойчивость этой системы.
Вертикальные отметки «сформированной» кондуктором опорной части стоек,
описывающих кривизну верхнего пояса арки, были ниже проектной на
20...30см. Это обеспечивало беспрепятственную выверку монтажного блока
при установке его на проектные опорные конструкции здания.
702
2. Подготовка приобъектной площадки в торце здания для приема, ком-
плектации и укрупнения отправочных марок арочных ферм.
3. Монтаж крановой техники и оборудования (гидросистемы) для надвига
арочных блоков на проектных отметках 19,70 м. Монтаж кранов СКГ-63/100
потребовался из-за стесненности строительной площадки, расположенной в
застроенном микрорайоне, что обусловило «поставку» крана на объект «габа-
ритными» блоками. Оборудование для надвига арочного блока комплектова-
лось из системы гидродомкратов, масленой станции, пункта управления, ви-
деосистемы наблюдения и контроля за осуществляемыми технологическими
процессами при надвиге покрытия двумя силовыми установками.
4. Монтаж вспомогательного кондуктора с одной из торцевых сторон аре-
ны для укрупнения монтажных узлов арки на отметке 5,00 м, которые затем
«подавались» кранами СКГ-63/100 на сборочный стенд на отм. 19,70 м.
5. Монтаж сборочного стенда на приобъектной площадке для сборки от-
правочных марок арки, из которых укрупнялись узлы верхнего и нижнего поя-
сов пролетной конструкции. Эти узлы арки затем подавались на сборочный
кондуктор.
6. Сборка на вспомогательном кондукторе арочного покрытия (рис. 7.3) из
отдельных узлов верхнего и нижнего поясов, вертикальный транспорт которых
на сборочный стенд осуществлялся теми же кранами СКГ 63/100. Последова-
тельность сборки каждой арки прослеживается цифровой очередностью (рим-
ские цифры) на рис. 7.2.
7. Компоновка (агрегирование) арочного покрытия в монтажный блок за
счет «наращивания» очередной арки в укрупняемую пространственную конст-
рукцию.
8. Надвиг укрупненного блока арочных ферм на проектные оси с помо-
щью гидросистемы.
Теоретически возможный крупноблочный монтаж арок традиционным ме-
тодом исключался из-за весьма значительного веса каждого из укрупняемых
блоков арки (40 т) и отсутствия у подрядчика соответствующего тяжелого
кранового оборудования, и особенно стесненностью площадки строительства,
Рис. 7.3. Конструктивная схема опорного узла
и катковой опоры монтажного блока арочной
фермы:
1 - опорные конструкции каркаса здания; 2 - верх-
ний пояс арочной фермы; 3 - опорный пояс арки по-
крытия здания; 4 - узел катковой опоры с фермой;
5 - «накатный путь»; б - каток опорного узла ароч-
ной фермы
703
«привязанной» к застроенному микрорайону. Особенностью метода поэлемент-
но-крупноблочного монтажа является сборка пролетной конструкции здания на
кондукторе, который устанавливался не на земле, а на проектных отметках по-
крытия здания, т.е. на отметке 20 м. Более подробный технологический регла-
мент по этим основным монтажным процессам рассматривается ниже.
Технология монтажа арочного покрытия ледового
дворца «У фа-А ре на»
Сборка арочного покрытия на кондукторе осуществлялась согласно сле-
дующей схеме, которая предусматривала определенную последовательность
формирования блока в полностью готовую конструкцию.
Исходя из данной схемы (см. рис. 7.2), вначале укрупнялся верхний пояс
фермы, а затем устанавливались элементы нижнего пояса, запроектированные
в виде затяжки арочной конструкции. Завершающей операцией сборки арки на
стенде являлась установка на опорных ее узлах «катков» для последующего
надвига (см. рис. 7.3).
Сборка верхнего пояса производилась из укрупненных узлов, включавших
три сваренные отправочные марки. Вначале «фиксировалось» на кондукторе
положение центрального узла пояса, а затем - «свесов» арки. При этом, как
следует из рис. 7.4, узел верхнего пояса включал в монтажный блок и элемен-
ты нижнего пояса в виде шарнирно подвешенных связей затяжки.
Это позволило по окончании сборки верхнего пояса арки сразу же присту-
пить к формированию нижнего пояса, как это показано на рис. 7.2.
Рис. 7.4. Схема укрупнения отправочных элементов арки на сборочном кондукторе
приобъектной площадки и «подача» их на кондуктор на проектные отметки 19,70 м:
А - центральной части верхнего пояса; Б - левого и В - правого блоков верхнего пояса фермы;
1...6 - отправочные марки верхнего пояса; 7 - отправочные марки нижнего пояса; 8 - опорные
конструкции стоек кондуктора; 9 - полиспаст крана СКГ-63/100; 10 - строп для подвешивания
«раскоса» затяжки в монтажном положении; 77 - «перемещение» элемента нижнего пояса в про-
ектное положение при сборке арки; 12 - балансирная траверса; 13 - грузовой крюк полиспласта
крана СКГ-63/100
704
Полностью сформированная арка перемещалась с кондуктора на «накат-
ный путь» в «ожидании» сборки последующего элемента покрытия (рис. 7.5).
Таким образом, первый монтажный блок перед его надвигом представлял со-
бой совокупность следующих элементов покрытия: две арки с системой связей
и плитами покрытия по верхним поясам ферм.
Рис. 7.5. Технологическая схема монтажа арочного покрытия методом надвига:
1 - конструкции монолитного каркаса здания; 2 - монтажная стойка под опорную раму кон-
дуктора; 3 - опорные конструкции арочного покрытия; 4 - первая установленная и собран-
ная на кондукторе ферма; 5, 6 - последующие укрупняемые и надвигаемые фермы покры-
тия; 7 - контур кондуктора; 8 - гидродомкрат; 9 - инвентарные вставки для строповки ферм
между собой и гидро домкратом; 10 - кран СКГ-63/100 с башенно-стреловым оборудовани-
ем; 11 - пролетные конструкции между арочными фермами; 12 - позиция стрелы крана при
подаче отправочных марок фермы на кондуктор; 13 - позиция стрелы крана при монтаже
пролетных строений между фермами; 14 - направление надвига арок; £б - высота башни
крана (30,84 м); Гстр - длина основной стрелы крана (23,24 м); В^,В"р - соответственно
вылет стрелы при укрупнении арки на кондукторе и монтаже пролетных строений
Монтаж методом надвига в данном проекте может быть представлен сле-
дующим технологическим регламентом (см. рис. 7.5):
1. Подъем монтажного блока на 15...20 см с опор кондуктора с помощью
вертикальных гидродомкратов, являющихся принадлежностью самого кондук-
тора.
2. Горизонтальное перемещение блока на 15...20 см с помощью другой
системы горизонтальных домкратов стенда, что позволяет «надвинуть» пер-
вый монтажный блок над проектными опорными конструкциями арок.
3. «Посадка» монтажного блока с помощью тех же домкратов на «накат-
ные пути», смазанные графитовым составом для уменьшения сил трения при
перемещении блока на проектные оси.
705
Рис. 7.6. Схема монтажа укрупненных узлов арок на сборочном
кондукторе стенда (отм. 19,70 м):
1 - контур кондуктора; 2 - первая укрупняемая арочная ферма; 3 - вторая укруп-
няемая ферма; 4 - кран СКГ-63/100; 5 - монтажные стоянки крана с уплотненным
покрытием основания размером 8x8 м; б - улучшенное покрытие «трассы» дви-
жения крана при смене стоянок; 7 - направление смены стоянок крана; 8 - первая
надвижка арки на 1650 мм; 9 - монтажные зонты стоянок крана; 10 - площадки
складирования отправочных марок арки; 11 - штабель (склад) отправочных ма-
рок; 12 - стенд для укрупнения монтажных блоков, подаваемых на кондуктор
краном СКГ-63/100
706
4. Строповка монтажного блока к силовой установке за счет монтажа сис-
темы тяг, представляющих собой цепные звенья заданной длины.
5. Надвиг первого блока арочной фермы с помощью гидросистемы на рас-
стояние равное шагу арок (9 м). Передвижение блока в пределах означенной
длины надвига осуществлялось циклами, каждый из которых предусматривал:
- рабочий ход домкрата, равный 1000 мм;
- «перезарядку» домкрата за счет холостого хода (возврата) штока в «край-
нюю позицию»;
- установку промежуточного инвентарного «звена» тяги, размер которой ра-
вен рабочему ходу поршня домкрата (1000 мм), для «компенсации зазора»,
образовавшегося после возврата поршня домкрата в рабочее положение;
- очередной цикл надвига блока и повторение операций «перезарядки» и
установки цепных вставок длиной в 1000 мм;
- технический контроль за соблюдением требуемой синхронности надвига
одновременно работающими двумя силовыми установками и корректи-
ровку заданных параметров монтажного цикла (скорости надвига) осуще-
ствляемую за счет использования системы видеонаблюдения с помощью
видеокамер.
6. Формирование «покрытия» в блоках, ближних ячейках арочной оболоч-
ки за счет монтажа плит покрытия самоходными кранами СКГ 63/100, распо-
ложенными в оптимальной по отношению к укрупняемой конструкции пози-
ции (рис. 7.6).
7. Последовательное наращивание длины надвигаемого блока покрытия за
счет включения в этот блок очередной, собранной на кондукторе арки. Про-
должительность сборки последующей арочной фермы на кондукторе из отпра-
вочных марок должа быть примерно равна времени надвига монтажного блока
на очередную проектную ось. Это предопределяет равноритмичный цикл мон-
тажных и сборочных работ и существенно сокращает время технологических
ожиданий в монтажном цикле возведения покрытия и соответственно общий
срок строительства объекта.
