Text
                    СТРОИТЕЛЬНЫЕ ТЕХНОЛОГИИ
ч -»1 rrtl'U s -	 д  
В.И. Теличенко, О.М. Терентьев,
А.А. Лапидус
ТЕХНОЛОГИЯ
строительных
ПРОЦЕССОВ
^ля


СТРОИТЕЛЬНЫЕ ТЕХНОЛОГИИ В.И. Теличенко, О.М. Терентьев, А.А. Лапидус ТЕХНОЛОГИЯ СТРОИТЕЛЬНЫХ ПРОЦЕССОВ часть I Издание второе, исправленное и дополненное Допущено Министерством образования Российской Федерации в качестве учебника для студентов высших учебных заведений, обучающихся по специальности «Промышленное и гражданское строительство» направления «Строительство» Москва «Высшая школа» 2005
УДК 624.05 ББК 38.6 Т 31 Рецензенты: кафедра «Технология строительного производства» Южно-Уральского государст- венного университета (зав. кафедрой — д-р техн, наук, член-корр. РААСН, проф. С. Г. Головнев); д-р техн, наук Е.П Матвеев (генеральный директор строитель- но-промышленной компании «Мосэнергострой») Теличенко, В. И. Т 31 Технология строительных процессов: В 2 ч. Ч. 1.: Учеб, для строит, вузов / В. И. Теличенко, О. М. Терентьев., А. А. Лапидус - 2-е изд., испр. и доп. - М.: Высш, шк., 2005. - 392 с.: ил. ISBN 5-06-004284-7 В учебнике приведены теоретические основы и способы выполнения основ- ных производственных процессов при строительстве зданий и сооружений. Рас- смотрены современные технические средства строительных процессов, эффектив- ные строительные и отделочные материалы, конструкции, изложена прогрессив- ная организация труда. Для студентов строительных специальностей вузов. Может быть исполь- зован студентами средних специальных учебных заведений, а также специали- стами в данной области. УДК 624.05 ББК 38.6 Учебное издание Теличенко Валерий Иванович, Терентьев Олег Мефодиевич, Лапидус Азарий Абрамович ТЕХНОЛОГИЯ СТРОИТЕЛЬНЫХ ПРОЦЕССОВ ЧАСТЬ I Редакторы Т. Ф. Мельникова, Е.Н. Рожкова. Художник А.Ю. Войткевич. Художественный редактор Ю.Э. Иванова. Технические редакторы Л. А. Маркова, И. В. Быкова. Корректор НЕ. Жданова. Оператор С. Н. Жигунова. Компьютерная верстка А.В. Болотников, О. М. Чернова Лицензия ИД № 06236 от 09.11.01. Изд. № СТР-185. Подл, в печать 07.10.04. Формат 60х88’/16. Бум. офсетн. Гарнитура «Таймс». Печать офсетная. Объем 24,01 усл. печ. л., 24,01 усл. кр.-отт. 24,42 уч.-изд. л. Тираж 3000 экз. Заказ Э-804. ФГУП «Издательство «Высшая школа», 127994, Москва, ГСП-4, Неглинная ул., 29/14. Тел.: (095) 200-04-56 http://www.v-shkrtla.ru E-mail: info@v-shkola.ru Отдел реализации- (095) 200-07-69, 200-59-39, факс: (095) 200-03-01. E-mail: sales@v-shkola.ru Набрано на персональных компьютерах издательства. Отпечатано в типографии ГУП ПИК «Идел-Пресс». 420066, г. Казань, ул. Декабристов, 2. ISBN 5-06-004284-7 © ФГУП «Издательство «Высшая школа», 2005 Оригинал-макет данного издания является собственностью издательства «Высшая школа», и его репродуцирование (воспроизведение) любым способом без согласия изда- тельства запрещается.
ПРЕДИСЛОВИЕ Учебник «Технология строительных процессов» является вторым, дополнительным изданием учебника под рубрикой «Строительные тех- нологии». Первое издание учебника выпущено издательством «Выс- шая школа» в 2002 г. При подготовке книги авторы преследовали несколько целей. Во-первых, обеспечить соответствие содержания учебника утвержден- ной учебной программе курса «Технология строительных процессов», во-вторых, включить нововведения последних лет, новые строитель- ные технологии и методы, а также организационные формы, которые характерны для сегодняшнего строительного производства в связи со значительными изменениями в строительной отрасли; в-третьих, учи- тывая, что курс «Технология строительных процессов» является основ- ной технологической дисциплиной, с которой сталкивается студент, дать материал как можно шире. Авторы считают, что студенты стар- ших курсов уже пользуются не только знаниями, полученными из учебника, но и собственным практическим опытом, приобретенным на производственных практиках и в реальной жизни. В этой связи было решено выпустить данный учебник в двух час- тях. Первая часть охватывает материал, изучаемый в первом семестре курса, соответственно вторая часть - во втором семестре. Такая струк- тура, по мнению авторов, будет удобна и студентам при пользовании учебником. Структура и последовательность изложения материала соответству- ют программе учебного курса для высших учебных заведений по спе- циальности «Промышленное и гражданское строительство». В учебнике рассмотрены основные понятия и положения техноло- гии строительных процессов, проектирование технологий, инженерная подготовка строительной площадки, транспортирование строительных грузов, технология разработки грунта и устройства фундаментов, тех- нология каменной кладки. Изложение ведущего строительного процес- са монтажа разделено на две самостоятельные главы - основные прин- 3
цнпы технологии монтажа и монтаж конструкций производственных и гражданских зданий. Учебник написан авторским коллективом Московского государст- венного строительного университета в составе: член-корр. Российской Академии архитектуры и строительных наук, д-р техн, наук, проф. В. И. Теличенко, заслуженный строитель РФ д-р техн, наук, проф. А.А.Лапидус, канд. техн, наук, проф. О.М.Терентьев. Авторы выражают благодарность коллективу кафедры технологии строительного производства Южно-Уральского государственного уни- верситета (зав. кафедрой - д-р техн, наук, проф. С. Г. Головнев) и д-ру техн.наук Е. П. Матвееву за оказанную помощь при рецензировании рукописи. Авторы
ВВЕДЕНИЕ Строительство является одной из основных форм созидательной деятельности человека. Строительство - это отрасль материального производства, в кото- рой создаются основные фонды производственного (промышленные предприятия, энергетические комплексы, дороги, магистральные тру- бопроводы и др.) и непроизводственного (жилые дома, общественные здания, гостиничные комплексы и др.) назначения Строительство означает также производственный процесс возведе- ния этих зданий и сооружений, включая их последующий ремонт, ре- конструкцию, перепрофилирование, гарантийную эксплуатацию. Капитальное строительство - обобщающий термин, включает новое строительство, реконструкцию и расширение с техническим перевооружением, капитальный и текущий ремонт зданий и соору- жений. В целом строительство является одной из стабильно развивающих- ся отраслей, обеспечивающей создание комфортной среды жизнедея- тельности человека, создающее большое количество рабочих мест, влекущее за собой развитие целого ряда смежных отраслей материаль- ного производства. Строительное производство - совокупность работ на строительной площадке в подготовительный и основной периоды строительства, включая работы по возведению подземной и надземной частей здания, все отделочные работы и инженерное санитарно- и электротехниче- ское оборудование, лифты и др. Строительное производство как научно-производственное направ- ление объединяет технологию и организацию строительного производ- ства, при этом каждая наука имеет как ярко выраженную сущность, так и научные основы. 5
Технология в общем понимании - совокупность методов изготов- ления или обработки материалов или полуфабрикатов, осуществля- емых в процессе получения необходимой продукции. Задача техноло- гии - на базе современных научных достижений и производственного опыта разработать и внедрить новые, эффективные и экономически це- лесообразные технологические процессы. Технология строительного производства как прикладная наука имеет очень широкий охват рассматриваемых явлений, процессов, ра- бот, является объединением двух последовательных подсистем: тех- нологии строительных процессов и технологии возведения зданий и сооружений. Технология строительных процессов рассматривает теоретические основы, способы и методы выполнения строительных процессов, обес- печивающих обработку строительных материалов, полуфабрикатов и конструкций с качественным изменением их состояния, физико-ме- ханических свойств, геометрических размеров с целью получения про- дукции требуемого качества. Понятие «метод», включенное в это оп- ределение, определяет принципы выполнения строительных процессов, базирующихся на различных способах воздействия (физических, хими- ческих и др.) на предмет труда (строительные материалы, полуфабри- каты, конструкции и др.) с использованием средств труда (строитель- ные машины, средства малой механизации, монтажная оснастка, обо- рудование, аппараты, ручной и механизированный инструмент, раз- личные приспособления). Технология возведения зданий и сооружений определяет теорети- ческие основы и принципы практической реализации отдельных видов строительных, монтажных и специальных работ, рассматриваемых са- мостоятельно или во взаимоувязке в пространстве и времени с други- ми работами с целью получения продукции в виде законченных строи- тельством зданий и сооружений. Строительное производство в нашей стране развивается на индуст- риальной основе, базирующейся на широком применении конструк- ций, деталей и строительных материалов заводского производства. На- учно-технический прогресс способствует Значительному снижению за- трат ручного труда, приобретению строителями новых высокопроизво- дительных машин и механизмов, эффективного механизированного инструмента. В настоящее время интенсивное развитие получает моно- литное и сборно-монолитное домостроение на базе имеющихся теоре- тических исследований, новых материалов, передовых опалубок и опа- лубочных систем. 6
Основные принципы современного строительного производства ориентируются на существенном повышении производительности тру- да, улучшении охраны труда рабочих, большем внимании к экологии и охране окружающей среды. Изложение курса «Технология строительных процессов» базирует- ся на взаимосвязи и последовательности изучения фундаментальных общеобразовательных и специальных инженерно-технических дисцип- лин. Построение курса предусматривает предварительное или одновре- менное изучение курсов геодезии, строительных материалов, архитек- туры промышленных и гражданских зданий, строительных машин и строительных конструкций - железобетонных и каменных, металли- ческих и конструкций из дерева и пластмасс.
ГЛАВА 1 ОСНОВНЫЕ ПОНЯТИЯ И ПОЛОЖЕНИЯ 1.1. Основные принципы современного строительного производства Современный научно-технологический уровень развития общества с одной стороны диктует новые, как правило, повышенные требования к строительному производству, с другой стороны, раскрывает новые возможности в его совершенствовании и обновлении. Принципами, которые в настоящее время закладываются в основу строительного производства, являются: системность; безопасность; гибкость; ресурсосбережение; качество; эффективность. Системность означает рассмотрение производственного процесса строительства объекта как единой строительной системы, имеющей сложную иерархическую структуру, состоящую из большого количества элементов, связанных друг с другом и внешней средой конструктивны- ми, технологическими, организационными и экономическими связями. Безопасность представляет собой принцип, обеспечивающий соот- ветствие объемно-планировочных, конструктивных, организацион- но-технологических решений, принимаемых при строительстве и экс- плуатации объекта, условиям окружающей природной и социальной среды и гарантирующее устойчивость объекта, в том числе в случае возникновения чрезвычайных и экстремальных ситуаций. Гибкость означает способность произволе! венного процесса воз- ведения объекта адаптироваться к часто меняющимся условиям произ- водства работ на площадке, реагировать на изменение организацион- ных, технологических и ресурсных параметров в широком диапазоне и при этом достигать конечного результата с сохранением проектных показателей. Ресурсосбережение представляет собой принцип, направленный на оптимизацию и экономию расходования материальных, энергетиче- ских, трудовых, финансовых ресурсов на всех этапах создания строи- тельного объекта. 8
Качество означает соответствие всех параметров строительных процессов проектным значениям, а также действующим нормам, стан- дартам, регламентам, на основе системы непрерывного контроля на всех этапах строительства и эксплуатации объекта. Эффективность представляет собой количественную оценку вели- чины соответствия запроектированных параметров строительства объ- екта конечным или промежуточным показателям, определяющих стои- мость, сроки, качество, расход ресурсов при создании строительной продукции. 1.2. Структура, состав и особенности строительных технологий Производственный процесс возведения здания или сооружения представляет собой интеграцию строительных технологий. Строитель- ные технологии составляют сущность строительного производства, их технико-экономический уровень является показателем эффективности и современности строительства. Под термином строительная технология следует понимать сово- купность действий (строительный процесс), способов и средств (тех- нические средства), направленных посредством исполнителей (трудо- вые ресурсы) на обработку исходных природных и искусственных ма- териалов (материальные элементы) путем изменения их характери- стик, состояния и положения в пространстве (конструкция) с целью создания проектной строительной продукции. Строительная продукция - это: а) законченные в строительстве и введенные в эксплуатацию здания и сооружения за установленный период времени; б) отдельные части зданий и сооружений (очереди, пролеты, секции), определяемые проектными, архитектурно-планиро- вочными, конструктивными, организационно-технологическими реше- ниями; в) объемы работ (м2, м3, шт.), выполненные в определенный период времени. Производство строительной продукции отличается от промышлен- ного производства. В промышленном производстве составляющие его элементы связаны, как правило, жесткой технологической, например конвейерной, линией, общими производственными площадями, а так- же единой системой управления. Это является той основой, которая позволяет широко использовать манипуляторы, автоматы, роботы, гиб- кие производственные системы. 9
В строительном производстве создаваемая строительная продукция неподвижна и стационарна (перемещаются рабочие, орудия и предме- ты труда), имеет большие размеры и массу, ее производство занимает, как правило, длительное время. В возведении здания или сооружения даже средней и малой мощ- ности участвую! несколько строительных и производственных органи- заций и предприятий, десятки бригад рабочих, используется большое количество строительных машин и транспортных средств, множество наименований конструкций, изделий, деталей, материалов, механизмов - все это имеет не одну конструктивную и технологическую характери- стику. В ходе производства строительных работ выполняются сотни технологических процессов и операций, характеризующихся разными параметрами и показателями. Производство строительно-монтажных работ на объекте подверже- но воздействию большого числа факторов. Особое значение здесь име- ют климатические, погодные и региональные условия, уровень квали- фикации рабочих и инженерно-управленческого персонала, наличие у исполнителей необходимых материально-технических ресурсов, тех- нических средств и др. Многие из этих факторов носят вероятностный характер, как пра- вило, подвержены резким и частым изменениям в короткие промежут- ки времени. Эти факторы и условия трудно прогнозируются, а устра- нение влияния большинства из них требует дополнительных затрат времени, труда и средств. Указанные особенности увеличивают свое воздействие в связи с ужесточением требований к строительству с позиций обеспечения комфортности, экологической и инженерной безопасности, энерго- и ресурсосбережения, качества, наконец, творческого содержания тру- да строителя как инженера, так и рабочего. 1.3. Участники строительства При создании строительной продукции большое значение имеет система взаимоотношений участников производственного процесса. Существующая в строительстве система может быть представлена в виде цепочки участников, с одной стороны которой находятся капи- тальные вложения (инвестиции), а с другой - созданная строительная продукция. По характеру инвестиций они подразделяются на государ- ственные (бюджетные) и частные. Распределение бюджетных инвести- ций осуществляется через местные уполномоченные организации или Министерства (Государственный комитет) строительства. Привлечение Ю
частных инвестиций осуществляется через заинтересованных в созда- нии конкретной строительной продукции инвесторов. Государствен- ный или частный инвестор является заказчиком, т. е. субъектом граж- данских отношений, заказывающим создание строительной продукции. Интересы заказчика при создании строительной продукции - развитие проекта от идеи до сдачи построенного объекта в эксплуатацию пред- ставляет заказчик-застройщик — специализированная организация, осуществляющая координацию работ всех участников проекта, вклю- чая получение исходно-разрешительной документации на строительст- во, согласование проектной документации с государственными органа- ми, технический надзор за строительством, сдачу построенного объек- та в эксплуатацию. Одной из основных задач, стоящих перед заказчи- ком-застройщиком, является прединвестиционная подготовка строи- тельства объекта. Под предынвестиционной подготовкой понимается комплекс меро- приятий, в результате которых формируется техническое, организаци- онное, экономическое и правовое обеспечение и обоснование проекта. Основными участниками, которых выбирает заказчик для непо- средственного процесса проектирования и создания строительной про- дукции, являются генеральный проектировщик и генеральный под- рядчик. Компетенцию этих организаций подтверждают имеющиеся государственные лицензии на выполнение определенных видов про- ектных и строительно-монтажных работ, а также имеющийся опыт строительства подобных объектов. Как правило, подрядные организации не в состоянии выполнить весь спектр строительных и специальных работ, и тогда они заключа- ют договора со специализированными организациями - субподрядчи- ками на выполнение санитарно-технических, электромонтажных и других работ. Последовательность и взаимосвязь работ прединвестиционного эта- па может быть представлена в виде замкнутого круга задач (рис. 1.1), поочередно решаемых то одним, то другим участником инвестицион- ного процесса. В число таких задач входят: подготовка тендерной документации и объявление подрядных торгов на строительство; подготовка и представление тендерного предложения; оценка конкурсных предложений, выбор победителя, проведение переговоров о заключении контракта с подрядчиком; подготовка к строительству, размещение заказов; составление проектно-сметной документации, технологические расчеты; 11
Начало рое кт . .ачало строител bCTBatr Объявление условий . тендера \-J~l одрядные^^/ '-у торги Р ! Подрядчик 7 /Начало строительства Заказчик ? Заключен и /-крнтрактов^Х^4 П роектно-сметнай'Э^ документация Рис. 1.1. Схема последовательности и взаимосвязи задач прединвестиционной подго- товки: 1 — подготовка тендерной документации и объявление торгов на строительство; 2 - подготовка и представление оферта; 3 -оценка конкурсных предложений, выбор победителя; 4 - подготовка к строительству, размещение заказов; 5 - составление проектно-сметной документации; 6 — оценка документации, увязка разногласий; 7 - корректировка проектно-сметной документации проверка смет и расчетов, выдача замечаний и разногласий; корректировка и составление калькуляций и платежных документов. На этапе возведения объекта число участников строительства уве- личивается. На схеме, представленной на рис. 1.2, наглядно видны воз- можные варианты взаимодействия заказчика и основных участников инвестиционно-строительного процесса. Схема А характерна для строительства сравнительно небольших объектов, в том числе для хозяйственного способа строительства, ко- гда все инвестиционные риски принимает на себя заказчик. Схемы Б и В применяются, как правило, при возведении типовых объектов (например, жилья, промышленных зданий и др.), когда также все инвестиционные решения обосновывает заказчик. Схема Г используется для крупных проектов, когда заказчик имеет управление капитального строительства и применяется контрактная форма взаимоотношений участников строительства, в соответствии с которой делятся инвестиционные риски между участниками. Схема Д соответствует крупномасштабному инвестиционному про- екту, где управление проектом осуществляет генеральный подряд- чик-застройщик, несущий вместе с заказчиком, с одной стороны, гене- ральным проектировщиком и генеральным подрядчиком с другой - риски при реализации проекта. Схема Е на отечественном строительном рынке стала использо- ваться только в последние годы как один из инструментов управления реализацией крупных инвестиционных проектов, позволяющий карди- нально снизить продолжительность возведения объектов и повысить эффективность инвестиционно-строительного процесса. Общестроительные работы обычно выполняют подрядным или хо- зяйственным способом. При подрядном способе работы выполняют по- 12
A Архитекторы Проектировщики Специалисты Технологи Подрядчики Поставщики Б Архитекторы Проектировщики Специалисты Технологи Подрядчики Поставщики Рис. 1.2. Варианты взаимодействия заказчика и основных участников проекта стоянно действующие строительные и монтажные организации по до- говорам с заказчиками. Такой способ позволяет строительным и мон- тажным организациям иметь постоянные кадры рабочих, повышать их квалификацию, совершенствовать строительное производство, осна- щать его современным парком строительных машин и кранов, передо- вым механическим и электрофицированным инструментом. В ряде случаев крупная многопрофильная фирма или организация имеет в своем составе строительно-ремонтное подразделение, которо- му может быть поручено возведение нового объекта для данной фир- мы. Данное строительное подразделение, при необходимости, может 13
для производства работ нанять дополнительно рабочих, арендовать не- обходимые строительные механизмы и инвентарь, создать или расши- рить производственную базу. Применение хозяйственного способа строительства, как правило, обусловлено небольшими объемами строительно-монтажных работ, удаленностью объектов от мест дея- тельности подрядных строительных организаций и в целом имеет ог- раниченное применение. 1.4. Строительные процессы и работы Основу строительной технологии составляет строительный (рабо- чий) процесс. Существо процесса составляет действие. Процесс — есть совокупность действий. Действие неотделимо от движения, кото- рое, в свою очередь, неразрывно связано со временем. Каждое из действий направлено на переработку исходных предме- тов труда (материалов, полуфабрикатов, изделий и т.п.), изменение их количественных и качественных характеристик. Действие совер- шается исполнителем целенаправленно с использованием инструмен- тов, приспособлений, механизмов, машин (технических средств). Оно должно быть обеспечено соответствующими знаниями, навыками, ин- формацией. Одно или несколько последовательных действий образуют опера- цию - технологически неделимый элемент процесса. Результатом опе- рации является изменение не менее одного из свойств или характери- стик исходного предмета труда или их взаимного расположения. Несколько операций, ведущих к созданию или формированию кон- структивного элемента проектной конструкции здания, образуют про- стой процесс (например, разработка грунта при устройстве котлова- на). Простой процесс выполняется определенным составом рабочих и технических средств. Совокупность простых процессов, в результате выполнения кото- рых создается часть проектной конструкции, будет представлять ком- плексный технологический процесс (например, устройство котлова- на с выполнением всего комплекса работ, необходимых для последую- щего возведения фундаментов здания). При возведении объекта могут выполняться несколько комплекс- ных процессов, образующих в совокупности сложный процесс, ре- зультатом которого является возведение здания или сооружения. Строительство ряда объектов силами одной строительной организа- ции требует координации и взаимоувязки объектных систем. В этом 14
случае формируется строительный поток, в основе которого лежит со- вокупность нескольких объектных потоков, образующих межобъект- иый процесс. Рассмотренное и сформулированное описание строительных про- цессов представляет собой их вертикальное строение и представлено в табл. 1.1. Таблица 1.1 Вертикальное расчленение строительного технологического процесса Ступень строительного процесса Содержание процесса Пример Рабочее действие Элементарный рабочий прием; подготовка предметов и орудий труда Подача крюка крана к сбор- ному элементу Операция Технологически неделимый эле- мент; изменение одной или не- скольких количественных н качественных характеристик предметов труда Подъем сборного элемента Простой процесс Организационный и технологи- чески неделимый элемент; созда- ние части «конструкции» Установка сборного элемен- та в проектное положение Комплексный тех- нологический процесс Создание «конструкции» Устройство подземной части здания из сборных элементов Сложный строитель- ный процесс Создание объекта Возведение одноэтажного про- мышленного здания Межобьектный строительный процесс Создание комплекса объектов Одновременное строительст- во нескольких объектов Кроме разделения строительных процессов по степени сложности их также можно сгруппировать по следующим признакам: по степени механизации: механизированный процесс выполняется при помощи механизмов (отрывка котлована экскаватором, монтаж сборных конструкций кра- ном); ручной процесс осуществляется при помощи механизированного инструмента (вибратор, краскопульт) или немеханизированного (лопа- та, топор, пила); полумеханизированный процесс характеризуется тем, что при его выполнении наряду с машинами используется ручной труд; по назначению: основные процессы, при выполнении которых создаются элементы и части зданий и сооружений. Эти процессы обеспечивают получение 15
продукции строительного производства и заключаются в переработке, изменении формы и придании новых качеств материальным элементам строительных процессов; вспомогательные процессы (подготовительные), необходимые для нормального выполнения основных процессов - устройство подмостей для кирпичной кладки, ограждение стенок траншей, ук- рупнительная сборка конструкций перед монтажом, обустройство •монтируемых конструкций вспомогательными навесными приспо- соблениями; заготовительные процессы включают добычу песка, щебня, приго- товление раствора, бетона, изготовление элементов опалубки, армату- ры и т. д. Они обеспечивают строящийся объект полуфабрикатами, де- талями и изделиями. Эти процессы обычно выполняют на карьерах, на специализированных предприятиях: заводах товарного бетона, арма- турных и деревообрабатывающих цехах и т.п.; транспортные процессы, необходимые для доставки требующихся материальных ресурсов и грузов на строительную площадку. Горизон- тальный транспорт подразделяют на внешний (по доставке грузов на строительную площадку) и внутренний (по перемещению грузов в пределах площадки). Вертикальный транспорт обеспечивает подачу материалов и конструкций в зону производства работ. Транспортным процессам обычно сопутствуют процессы погрузки-разгрузки и скла- дирования. Можно выделить подгруппу по перемещению грунта с и на строительную площадку (самосвалы, скреперы, бульдозеры); по характеру выполнения процессов: непрерывные процессы, позволяющие сразу приступить к осущест- влению последующих - кирпичная кладка, монтаж отдельных конст- руктивных элементов; прерывные процессы, требующие перед выполнением последующих процессов обязательных технологических перерывов для выдержива- ния и набора прочности бетона, сушки штукатурки; по значимости (по приоритетности выполнения): ведущие процессы, определяющие итоговые сроки возведения зда- ния или сооружения; совмещаемые процессы, выполняемые только параллельно с веду- щими (монтаж и заделка стыков, кирпичная кладка и оштукатурива- ние, общестроительные и специальные работы). Нельзя допускать, чтобы совмещаемые процессы становились ведущими, влияющими на сроки строительства. С другой стороны, совмещение процессов позво- ляет значительно сократить продолжительность строительства. 16
Состав выполняемых процессов не является чем-то постоянным и может изменяться в зависимости от конкретных условий — наличия машин и оборудования, времени года, климатических и геологических условий. При возведении зданий и сооружений выполняются комплексы ра- бот, которые можно объединить в три группы. Общестроительиые работы по способу их выполнения или применяемых и обрабатываемых материалов подразделяют на зем- ляные, свайные, каменные, монтажные, бетонные, кровельные, отде- лочные и др. Специальные работы включают монтаж систем водоснабжения, канализации, отопления, вентиляции, электромонтаж, монтаж техноло- гического оборудования, лифтов, возведение резервуаров, промышлен- ных печей и т. д. Эти работы специфичны, в том числе для каждого строительного объекта своя номенклатура подобных работ, поэтому преимущественно специальные работы выполняют специализирован- ные организации, которые будут являться субподрядчиками к основно- му исполнителю строительства. Вспомогательные работы предназначены для обеспечения строи- тельства материалами, полуфабрикатами, деталями и подразделяются на транспортные и погрузочно-разгрузочные. Комплексы строительных работ могут быть сгруппированы также по периодам или циклам. В подготовительный период осуществляется общая подготовка на строительной площадке к производству работ, включая снос строений, планировку, устройство временных дорог, уст- ройство бытовых помещений для строителей, прокладку временных коммуникаций. В состав работ по возведению подземной части или нулевого цикла входят: земляные работы (отрывка котлована, траншей под ленточные фундаменты и коммуникации к зданию от основных магистралей, об- разная засыпка пазух), возведение фундаментов, стен подвала, внут- ренних перегородок, колонн, перекрытия, бетонной подготовки и т.п. из сборных или монолитных железобетонных конструкций, гидроизо- ляционные работы (изоляция пола и стен подземной части), ввод в здание необходимых коммуникаций (прокладка к зданию в траншеях трубопроводов коммуникаций с устройством разводки их в подваль- ной части здания). На второй стадии строительства (возведении надземной части зда- ния) обычно выполняют: монтаж сборных или возведение монолитных строительных конструкций, панелей наружных и внутренних стен, ус- тановку оконных и дверных блоков, кровельные работы, санитар- 17
но-технические работы по устройству вентиляционных систем, про- кладке стояков горячей и холодной воды, газоснабжения, прокладке стояков и разводок электроснабжения и т. д. Третья заключительная стадия называется отделочным циклом, в этот период выполняют все отделочные работы: завершение остекле- ния, плиточные и штукатурные работы, отделка (окраска и отделка стен, потолков, столярных изделий, трубопроводов), устройство всех видов полов, установка санитарно-технических приборов и электротех- нической арматуры. 1.5. Материальные элементы строительных технологий Строительство связано с потреблением большого количества мате- риальных элементов, которые включают в себя: строительные материалы, изготовляемые на промышленных предприятиях или добываемые в карьерах; полуфабрикаты (бетонная смесь, растворы), приготовляемые в заводских условиях или непосредственно на строительной пло- щадке; строительные конструкции, детали и изделия, выпускаемые на предприятиях строительной индустрии; различного рода изделия, материалы, элементы оборудования зданий и сооружений, поставляемые предприятиями различных отраслей промышленности. Изготовление полуфабрикатов, деталей и изделий в основном осу- ществляют на промышленных предприятиях. Но в зависимости от осо- бенностей строительной площадки полуфабрикаты и отдельные изде- лия могут быть изготовлены непосредственно на площадке, на приобъ- ектном полигоне или в мастерской. Строительные нормы и правила (СНиП), государственные стандар- ты (ГОСТ и ОСТ) и технические условия (ТУ) являются регламенти- рующими документами соответствия поставляемых на строительную площадку материалов и изделий. Доставленные на строительную пло- щадку изделия должны сопровождаться техническим паспортом, га- рантирующим соответствующие свойства. Маркировка изделий необ- ходима для дополнительной информации - изготовитель продукции, дата изготовления, название и марка изделия. 18
1.6. Трудовые ресурсы строительных технологий 1.6.1. Профессия и квалификация строительных рабочих Разнообразие строительных процессов требует для их выполнения привлечения рабочих разных профессий, имеющих необходимые зна- ния и практический опыт. Профессия рабочих — это их постоянная деятельность, определяе- мая видом и характером выполняемых ими работ (монтажники, бетон- щики, маляры). Специальность - более узкая специализация по данному виду ра- бот (монтажник-высотник, монтажник железобетонных или металличе- ских конструкций). Для выполнения разнообразных строительных ра- бот и процессов нужны рабочие с разным уровнем подготовки, т. е. разной квалификации. Квалификация - наличие знаний и навыков для выполнения рабо- ты определенной сложности. Показателем квалификации является раз- ряд, устанавливаемый в соответствии с квалификационными характе- ристиками каждой профессии и разряда. Единый тарифно-квалификационный справочник ЕТКС работ и профессий в строительстве включает 179 профессий, с учетом 6-раз- рядной сетки, принятой в строительстве. В справочнике приведены требования, предъявляемые к рабочим разных профессий в отношении знаний и умения выполнять ту или иную работу. В соответствии со сложностью выполняемых строительных процессов для рабочих ос- новных профессий установлено шесть квалификационных разрядов: 1 разряд - достаточно иметь трудовые навыки и знание правил ох- раны труда; 2 разряд — нужны некоторые профессиональные навыки; 3 разряд — необходим определенный профессиональный уровень знаний и навыков; 4 разряд - требуется специальная и теоретическая подготовка и большой профессиональный стаж для выполнения процессов сред- ней сложности; 5 разряд — необходимы высокая квалификация и знания для выпол- нения сложных процессов, организаторские способности для работы звеньевым или бригадиром; 6 разряд — особо сложные процессы. Присвоение нового разряда - результат производственного испыта- ния, оформляется протоколом квалификационной комиссии (которая руководствуется квалификационными требованиями к выполняемой работе), приказом по строительной организации и выдачей нового удо- 19
стоверения с записью в трудовой книжке. Кроме необходимых знаний в соответствии с присваиваемым разрядом рабочий должен знать спе- цифику выполняемого процесса, технологию его производства, прави- ла охраны труда, правила внутреннего трудового распорядка, требова- ния к качеству работ по смежным строительным специальностям. Кадры строительных рабочих готовят в профессионально-техниче- ских училищах и колледжах, а также путем обучения и повышения квалификации в учебных пунктах и комбинатах, на строительных пло- щадках. 1.6.2. Техническое и тарифное нормирование Важным показателем эффективности трудовой деятельности рабо- чего является производительность труда. Производительность труда строительных рабочих определяется выработкой и трудоемкостью выполняемых работ. Выработка - коли- чество строительной продукции, выработанной за единицу времени (за час, смену и т. д.); трудоемкость - затраты рабочего времени (чел.-ч, чел.-дн. и т. д.) на единицу строительной продукции (м2 штукатурки, м кирпичной кладки и т. д.). Трудоемкость является одним из основ- ных показателей оценки производительности труда. Чем меньше затра- ты труда на единицу продукции, тем выше производительность труда. Количественно трудоемкость каждого строительного процесса регла- ментируется техническим нормированием. Техническое нормирование - разработка технически обоснован- ных норм затрат рабочего или машинного времени и расхода материа- лов на единицу строительной продукции. Такие нормы устанавливают- ся путем детального изучения строительных процессов и являются ос- новой для оплаты труда рабочих. По этим нормам составляются Еди- ные нормы и расценки на строительные, монтажные, ремонтно-строи- тельные работы (ЕНиР). Норма выработки (Нвыр.) - количество доброкачественной про- дукции, которое должен произвести рабочий в единицу времени в ус- ловиях правильной организации труда (шт., м, т, м2, м3). Норма времени (Нвр) - количество рабочего времени, достаточное для изготовления единицы доброкачественной продукции рабочим со- ответствующей профессии и квалификации в условиях правильной ор- ганизации труда (чел.-ч, чел.-дн.). Если норма времени установлена на звено, то фактическое время работы определяется делением нормы времени на число исполнителей. При определении нормы времени ис- 20
ходят из условия, что нормируемую работу выполняют по современ- ной технологии рабочие соответствующей профессии и квалификации. Норма машинного времени - количество рабочего времени ма- шины (маш.-ч и маш.-см), необходимое для производства единицы доброкачественной машинной продукции при рациональной организа- ции работы, позволяющей максимально использовать эксплуатацион- ную производительность машины. Нормы времени и нормы выработки взаимно связаны, позволяют при необходимости определить производительность рабочих и состав звена. Приведем несколько примеров практического использования опи- санных выше параметров. Пример 1. Устройство кирпичной кладки. Нормативное время Н„р на 1 м3 кладки - 1,6 чел.-ч; часовая выработка Н,ыр = 1/Нвр = = 1/1,6 = 0,6 м’; сменная выработка Н.нр = 8/Нор = 8/1,6 = 5,0 м3; фактическое время — каменщик выкладывает 1 м3 кладки за 1,5 чел.-ч. г, нормативное время 1,6 Производительность труда =--------------= — = 107 %, фактическое время 1,5 Пример 2. Определить нормативную продолжительность работ для объема кладки V = 15 м’. Трудоемкость работ Нвр • V = 1,6 15 = 24 чел.-ч; трудоемкость работ 24 / 8 = 3 чел,- дн.; состав звена — 2 чел., трудоемкость работ - 3 чел.-дн.; нормативная продолжи- тельность работ 3 / 2 = 1,5 дн. (смены). Пример 3. Определить состав звена монтажников. Трудоемкость рабочих по установке конструкции составляет 5,5 чел-ч и затраты ме- ханизма - 1,1 маш.-ч. г, 5,5 чел.-ч Состав звена монтажников: ------= 5 чел. 1,1 маш.-ч Конструкцию с использованием крана устанавливают 5 чел. за 1,1 ч работы. Нормы времени бывают нескольких типов. Элементарная норма устанавливает норму времени только на одну производственную опе- рацию, например на подготовку поверхности под облицовку плиткой. Норма, объединяющая ряд операций, составляющих единый производ- ственный процесс, является укрупненной (окраска м2 поверхности, включая подготовку основания, грунтовку, затирку, окраску в несколь- ко слоев и т. д.), а норма времени, охватывающая комплекс производ- ственных процессов (кирпичная кладка м3, включающая саму кладку, укладку перемычек, перестановку подмостей, подачу материалов в зону работ) - комплексной. Технические нормы используют при разработке документации на производство строительных работ и при оценке эффективности приня- тых технологических решений. 21
Тарифное нормирование - система определения размера заработ- ной платы в зависимости от количества затраченного труда в соответ- ствии с его количеством, качеством и с учетом квалификации испол- нителя. Это создает материальную заинтересованность для каждого ра- бочего и является важным стимулом повышения производительности труда и соответственно объема выполненной продукции, а также обес- печивает повышение квалификации рабочих, улучшение и совершенст- вование техники и технологии работ. В основу тарифного нормирования положена тарифная сетка, по которой устанавливается размер зарплаты в зависимости от разряда рабочего. Каждому разряду соответствует тарифный коэффициент, показывающий соотношение оплаты труда между разрядами. Строительные разряды и тарифные коэффициенты приведены ниже. Разряды...... 1 2 3 4 5 6 Коэффициенты.. 1,0 1,08 1,19 1,34 1,54 1,8 На основе норм времени и тарифных ставок устанавливают рас- ценки для оплаты труда строительных рабочих. При вредных условиях труда и на тяжелых работах вводятся коэф- фициенты условий работ, составляющие 1,12—1,24. В зимнее время применяют зимние коэффициенты в пределах 1,1—1,6, которые прини- маются в зависимости от температурной зоны и фактической темпера- туры производства работ. В отдельных случаях, когда затруднительно или невозможно рас- считать возможную заработную плату рабочего, вводят тарифные ставки, т. е. размер дневной или месячной оплаты труда в соответст- вии с квалификацией рабочего и присвоенного ему разряда. Для определения норм времени и нормативных трудозатрат приме- няют ЕНиРы, ВНиРы и МНиРы. ЕНиР - Единые нормы и расценки - 65% норм, 86 сборников; ВНиР - Ведомственные нормы и расценки - 25% норм; МНиР - Местные нормы и расценки - 10% всех норм. 1.6.3. Системы оплаты труда В строительстве применяют несколько систем оплаты труда. Повременную оплату труда используют при оплате за фактиче- ски отработанное время в соответствии с установленной ставкой или тарифным коэффициентом. Эта форма оплаты удобна для работ, кото- рые не поддаются точному нормированию или учету (транспортные 22
рабочие, сторожа, дежурные электрики). Возможна оплата повремен- но-премиальная для рабочих, занятых на механизмах (бульдозер) или обслуживающих механизмы (компрессор). Прямая сдельная оплата предусматривает оплату за фактически выполненный объем работ в соответствии с присвоенными разрядами и трудовым участием. Эта форма оплаты более прогрессивная, она способствует повышению производительности и стремлению рабочих к приобретению более высокой квалификации. Ее применение требует систематического учета выработки рабочих и оформления нарядов. Наряд — это производственное задание на выполнение работ, кото- рое должно выдаваться отдельному рабочему, звену или бригаде рабо- чих до начала работ. Наряд является основным документом учета объ- ема выполненных работ и расчета с рабочими. Аккордная оплата (разновидность сдельной оплаты) производит- ся на основании заранее подготовленных калькуляций на определен- ный комплекс работ (квартира, этаж, секция) или на единицу объема работ (м3 каменной кладки, м2 оштукатуренной поверхности). При гра- мотно составленных калькуляциях, учитывающих все мелкие и сопут- ствующие процессы и операции, четко определенных объемах и сро- ках выполнения заданных строительно-монтажных работ, применение аккордной оплаты позволяет повысить производительность труда и ус- корить выполнение работ. В гражданском строительстве нашел применение расчет с ком- плексной бригадой за сданный в эксплуатацию объект. Подготавлива- ется наряд-заказ на весь объем строительно-монтажных работ, проме- жуточные расчеты - авансы оформляются ежемесячно, исходя из объ- емов выполненных работ. При окончательном расчете дополнительно учитывается: досрочный ввод объекта в эксплуатацию; качество вы- полненных работ; премирование за снижение себестоимости работ и экономию строительных материалов. Безнарядная система оплаты - заработная плата начисляется бригадам и звеньям от стоимости выполненных работ, исходя из поча- совой оплаты труда и в соответствии с квалификацией работника. 1.6.4. Звенья и бригады рабочих Успешное выполнение строительных процессов требует разделения труда между рабочими в соответствии с их квалификацией и организа- ции их совместной работы. Большинство строительных процессов при современном уровне техники выполняются группами рабочих. 23