Заключительная фаза монтажа арочного покрытия осуществлялась по той
же схеме (см. п. 1... 7), когда вес полностью собранного блока достигал макси-
мума и составлял более 8000 т. Именно этот вес был принят в инженерных
расчетах при обосновании мощности гидродомкратов и масляных силовых
установок.
Обоснование средств механизации метода надвига арочного
покрытия ледового дворца «Уфа-Арена»
Принятый метод монтажа арок, предварительно укрупняемых на проект-
ных отметках здания с помощью кондуктора, требовал обоснования схемы ме-
ханизации этого комплекса работ и соответственно грузоподъемности и типа
требуемых монтажных механизмов.
707
«Экстремальными» для этого комплекса монтажных работ являются сле-
дующие:
1. Сборка конструкций кондуктора, предусматривающая подачу на про-
ектные отметки наиболее массивного его элемента сборочного стенда.
2. Подача на кондуктор наиболее тяжелого укрупняемого узла арки, к ко-
торому относится центральный узел верхнего пояса.
3. Монтаж плит покрытия арочного свода при формировании очередной
ячейки блока арок на стенде, выполняемый на максимальных вылетах крана.
4. Надвиг монтажного блока покрытия в конечной фазе монтажа, когда
блок принимал проектные размеры и полный вес «перемещаемого» монтажно-
го блока покрытия составил 8000 т.
Рис. 7.7. Схема механизации монтажа конструкций кондуктора
на проектных отметках арочного покрытия:
1 - смонтированные опорные конструкции арочного покрытия; 2 - кон-
дуктор; 3 - монтажный механизм; 4, 5 - основная стрела и гусек крана;
6 - монтируемая стойка кондуктора; 7 - ближайшая к торцу здания ось,
на которой монтируются арки покрытия; 8 - ось установки кондуктора
В соответствии с этими позициями определяются максимальные грузо-
подъемные характеристики, значения которых устанавливают требуемую гру-
зоподъемность монтажного оборудования.
Монтажная схема первого «технологического передела» изображена на
рис. 7.7.
Определение технологических параметров этого монтажного процесса со-
держит следующие расчеты (см. рис. 7.7):
708
1. Требуемая высота подъема:
Нкр — ^ЗД + ^м.з + ^ст ^стр •
2. Требуемый вылет стрелы крана:
^=bk7+z>kp+6/>bk7+^c.
3. Требуемая длина стрелы крана:
^P=^cTPcosa + Ziyccosp.
4. Требуемый грузовой момент крана:
Мтр-а Втр
кр *1тах -^стр?
где Нзл - высота смонтированной части здания, на которой устанавливаются
конструкции арочного покрытия, м;
Лм з - высота монтажного зазора при установке элемента в проектное по-
ложение, м;
Лст - максимальная высота стойки крана, м;
Лстр - высота стропа, м;
В™п -минимальный вылет стрелы крана, м;
6кр - минимально допустимое приближение конструкций стрелы крана к
зданию, м;
d - расстояние от торца здания до оси установки кондуктора, м,
d > 1ар 0,5 м,
где 7ар - расстояние от торца здания до оси первой арки покрытия, м;
- вылет гуська крана при монтаже элементов кондуктора, м;
ZCTp - длина основной стрелы крана, м;
Ziyc - длина гуська крана, м;
а, Р - углы наклона стрелы и гуська к горизонту:
tg а = Нзд + + йстр / В”1П - а;
tg Р — ^ПОЛ + Алр /^кр +
где hK - высота кондуктора,м;
ЛПол - высота блоков полипласта в «стянутом» виде, м;
а - расстояние от оси вращения платформы крана до шарнира «защемле-
ния» стрелы, м;
^тах - максимальный вес элемента кондуктора, т.
Технологические схемы при сборке арки из отправочных марок на кон-
дукторе (так же как и монтаж плит в «ячейке» арочного покрытия) приведены
на рис. 7.7, 7.8 и 7.9.
Специфичными для монтажа арок являются габариты и вес перемещаемо-
го (надвигаемого) блока. Поэтому комплект силовых установок и монтажного
оборудования для данного случая предусматривает более мощный «такелаж»,
в частности это касается гидродомкратов, системы привода и тяговых элемен-
тов.
709
5
Рис. 7.8. Технологическая схема монтажа отправочных марок арки на
кондукторе:
1 - смонтированные конструкции здания; 2 - кондуктор; 3 - основная стрела
крана; 4 - монтажный кран СКГ-63/100; 5 - гусек основной стрелы крана;
6 - монтируемая отправочная марка арки (верхний пояс)
Рис. 7.9. Технологическая схема монтажа плит покрытия 1-го арочного блока:
1 - смонтированная часть здания, на которой возводятся арочные покрытия; 2 - ось
кондуктора; 3, 4 - 1-я и 2-я арки, собранные на кондукторе; 5 - монтируемые пли-
ты 1-й ячейки арочного блока; 6,7 - основная стрела и гусек крана; 8 - цепные тяги
между арками; 9 - направление надвига арочного блока
710
Приложение 8
ТЕХНОЛОГИЯ МОНТАЖА КУПОЛЬНОГО ПОКРЫТИЯ
ЦИРКА В Г. МОСКВЕ
Метод монтажа укрупненными блоками, рассматриваемый в настоящем
разделе, был реализован при строительстве цирка в г. Москве на проспекте
Вернадского (рис. 8.1). Выбору крупноблочного метода монтажа цирка
предшествовал анализ нескольких вариантов его возведения. В частности,
были рассмотрены проекты с использованием традиционных методов, когда
монтаж конструкций купола и поддерживающего его каркаса осуществляют-
ся с расположением кранового оборудования за пределами здания с помо-
щью башенных или стреловых механизмов. Но всем им был присущ один
существенный недостаток - необходимость привлечения кранов с вылетом
монтажных стрел более 40 м. Этому условию удовлетворяет крановое обору-
дование башенных кранов типа КБ-1000 или самоходных механизмов СКГ-
63/100. И этот, и другой тип кранов, как правило, используется на свободных
строительных площадках как тяжелое монтажное оборудование специализи-
рованных подразделений «Стальмонтаж». Габариты и вес этих механизмов
«не вписываются» в инфраструктуру городской застройки города, тем более
г. Москвы.
7 ! +33,100
\ I JZ—
Рис. 8.1. Конструктивная схема цирка в г. Москве:
/ - кустовые фундаменты - свайные; 2 - колонны каркаса купола; 3 - трибуны
из сборно-монолитного железобетона; 4 - монолитные тоннели подземного хо-
зяйства; 5 - манеж; 6 — фермы купольного покрытия; 7- верхнее опорное кольцо;
8 - металлический лист купольной оболочки; 9 — козырьки здания, являющиеся
продолжением купольного покрытия; 10 - подвесной потолок; / / - «витражи»
стеновых ограждений
711
Поэтому был разработан метод с использованием радиально-поворотного
устройства (РПУ), который обеспечивал весь комплекс строительно-монтаж-
ных работ на возводимом объекте.
Идея РПУ основана на использовании схемы козлового крана, переме-
щающегося по кольцевому крановому пути. Пролет с радиусом 51,5 м, пере-
крываемый РПУ, позволяет организовывать не только монтаж купольной обо-
лочки, но и сборку укрупненных блоков покрытия непосредственно в зоне это-
го монтажного оборудования. Принципиальная схема радиально-поворотного
устройства, приведенная на рис. 8.2, предусматривала в качестве второй опоры
портала монтаж в центре здания башенной конструкции, которая, помимо
прямого назначения как элемент РПУ, необходима для монтажа верхнего
опорного кольца купола в качестве поддерживающих его «подмостей».
Рис. 8.2. Принципиальная схема радиально-поворотного устройства для монтажа
купольного покрытия:
1 - центральная временная опора; 2 - балластная отсыпка тоннеля для монтажа опоры;
5 — укрупняемый на кондукторе монтажный блок купола в виде сегмента «10»; 4 - опорная
площадка башенной опоры; 5 - гидродомкраты для выверки и раскружаливания внутреннего
кольца купольного покрытия; 6 - опора ригеля РПУ; 7- ригель РПУ; 8 - опора ригеля в ви-
де А-образного шевра; 9 - опорные тумбы рельсового пути РПУ; 10 - укрупненный блок ку-
польной оболочки в проектном положении; // - блок козырька купола; 12 - трибуны цир-
ка; 13 - стропы монтажного блока; 14 - монтаж укрупненного блока в проектное положение
с кондуктора; 15 - подача отдельных узлов блока со сборочной площадки на кондуктор
На опору-башню при помощи шарнира опирался ригель радиально-
поворотного устройства. Противоположная опора ригеля решена в виде А-
образного шевра, который перемещался по рельсовому пути, уложенному по
кольцевой металлической эстакаде высотой 4,5 м.
712
Такая высота эстакады РПУ позволяла доставлять в монтажную зону не-
обходимые крупногабаритные конструкции для сборки укрупненного блока
купола. Радиально-поворотное устройство было смонтировано при помощи
портала высотой 55 м, грузоподъемностью 100 т, с помощью качающейся мач-
ты. Схема монтажа РПУ показана на рис. 8.3.
Рис. 8.3. Схема монтажа радиально-поворотного устройства (РПУ):
1 - монтажная мачта (портал); 2 - шарнир опорной секции мачты (портала);
5 - ригель РПУ; 4 - А-образная опора в виде шевра; 5 - шарнирная опора ри-
геля; 6 - опорные башни эстакады; 7 - рельсовый путь шевра; 8 - центральная
опора - башня ригеля РПУ; 9 - верхняя площадка башни-опоры; 10 - гидро-
домкраты; 11 - положение мачты (портала) при начале подъема ригеля; 12 -
маневр качающейся мачты (портала); 13 - оттяжки, регулирующие монтажное
перемещение и посадку ригеля в проектное положение
Поступавшие на площадку стальные конструкции купола укрупнялись в
монтажные узлы гусеничным краном СКГ-40 вне монтажной зоны РПУ, сбо-
рочная площадка располагалась между крановыми путями РПУ и опорных
конструкций цирка и составила около 20 м. Затем эти укрупненные узлы этим
же краном «передавались» в зону действия РПУ, где на специально установ-
ленных и геодезически выверенных стендах-кондукторах последние собира-
лись в укрупненные блоки - складки купола длиной 32,3 м и массой 30 т.
Монтаж блоков в проектное положение осуществлялся, как это следует из
рис. 8.2, с помощью радиально-поворотного устройства по определенной схе-
ме загрузки опорных конструкций. Технологическая последовательность мон-
тажа блоков купольной оболочки - симметричная, предусматривающая диа-
метрально противоположное расположение монтируемых «секторов», как это
показано на рис. 8.4.
713
Рис. 8.4. Технологическая схема крупноблочного монтажа
купольной оболочки и козырьков купола:
1 - колонны каркакса; 2 - внутреннее опорное кольцо; 3 - колонны
каркаса трибун; 4 - сборно-монолитное перекрытие трибун; 5 - укруп-
ненный блок купола; 6 - блок козырька купола; 7, 8, 9 - маневры
РПУ при монтаже блоков купола по принятой технологической схе-
ме их установки в проектное положение; 1-1; 1-2; II-1; П-2; III-1; Ш-2
и т.д. - цифровая последовательность монтажа блоков купола
На этих же стендах после геодезической выверки стыков всех смонтиро-
ванных блоков купола производилась сборка козырьков купольной оболочки.
Далее, по мере готовности укрупняемых козырьков на стенде, они монтирова-
лись по той же технологии.
Технология монтажа основных блоков и козырьков купола, как это видно
из рис. 8.4, требовала «челночной схемы» смены монтажных позиций краново-
го оборудования, что для РПУ не представляло никаких сложностей.
Кровельные работы по куполу выполнялись с использованием РПУ для
подачи материалов и средств механизации на кровлю.
Демонтаж РПУ осуществили с помощью монтажного портала и крана
МКГ-40, а раскружаливание купола - за счет изменения высоты опорных кон-
струкций башенной опоры с помощью гидродомкратов.
Демонтаж центральной опоры купольной оболочки выполнялся в сле-
дующей очередности работ:
714
1) опускание верхней телескопической секции башни на высоту 4 м, что
позволило в этом монтажном «зазоре» разместить между верхней секцией
башни и «коньком» купола оголовок стрелы с полиспастом автомобильного
крана, привлекаемого для разборки башенной опоры;
2) поэлементная разборка башни монтажными секциями и «отгрузка» их
за пределы здания цирка с помощью автокрана.
715
Приложение 9
ТЕХНОЛОГИЯ МОНТАЖА ВАНТОВОГО ПОКРЫТИЯ
СПОРТИВНО-РАЗВЛЕКАТЕЛЬНОГО КОМПЛЕКСА
«МИНСК-АРЕНА» В Г. МИНСКЕ
Одним из примеров применения вантового покрытия является спортивное
сооружение «Минск-Арена» - спортивно-развлекательный комплекс в городе
Минске, Беларусь. Состоит из трех объектов: многофункциональной спортив-
но-зрелищной арены вместимостью 15 086 зрителей, конькобежного стадиона
и велодрома.
Главной особенностью спортивно-зрелищной арены является его ванто-
вое покрытие: двухпоясное, выполненное из высокопрочных канатов в виде
«велосипедного колеса» диаметром 116,0 м в осях колонн. Расчетный пролет
вантового покрытия в осях шарнирных опор составляет 115 м, высота в цен-
тре - 7,7 м (на опоре - 3,3 м). Точка пересечения вант находится на расстоя-
нии 6,2 м от опоры вантового покрытия. Стрела провисания несущей ванты
принята 6 м (рис. 9.1, 9.2).
Рис. 9.1. Схема вантового покрытия
Верхнее
кольцо
Ванты 7С15
Верхнее
ж/б кольцо
Ванты 27С15
Стойки
Нижнее
кольцо
Нижнее
ж/б кольцо
Рис. 9.2. Геометрическая схема вантового покрытия
716
В качестве нижних несущих применяются ванты с продольно располо-
женной арматурой из 27 прядей. Каждая из них имеет диаметр 15,7 мм и со-
стоит из 7 высокопрочных арматурных оцинкованных проволок диаметром
5,1 мм, находящихся в защитной оболочке из полиэтилена высокого давления.
Общий диаметр нижней ванты - 120 мм; расчетная несущая способность од-
ной пряди - 14 тс; ванты в целом - 378 тс; разрывное усилие пряди - 28 тс;
нижней ванты - 756 тс.
Каждая из верхних стабилизирующих вант (диаметр - 50 мм) состоит из 7
прядей диаметром 15,7 мм (в оболочке - 16,5 мм). Между верхними и нижни-
ми вантами при помощи хомутов устанавливаются металлические трубчатые
стойки разной длины, которые создают форму покрытия, обеспечивающую
водосток. На каждой ванте установлены по два анкерных устройства с меха-
ническим креплением при помощи цанг каждой пряди: нерегулируемое, с
опорной «серьгой», которое устанавливается на внешнем железобетонном
кольце; регулируемое, устанавливаемое на металлическом кольце.
Нижние несущие ванты имеют траекторию кубической параболы и закре-
пляются на металлические упоры, расположенные на верхнем внешнем моно-
литном железобетонном кольце диаметром 116 м и нижнем внутреннем ме-
таллическом кольце диаметром 12 м в осях без натяжения. Верхние стабили-
зирующие ванты имеют траекторию квадратной параболы и закрепляются на
металлические упоры, расположенные на нижнем внешнем монолитном желе-
зобетонном и внутреннем металлическом кольцах. Отличительной особенно-
стью вантовых ферм является наличие растягивающих усилий не только в
нижнем поясе, но и в верхнем. Для обеспечения устойчивости вантового по-
крытия в целом в стабилизирующих вантах создается предварительное напря-
жение путем натяжения на упоры, расположенные на верхнем внутреннем ме-
таллическом кольце при помощи монодомкратов в определенном порядке и на
определенные усилия, обеспечивая равномерность преднапряжения в каждой
ванте. Максимальное усилие натяжения в стабилизирующих вантах создается
на монтаже и достигает 50 тс. Этого усилия достаточно для обеспечения рас-
тяжения в стабилизирующих вантах при загружении покрытия расчетными
нагрузками в различных сочетаниях. При самых неблагоприятных сочетаниях
усилия в стабилизирующих вантах не опускается ниже 20 т, что обеспечивает
устойчивость вантового покрытия. По верху стоек, выше уровня верхних вант,
устанавливаются металлические плиты покрытия, имеющие форму трапеций
(их размеры уменьшаются по мере приближения к внутреннему металличе-
скому кольцу).
Для устойчивости вантового покрытия на несимметричные нагрузки пре-
дусматривается установка трех связевых кольцевых ферм в пределах длины
вант на равном расстоянии. Максимальные растягивающие усилия в несущих
вантах достигают 270 тс. Выполнены также расчеты с учетом аварийной си-
туации - выхода из строя одной из вант, а также наиболее напряженного эле-
мента металлического кольца.
717
Монтаж вантового покрытия
3.1. Монтаж металлических колец вантового покрытия
Металлическое пространственное кольцо диаметром 12 м в осях, высотой
7,7 м в осях и общим весом 120 т (рис. 9.3) было собрано и смонтировано на
временную монтажную металлическую опору (башню) высотой 29 м, распо-
ложенную в центре арены на монолитном кольцевом фундаменте (рис. 9.4) в
декабре 2008 г. Ввиду стесненных условий внутри арены была разработана
технологическая карта с точной привязкой расположения металлических ко-
лец, подготовленных к монтажу, и крана по отношению к временной опоре.
Рис. 9.3. Металлическое пространственное
кольцо
Рис. 9.4. Металлическое пространственное
кольцо собрано и смонтировано на времен-
ную монтажную металлическую опору
Рис. 9.5. Монтаж металлических
колец в соответствии с технологичес-
кой картой
Вначале было установлено нижнее кольцо на временную опору четко по
разметке, чтобы оси гнезд на кольце под анкерные устройства совпадали с со-
ответствующими осями закладных изделий на железобетонных кольцах. После
выполнения геодезической съемки нижнего кольца и проверки правильности
его установки начался монтаж верхнего кольца (рис. 9.5). Для удобства мон-
тажа оно было установлено на временные специальные опоры длиной 8 м, за-
718
тем к нему были закреплены металлические стойки из трубы 159x6 длиной
7,70 м и металлическая монтажная площадка диаметром 12 м, расположенная
на 1 м ниже кольца и опирающаяся на стойки. Монтаж нижнего, а затем и
верхнего кольца выполнялся краном DEMAG АС 500-1 на пневмоходу грузо-
подъемностью 500 т. После поднятия верхнего кольца со стойками на высоту
более 37 м низ каждой стойки был установлен на нижнее кольцо и закреплен к
нему четырьмя болтами. Устойчивость между стойками обеспечили связи.