Звено - группа рабочих одной профессии, выполняющих совмест- но один и тот же вид работ; при разной квалификации членов звена рабочие более высокого разряда выполняют более сложные операции. Численность звена обуславливается рациональной организацией труда; состав обычно колеблется в пределах 2...5 чел. Бригада - несколько звеньев рабочих, объединенных для совмест- ного производства одного и того же вида работ. Количественный и квалификационный состав звеньев и бригад устанавливается в зави- симости от объема работ, сложности выполняемых процессов, плани- руемых сроков работ, принятых методов производства работ. Наибо- лее распространены в строительстве специализированные и комплекс- ные бригады. Специализированная бригада (обычно до 25...30 чел.) состоит из звеньев рабочих одной профессии, выполняющих работы одного вида (малярные, штукатурные, плиточные). Комплексная бригада (до 40...50 чел.) создается из рабочих раз- ных профессий, занятых выполнением одновременно протекающих строительных процессов, связанных единством конечной продукции (бригада отделочников — штукатуры, маляры и плиточники, бригада бетонщиков - опалубщики, плотники, арматурщики, бетонщики). Та- кая организация труда позволяет правильно распределить работу меж- ду членами бригады, осуществляется совмещение профессий, благода- ря чему устраняются возможные простои. Бригадир комплексной бри- гады назначается из числа наиболее квалифицированных и уважаемых рабочих ведущей специальности или ИТР. Комплексная бригада «конечной продукции» (до 60...70 чел.) создается для проведения работ, предусматривающих выполнение от- дельных законченных комплексных работ (монтаж каркаса здания из сборных элементов, возведение конструктивных элементов здания из монолитного железобетона) или выполнение строительства здания или сооружения в целом. Такая бригада состоит из звеньев рабочих разных профессий и выполняет весь комплекс общестроительных работ по возведению надземной части здания, включая все отделочные работы. В зависимости от организации строительства и наличия фронта работ возможна разбивка бригады на три комплексных, работающих на са- мостоятельных объектах в едином ритме — одна выполняет работы ну- левого цикла, другая возводит соседний корпус, третья отделывает следующий. Благодаря более высокому профессиональному уровню исполните- лей, рациональному использованию средств механизации и повышен- ной ответственности рабочих, выработка в таких бригадах на 2О...25% выше, чем в обычных производственных бригадах. В результате сокра- 24
щаются сроки строительства объектов, снижаются материальные за- траты и повышается качество работ. Формирование бригад и звеньев на основе расчета численности и подбора профессионального и квалификационного состава бригады имеет важнейшее значение для выполнения в срок производственных заданий, повышения производительности труда, обеспечения высокого качества продукции и правильной оплаты труда рабочих. При осуще- ствлении правильного формирования обеспечивается эффективное ис- пользование по профессии и квалификации каждого рабочего, одина- ковая загруженность всех рабочих, рациональное совмещение профес- сий и максимальное использование по времени строительных машин. Организация и обслуживание рабочих мест предусматривают не- обходимые условия и мероприятия, гарантирующие безопасность ра- ботающих. Рабочие места должны быть организованы так, чтобы рабо- чие, занятые на основных работах, не отвлекались на выполнение вспомогательных работ и процессов, не соответствующих их профес- сии и квалификации. Производственная работа должна быть обеспече- на рациональным набором ручного и механизированного (электрофи- цированного) инструмента, инвентаря, монтажной оснастки и приспо- соблений, скомплектованных в соответствии с принятой технологией работ и составом исполнителей. Условия труда должны способствовать высокой работоспособно- сти рабочих при одновременном сохранении их здоровья. Эти требова- ния обеспечиваются соблюдением рациональных режимов труда и от- дыха, проведением мероприятий по снижению отрицательных влияний на организм работающих вредных воздействий (шума, вибрации, запы- ленности, загазованности), обеспечением рабочих необходимой спец- одеждой и обувью, средствами индивидуальной защиты, организацией на строительной площадке необходимого санитарно-бытового обслу- живания. Повышение квалификации рабочих является важнейшим условием для дальнейшего совершенствования технологии строительно-монтаж- ных работ и повышения производительности труда. В этой связи под- готовке и переподготовке, повышению квалификации рабочих уделя- ется первостепенное внимание. Обучение рабочих производится с от- рывом и без отрыва от производства. Без отрыва от производства по- вышает свою квалификацию примерно 75% от всех обучающихся ра- бочих-строителей. Основными нормативными и инструктивными документами для организации и выполнения отдельных трудовых операций являются карты трудовых процессов (КТП). В КТП содержатся рекомендации по высокопроизводительным приемам и методам труда, формирова- 25
нию звеньев рабочих, рациональной организации рабочих мест. Карты трудовых процессов включают четыре раздела: область и эффективность применения карты; подготовка и условия выполнения процесса; исполнители, предметы и орудия труда; технология процесса и организация труда. В картах устанавливается четкое разграничение обязанностей меж- ду членами звена рабочих, даны графики по выполнению отдельных производственных операций с рекомендациями рациональных рабочих движений и приемов. 1.7. Технические средства строительных технологий Технические средства, используемые при возведении зданий и со- оружений, можно подразделить на три основные группы - основные, вспомогательные и транспортные. Основные технические средства принимают непосредственное участие в строительном процессе - монтаже конструкций, разработке грунта, забивке свай, производстве отделочных работ и т. д. К ним от- носят строительные машины, механизмы, ручной, механизированный и электрофицированный инструмент. Вспомогательные технические средства в непосредственном воз- ведении конструкций не задействованы, но способствуют этому (под- мости для работы на высоте, лестницы-стремянки, монтажные пло- щадки, траверсы и стропы и др.) В состав вспомогательных техниче- ских средств входят различные оснастки, предназначенные обеспечить сохранность при перевозке, хранении на складе и непосредственно на рабочем месте контейнеров, кассет, бункеров, струбцин, баллонов с га- зом, емкостей с жидкими веществами и др. Транспортные средства обеспечивают доставку материальных ре- сурсов и технических средств не только к возводимым зданиям и со- оружениям, но и в зону производства работ. 1.8. Экологическая безопасность строительных технологий Одним из требований, предъявляемых к современному строитель- ству, является обеспечение экологической безопасности. Это означа- ет, что при усовершенствовании существующих и создании новых объектов на всех этапах, включая проектирование, сооружение и экс- 26
плуатацию должны учитываться требования и критерии, позволяющие обеспечить максимальную совместимость данного объекта и окружаю- щей природной среды, сохранить экологическое равновесие. Реализа- ция принципа экологической безопасности базируется на системном подходе к анализу воздействий и прогнозу последующих изменений и последствий, которые могут возникнуть в природных экосистемах и биосфере в целом. Виды воздействий, оказываемых на окружающую среду при произ- водстве строительных работ, можно разделить на следующие основ- ные группы: воздействия на социальную среду (эстетическое восприятие ар- хитектуры здания или сооружения; возможные негативные изме- нения ландшафта; вынужденное изменение или сокращение транспортных и пешеходных потоков; нарушение работы линий связи; повышение уровня шума и др.); землепользование (отчуждение на длительный срок земельных участков под строительные площадки, склады строительных ма- териалов и конструкций, организованных и неорганизованных свалок грунта и отходов и др.); воздействия на грунтовую среду (нарушение естественного со- стояния, эрозия и возможные загрязнения почвы и грунтовой среды при переработке грунта, устройстве грунтовых и свайных оснований, создании непроницаемых завес и экранов, производ- стве взрывных работ и др.); воздействия на водную среду (загрязнения подземных и поверх- ностных вод при устройстве водоотводов и дренажей, искусст- венном понижении уровня грунтовых вод, применении химиче- ских добавок в различных строительных растворах и составах, допущении неочищенных стоков со строительных площадок и др.); воздействия на воздушную среду (запыленность и загазован- ность воздуха при переработке грунта, складировании и исполь- зовании сыпучих материалов, в том числе химически агрессив- ных, производстве взрывных работ, сжигании строительных ма- териалов и мусора и др.); воздействия на растительность (уничтожение растительного слоя грунта, зеленых насаждений и т.п.); влияние на уровень безопасности конструкции (последствия от нарушения технологических регламентов, экстремальные усло- вия производства работ и др.); влияние на безопасность человека (использование опасных мате- риалов и составов, опасные условия производства работ и др.). 27
Методы строительного производства, применение которых может снизить негативное воздействие на окружающую среду, могут быть сгруппированы по следующим направлениям. Землепользование: проектирование систем расселения с учетом рационального взаимодействия человека и природы (урбоэкология); уменьшение или исключение отторгаемых, в процессе строительства объекта, земель; возвращение (рекультивация) земель в естественное состояние после окончания срока эксплуатации; уменьшение устройст- ва непроницаемых экранов на поверхности и ниже поверхности земли (бетонные, асфальтовые и другие покрытия); рациональная организа- ция свалок, мест хранения отходов строительной деятельности; очист- ка сточных вод и др. Архитектурно-планировочное: использование рельефа и ланд- шафта; масштабирование зданий и сооружений адекватно местности; использование естественных источников света, солнечной энергии, на- правления ветра; визуальное восприятие здания, его элементов, цвета, особенностей отделки и др. (видеоэкология); системный подход к озе- ленению жилых массивов и промышленных зон; сохранение памятни- ков истории, архитектуры и природы и др. Конструктивное: конструкции экологически чистых зданий (ис- пользование тепловой энергии от возобновляемых источников и жиз- недеятельности здания, чистые строительные материалы и др.); гибкие конструктивно-технологические решения, позволяющие резко снизить расход ресурсов при изменении назначения здания, его модернизации или ликвидации: биопозитивные конструктивные решения, связанные с рациональным землепользованием и др. Технологическое: оптимизация размеров строительной площадки; уменьшение объемов переработки грунта при устройстве подземной части зданий и сооружений; сохранение растительного слоя грунта; за- щита грунтовых вод от загрязнения; уменьшение динамических воз- действий на грунт (ударные методы, вибрационное воздействие, взрыв, тяжелое трамбование); ограничение применения технологий, дающих большое количество отходов строительных материалов; развитие без- отходных технологий и др. 1.9. Контроль качества строительно-монтажных работ Качество строительной продукции - один из основных факторов, влияющих на экономичность и рентабельность законченного строи- тельством объекта, обеспечивающий его надежность и долговечность. 28
В обобщенном виде качество объекта определяется качеством проекта, строительных материалов и изделий, а также качеством производства строительно-монтажных работ. Качество строительно-монтажных работ регламентируется СНи- Пом (часть 3), устанавливающим состав и порядок осуществления кон- троля, оформление скрытых работ, правила окончательной приемки готового объекта и т. д. Скрытые работы - работы, которые после выполнения других по- следующих работ становятся недоступными для визуальной оценки (подготовка оснований под фундаменты, гидроизоляция стен, арматура монолитных конструкций, закладные детали и т. д.). Скрытые работы оформляются актами за подписью производителя работ и представи- теля технадзора. Для оформления актов на сложные и ответственные работы создаются специальные комиссии. Допуски (разрешаемые) - возможные отклонения в размерах дета- лей, конструкций, помещений и т. д. Они приведены в СНиПах и тех- нических условиях. Отступления от них - брак. Обязанность прораба и представителя технадзора следить за качеством строительно-монтаж- ных работ. Представитель технадзора имеет право заставить переде- лать некачественно выполненные работы. Дефекты при производстве работ могут иметь разную причину. Из-за некачественно выполненной заделки стыков стеновых панелей создается непривлекательный вид фасада и нарушается температур- но-влажностный режим в помещениях. Интенсивная коррозия заклад- ных деталей приводит здание в аварийное состояние, что влечет за со- бой выполнение сложных и трудоемких ремонтных работ. Основными причинами низкого качества строительных работ мо- гут быть использование низкосортных и с просроченным сроком при- менения материалов, отступления в работе от проектной технологии (невыполнение всех слоев штукатурного намета, отсутствие гидроизо- ляции, необходимой по проекту и т. д.), применение устаревших ма- шин и несовершенного инструмента, отсутствие должного контроля со стороны ИТР и др. Иногда дефекты возникают из-за неправильно выполненной раз- бивки зданий и сооружений в осях и по высоте, неудовлетворительно- го уплотнения грунта в насыпях и выемках, неправильной установки арматуры (в том числе с заниженным сечением) при выполнении же- лезобетонных работ, неправильного и некачественного ведения сва- рочных работ и т. д. Контроль качества работ выполняют визуальным осмотром, натур- ным измерением линейных размеров, испытанием конструкций разру- шающими и неразрушающими методами контроля. 29
Механический или разрушающий метод контроля применяют для определения технического состояния конструкций. Физический или неразрушающий метод используют для определе- ния основных характеристик физико-механических свойств материалов конструкций. Метод базируется на импульсном и радиационном спо- собах. Импульсный акустический способ заключается в измерении скоро- сти распространения упругих волн в исследуемом материале и рассеи- вании энергии этих волн. Импульсный вибрационный способ базируется на замере затухания собственных колебаний с учетом конструктивных форм исследуемого элемента. Радиационный способ основан на определении изменения интен- сивности потоков у-лучей при просвечивании материала. По показани- ям счетчиков, определяющих количество испускаемых, поглощенных и прошедших через исследуемый объект изотопов у-лучей определяют качество и свойства материалов. Обеспечение качества строительно-монтажных работ достигается систематическим контролем выполнения каждого производственного процесса. С позиций организации контроля он подразделяется на внут- ренний и внешний. Внутренний контроль - функция административно-технического персонала строительной организации. Оперативный повседневный контроль ведется в процессе производства строительно-монтажных работ. Внешний контроль за осуществлением строительства выполняют государственные органы и заказчик. Государственные органы - ин- спекции архитектурно-строительного надзора (ИГАСН) и администра- тивно-технические инспекции (АТИ) осуществляют всесторонний кон- троль не только за процессом строительства, но и за взаимодействием с окружающей средой (вывоз мусора, обеспечение проездов и др.). Заказчик осуществляет технический контроль. Контролирующие функции возлагают на специального представителя, который следит за обеспечением качества работ, оформлением надлежащим образом скрытых работ, соблюдением сроков работ, проверяет выполненные объемы. Авторский надзор осуществляет проектная организация, контроли- рующая соблюдение строителями проектных решений и качество вы- полнения строительно-монтажных работ. Окончательная приемка здания Госкомиссией предусматривает не только визуальную оценку сооружения и всех его помещений, но и на- 30 личие всех необходимых и оформленных актов выполнения работ, включая акты на скрытые работы. 1.10. Охрана труда в строительстве Охрана труда в строительстве представляет собой систему взаимо- связанных мероприятий - организационных, технических, санитар- но-гигиенических и законодательных, цель которых обеспечить безо- пасные условия труда при выполнении всех строительно-монтажных работ. Организационно-технические мероприятия - обучение безопас- ным методам труда, разработка безопасных механизмов, средств труда и на базе их безопасных строительных процессов. Санитарно-гигиенические - направлены на создание нормальных условий труда и отдыха на строительной площадке. Законодательные мероприятия - регламентируют режим рабоче- го времени и отдыха, условия труда женщин и подростков, правила приема, перевода и увольнения рабочих, взаимоотношения между ра- бочими и администрацией. К работе допускаются лица, прошедшие вводный инструктаж и ин- структаж на рабочем месте. Повторный инструктаж производится при переходе на новую работу или при изменении условий труда. Для выполнения особо опасных и вредных работ (монтаж на высо- те, работа с пахучими составами) рабочие допускаются после соответ- ствующего обучения и сдачи экзамена. Как памятка производителям работ основные мероприятия по ох- ране труда на строительной площадке излагаются в проекте производ- ства работ ППР и технологических картах.
ГЛАВА 2 ПРОЕКТИРОВАНИЕ СТРОИТЕЛЬНЫХ ТЕХНОЛОГИЙ 2.1. Моделирование структуры строительных технологий Анализируя состав производственных процессов, выполняемых в ходе подготовки строительства и возведения объекта, можно устано- вить их две основные группы: материальные и информационные. Материальные процессы принято называть строительными про- цессами, которые охватывают все действия, направленные на матери- альные элементы строительного производства. Они входят в состав строительных технологий. Информационные процессы реализуются с помощью информаци- онных технологий — методов расчета, методик, программ и средств ин- формационно-вычислительной техники и направлены на переработку идеальных предметов (информации, чисел, исходных данных, доку- ментов) с целью выработки и принятия решений по наиболее эффек- тивному осуществлению строительных технологий. Информационные технологии применяют к моделям, а не к реаль- ным строительным процессам. Под моделью понимают формализован- ное отображение реального процесса с помощью структурных схем, математических выражений, словесных определений, описывающих связи между параметрами процесса. В общем виде это упрощение ре- ального процесса, принятие корректных допущений с последующей оценкой достоверности полученных результатов. Рассмотрим модель структуры строительных технологий, графически представленную на рис. 2.1. Как следует из определения строительной технологии она включает в себя следующие элементы: строительный процесс (обозначим символом {Р}), технические средства {М}, трудо- вые ресурсы {Q}), материальные элементы {L}, конструкцию {К}. Для создания проектной конструкции в зависимости от ее парамет- ров, сложности, конфигурации, положения в пространстве должен быть сформирован соответствующий строительный процесс, имеющий
определенную последовательность входящих в него простых процессов и операций. Сово- купность параметров, характеризующих строительный процесс, обозначим {Р}= {Pi,P2,...,Pm}- Строительный процесс может быть вы- полнен с помощью технических средств, представляющих собой комплект однотип- ных или разнотипных машин, механизмов, оборудования, реализующих один или не- сколько простых процессов или операций. Совокупность параметров, относящихся к тех- ническим средствам, обозначим Рис. 2.1. Графическое пред- ставление модели структуры строительной технологии {М}= {Mi,M2,...,Mk}. Целенаправленную последовательность действий, управление тех- ническими средствами, установку оборудования и оснастки осуществ- ляют рабочие, объединенные в звенья и бригады. Обозначим совокуп- ность параметров, характеризующих трудовые ресурсы как {Q} = {QbQ2,..,Qi}. Одним из основных элементов строительной технологии являются материальные предметы, из которых формируется проектная конструк- ция. Совокупность физико-механических, технологических, геометри- ческих и других характеристик и параметров материальных предметов обозначим {L} = {Lj, L2,..„ L,}. Проектная конструкция включает в себя части конструкции, кото- рые могут выделяться как по структурному признаку (пролеты, блоки, секции и т.п.), так и по организационному признаку (ярусы, захватки, участки, зоны и т.п.). Ритмичное осуществление строительного процесса обеспечивается соответствующим выбором пространственных параметров, связанных с разделением объемного пространства возводимого объекта в горизон- тальной плоскости на захватки и участки, а по вертикали — на ярусы. Рабочее место — это участок, где перемещаются участвующие в строительном процессе рабочие и расположены потребные материа- лы, и технические средства. Рабочее место должно быть удобным для трудового процесса и обеспечивать безопасность труда. 2 Э-804 33
Делянка — участок, отводимый звену для бесперебойной работы в течение смены. Захватка - типовая, повторяющаяся часть здания в плане с при- близительно равными на данном и последующих за ним участках объ- емами работ, и предоставленная бригаде для работы на целое число смен. В качестве захватки может быть принят отдельный пролет одно- этажного промышленного здания, секция жилого или многоэтажного промышленного здания. Фронт работ - обычно это направление и последовательность пере- хода звена с делянки на делянку, а для бригады - с захватки на захватку. Ярус — часть здания (сооружения), условно ограниченная по высо- те и представляющая собой единое целое в объемно-планировочном, техническом или конструктивном отношении. В жилищном строитель- стве ярус соответствует этажу здания. Размеры захваток и делянок, трудоемкость работ на них и приня- тые составы бригад и звеньев должны быть такими, чтобы избежать непроизводительных затрат времени на переходы на другие участки. Временные параметры строительного процесса определяют его выпол- нение во времени и общую продолжительность, базируясь на макси- мальном совмещении, ритмичности и поточности выполнения отдель- ных операций. Совокупность параметров и характеристик, определяющих конст- рукцию, обозначим {К} = {К,,К2,...,К„}. Связи между отдельными элементами обусловливают модель структуры строительной технологии (ST), которую представим в виде mTST -> Р • М • Q • L • К. Чем правильней определены параметры отдельных элементов строительной технологии, чем выше соответствие одного элемента другому, тем выше показатели эффективности строительного про- цесса: {Э} = {ЭьЭ2,...,Э8 }, к числу которых относятся: продолжительность, затраты машинного вре- мени и труда рабочих, стоимостные показатели, параметры качества и др. Если обратиться к принципам формализации технологий в произ- водствах из смежных отраслей техники (строительная и химическая индустрия, машиностроение, металлургия), то в их структуре можно увидеть общие со строительными технологиями черты. Элементы тех- нологии те же самые, но сила и теснота взаимосвязи между ними не- 34
одинакова. В наибольшей степени эта связь проявляется в металлооб- работке, в машиностроении, где заготовка (материальный предмет) в процессе обработки жестко связана со станком (техническое средст- во) или процесс сборки ведется на конвейерной линии. В строительном производстве основная особенность состоит в том, что связи между указанными элементами в большинстве случаев сла- бы, неопределенны, а иногда и вообще отсутствуют. Это порождает многофакторность исходных данных, вариантность решений. Строительные технологии выполняются на конкретной строитель- ной площадке, которая может характеризоваться группой параметров и факторов. Главный из них - условия производства работ (климати- ческие, технические, технологические, инженерно-геологические, ре- гиональные и др.). Совокупность этих условий обозначим {R} = {R,,R2j...,Rp}. Протекание процессов, в том числе строительно-технологического процесса (СТП), неотделимо от движения и времени. Фактор времени позволяет учесть динамику строительной системы, взаимосвязь раз- личных процессов, их взаимодействия между собой и окружающей средой. Совокупность параметров, характеризующих время протекания СТП, обозначим {Т}= {To,TbT2,...,Tt}. Рассмотрение технологической структуры СТП в конкретных усло- виях производства работ на строительном объекте с привязкой к шка- ле времени позволяет ввести понятие организационно-технологической структуры (ОТС) строительного технологического процесса. Моде- лью ОТС (SOT) является выражение mOTS0T -> ST • R • Т. или с учетом выражения структура строительной технологии может быть представлена в виде m0T S0T -> Р М Q L К R Т. Представленная модель имеет значение для понимания совокупно- сти технологических и организационных взаимосвязей между элемен- тами строительных технологий, их различия и общности. Построение организационно-технологической структуры должно производиться на этапах проектирования объекта и подготовки строительного производ- ства в рамках проекта организации строительства (ПОС) и проекта производства работ (ППР), содержание которых приводится в СНиПах и других нормативно-технических документах. 35
2.2. Строительные нормы и правила Строительные нормы и правила (СНиП) представляют собой систе- му основных нормативных документов по составлению проектно-смет- ной документации, осуществлению промышленного, гражданского и других видов строительства, эксплуатации и ремонту зданий, соору- жений и отдельных конструкций. Эти нормативы обязательны для всех проектных и строительных организаций. Часть 1. Организация, управление, экономика. Общие вопросы, терминология, классификация зданий. Часть 2. Нормы проектирования. Общие требования проектирова- ния, в том числе при расчете фундаментов, строительных конструк- ций, инженерного оборудования. Часть 3. Организация, производство и приемка работ. Рекоменда- ции по технологии производства строительно-монтажных работ, в том числе выполняемых при отрицательных температурах, в районах с вечной мерзлотой, на просадочных грунтах, в зонах сейсмических воздействий. Часть 4. Сметные нормы. Приведены сметные нормы на все ос- новные виды конструкций и работ, даны указания по составлению сметной стоимости материалов, изделий, конструкций и машино-смен работы механизмов. Часть 5. Нормы затрат материальных и трудовых ресурсов. Район- ные сметные расценки производства работ. Правила технологии и организации строительного производства приведены в третьей части Строительных норм и правил, содержащей все необходимые указания и требования к выполнению строитель- но-монтажных работ, безопасному их ведению и приемке, контролю за качеством строительной продукции. Производство строительных материалов, изделий и конструкций, методы и средства контроля качества также регламентируются Госу- дарственными стандартами (ГОСТ). ГОСТы разрабатывают коллекти- вы ученых, производственников и сотрудников государственных учре- ждений, отвечающих за выпуск нормативной документации. Утвер- ждают ГОСТы Госстрой и Госстандарт РФ. Кроме этого в разряд нормативной документации входят Техни- ческие условия (ТУ) на изготовление различных материалов и техно- логии производства работ при их использовании, подготавливаемые различными заводами-изготовителями и строительно-монтажными организациями и согласовываемыми с вышестоящими организациями вплоть до Госстроя РФ. 36
Строительные нормы и правила по мере повышения технического уровня строительства и освоения передового опыта периодически пе- ресматривают и обновляют. 2.3. Проектирование производства строительно-монтажных работ Для успешного строительства зданий и сооружений разрабатыва- ются проектные материалы по организации строительства и производ- ству работ в виде ПОС, ППР и технологических карт (ТК), в которых приводятся решения по основным вопросам организации и технологии строительного производства. Основная проектная организация разрабатывает проект организа- ции строительства (ПОС) на начальной стадии разработки проекта. ПОС является первичным документом по обоснованию стоимости строительства, его продолжительности, дает рекомендации по техноло- гии и организации строительства. Проект производства работ (ППР) является документом, более де- тально прорабатывающим основные решения, предложенные в ПОС. Проект производства работ определяет наиболее эффективные методы выполнения строительно-монтажных работ, способствующие снижению их себестоимости и трудоемкости, сокращению продолжи- тельности строительства, улучшению качества строительно-монтаж- ных работ. Осуществление строительства без проекта производства ра- бот запрещено. ППР разрабатывает осуществляющая строительство строительно-монтажная организация или специализированная, типа треста Оргтехстрой. ППР предусматривает передовые методы производства работ и служит исходным материалом для оперативного планирования, кон- троля и учета строительного производства. В состав проекта производства работ входят: календарный план производства работ с увязкой работ отдель- ных исполнителей по срокам; строительный генеральный план, на который нанесены строя- щийся объект, бытовые помещения, склады, механизмы, времен- ные дороги, временные и постоянные сети водопровода, канали- зации и т.д.; графики ежедневной потребности в рабочих кадрах, механизмах, строительных материалах и конструкциях; технологические карты в составе ППР разрабатывают на слож- ные и осваиваемые по новой технологии работы (процессы). В 37
карте указывают принятые способы производства работ, раз- бивку на захватки, размещение механизмов и пути движения транспорта, последовательность и продолжительность процес- сов, трудовые и материальные ресурсы на процессы, включен- ные в карту. В строительстве различают три вида технологических карт: 1) типовые, не привязанные к строящемуся объекту и местным услови- ям строительства; 2) типовые, привязанные к возводимому зданию или сооружению, но не привязанные к местным условиям; 3) рабо- чие, привязанные к строящемуся объекту и местным условиям строительства. Технологические карты разрабатывают по единой схеме, в них должны найти отражение вопросы технологии и организации строи- тельного процесса, указаны потребности в материалах, полуфабрика- тах, конструкциях и инструментах, технологические схемы, приведены калькуляция трудовых затрат, требования к качеству, выполнению по- операционного контроля качества работ, технико-экономические пока- затели. Состав технологической карты: область применения - условия выполнения строительного про- цесса (в том числе климатические); характеристики конструктив- ных элементов, частей зданий и сооружений; состав рассматри- ваемого строительного процесса, номенклатура необходимых ма- териальных элементов; материально-технические ресурсы - данные о потребности в ма- териалах, полуфабрикатах и конструкциях на предусмотренный объем работ, инструменте, инвентаре и приспособлениях; калькуляция трудовых затрат - перечень выполняемых операций и процессов с указанием объемов работ; нормы рабочего и ма- шинного времени и расценки; нормативные затраты труда рабо- чих (чел.-ч), времени работы машин (маш.-ч) и заработная плата (руб); почасовой или посменный график производства работ - графиче- ское выражение последовательности и продолжительности вы- полнения операций и процессов на основании определенных в калькуляции затрат труда и времени работы машин. При рас- чете табличной части графика необходимо учитывать возмож- ность перевыполнения норм за счет повышения производитель- ности труда; технология и организация производства работ - требования к за- вершенности предшествующего или подготовительных процес- сов; состав используемых машин, оборудования и механизмов 38
с указанием их технических характеристик, типов, марок и коли- чества; перечень и технологическая последовательность выпол- нения операций и простых процессов; схемы их выполнения для получения конечной продукции; схемы расположения механиз- мов, машин и размещения приспособлений; состав звеньев или бригад рабочих; схемы складирования материалов и конструк- ций; операционный контроль качества работ - перечень операций или процессов, подлежащих контролю; виды и способы контроля; используемые приборы и оборудование; указания по осуществ- лению контроля и оценке качества выполняемых процессов; охрана труда - мероприятия и правила безопасного выполнения процессов, в том числе конкретные требования для рассматри- ваемого объекта или вида работ; технико-экономические показатели - затраты труда рабочих (чел.-ч); затраты времени работы машин (маш.-ч); заработная плата рабочих (руб.); продолжительность выполнения процесса (смены) в соответствии с графиком производства работ; выра- ботка на одного рабочего в смену в натуральных измерителях; затраты на механизацию и др. Важным документом, представляющим графически организацион- но-технологическую структуру строительных процессов, является ка- лендарный график (для представления взаимосвязи во времени сово- купности строительных процессов) или календарный план (для пред- ставления взаимосвязи крупных комплексов работ) на объекте. Основными временными параметрами строительного процесса яв- ляются сроки выполнения процесса, сменность работ, длительность выполнения отдельных операций. Принятые решения оформляются в виде календарного графика выполнения процесса (графика производ- ства работ). Такой график состоит из двух частей: расчетной и графи- ческой. В расчетной части приводится описание выполняемых строи- тельных процессов, единицы измерения и объемы, необходимые для выполнения работ, рассчитанные на эти объемы трудозатраты рабочих и машин, принятые или рассчитанные сменность работ, состав звена или бригады, полученная в результате расчетов продолжительность ра- бот (в часах, сменах, днях) по каждому процессу и в совокупности для всего объема работ. В графической части в линейной форме отражаются принятые ре- шения по выполнению отдельных процессов в масштабе времени, а также взаимоувязка и совмещение их выполнения. Начало и конец каждого процесса на графике в целом есть продолжительность выпол- 39
а) линейное выполнение в) синхронное параллельное выполнение нения этого процесса. Временная разность между началом выполнения первого процесса (операции) и окончанием последнего процесса опре- деляет общую продолжительность комплекса строительных процессов, включенных в график работ или сроки выполнения работ на данной делянке (захватке, секции, этаже, здании). Могут быть выделены три типа таких взаимосвязей (рис. 2.2): два процесса однозначно связаны между собой и следуют друг за другом, образуя линейную последовательность (рис. 2.2,я); два процесса имеют общее исходное событие и общее оконча- ние, но в заданном интервале однозначно не связаны между со- бой и внутри интервала выполняются параллельно (рис. 2.2,6); два процесса имеют общее исходное событие и общее оконча- ние, в заданном интервале связаны между собой, координируя друг друга, и образуют синхронную параллельную связь (рис. 2.2,в). В основе современной концепции строительства лежат принци- пы максимально возможного совмещения процессов и комплексов работ. Выполнение параллельно протекающих процессов достигает- ся за счет их координации. При этом возможна комбинация линей- ной последовательности отдельных процессов-фрагментов и парал- лельного выполнения частных процессов внутри фрагментов, что наиболее соответствует схеме организации работ в реальном строи- тельном проекте. 40
2.4. Методы производства строительно-монтажных работ В соответствии с увязкой строительных процессов или комплексов строительно-монтажных работ строительство может быть осуществле- но по одному из трех существующих методов: последовательному, па- раллельному и поточному. Последовательный метод предусматривает возведение каждого следующего здания после окончания предыдущего. Общая продолжи- тельность строительства равна времени строительства одного дома, умноженному на их количество, для производства работ требуется от- носительно малое количество рабочих. Параллельный метод предполагает одновременную постройку всех зданий. Общая продолжительность строительства всех зданий равна продолжительности возведения одного здания, но при этом в т раз (т — количество строящихся зданий) возрастает потребность в ра- бочих для одновременной работы. Поточный метод сочетает достоинства вышеописанных и исклю- чает недостатки. При поточном методе продолжительность строитель- ства будет меньше, чем при последовательном, но и интенсивность по- требления ресурсов окажется меньше, чем при параллельном методе. Специфика метода в том, что возведение здания разбивается на не- сколько составляющих циклов, имеющих одинаковую продолжитель- ность работ, которые могут выполняться в разное время на каждом здании, что позволит последовательно осуществлять однородные про- цессы и параллельно разнородные. 2.5. Информационная среда строительных технологий Интеграция материальной и информационной сфер строительного производства, структура и четкость прямых и обратных связей между ними является одним из главных принципов использования современ- ной вычислительной техники в проектировании и управлении реаль- ными производственными процессами. Этот принцип находит свое практическое воплощение в создании и использовании интегрирован- ных систем управления (ПАСУ) производством, объединяющих в еди- ном комплексе решение задач автоматизации проектирования (САПР), управления производством (АСУП), подготовки производства (АСТПП), управления технологическими процессами (АСУТП), мате- 41
риальными потоками, организационно-административной деятельно- стью, контролем качества. Каждый строительный объект имеет свой жизненный цикл, кото- рый в общепринятом понимании включает в себя этапы проектирова- ния,- подготовки строительного производства, возведения объекта, его последующей эксплуатации, одной или нескольких модернизаций и возможной ликвидации объекта, исчерпавшего свой потенциал. При этом каждый из этапов может быть разделен на отдельные стадии, фазы и другие периоды, имеющие количественные и качественные па- раметры и характеристики. В последние годы данная методология, базирующаяся на принци- пах системного подхода, получает новое развитие на основе расшире- ния представления о составе процессов создания строительного объек- та в целом. В структуру процессов жизненного цикла объекта, как уже говорилось выше, входят информационные процессы, включающие в себя такие составляющие, как процессы изучения рынка, процессы принятия решений в ходе тендеров и конкурсов, накопления и перера- ботки информации, процессы коммуникации, процессы управления ка- чеством, процессы обеспечения инженерной и экологической безопас- ности. Появилось новое название группы процессов, относящихся к информационной сфере производства - бизнес-процессы, что харак- теризует строительную систему создания объекта как совокупность материальных и информационных элементов с учетом воздействия на нее технологических и экономических факторов внешней среды. Организация информационного пространства объекта, которое по- этапно формируется в процессе его жизненного цикла, требует сегодня значительных затрат, подчас сопоставимых со стоимостью материаль- ных ресурсов на строительство самого объекта. Средствами реализации данной стратегии являются CALS-техноло- гии, представляющие собой интегрированные информационные моде- ли самого жизненного цикла объекта и выполняемых в ходе его реали- зации бизнес-процессов. Возможность интегрального использования информации обеспечивается применением компьютерных сетей и стандартизацией форматов данных, обеспечивающей их корректную интерпретацию. Аббревиатура CALS понимается как Continuous Acquisition and Life Cycle Support - непрерывная информационная поддержка жизненного цикла изделия, продукта или целого объекта. Процессы проектирования и возведения объекта при современной концепции строительства, как правило, выполняются параллельно, что определяет необходимость интенсивного обмена результатами работы между проектными и строительными организациями, включая гене- 42
рального подрядчика, субподрядчиков, поставщиков и других участни- ков проекта, зачастую географически удаленных друг от друга и ис- пользующих несовместимые компьютерные и программные средства. Совместное взаимодействие участников при проектировании и производстве строительных работ может быть эффективным в слу- чае, если оно базируется на единой информационной модели объекта. Длительность жизни такой структуры определяется временем выпол- нения заказа на изыскательские, проектные и строительные работы, составляющие значительную часть жизненного цикла создаваемого строительного объекта. В терминах CALS такая структура называется виртуальным строительным объектом, виртуальной стройкой или виртуальным строительным предприятием. Виртуальное предприятие не является юридическим лицом, но характеризуется единым информационным пространством, обеспечивающим при условии соблюдения соответст- вующих стандартов совместное использование информации. Созданная однажды модель строительного объекта используется многократно. В нее вносятся дополнения и изменения, она служит от- правной точкой при реконструкции и модернизации строительного объекта. Соблюдение стандарта обеспечивает корректную интерпрета- цию хранимой информации. Использование стандартного способа представления конструктор- ско-технологических данных позволяет решить проблему обмена ин- формацией между различными подразделениями виртуального строи- тельного предприятия, а также субподрядчиками, участвующими в кооперации, оснащенными разнородными системами проектирова- ния. Стандартизация формата данных обеспечивает возможность опе- ративной передачи функций одного подрядчика другому, который, в свою очередь, имеет возможность воспользоваться результатами уже проделанной работы. Такая возможность важна для строительных объ- ектов, имеющих длительный жизненный цикл, когда необходимо обес- печить преемственность информационной поддержки строительства, независимо от складывающейся рыночной, политической или финан- совой ситуации. Решение данной проблемы имеет особое значение для международных проектов, выполняемых проектными и строительными фирмами, находящимися в разных городах или странах.