3.2. Изготовление вант
На перекрытии на отм. +26,250 были выбраны монтажные площадки, на ко-
торых изготавливались согласно проекту 48 несущих (из 27 прядей) и 48 стаби-
лизирующих (из 7 прядей) вант. Пряди поступали намотанными на катушки
длиной по 2 км. Катушки для размотки
подавались башенным краном на пере-
крытие и устанавливались на подставки.
Размотка проводилась по разметке задан-
ной длины. Концы прядей зачищались от
защитной оболочки из полиэтилена вы-
сокой плотности до чистого металла.
Пряди раскладывались на специальные
подставки в нужном количестве. Соглас-
но разметке, на пряди в нужных местах
надевались хомуты, состоящие из 2 по-
ловинок, и обжимались при помощи 4
болтов с заданным усилием (рис. 9.6). На
несущую ванту устанавливался девиатор
(разветвитель), раздвигая пряди на части
(13 и 14 шт.). По концам прядей устанав-
ливались анкерные устройства: нерегу-
лируемое с серьгой (вилкой) и регули-
руемое с шайбой для регулировки.
По мере изготовления ванты посту-
пали в зону их монтажа.
Рис. 9.6. Схема крепления стоек СВ2
и СВЗ к вантам
3.3. Монтаж вантовых ферм
Монтаж вантовых ферм выполнен по специально разработанной новой
методике, предложенной французской фирмой «Фрейссине», навесным спосо-
бом с использованием временной канатной дороги, состоящей из двух
7-проволочных стальных. Канатная дорога длиной 125 м закреплялась на двух
металлических упорах, расположенных на верхнем железобетонном кольце.
При помощи лебедки в ней создавалось натяжение усилием 16 тс для умень-
шения провисания вантовой фермы (рис. 9.7). Над верхним металлическим
кольцом канатная дорога опиралась на два специальных стальных седла.
719
Рис. 9.7. Устройство вантовых ферм
Это позволяло монтировать одно-
временно две диаметрально располо-
женные вантовые фермы навстречу
друг другу. Монтаж с одновременной
сборкой вантовых ферм велся с пере-
ставных рабочих платформ на разных
уровнях у железобетонного кольца для
одновременной работы с несущими и
стабилизирующими вантами.
Стойки вантовых ферм подавались
башенным краном в зону рабочих плат-
форм и присоединялись к хомутам вант
по мере их перемещения в сторону центральных металлических колец при по-
мощи лебедок, установленных на верхнем металлическом кольце.
Формирование несущих и стабилизирующих вант из прядей осуществля-
лось на железобетонном перекрытии на отметке +26,250. Для этого на пере-
крытии была выполнена их разметка в исходном состоянии, а на болтах закре-
плены металлические подставки, на которые укладывались пряди. В местах
присоединения стоек на вантах закреплялись чугунные хомуты, а по краям -
анкерные крепления.
С одной стороны крепился нерегулируемый анкер в виде стальной серьги,
с другой - регулируемый анкер с гайкой, упирающийся в опорную плиту цен-
трального металлического кольца и позволяющий регулировать величину на-
тяжения вант при установке вантовых ферм и создании предварительного на-
пряжения системы. Формируемые фермы перемещались по канатной дороге на
специальных каретках при помощи лебедок и закреплялись в неподвижных
анкерах на железобетонных перекрытиях путем установки цапф в проушины.
В металлических кольцах центрального барабана вантовые фермы закрепля-
лись с помощью регулируемых анкеров. Несущие ванты заводились с усили-
Рис. 9.8. Монтаж вантовых ферм
720
ем 14 тс, а стабилизирующие - с усилием
2 тс, что обеспечивало устойчивость поя-
сов ферм во время монтажа (рис. 9.8).
После монтажа всех 48 вантовых
ферм было выполнено преднапряжение
вантового покрытия путем натяжения ста-
билизирующих вант поэтапно и в опреде-
ленном порядке усилиями N = 14, 35 и
51 тс при помощи моно домкратов.
Компьютерный анализ показал, что
для обеспечения устойчивого положения
центральных колец на монтажной башне
Рис. 9.9
необходимо на каждом этапе создавать предварительное натяжение одновре-
менно двух диаметрально противоположных вантовых ферм. Затем осуществ-
лять такое же натяжение ортогонально расположенных ферм и только после
этого натягивать остальные фермы (рис. 9.9).
В результате преднапряжения в несущих вантах усилие, зафиксированное
в момент втягивания и закрепления нижней в металлическом кольце, выросло
с 14 до 37 тс.
3.4. Опускание монтажной башни
После преднапряжения вантового покрытия временная опора (башня), на
которой были установлены центральные металлические кольца, демонтирова-
лась с помощью 8 гидравлических домкратов путем последовательного опус-
кания нижних телескопических участков стоек башни.
Домкраты опирались на подставки из железобетонных плит толщиной
60 мм. По мере опускания башни плиты постепенно вынимались. Расчетная
величина опускания временной опоры составляет 1,24 м. Во время ее опуска-
ния, в момент отрыва от нижнего металлического кольца (кольцо зависло на
вантах), перемещение составило величину 1,24 м, что идеально подтвердило
правильность расчета.
3.5. Металлические плиты покрытия и кровля
Металлические плиты ребристые, в плане имеют форму трапеций, размер
которых меняется по мере продвижения к центру вантового покрытия. Ребра
расположены по контуру каждой плиты. По верху ребер саморезами закреплен
профнастил.
Плиты опираются углами на специальные столики, закрепленные по верху
стоек-распорок между вантами. Опоры всех плит шарнирные. Каждая плита
имеет упоры, позволяющие ограничить ее перемещения в двух направлениях
до 8 мм. Максимальные расчетные перемещения плит покрытия находятся в
пределах 3 мм. Для точной установки плит на опоры осуществлена поярусная
геодезическая съемка координат опорных.
721
В сжатые сроки были изготовлены и смонтированы все трапециевидные в
плане металлические плиты покрытия, что позволило в течение 3 месяцев из-
готовить и выполнить монтаж всех плит в количестве 720 штук. Конструкция
кровли состоит из рулонной битумно-полимерной пароизоляции, уложенной
по плитам покрытия, негорючего утеплителя из жестких минераловатных плит
общей толщиной 180 мм, однослойного рулонного водоизоляционного ковра
и обеспечивает повышенное сопротивление теплопередаче R = 4,2 м2-°С/Вт.
Кров-ля имеет внутренний водосток. В ендове кровли диаметром 100 м уста-
новлены водосточные воронки с электроподогревом.
В зоне пересечения вант на расстоянии 3 м от ендовы в каждую сторону,
где возможны наибольшие перемещения плит, выполнено два кольцевых де-
формационно-компенсационных шва с использованием сверхэластичного кро-
вельного материала.
Приложение 10
ВОЗВЕДЕНИЕ МЕМБРАННОГО ПОКРЫТИЯ ПРОЛЕТОМ 228 М
ОЛИМПИЙСКОГО СТАДИОНА В Г. МОСКВЕ
Наиболее современная и прогрессивная технология монтажа мембранного
покрытия была разработана и реализована при строительстве Олимпийского
стадиона в г. Москве. Основные характеристики этого объекта, приведенные
на рис. 10.1, прокомментированы ниже.
Олимпийский стадион в г. Москве, рассчитанный на 45 тыс. зрителей, ре-
шен в виде эллипса как единая пространственная большепролетная структура
с пролетом 228 м. По наружному контуру эллипса с шагом 20 м расположены
стальные решетчатые колонны, несущие контурное сборно-монолитное желе-
зобетонное кольцо. Колонны высотой 33 м шарнирно оперты на железобетон-
ные опоры, жестко связаны с контурным кольцом. К опорному кольцу подве-
шена висячая растянутая оболочка мембранного покрытия. Покрытие - это
стальная мембрана с толщиной листа 5 мм, с поверхностью эллиптического
парабалоида положительной кривизны с осями диаметром 228, 183 м.
Оболочка покрытия состоит из опорного наружного и внутреннего колец,
описанных по эллипсу. Контурное наружное опорное кольцо выполнено из
стального корытообразного профиля, шириной 5 м и высотой 1,75 м. Кольцо
опирается на 32 колонны сечением 2x0,8 м.
Кроме мембраны в покрытие введены 64 радиально расположенные ста-
билизирующие фермы, которые крепятся шарнирно к наружному контуру и
натягиваются болтовыми тягами к центральному внутреннему опорному коль-
цу. Верхний пояс стабилизирующих ферм выполнен из швеллера, служащего
«постелью» для опирания лепестков мембраны при сборке и стыковке их на-
кладками с высокопрочными болтами при укрупнении двух смежных секторов
мембраны.
722
Организация строительства мембранного покрытия
По А
Рис. 10.1. Конструктивная схема Олимпийского стадиона на
45 тыс. зрителей:
1 - ростверк свайного фундамента; 2 - сталебетонные колонны 2x0,8 м;
3 - опорный контур из сборно-монолитных корытообразных элемен-
тов размером 5 х 1,75 м; 4 - внутреннее опорное металлическое кольцо
диаметром 28 м; 5 - мембранная оболочка из стального листа 5 = 5 мм;
6 - стабилизирующие фермы длиной 96 м; 7 - железобетонный каркас
трибун; 8 - амфитеатр зрительных мест; 9 - витражи наружных фасадов;
10 — ограждающие стеновые конструкции
Проект организации возведения собственно мембранного покрытия этого
уникального сооружения предусматривал следующие подготовительные и
монтажные процессы как самостоятельные технологические этапы:
1) устройство опорного контура и внутреннего кольца мембранной обо-
лочки;
2) монтаж башенного крана БК-1000 в центре сооружения грузоподъемно-
стью 50 т;
3) монтаж внутренней опорной башни для сборки внутреннего опорного
кольца мембраны с помощью крана СКГ-50;
4) монтаж опорного кольца на башенной опоре с системой гидродомкра-
тов для выверки и последующего раскружаливания оболочки мебраны с по-
мощью самоходного крана СКГ-50;
723
5) монтаж подкранового пути на забетонированном кольце наружного
опорного контура для последующей установке на нем «качающихся» шевров;
6) монтаж грузоподъемных порталов в виде А-образного шевра грузо-
подъемностью 50 т;
7) изготовление и монтаж кондукторов (не менее двух по большой оси эл-
липса контура) для сборки стабилизирующих форм и последующего укрупне-
ния на этих же стендах «лепестков» мембраны;
8) сборка стабилизирующих ферм на кондукторе с использованием само-
ходных кранов СКГ-50;
9) изготовление и сборка специальной монтажной траверсы для подъема
блоков стабилизирующих форм длиной < 100 м;
10) монтаж стабилизирующих ферм одновременной работой двух мон-
тажных механизмов, расположенных: по центру здания - башенный кран БК-
1000, по периферии здания - монтажные порталы - шевры;
11) переналадка сборочного кондуктора для укрупнения на нем монтаж-
ных блоков мембраны - «лепестков»;
12) доставка (транспорт) бухт стальной ленты на объект и их разгрузка в
зоне действия шевров;
13) подача на стенд бухт стальной ленты и изготовление монтажных бло-
ков мембраны - «лепестков»;
14) сборка «лепестков» мембраны с узлами крепления последних к опор-
ным контурам;
15) монтаж блоков «лепестков» мембраны по ранее установленным стаби-
лизирующим фермам с помощью тех же монтажных механизмов и специаль-
ной длинномерной траверсы;
16) устройство настила подмостей по нижнему поясу ферм для создания
рабочей зоны монтажников при стыковке лепестков в единую конструкцию;
17) сборка оболочки мембраны путем проектного сопряжения «смежных»
лепестков на постели верхнего пояса стабилизирующих ферм с креплением
стыка «лепестков» чистыми болтами;
18) прием смонтированной оболочки мембраны и ее раскружаливание за
счет опускания системы домкратов на внутреннем кольце, при которой проис-
ходят формообразование и преднапряжение оболочки за счет собственного
веса конструкций покрытия.
Более подробно технологический регламент основных монтажных процес-
сов воздействия мембранных покрытий изложен ниже.
Технология монтажных работ при устройстве мембранного
покрытия
Технология возведения опорного контура
Монтаж конструкций опорного контура (рис. 10.2) включает следующие
подготовительные и основные производственные процессы:
724
1) транспорт корытообразных блоков размером 1,75x5,0x12,5 весом 50 т
на тяжеловозах-прицепах с помощью тягачей согласно графику почасовой по-
ставки блоков в соответствии с транспортно-монтажной технологической кар-
той возведения опорного контура;
2) монтаж блоков опорного контура на проектную отметку их установки
(33 м) с помощью двух самоходных кранов СКГ-50, оснащенных стрелами
35 м. Технологическая схема монтажа предусматривала синхронную работу
двух механизмов с четко разработанной «траекторией» перемещения монтаж-
ного блока только на минимальных вылетах стрел, обеспечивающих необхо-
димую грузоподъемность данного кранового оборрудования;
3) оформление монтажных стыков между блоками опорного контура с ис-
пользованием навесных площадок и лестниц, предварительно закрепленных на
корытообразные блоки до монтажа;
4) монтаж арматурного каркаса опорного контура из объемных блоков ар-
матуры, изготовленных на ЖБЗ согласно «отправочным маркам»;
5) бетонирование опорного контура по непрерывной технологии с исполь-
зованием двух одновременно функционирующих бетонных потоков, состоя-
щих из: комплекта автобетононасосов типа «Мастодонт», имеющих в ком-
плексе бетонораспределительный манипулятор длиной 40 м; комплекта авто-
бетоносместителя типа СБ-92, обеспечивающих бесперебойную работу бетоно-
насосов;
6) выдержка и уход за бетоном опорного контура.
Наиболее нехарактерными для традиционной технологии бетонирования
перечисленных технологических этапов являются:
а) монтаж сборных элементов опорного контура весом 50 т на высоту
33,0 м «спаренной» работой двух монтажных кранов;
б) бетонирование крупноформатной конструкции опорного контура объе-
мом более 5000 м3 без устройства технологических швов в монолитном массиве.
Сложность технологического процесса монтажа корытообразных блоков
опорного контура заключалась в обеспечении безопасного подъема пространст-
венной конструкции двумя кранами СКГ-50, которые, по существу, не распола-
гают требуемым резервом грузоподъемности для наведения и посадки данного
монтажного блока в проектное положение. Поэтому цикл монтажа каждого бло-
ка опорного контура, включающий операции («строповка - подъем - наведение -
посадка на проектные оси»), осуществлялся только на минимальных вылетах
стрел, без их передвижения, при котором обеспечивалась максимально допус-
тимая грузоподъемность крана. Технологические характеристики крана СКГ-50:
длина стрелы 40 м; вылет стрелы 7 м; грузоподъемность крана 25 т.
Технологическая схема монтажа блоков опорного контура рассмотрена на
рис. 10.2. Учитывая строго ограниченную по размерам зону складирования
отправочных элементов опорного контура, прием которых в этой зоне может
производиться только на минимальных вылетах кранов, поставка их на мон-
таж осуществлялась без предварительного складирования, так как такие пло-
щадки могли бы располагаться исключительно за пределами допустимых вы-
725
летов монтажных механизмов. Поэтому монтаж элементов опорного контура
выполнялся методом «с колес» по специальному почасовому транспортно-
монтажному графику, который разрабатывался в составе ППР на данный тех-
нологический процесс.
Рис. 10.2. Технологическая схема монтажа корытообразного
блока опорного контура:
1 - колонны; 2 - проектное положение блока; 3 - транспортное по-
ложение блока; За - «наведение» блока на проектные оси; 4 - тягач-
тяжеловес с блоком опорного контура; 5, 6 - монтажные краны
СКГ-50 со стрелами I = 40 м; 7,8 - траектория подъема блока на вы-
соту 35 м и «разворот» при посадке на колонны (отметка 33 м);
9 - зона приема транспорта с блоками; 10- трасса движения кранов
726
Необходимые крановые маневры, определяемые пространственным поло-
жением блока при монтаже опорного контура, «разрешались» только за счет
разворота платформы кранов и согласования «траектории» перемещения стрел
на минимальном вылете.
Бетонирование крупноформатной конструкции опорного контура (объем
бетона > 5000 м3) представляет определенные технологические сложности, а
именно - необходимость непрерывности укладки смеси в опалубку без тех-
нологических швов, что требует определенной интенсивности бетонирова-
ния, которая при таком объеме бетона может быть обеспечена одновремен-
ной работой нескольких бетоноукладочных комплексов. Время бетонирова-
ния ярусов и слоев в массивной конструкции существенно зависит от
живучести смеси, которая в первую очередь связана с технологическими по-
терями на приготовление и доставку смеси на объект - «пиковый» спрос на
товарный бетон при возведении подобного рода крупноформатной конструк-
ции должен соответствовать технологическим возможностям предприятий
стройиндустрии, обеспечивающих строительство товарным бетоном. Режим
выдерживания и уход за бетоном такого объема требуют разработки индиви-
дуального проекта именно на этот период бетонирования, так как сущест-
вую-щие нормативы СНиПа по режиму охлаждения монолитной конструк-
ции ориентированы на значительно меньшие массы бетона (<1000 м3) и не
учитывают возможности возникновения термических напряжений из-за са-
моразогрева массива бетонной смеси и, как следствие, неравномерного ее
распределения в ядре и по «периферии». Это сопряжено с возникновением
термических деформаций, приводящих к трещинообразованию в бетоне и
некачественному бетонированию конструкции.
Исходя из этих предпосылок был принят следующий метод бетониро-
вания опорного контура:
1. Укладка и распределение смеси в конструкции осуществлялись по «сту-
пенчатой» схеме с послойным бетонированием ярусов высотой 50 см.
2. Опорный контур бетонировался двумя параллельными потоками, со-
стоящими из нескольких бетоноукладочных комплексов.
3. Каждый поток формировался из автономно функционирующих частных
потоков со своим обеспечивающим оборудованием и своими трудовыми ре-
сурсами.
4. Каждый частный поток осуществлял прием, укладку и уплотнение од-
ного из слоев по «ступенчатой» схеме бетонирования конструкции, что мини-
мизировало холостые перегоны бетоноукладочного комплекса при смене
стоянок этого оборудования.
5. Минимизация продолжительности технологических «переделов» и со-
ответственно увеличение «чистого времени бетонирования» достигались за
счет организации непосредственно на стройплощадке бетоносмесительных
установок мобильного типа на расстоянии не более 500 м от «ядра» стадио-
на, что практически исключало транспортный цикл бетонировочного про-
цесса.