ГЛАВА 3 ИНЖЕНЕРНАЯ ПОДГОТОВКА СТРОИТЕЛЬНОЙ ПЛОЩАДКИ 3.1. Общие положения Одним из важных этапов строительства зданий и сооружений, в те- чение которого осуществляется подготовка строительного производст- ва, является подготовительный период. На этом этапе закладывается основа планомерного развертывания строительно-монтажных работ и взаимоувязанной деятельности всех участников строительства объекта, создание и обеспечение необходимых условий качественного возведе- ния зданий и сооружений в установленные сроки. В этот период решаются вопросы обеспечения строительства про- ектно-сметной документацией, отвод и закрепление площадки под строительство, обеспечение объекта подъездными путями, водой и электроэнергией, анализ рынка и проведение подготовительных пе- реговоров с поставщиками конструкций, материалов и оборудования, заключение договоров подряда и субподряда, оформление разрешений и допусков на производство работ. В каждом конкретном случае состав подготовительных работ рег- ламентируется природно-климатическими условиями, особенностями строительной площадки, спецификой возводимых зданий и сооруже- ний, особенностями объекта - новое строительство, расширение, ре- конструкция, капитальный ремонт. Работы по подготовке объекта к строительству бывают внеплоща- дочные и внутриплощадочные. Внеплощадочные подготовительные работы включают: проклад- ку подъездных путей к объекту строительства, линий электропередачи и телефонизации, сетей водоснабжения, канализации и ливневого во- достока, при необходимости - жилых поселков для строителей и про- изводственной базы строительных и монтажных организаций. 44
Внутриплощадочные подготовительные работы включают: изу- чение инженерно-геологических свойств грунтов на площадке; созда- ние геодезической разбивочной основы; освобождение площадки для производства на ней строительных работ - расчистку территории, снос строений; планировку территории; отвод поверхностных и грунтовых вод, при необходимости искусственное понижение уровня грунтовых вод; перекладку существующих и прокладку новых инженерных сетей; устройство постоянных и временных дорог; обеспечение строительной площадки электроэнергией (в частности освещением); временное огра- ждение; обеспечение строительства противопожарным водоснабжени- ем и инвентарем. Площадку строительства оборудуют раздевалками-бытовками, сто- ловой, помещениями производителей работ и другого технического персонала, душевыми, санузлами, складами для хранения строитель- ных материалов, инструмента, временными мастерскими, навесами и т. д. Под эти сооружения можно использовать часть сносимых зданий, если они не попадают в габариты возводимого сооружения и, не будут мешать нормальному осуществлению строительных работ. Временные здания на строительной площадке обычно бывают инвентарными блочного или вагонного типа. В подготовительный период прокладывают линии временного во- доснабжения (включая противопожарный водопровод) и электроснаб- жения с подводкой энергии ко всем бытовкам и другим помещениям, а также к местам установки электрических механизмов. Помещение начальника строительства и прорабская должны быть обеспечены те- лефонной и другими современными средствами связи с персоналом внутри площадки и сторонними организациями. На строительной площадке должно быть оборудовано место для временной стоянки строительных машин (землеройных, самоходных кранов, самосвалов), предусмотрена возможность их ремонта. Площад- ка должна быть ограждена, иметь закрывающиеся ворота, охрану; объ- ект оборудуют и обозначают соответствующими знаками и надписями. 3.2. Инженерно-геологические изыскания Для правильного выбора конструктивной схемы фундаментов и всего здания в целом, выбора оптимальных материалов и изделий, необходимо иметь всеобъемлющую информацию о физико-механиче- ских свойствах грунтов, уровне поверхностных вод и т. д. Инженерно-геологические изыскания на строительной площадке включают в себя: 45
инженерную оценку грунтов и их несущей способности; определение уровня грунтовых вод на территории строительной площадки. Инженерная оценка грунтов выполняется заблаговременно, перед началом проектирования объекта и представляет собой оценку строи- тельных и физико-механических свойств грунтов - их гранулометри- ческий состав, плотность, влажность, разрыхляемость и т. д. Для этих целей специализированные организации осуществляют отбор образцов посредством глубинного или поверхностного бурения в зависимости от поставленной в техническом задании задачи. На основании этих данных в процессе проектирования принимают необходимые решения по методам подготовки, усиления, целесообразной механизации их разработки, в некоторых случаях и конструктивных особенностей воз- водимого здания. Определение уровня грунтовых вод позволяет при проектировании производства работ разработать мероприятия по понижению уровня вод в процессе строительства и, если это необходимо, дать предложе- ния по понижению уровня вод на период эксплуатации объекта. 3.3. Создание опорной геодезической основы Геодезическая разбивка строительной площадки и будущих соору- жений на этой площадке является основой геодезического обеспечения производства земляных и всех последующих строительных работ и включает в себя: создание опорной геодезической сети, разбивку площадки на квадраты с закреплением вершин реперами, поверочное нивели- рование территории; разбивку зданий и сооружений на местности, привязку зданий к опорной геодезической сети или к существующим соседним зданиям; устройство обноски вокруг здания, закрепление осей. Необходимые геодезические измерения выполняют нивелирами, теодолитами, зенит-приборами, лазерными построителями и электрон- ными тахеометрами. Нивелир - геодезический прибор для определения относительной высоты точек, переноса отметок от геодезических знаков на строитель- ную площадку, определение поэтажного монтажного горизонта и оценка взаимного положения основных точек на плане этажа. 46
Теодолит — оптический прибор для измерения или закрепления в натуре горизонтальных и вертикальных углов. Широко используется для переноса на этажи здания разбивочных осей с уровня земли. Зенит-прибор предназначен только для переноса осей строго по вертикали. При возведении многоэтажных зданий и сооружений опре- деление положения базовых элементов на каждом этаже находят от перекрестия основных осей здания. Зенит-прибор предназначен только для проецирования на новый монтажный горизонт с помощью оптиче- ского луча прохождения основных осей. Благодаря внедрению современных лазерных технологий в строи- тельство появился совершенно новый вид инструментов — лазерные построители плоскости, которые нашли широкое применение в диа- пазоне от планировки строительной площадки до обеспечения качест- ва отделочных работ. Лазерные нивелиры применимы для планировоч- ных работ, для эффективной работы они снабжены компенсатором - устройством, автоматически устанавливающим вращающийся лазер- ный луч в горизонтальной плоскости. При плохой видимости луча или при работах на больших расстояниях используются специальные дат- чики, улавливающие луч даже в тех случаях, когда визуально опреде- лить его положение невозможно. Датчики с двух сторон снабжены жидкокристаллическими экранами, фиксирующими попадание на них лазерного луча; закрепляются они с помощью кронштейна на обычных нивелирных линейках. Лазерные построители, выпускаемые промышленностью, одновре- менно являются нивелиром и теодолитом. При вертикальном проеци- ровании используется построитель в роли лазерного отвеса, видимый луч наглядно показывает вертикальность устанавливаемых конструк- ций и плоскостей, при этом геодезисту нет необходимости находиться рядом с прибором. При прокладке инженерных коммуникаций лазер- ному построителю можно задать необходимый уклон и также без опе- ратора обеспечивать качественную прокладку трубопроводов. Работа с лазерными построителями крайне проста, питание инструментов осу- ществляется от встроенных аккумуляторов или обычных электриче- ских батареек. Все шире в строительной практике используются электронные та- хеометры (рис. 3.1) - инструменты, объединяющие в себе дальномер, цифровой теодолит с электронным измерением углов и модуль памяти для сохранения результатов измерений. Они обеспечивают высокую точность угловых и линейных измерений, освобождают от визуального снятия отсчетов, заметно повышают эффективность полевых работ за счет скорости измерений. Угломерные отсчеты производятся автома- тически с помощью специальных датчиков, что положительно сказы- 47
Рис. 3.1. Электронные тахеометры вается на точности и скорости измерений. Расстояния до 200 м изме- ряются прибором с точностью в пределах 2...5 мм. Управление рабочими режимами и настройка тахеометра осуществ- ляется с помощью клавиатуры и экрана, способного отображать боль- шой объем информации. Благодаря экрану процесс полевых измерений стал более удобным и наглядным, работа по перестановке реек и отра- жателей - более простой. Некоторые типы тахеометров имеют специ- альные створоуказательные системы. Световая система указателя створ- ного направления дает возможность быстрее выносить точки в натуру. Тахеометры нового типа способны измерять расстояния без ис- пользования призменных отражателей непосредственным наведением прибора на поверхность наблюдаемой цели. Точность измерения рас- стояний также в этом случае достаточно высокая, при дальности до 1000 м точность измерений составляет порядка 1...20 см. Внутренняя память инструмента рассчитана на хранение данных для 5000 точек. С использованием мощных лазерных излучателей в безотражатель- ных тахеометрах стало возможным увеличение диапазона измерений до 6000 м. Автофокусные тахеометры автоматически фокусируют аппарат на объект, для этого достаточно визир навести на установленный отража- тель и нажать кнопку автофокусировки. Тахеометры поставляются с батареями питания на период рабо- ты до 10 ч и несколькими прикладными программами, позволяющи- ми быстро и просто решать различные геодезические задачи. Все современные тахеометры совместимы с персональными компьюте- рами, что позволяет не только расширить объем его памяти, но и резко увеличить возможности тахеометра для обработки и расче- тов в процессе полевых работ и упростить вынесение расчетных то- чек на местность. 48
На стадии подготовки площадки к строительству должна быть соз- дана опорная геодезическая разбивочная основа, главное назначение которой - привязать продольные и поперечные оси здания на местно- сти. Эта основа служит геодезическому обеспечению на всех стадиях строительства и после его завершения и позволяет элементарно нахо- дить необходимые отметки как в плане, так и по вертикали. Исходны- ми материалами для разбивки служат стройгенплан, рабочие чертежи сооружения и разбивочные чертежи. Геодезическая разбивка земляных сооружений осуществляется по геодезическому плану строительной площадки, составленному в том же масштабе, что и стройгенплан. На плане дана привязка к Государственной триангуляционной сети, а так- же к существующим зданиям и сооружениям. В соответствии с геоде- зическим планом определяют положение сооружения на местности, его привязку в горизонтальном и высотном отношениях. Геодезическую разбивочную основу для определения -положения объектов строительства в плане создают преимущественно в виде: строительной сетки - продольных и поперечных осей, опреде- ляющих расположение на местности основных зданий и соору- жений и их габаритов (рис. 3.2). Строительная сетка применима для разбивки значительных строительных площадок при строи- тельстве крупного предприятия с рядом самостоятельных объек- тов или жилого микрорайона со всеми возводимыми зданиями (включая школу, детский сад, магазины, центральный тепловой пункт и т. д.); красных линий (или других линий регулирования застройки) - продольных и поперечных осей, определяющих положение на местности и габариты здания; данная разбивочная основа приме- Р и с. 3.2. Строительная сетка: ° - местоположение пунктов сетки; б - вынос на местность строительной сетки; I - вершины ос- новных фигур сетки; 2 - вершины дополнительных фигур сетки; 3 - основные оси здания 49
нима для строительства отдельных зданий в городах и поселках, внутри уже сложившейся застройки. Строительную сетку выполняют в виде квадратов и прямоугольни- ков, которые подразделяют на основные и дополнительные. Длина сто- рон основных фигур сетки 100...200 м, а дополнительных - 20...40 м. При геодезической съемке и оформлении на местности строительной сетки должны быть обеспечены следующие условия: основные здания и сооружения должны оказаться внутри фигур сетки; линии сетки должны проходить параллельно основным осям воз- водимых зданий и по возможности ближе к ним; должны быть преодолены препятствия, мешающие непосредст- венным линейным измерениям. Разбивку строительной сетки на местности начинают с выноса в натуру исходного направления, для чего используют имеющуюся в пределах строительной площадки (или вблизи от нее) геодезическую сеть. Осуществляется привязка к этой Государственной геодезической сети в горизонтальной плоскости (полярные координаты) и в высотной (для переноса вертикальных отметок на строительную площадку). За- тем на исходных направлениях на всей площадке разбивают строи- тельную сетку и закрепляют ее в местах пересечений знаками (посто- янными и временными). В зависимости от размеров строительной пло- щадки на ней могут быть постоянные знаки, выполняемые из забето- нированных в грунт обрезков труб, рельсов, других металлических элементов (рис. 3.3). Основание знака (низ или опора) должно распо- лагаться ниже границы промерзания грунта минимум на 1 м. Такой знак Государственной триангуляционной сети со своей высотной от- меткой для привязки к ней строящихся зданий необходим на каждой Рис. 3.3. Постоянные геодезические знаки: а - из забетонированных обрезков труб; б - из стального штыря с забетонированным ого- ловком, в - из обрезков рельсов; / - плано- вая точка; 2 - стальная труба с крестообраз- ным анкером; 3 - бетонный оголовок, 4 — стальная труба; 5 - граница промерзания 50
крупной строительной площадке. Кроме постоянных знаков в строи- тельной сетке применяют строительные реперы или временные знаки иа пересечениях осей сетки. Назначение этих знаков - перенесение на местность строительной сетки, верхний уровень каждого репера дол- жен быть на уровне планировки для данной точки местности. Аналогично строительной сетке осуществляют перенос на мест- ность красных линий застройки. В этом случае постоянных знаков раз- бивки в большинстве случаев не требуется, достаточно привязки к уже существующим, ранее построенным зданиям (рис. 3.4). Разбивка зданий и сооружений на местности. Разбивку котлова- нов под фундаменты зданий производят по рабочим разбивочным чер- тежам, где за оси координат принято пересечение взаимно-перпенди- кулярных осей здания. Вертикальную привязку здания производят к геодезическому репе- ру Государственной сети. Отметку репера переносят на строительную площадку с помощью нивелира и закрепляют на ближайшем сущест- вующем здании или на металлической трубе, прочно закрепленной в 'грунте. Производство земляных работ на строительной площадке разреша- ется только после выполнения геодезических работ по разбивке земля- ных сооружений и установке соответствующих разбивочных знаков. Разбивку производят с помощью геодезических инструментов - теодо- литов и нивелиров. Устройство обноски, закрепление осей. Для детальной разбивки осей зданий, обозначения контура котлованов и закрепления их на ме- стности служит строительная обноска. Она может быть сплошной по всему периметру здания и прерывной. Прерывная обноска удобнее, так как не затрудняет передвижения строительных машин и транспорта на объекте. Устанавливается обноска с использованием геодезических ин- струментов параллельно основным осям, образующим внешний контур Рис.3.4. Способы переноса на местность основных осей здания: ° - на основе строительной сетки; б - не основе красной линии застройки; / - здание. 2 - строи- тельная сетка; 3 — оси условной координатной сетки; 4 - красная линия 51
здания на расстоянии, обеспечивающем неизменяемость ее положения в процессе строительства. Все данные с разбивочного чертежа выносятся на обноску. На об- носке, в частности, отмечают основные оси здания и закрепляют их гвоздями; сами оси, продольные и поперечные, реализуются с помо- щью туго натянутой проволоки или шнура, которые закрепляются на этих гвоздях. Для легкого нахождения знака закрепления оси при про- изводстве работ обычно устанавливают штыри — контрольные знаки закрепления осевых линий. Обычно это арматурные стержни, забивае- мые в грунт и выступающие над поверхностью земли на 2...6 см на расстоянии 5... 10 м от обноски. 3.4. Расчистка и планировка территории В комплекс работ по расчистке территории входят: пересадка или защита зеленых насаждений; расчистка площадки от ненужных деревьев, кустарника, корчев- ка пней; снятие плодородного слоя почвы; снос или разборка ненужных строений; отсоединение или перенос с площадки существующих инженер- ных сетей. Пересадка зеленых насаждений. Законодательство об охране ок- ружающей среды требует от строителей бережного отношения к при- роде, сохранения древесной растительности. Ценные деревья и кустар- ники, мешающие производству строительных работ, выкапывают и пе- ресаживают на новое место или в охранную зону на территории строи- тельной площадки. Зеленые насаждения, не подлежащие вырубке или пересадке, обно- сят оградой, а стволы отдельно стоящих деревьев предохраняют от возможных повреждений защитой отходами пиломатериалов. Расчистка от ненужных деревьев производится с помощью меха- нических или электрических пил, тракторами. Трактора с трелевоч- но-корчевальными лебедками или бульдозеры с высоко поднятыми от- валами валят деревья с корнями и корчуют пни. Для корчевки отдель- ных пней диаметром до 50 см применяют те же трактора с лебедками, бульдозеры, специальные корчеватели-собиратели. Для корчевки пней с сильно развитой корневой системой или находящихся в мерзлых грунтах, допускается применять взрывной способ. 52
Кусторезом, являющимся навесным и сменным оборудованием на гусеничном тракторе, расчищают территорию от кустарника. Кусторез имеет раму с отвалами и ножи, с помощью которых срезают кусты и мелкий лес диаметром не более 20 см на уровне земли. Для этой же операции применяют бульдозеры с зубьями-рыхлителями на отвале и корчеватели-собиратели. Сразу после уборки территории от пней и стволов деревьев выби- раются обрывки корней из растительного слоя параллельными проход- ками корчевателей. Изъятые корни и остатки от разделки деревьев удаляют с расчищенной территории для последующего сжигания или вывоза. Со строительной площадки должны быть убраны валуны. Они гру- зятся в транспортные средства, если умещаются в ковше экскаватора, более крупные перемещаются бульдозерами за пределы зоны работ. Валуны могут быть раздроблены на месте взрывным способом с помо- щью наружных или шпуровых зарядов. Плодородный слой почвы, подлежащий снятию с застраиваемых площадей, срезают и перемещают бульдозерами или автогрейдерами в специально выделенные места, где складируют для последующего использования. Иногда его отвозят на другие площадки для озелене- ния. При работе с плодородным слоем следует предохранять его от смешивания с нижележащим слоем, от загрязнения, размыва и вывет- ривания. В зимних условиях допускается снимать природный слой лишь при наличии соответствующего обоснования в проекте. Снос зданий, сооружений и их фундаментов или разборку не- нужных строений выполняют путем их членения на части (для по- следующего демонтажа) или обрушением. Деревянные строения разби- рают, отбирая здоровые и целые элементы для последующего их ис- пользования. Монолитные железобетонные и металлические строения разбирают по разработанной схеме сноса, обеспечивающей устойчивость строе- ния в целом. Членение на блоки разборки начинают со вскрытия арма- туры, далее блок раскрепляют, обрезают вскрытую арматуру и обла- мывают блок. Металлические элементы срезают после раскрепления. Наибольшая масса железобетонного блока разборки или элемента ме- таллической конструкции не должна превышать половины допустимой при наибольшем вылете стрелы грузоподъемности монтажного меха- низма, участвующего при разборке. Сборные железобетонные строения разбирают по схеме сноса, об- ратной схеме монтажа. Первоначально элемент разборки должен быть освобожден от всех наличных связей, включая сварку. Если от- 53
дельные сборные конструкции невозможно или затруднительно раз- бирать поэлементно, их расчленяют как монолитные конструкции. При разборке сборных элементов каркаса здания каждый отделяемый элемент должен предварительно раскрепляться и занимать устойчи- вое положение. Снос зданий и сооружений, в том числе всех каменных, осуществ- ляют обрушением гидравлическими молотами, отбойными молотками, в отдельных случаях экскаваторами с различным навесным оборудова- нием (шар- или клин-молотами). Обломки зданий сдвигают в сторону бульдозерами или загружают в транспортные средства. Вертикальные части строений для предотвращения разброса обломков по площади следует обрушивать внутрь разбираемого строения. В отдельных слу- чаях обрушение разрешают осуществлять взрывным способом. Для разрушения и сноса зданий и сооружений разработано и спе- циальное оборудование. Выпускаются отбойные молотки с клапаном сохранения энергии, которая добавляется к следующему удару молота и продолжает увеличивать силу последующих ударов, пока материал не будет разбит. Разработано и применяется специализированное обо- рудование для разрезания металлического лома, разбивания бетона, утилизации крупных элементов и обломков от разборки зданий. Про- изводится комплексное навесное оборудование - комбинация отбойно- го молотка и ножниц с мощными челюстями, которое позволяет легко разрушать бетон и резать арматуру. Применяются челюстные дробил- ки, предназначенные для конкретных задач - разбивания конструкции, регенерации, резки арматуры и измельчения. Для сноса строений и размельчения железобетона нашли приме- нение полноповоротные бетоноизмельчители с шириной захвата 620 мм и раскрытием зева более 1 м на базе экскаватора. Это оборудо- вание полностью освобождает арматуру от бетона и перекусывает арматуру диаметром до 50 мм на стадии обрушения. Бетоноизмель- читель позволяет производить измельчение бетонного лома до необ- ходимой кондиции непосредственно на месте сноса строения. Кон- структивное решение механизма дает возможность осуществлять ра- боты в стесненных условиях, не нанося ущерба близлежащим объ- ектам или элементам конструкций. В процессе работы механизм создает минимальный уровень шума и не оказывает вибрационных воздействий. Отсоединение или перенос с площадки существующих инженер- ных сетей является важным и обязательным элементом подготовки строительной площадки. В отдельных случаях на подготавливаемой строительной площадке могут быть расположены не только локаль- 54
ные, но и магистральные сети электроснабжения, водопровода, фе- кальной и ливневой канализации, газопровода, теплосети, телефониза- ции и телевидения. В этих случаях до начала строительства вышена- званные сети должны быть вынесены с территории застройки и проло- жены за пределами площадки, чтобы обеспечить бесперебойное функ- ционирование магистральных сетей. Перенос линий связи и электропередачи, подземных коммуника- ций и других сооружений, обеспечивающих жизнедеятельность суще- ствующей застройки, но находящихся на территории осваиваемой строительной площадки и мешающих производству работ, осуществля- ют при подготовке территории строительной площадки. Такой перенос первоначально согласовывается и включается в проектную документа- цию. Осуществляется прокладка коммуникаций в обход строительной площадки с необходимым подключением потребителей, после чего ме- шающие строительству инженерные сети отключаются и удаляются. В процессе работ перенос осуществляется под наблюдением соответст- вующих организаций. 3.5. Отвод поверхностных и грунтовых вод Работы данного цикла включают в себя: устройство нагорных и водоотводных канав, обваловывание; открытый и закрытый дренаж; планировку поверхности складских и монтажных площадок. Поверхностные и грунтовые воды образуются из атмосферных осадков (ливневые и талые воды). Различают поверхностные воды «чу- жие», поступающие с повышенных соседних участков, и «свои», обра- зующиеся непосредственно на строительной площадке. В зависимости от конкретных гидрогеологических условий производство работ по от- воду поверхностных вод и осушению грунтов можно выполнять сле- дующими способами: открытым водоотливом, открытым и закрытым Дренажем и глубинным водопонижением. Нагорные и водоотводные канавы или обваловывание устраивают вдоль границ строительной площадки с нагорной стороны для предо- хранения от поверхностных вод. Территория площадки должна быть защищена от поступления «чужих» поверхностных вод, для чего их Перехватывают и отводят за пределы площадки. Для перехвата вод Устраивают в повышенной ее части нагорные и водоотводные канавы (рис. 3.5). Водоотводные канавы должны обеспечивать пропуск ливне- вых и талых вод в пониженные точки местности за пределы строи- 55
102,5 100,5 100,0 Рис. 3.5. Защита строительной площад- ки от поступления поверхностных вод: 1 - зона стока воды, 2 - нагорная канава. 3 — строительная площадка тельной площадки. В зависимости от планируемого дебита воды, водо- отводные канавы устраивают глубиной не менее 0,5 м, шириной 0,5...0,6 м, с высотой бровки над расчетным уровнем воды не менее 0,1...0,2 м. Для предохранения лотка канавы от размыва скорость дви- жения воды не должна превышать для песка 0,5...0,6 м/с, для суглинка - 1,2...1,4 м/с. Канаву устраивают на расстоянии не менее 5 м от посто- янной выемки и 3 м - от временной. Для предохранения от возможно- го заиливания продольный профиль водоотводной канавы делают не менее 0,002. Стенки и дно канавы защищают дерном, камнями, фаши- нами. «Свои» поверхностные воды отводят путем придания соответст- вующего уклона при вертикальной планировке площадки и устройства сети открытого или закрытого водостока, а также принудительным сбросом через водоотводные трубопроводы посредством электриче- ских насосов. Дренажные системы открытого и закрытого типов используют при сильном обводнении площадки грунтовыми водами с высоким уровнем горизонта. Дренажные системы предназначены для улучше- ния общесанитарных и строительных условий и предусматривают по- нижение уровня грунтовых вод. Открытый дренаж применяют в грунтах с малым коэффициен- том фильтрации при необходимости понижения уровня грунтовых вод на небольшую глубину - порядка 0,3...0,4 м. Дренаж устраивают в виде канав глубиной 0,5...0,7 м, на дно которых укладывают слой крупнозернистого песка, гравия или щебня толщиной 10...15 см. Закрытый дренаж - это обычно траншеи глубокого заложения (рис. 3.6) с устройством колодцев для ревизии системы и с уклоном в сторону сброса воды, заполняемые дренируемым материалом (ще- бень, гравий, крупный песок). Поверху дренажную канаву закрывают местным грунтом. При устройстве более эффективных дренажей на дно такой тран- шеи укладывают перфорированные в боковых поверхностях трубы - 56
Рис. 3.6. Закрытый, пристенный и опоясывающий дренаж: а - общее решение дренажа; б - пристенный дренаж; в - кольцевой ограждающий дренаж; 1 — местный грунт; 2 — мелкозернистый песок; 3 - крупнозернистый песок; 4 - гравий; 5 - дренажная дырчатая труба; 6 — уплотненный слой местного грунта; 7 - дно котлована; 8 - дренажная про- резь; 9 — трубчатый дренаж; 10 - сооружение; 11 -подпорная стенка; 12 - бетонное основание керамические, бетонные, асбестоцементные диаметром 125...300 мм, иногда просто лотки. Зазоры труб не заделывают, трубы сверху засы- пают хорошо дренирующим материалом. Глубина дренажной канавы - 1,5—2,0 м, ширина поверху - 0,8... 1,0 м. Снизу под трубой часто укла- дывают щебеночное основание толщиной до 0,3 м. Рекомендуемое распределение слоев грунта: 1) дренажная труба, укладываемая в слой гравия; 2) слой крупнозернистого песка; 3) слой средне- или мелкозер- нистого песка, все слои не менее 40 см; 4) местный грунт толщиной до 30 см. Такие дренажи собирают воду из прилегающих слоев грунта и от- водят воду лучше, так как скорость движения воды в трубах выше, чем в дренирующем материале. Закрытые дренажи устраивают ниже уровня промерзания грунта, они должны иметь продольный уклон не менее 0,5%. Устройство дренажа необходимо выполнять до начала возведения зданий и сооружений. Для трубчатых дренажей в последние годы широко используют трубофильтры из пористого бетона и керамзитостекла. Применение трубофильтров значительно снижает трудозатраты и стоимость работ. Они представляют собой трубы диаметром 100 и 150 мм с большим количеством сквозных отверстий (пор) в стенке, по которым вода про- сачивается внутрь трубопровода и отводится. Конструкция труб позво- ляет их укладку по предварительно разровненному основанию трубо- укладчиками. 57
3.6. Подготовка площадки к строительству, ее обустройство Подготовка и обустройство строительной площадки включают: сооружение временных дорог и подъездов к строительной пло- щадке; прокладку временных коммуникаций; устройство площадок для стоянки строительных машин; ограждение строительной площадки; подготовку временных бытовых помещений. Устройство временных дорог является составной частью инже- нерного обеспечения строительной площадки. Для транспортирования грузов на строительную площадку и с нее необходимо максимально использовать существующую дорожную сеть и только по необходимо- сти предусматривать устройство временных дорог, которые следует устраивать для двустороннего движения-, однополосные дороги допус- каются при организации кольцевого движения. Ширина проезжей час- ти землевозной дороги при двустороннем движении транспорта долж- на быть 6 м, при одностороннем — 3,5 м, ширина обочин - не менее 1 м. В стесненных условиях строительной площадки ширина обочины мо- жет быть уменьшена до 0,5 м. Обочины не предусматриваются на до- рогах без покрытия. Минимальный радиус дорог на строительных площадках допуска- ется 15 м, а наибольший уклон - 8%. При прокладке дорог в выемке необходимо устраивать кюветы для обеспечения стока вод с уклоном не менее 3%. В подготовительный период прокладывают сети временных ком- муникаций. Сюда входят линии временного водоснабжения, включая противопожарный водопровод, теплоснабжения, электроснабжения с подводкой электроэнергии ко всем бытовкам, другим помещениям и зданиям, местам установки электрических механизмов. Прорабская должна быть обеспечена телефонной и диспетчерской связью. В слу- чае невозможности подключения к магистральным канализационным сетям устраивают септик. На строительной площадке оборудуют площадку для стоянки и ремонта машин (землеройных и автомобилей). Площадку обяза- тельно ограждают и обозначают соответствующими знаками и надпи- сями. На площадке строительства устраивают временные здания. К ним относятся раздевалки-бытовки, столовая, душевые, контора производи- теля работ, санузлы, склады для хранения строительных материалов 58
и инструмента, навесы и т. д. Площадка под временными зданиями предварительно планируется для обеспечения стока поверхностных вод. Под эти времянки целесообразно использовать часть сносимых зданий, если они не попадают в габариты возводимого сооружения, и не будут мешать нормальному осуществлению строительных работ, а также инвентарные здания вагонного или блочного типа. Первоначальная планировка строительной площадки производит- ся для выравнивания территории после производства всех выше пере- численных подготовительных работ и предшествует работам по подго- товке и освоению площадки под котлованом.
ГЛАВА 4 ТРАНСПОРТИРОВАНИЕ И ПОГРУЗКА-РАЗГРУЗКА СТРОИТЕЛЬНЫХ ГРУЗОВ 4.1. Классификация строительных грузов и видов транспорта При возведении любого здания или сооружения выполняют опре- деленные транспортные и погрузочно-разгрузочные работы, связанные с доставкой от мест изготовления на строительную площадку материа- лов, полуфабрикатов и изделий. Доставка этих материалов является комплексным процессом, включающим погрузку, транспортировку, разгрузку и складирование. Для возведения конструкций одноэтажного промышленного здания доставляют до 150 кг конструкций на 1 м3 объема здания, для жилого полносборного - 250 кг, кирпичного - 500 кг. В стоимости некоторых строительных материалов транспортные расходы иногда превышают затраты по добыче или изготовлению Стоимость транспортировки 1 т горного песка в 5 раз превышает за- траты на разработку. Доставляемые для возведения сооружения элементы именуют строительными грузами. Многообразные строительные грузы клас- сифицируют по их физическим и геометрическим характеристикам на 9 видов: сыпучие - песок, щебень, гравий, грунты, строительный мусор; порошкообразные — цемент, известь, гипс, мел; тестообразные — бетонная смесь, раствор, известковое тесто; мелкоштучные - кирпич, мелкие блоки, бутовый камень, асфальт в плитках, бидоны с краской, грузы в ящиках и мешках; штучные — оконные и дверные блоки, железобетонные панели и плиты; длинномерные - железобетонные и стальные колонны, фермы, тру- бы, лесоматериалы; крупнообъемные — санитарно-технические кабины, блок-комнаты, блоки лифтовых шахт, крупногабаритные контейнеры; 60
жидкие - бензин, керосин, смазочные материалы; тяжеловесные — железобетонные элементы значительной массы, технологическое оборудование, строительные машины, доставляемые на строительную площадку на транспортных средствах. Исходя из разнообразия строительных грузов, их геометрических параметров и физических характеристик в строительстве, нашли при- менение самые разнообразные средства транспортирования разнород- ных грузов, разработаны соответствующие средства их погрузки и раз- грузки. 4.2. Транспортирование строительных грузов Доставку грузов осуществляют различными видами транспорта. Транспортными называют процессы по перемещению строитель- ных материалов, полуфабрикатов и готовых изделий от места их до- бычи, изготовления или погрузки до объектов строительства, вы- полняемые с помощью различных средств транспорта. Транспорти- ровку строительных грузов осуществляют вертикальным и горизон- тальным транспортом. Вертикальный транспорт предназначен для выполнения погрузочных работ на заводах-поставщиках строитель- ных конструкций, разгрузочных работах при приемке поступивших на строительную площадку материалов и изделий, при транспорти- ровании грузов по вертикали с земли к месту производства работ. Горизонтальным транспортом строительные грузы перевозят от места их получения до объектов строительства и непосредственно на самих объектах, если возводят не отдельное здание, а целый строительный комплекс. По отношению к строительной площадке горизонтальный транс- порт подразделяют на внешний и объектный. Внешним транспортом строительные конструкции, материалы, технологическое оборудова- ние поступает на строительную площадку с заводов-поставщиков, карьеров, центральных складов или со своих производственных пред- приятий к строящимся объектам. Объектный транспорт предназна- чен для перемещения строительных грузов в пределах строительной площадки. В строительстве перевозку грузов осуществляют всеми видами со- временного транспорта. Автомобильным транспортом осуществляют около 80% всех пере- возок строительных грузов. Достоинства автомобилей - большая ско- рость, высокая маневренность, способность передвигаться по кривым 61
участкам с малым радиусом закругления, преодолевать крутые подъе- мы дорог, возможность доставлять разнообразные грузы непосредст- венно к объекту строительства. Этот вид транспорта получил наиболее широкое применение в условиях жилищного строительства. Тракторный транспорт используют для перемещения, в основном, тяжелых грузов по плохим дорогам и в условиях бездорожья. Недос- татки - ограниченная возможность использования в городских услови- ях и при значительных расстояниях перевозки вследствие малых ско- ростей передвижения. Железнодорожный транспорт обслуживает 13... 18% общего количе- ства перевозок строительных грузов и является в основном внешним транспортом для перевозки на большие расстояния. Железнодорожный транспорт требует больших первоначальных затрат, однако при круп- ных объемах строительно-монтажных работ и при поступлении основ- ных грузов по рельсовым путям эти затраты в процессе эксплуатации быстро окупаются. Водный транспорт - наиболее дешевый вид транспорта, особенно при перевозках на значительные расстояния и обслуживает до 5% пе- ревозок грузов на строительные площадки. Один из главных недостат- ков - сезонность использования. Воздушный транспорт используют для доставки грузов в трудно- доступные места большегрузными самолетами и монтажа отдельных конструкций и даже сооружений вертолетами и специальными дири- жаблями. Специальный транспорт - подвесные канатные дороги, трубопро- водный транспорт, пневмотранспорт, гидротранспорт, транспорт с по- мощью звеньевых ленточных транспортеров. Эти виды транспорта применяют, в основном, при сильно пересеченной местности и при на- личии водных преград. К специальным видам транспорта можно отнести транспортные средства технологического назначения, в которых совмещены процес- сы транспортирования с технологической переработкой этого строи- тельного груза. К таким транспортным средствам относят автобетоно- смесители, в которых одновременно выполняются процессы приготов- ления и транспортирования на строительную площадку бетонной сме- си, автобетононасосы - совмещают транспортировку смеси на значи- тельное расстояние и ее укладку, автобетоновозы - перемещение и пе- ремешивание смеси. Транспортные средства технологического назна- чения перспективны и в современном строительстве уже играют суще- ственную роль. 62
4.3. Обоснование выбора средств транспорта Значительный удельный вес транспортных процессов при огром- ной номенклатуре доставляемых строительных грузов требует выбора оптимальных транспортных средств, направления грузопотоков, ком- плексной механизации погрузки и разгрузки, сокращения и ликвида- ции перегрузок, сокращения дальности перевозок. Выбор транспорт- ных средств зависит от многих факторов: вида перевозимого груза - штучные, сыпучие или жидкие материа- лы; размеров и массы конструкций и деталей — длинномерные, пло- ские, тонкостенные элементы; способа транспортирования - в горизонтальном, вертикальном или наклонном положении; габаритов пространственных элементов; дальности транспортирования груза; допустимой скорости транспортирования груза; способа разгрузки привезенного груза; вида дороги, ее состояния и величины продольного уклона; температуры перевозимого материала и наружного воздуха; условий транспортирования - открытым или закрытым способом. Если исходя из этих факторов, рассматривать автомобильный транспорт, то выбирают тип автомобиля, тягача, прицепа или полу- прицепа. В общем виде обоснование выбора транспортирования грузов включает первоначальное определение типа транспорта для наиболее эффективной доставки на данную строительную площадку с учетом расположения основных поставщиков, а на втором этапе из этого типа выбирают самые целесообразные виды транспорта. Основные критерии, по которым оценивают транспортные средства в строительстве, можно разделить на три группы: технические — грузоподъемность, проходимость, маневренность, габариты, осевые нагрузки, приспособленность к погрузочно-разгру- зочным операциям; технологические — обеспечение сохранности грузов, сторона раз- грузки; экономические - себестоимость доставки. Автомобильный транспорт целесообразно использовать при дос- тавке всех грузов на расстояниях до 200 км (за рубежом используют и при транспортировке на большие расстояния), в труднодоступных Районах, при наличии грузов, негабаритных для железнодорожного 63
транспорта. В сельской местности автомобильный транспорт и тракто- ры доставляют грузы практически на любые расстояния. Железнодо- рожный транспорт рационален при тяжелых грузах и оборудовании, при сосредоточенном строительстве крупных объектов. Речной транс- порт удобен для использования при сосредоточенном строительстве в районах, непосредственно примыкающих к акватории рек и имею- щих специальное портовое оборудование. Воздушный транспорт используют в исключительных случаях для транспортировки и монтажа отдельных уникальных конструкций, если доставка и использование другого монтажного оборудования неэффек- тивны по экономическим и временным факторам В основном этот вид транспорта применим в труднодоступных районах Сибири и Крайнего Севера для объектов, не имеющих собственной производственной базы, водных и наземных путей коммуникаций, или в периоды, когда другие виды транспорта невозможно использовать по климатическим условиям. Смешанные способы доставки грузов применяют, когда в опреде- ленных регионах технически невозможно организовать движение неко- торых видов транспорта из-за отсутствия железных или автомобиль- ных дорог, наличия водных преград или если доставка смешанным способом даже с учетом дополнительных перегрузок грузов оказывает- ся экономически выгодной. 4.4. Безрельсовый транспорт. Подвижной состав автомобильного транспорта Основными видами безрельсового транспорта являются автомо- бильный и тракторный. Достоинства безрельсового транспорта - отно- сительно небольшие капитальные вложения, незначительные расходы на погрузочно-разгрузочных работах, возможность доставлять строи- тельные грузы к местам их использования и в необходимое время. Ав- томобили могут перемещаться по дорогам с большими продольными уклонами и малыми радиусами поворота. Существуют два вида автомобильного транспорта. В первом - дви- гатель совмещен с бункером перемещения груза - кузовом, во втором - двигатель отделен от кузова, в результате получаются тягачи с прице- пами и полуприцепами. По второму принципу устроен и тракторный транспорт. Автомобильный транспорт, используемый для перевозки строи- тельных грузов (рис. 4.1), можно классифицировать следующим об- разом. 64
Рис. 4.1. Автотранспортные средства для доставки строительных грузов: а - автосамосвал; б - автопоезд с самосвальными прицепами; в - автомобиль с увеличенной вме- стимостью кузова; г — авторастворовоз; д - автобетоновоз; е - битумовоз; ж - бортовой автомо- биль для доставки кирпича; з — плитовоз; и - балковоз; к - панелевоз; л - фермовоз; м - сантех- кабиновоз Автомобили бортовые или общего назначения применяют для перевозки разнообразных строительных грузов - кирпича, сборных же- лезобетонных конструкций, пакетированных материалов, продукции деревообрабатывающих предприятий. Для более полного использова- ния тяговой мощности двигателя часто применяют дополнительно прицепы одноосные, двухосные, полуприцепы и автопоезда, состоя- щие из седельного тягача и навешиваемых на его седельно-сцепное устройство специализированных полуприцепов. Находят широкое рас- пространение бортовые автомобили повышенной проходимости, имею- щие две или три ведущие оси. Автомобили — самосвалы используют для перевозки сыпучих строительных грузов, грунтов, строительного мусора. Достоинства са- мосвалов - механическая разгрузка перевозимого груза. Самосвалы по типу кузова подразделяют на универсальные и специальные, предназна- ченные для перевозки только одного вида груза. По направлению раз- грузки самосвалы бывают трех типов - с разгрузкой назад, боковой на одну или две стороны, с разгрузкой на три стороны. Нашли примене- ние автопоезда с самосвальными прицепами и землевозы. Материалы, имеющие малую плотность подобно керамзиту, в целях полного ис- з Э-804 65
пользования грузоподъемности транспортируют на специальных авто- мобилях с увеличенной вместимостью кузова до 40 м3. Только в ис- ключительных случаях раствор и бетонную смесь транспортируют ав- тосамосвалами, что неэффективно из-за возможного расслоения смеси, подверженности перевозимого груза внешним атмосферным воздейст- виям и потерям в пути цементного (известкового) молока, вытекающе- го из заднего борта. За последние годы парк самосвалов полностью обновился. Кремен- чугский автозавод выпускает трехосные самосвалы КрАЗ-6510 с 8-ку- бовым кузовом с задней разгрузкой грузоподъемностью 13,5 т, КрАЗ-65055 с 10-кубовым кузовом на 16 т, КрАЗ-65032 полнопривод- ной модификации грузоподъемностью 15 т. Минский автозавод также освоил трехосные самосвалы. Модель МАЗ-5516 перевозит 16 т в ку- зове ковшового типа объемом 10,5 м3. Полноприводной самосвал МАЗ-55165 в состоянии перевозить 15 т груза, а самосвальный автопо- езд МАЗ-5552 совместно с прицепом перевозит 31,6 т груза и имеет возможность разгрузки с трех сторон. В Белоруссии освоено производ- ство самосвала МЗКТ-6525 Волат, это единственный в своем классе полноприводной самосвал с односкатной ошиновкой всех колес, спо- собный перевозить 21 т груза. КамАЗ до последнего времени выпускал только строительные са- мосвалы КамАЗ-55111 грузоподъемностью 13 т. В настоящее время освоен выпуск тяжелого самосвала КамАЗ-6520 грузоподъемностью 20 т, 15-тонный КамАЗ-65115-04 и полноприводной трехосный КамАЗ- 65111 грузоподъемностью 14 т. Московский ЗИЛ освоил производство 10-тонного самосвала ЗИЛ-4514 на шасси семейства трехосных авто- мобилей. Совместное российско-итальянское предприятие ИВЕ- КО-УралАЗ освоило выпуск 20-тонного самосвала Урал-ИВЕКО-6329, изначально предназначенного для эксплуатации в тяжелых дорожных и климатических условиях. Чешская Татра разработала специально для России самосвал Татра 815-24 под названием «Ямал», в кузове ковшового типа которого объ- емом 13 м3 можно перевозить до 22 т груза в условиях бездорожья. Фирма Даймлер специально для Нового Уренгоя выпускает самосвал Мерседес-Бенц грузоподъемностью 20 т с объемом кузова 12,5 м3. Автомобили специального назначения предназначены для пере- возки в сохранном состоянии группы однородных грузов - панелево- зы, лесовозы, или одного вида - цистерны для цемента. Часто исполь- зуют специализированные прицепы и полуприцепы в сцепе с тягачем для перевозки сборных железобетонных конструкций - ферм, балок, панелей или тяжелых неделимых грузов. Нашли широкое применение специальные полуприцепы — цементовозы, известковозы, растворово- 66
зы. Все шире начинают применять автомобили, выполняющие одно- временно с перемещением грузов и их технологическую обработку - автобетоносмесители, автогудронаторы, авторастворовозы. Организацию доставки разнообразных строительных грузов можно осуществлять по нескольким основным схемам. При маятниковой схеме автотранспортные средства - само- свал, бортовая автомашина, тягач с неотцепляемым прицепом грузов определенное время простаивают под погрузкой и разгрузкой этого груза. Маятниковая схема автотранспортных перевозок эффективна при наличии приобъектных складов или при сосредоточенном строи- тельстве сооружений из однотипных конструктивных элементов. В этом случае в транспортном цикле бывают задействованы специали- зированные автопоезда, когда отдельный поезд или группа автопоез- дов перевозят изделия определенной номенклатуры с их разгрузкой по частям у строящихся однотипных объектов. Маятниково-челночную схему характеризуют значительно меньшие простои транспортного средства. С помощью тягача на стройплощадку привозят прицеп с грузом, отцепляют его, прицепляют свободный, возвращаются с ним к месту погрузки на завод, отцепляют прицеп, оставляя его под загрузку, прицепляют ранее загруженный прицеп и отвозят его к месту назначения. За транспортным средством фактически оказываются закрепленными три прицепа — один находит- ся под разгрузкой, другой - под погрузкой, третий в это время транс- портируется. Существует и третья, челночно-кольцевая схема доставки грузов с помощью панелевоза и нескольких прицепов. Прибыв на объ- ект и отцепив прицеп, панелевоз уезжает на второй объект, где отцеп- ляет другой прицеп, или разгружается. Возможна разгрузка на третьем объекте, откуда панелевоз со свободными прицепами направляется на завод за очередной партией груза. Достоинства схемы - более полное использование грузоподъемности транспортного средства и сокраще- ние простоев. В то же время возрастает продолжительность маневри- рования, установки прицепа под разгрузку, так как маневренность ав- томашины с одним-двумя прицепами, особенно в стесненных условиях проездов и строительных площадок резко затрудняется. 4.5. Конструкции автомобильных дорог При любом строительстве необходимо первоначально выполнить инженерную подготовку строительной площадки, в соответствии с генпланом проложить постоянные автомобильные дороги и проезды. 67
С целью экономии ресурсов эти дороги устраивают без верхнего ас- фальтового покрытия с тем, чтобы при завершении строительства вы- полнить необходимый ремонт основания и устроить верхнее покрытие. Часто генплан и стройгенплан не совпадают, поэтому необходимо про- кладывать временные подъездные пути, соединяющие строительные площадки с общей сетью автомобильных дорог и внутрипостроечные дороги, которые прокладывают до начала возведения основных объек- тов и по которым перевозят грузы внутри строительной площадки. В зависимости от класса и эксплуатационных свойств автомобиль- ные дороги в строительстве классифицируют: улучшенные (постоянные), устраиваемые на прочном основании с верхним покрытием из асфальтобетона или железобетона; из бетонных и железобетонных плит, укладываемых на песча- но-гравийное основание; профилированные грунтовые, укрепленные песком, щебнем, гра- вием; временные из железобетонных плит, устраиваемые по естествен- ному основанию. Выбор типа конструкции дорожных одежд зависит от назначения дороги, климатических условий, уровня грунтовых вод, вида грунта земляного полотна и характеристики подстилающего слоя. Дороги на строительных площадках могут быть тупиковыми и кольцевыми, должны быть предусмотрены разворотные площадки и разъезды. Ширина дорожного покрытия автомобильной дороги при однополосном движении должна быть не менее 3,5 м, а при двухпо- лосном с уширением для стоянки машин при разгрузке -6 м. При ис- пользовании тяжелых машин и автопоездов, доставке длинномерных грузов ширину проезжей части увеличивают до 8... 12 м. Обычно ми- нимальный радиус закругления дорог принимают 12 м, но при этом увеличивают ширину проезжей части на закруглении. Так при ширине дороги 3,5 м на закруглении ширина ее возрастает до 5,0 м. Основные составные части автомобильной дороги внегородского типа: полоса отвода - участок по ширине, отводимый для строительства дороги; проезжая часть дороги - средняя часть полосы отвода, по которой происходит движение транспорта; обочины — полосы с обеих сторон проезжей части, служащие упо- рами для ее одежды и предназначенные для стоянки транспорта; дорожное полотно - проезжая часть вместе с обочинами; 68
кюветы — водосточные канавы треугольной или трапецеидальной формы для отвода воды с поверхности полотна дороги с минимальным уклоном 3%, устраиваемые непосредственно за обочинами; обрезы — участки земли, располагаемые за кюветами до самых гра- ниц отвода, служащие для объездов и складирования материалов во время ремонта дороги; виражи - односкатные участки на закруглениях дороги с уклоном в сторону центра закругления и уширением дороги в этом месте на 1...2 м. Для предохранения земляного полотна от намокания проезжей час- ти придают серповидный двускатный поперечный профиль с уклоном 3...5% для грунтовых дорог и 1,5...2% - для улучшенных; обочины имеют уклоны 5—6%. Автомобильные дороги состоят из земляного полотна, дорожной одежды и инженерных сооружений - мостов, труб и т. д. Земляное по- лотно - спрофилированная поверхность грунта в насыпи или выемке (рис. 4.2). Оно должно отвечать требованиям устойчивости дорожной одежды при любом изменении температурного и водного режимов. Дорожная одежда покрывает земляное полотно и передает на него нагрузку от транспортных средств. Дорожное покрытие устраивают в зависимости от капитальности самой дороги. Основание часто состо- ит из двух слоев. Верхний слой, выполненный из бетона, железобето- на, щебня и гравия, воспринимает основные эксплуатационные нагруз- ки. Нижний слой, обладающий необходимой несущей способностью, должен хорошо дренировать воду и его обычно устраивают из щебня, гравия и песка. В качестве железобетонных дорожных плит применяют плиты пря- моугольной и клиновидной формы в плане. Покрытия из прямоуголь- ных дорожных плит (длиной 2,5—3 м, шириной 1 — 1,5 м, толщиной 0,14—0,22 м и массой 0,63—1,8 т) просты в устройстве, могут воспри- нимать повышенные нагрузки, пригодны для эксплуатации сразу после укладки в любое время года, при любой погоде. Дороги часто устраи- а) 2 3 i=2...3%> 4 Рис. 4.2. Детали автомобильной дороги: ° - поперечный разрез; б - разрез дорожной одежды; I - кювет; 2 - обочина; 3 - дорожная одеж- да, 4 - земляное полотно, 5 - покрытие, 6 — основание; 7 - подстилающий слой 69
вают колейными - одно- и двухпутными с разъездами. Клиновидные плиты позволяют устраивать покрытие проезжей части сразу на всю ширину дороги и с любым радиусом на поворотах (без укладки моно- литного бетона). На прямых участках покрытие монтируют чередова- нием широкой и узкой сторон. 4.6. Рельсовый транспорт. Подвижной состав железных дорог Железнодорожный транспорт занимает важное место в перевозках строительных грузов и выполняет внешние, внутрикарьерные и про- чие виды перевозок. Достоинства железнодорожного транспорта - сравнительно низкая стоимость перевозок, возможность благодаря большой грузоподъемности единиц подвижного состава использовать небольшое количество транспортных средств для доставки значитель- ных грузов, независимость от погодных условий. Эти достоинства особенно полно реализуются при транспортировании грузов на рас- стояния, превышающие 200 км. При малых расстояниях перевозок значительно возрастает время под погрузкой и разгрузкой и связан- ные с ними простои, а значит резко увеличивается себестоимость пе- ревозки грузов. Основными тяговыми средствами железнодорожного транспорта являются мотовозы с двигателями внутреннего сгорания, тепловозы с более мощными двигателями (не требующие большого количества воды, как паровозы), электровозы, имеющие более высокий КПД по сравнению с тепловозами, большую мощность, а значит и общую мас- су перевозимых грузов. Современный парк бункеров для перевозки грузов характеризует- ся многообразием типов и конструкций, вызванных необходимостью учета различных требований: сохранности перевозимого груза, меха- низации разгрузки, взвешивания, дозирования грузов и т. д. Основ- ные типы бункеров перемещения (подвижного состава) (рис. 4.3) сле- дующие: крытые вагоны, выпускаемые с боковыми люками, дверными про- емами и раздвижной крышей, что обеспечивает перевозку широкой номенклатуры строительных грузов; полувагоны для перевозки различных сыпучих, длинномерных и других строительных грузов и могут иметь люки в полу, боковых и торцевых стенках, одно- или двухскатный пол; 70
Рис. 4.3. Подвижной состав железнодорожного транспорта: а — крытый вагой; б — платформа; в — цистерна; г — полувагон; д - вагон-хоппер; е — думпкар платформы для перевозки различных железобетонных изделий, лесоматериалов, оборудования; крытые вагоны-хопперы для транспортирования цемента, извести и других порошкообразных грузов, требующих защиты от атмосфер- ных осадков. В крыше таких вагонов имеются продольные и круглые загрузочные люки, а внизу кузова - люки со специальными пневмати- ческими разгрузочными механизмами. Вагоны-хопперы выпускают различных модификаций, отличающихся формами, количеством колес- ных пар и объемами перевозимых грузов; цистерны для перевозки цемента, других сыпучих и наливных гру- зов. Кузовом является емкость цилиндрической формы, оборудованная верхним загрузочным и нижним разгрузочным сливами; вагоны-самосвалы (думпкары) для транспортировки щебня, гравия, песка, глины, других сыпучих грузов и пород, разрабатываемых при производстве вскрышных работ. Они могут разгружаться в сторону за счет поднимающихся и откидывающихся продольных бортов или оп- рокидыванием самого вагона; вагоны специализированного назначения для перевозки определен- ного груза в тяжелых условиях; они имеют усиленные ходовые части из-за увеличенных нагрузок на них. Для разгрузки железнодорожных бункеров используют вагоноопро- кидыватели, мостовые, железнодорожные и гусеничные краны, обору- дованные крюком, грейфером, электромагнитом и другими грузоза- хватными приспособлениями. Вагоны часто разгружают автопогрузчи- ками, цистерны с нижним сливом - приборами пневморазгрузки, с верхним сливом - с помощью насосов. Для ускорения процесса раз- грузки специально оборудуют площадки вагоноопрокидывателями, эс- такадами, повышенными путями с приемными устройствами или пло- щадками с одной или двух сторон железнодорожных путей, приемны- ми бункерами, расположенными между рельсами. 71
4.7. Конструкции железных дорог Рельсовые пути в зависимости от требований, предъявляемых к ним в процессе проектирования, строительства и эксплуатации, под- разделяют: дороги общей сети страны; железные дороги промышленных предприятий; они не включены в общероссийскую сеть и предназначены для перевозки рабочих и грузов промышленных предприятий; железные дороги строительных площадок, которые в свою оче- редь классифицируют на подъездные пути, соединяющие строи- тельные площадки с общей сетью железных дорог, пристанями, сырьевыми базами, и внутриплощадочные пути, обслуживаю- щие перевозки в пределах строительной площадки. Железные дороги строительной площадки устраивают широкой ко- леи, если железнодорожный транспорт предусмотрен в проекте строя- щегося предприятия* или при большом объеме доставляемых им гру- зов на строительную площадку (более 1 млн. т в год). Узкоколейные дороги используют при перевозках грузов из карьеров на строитель- ную площадку, если по каким-то причинам нельзя задействовать более эффективные виды транспорта - автомобили, троллейвозы, транспор- теры большой протяженности. Дороги широкой колеи возводят шириной 1520 мм, узкой колеи - 750 мм, ширина дорог за рубежом в большинстве случаев 1435 мм. Ширина дорог - расстояние между внутренними гранями головок рельсов. Железные дороги по сроку службы, а значит, капитальности и ка- чества их устройства, подразделяют на постоянные и временные. По- стоянные пути устраивают для эксплуатации строящегося промыш- ленного предприятия и используют их на период строительства для перевозки грузов и пассажиров. Временные пути прокладывают в местах производства работ и переносят по мере продвижения строи- тельных работ с участка на участок; они предназначены для переме- щения железнодорожных кранов или подвозки строительных материа- лов к месту производства работ. Железнодорожный путь состоит из следующих основных частей: верхнего и нижнего строений, инженерных сооружений - мостов, труб, туннелей. Верхнее строение пути (рис. 4.4) - рельсы, которые соединяют на накладках и подкладках к шпалам и балласт. Рельсы выпускают сле- дующих марок Р-75; Р-65; Р-50; Р-43, цифра обозначает массу 1 п. м пути. Чем тяжелее рельсы, тем капитальнее путь. Длина рельсов 12,5 и 72
Рис. 4.4. Поперечный разрез верхне- го строения железнодорожного пути (в скобках приведены значения для дорог узкой колеи): / рельсы; 2 - шпалы; 3 - балластный слой; 4 — земляное полотно 1520(750) Т 2700(1500) 3150(1700) 5000(3200) 2 3 4 25 м, в настоящее время в связи с изменением марок стали появилась возможность рельсы сваривать плетями до 800 м и устраивать так на- зываемый «бархатный путь». Чем меньше стыков рельсов, тем меньше износ их и колесных пар. Шпалы служат для крепления стальных рельсов и передачи давле- ния от рельса на балласт. Они могут быть деревянными, пропитанны- ми для долговечности креозотом, металлическими и железобетонными. На 1 км пути укладывают от 1440 до 2000 шт. шпал; чем их больше, тем лучше и капитальнее железнодорожный путь. Размеры стандарт- ных деревянных шпал - высота 12,6 см, ширина 21,5 см, длина 2,7 м, шпалы из других материалов имеют меньшее сечение. Балласт - песчаная или гравелистая призма высотой 15...30 см, в которую втапливают шпалы. Балластный слой укладывают из хоро- шо дренирующего материала (песок, шлак, гравий, щебень), обеспечи- вающего пропуск атмосферных вод с последующим направленным их стоком в кюветы. Чем лучше и прочнее балласт, тем большие скоро- сти можно допускать, тем меньше износ шеек у бандажей колес, так как на них оседает меньше пыли и грязи. Тип рельсов, шпал и толщи- ну балластного слоя принимают в зависимости от капитальности дорог и нагрузки, приходящейся на ось подвижного состава. К верхнему строению пути также относят поворотные круги с креплениями и стре- лочные переводы. К нижнему строению относят земляное полотно, которое являет- ся одним из главнейших элементов железнодорожного пути, от состоя- ния которого зависит исправность верхнего строения. Основные требо- вания к земляному полотну - прочность и устойчивость во времени. Ширину полотна определяют необходимостью размещения на нем балластного слоя и устройства обочин шириной 0,25...0,4 м. Для стока атмосферных вод верхняя площадка земляного полотна однопутных Дорог имеет сливную призму высотой 0,15 м. Земляное полотно уст- раивают в виде насыпей и выемок по типовым поперечным профилям. Железнодорожное полотно с прилегающими участками местно- сти включает в себя следующие элементы: 73
полосу отчуждения — участок земли, отводимый для строительства железной дороги; она, как правило, проходит по границам лесопосадок или снегозащиты и служит для возможного расширения дороги в бу- дущем; сливную призму, предназначенную для организации стока воды с полотна дороги; ширина ее зависит от количества принятых путей; откосы, зависящие от категории грунта, заложение их может быть от 1: 1,25 до 1: 1,5; кюветы, устраиваемые с двух сторон полотна, служат для отвода воды; их глубина 30 см, продольный уклон от 0,005 до 0,01; нагорную канаву, предназначенную для недопущения воды к месту строительства дороги и в период ее эксплуатации; резервы - выемки, устраиваемые с обеих сторон дороги, грунт ко- торых используют для устройства железнодорожной насыпи; кавальеры — места, куда перемещают излишний грунт при устрой- стве железнодорожного пути в выемке. Они расположены справа и слева от пути и объем их равен объему выемок; банкет — насыпь, служащая для ограждения сооружения от воды; их устраивают с одной или двух сторон от железнодорожного полотна; банкетные канавы, предназначенные для ограждения банкетов от размывания. Важной характеристикой железнодорожного пути является его про- дольный уклон, который обычно определяют в тысячных долях про- цента, например 15°/сх, или 0,0015. Уклон участка пути измеряют отно- шением разности отметок конечных точек участка с однообразным ук- лоном к длине горизонтальной проекции этого участка, т. е. тангенсом угла наклона. Продольный уклон, тип рельсов, количество шпал на 1 км пути, возможные закругления и другие факторы оказывают важное влияние на основные эксплуатационные показатели участков железной дороги - пропускную и провозную способность. Пропускная способность - наибольшее количество поездов, которое можно пропустить по участ- ку пути за единицу времени (час, смену, сутки). Провозная способ- ность - наибольшее количество грузов, которое можно перевезти под- вижным составом на определенном участке пути за единицу времени (т/сут). Зависимость провозной и пропускной возможностей участка пути, например, между двумя станциями, выражают графиками движе- ния, которые являются документами, характеризующими фактическую работу транспорта во времени. 74
4.8. Специальные виды горизонтального транспорта Эта группа транспорта очень многочисленна. К ней относят как специализированные виды автомобильного и железнодорожного транспорта, так и применяемые в особых условиях строительства - при транспортировании материалов через овраги, реки, по крутым склонам гор. Автобетоносмесители предназначены для транспортирования и доставки потребителю отдозированных компонентов бетонной смеси, готовой бетонной смеси, приготовления бетонной смеси (подвижной и малоподвижной) в пути следования или по прибытию на строитель- ную площадку. С технологической точки зрения автобетоносмесители являются наиболее совершенным видом специализированного транс- порта для перевозки бетонной смеси, особенно для объектов, удален- ных от районного бетонного завода на расстояния, превышающие тех- нологически допустимые для товарных бетонов, в случаях невозмож- ности или неэффективности сооружения приобъектных бетоносмеси- тельных установок. Авторастворовозы используют для перевозки и порционной выда- чи строительного раствора на объектах. Технологическое оборудова- ние включает цистерну, покрытую теплоизоляционным материалом и снаружи облицованную листовой сталью; она позволяет использо- вать авторастворовоз при температурах до - 5°С. В верхней части цис- терны имеют откидные двустворчатые крышки для залива раствора, а в нижней задней части - выгрузочное отверстие с затвором-отсекате- лем, позволяющим выливать раствор порциями. Внутри цистерны име- ют лопастной вал для перемешивания и перемещения раствора к вы- грузочному отверстию. Автобитумовозы и автогудронаторы предназначены для транс- портировки битумных материалов с температурой до 200°С от нефте- перерабатывающих заводов к месту производства работ. Конструкция автобитумовозов представляет собой теплоизолированную цистерну с наружной облицовкой. Внутри цистерны имеются две перегородки Для придания большей жесткости и гашения гидравлических ударов и две трубы системы подогрева битума. Имеется загрузочное отверстие и фланец для присоединения сливного трубопровода. Конструкция ав- тобитумовоза позволяет сохранять температуру битума в цистерне при транспортировании без его подогрева и подогревать битум при необ- ходимости до рабочей температуры. 75
Автоцементовозы используют для бестарной перевозки порошко- образных и пылевидных строительных грузов. Их выпускают двух ти- пов: с пневматической разгрузкой и пневматической самозагрузкой и разгрузкой. Первый тип предназначен для перевозки цемента с заво- дов или элеваторов на стройки, второй тип - для вакуумной самоза- грузки со складов или железнодорожных вагонов и пневматической разгрузкой в склады потребителя. Автоцементовозы представляют со- бой цилиндрические цистерны-полуприцепы на седельном тягаче и имеют уклон 7...9° в сторону разгрузки. Цистерна снабжена разгрузоч- ным патрубком; давление обеспечивается от компрессора, смонтиро- ванного на шасси тягача. Для перевозки кирпича в контейнерах и пакетах на поддонах на- шли применение специализированные бортовые автопоезда. Штучные строительные грузы - трубы, сваи, лесоматериалы перевозят на борто- вых машинах и машинах со специальным кузовом (удлиненным, без бортов, с устройствами для саморазгрузки). Подвесные канатные дороги применяют для доставки песка, щебня, гравия, известняка с карьера на предприятие строительной индустрии или в водные и рельсовые виды транспорта. Подвесные канатные дороги используют одноканатные и двухканатные. Бункеры перемещения, в основном вагонетки, поддерживают и транспортиру- ют с помощью одного каната, который является несущим и одновре- менно тяговым; канат огибает на конечных пунктах шкивы и являет- ся замкнутым. Один шкив предназначен для натяжения каната, дру- гой связан с электромотором и является ведущим. Таким образом, по одной нитке каната движутся груженые, по второй - возвращаются порожние вагонетки. 4.9. Погрузка-разгрузка строительных грузов Транспортировка строительных грузов включает погрузку на мес- те отправления и разгрузку на месте прибытия. Процессы погруз- ки-разгрузки в настоящее время полностью механизированы, для этих целей используют машины и механизмы общего и специального назначения. По принципу работы все механизмы для погрузочно-разгрузочных работ подразделяют на две группы: работающие независимо от транс- портных средств и механизмы, являющиеся частью конструкции транспортных средств. К первой группе механизмов относят все типы кранов, погрузчики цикличного и непрерывного действия, механиче- ские лопаты, передвижные ленточные конвейеры, пневматические раз- 76
грузчики и др. Во вторую группу входят автомобили-самосвалы, транспортные средства с саморазгружающимися платформами, авто- номные средства для саморазгрузки и погрузки и т. п. Краны стреловые автомобильные, на пневмоколесном и гусенич- ном ходу, башенные, козловые, мостовые, кран-балки широко исполь- зуют при погрузке и разгрузке железобетонных и металлических кон- струкций, оборудования, материалов, перевозимых в пакетах, контей- нерах и т.п. Краны, оборудованные специальными захватными при- способлениями и грейферами, применяют при погрузке и разгрузке ле- соматериалов, щебня, гравия, песка и других сыпучих и мелкокуско- вых материалов. Для подачи к месту производства работ бетонной смеси используют краны, оборудованные специальными бункера- ми-бадьями. Погрузчики (рис. 4.5) нашли широкое распространение в строи- тельстве. С их помощью выполняют значительный объем погрузоч- но-разгрузочных работ благодаря их высокой мобильности и универ- сальности. Наиболее широко в строительстве используют универсаль- ные одноковшовые погрузчики, многоковшовые погрузчики и автопо- грузчики. Одноковшовые самоходные погрузчики оборудованы ковшом для погрузки и выгрузки сыпучих и кусковых материалов. В качестве на- весного и сменного оборудования они могут быть снабжены вилочны- ми подхватами, челюстным захватом, бульдозерным отвалом, рыхли- телем, экскаваторным ковшом обратной лопаты. Одноковшовые по- грузчики выпускают с передней разгрузкой ковша, разгрузкой на сто- рону и разгрузкой назад. На строительных площадках погрузчики Рис. 4.5. Погрузчики разного назначения: ° - одноковшовый с задней разгрузкой (в момент загрузки и выгрузки); б - одноковшовый фрон- тальный с опрокидным ковшом; в - то же, с челюстным ковшом; г - многоковшовый; д - автопо- грузчик с вилочным подхватом; 1 — шнек-питатель; 2 — ковшовый элеватор; 3 — рама; 4 — загру- зочный лоток; 3 — вилочный подхват; б - телескопический подъемник 77
используют для выгрузки и перемещения грузов на небольшие рас- стояния, перемещения их к подъемно-транспортным механизмам, для загрузки приемных бункеров растворных и бетонных узлов, для раз- личных вспомогательных работ. Многоковшовые погрузчики (механизмы непрерывного действия) предназначены для погрузки сыпучих и мелкокусковых материалов в автосамосвалы и другие транспортные средства. Это самоходная ма- шина, на раме которой укреплены черпающий механизм - питатель и элеватор или конвейер. Такие машины выпускают нескольких типов, они отличаются конструкцией питателя - подгребающие винты, зачер- пывающая шаровая головка, загребающие лапы и др. Автопогрузчики в качестве рабочего органа имеют телескопиче- ский подъемник с вилочным захватом; в качестве сменного оборудова- ния используют крановую стрелу, ковш, зажимы для штучных грузов и другие приспособления. Находят широкое применение погрузчики с телескопической стре- лой, которые можно назвать универсальными, так как они способны грузить сыпучие строительные материалы, контейнеры, могут исполь- зоваться и как подъемники с платформой для рабочих. Поднимаемые грузы достигают (у разных производителей) 3,2...4,5 м, высота подъе- ма-до 13 м. Конструктивное решение универсальной тележки на пневмоколесном ходу позволяет легко и быстро менять и присоеди- нять навесное оборудование, в том числе укосину, удлиняющую стре- лу, разнообразные ковши, крановый крюк, бадьи для бетона. Скорость перемещения погрузчиков достигает 25 км/ч. Привод на два или четы- ре колеса, гидростатическая трансмиссия и поворот задней оси на 90° обеспечивают высокую мощность и маневренность. Достоинством та- кого типа погрузчиков является полный подъем и опускание стрелы в пределах 10 с, выдвижение и втягивание — соответственно до 14 с. Телескопический погрузчик может быть использован благодаря этому как управляемый ленточный конвейер для перемещения грузов через проемы в помещения и из него. Когда погрузчик работает с подъем- ной платформой, все функции управления механизмом и стрелой мож- но переключить на платформу. К саморазгружающимся транспортным средствам помимо са- мосвалов и цементовозов относят автомобили с устройствами для бес- крановой саморазгрузки длинномерных конструкций или автономные крановые устройства (рис. 4.6 и 4.7). Массовое применение на строительных площадкаж мелкоштучных материалов и изделий привело к пакетированию (рис. 4.8) - формиро- ванию и скреплению в укрупненную единицу таких грузов, обеспечи- 78
Р и с. 4.6. Саморазгружаюшиеся автотранспортные средства: а - схема процесса саморазгрузки: б - самосвальный лесовоз; / - тягач, 2 — подвижная каретка; 3 - инвентарная подставка; 4 - полуприцеп; 5 - опрокидная площадка; 6 - откидная стойка; 7 - домкрат Рис. 4.7. Автомобили с автономными средствами разгрузки: а - автомобили с консольными крановыми установками; б - автомобили с порталами; в - автомобиль с монорельсом и тельфером; г - автомобиль со съемным кузовом-контейне- ром в)
Рис. 4.8. Примеры пакетирования строительных грузов: а - рулонных материалов, б - цилиндрических грузов; 1 - поддон Рис.4 9. Контейнеры для транспортирования строительных грузов: а - универсальные; б - специальный для перевозки рулонных материалов; в - для отделочной плитки; г - для линолеума; д - для битумной мастики; е - для элементов мусоропровода вающих при доставке в установленных условиях их целостность, со- хранность и позволяющих механизировать погрузочно-разгрузочные и складские работы. Применяют специальные технические средства - пакеты, контейнеры универсальные и специальные (рис. 4.9), предна- значенные для перевозки определенного вида грузов.
ГЛАВА 5 ТЕХНОЛОГИЯ РАЗРАБОТКИ ГРУНТА 5.1. Общие положения Производство строительно-монтажных работ и, в первую очередь, возведение подземной части зданий и сооружений, сопряжено с вы- полнением значительных объемов земляных работ. Земляные работы относят к наиболее тяжелым и трудоемким видам строительных работ, выполняемым в сложных условиях и в значительной степени завися- щих от природно-климатических факторов. Поэтому одной из задач, стоящих перед проектировщиками, технологами, строителями является разработка и реализация методов и технологий, способствующих со- кращению объемов земляных работ на строительной площадке. К их числу относятся: совершенствование конструкций земляных сооружений, применение свайных фундаментов, рациональное исполь- зование рельефа местности, устройство котлованов и траншей с верти- кальными стенками, минимизация объемов перевалок и перегрузок грунта, бестраншейная прокладка коммуникаций, повышение строи- тельных свойств грунта (закрепление, армирование, применение гео- синтетических материалов и др.). Этим целям служит также совершен- ствование средств механизации земляных работ, применение машин и сменного рабочего оборудования, позволяющих обеспечить проект- ную геометрию земляного сооружения. Все перечисленные факторы соответствуют реализации одного из принципов современного строительства - гибкости, когда каждая из применяемых технологий адаптирована к конкретным условиям строи- тельной площадки. Земляные работы относятся к комплексу работ нулевого цикла, в состав которого входят: отрывка котлованов и траншей, устройство Дренажей, усиление и подготовка оснований под здание, возведение Фундаментов и стен, перекрытий, туннелей, выполнение обратной за- сыпки грунта в пазухи между фундаментами и откосами котлованов и Др. Работы нулевого цикла считают завершенными после устройства 81
подземной части здания со всеми коммуникациями и элементами под- земных сооружений. Земляные работы относят к наиболее тяжелым и трудоемким ви- дам строительных работ. Их выполняют различными методами, выде- ляемыми в четыре группы: механический, гидравлический, взрывной и ручной. Кроме этого в ряде случаев для повышения несущей способ- ности грунта его вытрамбовывают, разрабатывают методом бурения. 5.2. Виды земляных сооружений Результатом разработки грунта является земляное сооружение, представляющее собой инженерное сооружение, устраиваемое из грун- та в грунтовом массиве или возводимое на поверхности грунта. Земля- ные сооружения разделяют: по отношению к поверхности грунта - выемки, насыпи, подзем- ные выработки, обратные засыпки; по сроку службы — постоянные и временные; по функциональному назначению - котлованы, траншеи, ямы, сква- жины, отвалы, плотины, дамбы, дорожные полотна, туннели, планиро- вочные площадки, выработки; по геометрическим параметрам и пространственной форме — глу- бокие, мелкие, протяженные, сосредоточенные, простые, сложные и т.п. Наиболее характерные типы земляных сооружений представлены на рис. 5.1. К постоянным относят сооружения, предназначенные для долго- срочной эксплуатации - земляные плотины, каналы, полотно рельсо- вых и безрельсовых дорог, выемки и насыпи, возводимые при плани- ровке. К временным земляным сооружениям относят выемки, отры- ваемые при возведении фундаментов жилых и промышленных зданий, мостов, плотин, траншеи для прокладки водопроводных, канализаци- онных, газовых и других сетей, насыпи для временных дорог и запруд. Каждое земляное сооружение должно быть устойчивым, прочным и защищенным от размыва водой. Выемки шириной более 3 м называют котлованами, более узкие выемки для ленточных фундаментов или сетей коммуникаций - тран- шеями, выемки под отдельно стоящие фундаменты или столбы - яма- ми. Эти сооружения имеют дно и боковые поверхности, наклонные от- косы или вертикальные стенки. Выемки, разрабатываемые для добычи недостающего для строительства грунта, называют резервами', насыпи, в которые осуществляют отсыпку излишнего грунта, — кавальерами 82
Р и с. 5.1. Виды земляных сооружений: / — поперечный профиль выемок: а — траншея прямоугольного профиля; б — котлован (траншея) трапецеидальной формы; в - профиль постоянной выемки; 1 - бровка откоса; 2 - откос; 3 - бер- ма; 4 - основание откоса; 5 - дно откоса; 6 - банкет; 7 - нагорная канава; И - сечеиия подзем- ных выработок: г - круглое; д - прямоугольное; 111 - профили насыпи: е - временной насыпи; ж - постоянной; IV - обратная засыпка: з - пазух котлована; и - траншей или отвалами. Места для отсыпки строительного и другого мусора называют свалками, а места, где осуществляют разработку песка, щеб- ня и других строительных материалов - карьерами. Выемки, закрытые с поверхности земли и устраиваемые для прокладки транспортных и коммуникационных туннелей называют подземными выработками. Выемки имеют дно и наклонные откосы, после устройства подземных сооружений (или подземной части сооружений) выполняется обратная засыпка пазух — заполнение грунтом пространства между сооружением и откосами котлована. 5.3. Состав технологического процесса разработки грунта Производство земляных работ на объекте связано с переработкой грунта, который в полном объеме или частично разрабатывается, пере- мещается, укладывается, планируется, уплотняется, подвергается дру- гим видам воздействий, в том числе взрыву, размыву водой, трамбова- нию, бурению, термообработке и т.п. Процессы, осуществляемые в ходе переработки грунта, могут быть Разделены на три группы: основные, подготовительные и вспомога- тельные. 83
Основными процессами переработки грунта, в результате которых создаются земляные сооружения заданных параметров, являются: раз- работка грунта в выемках, укладка грунта в насыпи, погрузка и его пе- ремещение в пределах строительной площадки, транспортировка грун- та за ее пределы, послойное разравнивание и уплотнение грунта, рых- ление мерзлых и трудноразрабатываемых грунтов, обратная засыпка пазух земляного сооружения. Этим основным процессам сопутствуют подготовительные и вспомогательные процессы, при этом подготовительные процессы осуществляют до начала разработки грунта, а вспомогательные — до или в процессе возведения земляных сооружений. К ним соответствен- но можно отнести: понижение уровня грунтовых вод, устройство про- тивофильтрационных завес и экранов, укрепление грунтов, разбивку земляных сооружений на местности, временное крепление стенок кот- лованов и траншей, срезку недоборов грунта, прокладку и содержание подъездных дорог, укладку геотекстильных материалов, контроль ка- чества работ и др. Для выполнения значительных объемов земляных работ использу- ют разнообразную строительную технику - экскаваторы, бульдозеры, скреперы, средства гидромеханизации, взрывную технику. Механовоо- руженность земляных работ достигла 98%, в отдельных случаях без использования механизмов приходится осуществлять зачистку дна кот- лованов, откосов, отрывку отдельных ям, траншей и т. д. Производи- тельность ручного труда даже с привлечением специализированного инструмента и средств малой механизации ниже механизированного в 20...30 раз. 5.4. Строительные свойства грунтов Грунт представляет собой естественную среду, в которой размеща- ется подземная часть зданий и сооружений. Грунтами в строительстве называют породы, залегающие в верхних слоях земной коры и пред- ставляющие собой главным образом рыхлые и скальные породы. Раз- личают следующие основные виды грунтов: песок, супесь, суглинок, глина, лессовый грунт, торф, гравий, растительный грунт, различные скальные и уплотненные грунты. От строительных свойств грунтов за- висит прочность и устойчивость возводимых сооружений, методы про- изводства, трудоемкость и стоимость работ. При выборе методов производства земляных работ необходимо учитывать следующие основные характеристики грунтов: плотность, влажность, липкость, разрыхленность, сцепление, угол естественного 84
откоса, сложность (трудоемкость) разработки. В зависимости от этих характеристик грунты в строительстве рассматривают с точки зрения: пригодности в качестве оснований различных зданий и сооруже- ний и размера допускаемой на них нагрузки; возможности их использования в качестве постоянных сооруже- ний, т. е. как материала для устройства насыпей и выемок; целесообразности или возможности применения того или иного метода разработки грунтов. Песчаные грунты — сыпучие в сухом состоянии, не обладают свой- ством пластичности. Они водопроницаемы, при определенной скоро- сти течения воды размываются, с изменением влажности меняется и объем песка. Наибольший объем имеет песок во влажном состоянии (все пространство между частицами заполнено водой), наименьший объем имеет песок насыщенный водой (более тяжелый песок осел на дно, вода выдавила из пор воздух и сама поднялась в верхние слои), промежуточное положение занимает песок в сухом состоянии (свобод- ное пространство между частицами заполнено воздухом). Глинистые грунты — связные и обладающие свойством пластично- сти. Глины сильно впитывают воду и при этом сильно разбухают. При замерзании вода увеличивается в объеме до 9%, благодаря чему гли- нистые грунты сильно пучатся, при высыхании грунты, наоборот, с трудом отдают влагу, уменьшаются в объеме и трескаются. Во влаж- ном состоянии глина пластична и почти водонепроницаема, с увеличе- нием влажности сцепление частиц глины уменьшается, и глина легко размывается проточной водой. Суглинок имеет свойства глины, супесь — песка, но в значительно меньшей степени. В глинистых грунтах особо выделены лессовидные грунты. В сухом состоянии лесс обладает значительными прочностью и твердостью, но при соприкосновении с водой легко ее впитывает, при этом расплывается, сильно уменьшается в объеме, резко теряет несущую способность, становится просадочным. Гранулометрический состав грунта. В зависимости от среднего размера частиц, мм, составляющих грунт, их подразделяют на: глинистые-< 0,005; пылеватые-0,005...0,05; пески-0,03...3; гравий-3...40; галька, щебень-40...200; камни, валуны->200 Пески, в свою очередь, подразделяют на: мелкий - более 50% объ- ема составляют частицы размером 0,1...0,25 мм; средний - то же, час- тицы 0,25 ...0,5; крупный - 0.5...3 мм. Важным компонентом большинства грунтов является наличие в них глинистых частиц. Грунты, в зависимости от содержания в их объеме глинистых частиц подразделяются: пески - < 3%; супеси - 85
3...10%; суглинки - 10...30%; песчаные глины - 30...60%; тяжелые глины - > 60%. Влажность грунта характеризуют степенью насыщения грунта водой и определяют отношением массы воды в грунте к массе твер- дых частиц грунта. В зависимости от влажности, грунты подразделяют на маловлажные (до 5%), влажные (до 30%), насыщенные водой (> 30%). Воду, находящуюся в порах влажных и насыщенных водой грунтов, называют грунтовой. Коэффициент фильтрации грунта. Скорость движения грунто- вых вод зависит от пористости грунта; она различна для разных грун- тов и пород и поэтому характеризует водопроницаемость этих грун- тов. Скорость движения грунтовой воды, (м/сут) называют коэффици- ентам фильтрации грунта. Чем меньше размер частиц грунта, тем меньше и поры между этими частицами, а значит и скорость фильтра ции воды между ними и наоборот. Коэффициенты фильтрации для различных грунтов, м/сут: глина - 0; суглинок - < 0,05; мелкозерни- стый песок - 1...5; гравий - 50...150. Плотность грунта - это масса 1 м3 грунта в естественном со- стоянии, т. е. в плотном теле. От плотности и силы сцепления частиц грунта между собой зависит производительность строительных машин. Плотность различных видов грунта изменяется в значительных преде- лах. Так, плотность илистых грунтов в среднем составляет 0,6 т/м3, песчаных грунтов - 1,6... 1,7 т/м, скальных грунтов - 2,6...3,3 т/м3. Сцепление грунта характеризуют начальным сопротивлением сдвигу, оно зависит от вида грунта и его влажности. Так, сила сцепле- ния для песчаных грунтов составляет 0,03...0,05 МПа, для глинистых - 0,05...0,3 МПа. Разрыхляемость. При разработке грунт разрыхляется и его объем по сравнению с первоначальным увеличивается. По этой причине раз- личают объем грунта в естественном и разрыхленном состоянии. Уве- личение объема грунта при разрыхлении сильно отличается для раз- личных грунтов и называется первоначальным разрыхлением. Со вре- менем этот разрыхленный грунт под воздействием нагрузки от выше- лежащих слоев, под влиянием атмосферных осадков или механическо- го воздействия постепенно уплотняется. Однако грунт не занимает того объема, который он занимал до разработки. Степень разрыхлен- ности грунта после его осадки и уплотнения называют остаточным разрыхлением. Величины первоначального и остаточного разрыхления выражают в % по отношению к объему грунта в плотном состоянии. Коэффициенты, учитывающие эти приращения объема грунта, называ- ют коэффициентами первоначального и остаточного разрыхления (табл. 5.1). 86