727
Рис. 10.3. Схема бетонирования опорного контура «ступенчатым» методом:
1 - опалубка; 2 - слои ступеней; 3 - полосы бетонирования данной высоты; /?CTp - высота
слоя бетона в ступени; Нк - общая высота конструкции
Рис. 10.4. Принципиальная схема организации и технологии бетонных работ при
возведении опорного контура:
7 - опалубка контура из сборного корытообразного железобетонного элемента; 2 - опалубка
стыка корытообразных блоков опалубки; 3 - арматурный каркас контура; 4 - участок (по-
лоса) бетонирования 3-й ступени; 5 - участок (полоса) бетонирования 2-й ступени; 6 - уча-
сток (полоса) бетонирования 1-й ступени; 7,8,9 - соответственно автобетононасосы, при-
влекаемые для укладки смеси 1-й, 2-й, 3-й ступеней; 10, 11, 12 - автобетоносместители,
обслуживающие автономные потоки бетонных работ, 13 - зона расположения автобетоно-
насосов и «миксеров»; 14 - забетонированная часть опорного контура; 75, 16 - соответст-
венно маршруты подачи смесителей с бетоном на объект и транспортная схема холостого
перегона их на бетоносмесительный узел; /пол - расчетная длина полосы одной ступени
укладки слоя бетонной смеси; НФР - направление фронта работ бетонного потока
728
Принципиальная схема организации бетонных работ, согласно изложен-
ным предпосылкам, приведена на рис. 10.3. Методика инженерных расчетов
способа бетонирования таких опорных контуров подробно рассмотрена в ра-
боте в разделе «Монтаж вантовых систем». Эта технологическая схема преду-
сматривает строгую последовательность одновременной укладки смеси гори-
зонтальными слоями в несколько ярусов по вертикали. Такая схема позволяет
при соблюдении заданного времени укладки смеси формировать перемещаю-
щийся «уступ» без рабочих швов в массиве. Эта схема, именуемая «ступенча-
тый» метод, приведена на рис. 10.3 и 10.4.
Основными расчетными технологическими параметрами бетонирования,
определяющими технологию процесса, являются: способ укладка уплотнения
бетона в опалубке, время (продолжительность) бетонирования яруса (полосы)
или «ступени» уложенного слоя, объем поставляемой бетонной смеси, соот-
ветствующей темпу бетонирования, потребность в ведущих и комплектующих
средствах механизации (автобетононасос, автобетоносмеситель, автономный
манипулятор, комплект бетоноочистительных трубопроводов), обеспечиваю-
щих заданную производительность бетоноукладочного комплекса.
Технология возведения мембранного покрытия
Технология возведения мембранного покрытия олимпийского стадиона
включала цикл подготовительных и собственно монтажных работ, содержание
и характер которых рассматриваются ниже.
Подготовительные работы предусматривали:
-монтаж башенного крана БК-1000 с помощью мобильного крана СКГ-
60/43;
- монтаж центральной башенной опоры внутреннего кольца мембраны с
помощью самоходного крана СКГ-60/43;
- изготовление и монтаж на опорном контуре двух грузовых порталов гру-
зоподъемностью 50 т каждый. Конструктивная схема порталов-шевров
приведена на рис. 10.5;
- изготовление и монтаж кондукторов для сборки укрупненных блоков ста-
билизирующих конструкций мембраны (по большой оси эллипса) с помо-
щью башенного крана БК-1000 и кранов СКГ-60/43;
- «переоборудование» кондуктора для раскроя и изготовления «лепестков»
мембранного покрытия с помощью самоходных кранов СКГ-60/43.
Технологический цикл монтажных процессов при возведении мембранно-
го покрытия включал следующие работы:
1. Сборку блоков стабилизирующих ферм, которые комплектовались из
двух ферм и межферменных связей, обеспечивающих жесткость блока, в том
числе при его монтаже (рис. 10.6). Монтаж блоков стабилизирующих ферм с
помощью двух монтажных механизмов (шевра и башенного крана) по симмет-
ричной схеме загрузки опорного контура, т.е. по диаметрально противополож-
ным секторам эллипса (рис. 10.7). Подъем пространственного блока ферм
осуществлялся с помощью решетчатой траверсы, оборудованной рычажным
729
устройством (рис. 10.8). Последнее предназначалось для создания предвари-
тельного растягивающего усилия в верхних поясах ферм, что позволяло уста-
новить блок в проектное положение (между опорными контурами).
Рис. 10.5. Конструктивная схема шевра на опорном контуре:
1 - колонны каркаса; 2 - опорный контур; 3 - шпалы кранового пути;
4 - ходовая часть грузовой послежки; 5 - платформа шевра; 6 - стрела
А-образного портала; 7 - лебедка; 8 - контргруз шевра; 9 - полиспаст
портала; 10 - ходовой конец троса полиспаста
730
По А-А
Рис. 10.6. Схема кондуктора для сборки блоков мембранного покрытия:
1 - колонны каркаса; 2 - опорный контур; 3 - внутреннее опорное кольцо; 4 - подкрано-
вый путь; 5 - башенный кран КБ-1000; 6, 7 - кондукторы, соответственно монтируемые
по большой оси эллипса; 8,9- соответственно автокраны типа МКА-10 для разгрузки от-
правочных элементов фермы и подачи их на стенд кондуктора; 10, 11 - соответственно
площадки складирования отправочных элементов; 10а, На- соответственно отправочные
элементы заводской поставки; 12,13 - соответственно автотранспорт (прицепы-роспуски)
для доставки отправочных элементов на сборочную площадку; 14, 15 - въезд в «пятно»
застройки строительной площадки; 16,17 - выезд порожнего транспорта
731
По A
Рис. 10.7. Сборка и монтаж стабилизирующих ферм мембранного покрытия:
I - укрупняемый блок стабилизирующих ферм; 1а, /б - соответственно фермы и связи
пространственного блока; 2 - стенд сборочный; 3, За - соответственно траверса-рас-
порка и подвески для строповки; 4 - временная опора под внутреннее кольцо; 5 - цен-
тральное опорное кольцо мембраны; б - кран башенный КБ-1000; 7- колонна каркаса;
8 - опорный контур; 9 - шевр для подъема блоков ферм и «лепестков» мембраны; I, II,
II, III, IV - очередность монтажа блоков ферм (по симметричной схеме загрузки опор-
ных контуров)
732
5
Рис. 10.8. Узел траверсы-распорки при монтаже блока стабилизирующих ферм:
1 - концевая часть верхнего пояса фермы мембранного блока; 2 - рычажная «серьга»
при строповке блока; 3 - положение «серьги» при подъеме блока в проектное положение;
4 - траектория перемещения «серьги» траверсы, создающей растягивающее усилие в
верхнем поясе фермы; 5 - полиспаст монтажного механизма; 6 — концевая часть траверсы-
распорки; 7 - монтируемый блок стабилизирующей фермы; 7а - торец блока, обращенный
к внутреннему опорному кольцу; 76 - торец блока, закрепляемый за наружный опорный
контур; 8 - траверса-распорка; 9 - подвески траверсы для строповки монтажного блока
733
Конструкции ферм из-за прогиба при подъеме длинномерного и массивно-
го блока существенно деформировались бы, что не позволило бы установить в
проектное положение блок стабилизирующих ферм между опорными конту-
рами из-за его укороченного прогибом габарита.
2. Монтаж последнего замыкающего блока стабилизирующих ферм, но не
в пролетное положение, а на конструкции покрытия мембраны. Это позволило
осуществить последующий монтаж блоков «лепестков» мембраны через дан-
ный проем в покрытии (рис. 10.9).
3. Переоборудование кондукторов для сборки «лепестков» мембраны,
включая работы по установке лебедок, их привода для разворачивания руло-
нов с прокатным листом.
4. Подачу на кондуктор рулонов стального листа с транспортных средств с
помощью шевра.
5. Сборку блоков «лепестков» мембраны, выполнявшую с предваритель-
ным раскроем раскатанного рулона на стенде, и оформление опорных узлов
«лепестка» мембраны согласно схеме, приведенной на рис. 10.10.
6. Монтаж «лепестков» мембраны двумя монтажными механизмами по
той же симметричной схеме загрузки покрытия - шевром и башенным краном
БК-1000 (рис. 10.11).
7. Устройство настила по нижнему поясу ферм для последующих работ по
стыковке «лепестков» мембраны.
8. Оформление стыков между «лепестками» мембран с помощью установ-
ки гибких болтов.
9. Подъем замыкающего блока «лепестков» мембраны через «проем» и
временное его складирование на смонтированной оболочке мембраны.
10. Монтаж замыкающего сектора оболочки путем установки на проект-
ные оси блока стабилизирующих ферм и блока «лепестков», находящихся на
покрытии здания (см. рис. 10.9).
Прием смонтированной оболочки мембраны с оформлением акта на качест-
во выполненных сборочно-монтажных работ и демонтаж настила подмостей;
1. Раскружаливание мембранной оболочки с помощью системы гидродом-
кратов по симметричной схеме их «разгрузки». Оболочка мембраны принима-
ет проектные очертания согласно кривизне постели стабилизирующих конст-
рукций покрытия.
2. Демонтаж оборудования и монтажной оснастки, использованных на пе-
риод сборки и монтажа мембранного покрытия.
3. Производство внутренних строительно-монтажных работ, связанных с
монтажом технологического оборудования и отдельным циклом здания. Осо-
бенностью организации монтажа блоков стабилизирующих ферм и «лепестков»
мембраны является следующее: после завершения монтажа стабилизирующих
ферм (кроме последнего блока) и переоборудования сборочных кондукторов
осуществлялось изготовление и затем монтаж «лепестков» мембраны.
При этом подача готового блока «лепестка» с кондуктора на смонтиро-
ванные рельсы стабилизирующие фермы осуществлялась через монтажный
734
проем в покрытии, как это показано на рис. 10.9. Последовательность «запол-
нения» мембранной оболочки блоками «лепестков» принималась по той же
симметричной схеме загрузки покрытия, что отображена на рис. 10.9.