Таблица 5.1 Коэффициенты разрыхления для различных грунтов Наименование грунтов Коэффициенты разрыхления первоначального остаточного Глина 1Д6...1.32 1,04-1,09 Суглинок 1,14—1,28 1,02-1,05 Торф 1Д..13 1,03-1,04 Песок и супесь 1,08—1,17 1,01-1,03 Для ускорения уплотнения грунтов, отсыпанных в насыпь, приме- няют искусственное уплотнение катками, трамбованием, вибрацией, а для песчаных грунтов удобнее активный пролив водой. Липкость - способность грунта при определенной его влажности прилипать к поверхности различных предметов. Большая прилипае- мость грунта усложняет выгрузку грунта из ковша механизма или ку- зова, условия работы транспорта и др. Липкость определяют усилием, необходимым для отрыва прилипшего предмета от грунта (для глин липкость достигает 0,05 МПа). Классификация грунтов по трудности их разработки (удельное сопротивление резанию). Классификация приводится в ЕНиР 2-1-1 «Земляные работы». Она учитывает свойства различных грунтов и конструктивные особенности землеройных и землеройно-транспорт- ных машин, которые применяют для разработки грунтов. Для одноков- шовых экскаваторов грунты подразделяют на 6 групп, для многоков- шовых экскаваторов и скреперов - на 2 группы, для бульдозеров и грейдеров - на 3 группы. Для разработки грунта вручную принято 7 групп, а именно: песок, супесок, суглинок, глина, лесс - группы 1...4; крупнообломочные грун- ты - группа 5; скальные грунты — группы 6 и 7. Грунты 1...4 групп легко разрабатываются ручным и механизиро- ванным способами, последующие группы - грунты требуют предвари- тельного рыхления, в том числе и взрывным способом. Крутизна откосов. По условиям техники безопасности рытье кот- лованов и траншей с вертикальными стенками без их крепления до- пускается только в грунтах естественной влажности на глубину, не превышающую следующих значений: в насыпных, песчаных и граве- листых грунтах - 1 м; в супесях - 1,25 м; в суглинках и глинах - 1,5 м; в особо плотных нескальных грунтах - 2,0 м. Допускается рытье траншей глубиной до 3 м без креплений в осо- бо плотных нескальных породах при условии, что они будут разраба- тываться с помощью механизмов и без спуска рабочих в эти траншеи. При глубине больше указанной котлованы и траншеи разрабатыва- 107 с откосами или с креплением стенок. 87
Допустимая крутизна откосов в грунтах естественной влажности из условий безопасного производства работ зависит от глубины разраба- тываемой выемки или высоты насыпи и принимается по табл. 5.2. Таблица 5.2 Допустимая крутизна откосов Грунты Крутизна откосов при глубине выемки, м ДО 1.5 от 1,5 до 3 от 3 до 5 Насыпной, естественной влажности 1: 0,25 1: 1 1: 1,25 Песчаный и гравелистый влажный 1:0,5 1: 1 1: 1 Супесь 1:0,25 1: 0,67 1: 0,85 Суглинок 1:0 1:0,5 1:0,75 Глина 1:0 1: 0,25 1: 0,5 Лессовый грунт сухой 1: 0 1:0,5 1:0,5 Крутизна откоса зависит от угла естественного откоса, при кото- ром грунт находится в состоянии предельного равновесия, определяю- щими факторами которого являются угол внутреннего трения грунта, силы внутреннего сцепления и давление вышележащих слоев грунта. 5.5. Подготовительные процессы при производстве земляных работ 5.5.1. Разбивка земляных сооружений Разбивка сооружений состоит в установлении и закреплении их по- ложения на местности. Разбивку осуществляют с помощью геодезиче- ских инструментов и различных измерительных приспособлений. Разбивку котлованов начинают с выноса и закрепления на местно- сти в соответствии с проектом строительства основных рабочих осей, за которые обычно принимают главные оси здания. После этого во- круг будущего котлована на расстоянии 2...3 м от его бровки парал- лельно основным разбивочным осям устраивают обноску. Обноска разового использования состоит из забитых в грунт ме- таллических стоек или вкопанных деревянных столбов и прикреплен- ных к ним досок. Доска толщиной не менее 40 мм должна иметь об- резную грань, обращенную кверху, и прикрепляться не менее чем на три столба строго горизонтально. Более совершенной является инвен- тарная металлическая обноска. Для пропуска транспортных средств в обноске устраивают разрывы. При значительном уклоне местности обноску делают уступами. 88
На обноску переносят основные разбивочные оси и, начиная от них, размечают все основные оси здания. Все оси закрепляют на об- носке гвоздями или пропилами и нумеруют. На металлической обнос- ке разметку осей осуществляют краской. Размеры котлована поверху, а после его отрывки и понизу, а также другие характерные точки от- мечают хорошо видимыми колышками или вехами. После возведения подземной части здания основные разбивочные оси переносят на его цоколь. Для линейно протяженных сооружений (траншей) устраивают только поперечные обноски, которые располагают на прямых участках трассы через 50 м, на закруглениях - через 20 м. Обноску устраивают также на всех пикетах и точках перелома профиля трассы. 5.5.2. Водоотлив и понижение уровня грунтовых вод При устройстве выемок, расположенных ниже уровня грунтовых вод, необходимо осушать водонасыщенный грунт и обеспечивать его разработку в нормальных условиях. Кроме этого необходимо предот- вращать попадание грунтовой воды в котлованы, траншеи и выработки в период производства в них работ. Эффективным технологическим приемом решения таких задач яв- ляется откачка грунтовой воды. Котлованы и траншеи при неболь- шом притоке грунтовых вод разрабатывают с применением открыто- го водоотлива, а если приток воды значителен и большая толщина водонасыщенного слоя, подлежащая разработке, то до начала произ- водства работ уровень грунтовых вод искусственно понижают с ис- пользованием различных способов закрытого водоотлива, называемо- го водопонижением. Открытый водоотлив применяют для откачки протекающей воды непосредственно из котлованов или траншей насосами. При от- крытом водоотливе грунтовые воды просачиваются через откосы и дно котлована и направляются по прорытым водосборным канавам или лоткам к специально устроенным в пониженной части котлована приямкам, называемым зумпфами, откуда вода выкачивается диа- фрагмовыми или центробежными насосами соответствующей произ- водительности. Насосы подбирают в зависимости от дебита (притока) вод, а сам дебит рассчитывают по формулам установившегося движе- ния грунтовых вод. Водосборные канавы устраивают шириной по дну 0,3...0,6 м и глу- биной 1...2 м с уклоном 0,01—0,02 м в сторону приямков. Сами приям- 89
ки в устойчивых грунтах крепят в виде деревянного сруба без дна, а в оплывающих грунтах еще шпунтовой стенкой. Открытый водоотлив является простым и доступным способом борьбы с грунтовыми водами, но имеет серьезный технологический недостаток. Восходящие потоки грунтовой воды, протекающей через стенки и дно котлованов и траншей, разжижают грунт и выносят из него на поверхность мелкие частицы. В результате такого вымывания этот способ имеет ряд существенных недостатков: снижается естественная прочность основания выемки за счет размыва его проточной водой; наличие воды на дне выемки затрудняет разработку грунта; требуется крепление стенок выемок, так как движение воды к зумпфам приводит в движение и грунты; подток воды к водосборной канаве может вызвать ослабление оснований зданий и сооружений, расположенных рядом со строящимся объектом. В тех случаях, когда водоотлив оказывается нецелесообразным, применяют искусственное понижение уровня грунтовых вод (водопо- нижение). Водопонижение обеспечивает снижение уровня грунтовых вод (УГВ) ниже дна будущей выемки. Понижение уровня грунтовых вод со- стоит в откачке грунтовых вод глубинными на- сосами из шахтных колодцев (рис. 5.2) или бу- ровых водопонижающих скважин, расположен- ных в непосредственной близости от будущего котлована или траншеи. При этом УГВ резко понижается, ранее насыщенный водой грунт и теперь обезвоженный, разрабатывается как грунт естественной влажности. При водопони- жении появляется возможность сохранять в це- лостности откосы выемок и предотвращать вы- нос частиц грунта из-под фундаментов ближай- ших зданий. Для искусственного водопонижения разрабо- тано несколько других эффективных способов, основными из которых являются иглофильтро- вой, вакуумный и электроосмотический. ffi. ^^77 .4 Рис. 5.2. Схема скважины-колодца: / - привод насоса; 2 обсыпка; 3 — фильтровая колонна, 4 - водо- подъемная труба, 5 - насос 90
Иглофильтровый способ искусственного понижения УГВ основан на использовании иглофильтровых установок, состоящих из стальных труб с фильтрующим звеном в нижней части (иглофильтр), водосбор- ного коллектора на поверхности земли и самовсасывающего вихревого насоса с электродвигателем. Стальные трубы погружают в обводнен- ный грунт по периметру котлована (рис. 5.3) или вдоль траншеи. Иглофильтр состоит из двух частей: фильтрующего звена и над- фильтровой трубы (диаметр иглофильтра 40...50 мм). Фильтрующее звено в свою очередь состоит из внутренней глухой и наружной пер- форированной труб. Эта труба с наружной стороны обмотана проволо- кой, усилена фильтрационной и защитной сетками; снизу труба закан- чивается фрезерным наконечником, внутри которого размещены шаро- вой и кольцевой клапаны (рис. 5.4, а). Для опускания иглофильтра в рабочее положение при сложных грунтах применяют пробуривание скважин, в которые и опускаются иглофильтры (при глубинах до 6...9 м). В песках и супесчаных грунтах иглофильтры погружают гидравлическим способом (рис. 5.4, б), путем подмыва грунта под фрезерным наконечником водой с напором до 0,3 МПа. Поступая в верхнюю часть наконечника, вода опускает шаровой Рис. 5.3. Иглофильтровый способ водопонижения: а - общая схема водопонижения; б — площадка, подготовленная для водопонижения; 1 - игло- фильтр; 2 — котлован; 3 - магистральная сеть водопонижения; 4 — депрессионная кривая пониже- ния уровня грунтовых вод; 3 — насосная станция 91
клапан, поступает под давлением к низу наконечника, размывает окру- жающий грунт, в том числе и по периметру трубы. Под действием собственной массы иглофильтр погружается в грунт, кольцевой клапан в процессе погружения трубы закрывает пространство между наруж- ной и внутренней трубами. После погружения иглофильтра на рабо- чую глубину полое пространство вокруг трубы частично заполняется просевшим грунтом, частично засыпается крупнозернистым песком или гравием. При включении всей системы на режим откачки воды (рис. 5.4, в), шаровые клапаны иглофильтров вследствие ползучести и под влияни- ем вакуума поднимаются вверх и закрывают отверстие, одновремен- но кольцевой клапан опускается, открывая путь грунтовой воде через ячейки сеток в пространство между трубами и далее во внутреннюю трубу. Иглофильтры позволяют при одноярусном расположении понизить уровень грунтовых вод на 4...5 м, при двухъярусном - на 7...9 м. Игло- фильтры располагают на расстоянии 0,5 м от бровки котлована или траншеи. Узкие траншеи глубиной до 4,5 м и шириной до 4 м осуша- ют одним рядом иглофильтров, при большей ширине и глубине - дву- мя рядами. Рис. 5.4. Схема работы иглофильтровой установки: а - общий вид; б - период погружения иглофильтрового звена в грунт; в - период водопониже- ния; г — эжекторный иглофильтр; 1 — гибкий шланг; 2 — надфильтровая труба; 3 — иглофильтровое звено; 4 - внутренняя труба; 5 - наружная перфорированная труба; 6 - спиральная фильтрующая обмотка; 7 - кольцевой клапан; 8 — седло; 9 - шаровой клапан; 10 - ограничитель; 11 - зубчатый наконечник; 12 - суженный участок трубы; 13 - зона разрежения; 14 - наружная труба эжектора; 75 - насадка эжектора 92
Расстояние в ряду между иглофильтрами назначают в зависимости от свойств грунта и глубины понижения уровня грунтовых вод. Для среднезернистых грунтов при коэффициенте фильтрации 2...60 м/сут расстояние принимают в пределах 1—1,5 м, в сильно фильтрующих крупнопесчаных и песчаногравелистых грунтах расстояние сокращают до 0,75 м. Иглофильтровая установка состоит из ряда иглофильтров, погру- жаемых в грунт по периметру будущего котлована, по одной или двум сторонам траншеи. На поверхности земли иглофильтры присоединяют водосборным коллектором к насосной установке. При работе насосов в режиме откачки воды благодаря дренирующим свойствам грунта уровень воды в иглофильтре и окружающих грунтовых слоях понижа- ется, что приводит к образованию нового УГВ, который называется депрессионной кривой. Вакуумный способ водопонижения основан на использовании эжекторных водопонизительных установок. Эти установки используют для понижения уровня грунтовых вод в мелкозернистых грунтах (мел- козернистые и пылеватые пески, супеси, илистые и лессовые грунты с коэффициентом фильтрации 0,02... 1 м/сут), в которых применять лег- кие иглофильтровые установки нецелесообразно. При работе вакуум- ных водопонизительных установок вакуум возникает в зоне эжектор- ного иглофильтра (рис. 5.4, г). Эжекторная установка применима для понижения уровня грун- товых вод одним ярусом до глубины 15...20 м; оптимальные усло- вия для работы эжектора - 8...18 м. Фильтровое звено эжектора ре- шено по принципу легкого иглофильтра, а надфильтровое звено со- стоит из наружной и внутренних труб с эжекторной насадкой. По- гружение в грунт колонки надфильтровых труб осуществляется, как и у иглофильтра, гидравлическим способом, грунт размывается, тру- ба опускается под действием силы тяжести. Когда колонка опусти- лась до необходимого уровня во внутрь ее опускают внутреннюю трубу с эжектором. В рабочий период к насадке эжектора подается рабочая вода с по- верхности под давлением 0,75—0,8 МПа в кольцевое пространство ме- жду внутренними и наружными трубами. Выходя из эжекторной на- садки, струя этой воды создает разряжение в окружающем кольцевом пространстве и подсасывает воду из основной рабочей трубы. В результате резкого изменения скорости движения рабочей воды в насадке создается разрежение и тем самым обеспечивается подсос Грунтовой воды. Грунтовая вода, смешиваясь с рабочей, поступает по трубе наверх под действием всасывающего насоса в циркуляционный 93
резервуар. Откаченная из грунта вода отводится из водосборного ре- зервуара самотечным трубопроводом за пределы котлована или строи- тельной площадки. Явление электроосмоса используют для расширения области при- менения иглофильтровых установок в грунтах с коэффициентом фильтрации менее 0,05 м/суи. В этом случае наряду с иглофильтрами в грунт на расстоянии 0,5... 1 м от иглофильтров со стороны котлована погружают стальные трубы или стержни на глубину, идентичную по- гружению иглофильтров. Иглофильтры подключают к отрицательному (катод), а трубы или стержни - к положительному полюсу источника постоянного тока (анод) (рис. 5.5, б). Электроды размещают относительно друг друга в шахматном по- рядке. Шаг, или расстояние анодов и катодов в своем ряду принимают одинаковым в пределах 0,75...1,5 м. В качестве источника электропи- тания применяют сварочные аппараты или передвижные преобразова- тели электрического тока. Мощность генератора постоянного тока оп- ределяют из необходимой силы тока 0.5...1 А на 1 м2 площади элек- троосмотической завесы при напряжении в цепи 30...60 В. Под дейст- вием силы электрического тока вода, содержащаяся в порах грунта, освобождается и перемещается по направлению к иглофильтрам. Бла- годаря электроосмосу коэффициент фильтрации грунта возрастает в 5...25 раз. Применение каждого из описанных методов понижения уровня грунтовых вод зависит от мощности водоносного слоя, коэффициента фильтрации грунта, параметров земляного сооружения и строительной площадки. Решение о выборе метода должно быть также обосновано Рис. 5.5. Схемы иглофильтровых установок с вакуумным (а) и электроосмотическим (б) водопонижением: I - вакуум-насос; 2 - депрессионная кривая после понижения уровня воды иглофильтром; 3 — фильтрующее звено; 4 - центробежный насос; 5 — стальная труба (анод); 6 - иглофильтр (катод); 7 - депрессионная кривая после электроосушения 94 4
и с позиций охраны окружающей среды и экологической безопасности возводимого объекта. Использование установок для искусственного водопонижения вы- зывает необходимость решения задач экологического характера. В первую очередь - это необходимость применения экологически чис- тых технологий, которые не допускали бы загрязнения подземных вод, попадания в них вредных примесей. Нередко при интенсивной откачке грунтовых вод в районе строи- тельства нарушаются гидрогеологические условия, взаимосвязь под- земных вод с поверхностными, в результате чего могут произойти на- рушения действующих водозаборных систем, осушение родников и т. д. Продолжительные откачки грунтовых вод особо опасны на за- строенных городских территориях, так как они могут вызвать оседание земной поверхности, деформации зданий и сооружений, смещение осей инженерных сетей. Поэтому выбор способов защиты земляных сооружений от воздействия подземных вод должен сопровождаться анализом и разработкой соответствующих природоохранных меро- приятий. 5.5.3. Создание искусственных противофильтрационных завес и экранов Для ограждения котлованов, траншей, подземных выработок и за- щиты проводимых в них строительных работ от поступления грунто- вых вод в зависимости от физико-механических свойств грунта, его состояния, мощности водоносных слоев существуют следующие спо- собы закрепления грунта: замораживание, инъецирование в грунт рас- творов-отвердителей, создание тиксотропных противофильтрационных экранов и завес, устройство шпунтовых ограждений. В сильно водонасыщенных грунтах (плывунах) при разработке глу- боких выемок, подземных сооружений создаются противофильтраци- онные завесы при помощи естественного или искусственного замора- живания грунтов. Естественное замораживание применяют в районах с низкими температурами. В летнее время выкапывают котлован до уровня грунтовых вод, а затем в период наступления морозов допускают промерзание грунта на откосах и дне выемки на глубину 20...30 см. После этого послойно (10... 15 см) снимают грунт, давая каждый раз промерзнуть грунту вглубь на 30 см. Таким образом, возникает 95
льдогрунтовая оболочка, защищающая выемку от проникания в нее грунтовых вод. Искусственное замораживание грунтов применяют при высоком уровне грунтовых вод (в сильно водонасыщенных грунтах и плыву- нах) при строительстве шахт, туннелей, при разработке котлованов (глубоких выемок) в песчаных, супесчаных и суглинистых грунтах. Цель замораживания - создание льдогрунтовой оболочки вокруг со- оружения, под защитой которой будет осуществляться разработка вы- емки (рис. 5.6). По периметру разрабатываемого котлована погружают заморажи- вающие колонки из труб, соединенных между собой сетью из двух трубопроводов, которые подключены к холодильной камере. Замора- живающая колонка (охлаждающая игла) состоит из двух труб — наруж- ной диаметром ПО мм с замкнутым и заостренным нижним концом и внутренней трубы диаметром порядка 35 мм, при этом внутренняя труба не замкнутая и она не доходит до низа наружной. К верху на- ружной трубы приварена крышка, через нее пропущена внутренняя труба, по которой подается замораживающий раствор, и сбоку в верх- ней части наружной трубы приварена отводящая труба, по которой уже использованный охлаждающий раствор подается снова в холо- дильную камеру; на этих отводящих трубах закреплены термометры для контроля за температурой рассола. Для замораживания грунтов используют холодильную установ- ку, подающую хлористый кальций или другой охлаждающий рас- твор - рассол (растворы солей с низкой температурой замерзания) в погруженные в грунт замораживающие колонки. Раствор хлори- стого кальция в холодильнике охлаждается до температуры -2О...-25°С под действием хладоагентов - углекислоты (диоксид уг- лерода) или аммиака и под давлением подается во внутреннюю пи- тательную трубу и из нее выливается, попадая в замкнутую наруж- ную трубу, соприкасающуюся с грунтом. Перемещаясь по этой тру- бе снизу вверх под действием давления, раствор нагревается за счет поглощения тепла от грунта через стенку наружной трубы, одновре- менно охлаждая грунт, возвращается в холодильник с остаточной температурой около -5 °C, где снова охлаждается и вновь поступает в систему труб. Вокруг охлаждающей колонки, по которой проходит рассол, со временем образуется цилиндр замороженного грунта, диаметр кото- рого со временем увеличивается и максимально может доходить до 3 м. Через некоторое время после начала замораживания (часы, но 96
б) Рис. 5.6. Принципиальная схема искусственного замораживания грунтов: а — площадка в процессе замораживания грунта; б — схема замораживающей колонки; 1 — колон- ки; 2 — льдогрунтовые цилиндры; 3 — котлован; 4 — холодильная установка; 5 — замораживающая колонка; 6 - труба для подачи замораживающего раствора; 7 - труба для отвода использованного раствора в холодильную установку; 8 — замороженный цилиндр грунта; Р — водонепроницаемый пласт грунта чаще сутки), соседние цилиндры замороженного грунта сливаются (смерзаются) в сплошную стенку мерзлого грунта, которая препят- ствует проникновению грунтовой воды в котлован, т. е. выполняет функцию конструкции ограждения временной выемки. Заморожен- ная стенка должна быть заглублена до водонепроницаемого пласта грунта для предотвращения доступа воды во внутреннюю полость снизу. Расстояние между колонками зависит от гидрогеологических и температурных условий производства работ, глубины предполагае- мой выемки и в большинстве случаев оказывается в пределах 1,5...3 м. Устройство тиксотропных противофильтрационных экранов толщиной 0,15...0,25 м производят с применением механизмов удар- ного, режущего, вибрационного и водовоздушного действия. В качест- ве машины ударного действия используют копровый агрегат, который вплотную друг к другу погружает в грунт несколько стальных шпун- тин или пустотелых свай. Затем первый погруженный элемент извле- кают гидравлическим трактором, а в образовавшуюся полость подают глиноцементный или глинистый раствор, обладающий тиксотропными свойствами. Тиксотропную суспензию приготовляют из бентонитовой глины, способной абсорбировать, т. е. поглощать воду в количестве, до 4 мм 97
7 раз большем собственной массы, а после водонасыщения загусте- вать, приобретая гидрофобные (водоотталкивающие) свойства. Извлеченный элемент погружают в месте, расположенном от по- следнего погружения на расстоянии не более чем ширина стороны по- перечного сечения погруженного элемента. Процесс повторяется до тех пор, пока не будет сформирована противофильтрационная завеса. Погружение и извлечение пустотообразующих элементов можно вы- полнять с использованием вибрационного оборудования. В массиве грунта бурится скважина глубиной до 10 м и диаметром 0,5 м. В мо- мент, когда бур начинает извлекаться из скважины, через его полный вал под давлением подается цемент и перемешивается с разрыхленным грунтом. В грунте образуется цементно-грунтовая свая. Затем на рас- стоянии, меньшем диаметра сваи, бурится новая скважина, в которой также устраивается цементная колонна. Между двумя колоннами сно- ва бурят скважину, при этом частично захватывая материал двух со- седних свай. В результате образуется стенка из сомкнутого рада свай, обладающая противофильтрационными свойствами. Оборудование по- зволяет устраивать не только вертикальные, но и наклонные сваи (до 15° во всех направлениях). В последние годы в практике зарубежного строительства получил распространение вертикальный дренаж, устраиваемый при помощи дренирующих свай и дренирующих стен. Вначале производят буре- ние скважины диаметром около 90 см и глубиной до 6 м в обсадной трубе. В готовую скважину помещают арматурный каркас, внутри ко- торого закреплена труба, в нижней части имеющая ряд отверстий для поступления в нее грунтовой воды. В полость между обсадной и внутренней дренажной трубами опускают бетонолитную трубу и далее ведут бетонирование сваи методом вертикально перемещаю- щейся трубы (ВПТ). В основание сваи подают фильтр-бетон и одно- временно начинают подъем обсадной трубы. Затем бетонируют сваю обычным бетоном. Рыхление грунта производят для скальных, мерзлых и других плотных и трудных для разработки грунтов. Для этой цели применяют навесное оборудование на экскаваторах - шар- и клин-молоты, на тракторы и бульдозеры навешивают прицепные рыхлители и плуги. Для рыхления особо плотных пород применяют взрывные работы. В результате разрыхления грунты переходят в более низкую группу, разработка их упрощается.
5.6. Вспомогательные процессы при производстве земляных работ 5.6.1. Временное укрепление стенок выемок При возведении подземной части зданий и сооружений особые требования предъявляются к откосам и стенкам выемок. Необходи- мость их крепления, а также конструкции крепления зависят от гид- рогеологических условий и конструкции подземной части возводимо- го сооружения. Вертикальные стенки в грунтах естественной влажности при отсут- ствии грунтовых вод допускаются без крепления: при глубине выемок в песчаных и крупнообломочных грунтах не более 1 м, в супесях — 1,25 м, в суглинках и глинах - 1,5 м, в особо плотных грунтах -2 м. При больших глубинах для предотвращения обвалов и оползней стенок выемок устраивают откосы, параметры которых определяются и регламентируются СНиПом. Необходимость устройства откосов ве- дет к значительному увеличению габаритов земляного сооружения и соответственно объемов разработки грунта, повышению материаль- ных и трудовых затрат. Для уменьшения объемов земляных работ, а также в случаях, когда разработка выемок с откосами невозможна из-за стесненности площад- ки или наличия грунтовых вод, устраивают выемки с вертикальными стенками. Временное крепление стенок земляного сооружения может быть выполнено в виде деревянного или металлического шпунта, деревян- ных щитов с опорными стойками при подкосном креплении стенок (рис. 5.7). Шпунтовое ограждение является наиболее надежным, но и самым дорогим из существующих способов. Применяют шпунт при разработ- ке выемок в водонасыщенных грунтах вблизи существующих зданий и сооружений. Шпунт, металлический или деревянный, забивают в грунт на глубину, превышающую глубину будущего котлована на 2...3 м (величина расчетная), чем обеспечивают устойчивое и естест- венное состояние грунта за пределами выемки. В качестве металличе- ских стоек используют прокатные профили (швеллер, двутавр, трубы) или специально выпускаемый прокат (рис. 5.7, д'). Шпунт может быть сплошным в виде единой стенки, если шпунт прерывистый, то между стойками по мере отрывки котлована забива- ет деревянную забирку - щиты, отдельные доски, брусья. 99
ж) Рис. 5.7. Способы крепления стенок выемок; а - подкосное; б - анкерное; в - консольное; г - консольное из буронабивных свай или «стены в грунте»; д — из различных типов стальных шпунтов; е — распорное с горизонтальными щитами и прозорамн; ж - инвентарная трубчатая распорная рама; з - инвентарные щиты ограждений (за- бирка); 1 - щит забирки сплошной; 2 - полость, засыпаемая землей; 3 - стойка деревянная; 4 - распорка; 5 - подкос; 6 - клин-анкер; 7 - дно котлована; 8 — анкерная тяга; 9 - щит забирки с прозорамн; 10 - трубчатая распорная рама; 11 - типы стального шпунта; 12 - спашзл муфта; 13 - шпунтовая стенка; 14 — буронабивные сваи; 15 - то же, в обсадной трубе; 16 - металлическая распорка; 17 — стойка распорной рамы; 18, 19 — наружная и внутренняя трубы распорки
Распорное крепление применимо для узких траншей (рис. 5.7, ж) глубиной 2...4 м в сухих и маловлажных грунтах и состоит из вертикаль- ных стоек, горизонтальных досок, дощатых (сплошных или несплошных) щитов и распорок, прижимающих стойки и щиты к стенкам траншеи. Стойки, как и распорки, устанавливают по длине траншеи через 1,5...1,7 м одна от другой и по высоте - через 0,6...0,7 м. При связных грунтах ес- тественной влажности и глубине до 3 м горизонтальную забирку устраи- вают из досок толщиной 5 см с прозорамн на ширину доски, при боль- шей глубине забирку делают сплошной из щитов. Распорное крепление трудоемко и затрудняет производство работ в траншее, особенно при прокладке коммуникаций, если позволяют условия, то применяют другие виды креплений. Вместо деревянных стоек и раскосов используют стальные трубча- тые стойки и телескопические распорки, длина которых изменяется за счет вращения винтовых муфт. Эти инвентарные распорные рамы эф- фективны ввиду их малой массы, легкого монтажа и демонтажа. Ме- таллические трубчатые стойки по высоте имеют отверстия для крепле- ния распорок. Распорка телескопического типа (рис. 5.7, з) состоит из наружной и внутренних труб, поворотной муфты и опорных частей. В зависимости от ширины траншеи расстояние между стойками уста- навливают путем выдвижения внутренней трубы из наружной, которое фиксируется болтом-стопором, вставляемым в совмещенное отверстие труб. Полное прижатие щитов к стенкам выемки осуществляют пово- ротом до упора муфты с винтовой нарезкой. Анкерное крепление. Для восприятия опрокидывающих моментов, возникающих от действия грунта на шпунтовые, свайные и другие ог- раждения выемок, применяют анкерные устройства (грунтовые анке- ры). Анкеры устраивают в одном или нескольких уровнях по высоте откоса под углом к горизонту до 25°. Основная деталь анкера - растягиваемый элемент (тяга) выполняет- ся из металла. Анкерную тягу одним концом крепят к конструкции стенки, а другим — в грунтовой массив за пределы возможной призмы обрушения и закрепляют там при помощи инъецируемого в грунт рас- твора (рис. 5.7, б). Грунтовой анкер устраивают следующим образом. После разработки котлована до определенной отметки под углом к го- ризонту забуривают скважину диаметром 20...30 см и глубиной 8...20 м, часто применяя при этом обсадные трубы. Тягу заводят в скважину, После чего в нее инъецируют раствор, замоноличивая анкер по всей Длине или только в нижней его части. Когда раствор затвердеет, анкер натягивают. Грунтовые анкеры располагают через 3...5 м. 101
Конструкции анкеров отличаются материалом, из которого изготов- лена тяга, несущей способностью и способом закрепления в грунте. Наиболее простое и часто встречаемое анкерное крепление выпол- няется следующим образом. На уровне дна котлована или траншеи вдоль стенок забивают с шагом 1,5...2,0 м (в зависимости от глубины котлована и влажности грунта) стойки на глубину 0,5... 1,0 м ниже уровня дна котлована. Эти стойки на уровне верха котлована оттягива- ют анкерными тягами в виде двух пластин, на расстояние, превышаю- щее угол естественного откоса и прикрепляют эти пластины к наклон- но забитому анкеру. За установленными и закрепленными стойками укладывают щиты или дощатую забирку. Анкерные тяги несколько за- глубляют в грунт, чтобы они не мешали передвижению людей по бровке котлована. Подкосное крепление обычно устраивают при отрывке широких котлованов с расположением внутри котлована. Крепление состоит из щитов или досок, прижатых к грунту стойками, раскрепленными под- косами с защемлением с помощью упоров. Вертикальные стойки при- обретают устойчивость за счет наклонных подкосов и горизонтальных распорок, при этом получившийся треугольник устойчив от скольже- ния благодаря забиваемым наклонным анкерам в угле соединения рас- порки и подкоса. Дощатые щиты устанавливают между стенками кот- лована и стойками, свободное расстояние между ними засыпают зем- лей для создания цельной единой конструкции, которая всегда будет устойчивой. Подобное крепление используют ограниченно, так как подкосы и упоры, расположенные в котловане, усложняют производст- во основных работ. По мере выполнения или окончания работ крепление котлованов и траншей разбирают снизу вверх. 5.6.2. Искусственное закрепление грунтов Закрепление грунтов представляет собой совокупность и многообразие существующих методов, в результате применения которых повышаются прочность грунта, он становится неразмываемым, при использовании от- дельных методов грунт дополнительно становится водонепроницаемым, повышается его противодействие агрессивным грунтовым водам. Закрепление грунтов применяют при создании вокруг разрабаты- ваемых выемок водонепроницаемых завес или повышения несущей способности грунтовых оснований. В зависимости от физико-механи- ческих свойств грунта и требуемых прочностных характеристик, на- 102
значения закрепления и других свойств укрепленного грунта применя- ют цементацию, силикатизацию, битумизацию, термический, химиче- ский, электрохимический и другие способы искусственного закрепле- ния грунта. Цементация осуществляется для закрепления крупно- и среднезер- нистых песков и трещиноватых скальных пород и выполняется путем нагнетания в грунт цементного раствора через инъекторы. Инъектор (рис. 5.8) состоит из отдельных звеньев гладких и перфорированных труб длиной 1,5 м и внутренним диаметром 19...38 мм; внизу он имеет острый наконечник, а в верхней части - наголовник, к которому при- соединяется шланг для подачи раствора под давлением. На глубину до 15 м инъекторы погружаются забивкой пневматическими молотами, Рис. 5.8. Цементация оснований: ° - погружение инвестора; 6 - нагнетание раствора; « - последовательность нагнетания раствора при устройстве протявофильтрационной завесы; г - схема цементации нисходящими зонами; д - схема цементации восходящими зонами; 1 - отбойный молоток; 2 — оголовок; 3 - труба-удлини- Тель. 4 — перфорированная часть с острием; 6 - домкраты; 7 - растворопровод; 8 - зоны цемента- ции; 9 - скважины; 1-я, 2-я и 3-я - эоны цементации по высоте 103
вибропогружателями, при больших глубинах погружения предвари- тельно пробуривают скважины, в которые трубы и опускают. В зависимости от выявленных характеристик закрепляемых грун- тов, расчетных прочностных величин грунта через инъекторы подается цементный раствор состава от 1: 1 до 1: 10 по массе (цемент: вода); оптимальное давление обычно соответствует 1 атм на I пог. м трубы инъектора. Радиус закрепления в трещиноватых скальных породах достигает 1,2...1,5 м, в крупнозернистых песках - 0,5...0,75 м, в песках средней крупности - 0,3...0,5 м. Прочность укрепленных грунтов мо- жет достигать 3,5 МПа. Нагнетание раствора в скважину прекращают при достижении заданного поглощения или когда при заданном давле- нии резко снижается расход раствора (за 20 мин в скважину попадает менее 10 л раствора). Силикатизация (химический способ) - последовательное на- гнетание в грунт водного раствора силиката натрия (жидкого стек- ла) и ускорителя твердения (раствора соли хлора, обычно хлористо- го кальция). Часто этот способ называют двухрастворным закрепле- нием. Применима силикатизация в песках, плывунах, лессовидных грунтах, она позволяет повысить прочность, водонепроницаемость и общую устойчивость грунта. Метод может применяться как в су- хих, так и насыщенных водой грунтах, даже при высоких коэффи- циентах фильтрации - от 2 до 80 м/сут. В грунт последовательно нагнетают при давлении до 15 атм (1,5 МПа) раствор жидкого стек- ла и хлористого кальция, которые в результате химической реакции образуют нерастворимое вещество (гель кремниевой кислоты), прочно соединяющее в единый монолит примыкающий естествен- ный грунт (рис. 5.9). Как и при цементации, инъекторы изготовляют из стальных цель- нотянутых труб с внутренним диаметром 19...38 мм и толщиной стен- ки не менее 5 мм. Нижняя перфорированная часть инъектора имеет длину 0,5—1,5 м. Насосы для нагнетания подбирают с расчетом подачи раствора в каждый установленный инъектор от 1 до 5 л/мин. При мелких пылеватых песках удобнее нагнетать в грунт под дав- лением до 5 атм (0,5 МПа) раствор фосфорной кислоты и жидкого стекла, в результате реакции также получается нерастворимый гель (кремниевой кислоты и фосфорнокислого натрия). Однорастворное закрепление из смеси силиката натрия и отверди- теля применяют для слабодренирующих грунтов с коэффициентом фильтрации менее 0,3 м/сут. Прочность закрепленного грунта находит- ся в пределах 0,3—0,6 МПа. 104
Рис. 5.9. Химическое закрепление грунтов: а - точечное закрепление; б - закрепление массива; / - инъектор; 2 - зона закрепления, 3 - пер- форированная часть инъектора В лессовидные грунты нагнетают при давлении до 5 атм (0,5 МПа) только раствор жидкого стекла, который вступает в реакцию с содер- жащимися в этих грунтах солями кальция, также в итоге получается нерастворимый гель (кремниевая кислота + гидрат оксида кальция + сернокислый натрий). Таблица 5.3 Прочность н радиус закрепления прн силикатизации Грунты Прочность, МПа Радиус закрепления, м Пески крупнозернистые 3,0-3,5 1,3-2,5 Пески мелкозернистые 1,5...2,0 0,8-1,0 Плывуны 0,4-0,5 0,3...1,0 Лессовидные грунты 0,6...0,8 0,3-1,0 Способом силикатизации укрепляли основание Большого театра, Кремлевской стены, этот метод широко используется при проходке шахт и туннелей при строительстве метрополитенов. Битумизация применяется для закрепления песчаных и сильно трещиноватых грунтов, но что более важно - прекращение через них фильтрации воды. Горячий битум нагнетают в грунт через инъекторы, установленные в ранее пробуренных скважинах. К инъекторам, обог- реваемым электрическим током, горячий битум подается из котлов на- сосом по трубам при давлении, достигающем 50,..80 атм (5...8 МПа). Инъектор состоит из двух труб, внутренняя с отверстиями для выхода битума, опускается в грунт ниже наружной, защитной трубы. Нагнета- 105
ние битума осуществляется в несколько приемов. После первого на- гнетания под давлением 2...3 атм (0,2...0,3 МПа) битуму дают возмож- ность растечься по всем заполняемым полостям и начать затвердевать, уменьшаясь в объеме. Перед последующими нагнетаниями битум в скважине разогревают электронагревателями инъектора. Песчаные грунты можно закреплять холодной битумной эмульсией. Термическое укрепление грунтов заключается в обжиге лессо- видных и пористых суглинистых грунтов раскаленными газами через пробуренные в грунте скважины диаметром 10...20 см. Скважины про- буривают в шахматном порядке на расстоянии друг от друга 2...3 м и на глубину до 15 м, сверху устье скважины заканчивается бетонным оголовком, в котором размещается форсунка для сжигания топлива. К этой форсунке по самостоятельным шлангам подается топливо и сжатый воздух. Топливо может применяться жидкое (нефть, мазут, соляровое масло) или газообразное (природный или генераторный газ). Сжатый воздух подается под избыточным давлением, превышающим на 0,15...0,5 атм (15...50 кПа) давление в трубопроводе с топливом, благодаря этому избыточное давление позволяет отрывать пламя от форсунки и распространять его на всю глубину скважины. В процессе обжига в скважине поддерживается температура 600...1100°С. За счет такой высокой температуры происходит процесс расплавления и последующего спекания грунта. Обжиг может продол- жаться 5...10 сут., в результате образуется керамическая свая диамет- ром 2...3 м. Расход топлива за весь период обжига составляет до 100 кг/пог.м скважины. Прочность грунта в среднем 1,0... 1,2 МПа, но мо- жет доходить до 10 МПа. Электрическим способом закрепляют влажные глинистые грунты. Способ основан на использовании эффекта электроосмоса, для -чего через грунт пропускают постоянный электрический ток с напряженно- стью поля 0,5... 1 В/см2 и плотностью 1...5 А/м2. В результате действия тока глина осушается, сильно уплотняется и теряет способность к пу- чению. Электрохимическое закрепление грунтов. Это способ применя- ют для глинистых и илистых грунтов. В грунт параллельными рядами через 0,6... 1,0 м забивают металлические стержни или трубы, по кото- рым пропускают постоянный электрический ток напряжением 30... 100 В и силой тока 0,5...7 А на 1 м2 вертикального сечения закрепляемого грунта. Специфика электрохимического способа заключается в том, что при погружении в грунт чередуют через ряд металлические стержни (аноды) и трубы (катоды), через которые в грунт подается раствор хлористого кальция, силиката натрия, хлорного железа и других хими- 106
ческих добавок, увеличивающих проходимость тока, а значит и интен- сивность процесса закрепления грунта. Методы применимы при малых коэффициентах фильтрации грунта - 0,2...2 м/сут. В результате насыщения грунта раствором хлористого кальция и пропускания затем по этому грунту электрического тока в грунте происходят необратимые изменения, в частности они переста- ют пучиниться, увеличиваются их прочностные характеристики. 5.7. Механизированные способы разработки грунта Основным способом выполнения земляных работ является механи- зированная переработка грунта. Грунт разрабатывается, перемещается, укладывается, разравнивается, уплотняется с помощью землеройных и землеройно-транспортных машин, оснащенных соответствующим ра- бочим оборудованием. Выбор количества, типов и марок машин зави- сит от пространственной формы и геометрических параметров земля- ных сооружений, грунтовых и гидрологических условий строительной площадки, проектных сроков производства работ. Производство земляных работ в общем случае состоит из трех про- цессов: разработка выемки, транспортирование грунта, отсыпка иасыпи, при этом ведущим является процесс разработки грунта. Раз- работка выемок производится тремя основными способами: резанием, размывом струей и взрывным способом. При механическом способе разработки действуют усилия резания или скалывания грунта рабочи- ми органами различных машин. В результате определенные порции грунта отделяются от массива и могут быть перемещены. При разра- ботке способом резания применяют землеройные, землеройно-транс- портные и землеройно-планировочные машины. Землеройные машины - экскаваторы, канавокопатели отрывают грунт ножом ковша, отсыпают его в отвал или бункеры транспорта, располагаемые в непосредственной близости от землеройной машины. Землеройно-транспортные машины - скреперы и бульдозеры пред- назначены для разработки грунта в выемке, транспортирования его и отсыпки в насыпи. Эти машины обеспечивают полную механизацию всего комплексного процесса производства земляных работ. Землеройно-планировочные машины - прицепные и самоходные грейдеры и бульдозеры предназначены для разработки, перемещения и планирования грунта. 107
Для разработки грунта размывом струей воды и перемещения раз- жиженного грунта по трубам применяются гидромониторы, землесо- сные установки. Эффективной формой механизированного способа производства земляных работ является комплексная механизация. Основной прин- цип комплексной механизации заключается в том, что все машины, за- нятые на выполнении процессов и операций, должны соответствовать друг другу своими технико-экономическими и технологическими пара- метрами. В этом случае вводится понятие комплекта (системы) машин, а весь производственный процесс называют комплексно-механизиро- ванным технологическим процессом производства земляных работ. В зависимости от выполняемых технологических процессов маши- ны для земляных работ можно разделить на следующие группы: экскаваторы; землеройно-транспортные машины; погрузчики; машины для уплотнения грунта; машины и оборудование для разработки мерзлых грунтов; машины и оборудование для подготовительных работ; машины и оборудование для бурения скважин; машины для гидромеханической разработки грунта; машины для транспортировки грунта. 5.7.1. Разработка грунта одноковшовыми экскаваторами Одноковшовые строительные экскаваторы (ЭО) относятся к маши- нам циклического действия. Главный параметр ЭО - вместимость ков- ша, м3. Основные технологические параметры: глубина (высота) копа- ния, максимальный радиус копания, высота погрузки. В различных от- раслях промышленности (угольная, горнодобывающая) применяют од- ноковшовые экскаваторы с вместимостью ковша до 100 м3. В строи- тельстве работают экскаваторы восьми размерных групп, имеющие вместимость ковша 0,15...4,0 м3. Наибольшее распространение нахо- дят экскаваторы 4-й и 5-й групп (вместимость ковша 0,65 и 1 м3) (рис. 5.10). На ряде моделей устанавливаются устройства, автоматизирую- щие отдельные операции рабочего процесса экскаватора. При помощи традиционного оборудования (прямая лопата, обратная лопата, драг- лайн, грейфер) одноковшовый экскаватор может быть использован на механизации следующих процессов переработки грунта, входящих в состав комплексного технологического процесса: разработка и ук- 108
Рис. 5.10. Типы современных экскаваторов падка грунта в земляных сооружениях различных типов; погрузка грунта; перемещение грунта в пределах земляного сооружения. Большинство одноковшовых строительных экскаваторов - это уни- версальные машины, которые могут быть оснащены различными вида- ми сменного рабочего оборудования. В последние годы в связи с ши- роким распространением гидропривода универсальность одноковшово- го экскаватора еще более возросла. Современный гидравлический экс- каватор может быть оснащен более чем десятью видами рабочего обо- рудования, которые значительно расширяют его технологические воз- можности. Использование сменного рабочего оборудования дает возможность механизировать такие процессы, как: зачистка дна выемок; дробление и удаление негабаритов и валунов; отделка поверхности откосов зем- ляного сооружения, дна выемок; послойное уплотнение грунта в стес- ненных условиях, при устройстве обратных засыпок; рыхление мерз- лого и трудноразрабатываемого грунта. Строительные экскаваторы выпускают на гусеничном и пневмоко- лесном ходу. Наиболее распространенными видами рабочего оборудо- вания являются прямая, обратная лопаты, драглайн и грейфер (рис. 5.11). Для погрузки ранее разработанного грунта, снятия верхнего слоя и для планировочных работ применяют погрузочное оборудование. Проведение земляных работ, например, при разработке траншей под инженерные коммуникации, часто сопровождается сопутствующими работами, связанными с подачей оборудования, материалов, грузов. В этом случае используется крановое оборудование. Повышению качества, сокращению ручного труда при выполнении зачистных и планировочных работ способствует использование плани- ровочного оборудования, в том числе в сочетании с телескопической стрелой. Для разработок выемок различных очертаний и габаритов могут применяться профильные ковши. Для реализации технологии произ- водства земляных работ методом «стена в грунте» служит специаль- на
Рис. 5.11. Схемы работы гидравлических экскаваторов: я - с прямой лопатой; б - с обратной лопатой; в - с грейферным оборудованием; г - с оборудо- ванием «драглайн» ное штанговое оборудование. Расширению области применения экс- каваторов, в том числе при разработке трудноразрабатываемых и мерзлых грунтов, способствует установка рыхлительного оборудо- вания: зуба-рыхлителя и гидромолота. Этим же целям служит и за- хватно-клещевое оборудование, устанавливаемое на гидравлическом экскаваторе. При помощи захватно-клещевого устройства можно так- же захватывать, грузить в транспорт или удалять в сторону крупные камни, негабариты, встречающиеся на площадке, где ведутся земля- ные работы. Применению экскаваторов в условиях реконструкции объектов, ра- боте в цехах, вблизи стен и фундаментов служит оборудование для ра- боты в стесненных условиях. Шарнирное сочленение основных эле- ментов рабочего оборудования как в вертикальной, так и горизонталь- ной плоскости позволяет приспосабливаться к конкретным условиям производства работ. НО
Предполагается, что и в дальнейшем развитие одноковшовых экс- каваторов будет связано с совершенствованием их технологических характеристик, разработкой рабочих органов, позволяющих гибко реагировать на изменяющиеся условия производства работ. Это по- зволит в полной мере использовать потенциальные возможности гид- равлических машин, представляющих собой пример современных ма- нипуляторов. Одноковшовый экскаватор - машина цикличного действия, процесс разработки грунта при любом виде рабочего оборудования складыва- ется из чередующихся в определенной последовательности операций отдельного цикла: резание грунта и заполнение ковша; подъем ковша с грунтом; поворот экскаватора вокруг оси к месту выгрузки; выгрузка грунта из ковша; обратный поворот экскаватора; опускание ковша на грунт и подача его для резания грунта. Основное назначение экскаваторов - разработка выемок, резервов, карьеров, траншей, котлованов с разгрузкой грунта в отвал или по- грузкой в транспортные средства. Предельные размеры выемок, кото- рые могут быть разработаны одноковшовым экскаватором с одной стоянки, зависят от его рабочих параметров. Рабочими параметрами одноковшовых экскаваторов при разработке выемок являются: максимально возможная высота копания + Н (для экскаватора пря- мая лопата) - знак + показывает, что экскаватор копает выше своей стоянки; глубина копания (резания) - Н (для других типов экскаваторов); наибольший и наименьший радиусы копания на уровне стоянки Экскаватора И ^minj радиус выгрузки R/,; высота выгрузки Hh. Разработку грунта одноковшовыми экскаваторами ведут позицион- но. Рабочая площадка экскаватора называется забоем. Забой — рабочая зона экскаватора, включающая площадку, где рас- положен экскаватор; часть разрабатываемого массива грунта; места ус- тановки транспортных средств; площадку для укладки разрабатывае- мого грунта (при работе в отвал). По окончании разработки грунта в данном забое экскаватор пере- мещается на новую позицию. Ill
Экскаватор и транспортные средства должны быть расположены в забое таким образом, чтобы среднее значение угла поворота экска- ватора от места заполнения ковша до места его выгрузки было мини- мальным, так как поворот стрелы осуществляется дважды - с грузом до транспортного средства и после выгрузки, то время поворота в среднем составляет до 70% рабочего времени одного цикла экска- ватора. В зависимости от условий строительной площадки выбор экскава- тора начинают с определения наиболее целесообразных вместимости ковша и типа экскаватора, а также требуемых параметров — длины стрелы, радиуса резания, выгрузки и др. Выбор сменного оборудова- ния экскаватора зависит от уровня грунтовых вод и характера разраба- тываемой выемки (траншея, узкий или широкий котлован). Экскаватор «прямая лопата» используют для разработки грун- тов, расположенных выше уровня стоянки экскаватора, преимущест- венно с погрузкой на транспорт. Его широко применяют в карьерах, в строительстве используют для погрузки в транспортные средства ра- нее собранного в кучи (сгуртованного) грунта или для отрывки котло- ванов, при этом устраивается самим экскаватором пандус - съезд в котлован с уклоном 10—15% для экскаватора и транспортных средств. Прямая лопата (см. рис. 5.11 ,а) представляет собой открытый свер- ху ковш с режущим передним краем. Ковш шарнирно соединен с ру- коятью, которая, в свою очередь, шарнирно соединена со стрелой ма- шины и выдвигается вперед при помощи напорного механизма. Конст- рукция экскаватора позволяет ему копать ниже уровня своей стоянки не более чем на 10...20 см, нормативная производительность может быть достигнута при высоте забоя не менее 1,5 м. Опорожняется ковш путем открытия его днища. Такая конструкция прямой лопаты обеспе- чивает ей наибольшую производительность за счет наполнения ковша «с шапкой». При разработке грунтов 1-й и 2-й групп экскаватор может быть снабжен ковшом увеличенного объема. Экскаватор применяется в ос- новном при необходимости погрузки грунта в транспортные средства. Нецелесообразно использование экскаватора, если уровень грунтовых вод выше подошвы выемки, так как движение экскаватора и транс- портных средств по мокрому грунту затруднено. Разработку грунта экскаватором «прямая лопата» производят ло- бовым и боковым забоями. Лобовой забой применяют при разработке экскаватором грунта впереди себя и отгрузке его на транспортные средства, которые подаются к экскаватору по дну забоя или сбоку по естественной поверхности земли. В первом случае автомобили под- 112
ходят задним ходом попеременно то с одной, то с другой стороны за- боя, размер которого понизу не должен быть менее 7 м. При таких условиях работы угол поворота экскаватора достигает 140... 180°, что значительно снижает его производительность. По этим причинам ло- бовой забой принимают крайне редко, в основном при устройстве въездного пандуса в котлован или при разработке первой (пионер- ской) проходки. Ширина забоя поверху может быть (рис. 5.12): до 1,5 Лрез - при узком забое; Р и с. 5.12. Схема работы экскаватора прямая лопата: ° - при узком лобовом забое; б - при забое нормальной ширины; в - при уширенном лобовом Забое при схеме «зигзаг»; г - то же, при перемещении экскаватора поперек выемки; / — самосвал; 2 — экскаватор 113
1,5...1,9 Rpa - при нормальном забое и подаче транспортных средств с двух сторон от экскаватора; до 2,5 Кре, - при уширенном забое и движении экскаватора по зиг- загу (зигзаг не превышает радиуса резания и на зигзаге две остановки по концам); до 3,5 Лрез - при уширенном забое с трехступенчатым перемещени- ем (длина зигзага может достигать двух радиусов резания). При узких забоях самосвалы подают под загрузку с одной стороны сзади экскаватора, а при нормальных — с обеих сторон от экскаватора попеременно, что исключает простои экскаватора при смене под за- грузкой транспортных средств. При данных забоях экскаватор переме вдается в котловане прямолинейно по оси забоя. В некоторых случаях разработку грунта предпочтительнее вести уширенным забоем с перемещением экскаватора по зигзагу. В таких забоях сокращаются холостые проходки экскаватора и облегчаются ус- ловия для маневрирования и установки под погрузку самосвалов. Ширину лобовой прямолинейной проходки В можно определить по формуле В = (5.1) и для зигзагообразной В = 2^ -/п2 + 2/?с, (5-2) где Ro — оптимальный радиус резания экскаватора; /„ - длина рабочей передвижки экскаватора (разность между максимальным и минималь- ным радиусом резания); Rc - радиус резания на уровне стоянки. Разработка выемок способом лобового забоя затруднительна для перемещения и установки под погрузку самосвалов. Средний угол по- ворота экскаватора для погрузки грунта в транспортные средства, осо- бенно при работе в узких забоях может достигать 180°, что значитель- но увеличивает время рабочего цикла экскаватора и снижает его про- изводительность. Кроме этого для спуска экскаватора в забой с днев- ной поверхности ему необходимо выкопать пандус - наклонную аппа- рель со значительным объемом грунта, который также необходимо пе- реместить от котлована. По этим причинам применение лобового за- боя ограничено. Более эффективным является разработка грунта боковым забоем, ко- гда заполнение ковша грунтом осуществляется преимущественно с од- ной стороны движения экскаватора и частично впереди себя. По этой схеме транспорт подается под загрузку сбоку выработки, чем достигает- ся значительное уменьшение угла поворота стрелы экскаватора (в пре- 114
[делах 70...900) при погрузке грунта в транспортные средства (рис. 5.13). В боковых забоях транспортные пути проходят параллельно оси пере- мещения экскаватора и, как правило, на уровне его стоянки. Ширина боковой проходки В =2д/7?02 -/2 +0,7Яс; (5-3) Выемки, глубина которых превышает максимальную высоту забоя для данного типа экскаватора, разрабатывают в несколько ярусов. Число автомобилей или автопоездов, необходимых для обеспече- ния бесперебойной работы экскаватора: N = Тц/1„огр, _ 60L . 60 L ^погр + +^разгр + ^груж ^пор (5-4) (5-5) где N- необходимое количество самосвалов или автопоездов; Тц - продолжительность одного полного цикла работы, мин; /погр, tp^ и tM - соответственно продолжительность погрузки самосвала, его разгрузки и маневрирования перед загрузкой и разгрузкой, мин; гуру» и гьор - ско- рость самосвала в груженом и порожнем состоянии; L - дальность воз- ки грунта, км. Продолжительность загрузки автосамосвала колеблется в широких пределах в зависимости от числа ковшей с грунтом, загружаемых в ку- а) Рис. 5.13. Работа экскаватора «прямая лопата» при боковом забое: ° - схема работы; б — схема подачи самосвалов под погрузку; 1 - центр тяжести забоя; 2 - ось Проходки экскаватора; 3 - ось предыдущей проходки; 4 - вешка; 5 - ось движения автосамосвала; 6 — стоянки экскаватора; 7 - средний угол поворота стрелы 115
зов, рода грунта и его плотности, среднего угла поворота машины при загрузке и типа экскаватора. Строительные экскаваторы «прямая лопата» применяют с ковшом вместимостью 0,15...2,5 м3. Экскаватор «драглайн» (см. рис. 5.11, г) используют для разра- ботки грунтов, расположенных ниже уровня стоянки экскаватора: для отрывки глубоких котлованов, широких траншей, возведения насыпей, разработки грунта из-под воды и т. п. Драглайн применяют также при планировке площадей и зачистке откосов. Достоинство экскаватора - радиус действия до 10 м и глубина копания до 12 м. Глубина копания у экскаватора практически неограничена, конструкция машины позво- ляет располагать транспортные средства на дневной поверхности и на дне котлована, т. е. уровень грунтовых вод не оказывает влияния на работу экскаватора. Эффективно разрабатывать экскаватором мягкие и плотные грунты, в том числе обводненные. Ковш экскаватора навешивается на канатах на удлиненную стре- лу кранового типа. Забрасывая ковш в выемку на расстояние, не- сколько превышающее длину стрелы, ковш заполняют грунтом путем подтягивания по поверхности земли к стреле. Затем ковш поднимают в горизонтальное положение и поворотом машины перемещают к месту разгрузки. Опорожняется ковш при ослаблении натяжения тягового каната. Применимы разработки грунта лобовой и боковой проходками с от- грузкой грунта в транспорт и отвал. Драглайн обычно передвигается между очередными стоянками на 'Д длины стрелы. В зависимости от ширины выемки, способа разгрузки грунта (в отвал или в транспорт- ные средства) и особенностей земляного сооружения, в практике на- шли применение челночные способы разработки грунта, так как конст- руктивное решение экскаватора позволяет применять такие схемы. Поперечно-челночная схема jysers возможность набирать грунт по- очередно с каждой боковой стороны самосвала, подаваемого под по- грузку по дну выемки, не прекращая поворота стрелы в момент вы- грузки грунта. При продольно-челночной схеме грунт набирают перед задней стенкой кузова и, подняв ковш, разгружают его над кузовом. В цикле работы экскаватора повороты занимают основное время, в этом плане челночные схемы с минимальным углом поворота для погрузки и выгрузки являются оптимальными. Благодаря уменьшению высоты подъема ковша и сокращению угла поворота экскаватора (при продольно-челночной схеме около 0°, а при поперечно-челночной 9...200) производительность экскаватора увеличивается в 1,5—2 раза. Строительные экскаваторы «драглайн» применяют с ковшом вмести- мостью 0,25...2,5 м3. 116
Грейфер (рис. 5.11, в) используют в сугубо специфических случаях для отрывки узких глубоких котлованов, траншей, колодцев, при раз- работке грунта ниже уровня грунтовых вод. Он представляет собой ковш с двумя или более лопастями и канатным или в последнее время стоечным приводом, принудительно смыкающим лопасти. Грейфер на- вешивается на стрелу и разрабатывает выемки с вертикальными стен- ками. При повороте стрелы ковш перемещается к месту разгрузки и опорожняется при принудительном раскрытии лопастей. Погружение в грунт осуществляется только за счет собственной массы и принуди- тельного опускания стойки, поэтому можно разрабатывать грунты ма- лой и высокой плотности, в том числе и находящиеся под водой. Строительные экскаваторы «грейфер» применяют с ковшом вместимо- стью 0,35...2,5 м3. Экскаватор «обратная лопата» (см. рис. 5.11, б) применяют при разработке грунтов ниже уровня стоянки экскаватора, в основном при отрывке котлованов глубиной до 6 м и траншей при глубине до 7,6 м. Затраты времени на один цикл экскаватора с обратной лопатой на Ю...15% больше, чем у прямой лопаты. Поярусная разработка выемок при этом виде оборудования не практикуется. Обратная лопата - это открытый снизу ковш с режущим передним краем, шарнирно соединенный с рукоятью, которая, в свою очередь, шарнирно соединена со стрелой. По мере протягивания назад ковш за- полняется грунтом. Затем при вертикальном положении рукояти ковш переводят к месту выгрузки и разгружают путем подъема с одновре- менным опрокидыванием. Разработку грунта экскаватором «обратная лопата» производят бо- ковым и лобовым забоями с погрузкой грунта в транспорт или в отвал (рис. 5.14). При боковом забое экскаватор разрабатывает выемки сбо- ку, ширина выемки ограничена радиусом резания (оптимально 0,8 Ярсз), разработка грунта осуществляется поперек гусеничной ленты, т. е. при наименее устойчивом положении экскаватора. При лобовом забое черпание грунта производят при постепенном движении экскава- тора задним ходом, разгрузку выполняют в транспортные средства, ко- торые подаются к экскаватору по дну забоя или сбоку по естественной поверхности земли (рис. 5.15). Ширина забоя ограничивается только требованием нормальной производительности механизма и составляет 1,5... 1,6 7?рез. При лобовом забое экскаватор опускает стрелу с руко- ятью в самое нижнее положение между гусеницами, поэтому глубина Разработки узких траншей больше, чем широких. Наименьшую глубину забоя определяют из условия наполнения ковша с верхом (с «шапкой»), которая составляет для несвязных грун- тов 1 — 1,7 м, а для связных - 1,5...2,3 м. Ширина проходки зависит от 117
наибольшего радиуса разработки; ее принимают равной 1,2...1,5 7?о при погрузке в транспорт и 0,5...0,8 Ro - при укладке грунта в отвал. Отрывку котлованов шириной до 14 м обычно осуществляют лобо- вой проходкой при перемещении экскаватора по зигзагу, а при боль- шей ширине - поперечно-торцевой или продольно-торцевой. В соответствии с’действующим ГОСТ «Экскаваторы универсаль- ные полноповоротные» основным рабочим оборудованием для экска- ваторов в настоящее время является обратная лопата. Экскаватор мо- жет комплектоваться оборудованием прямая лопата, жесткий грейфер, гидромолот, зуб-рыхлитель, а также сменными ковшами различной вместимости и назначения. Гидравлические экскаваторы имеют следующие основные преиму- щества: существенное увеличение производительности новых машин по сравнению с машинами, имеющими механический (канатный) привод; снижение удельной материалоемкости и удельной энергоемкости машин; расширение универсальности гидравлических экскаваторов за счет сменного оборудования и рабочих органов до 40 наимено- ваний; 118
б) Рис. 5.15. Схема подачи машин под экскаватор «обратная лопата»: а - по дну котлована; б — по дневной поверхности автоматизация рабочего процесса; коренное усовершенствование систем управления и создание комфортных условий для работы машиниста; улучшение эстетического вида машин; кардинальное повышение ходовых качеств гусеничных машин. Среди всех типов универсальных экскаваторов гусеничные маши- ны занимают ведущее место, так как не имеют ограничения по массе по сравнению с колесными экскаваторами. Наибольшее распростране- ние в большинстве стран получили гусеничные гидравлические экска- ваторы массой 10...50 т, которые выполняют основной объем земля- ных работ в гражданском и промышленном строительстве. Для производства земляных работ применяют современные экска- ваторы обратная лопата Ковровского, Воронежского и Тверского экс- каваторных заводов. Нашли широкое распространение экскаваторы фирм «Вольво», «Либхер», «Катерпиллер», «Комачу», «Хитачи», «Ко- велко», «Кайс-Портлейн» и др. Фирмы-производители гидравлических экскаваторов постоянно ведут работы по усовершенствованию основ- ного рабочего оборудования - обратной лопаты. Рабочие параметры (вместимость ковша, глубина копания и высота выгрузки) непосредст- венно связаны с эксплуатационной массой экскаваторов, поэтому при проектировании новых машин массой до 50 т эти параметры отлича- 1°тся очень незначительно. Основное внимание фирм сосредоточено на совершенствовании и увеличении числа видов сменного оборудования и рабочих орга- нов для всего ряда одноковшовых экскаваторов. Это прежде всего Разработка ковшей различных видов, удлиненных рукоятей, допол- нительных рукоятей, удлиненных стрел, рабочего оборудования со смещенной осью копания, ковши для планировки откосов, ковши 119
с эжекторной разгрузкой. Большое внимание уделяется совершенство- ванию ходовых устройств, но наибольшее распространение имеет гу- сеничный ход как с номинальными, так и с увеличенными размерами гусеничных лент по ширине и длине. Это повышает проходимость и устойчивость машины и создает условия для их оснащения ковшами большой вместимости. В последние годы существенно расширены области применения гидравлических экскаваторов за счет установки новых видов рабочего оборудования и рабочих органов. Это позволило широко эксплуатиро- вать их при демонтаже зданий, для прокладки туннелей. К экскавато- рам предъявляются повышенные требования в части охраны окружаю- щей среды, по обеспечению низкого уровня внешнего шума и по регу- лированию состава отработавших газов двигателей. Отметим основные технические характеристики российских и зару- бежных гусеничных экскаваторов: масса экскаватора - от 23,5 до 41,0 т; вместимость основного ковша - от 0,9 до 2,4 м3; глубина копания - от 5,24 до 8,24 м; высота выгрузки - от 4,9 до 7,54 м; мощность двигателя - от ПО до 216 кВт; скорость передвижения - от 3,4 до 7,0 км/ч; давление на грунт - от 0,048 до 0,080 МПа. Мини-экскаваторы находят в последнее время все более широкое применение, особенно там, где необходимо проводить работы в стес- ненных условиях, или требуется высокая точность выполнения земле- ройных работ (рис. 5.16). Мини-экскаваторы имеют четыре размерные группы по массе (соответственно) 1,5; 2,5; 3,5 и 5 т. Для постоянного сохранения высокой устойчивости экскаваторы оснащаются по воз- можности длинными и широкими гусеницами и прочным бульдозер- ным отвалом, который выполняет функцию выносной опоры. Эти осо- бенности экскаватора позволяют при опущенном на землю отвале Рис.5.16. Мини-экскаваторы 120
иметь глубину копания в зависимости от размерной группы 2,3-.3,7 м и соответственно высоты разгрузки 2,6...3,7 м. Для мини-экскаваторов предусмотрен широкий набор сменных ра- бочих органов. Стандартные ковши выпускают различной ширины и специального назначения: ковши для глинистых грунтов, эжектор- ные, острые, ковши для зачистки траншей шириной 800 и 1000 мм, а кроме этого с гидромолотом или шнековым буром. Отличаясь компактностью и высокой маневренностью, такие экс- каваторы могут работать в местах, недоступных для крупной земле- ройной техники. Мини-экскаваторы применяют внутри зданий, для разработки котлованов под фундаменты вплотную к стенам сооруже- ний, отрывки траншей для прокладки кабелей и трубопроводов, строи- тельства дорог, отрывки ям для установки опорных столбов заборов, посадки деревьев и других работ по благоустройству территории, про- изводству демонтажных работ с использованием гидромолота. Специфика одноковшовых экскаваторов. При планировании эксплуатационной производительности экскаваторов необходимо учи- тывать следующие факторы: коэффициент наполнения ковша изменяется в пределах 0,75... 1,1; использование экскаватора с учетом потерь времени на пере- движки по забою, К = 0,92—0,98; использование экскаватора с учетом потерь по времени при на- хождении без груза К = 0,74—0,94; коэффициент разрыхления грунта изменяется в широких преде- лах: для легких грунтов - 0,88; для средних грунтов - 0,8; для тяжелых грунтов - 0,75 и для скальных пород - 0,67. Эффективно применять экскаваторы на объектах при месячной прои зводительности: Вместимость ковша, м3............ 0,5 1,0 2,0 Производительность, тыс м3....... 0,8...1,2 1,2 2,0 2,0. 3,3 В отдельных случаях одноковшовыми экскаваторами (особенно экскаваторами старых марок, в том числе с канатным управлением) отрывают котлованы и траншеи на глубину, несколько меньшую про- ектной, оставляя так называемый недобор слоем 5... 10 см для того, чтобы избежать повреждение основания и не допустить переборов грунта. Для повышения эффективности работы экскаваторов в таких случаях можно применять скребковый нож, насаживаемый на ковш экскаватора. Это приспособление позволяет механизировать операцию по зачистке дна котлованов и траншей и вести их с точностью ±2 см, что исключает необходимость ручных доработок. 121
5.7.2. Разработка грунта многоковшовыми экскаваторами Многоковшовые экскаваторы непрерывного действия нашли ши- рокое применение во всех отраслях строительства. Рабочим органом многоковшового экскаватора являются ковши, насаженные через рав- ные интервалы на беспрерывно движущуюся цепь (цепные экскавато- ры) или ротор (колесо) - роторные экскаваторы (рис. 5.17, 5.18). Ков- шовые экскаваторы обеспечивают разработку траншей глубиной до 3,0 м в основном с вертикальными стенками, роторные могут разра- батывать траншеи с откосами при установке на роторе откосников. По характеру взаимного положения машины и рабочего механизма в процессе разработки грунта экскаваторы различают продольного и поперечного черпания. Ковши наполняются грунтом при движении их вверх по наклонной или криволинейной поверхности разрабаты- ваемой выемки. Опорожняются ковши в момент достижения наивыс- шей точки их траектории, где они и опрокидываются. Высыпавшийся грунт попадает на ленточный конвейер, а с него на транспортные средства или в отвал. Как средство комплексной механизации технологических процес- сов производства земляных работ в строительстве наибольшее распро- странение получили экскаваторы продольного копания. К ним отно- сятся многоковшовые цепные и роторные траншеекопатели, цепные скребковые, роторные бесковшовые (фрезерные), экскаваторы-дрено- укладчики, экскаваторы-каналокопатели. Эти машины менее универ- сальны, чем одноковшовые экскаваторы. Значительное влияние на воз- можность использовать многоковшовые экскаваторы оказывают стес- ненность условий и группа разрабатываемого грунта. Главный пара- метр экскаваторов - глубина копания. Основные технологические па- раметры: ширина разрабатываемой траншеи поверху и понизу. При Р и с. 5.17. Схемы устройства многоковшовых экскаваторов продольного копания: / тягач: 2 - домкратное устройство, 3 - цепь; 4 - ковши; 5 - поперечный транспортер; б ро- тор 122 А
Рис. 5.18. Технологическая схема разработки грунта многоковшовым экскаватором помощи многоковшовых экскаваторов могут быть механизированы следующие процессы: разработка грунта в земляных сооружениях типа «траншея», «канал»; нарезание щелей в массиве грунта для взрывных работ при разработке мерзлого грунта; отделка дна, откосов, верха по- стоянных земляных сооружений экскаваторами поперечного копания. Экскаваторами продольного черпания разрабатывают траншеи обычно прямоугольного сечения. Отрывку начинают с наиболее низ- ких мест профиля, что обеспечивает сток грунтовых и атмосферных вод в зоны уже отрытой траншеи. На отдельных марках экскаваторов непрерывного действия устанавливают автоматические устройства, по- зволяющие регулировать положение рабочего органа для создания траншеи с заданным уклоном дна, согласовывать рабочие скорости движения машины и рабочего органа. Возможна автоматизация процесса отрывки траншей при помощи инфракрасных лучей или лазера. Луч направляется параллельно углу наклона низа траншеи и через приемное устройство на экскаваторе корректируется движение (подъем или опускание) рабочего органа экскаватора. Датчиком сигнала для выдерживания заданного уклона, для тран- шей служит копирная проволока, правильность положения которой проверяют нивелиром. Вдоль проволоки перемещается щуп, подаю- щий сигнал на подъем или опускание рамы рабочего органа экскавато- ра. Предусмотрена возможность смещения рамы рабочего органа в сторону от оси экскаватора, что позволяет производить отрывку траншей вдоль дорог, заборов, у стен зданий. Автоматизация управле- 123
ния рабочим процессом экскаваторов непрерывного действия значи- тельно повышает производительность и качество работ, эффективность комплексного технологического процесса. При расчете эксплуатационной производительности необходимо учитывать коэффициент наполнения ковша (0,7...0,9), коэффициент ис- пользования рабочего времени (0,6—0,8), коэффициент разрыхления грунта (0,6...0,9), скорость движения цепи, на которую влияют плот- ность грунта и насыщенность его влагой. Основные характеристики цепных и роторных экскаваторов: вместимость ковша, л... .... ....... 20 30 глубина копания, м............................. до 7 до 9 производительность, м’/ч.... .................. 35 55 Разновидностью рассмотренных экскаваторов являются траншее- копатели, предназначенные для водо- и газопроводов, электрокабелей, канализации, телефонных линий. Современные траншеекопатели пред- ставляют собой полностью гидростатическую машину на пневмоколес- ном ходу, имеющий высокую мощность для работы в тяжелых услови- ях с максимальной глубиной копания до 1,8 м. Машина оснащается дополнительным оборудованием в виде плуга, ковша, режущего диска, держателя кабельного барабана, отвала и буровой установки. Дополни- тельно универсальность придают четыре блокирующих дифференциа- ла, которые равномерно распределяют крутящий момент на все четыре колеса механизма. 5.7.3. Разработка грунта землеройно-транспортными машинами К землеройно-транспортным машинам относят погрузчики, скрепе- ры, бульдозеры, грейдеры и грейдер-элеваторы. Несмотря на ряд огра- ничений по их применению, связанных с геометрическими размерами и пространственной формой земляного сооружения, дальностью транс- портировки грунта, узкой специализацией отдельных типов машин, при помощи землеройно-транспортных машин можно выполнять боль- шинство основных, вспомогательных, подготовительных процессов при различных условиях производства работ. Бульдозеры и скреперы за один цикл разрабатывают грунт, перемещают его, разгружают на насыпи и возвращаются в забой порожняком. Стоимость работ, выпол- няемых этими машинами, в 3...4 раза меньше стоимости работ, выпол- няемых одноковшовыми экскаваторами. 124
Бульдозеры выполняют значительные объемы земляных работ в строительстве. Основные технические параметры — мощность базовой машины и масса. Технологические параметры - длина отвала бульдо- зера. В настоящее время находят применение бульдозеры с мощно- стью базового трактора свыше 600 кВт. Расширению технологических возможностей бульдозера способст- вует установка на базовый трактор вместе с бульдозерным оборудова- нием дополнительного сменного оборудования, такого, как рыхлитель, откосник, кусторез, окрылок, удлинитель, упоры (для использования бульдозера в качестве толкачей для скреперов) и др. Широкое приме- нение гидропривода позволило улучшить систему управления отвала в плане и его поперечный перекос. Повышение эффективности работы бульдозера достигается за счет установки на них автоматизированной системы, обеспечивающей автоматизированное управление рабочим органом бульдозера и повышение качества планировочных работ. На рис. 5.19 показана схема современного бульдозера. Использование бульдозера в составе комплексного технологическо- го процесса позволяет обеспечить механизацию большого числа вспо- могательных, подготовительных и основных процессов: корчевку пней и кустарника; снятие и перемещение растительного слоя грунта; устройство и содержание съездов и землевозных дорог; Р и с. 5.19. Принципиальная схема бульдозера 125
планирование, зачистку и отделку элементов земляного сооруже- ния; устройство дренажных канав; устройство въездов; разработку и укладку грунта в земляных сооружениях различных типов; перемещение грунта в пределах строительной площадки; послойное разравнивание укладываемого грунта; рыхление мерзлых и трудноразрабатываемых грунтов; обратную засыпку выемок и пазух. Бульдозеры используют для перемещения грунта из выемки в на- сыпь на расстояние до 100 м, при мощных тракторах дальность может быть увеличена. Бульдозеры применяют для обратной засыпки пазух траншей и котлованов грунтом, лежащем на бровке, зачистки дна кот- лованов после их разработки другими механизмами, для разравнива- ния и планировки грунта, для рытья небольших и неглубоких котлова- нов. При перемещении грунта на значительные расстояния отвалы бульдозеров могут быть оборудованы по бокам окрылками. По трудности разработки грунтов для бульдозера их подразделяют на три группы. Грунты третьей группы предварительно разрыхляются рыхлителями. Цикл работы бульдозера состоит из резания и набора грунта пу- тем снятия стружки, перемещения грунта с надвижкой его отвалом бульдозера и разгрузки грунта с последующим возвратом бульдозера к месту набора грунта, обычно задним ходом. Набор грунта произво- дится на ровных участках, желательно при движении под уклон 10...20%, что позволяет срезать стружку грунта оптимальной (наиболь- шей) толщины. Работа на склоне повышает производительность в 1,5...2,5 раза. При перемещении грунта под уклон можно передвигать- ся на более скоростной третьей передаче. При планировке площадок могут быть использованы два основных способа работ - траншейный и послойный (рис. 5.20). При траншей- ном способе выемку разбивают на ярусы высотой 0,4...0,5 м. Каждый участок на ширину отвала бульдозера разрабатывают за 2...3 проходки по нему. Между соседними участками оставляют полосу неразработан- ного грунта шириной до 0,6 м. Этот грунт служит стенками траншеи при их разработке, способствуя более полному заполнению отвала- Эти полосы разрабатывают в последнюю очередь перед окончательной планировкой площадки. Данный способ исключает значительные поте- ри грунта при его перемещении и поэтому более производителен. 126
Рис. 5.20. Схема резания и перемещения грунта бульдозером: о - продольная при резании под уклон; б - то же, при горизонтальном участке; в - то же, тран- шейным способом; г - то же, послойным способом; / - участок резания: 2 - то же, перемещения, 3 - то же, разгрузки; 4 - насыпь, 5 - выемка Послойный способ применим при небольших глубинах срезки и сложном очертании площадки работ. Выемки разрабатывают слоями на толщину снимаемой стружки за один проход бульдозера последова- тельно по всей площади выемки. Если дальность перемещения грунта превышает 40 м, применяют разработку с промежуточными валами, используя спаренную работу двух бульдозеров или работу бульдозера с окрылками. При этом про- межуточные валики необходимо образовывать через 20...30 м. Отсыпка грунта в насыпь начинается с наиболее удаленных участ- ков послойно с одновременным уплотнением или грудами без уплот- нения. Возвращение в забой происходит обычно задним ходом без раз- ворота с опущенным отвалом, что способствует разравниванию и про- межуточному уплотнению грунта. Особо плотные грунты перед разра- боткой их бульдозерами следует рыхлить. При этом используют рых- лительное оборудование в виде одного, двух или трех зубьев-рыхлите- лей, которым оснащается бульдозер (рис. 5.21). При резании грунта применяют прямоугольную и гребенчатые схемы. Отвал с ножом бывает жестко закрепленным, поворачивающимся в горизонтальной и вертикальной плоскостях. Обратная засыпка пазух земляных сооружений. При засыпке па- 3Ух применяют различные механизмы. Для бульдозеров наиболее час- То используют две основные схемы (рис. 5.22). При схеме прямой раз- работки бульдозер, двигаясь параллельно траншее, производит посто- янно набор грунта и сдвигает его в сторону, осуществляя засыпку тРаншеи небольшими порциями грунта. Возвращение в исходное поло- жение осуществляется задним ходом. Следующая проходка параллель- 127
Р и с. 5.21. Бульдозер с зубьями-рыхлителями на предыдущей, но со смещением в сторону траншеи на 0,3...0,5 м. Та- кая схема предпочтительна при засыпке траншей длиной 10...30 м из отвалов, расположенных на бровке и при отрывке небольших выемок. Схема боковой разработки подразумевает движение бульдозера пер- пендикулярно или под углом к траншее. Набирается грунт, осуществля- ется движение вперед, перемещение грунта в траншею, разгрузка, дви- Рис. 5.22. Засыпка грунта в откосы бульдозером: о-в траншеи поперечными и косопоперечными проходками; б — в пазухи траншеи подземного коллектора по челночной схеме; в — в пазухи котлована при движении бульдозера с наклонным отвалом; 1 — отвал грунта; 2 — зона засыпки грунта вручную; 3 — направления движения бульдоз®" ра; 4 - электро- или пневмотрамбовка 128
кение назад в исходное положение задним ходом, смещение в сторону на ширину отвала, снова движение вперед с перемещением новой пор- ции грунта. При устройстве подземных частей зданий и сооружений в ком- плекс земляных работ входит обратная засыпка фундаментов, коллек- торов, туннелей, пазух котлованов и траншей. Выполнение обратной засыпки в ряде случаев усложняется стесненными условиями произ- водства работ. Если расстояние между фундаментами позволяет про- езд автомобиля-самосвала, то отсыпку осуществляют полосами вдоль цролета с дальней точки котлована «на себя». При этом самосвалы пе- редвигаютс по основанию, на которое укладывается слой грунта. Если расстояние между фундаментами недостаточно для перемещения Рис. 5.23. Технологическая схема обратной засыпки пазух: Д2 - экскаваторы; 3, 4 - бульдозеры; 5 - виброплита; 6 - самосвал; 7 - трамбовка; 8 -подземная часть сооружения 5 3-804 129
самосвалов, грунт транспортируют и разравнивают малогабаритными бульдозерами и погрузчиками. При ширине просвета между фундамен- тами и другими конструкциями подземной части менее 0,9 м грунт разравнивают вручную. Обратная засыпка грунтом узких и глубоких пазух (рис. 5.23) производится следующим образом. Грунт доставляют к месту ук- ладки автосамосвалами, а затем небольшими порциями сталкивают бульдозерами с бровки и разравнивают в нижней части экскавато- ром; послойное уплотнение выполняется последовательными про- ходками трамбовки. В верхней части пазухи при достаточной ее ши- рине грунт разравнивают бульдозером и уплотняют самоходными катками. Скреперы - высокопроизводительные землеройно-транспортные машины цикличного действия, выполняющие самостоятельную разра- ботку грунта, его транспортировку из выемок в насыпи с частичным уплотнением (рис. 5.24). Эксплуатационные характеристики скреперов позволяют их использовать при необходимости для отрывки котлова- нов и планировке поверхностей. Рабочий орган скрепера - ковш с ножевым устройством, который осуществляет послойное резание грунта с одновременным набором его в ковш. Переход в транспортное состояние осуществляется подъемом Рис. 5.24. Схемы работы скреперов: а - общий вид скрепера; б — забор грунта; в — транспортирование; г — послойная выгрузка с раз- равниванием; 1 - задняя подвижная стенка механизма; 2 — ковш скрепера; 3 - процесс резания грунта и заполнения ковша; 4 - тягач; 5 — ковш скрепера с закрытой передней стенкой и запол- ненный грунтом; б — ножевое устройство в положении транспортирования; 7 - подвижная стенка механизма в момент полной разгрузки ковша; 8 - отсыпка грунта слоем заданной толщины; 9 - слой отсыпки 130
ковша с одновременным его закрытием. Выгрузка производится в про- цессе движения скрепера послойно путем наклона ковша скрепера или перемещения задней стенки ковша - свободной или принудительной разгрузкой. Скреперы подразделяют на прицепные, полуприцепные, самоход- ные. Главный параметр - вместимость ковша, м3. Основные техноло- гические параметры: грузоподъемность, ширина и глубина резания, толщина отсыпаемого слоя. В настоящее время в строительстве приме- няют скреперы с вместимостью ковша 3...15 м3. В мировой практике производства земляных работ используют скреперы, имеющие вмести- мость ковша до 60 м3. Ширина резания скреперов с вместимостью ковша 4...25 м3 колеб- лется в пределах 2200...2800 мм. Максимальная глубина резания для этих машин составляет 250...400 мм. Для более точного выполнения процессов планировки грунта и разработки грунта в земляных соору- жениях типа «планировочная площадь» может применяться система автоматического управления положением ковша скрепера в зависимо- сти от рельефа местности. Грунты при разработке их скреперами разбиты на IV группы, по- следняя группа предполагает тяжелые глинистые грунты и включение в них валунов и камней размером не более 300 мм, грунты предвари- тельно необходимо рыхлить. При разработке супесей и суглинков ков- ши скреперов могут загружаться с «шапкой». Легкие грунты без валу- нов можно разрабатывать сразу, более плотные грунты предваритель- но необходимо рыхлить. При разработке сухих сыпучих грунтов скре- перный ковш загружается обычно не более чем на 60...70%. Особые трудности возникают при разработке липких и переувлажненных грун- тов вследствие их налипания на ковш. Для полного и быстрого заполнения грунтом-ковша скреперов традиционной конструкции используют тракторы-толкачи, которые позволяют увеличить усилие резания грунта кромкой ковша и повы- сить коэффициент его наполнения. В целях повышения производи- тельности скреперов, уменьшения времени рабочего цикла разработа- ны конструкции скреперов с принудительной (экскаваторной) загруз- кой ковша, двухмоторных скреперов, скреперных поездов. Это позво- ляет в ряде случаев работать без толкачей и снизить стоимость разра- ботки грунта. При помощи скрепера могут быть механизированы следующие лроцессы производства земляных работ: разработка и укладка грунта в земляные сооружения различных типов; перемещение грунта на рас- 131
стояние от 100 до 5000 м; снятие и перемещение растительного слоя- послойное разравнивание грунта. Оптимальная дальность перемещения грунта скреперами приведена ниже. Вместимость ковша, м3 3 6 10 15 50 Дальность перемещения, м до 300 До 500 до 700 до 1000 до 3...5 км Работа скрепера осуществляется по следующей схеме: набор грун- та ковшом скрепера, перемещение нагруженного скрепера в насыпь, разгрузка ковша с разравниванием и частичным уплотнением, возвра- щение порожним ходом к выемке и повторение цикла. В зависимости от конкретных условий — протяженности фронта работ и объемов пе- ремещаемых земляных масс, взаимного расположения насыпей и вы- емок, уклона планируемой территории - схемы движения скреперов могут быть различными. В зависимости от взаимного расположения мест разработки и ук- ладки грунта и от условий производства работ используют несколько рабочих схем (рис. 5.25). Рис. 5.25. Схемы движения (/) и резания грунта скрепером (II): а - по эллипсу; б — по восьмерке; в — спиральная схема; г - зигзагообразная схема; 1 и 2 — соот- ветственно места погрузки и разгрузки скрепера; 3 — путь движения скрепера; 4 — возводимая Я*' сыпь; д — клиновидная стружка; в — гребенчатая стружка; ж — тонкая стружка постоянное ТОЛЩИНЫ 132