Рис. 10.9. Схема формирования монтажного проема в мембран-
ном покрытии, необходимого для последующего монтажа блоков
«лепестков» мембраны:
I - опорный контур; 2 - внутреннее опорное кольцо; 3 - смонтированные
блоки ферм; 4 - монтажный проем в покрытии; 5 - замыкающий блок ферм,
который «складирован» до момента завершения монтажа «лепестков»
мембраны; 6 - направление установки замыкающего блока ферм; 7 - за-
мыкающий блок «лепестков» мембраны; 8 - направление монтажа замыка-
ющего блока «лепестков» мембраны
Рис. 10.10. Схема раскроя рулона стального листа на два «лепестка»
мембраны на кондукторе:
1 - рулон стального прокатного листа; 2 - скрепы, обеспечивающие упаковку
рулона; 3 - ось барабана рулона; 4 - опоры бухты с рулоном; 5 - линии раскроя
листа по длине и ширине для устройства опорных узлов мембраны; 6,7- «лепе-
стки» мембранной оболочки; 8 - траверса для разворачивания рулона; 9 - ле-
бедка для разворачивания рулона; 10 - электрический двигатель; 11 - строповка
рулона к траверсе; 12 - ходовой конец троса лебедки
735
Завершающий монтаж мембранной оболочки выполнялся согласно сле-
дующей очередности:
- монтаж замыкающей фермы, временно складированной на покрытии вбли-
зи монтажного проема;
- монтаж «лепестка» мембраны, «укрывающего» монтажный проем над по-
следней стабилизирующей фермой (см. поз. 8 на рис. 10.9). «Лепесток»
мембраны аналогично схеме предварительного складирования замыкающей
фермы был также поднят через монтажный проем и уложен около него.
На рис. 10.12 показана схема опорного узла примыкания мембраны к опор-
ному контуру, а на рис. 10.13 - схема устройства настила для сборки мембра-
ны из блоков «лепестков».
19
Рис. 10.11. Схема монтажа блоков «лепестков» мембраны:
1 - барабан с рулоном мембраны на транспортном средстве; 2 - барабан с рулоном на
кондукторе; 3 - кондуктор с рабочим настилом; 4 - раскатанная часть рулона мембраны;
5 - колонна каркаса опорного контура; 6 - наружный опорный контур; 7 - А-образный
шевр грузоподъемностью Q = 50 т; 8 - башенная опора под центральное опорное коль-
цо мембраны; 9 - домкраты для раскружаливания мембраны после ее монтажа и сбор-
ки на стабилизирующих фермах; 10 - центральное опорное кольцо; 11 - башенный кран
КБ-1000; 12 - смонтированные стабилизирующие фермы мембраны; 13 - «лепесток»
мембраны в проектном положении; 14 - «лепесток» мембраны в процессе монтажа;
15 - траверса для монтажа «лепестка»; 16 - подвески траверсы для подъема «лепестка»;
17 - лебедка для разворачивания рулона на стенде; 18 - фундамент лебедки и электриче-
ского двигателя; 19 - трос разворачивания «лепестка» мембраны; листы стального про-
ката; 20 - «концевик» «лепестка» мембраны; 21 - узлы крепления «лепестка» мембраны;
22 - узлы крепления «лепестка» мембраны к опорному контуру
736
Узел 1
Рис. 10.12. Схема опорного узла примыкания мембраны к опорному контуру:
/ - опорный контур; 2, 3, 4 - «лепестки» мембраны; 5 - нахлест смежных «лепестков»
мембраны; б - чистый болт соединения стыка «лепестков» мембраны; 7 - накладки из
листа 6 = 5 мм, усиливающие наиболее напряженные участки мембраны; 8 - электро-
сварка накладок; 9 - заделка в бетон контура анкерного крепления мембраны; 10 - арма-
турный каркас опорного контура; 11 - болт анкерного крепления «лепестка» мембраны
Узел 1
Рис. 10.13. Схема устройства настила для сборки мембраны из блоков
«лепестков»:
1 - стабилизирующая ферма; 2 - верхний пояс, служащий «постелью» мембраны;
3 - нижний пояс, по которому устраивается настил подмостей; 4 - подмости для
установки и крепления чистыми болтами стыка «лепестков» мембраны; 5 - «лепест-
ки» мембраны; 6 - стык смежных «лепестков» мембраны нахлестом; 7 - чистый
болт крепления «лепестков»
737
Приложение 11
МОНТАЖ ПРОСТРАНСТВЕННОГО ПОКРЫТИЯ
СПОРТИВНОГО ЗАЛА «ДРУЖБА» (Г. МОСКВА)
Пространственное покрытие спортивного зала «Дружба» (рис. 11.1, а),
решенное в виде единой сборной железобетонной системы, опертой на моно-
литную плиту основания, представляет собой комбинацию центральной поло-
гой сферической оболочки и 28 оболочек складчатого профиля со стальной
затяжкой в уровне перелома складок.
Монтаж покрытия выполнен из предварительно укрупненных секций цен-
тральной оболочки и укрупненных складчатых оболочек. Центральная обо-
лочка собрана из 24 рядовых и 12 угловых секций, каждая из которых состояла
из трех плит, соединенных между собой стыковыми накладками и временной
шпренге льной затяжкой.
Укрупнительную сборку секций производили одновременно на двух стен-
дах, находящихся с противоположных сторон покрытия.
Складчатые оболочки укрупняли на четырех стендах, расположенных
равномерно по периметру здания.
Рядовые секции размерами в плане 2,37x19,89 м, собранные из плит, име-
ли массу около 21т.
В угловые дополнительно входили доборные элементы трапециевидной
формы. Длина этих секций колебалась в пределах от 17,26 до 19,89 м, ширина
от 1,77 до 2,37 м, а максимальная масса составляла 20,2 т.
Длина готовой складчатой оболочки составляла 26,01 м, ширина в месте
перелома - 7,46 м, наибольшая высота относительно опор - 5,60 м, масса -
около 80 т.
Для монтажа покрытия были установлены временные опоры монтажной
оснастки: одна центральная и 20 по периметру контура центральной оболочки.
По ним были уложены обвязочные балки и фермы (рис. 11.1, б). Монтаж про-
изводили краном СКР-1500 грузоподъемностью 100 т, который перемещался
по рельсовым путям, уложенным по периметру здания. Для установки укруп-
ненных секций центральной оболочки использовалась стрела с вылетом 45 м и
предельной грузоподъемностью 23 т, для складчатых элементов - 18 м и 80 т.
Монтаж центральной оболочки начинали с установки рядовых секций от
середины к краям, попеременно с двух сторон. Длина ветвей стропа принята
из условия соблюдения проектного перепада высот по длине секции, равного
2,9 м.
Конструкцию поднимали краном СКР-1500 в поперечном направлении го-
ризонтально на высоту 18...20 м, разворотом стрелы на угол 180° приводили в
положение, близкое к проектному, опускали и устанавливали сначала на мон-
тажные фермы, а затем на балки обвязочного пояса так, чтобы углы плиты со-
вмещались с разбивочными рисками деревянных подкладок монтажной осна-
стки. После рихтовки и закрепления секция освобождалась от стропа. Для уве-
738
личения пространственной жесткости оснастки первые секции временно со-
единялись с монтажными фермами и обвязочным поясом. Последующие сек-
ции скреплялись между собой в поперечном направлении через 2,4 м привар-
кой листовых накладок толщиной 12 мм к закладным деталям промежуточных
ребер плит. Это позволило создать жесткий диск оболочки до замоноличива-
ния швов между плитами и тем самым увеличить надежность покрытия.
Рис. 11.1. Монтаж пространственного покрытия:
а - общий вид покрытия; б - технологическая схема монтажа; 1 - поло-
гая сферическая оболочка; 2 - складчатая оболочка; 5 - опорный пояс;
4 - стальная затяжка; 5 - монтажные балки; 6 - монтажные фермы
Монтаж складчатой системы покрытия выполняли в такой последователь-
ности.
739
Сначала устанавливали четыре маячные складки по боковым осям сим-
метрии здания и таким образом все покрытие разбивали на четыре захватки,
в пределах каждой из которых конструкции монтировали последовательно,
навстречу друг другу, до замыкания в месте угловых осей симметрии покры-
тия.
Для подъема укрупненной складчатой оболочки со стенда краном СКР-
1500 применен специальный строп с тремя ветвями, которые закреплялись к
трем монтажным петлям: две из них расположены в крайних ребрах, на гра-
нице верхнего и нижнего ярусов, а третья - вблизи нижней опорной площад-
ки. Поэтому конструкция в стадии подъема работала по консольной схеме с
вылетом около 12 м. Длина ветвей стропа была подобрана так, чтобы обеспе-
чивалось положение складки, близкое к проектному, с перепадом между
верхней и нижней ее опорами около 18м (проектный перепад составлял
16,1... 17,2 м).
Затем кран с поднятой складкой передвигался по путям, поворачивался на
угол, близкий к 180°, и происходила наводка конструкции над местом ее уста-
новки. Требуемое положение складки в процессе подъема обеспечивалось ма-
неврами и поворотами монтажного крана и боковыми канатами-расчалками, с
помощью которых производили необходимые развороты конструкции. При
опускании складки нижняя опора с пятой устанавливалась на предварительно
выверенный шаровой шарнир контрфорса фундаментной плиты, при этом
верхняя опора была на 1...2 м выше проектного положения. При дальнейшем
снижении и повороте складки относительно продольной оси верхняя опора
опускалась на шарнирный узел, расположенный на временной обвязочной
балке по периметру центральной оболочки. Затем складка рихтовалась, на-
дежно закреплялась в поперечном направлении с помощью двух боковых тро-
совых расчалок с талрепами и расстроповывалась.