Эллиптическая схема применяется особенно часто при планировочных работах в промышленном и гражданском строительст- ве. Она наиболее эффективна при разработке выемок и возведении не- высоких насыпей на линейно-протяженных участках 50...100 м при высоте разработки грунта до 2 м, когда не требуются съезды и выезды на площадке планировки. Схему используют при планировочных рабо- тах, при разработке неглубоких выемок и укладке грунта в резервы. В каждом цикле присутствует один набор грунта, два поворота на 180° в одном и том же направлении (один спуск и один подъем), одна раз- грузка. Спиральная (кольцевая) схема является разновидностью эллиптической, она наиболее подходит при возведении широких на- сыпей высотой 2—2,5 м из двухсторонних резервов или при разработ- ке широких выемок глубиной до 2,6 м. Схему часто применяют для устройства насыпей шириной, равной или большей длины пути раз- грузки ковша. При этом не требуются съезды и выезды с площадки, основное движение скреперов перпендикулярно оси возводимого со- оружения, уменьшается дальность транспортировки, повышается про- изводительность. Восьмерка является также разновидностью эллиптической схемы. Восьмерку применяют при большом объеме работ, возведении насыпей высотой 4...6 м из боковых резервов, при разработке протя- женных выемок и планировке площадок, особенно на площадках со сложным рельефом, при наличии, например, двух зон выемки грунта и одной насыпи или наоборот. За один цикл скрепер дважды набирает и разгружает грунт, поэтому имеется возможность чередовать при дви- жении левые и правые повороты, что улучшает технико-экономиче- ские показатели, сокращается время цикла работы. Зигзаг используют при возведении протяженных насыпей (до- рог, плотин) высотой до 6 м из рядом расположенных выемок при протяженности рабочих участков не менее 200 м. При этой схеме Уменьшается число поворотов, сокращается продолжительность одного Цикла, возрастает производительность по сравнению с эллиптической схемой на 15—20%. Челночно-поперечная схема применяется при возведе- нии насыпей из двухсторонних выемок, а также при разработке вы- емок на глубину до 1,5 м с перемещением грунта в двусторонние отва- лы. Набор грунта осуществляется перпендикулярно оси выемки при Движении скрепера как в одну, так и в другую сторону. Схема сокра- щает число поворотов скрепера, длину пути груженого и порожнего *ода. 133
Челночно - продольная схема движения скреперов ис- пользуется при возведении высоких насыпей (4...6 м) с откосами не более 45° с транспортировкой грунта из двусторонних резервов или русла будущего канала. Схема позволяет сократить до минимума дли- ну' порожнего хода, произвести за один цикл две отсыпки и сократить число поворотов. При вертикальной планировке строительных площадок применяют эллиптическую и спиральную схемы, возможно в ряде случаев исполь- зование челночно-поперечной схемы. Грунты, разработка которых за- труднена, предварительно рыхлят на толщину разрабатываемого слоя, для этого применяют навесные рыхлители на тракторах. Скрепер срезает ковшом стружку грунта толщиной 0,12...0,35 м и шириной (для разных типов машин 1,65—2,75 м). Наибольшая толщи- на отсыпаемого слоя 0,35—0,5 м. Для равномерной толщины отсыпае- мого слоя грунта разгрузку осуществляют только в процессе движения скрепера. Скреперы заполняют ковш на пути длиной 12...20 м, длина пути разгрузки меньше и находится в пределах 9—15 м. Для увеличе- ния толщины стружки, сокращения времени и более полного наполне- ния ковша грунтом применяют тракторы-толкачи (один толкач на 2—6 скреперов). Применяют следующие схемы резания грунта скрепером в зависи- мости от вида и сцепления грунта (рис. 5.25): тонкой стружкой при постоянной глубине резания, при любых связных грунтах; клиновидной стружкой (переменной ее толщиной) при заглублении ножа до максимальной глубины и последующем постоянном его подъ- еме — при разработке легких связных грунтов на горизонтальных уча- стках местности; гребенчатой стружкой (с попеременным заглублением и подъе- мом ковша) с постоянно затухающей амплитудой - при разработке су- хих суглинистых и глинистых грунтов. Скреперы - мощные и устойчивые мяптины. В груженом состоянии они могут преодолевать подъем до 18% и в порожнем - до 40%; скре- пер может спускаться под уклон до 45%, двигаться при поперечном уклоне до 30%. Одноковшовые погрузчики (рис. 5.26) получили большое распро- странение при производстве земляных работ в строительстве. Это свя- зано с тем, что современные модели этих машин своей мобильностью, маневренностью, простотой конструкции, особенно пневмоколесные фронтальные похрузчики, превосходят одноковшовые экскаваторы- 134
Вместе с тем погрузчики имеют целый ряд ограничении по условиям производства работ, типу и параметрам земляного сооружения. Приме- нение погрузчиков позволяет механизировать следующие процессы и операции комплексного технологического процесса: снятие и пере- мещение растительного слоя грунта; подготовку забоя; содержание и ремонт землевозных работ; зачистку дна выемок; срезку грунта в земляных сооружениях; разработку и транспортировку грунта при устройстве подземных сооружений; погрузку грунта; перемещение Рис. 5.27. Номенклатура навесного оборудования погрузчиков 135
грунта на расстояние до 200 м; послойное разравнивание грунта; пла- нировку грунта; обратную засыпку выемок и пазух. Главный параметр одноковшовых погрузчиков - грузоподъемность. Основные технические параметры — вместимость ковша, мощность двигателя, масса. Основные технологические параметры - высота раз- грузки, длительность цикла, наименьшее расстояние от рабочей кром- ки ковша при разгрузке до борта транспортного средства. Применяют одноковшовые погрузчики грузоподъемностью 2; 3; 4 и 6 т. Создан погрузчик грузоподъемностью 15 т с вместимостью ковша 7,5 м3. Широкое распространение в строительстве получили многоцелевые малогабаритные погрузчики. Погрузчик может быть оснащен различ- ными видами сменного оборудования, что значительно расширяет об- ласть их применения на строительной площадке (рис. 5.27). Одним из основных процессов при разработке грунта является транспортировка грунта. Механизация процесса транспортировки осуществляется при помощи землеройно-транспортных машин и спе- циальных транспортных средств - автомобилей-самосвалов и земле- возов. Главный параметр транспортного средства - грузоподъем- ность. Наибольшее применение в строительстве для перевозки грунта при производстве земляных работ находят автомобили-самосвалы марок ЗИЛ, МАЗ, КамАЗ, КрАЗ грузоподъемностью 4,5... 12 т. Происходит постоянное совершенствование конструкции этих машин, растет про- изводительность за счет увеличения объема кузова, применения раз- ных схем разгрузки, включая донную и боковые, снижения времени подъема и опускания кузова. Находят большое распространение землевозы. Землевозы грузо- подъемностью 23 и 40 т показаны на рис. 5.28. б) Рис.5.28. Самосвалы-землевозы грузоподъемностью 23 т (а) и 40 т (б) 136
5.8. Уплотнение и вытрамбовывание грунта 5.8.1. Уплотнение грунта Для создания устойчивых, надежных и прочных земляных соору- жений укладываемый грунт необходимо уплотнять. Укладку и уплот- нение грунтов выполняют при планировочных работах, возведении различных насыпей, обратных засыпках траншей и пазух котлованов. Уплотняют грунт обычно послойно, по мере его поступления. Насыпи возводят горизонтальными слоями с последующим уплот- нением. Нижние слои могут отсыпаться из плотных глин, а верхние только из дренирующих песчаных грунтов. При возведении всего ос- нования насыпи из водонепроницаемых глинистых грунтов требуется устройство тонких дренирующих прослоек толщиной 10...15 см, но не- допустимо производить укладку тех и других слоев вперемешку и на- клонными слоями. Отсыпку следует вести от краев насыпи к середине для лучшего уплотнения грунта, ограниченного краевыми участками насыпи. Для отсыпки насыпи не рекомендуется применять супеси, жирные глины, торф, грунты с органическими включениями. Коэффициент уплотнения грунта 0,95...0,98 является оптимальным и обеспечивает достаточную прочность всего сооружения, при этом возможная со временем осадка грунта будет незначительной. В этой связи оптимальная влажность укладываемого песчаного грунта должна быть в пределах 8... 12%, а глинистых грунтов - 19...23%; такая влаж- ность обеспечивает хороший эффект при уплотнении грунтов. В сухую, жаркую погоду грунты перед уплотнением целесообразно пролить водой. Различают следующие способы уплотнения грунтов: укатывание, трамбование, вибрация. Для уплотнения связных и малосвязных грун- тов (суглинков, супесей) применяется способ укатки. Несвязные грун- ты (песчаные, гравелистые, галечные) рекомендуется уплотнять трам- бованием и вибрацией. Машины для уплотнения грунтов подразделя- ет на следующие группы: катки статического действия с гладкими, кулачковыми и вибровальцами, с пневматическими шинами; трамбую- щие машины с вальцами, с падающим грузом, с трамбующими плита- ми, с виброплитами. На выбор уплотняющих механизмов оказывает влияние степень тРебуемого уплотнения, свойства грунта, объемы выполняемых работ, сРоки и темпы производства работ, погодные условия. 137
Наибольшее распространение получило уплотнение грунта катками статического действия: гладкими, кулачковыми, катками на пневмоши- нах. Это обусловлено простотой и надежностью механизмов, высокой производительностью и сравнительно низкой стоимостью. Однако в построечных условиях используют и машины динамического дейст- вия - катки с вибрационными механизмами. На уплотняемость грунта влияют многие факторы: гранулометри- ческий состав, связность, начальная плотность, влажность, толщина укладываемых и уплотняемых слоев, принятые способы уплотнения, характеристики применяемых машин, число проходок уплотняющим механизмом по одному месту. Процессу уплотнения грунта в планировочной насыпи предшеству- ют его доставка и разравнивание, которое осуществляют бульдозерами и реже грейдерами. Разравнивание производят горизонтальными слоя- ми при продольном перемещении бульдозера по площадке. Оптималь- ная толщина слоев укладываемого и разравниваемого грунта в рыхлом состоянии 0,2...0,4 м. Последовательность и число проходок бульдозе- ра устанавливают в зависимости от свойств грунта и ширины насыпи. Разравнивание производят от краев насыпи с перекрытием предыду- щей проходки на 0,3...0,4 м. Уплотнение грунта на насыпи ведут в той же последовательности, что и его отсыпку. Грунт уплотняют путем последовательных круго- вых проходок катка по всей площади насыпи, причем каждая после- дующая проходка должна перекрывать предыдущую на 0,2...0,3 м. По- сле завершения цикла укатки грунта на всей насыпи, в такой же после- довательности выполняют укатку и в последующих циклах. Катки гладкие и с ребристыми вальцами уплотняют грунт на глу- бину до 10 см. Кулачковые катки применяют для уплотнения суглини- стых и глинистых грунтов на глубину до 30 см, в песчаных грунтах уплотнение захватывает грунт на глубину 35...50 см. Масса таких кат- ков различна — от 5 до 30 т. На рис. 5.29 показана схема катка статического действия с пневма- тическими шинами и рабочим органом с гладкими (рис. 5.29, а) и ку- лачковыми (рис. 5.29, б) вальцами. Главный параметр грунтоуплотняющих машин - масса вместе с балластом. Основные технологические параметры: ширина полосы уплотнения, толщина уплотняемого слоя. Катки на пневматических шинах выпускают массой вместе с балластом от 10 до 100 т. Самоход- ные вибрационные катки имеют массу до 8 т. Катками с гладкими вальцами на пневмоколесном ходу можно уплотнять грунты слоями по 138
Рис. 5.29. Катки для уплотнения грунта: б - гладкий каток; б - кулачковый каток, в - тандемный шарнирно-сочлененный каток 0,4 м. Число проходов катков по одному месту при уплотнении связ- ных грунтов колеблется от 8 до 12. Грунтоуплотняющие машины способны выполнять лишь одну опе- рацию в составе комплексного процесса - послойное уплотнение укла- дываемого грунта. Для уплотнения грунта в стесненных условиях ис- пользуют различного рода трамбовки, а также подвешенное к стреле экскаватора оборудование для уплотнения (рис. 5.30). Окончательное уплотнение насыпей выполняют при 6...8 проходках по одному месту самоходными и прицепными катками с гладкой по- верхностью, ребристыми, кулачковыми, в пазухах котлованов и тран- шей - вибраторами ручными, вибро- и пневмоплощадками на глубину до 40 см. В последнее время находят применение тандемные шарнирно-со- члененные катки, оснащенные вибрационными вальцами (рис.5.29,в). Особенностью таких механизмов является хорошо сбалансированное распределение массы машины между передним и задним катками, бла- годаря чему практически исключено появление следов сопряжения на Уплотненном покрытии. Наличие шарнирно-поворотной системы Управления позволяет смещать задний валец до 50 см по отношению к переднему. Низкая амплитуда вибраций в сочетании с оптимальной Массой и значением частоты вибраций в пределах 52...70 Гц делает эти Машины приспособленными к уплотнению тонких слоев смесей с большим содержанием заполнителя. Опасность чрезмерного уплотне- ния и раздробления заполнителя сводится к минимуму, исключается Риск появления раковин на уплотняемой поверхности. Ширина уплот- 139
Рис. 5 30. Уплотнение грунта тяжелыми трамбовками: I — рабочий механизм; 2 — трамбовка; 3 — отметка дна котлована до вытрамбовывания; 4 — про- ектная отметка; 5 — уплотненный грунт; 6 — направление движения механизма; 7 — стоянки крана, 8 — полоса грунта, уплотненная с одной стоянки няемой полосы может достигать 1,7 м, скорость передвижения - 12 км/ч, машины способны преодолевать уклон при работе без вибрации до 50%, при работе с вибрацией - до 30%. 5.8.2. Вытрамбовывание грунта Метод применяют при просадочных грунтах, грунтах с малой плотностью и прочностными характеристиками. К таким грунтам от- носят глинистые и песчаные, в том числе водонасыщенные. Вытрамбо- вывание осуществляется путем передачи на грунт ударной нагрузки, путем сбрасывания на него с высоты 3...8 м трамбовки массой 2... 10 т. В результате вытрамбовывания в зоне котлована и Вокруг него образу- ется уплотненная зона грунта, в пределах которой ликвидируются про- садочные свойства грунта, повышаются его плотность и прочностные характеристики (рис. 5.31). Трамбование грунта в пределах заданной зоны приводит к образо- ванию котлована необходимой глубины, на уплотненный грунт появ- 140
Рис. 5.31. Вытрамбовывание грунта: а - виды пространственной формы котлованов при применении прямоугольного, призматического и конусного штампа; б — технологическая последовательность (7, П, Ш) устройства котлована с уширенным основанием; 1 — котлован; 2 — уплотненная зона; 3 - уширенное основание; 4 — трам- бовка; 5 - каретка; 6 — направляющая штанга; 7 — малоуплотняемый материал; 8 - клин-молот ляется возможность передачи значительных вертикальных и горизон- тальных нагрузок. Несущую способность уплотняемого грунта можно повысить путем втрамбовывания в него на заключительной стадии ра- бот жесткого материала - щебня, песчано-гравийной смеси, крупного песка и т. д. В зависимости от формы трамбовки или штампа можно получать вытрамбованные выемки различной конфигурации. В плане трамбовки могут иметь форму квадрата, прямоугольника, шестиугольника или круга - ширина понизу 0,4...1,4 м, поверху 0,7...2,0 м. Высота трамбов- ки обычно 1...3.5 м с конусностью боковых стенок от 1: 20 до 1: 5, масса 2... 10 т. Основной эффект при вытрамбовывании оказывают масса трамбов- ки, высота ее сбрасывания и в итоге энергия удара трамбовки по по- верхности грунта. Применение этого метода наиболее эффективно в просадочных грунтах. В последние годы область применения метода расширяется на глинистые и песчаные грунты, в том числе водонасы- Щенные. Для вытрамбовывания используют краны-экскаваторы, авто- краны, тракторы с навесным оборудованием. При определенных условиях метод вытрамбовывания по сравне- 8Ию с традиционными методами разработки грунта позволяет в 3...5 Раз сократить объем работ, снизить стоимость работ в 1,5...3 раза и трудоемкость в 1,8...2,5 раза. 141
5.9. Гидромеханическая разработка грунта Гидромеханический способ разработки и транспортировки грунта основан на способности водяной струи при большой скорости движе- ния размывать грунт и нести его частицы до тех пор, пока скорость не уменьшится, в результате чего частицы оседают. Гидромеханизация позволяет весь процесс - разработку грунта, транспортирование и ук- ладку в насыпь осуществлять одновременно одним потоком воды. Применение этого метода целесообразно при больших объемах работ, необходимости устройства насыпей с минимальной осадкой, при нали- чии достаточных ресурсов воды и электроэнергии. Технологический процесс гидромеханизации включает в себя разработку грунта в забое, где он, перемешиваясь с водой, переходит в полужидкую массу (пуль- пу), транспортирование этой пульпы с укладкой (намывом) в сооруже- ние или в отвал. По способу разработки грунтов методами гидромеханизации разли- чают гидромониторный (размыв грунта струей воды) и землесосный (засасывание грунта из-под воды). • Гидромониторный способ - размыв сухого забоя мощной струей воды с последующим транспортированием разжиженного грунта (пульпы). Применяется при вскрышных работах (разработка верхних слоев грунта для свободного доступа к полезным ископаемым с после- дующей разработкой их открытым способом), разработке выемок пес- ка, суглинка, глины и т. д. Землесосный способ выполняется посредством разработки, всасы- вания и транспортирования по трубам разжиженного грунта из-под воды. Способ нашел применение при устройстве каналов, намывке дамб, плотин, насыпей, планировке территорий, устройстве морских и речных сооружений. Гидромеханическая разработка грунта - наиболее удобный и эко- номичный способ, при нем отпадает необходимость в строительстве автомобильных дорог, железнодорожных путей, и в транспортных средствах для перевозки грунта. Увлажнение, разравнивание и уплот- нение грунта, неизбежные при сухом способе производства работ, здесь отпадают, так как эту работу выполняет вода. Стоимость разра- ботки грунта на 30...40% ниже по сравнению с экскаваторной; выра- ботка также возрастает в 1,5...2 раза. Если взять стоимость всего цикла производства земляных работ, то стоимость при гидромеханизации ниже остальных способов в 10...18 раз. Разработка грунта гидромониторами. В надводных забоях су- хой грунт размывают гидромониторным способом. Основным техно- логическим средством такой разработки является гидромонитор, ко- 142
L-орый представляет собой стальной ствол с насадкой диаметром 50—175 мм и шарнирными сочленениями, обеспечивающими враще- ние ствола в вертикальной и горизонтальной плоскостях для направ- ления водяной струи в нужном направлении (рис. 5.32). Вода посту- пает к гидромонитору по трубопроводу под большим напором. Необ- ходимый напор воды определяется напором воды для размыва грунта (для песка 25...50 м, для глины - до 80 м) и напором, учитывающим потери в сети водопровода, сочленениях и т. д. Скорость струи воды, вылетающей из насадки гидромонитора, зависит от размываемого грунта и находится в пределах 10...40 м/с. В результате ударного дей- ствия струи воды на грунт существующий монолит грунта разруша- ется на более мелкие составляющие, которые в смеси с водой образу- ют пульпу. Разжижение грунта (состав пульпы) осуществляется в пропорции от 1: 8 до 1: 15, т. е. на 1 м3 разрабатываемого грунта приходится от 8 до 15 м3 воды. Размыв грунта гидромониторами производится снизу вверх и сверху вниз. При размыве снизу вверх (встречный забой) гидромони- тор устанавливается на подошве забоя, струя воды подмывает ниж- нюю часть забоя, под действием собственной массы верхняя часть .регулярно обрушается. Обрушенный грунт легко размывается, обра- зуя пульпу, которая по специально подготовленным лоткам легко пе- ремещается под уклон к отстойнику или месту укладки. При наличии отстойника грунт из него насосом по трубопроводам перемещается к месту укладки в насыпи. Способ встречного забоя является наиболее производительным способом. Высокая производительность гидромонитора обеспечивает- ся за счет периодических обвалов грунта, нависающего над зоной подмыва. Этот эффект достигается путем смачивания верхних слоев грунта впереди забоя, что приводит его к преждевременному обруше- нию или путем взрывания грунта по фронту забоя. Для того чтобы гидромонитор не оказался среди потоков пульпы, необходимо перио- дически контролировать направление ее в обход с двух сторон рабо- тающей установки. Рис.5.32. Гидромониторный способ разработки грунта: а — схема гидромонитора; 6 — встречный забой; в — попутный забой; 1 — водовод; 2 — рычаг Управления; 3 — ствол; 4 — насадка; 5 — салазки; 6 — фронт забоя; 7 — скважина с водой для раз- мягчения грунта; 8 — направление движения пульпы к отстойнику 143
При размыве грунта сверху вниз (попутный забой) гидромонитор устанавливается в верхней части забоя. В этом случая вначале размы- вается траншея для стока пульпы, а затем действием струи на боковые стенки траншеи, разрабатывается и весь забой. Этот способ обеспечи- вает лучшие условия труда рабочих, однако энергия напора воды ис- пользуется не полностью. При попутных забоях производительность гидромонитора оказывается значительно ниже, но механизм перемеща- ется по сухому грунту, а поток пульпы, приобретая от водяной струи достаточную начальную скорость, обеспечивает ей интенсивный сток. В обоих случаях оптимальный горизонтальный угол разработки грунта находится в пределах 90...1200. Для экономичного производства работ подбирают насос необходи- мой подачи, для которого по каталогам определяют форсунку с опти- мальным диаметром выходящего сопла. От форсунки зависит расход воды, от насоса - необходимый напор. Пульпа от забоя по лоткам стекает в отстойник (зумпф), который обычно располагается на расстоянии 10...50 м от забоя. Из зумпфа пульпа откачивается насосом к месту укладки закрытым способом по трубам под давлением. При соответствующем уклоне местности пуль- па без зумпфов по лоткам, имеющим уклон не менее 1/100 стекает к месту распределения (укладки) грунта. В подводных забоях грунт разрабатывают землесосным способом с использованием земснарядов. В процессе разработки грунта произво- дится всасывание грунтовой массы из-под воды с помощью всасываю- щей трубы землесоса, как с предварительным рыхлением для плотных глинистых грунтов, так и без него для песчаных и илистых грунтов. Труба землесоса (рис. 5.33) подвешена к специальной стреле, соединен- ной с мачтой и установленной на барже (земснаряде). При разработке плотных грунтов всасывающую трубу снабжают специальной вращаю- щейся рыхлительной головкой или вибрационным рыхлителем. Земсна- ряд соединяют с магистральным пульпопроводом, проложенным по бе- Р и с. 5.33. Землесосный способ разработки грунта: а - схема работы земснаряда; 6 - схема намыва насыпей; 1 - сосун (устройство для забора грун- та); 2 - земснаряд, 3 - землесос; 4 - напорный пульпопровод; 5 - плавучий пульпопровод; 6 - береговой пульпопровод; 7 - карта отстоя пульпы; 8 — карта намыва грунта; 9 - карта обваловы- вания; 10 — валы грунта 144
регу. Благодаря плавучему пульпопроводу, смонтированному на специ- альных поплавках (плашкоутах), осуществляют его передвижение вслед за перемещающимся по забою земснарядом. Разработку грунта начина- ют с заглубления всасывающей трубы с наконечником (или рыхлите- лем) на глубину снимаемого за одну проходку слоя грунта. Глубина разработки грунта определяется величиной опускания вса- сывающего устройства земснаряда. Пульпа засасывается и подается по трубопроводам под давлением 20...80 м вод. ст. (200...800 Па), произ- водительность (масса перемещаемой пульпы по трубопроводу) изменя- ется в пределах 0,4... 12 тыс. м^ч. Рабочим органом землесосного снаряда является засасывающее устройство. В зависимости от связности грунта к этому устройству пе- ред его зевом прикрепляют в легких грунтах раструбы, а в глинистых и суглинистых грунтах - фрезерные разрыхлители. Под действием центробежного насоса в засасывающем устройстве образуется вакуум, под влиянием которого вода с грунтом (пульпа) поступает во всасы- вающую трубу, затем нагнетается в напорные пульповоды, которые уже перемещают пульпу к месту укладки. Намыв насыпей. Укладка (намыв) грунта происходит в результате оседания частиц грунта из пульпы, когда скорость движения ее стано- вится ниже критической. Первоначально обваловывают площадь (с помощью бульдозера создают валы грунта заданной высоты по периметру этой территории), на которую будет поступать пульпа, так называемую карту намыва. Ширину карты намыва назначают равной ширине основания возводи- мой насыпи, а длина карты принимается в пределах 100...200 м. Опти- мальными отношениями ширины карты намыва к длине считаются со- отношения от 1: 3 до 1: 8. В этой связи длина карты часто подгоняется под эти отношения, т. е. уменьшается или увеличивается. Одновременно в работе должно находиться не менее трех карт-за- хваток: на одной - отстой пульпы, на второй - подача пульпы, на третьей - обваловывание. На этих картах поочередно выполняют на- мыв грунта, отстой (обезвоживание) и подготовительные работы к на- мыву следующего слоя. По контуру каждой карты бульдозером возво- дят земляной вал на высоту намываемого слоя пульпы и наращивают Установленный ранее в пределах этой карты дренажный (водосбор- ный) колодец с выпускаемой за пределы карты трубой. Из существующих способов намыва и транспортирования пульпы чаще других применяются эстакадный и безэстакадный (рис. 5.34). Эстакадный способ намыва грунта состоит в том, что магист- ральный пульповод располагают по продольной оси насыпи на инвен- тарных эстакадах, которые превышают по высоте возводимую насыпь. 145
2 6 б) /2 Рис. 5.34. Намыв грунта: а - эстакадным способом; б - шокоэстакадным способом; 1 — обваловывание; 2 - пульповод; 3 - водосборный колодец (дренаж); 4 - водоотводящая труба; 5 - слои намываемого грунта; 6 - пере- носная опора пульповода Из пульповода пульпа поочередно направляется на карты или участки намыва. Применяют этот способ для намыва широких насыпей. Воз- можны два способа намыва - низкоэстакадный намыв, производимый из торца пульпопровода и высокоэстакадный намыв, осуществляемый через боковые отверстия последнего звена пульпопровода. При эста- кадном способе намыва средняя часть насыпи оказывается более проч- ной, так как здесь оседают наиболее крупные и прочные составляю- щие части пульпы. Безэстакадный способ отличается тем, что магистральные пульпопроводы располагаются вне насыпи, т. е. их укладывают у по- дошвы будущей насыпи с двух сторон карты намыва и через каждые 10...20 м к пульпопроводу присоединяют патрубки, к которым в свою очередь подсоединены горизонтальные трубы с отверстиями, из кото- рых пульпа растекается по намываемой плоскости. Этот способ более прогрессивен, так как позволяет экономить около 1000 кубометров ле- соматериалов, необходимых для устройства эстакад на каждый милли- он кубометров намыва грунта. Более крупные частицы грунта при этом способе оседают вдоль боковых частей насыпи, что делает их бо- лее прочными, а значит и более устойчивыми при сооружении дамб, плотин и других сооружений, противостоящих подпору воды. Земляные валы вокруг насыпей устраивают высотой 1,0... 1,5 м для одной очереди намыва, сам же намыв выполняют слоями от 20 до 100 см высотой в зависимости от способности укладываемого грунта к дренированию. Для ускорения удаления воды с намываемой насыпи устраивают сбросные колодцы, из которых осветленная вода (освобо- дившаяся от намываемого грунта) отводится за пределы насыпи. По мере намыва слоев грунта на карте колодцы наращиваются по высоте. 146
Возведение насыпей методом намыва обеспечивает значительную плотность грунта, в связи с чем не требуется его искусственного уп- лотнения, а насыпи придают небольшой запас по высоте (1,5% для суглинистых и супесчаных и 0,75% для песчаных грунтов) на после- дующую естественную усадку. 5.10. Подземные способы производства земляных работ Подземные способы производства земляных работ применяют при необходимости прокладки трубопроводов при пересечении с транс- портной магистралью с интенсивным движением, которое невозможно прервать даже на небольшой срок. В таких условиях прокладку трубо- проводов, коллекторов, подземных переходов, транспортных туннелей осуществляют бестраншейным (закрытым) способом разработки грун- та. Бестраншейный способ предусматривает устройство подземных вы- работок без вскрытия грунта с поверхности земли, т. е. прокладку ком- муникаций непосредственно в толще земли. Существует несколько способов подземной разработки грунтов — продавливание, прокалыва- ние, горизонтальное бурение и др. Продавливание применяют для прокладки стальных труб диа- метром 700... 1800 мм и длиной до 80 м. Установка для продавлива- ния труб (рис. 5.35) состоит из рамы с одним или несколькими гид- равлическими домкратами; которые передают усилие на торец тру- бы через надеваемый на него нажимной фланец. Противоположный конец трубы снабжен ножевым кольцом, приваренным к концу тру- бы для уменьшения сопротивления грунта, так как диаметр ножево- го кольца больше диаметра трубы. Для упора домкратов служит специальная стенка, состоящая из свай или двух рядов деревянных брусьев. После первого продавливания трубы на длину штока домкрата и его возвратного движения в исходное положение, между нажимным фланцем и торцом трубы устанавливают нажимной патрубок, равный длине штока домкрата, и повторяют цикл продавливания. Патрубки бывают равными длине штока и двойной длине штока домкрата. Когда в результате продавливания задний конец трубы достигнет приямка, к трубе приваривают дополнительное (очередное) звено трубы. Грунт из трубы удаляют совком, имеющим канатный привод от лебедки, или размывают водой. 147
г Рис.5.35. Разработка грунта продавливанием на длину штока домкрата (а) и с ис- пользованием патрубков длиной L и 2Z: 1 - опорная стенка; 2 - насос; 3 — домкрат, 4 - нажимной фланец; 5 - труба; 6 - приямок; 7 - нажимные патрубки; 8 - ножевое кольцо; 9 — шток домкрата Прокладываемые продавливанием трубы используют в основном для размещения в них рабочих трубопроводов, они служат в качестве футляров для этих труб. Скорость продавливания составляет 1,5—3 м в смену. Учитывая малую скорость продавливания, необходимость постоян- но менять нажимные патрубки и наращивать отрезки труб (их длина не должна превышать тройную длину штока домкрата или 3 м), грунт из трубы регулярно удаляют небольшими порциями, но пребывание рабочих внутри трубы при работе домкратов запрещена. Насосы гид- равлических домкратов располагают на дневной поверхности земли, суммарное усилие домкратов обычно не превышает 500 т. Большее усилие при наличии сопротивления в грунте продвижению трубы мо- жет привести к деформации и искривлению трассы трубопровода. Прокалывание (рис. 5.36) - метод образования отверстий в грунте за счет радиального его уплотнения при вдавливании трубы с кониче- ским наконечником. Такой метод, без удаления грунта из трубы, при- меняют при прокладке труб диаметром 100...400 мм на глубине не бо- лее 3 м в хорошо сжимаемых грунтах и при длине проходки до 60 м. Установка для прокалывания состоит из гидравлического домкрата с ходом поршня в пределах 150—500 мм, шомпола, вставленного в трубу, который передает усилие от домкрата на трубу через штырь 148
Рис. 5.36. Разработка грунта прокалыванием: а — продавливание на длину штока домкрата, б — то же, при пересгановке штыря в новые отвер- стия шомпола; 1 — опорная стенка; 2 — насос; 3 - домкрат; 4 - фланец крепления штока и шом- пола; 5 - отверстия в шомполе (с шагом Z); 6 — труба; 7 - наконечник трубы; 8 - шток дом- крата; 9 — штырь и стального конусообразного наконечника, приваренного к торцу тру- бы. Шомпол жестко прикрепляют к штоку домкрата. После включения домкрата труба перемещается на длину штока домкрата, затем домкрат переключают на возвращение штока в исход- ное положение, вместе с ним смещается назад и шомпол, жестко со- единенный со штоком домкрата, у которого по его длине имеется ряд сквозных отверстий, просверленных в соответствии с длиной штока применяемого домкрата. Металлический штырь вынимают из одного и вставляют в соседнее отверстие шомпола и снова включают дом- крат. По окончании вдавливания первого звена трубы на полную дли- ну, приваривают новое звено такой же длины и процесс повторяется. Способ применим в грунтах без камней и гравия, скорость проходки Может достигать 1,5 м/ч. Глубина котлована в исходной точке на линии трассы зависит от расположения трубы и конструкции направляющих устройств. Упор- ную стенку для гидравлического домкрата устраивают из брусьев, же- лезобетонных плит или стального упора. Для уменьшения силы трения трубы о грунт диаметр наконечника делают больше диаметра трубы Прокола, продвижение трубы в грунт осуществляется за счет уплотне- ния грунта конусообразным наконечником. Насосы гидравлических Домкратов располагают на поверхности земли. 149
В малосжимаемых грунтах (песок, супесь) для обеспечения нор- мального перемещения трубы необходимо дополнительно к горизон- тальному усилию от домкрата добавить поперечное и вибрационное воздействие. В настоящее время все большее применение находят более передо- вые методы бестраншейной технологии. Общая сущность этих мето- дов состоит в том, что первоначально в грунте изготавливают скважи- ну, а затем в ней прокладывают коммуникации. Для изготовления в грунте скважины используют три основных вида оборудования: ус- тановки горизонтального, наклонного и направленного бурения, пнев- мопробойники и микрощиты. Горизонтальное бурение (рис. 5.37) применяют для прокладки в глинистых грунтах трубопроводов диаметром 800...1000 мм на длину 80...100 м. Конец трубы снабжают режущей коронкой увеличенного диаметра, труба приводится во вращение от двигателя, установленного на поверхности земли у бровки котлована. Поступательное движение трубы обеспечивается реечным домкратом с упором в заднюю стенку котлована, усиленную двумя рядами брусьев. Удаление грунта из тру- бы аналогично рассмотренным выше способам. Производительность проходки 4...5 м/ч. Горизонтальное бурение можно осуществлять и управляемыми бу- рильными машинами с разработкой скважины механическим спосо- бом. Установки снабжены ударным механизмом для разработки разно- образных грунтов с различными почвенно-механическими препятст- виями. Перед началом бурения должен быть проведен тщательный анализ по уже имеющимся проложенным в грунте линиям в заплани- рованной зоне прохода трассы. В этой связи, после окончательного выбора направлений и высоты прокладки трассы, в начальной стадии бурения происходит фиксация трассы по вертикали и горизонтали, вносятся необходимые коррективы, так как по положению наклонной пластины бурильной установки возможно управление ею по разным направлениям. Рис. 5.37. Способ прокладки трубопроводов методом горизонтального бурения: 1 - крепление передней стенки котлована; 2 - упорное крепление на задней стенке котлована; 3 - труба; 4 - приямок для наращивания трубы; 5 - привод; 6 - реечный домкрат; 7 - вращающийся шпиндель; 8 - режущая коронка; 9 - лоток в приямок для пульпы 150
я В зависимости от почв, включая каменистые, возможны различные комбинации использования метода, включая применение бурильной суспензии, использование крутящего момента, тяговой силы, примене- ние ударного механизма, что делает возможным мягкое, но и одновре- менно мощное бурение. Ударный механизм может производить до 100 ударов/мин, число ударов может быть приспособлено к особенностям Iй разрабатываемого грунта. После окончания бурения пику заменяют буровой головкой, при необходимости объемного бурения отверстие пилотного бурения может быть расширено. Сначала осуществляется пилотное бурение после этого производится расширение скважины (или в нее сразу затягивается труба. В этом случае сзади буровой го- ловки устанавливают буровые штанги. Как и при бурении пилотной скважины буровой раствор проходит через расширитель и смешивает- ся с буровой мелочью. Расширитель имеет несколько больший диа- метр по сравнению с трубопроводом, что позволяет свободно выжи- мать раствор из скважины. После бурения пилотной скважины снимается буровая колонка, ус- танавливают расширитель обратного действия, который протягивается с одновременным вращением, расширяя пилотную скважину. Одновре- менно вслед за расширителем протягивается трубопровод сквозь под- готовленную скважину. Расширитель соединяется с трубой или кабе- лем соответствующего размера и типа шарнирной серьгой. Пневмопробойники применяют для проходки в грунте скважин диаметром 50...400 мм. Практика показывает, что при встрече пневмо- пробойника с твердыми включениями (гравием, щебнем, строитель- ным мусором и др.) или при проходке скважин в грунтах с прослойка- ми различной плотности он отклоняется от проектной оси скважины, и возвратить его обратно на дневную поверхность часто оказывается невозможным. Поэтому пневмопробойники можно эффективно ис- пользовать для проходки скважин только в однородных грунтах и на расстояние не более 50 м. Главным преимуществом пневмопробойни- ков является их широкая область применения. Их используют не толь- ко для пробивки скважин, но также и для забивки горизонтальных труб открытым концом под автомобильными и железными дорогами, с последующим извлечением грунта из трубы сжатым воздухом или Желонкой (совком на приводе). Самый мощный пневмопробойник диа- метром 400 мм может забить трубу диаметром до 2 м на расстояние 30...40 м. Пневмопробойники широко применяют для разрушения изношен- ных трубопроводов и одновременного затягивания в их полость новых трубопроводов, а также для забивки шпунта и свай, устройства набив- ных свай, глубинного уплотнения грунта и др. 151
Микрощиты (рис. 5.38) используют для проходки в грунте сква- жин диаметром до 300 мм. Отличительной особенностью микрощитов является возможность выполнять скважины практически во всех грун- тах и необходимой длины. Микрощиты снабжены компьютерной ла- зерной системой наведения, которая обеспечивает достижение высо- кой точности проходки скважины. Микрощит комплектуется находя- щимся на поверхности оборудованием для приготовления и подачи бентонитового раствора в забой и удаления шлама из скважины. Установки наклонного (горизонтального) направленного бурения (рис. 5.39) нашли применение при проходке скважин диаметром 50... 1420 мм на длину до 0,5 км. Отличительной особенностью этих установок является то, что они позволяют изготавливать скважины по криволинейной трассе, обходя препятствия, и одновременно затягивать в них любые виды коммуникаций, в том числе и по дну (под дном) водных преград. Сущность данной технологии состоит в следующем. На первом этапе работ на запланированной трассе при помощи компь- ютерной системы контроля пробуривается пилотная скважина буровой головкой или резцом диаметром 60..Л 50 мм, смонтированной на при- водной полой штанге. При выходе буровой головки на поверхность в заданной точке ее снимают и к приводной штанге присоединяют расширитель диаметром от 200 до 1420 мм (в зависимости от диамет- ра затягиваемой в скважину коммуникации), к которому с помощью вертлюга (серьги) присоединяют трубопровод или кабель. Затем при вытягивании с вращением штанги производят расширение пилотной скважины и одновременное затягивание в расширенную скважину коммуникации. В процессе бурения пилотной скважины по полым приводным штангам к буровой головке подается под высоким давлением (до 800 атм) бентонитовый раствор. Аналогично, при возвратном движении к расширителю также подается такой же раствор, который предотвра- а) б) Рис. 5.38. Общий вид (а) и принципиальная схема (б) работы микрощита 152
Рис.5.39. Схема проходки скважин установкой направленного бурения под водо- емом: а — общий вид установки; б — проходка пилотной скважины; в — обратное протягивание; 1 — про- мывочная труба; 2 — резец промывочной трубы; 3 — навигационное оборудование; 4 — резец пи- лотной скважины; 5 — буровая труба; б — расширитель; 7 — серьга; 8 — трубопровод щает обрушение стенок скважины и облегчает затягивание в скважину прокладываемую коммуникацию. Управление движением буровой головки по заданной траектории при образовании пилотной скважины осуществляется с помощью лока- ционной системы, включающей зонд, вмонтированный внутри буровой головки и подсоединенный кабелем к компьютерной системе, установ- ленной в кабине оператора. Высокочастотные компьютерные системы контроля передают на дисплей оператора необходимую информацию о траектории движения буровой головки и о месте ее нахождения в данный момент. Если движение начинает отклоняться от проектной траектории, то оператор приостанавливает вращение приводных штанг и осуществляет их задавливание без вращения, чем добивается возвра- щения буровой колонки к нужному направлению. Для бестраншейной проходки используют раскатчик грунта - одну из лучших установок направленного горизонтального бурения. В отличие от бурового инструмента, который выбирает грунт и извле- кает его из скважины, раскатчик ввинчивается в породу, уплотняет и раздвигает его в радиальном направлении. Стенки скважины уплот- няются настолько, что их нет необходимости укреплять бентонитовым раствором, после прохождения раскатчика грунт вокруг коммуникаций не проседает, в том числе и в период эксплуатации проложенной тру- бы, что значительно повышает срок ее службы. Важное отличие рас- 153
катчика от бурового инструмента в значительно меньшем залавливаю- щим усилии для его перемещения в грунте за счет того, что раскатчик является самозавинчивающимся механизмом. Поэтому для раскатчика требуется насосная станция значительно меньшей мощности. Кроме этого при монтаже привода раскатчика для восприятия осевых залав- ливающих усилий требуются менее мощные анкерные устройства по сравнению с буровым инструментом. Освоено производство раскатчи- ков скважин диаметром 80, 140, 200, 260 и 370 мм. Раскатчики могут быть использованы для устройства набивных свай, анкеров, стены в грунте, для зондирования и глубинного уплот- нения грунтов. С помощью раскатчика можно ремонтировать и трубо- проводы: раскатчик ввинчивается в старую трубу, разрушает ее и од- новременно затягивает внутрь новую трубу. Бестраншейный ремонт подземных коммуникаций (рис. 5.40) получил два варианта решения. При первом решении после очистки поверхности изношенного трубопровода в него протягивается высоко- прочная полиэтиленовая труба, находящаяся в сплющенном состоянии, которая под давлением пара принимает свою первоначальную форму, плотно прилегая к внутренней поверхности изношенного трубопрово- да. Полиэтиленовая сплющенная труба, называемая лайнером, посту- пает на стройку в намотанном на барабан виде, втягивается в изно- шенный трубопровод с помощью лебедки, трос которой заранее протя- гивается через старый трубопровод. Рис. 5.40. Схема установки для бестраншейного ремонта подземных коммуникаций: а - очищенная труба перед санированием; б - помещенная в трубу сплющенная полиэтиленовая труба-лайнер; в — труба с закрепленным лайнером; г — общий вид протягивания полиэтиленовой трубы 154