В процессе монтажа складки соединялись между собой в поперечном на-
правлении инвентарными распорками на границе верхнего и нижнего ярусов
конструкции в двух уровнях - на отметках верха и низа поперечного трапецие-
видного сечения. При этом распорки и поперечные ребра плит образовывали
участки пространственной системы типа раскосной фермы, которые постепен-
но замыкались. Этим достигалась необходимая пространственная жесткость
нескольких смонтированных складок и всей системы в целом, позволяющая
производить дальнейшие операции по сборке покрытия.
Параллельно устанавливались стальные конструкции узлов постоянной
затяжки покрытия. Конструкция центральной оболочки была смонтирована
за 40 дней. Монтаж складчатой системы покрытия выполнен за четыре ме-
сяца, установка плит между верхними ярусами складок - за 11 дней, а бето-
нирование швов обвязочного пояса, набетонки и узлов затяжки - в течение
14 дней.
740
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
Учебники и учебные пособия
1. Афанасьев А.А., Арутюнов С.Г., Афонин И.А., Вильман Ю.А., Король Е.А., Соко-
лов Г.К., Тауенис А.М. Технология возведения полносборных зданий. - М. Изд-во
АСВ, 2000.
2. Белова Е.М. Технология возведения сложных сооружений: Учеб, пособие. - ГУ КузГТУ,
2012.
3. Диамант М.И. Технология возведения сложных сооружений: Учеб, пособие. - Кемеро-
во, 2007.
4. Конюхов Д.С. Строительство городских подземных сооружений мелкого заложения.
Специальные работы. - М.: Архитектура-С, 2005. - 304 с.: ил.
5. Персион А.А., Седых Ю.И., Маркман Ю.Н. Справочник по монтажу специальных со-
оружений. - 2-е изд., перераб. и доп. - Киев: Буд1вельник, 1981. - 272 с.
6. Снарский В.И. Технология возведения большепролетных конструкций: Учеб, посо-
бие. - Саратов: Сарат. гос. техн, ун-т, 2009. - 167 с.
7. Соколов Г.К. Технология возведения специальных зданий и сооружений. - М.: Изда-
тельский центр «Академия», 2005. - 352 с.
8. Теличенко В.И., Король Е.А., Каган Б.П., Комиссаров С.В., Арутюнов С.Г., Афанась-
ев А.А. Управление программами и проектами возведения высотных здании: Моно-
графия. - М.: Издательство АСВ, 2010. - 144 с.
9. Теличенко В.И., Терентьев О.М., Лапидус А.А. Технология возведения зданий и со-
оружений. - 2-е изд., перераб. и доп. -М.: Высш, шк., 2004. - 446 с.: ил.
10. Теличенко В.И., Штоль Т.М., Феклин В.И. Технология возведения подземной части
зданий и сооружений. - М.: Стройиздат, 1990.
11. Теличенко В.И., Лапидус А.А, Терентьев О.М. Технология строительных процессов.
В 2 ч. Ч. 1. - М.: Высш, шк., 2002.
12. Теличенко В.И., Лапидус А.А, Терентьев О.М. Технология строительных процессов.
В 2 ч. Ч. 2. - М.: Высш, шк., 2003.
13. Торкатюк В.И. Монтаж конструкций большепролетных зданий. - М.: Стройиздат,
1985.-170 с.: ил.
14. Федорцев И.В., Султанова Е.А. Технология возведения конструкций покрытия боль-
шепролетных зданий. - Уфа: Изд-во УГНТУ, 2008.
15. Швиденко В.И. Монтаж строительных конструкций. - М.: Высш, шк., 1987. -423 с.
Нормативно-техническая литература
16. СП 48.13330.2011. Организация строительства (Актуализированная редакция СНиП
12-01-2004).
17. СП 126.13330.2012. Геодезические работы в строительстве (Актуализированная редак-
ция СНиП 3.01.03-84).
18. СП 70.13330.2011. Несущие и ограждающие конструкции (Актуализированная редак-
ция СНиП 3.03.01-87).
19. СНиП 12-03-2001. Безопасность труда в строительстве. Часть 1. Общие требования.
20. СНиП 12-04-2002. Безопасность труда в строительстве. Часть 2. Строительное произ-
водство.
21. СП 22.13330.2011. Основания зданий и сооружений (Актуализированная редакция
СНиП 2.02.01-83*).
22. СП 13-102-2003. Правила обследования несущих строительных конструкций зданий и
сооружений.
741
23. СП 50-101-2004. Проектирование и устройство оснований и фундаментов зданий и
сооружений.
24. ГОСТ 23478-79. Опалубка для возведения монолитных бетонных и железобетонных
конструкций. Классификация и общие технические требования.
25. ГОСТ 7566-94. Металлопродукция. Приемка, маркировка, упаковка, транспортировка
и хранение.
26. ГОСТ 10922-90. Арматурные изделия сварные, соединения сварные арматуры и за-
кладных изделий железобетонных конструкций.
27. ГОСТ 14098-91. Соединения сварные арматуры и закладных изделий железобетонных
конструкций.
28. ГОСТ 9467-75*. Электроды покрытые металлические для ручной дуговой сварки кон-
струкционных и теплоустойчивых сталей.
29. ГОСТ 23407-78. Ограждения инвентарные строительных площадок и участков произ-
водства строительно-монтажных работ. Технические условия.
30. ГОСТ 12.4.011-89. Средства защиты работающих. Общие требования и классификация.
31. ГОСТ 12.3.009-76*. Работы погрузочно-разгрузочные. Общие требования безопасно-
сти.
32. ГОСТ 12.3.002-75*. Процессы производственные. Общие требования безопасности.
33. ГОСТ 25573-82. Стропы грузовые канатные для строительства. Технические условия.
34. ГОСТ 21779-82. Технологические допуски.
35. ГОСТ 21780-83. Система обеспечения точности геометрических параметров в строи-
тельстве.
36. ГОСТ 32019-2012. Мониторинг технического состояния уникальных зданий и соору-
жений. Правила проектирования и установки стационарных систем (станций) монито-
ринга.
37. МДС 13-22.2009. Методика геодезического мониторинга технического состояния вы-
сотных и уникальных зданий и сооружений.
38. МДС 12-23.2006. Временные рекомендации по технологии и организации строительст-
ва многофункциональных высотных зданий и зданий-комплексов в Москве.
39. МРДС 02-08. Пособие по научно-техническому сопровождению и мониторингу строя-
щихся зданий и сооружений, в том числе большепролетных, высотных и уникальных.
40. ВСН 37-96. Указания по устройству фундаментов на естественном основании при
строительстве жилых домов повышенной этажности. - М., 1997.
41. ВСН-200-83. Инструкция по производству работ нулевого цикла при строительстве
жилых домов повышенной этажности. - М., 1985.
Дополнительная литература
42. Рекомендации по дальнейшему использованию и развитию различных конструктивных
систем, применяемых в жилищном строительстве г. Москвы, на основе технико-
экономического анализа. -М., 1999.
43. Стандарт организации. СРО НП «СОЮЗАТОМСТРОЙ». Объекты использования
атомной энергии. Разработка проектов производства работ. СТО СРО-С 60542960
00005 2012.-М., 2012.
44. ТКП 45-1.03-26-2006 (02250). Геодезические работы в строительстве / Министерство
архитектуры и строительства Республики Беларусь. - Минск, 2006.
45. ТПК 45-5.03-215-2010. Сборно-монолитные каркасные здания / Министерство архи-
тектуры и строительства Республики Беларусь. - Минск, 2013.
46. ТПК 45-5.03-20-2006. Монолитные каркасные здания / Министерство архитектуры и
строительства Республики Беларусь. - Минск, 2006.
742
47. ТКП 45-1.03-109-2006 (02250). Высотные здания из монолитного железобетона / Ми-
нистерство архитектуры и строительства Республики Беларусь. - Минск, 2008.
48. Современное высотное строительство: Монография. - М.: ГУП «ИТЦ Москомархитек-
туры», 2007. - 440 с.: ил.
49. Марковский М.Ф. Технология строительства высотных зданий // Архитектура и строи-
тельство. - 2011. - № 2 (220).
50. Первухин В.П., Колыбин И.В., Разводовский Д.Е. Ограждающие конструкции котло-
ванов, методы строительства подземных и заглубленных сооружений.
51. Теличенко В.И., Король Е.А., Каган Б.П., Комиссаров С.В., Арутюнов С.Г. «Подго-
товка и состав строительно-технологической документации» // Высотные здания.
-2008,-№5.-С. 70-73.
52. Теличенко В.И., Король Е.А., Каган Б.П., Комиссаров С.В., Арутюнов С.Г. Технологи-
ческие особенности возведения высотных зданий // Высотные здания. - 2008. - № 2.
-С. 104-109.
53. Принуждение к инновациям: стратегия для России: Сборник статей и материалов / Под
ред. В.Л. Иноземцева. - М.: Центр исследований постиндустриального общества, 2009.
- 288 с.
54. Отчет о научно-исследовательской работе. Эффективные конструктивные системы
многоэтажных жилых домов и общественных зданий (12...25 этажей) для условий
строительства в Москве и городах Московской области, наиболее полно удовлетво-
ряющие современным маркетинговым требованиям. Научно-исследовательское и экс-
периментально-проектное унитарное предприятие «Институт БелНИИС».
55. Шулятьев О.А. Фундаменты высотных зданий. Вестник ПНИПУ. Строительство и ар-
хитектура. - 2014. - № 4.