При втором варианте после очистки внутренней поверхности из- ношенного трубопровода в него протягивается тканево-полиэтилено- вый рукав (лайнер) с помощью специального оборудования. Рукав расчетной длины (на длину ремонтируемого отрезка трубы) перед вводом в трубопровод пропитывается дозированным количеством эпоксидного клея по всей длине рукава путем прокатки через вальце- вой аппарат. После этого рукав сворачивают в рулон и помещают в подающий бункер, снабженный выпускным патрубком, на котором закрепляется начальный конец рукава. Конец рукава раскрывается и выворачивается для закрепления на подающем патрубке. В подаю- щий бункер нагнетается воздух и под его давлением рукав начинает выворачиваться и выходить из бункера. Вытесняемый рукав операто- ром направляется к открытому изношенному трубопроводу и соосно с ним ориентируется. Далее под действием внутреннего давления оболочка вдувается в санируемый трубопровод вплоть до выхода на другом его конце. Затем санируемый трубопровод пропаривают из- нутри в течение 3...4 ч для полного отвердения клея. Преимуществом этого метода является сохранение внутреннего диаметра изношенно- го трубопровода, гарантированный срок службы усиленной таким об- разом трубы не менее 50 лет. Технология «Трактотехник» может быть применена для ремонта и усиления изношенных труб. Из стартового котлована (минималь- ный размер длина 2,2 м и ширина 0,6 м) с помощью малогабаритной установки Грундобурст производят разрушение старого трубопровода и одновременно затягивание в эту полость нового. Установка состоит из лафета с гидроцилиндрами, гидравлической станции, набора штанг особой конструкции, включая замки для быстрого соединения, буро- вой пики, а также набора различных расширителей для затягивания новых труб. Расширители имеют модификации для затягивания как коротких, так и длинных труб диаметром от 100 до 200 мм. Установ- ка позволяет осуществлять затягивание пластиковых трубопроводов прямо с барабана. 5.11. Производство земляных работ в зимних условиях Значительная часть территории России расположена в зонах с про- должительной и суровой зимой. Однако строительство осуществляется круглогодично, в этой связи около 15% общего объема земляных ра- бот приходится выполнять в зимних условиях и при мерзлом СОСТОЯ- НИИ грунта. Особенность разработки грунта в мерзлом состоянии за- 155
ключается в том, что при замерзании грунта механическая прочность его возрастает, а разработка затрудняется. Зимой значительно возрас- тает трудоемкость разработки грунта (ручных работ в 4...7 раз, меха- низированных в 3...5 раз), ограничивается применение некоторых ме- ханизмов - экскаваторов, бульдозеров, скреперов, грейдеров, в то же время выемки зимой можно выполнять без откосов. Вода, с которой много неприятностей в теплое время года, в замерзшем состоянии ста- новится союзником строителей. Иногда отпадает необходимость в шпунтовых ограждениях, практически всегда в водоотливе. В зави- симости от конкретных местных условий используют следующие ме- тоды разработки грунта: предохранение грунта от промерзания с последующей разработ- кой обычными методами; оттаивание грунта с разработкой его в талом состоянии; разработка грунта в мерзлом состоянии с предварительным рых- лением; непосредственная разработка мерзлого грунта. 5.11.1. Предохранение грунта от промерзания Этот метод основан на искусственном создании на поверхности участка, намеченного к разработке в зимнее время, термоизоляционного покрова с разработкой грунта в талом состоянии. Предохранение прово- дится до наступления устойчивых отрицательных температур, с заблаго- временным отводом с утепляемого участка поверхностных вод. Применя- ют следующие способы устройства термоизоляционного покрытия: пред- варительное рыхление грунта, вспахивание и боронование грунта, пере- крестное рыхление, укрытие поверхности грунта утеплителями и др. Предварительное рыхление грунта, а также вспахивание и бороно- вание осуществляется накануне наступления зимнего периода на уча- стке, предназначенном для разработки в зимних условиях. При рыхле- нии поверхности грунта верхний слой приобретает рыхлую структуру с заполненными воздухом замкнутыми пустотами, обладающими дос- таточными теплоизоляционными свойствами. Вспашку производят тракторными плугами или рыхлителями на глубину 30...35 см с после- дующим боронованием на глубину 15...20 см. Такая обработка в соче- тании с естественно образующимся снеговым покровом отдаляют на- чало промерзания грунта на 1,5 мес, а на последующий период умень- шают общую глубину промерзания примерно на V3. Снеговой покров может быть увеличен перемещением снега на участок бульдозерами или автогрейдерами или установкой перпендикулярно направлению 156
г господствующих ветров нескольких рядов снегозащитных заборов из решетчатых щитов размером 2 X 2 м на расстоянии 20...30 м ряд от ряда. Глубинное рыхление производят экскаваторами на глубину 13... 13 м пу- тем перекидки разрабатываемого грунта на участке, где в последую- щем будет располагаться земляное сооружение. Перекрестное рыхление поверхности на глубину 30...40 см, второй слой которого располагается под углом 60...900, а каждая последую- щая проходка выполняется с нахлесткой на 20 см. Такая обработка, включая снежный покров, отодвигает начало замерзания грунта на 2,5...3,5 мес., резко снижается общая глубина промерзания. Предварительная обработка поверхности грунта механическим рыхлением особенно эффективна при утеплении этих участков земли. Укрытие поверхности грунта утеплителями. Для этого использу- ют дешевые местные материалы - древесные листья, сухой мох, тор- фяная мелочь, соломенные маты, стружки, опилки, снег. Наиболее простой способ - укладка этих утеплителей толщиной слоя 20...40 см непосредственно по грунту. Такое поверхностное утепление применя- ют в основном для небольших по площади выемок. Укрытие с воздушной прослойкой. Более эффективным является использование местных материалов в сочетании с воздушной прослой- кой. Для этого на поверхности грунта раскладывают лежни толщиной 8...10 см, на них горбыли или другой подручный материал - ветки, прутья, камыши; по ним сверху насыпают слой опилок или древесных стружек толщиной 15...20 см с предохранением их от сдувания ветром. Такое укрытие чрезвычайно эффективно в условиях срединной России, оно фактически предохраняет грунт от промерзания в течение всей зимы. Целесообразно площадь укрытия (утепления) увеличивать с ка- ждой стороны на 2...3 м, что предохранит грунт от промерзания нс только сверху, но и сбоку. С началом разработки грунта вести его надо быстрыми темпами, сразу на всю необходимую глубину и небольшими участками. Утеп- ляющий слой при этом нужно снимать только на разрабатываемой площади, в противном случае при сильных морозах будет быстро об- разовываться мерзлая корка грунта, затрудняющая производство работ. 5.11.2. Метод оттаивания грунта с разработкой его в талом состоянии Оттаивание происходит за счет теплового воздействия и характе- ризуется значительной трудоемкостью и энергетическими затратами. Применяется в редких случаях, когда другие методы недопустимы или 157
неприемлемы - вблизи действующих коммуникаций и кабелей, в стес- ненных условиях, при аварийных и ремонтных работах. Способы оттаивания классифицируются по направлению распро- странения теплоты в грунте и по применяемому теплоносителю (сжигание топлива, пар, горячая вода, электричество). По направлению опаивания все способы делятся на три группы. Оттаивание грунта сверху вниз. Теплота распространяется в вер- тикальном направлении от дневной поверхности вглубь грунта. Спо- соб наиболее прост, практически не требует подготовительных работ, наиболее часто применим на практике, хотя с точки зрения экономно- го расхода энергии наиболее несовершенен, так как источник теплоты размещается в зоне холодного воздуха, поэтому неизбежны значитель- ные потери энергии в окружающее пространство. Оттаивание грунта снизу вверх. Теплота распространяется от нижней границы мерзлого грунта к дневной поверхности. Способ наи- более экономичный, так как опаивание происходит под защитой мерз- лой корки грунта и теплопотери в пространство практически исключе- ны. Потребная тепловая энергия может быть частично сэкономлена за счет оставления верхней корки грунта в промерзшем состоянии. Она имеет наиболее низкую температуру, поэтому требует больших затрат энергии на опаивание. Но этот тонкий слой грунта в 10... 15 см будет беспрепятственно разработан экскаватором, для этого вполне хватит мощности машины. Главный недостаток этого способа в необходимо- сти выполнения трудоемких подготовительных операций, что ограни- чивает область его применения. Радиальное оттаивание грунта занимает промежуточное поло- жение между двумя предыдущими способами по расходу тепловой энергии. Теплота распространяется в грунте радиально от вертикаль- но установленных прогревных элементов, но для того, чтобы их уста- новить и подключить к работе требуются значительные подготови- тельные работы. Для выполнения оттаивания грунта по любому из этих трех способов необходимо участок предварительно очистить от снега, чтобы не тратить тепловую энергию на его оттаивание и недопустимо переувлажнять грунт. В зависимости от применяемого теплоносителя существует не- сколько методов опаивания. Оттаивание непосредственным сжиганием топлива. Если в зимнее время необходимо выкопать 1...2 ямы, самое простое реше- ние - обойтись простым костром. Поддерживание костра в течение смены приведет к оттаиванию грунта под ним на 30...40 см. Погасив костер и хорошо утеплив место прогрева опилками, опаивание грунта внутрь будет продолжаться за счет аккумулированной энергии и за 158
смену может достигнуть общей глубины до 1 м. При необходимости можно снова расжечь костер или разработать талый грунт и на дне ямы развести костер. Применяют способ крайне редко, так как только незначительная часть тепловой энергии расходуется продуктивно. Огневой способ применим для отрывки небольших траншей, ис- пользуется звеньевая конструкция (рис. 5.41) из ряда металлических ко- робов усеченного типа, из которых легко собирается галерея необходи- мой длины, в первом из них устраивают камеру сгорания твердого или жидкого топлива (костер из дров, жидкое и газообразное топливо с сжиганием через форсунку). Тепловая энергия перемещается к вытяж- ной трубе последнего короба, создающей необходимую тягу, благодаря которой горячие газы проходят вдоль всей галереи и грунт под короба- ми прогревается по всей длине. Сверху короба желательно утеплить, часто утеплителем используют талый грунт. После смены агрегат уби- рают, полосу оттаявшего грунта засыпают опилками, дальнейшее оттаи- вание продолжается за счет аккумулированного в грунте тепла. Электропрогрев. Сущность данного метода состоит в пропускании электрического тока через грунт, в результате чего он приобретает по- ложительную температуру. Используют горизонтальные и вертикаль- ные электроды в виде стержней или полосовой стали. Для первона- чального движения электрического тока между стержнями необходимо создать токопроводящую среду. Такой средой может быть талый грунт, если электроды забить в грунт до талого грунта, или на поверх- ности грунта, очищенного от снега, насыпать слой опилок толщиной 15...20 см, смоченных солевым раствором с концентрацией 0,2...0,5%. Вначале смоченные опилки являются токопроводящим элементом. Под воздействием теплоты, генерируемой в слое опилок, верхний слой грунта нагревается, оттаивает и сам становится проводником тока от одного электрода к другому. Под воздействием теплоты происходит оттаивание нижележащих слоев грунта. В последующем распростране- ние тепловой энергии осуществляется в основном в толще грунта, опи- лочный слой только защищает обогреваемый участок от потерь тепло- ты в атмосферу, для чего слой опилок целесообразно накрыть рулон- ными материалами или щитами. Этот способ достаточно эффективен Рис. 5.41. Установка для оттаива- ния грунта жидким топливом: а — общий вид; б — схема утепления короба; 1 - форсунка; 2 - утеплитель (обсыпка талым грунтом); 3 - короба; 4 - вытяжная труба; 5 — полость отта- явшего грунта а) б) 159
при глубине промерзания или оттаивания грунта до 0,7 м. Расход электроэнергии на отогрев 1 м3 грунта колеблется в пределах 150...300 кВт.ч, температура нагретых опилок не превышает 80...90 °C. Оттаивание грунта полосовыми электродами, укладываемы- ми на поверхность грунта, очищенной от снега и мусора, по возмож- ности выровненной. Концы полосового железа отгибают кверху на 15...20 см для подключения к электропроводам. Поверхность отогре- ваемого участка покрывают слоем опилок толщиной 15...20 см, смо- ченных раствором хлористого натрия или кальция консистенции 0,2...0,5%. Так как грунт в промороженном состоянии не является про- водником, то на первой стадии ток движется по смоченным раствором опилкам. Далее отогревается верхний слой грунта и оттаявшая вода начинает проводить электрический ток, процесс со временем идет вглубь грунта, опилки начинают выполнять роль теплозащиты отогре- ваемого участка от теплопотерь в атмосферу. Опилки сверху обычно покрывают толем, пергамином, щитами, другими защитными материа- лами. Способ применим при глубине отогрева до 0,6...0,7 м, так как при больших глубинах напряжение падает, грунты менее интенсивно включаются в работу, значительно медленнее нагреваются. К тому же они достаточно пропитаны с осени водой, которая требует больше энергии для перехода в талое состояние. Расход энергии колеблется в пределах 50...85 кВт.ч на 1 м3 грунта. Оттаивание грунта стержневыми электродами (рис. 5.42). Данный метод осуществляют сверху вниз, снизу вверх и комбиниро- ванным способами. При оттаивании грунта вертикальными электрода- ми стержни из арматурного железа с заостренным нижним концом за- биваются в грунт в шахматном порядке, обычно используя рамку 4x4 м с крестообразно натянутыми проволоками; расстояние между элек- Рис.'5.42. Оттаивание грунта глубинными электродами: а — снизу вверх; б — сверху вниз; 1 — талый грунт; 2 — мерзлый грунт; 3 — электрический провод; 4 - электрод, 5 - слой гидроизоляционного материала; 6 - слой опилок; I-IV - слои оттаивания 160
При прогреве сверху вниз предварительно очищают от снега и на- леди поверхность, стержни забивают в грунт на 20...25 см, укладыва- ют слой опилок, пропитанных раствором солей. По мере прогрева грунта электроды забивают глубже в грунт. Оптимальной будет глу- бина прогрева в пределах 0,7... 1,5 м. Продолжительность оттаивания грунта воздействием электрического тока примерно 1,5...2,0 сут, по- сле этого увеличение глубины оттаивания будет происходить за счет аккумулированной теплоты еще в течение 1...2 сут. Расстояние меж- ду электродами 40...80 см, расход энергии по сравнению с полосовы- ми электродами сокращается на 15...20% и составляет 40...75 кВт-ч на 1 м3 грунта. При прогреве снизу вверх пробуривают скважины и вставляют электроды на глубину, превышающую глубину промерзшего грунта на 15...20 см. Ток между электродами идет по талому грунту ниже уровня промерзания, при нагреве грунт отогревает вышележащие слои, кото- рые также включаются в работу. При этом методе применять слой опилок не требуется. Расход энергии составляет 15.„40 кВт • ч на 1 м3 грунта. Третий, комбинированный способ, будет иметь место при заглубле- нии электродов в подстилающий талый грунт и устройстве на дневной поверхности опилочной засыпки, пропитанной солевым раствором. Электрическая цепь замкнется наверху и внизу, оттаивание грунта бу- дет происходить сверху вниз и снизу вверх одновременно. Так как трудоемкость подготовительных работ при этом способе самая высо- кая, то его применение может быть оправдано лишь в исключитель- ных случаях, когда требуется ускоренное оттаивание грунта. Оттаивание токами высокой частоты. Этот метод позволяет резко сократить подготовительные работы, так как промерзший грунт сохраняет проводимость к токам высокой частоты, поэтому отпадает надобность в большом заглублении электродов в грунт и в устройстве опилочной засыпки. Расстояние между электродами может быть уве- личено до 1,2 м, т. е. сокращено их количество почти в два раза. Про- цесс оттаивания грунта протекает относительно быстро. Ограниченное использование способа связано с недостаточным выпуском генерато- ров токов высокой частоты. Одним из методов, которые в настоящее время утратили свою эффективность и вытеснены более современными, является оттаи- вание грунта паровыми или водяными иглами. JlfiA этого необхо- димо наличие источников горячей воды и пара, при малой, до 0,8 м глубине промерзания грунта. Паровые иглы представляют со- бой металлическую трубу длиной до 2 м и диаметром 25...50 мм. На нижнюю часть трубы насажен наконечник с отверстиями диаметром 6 Э-804 1 61
2...3 мм. Иглы соединяют с паропроводом гибкими резиновыми шлангами при наличии на них кранов. Иглы заглубляют в скважи- ны, предварительно пробуриваемые на глубину, приблизительно равную 70% глубины оттаивания. Скважины закрывают защитными колпаками, снабженные сальниками для пропуска паровой иглы. Пар подают под давлением 0,06...0,07 МПа. После установки акку- мулированных колпаков прогреваемую поверхность покрывают сло- ем термоизоляционного материала, чаще всего опилок. Иглы распо- лагают в шахматном порядке с расстоянием между центрами 1...1.5 м. Расход пара на 1 м3 грунта составляет 50...100 кг. За счет выделения паром в грунте скрытой теплоты парообразования прогрев грунта проходит особенно интенсивно. Этот метод требует расхода тепло- вой энергии примерно в 2 раза больше, чем метод вертикальных электродов. Оттаивание грунта теплоэлектронагревателями. Данный ме- тод основан на передаче теплоты мерзлому грунту контактным спосо- бом. В качестве основных технических средств применяются электро- маты, изготавливаемые из специального теплопроводящего материала, через который пропускают электрический ток. Прямоугольные маты, размеры которых могут закрывать поверхность от 4...8 м2, укладыва- ются на оттаиваемый участок и подсоединяются к источнику электри- чества напряжением 220 В. При этом образующееся тепло эффективно распространяется сверху вниз в толщу мерзлого грунта, что приводит к его оттаиванию. Время, необходимое для оттаивания, зависит от температуры окружающего воздуха и от глубины промерзания грунта и в среднем составляет 15-20 ч. 5.11.3. Разработка грунта в мерзлом состоянии с предварительным рыхлением Рыхление мерзлого грунта с последующей разработкой землерой- ными и землеройно-транспортными машинами осуществляют механи- ческим или взрывным методом. Механическое рыхление мерзлого грунта с использованием совре- менных строительных машин повышенной мощности приобретает все большее распространение. В соответствии с требованиями экологии, перед зимней разработкой грунта необходимо в осенний период снять бульдозером слой растительного грунта с намеченного для разработки участка. Механическое рыхление базируется на резании, раскалываний или сколе мерзлого грунта статическим (рис. 5.43) или динамическим воздействием. 162
Рис. 5.43. Рыхление мерзлого грунта статическим воздействием: а - бульдозером с активными зубьями; б - экскаватором-рыхлителем; 1 - направление хода рых- ления При динамическом воздействии на грунт осуществляется его раскалывание или сколы молотами свободного падения и направ- ленного действия (рис. 5.44). Этим способом разрыхление грунта производят молотами свободного падения (шар- и клин-молотами), подвешенными на канатах на стрелы экскаваторов, либо молотами направленного действия, когда рыхление осуществляется сколом грунта. Рыхление механическим способом позволяет осуществлять его разработку землеройными и землеройно-транспортными маши- нами. Молоты массой до 5 т сбрасывают с высоты 5...8 м: молот в форме шара рекомендуется применять при рыхлении песчаных и супесчаных грунтов, клин-молоты - для глинистых (при глубине промерзания 0,5...0,7 м). В качестве молота направленного дейст- вия широко применяют дизель-молоты на экскаваторах или тракто- рах; они позволяют разрушать промороженный грунт на глубину До 1,3 м (рис. 5.45). Статическое воздействие основано на непрерывном режущем Усилии в мерзлом грунте специального рабочего органа - зуба-рыхли- теля, который может быть рабочим оборудованием гидравлического экскаватора «обратная лопата» или быть навесным оборудованием на Мощных тракторах. Рыхление статическими рыхлителями на базе трактора подра- зумевает в качестве навесного оборудования специального ножа (зуба), режущее усилие которого создается за счет тягового усилия 163
Рис. 5.44. Рыхление мерзлого грунта динамическим воздействием: о — схема рыхления молотом свободного падения; б — то же, дизель-молотом; в — то же, вибромо- лотом; г - то же, при глубине промерзания до 1,5 м; д - то же, при глубине промерзания более 1,5 м; 1 — молот; 2 — экскаватор; 3 — мерзлый слой грунта; 4 - направляющая штанга; 5 - ди- зель-молот; б - вибромолот трактора. Машины этого типа рассчитаны на послойное рыхление грунта на глубину 0,3...0,4 м. Число зубьев зависит от мощности трактора, при минимальной мощности трактора 250 л.с. использу- ется один зуб. Разрыхление грунта осуществляют параллельными послойными проходками через 0,5 м с последующими поперечны- ми проходками под углом 60...90° к предыдущим. Перемещение разрыхленного грунта в отвал осуществляют бульдозерами. Целе- сообразно навесное оборудование крепить непосредственно на бульдозер и использовать его для самостоятельного перемещения разрыхленного грунта (см. рис. 5.21). Производительность рыхли- теля 15...20 м3/ч. Способность статических рыхлителей послойно разрабатывать мерзлый грунт дает возможность использовать их независимо от глу- бины промерзания грунта. Современные рыхлители на базе тракторов с бульдозерным оборудованием благодаря своим широким технологи- ческим возможностям находят широкое применение в строительстве. Это обусловлено их высокой экономичностью. Так, стоимость разра- ботки грунта с применением рыхлителей по сравнению с взрывным 164
1-1 Рис. 5.45. Схема совместной работы дизель-молота и экскаватора «прямая лопата» способом рыхления в 2...3 раза ниже. Глубина рыхления этими маши- нами составляет 700...1400 мм. Рыхление мерзлых грунтов взрывом эффективно при значитель- ных объемах разработки мерзлого грунта. Метод применяют преиму- щественно на незастроенных участках, и ограниченно застроенных - с использованием укрытий и локализаторов взрыва (тяжелых пригрузоч- ных плит). В зависимости от глубины промерзания грунта взрывные работы выполняют (рис. 5.46): методом шпуровых и щелевых зарядов при глубине промерзания грунта до 2 м; методом скважинных и щелевых зарядов при глубине промерза- ния свыше 2 м. Шпуры просверливают диаметром 22...50 мм, скважины - 900... 1100 мм, расстояние между рядами принимается от 1 до 1,5 м. Щели на расстоянии 0,9...1,2 м одна от другой нарезают щеленарез- Ными машинами фрезерного типа или баровыми машинами. Из трех соседних щелей взрывчатое вещество помещается только в сред- нюю, крайние и промежуточные щели служат для компенсации сдвига мерзлого грунта во время взрыва и для снижения сейсмиче- ского эффекта. Заряжают щели удлиненными или сосредоточенны- 165
д) 1 Рис. 5.46. Методы рыхления мерзлого грунта взрывом: а — шпуровыми зарядами; б — то же, гагмжинш.]- ми; в - то же, котловыми; г - то же, малокамер- ными; д, е - то же, камерными; ж - то же, щеле- выми; 1 — заряд ВВ; 2 - забойка; 3 - грудь забоя; 4 - рукав; 5 - шурф; б - штольня; 7 - рабочая щель; 8 — компенсационная щель ми зарядами, после чего их сверху засыпают талым песком. При ка- чественном выполнении подготовительных работ в процессе взры- вания мерзлый грунт полностью дробится, не повреждая стенок кот- лована или траншеи. Разрыхленный взрывами грунт разрабатывается экскаваторами или землеройно-транспортными машинами. 5.11.4. Непосредственная разработка мерзлого грунта Разработка (без предварительного рыхления) может осуществляет- ся двумя методами - блочным и механическим. Блочный метод разработки применим для больших площадей и основан на том, что монолитность мерзлого грунта нарушается за счет разрезки его на блоки. С помощью навесного оборудования на тракторе - баровой машины грунт разрезают при взаимно-перпендику- лярных проходках на блоки шириной 0,6...1,0 м (рис. 5.47). При малой глубине промерзания (до 0,6 м) достаточно сделать только продольные разрезы. Баровые машины, осуществляющие нарезку щелей, имеют одну, две или три врубовые цепи, навешенные на тракторы или траншей- ные экскаваторы. Баровые машины позволяют прорезать в мерзлом грунте щели глубиной 1,2...2,5 м. Используют стальные зубья с ре- жущей кромкой из прочного сплава, что продлевает срок их служ- бы, а при износе или истирании позволяет быстро их заменить. Рас- 166
6) Рис.5.47. Схема блочной разработки грунта: а — нарезка щелей баровой машиной; б — то же, с извлечением блоков трактором; в — разработка котлована с извлечением блоков мерзлого грунта при помощи крана; 1 - слой мерзлого грунта; 2 — режущие цепи (бары); 3 — экскаватор; 4 — щели в мерзлом грунте; 5 — нарезанные блоки грун- та; 6 - перемещаемые с площадки блоки; 7 — стоянки крана; 8 - транспортное средство; 9 — кле- щевой захват; 10 — строительный кран; 11 — трактор стояние между барами принимается в зависимости от грунта через 60... 100 см. Разработку производят экскаваторами «обратная лопа- та» с ковшом большой вместимости или глыбы грунта волоком пе- ремещают с разрабатываемой площадки в отвал бульдозерами или тракторами. Механический метод основан на силовом, а чаще в сочетании с ударным или вибрационном воздействии на массив мерзлого грунта. Реализуется метод применением обычных землеройных и землерой- До-транспортных машин и машин со специально разработанными для Зимних условий рабочими органами (рис. 5.48). Обычные серийные машины применяют в начальный период зимы, Когда глубина промерзания грунта незначительна. Прямая и обратная лопата могут разрабатывать грунт при глубине промерзания 0,25...0,3 м; с ковшом вместимостью более 0,65 м3-0,4 м; экскаватор драглайн - до 0,15 м; бульдозеры и скреперы в состоянии разрабатывать промерзший грунт на глубину до 15 см. 167
б) Рис. 5.48. Механический способ непосредственной разработки грунта: а - ковш экскаватора с активными зубьями; б - разработка грунта экскаватором «обратная лопа- та» и захватно-клещевым устройством; в — землеройно-фрезерная машина; 1 — ковш; 2 — зуб ков- ша; 3 — ударник; 4 - вибратор; 5 - захватно-клещевое устройство; б - отвал бульдозера; 7 — гид- роцилиндр для подъема и опускания рабочего органа; 8 — рабочий орган (фреза) Для зимних условий разработано специальное оборудование для одноковшовых экскаваторов - ковши с виброударными активными зубьями и ковши с захватно-клещевым устройством. Затраты энер- гии на резание грунта примерно в 10 раз больше, чем на скалыва- ние. Вмонтирование в режущий край ковша экскаватора виброудар- ных механизмов, аналогичных по работе отбойному молотку, при- носят хорошие результаты. За счет избыточного режущего усилия такие одноковшовые экскаваторы могут послойно разрабатывать массив мерзлого грунта. Процесс рыхления и экскавации грунта оказывается единым. Разработку грунта осуществляют и многоковшовыми экскаватора- ми, специально разработанными для проходки траншей в мерзлом грунте. Для этой цели служит специальный режущий инструмент в виде клыков, зубьев или коронок со вставками из твердого металла, укрепляемых на ковшах. На рис. 5.48, а показан рабочий орган много- ковшового экскаватора с активными зубьями для разработки скальных и мерзлых грунтов. Послойную разработку грунта можно осуществлять специализирован- ной землеройно-фрезерной машиной, снимающей стружку глубиной до 0,3 м и шириной 2,6 м. Перемещение разработанного мерзлого грунта произ- водят бульдозерным оборудованием, входящим в комплект машины. 168
5.12. Контроль качества земляных работ Процессы возведения земляных сооружений систематически кон- тролируют, проверяя: положение выемок и насыпей в пространстве (в плане и высот- ное); геометрические размеры земляных сооружений; свойства грунтов, залегающих в основании сооружений; свойства грунтов, используемых для устройства насыпных со- оружений; качество укладки грунта в насыпи и обратные засыпки (характе- ристики уложенных и уплотненных грунтов). Постоянный контроль за качеством производства работ осуществ- ляют инженерно-технические работники, операционный контроль про- изводят с привлечением представителей геодезической службы и строительной лаборатории. При контроле положения в пространстве и размеров сооруже- ний проверяют: расположение на плане земляных сооружений и их размеры; отметки бровок и дна выемок; отметки верха насыпей с учетом запаса на осадку; отметки спланированных поверхностей; уклоны откосов выемок и насыпей. Данный контроль осуществля- ют с помощью геодезических приборов, а также простейших инст- рументов и приспособлений - строительных уровней, рулеток, мет- ров, отвесов, шаблонов, откосников, мерных реек, наборов визирок и вешек. Оценку свойств грунтов в основаниях сооружений, карьерах (ре- зервах), насыпях и обратных засыпках проводят для установления со- ответствия их ранее принятым в процессе проектирования сооружений и оснований под ними. Для этого определяют основные характеристи- ки - плотность и влажность, являющиеся критериями качества. Для отдельных сооружений при необходимости контролируют грануломет- рический состав, коэффициент сдвига, фильтрационные свойства грун- тов. Оценку основных свойств проводят, как правило, на пробах, взя- тых из массивов грунтов естественного залегания или уложенных и уплотненных. Отбор образцов для оценки качества грунта в основаниях, карьерах и резервах производят из шурфов на глубине 0,5 м и более. Отбор вы- полняют по сетке: при однородных грунтах - с каждого угла всех Квадратов со стороной 50... 100 м, а при неоднородных - дополнитель- но со всех участков с различными грунтами. В насыпях и обратных за- 169
сыпках отбор проб производят методом режущих колец (в связанных и песчаных грунтах без крупных включений), а при гравелисто-песча- ных и мелкозернистых грунтах с включением крупных фракций - ме- тодом лунок. На насыпях вертикальной планировки контрольные про- бы грунта отбирают в шахматном порядке через 20...40 м, а в обрат- ных засыпках пазух возле граней сооружений - на расстоянии не бо- лее 0,3 м от них. При отборе проб методом режущих колец (рис. 5.49, а) структура и плотность грунта сохраняются и в образцах. Отбор производят грун- тоотборником, состоящим из режущего кольца, приспособлений для отбора проб и ударника с подвижным грузом. Для взятия пробы на выровненную поверхность ставят грунтоотборник и ударником погру- жают режущее кольцо до тех пор, пока поверхность грунта не окажет- ся на 3...5 мм выше края кольца. Затем кольцо вынимают и срезают выступающий из него грунт. При методе лунок (рис. 5.49, б) грунт отбирают из шурфов диа- метром 20...30 см и глубиной 15...20 см. В образовавшуюся лунку до- зированно засыпают сухой песок, по количеству которого судят об объеме извлеченного грунта. Методы режущих колец и лунок не по- Р и с. 5.49. Определение характеристик и качества уплотнения грунта: а - отбор проб методом колец (схема грунтосборника); б - то же, методом лунок; в - определе- ние плотности грунта методом пенетрации (схема прибора); г - ординарная схема определения платности и влажности грунта радиоизотопным методом; д - то же, двойная схема; 1 — подвиж- ной груз; 2 - съемное кольцо; 3 - режущее кольцо; 4 - поддон; 5 - лунка; 6 — наковальня; 7 - зонд с конусным наконечником; в - измерительный пульт; 9 - детектор; 10 - источник питания 170
зволяют определить плотность скелета грунта непосредственно в про- цессе работ и тем самым оперативно реагировать на изменение условий уплотнения грунта. Поэтому на практике применяют менее точные, но достаточные для принятия первоначального решения различные экс- прессные методы: пенетрации, радиоизотопный и др. Метод пенетрации (рис. 5.49, в) основан на измерении погруже- ния в уплотненный грунт зонда с конусным наконечником в зависимо- сти от количества ударов груза фиксированной массы, падающего с определенной высоты. Радиоизотопный метод (рис. 5.49, г, д) бази- руется на различной интенсивности проникновения гамма-излучения в зависимости от плотности и влажности грунта при фиксированном расстоянии между источником и приемником излучения. Плотность и влажность грунта определяют по градуированным графикам, выра- жающим зависимость показаний приборов от характеристики грунта. Работники полевой лаборатории на строительстве земляных соору- жений выполняют следующие обязанности: следят за соответствием грунта проекту, толщиной укладываемого слоя и технологии работ по укладке и уплотнению грунта, установленной проектом производства работ, отсутствием в отсыпаемом грунте растительных остатков и вкраплений из некачественного грунта, числом проходов (ударов) грунтоуплотняющих машин по одному следу; проверяют подготовку поверхности ранее уплотненного слоя для отсыпки на него последую- щего слоя и влажность грунта в слое перед уплотнением; выполняют своевременный и в необходимом количестве отбор проб и образцов грунта из основания сооружения, карьеров или тела насыпи; определя- ют плотность скелета грунта в каждом слое в процессе его уплотне- ния, а на участке пробного уплотнения - рациональный режим грунто- уплотняющих механизмов, оптимальную толщину и необходимую влажность уплотняемого слоя грунта. Информацию о полученных результатах лабораторных испытаний и контрольных измерений, а также о фактах несоответствия проекту и установленной технологии работ регулярно докладывают инженер- но-техническому персоналу строительства.
ГЛАВА 6 ТЕХНОЛОГИЯ УСТРОЙСТВА ФУНДАМЕНТОВ 6.1. Общие положения Промышленные здания и сооружения передают нагрузку от своей массы, включая полезную нагрузку, через фундаменты на грунтовое основание. Исходя из несущей способности основания и действующей на него нагрузки, конструктивное решение фундаментов может быть различным. Для большинства малоэтажных гражданских и промышленных зда- ний подходят ленточные фундаменты. Ленточные фундаменты отно- сятся к фундаментам мелкого заложения, передающим нагрузку на грунты основания, преимущественно через подошву. Такие фундамен- ты возводят в открытых котлованах. По условиям изготовления их подразделяют на монолитные, сооружаемые непосредственно в котло- ване, и сборные, монтируемые из элементов заводского изготовления. Ленточные фундаменты используют для передачи нагрузки на ос- нование от стен зданий или ряда колонн. В плане они могут состоять из одинарных и перекрестных лент; первые обычно устраивают под стены, а перекрестные - под сетку колонн. Для одноэтажных зданий, включая промышленные, вместо сплошных фундаментов часто приме- няют столбчатые, которые через колонны (стойки) воспринимают на- грузку от каркаса здания и через ранд-балки (обвязочные балки) - на- грузки от стенового ограждения. Значительное заглубление ленточных фундаментов, близкое взаим- ное расположение несущих стен вынуждают разрабатывать котлованы под всей площадью здания. Обычно разрабатываемый грунт нужно увозить с площадки в отвал и привозить грунт для обратной засыпки пазух. В грунтах со слабой несущей способностью глубина заложения фундаментов значительно увеличивается, а это заставляет устраивать ленточные фундаменты с развитой опорной частью, что приводит к резкому увеличению расхода бетона. 172
Переход к строительству многоэтажных зданий привел к увеличе- нию нагрузок на основания, что потребовало найти новое конструк- тивное решение фундаментов, способных воспринимать повышенные нагрузки или использовать свайные фундаменты. Сваи применяют для устройства фундаментов под различные здания и сооружения, повы- шения несущей способности слабых грунтов, шпунтовые сваи - для укрепления стенок котлованов от обрушения. Применение свайных фундаментов вместо сборных ленточных фундаментов позволяет резко сократить объем земляных работ, уменьшить объем монолитного или сборного железобетона на уст- ройство фундаментов и стен подвала, сократить сроки работ и стои- мость устройства фундаментов. Свайные фундаменты, в отличие от ленточных, характеризуются меньшими по величине и более равно- мерными осадками. Для зданий повышенной этажности, при ослабленных грунтах, раз- ной несущей способности основания под различными частями возво- димого сооружения и других техногенных факторах в качестве фунда- мента устраивают монолитную плиту (сплошной фундамент) под всем сооружением. Фундаментные плиты разрезаются в плане только оса- дочными швами, плиты обеспечивают жесткость здания и совместную работу фундамента и надземной части сооружения. Сплошные фунда- менты резко снижают неравномерность осадки отдельных частей со- оружения. 6.2. Технология устройства ленточных фундаментов Монолитные ленточные фундаменты. Ленточные фундаменты под стены устраивают в основном монолитными или из сборных бло- ков. Монолитные железобетонные ленточные фундаменты выполня- ют в виде нижней армированной ленты и неармированной или мало армированной фундаментной стены, выше которой устраивают стены Здания. Процесс возведения фундаментов и стен из монолитного железобе- тона включает разбивку осей фундаментов, устройство опалубки, сборку и установку арматуры и бетонирование. Выбор технологии воз- ведения фундаментов зависит от конструктивных решений фундамен- тов и самих зданий, а также от имеющегося технологического обору- дования и механизмов. 173
На выбор типа опалубки влияет вид бетонируемых конструкций и их повторяемость. Выбирают опалубку на основе технико-эконо- мических расчетов по возможным вариантам. Определяющие пока- затели - затраты материалов и труда, себестоимость одного оборота опалубки. При большой повторяемости фундаментов небольшого объема и простой формы применяют инвентарные металлические блок-формы, устанавливаемые на место краном. Блок-формы могут изготавляться неразъемными, разъемными, и трансформируемыми; последние изме- няют свои размеры и форму путем раздвижки с последующей фикса- цией элементов специальными устройствами. В отдельных случаях мо- жет применяться стальная инвентарная опалубка из пространственных блоков или крупных щитов, несъемная опалубка из плоских или про- странственных железобетонных элементов, мелко- и крупнощитовая опалубка с палубой из водостойкой фанеры. Монтаж арматуры выполняют укрупненными элементами в виде сеток и пространственных каркасов. Нижнюю арматурную сетку фун- дамента устанавливают до монтажа опалубки. Для создания защитного слоя бетона устанавливают фиксаторы в шахматном порядке с шагом 1 м. Далее устанавливают арматурные каркасы и закрепляют их с по- мощью фиксаторов. Временные крепления с каркасов снимают после их приварки к сетке подошвы фундамента. Отдельные стержни сеток и каркасов на месте их установки необходимо соединить на сварке. По завершении опалубочных работ на захватке приступают к установке опалубки. Опалубку ленточных фундаментов постоянного поперечного сече- ния собирают в зависимости от высоты фундамента. При высоте 2...2,5 м щиты устанавливают последовательно вертикально, соединяя их между собой на замках, временно раскрепляют инвентарными под- косами. К ним присоединяют схватки, а затем опалубочные плоскости соединяют стяжками. Щиты второго яруса закрепляют на нижних по- сле рихтовки установленной опалубки и располагают их горизонталь- но. При высоте ленточного фундамента более 2,5 м конструктивное решение опалубки должно быть предложено в технологической карте. Щитовая опалубка ленточных фундаментов переменного попереч- ного сечения может сначала собираться для нижней части фундамента в виде плиты, верхняя часть опалубки может быть установлена до и после бетонирования нижней части фундамента. Перед укладкой бетонной смеси необходимо тщательно подгото- вить грунтовое основание. Рыхлые, органические и подобные грунты должны быть удалены, места перекопки грунта следует заполнить уп- лотненным песком или щебнем. 174
Для достижения монолитности железобетонных фундаментов бето- нирование необходимо вести непрерывно, не допуская образования швов. Бетонную смесь укладывают слоями толщиной 20...50 см, каж- дый последующий слой укладывают после уплотнения предыдущего и, как правило, до начала его схватывания. Ленточные фундаменты бетонируют в зависимости от конструк- тивных особенностей в один, два и три этапа (рис. 6.1). Одноэтапное послойное бетонирование применяется при устройстве ленточных фундаментов прямоугольного сечения в распор или переменного сече- ния при площади поперечного сечения менее 3 м2. Ленточные фунда- менты со ступенями при площади поперечного сечения более 3 м2 бе- тонируют в два этапа: сначала ступени, затем стену. В три этапа бето- нируют ленточные фундаменты с подколенниками, применяемые в каркасных зданиях. Особенности бетонирования стен подземной части здания зависят от толщины и высоты стен, а также от вида опалубки. Разборно-пере- ставную щитовую опалубку устанавливают в два приема: вначале с одной стороны на всю высоту стены, а после установки арматуры - с другой. При большой высоте и толщине стены опалубку второй сто- роны устанавливают поярусно в процессе бетонирования. Если опа- лубку устанавливают на всю высоту стены, то в опалубке предусмат- ривают отверстия для подачи бетонной смеси. Опалубку стен толщи- ной более 0,5 м можно возводить на всю высоту стены с подачей бе- тонной смеси сверху с помощью хоботов. Технология бетонирования стен зависит от конструкции опалубки. Может быть предусмотрена поярусная укладка бетонной смеси на вы- соту 400...600 мм при высоте яруса наращиваемой опалубки в тех же Р и с. 6.1. Бетонирование ленточных фундаментов: ° - столбчатого при непрерывной подаче бетонной смеси; б — то же, бетонируемого ступенями; в - ступенчатого, бетонируемого с использованием виброхобота; г - конструктивное решение фунла- Мента, 1 - опалубка фундамента; 2 - бадья с бетонной смесью; 3 - рабочая площадка; 4 - вибра- тор; 5 - бетон; б - звеньевой хобот; 7 - продольное армирование; 8 - поперечная арматура; 9 — бетонная подготовка; 10 - уплотненный грунт; 11 - оклеенная гидроизоляция 175
пределах. При бетонировании стен в разборно-переставной опалубке высота участков, выполняемых без перерыва, не должна превышать 3 м. При большей высоте участков стен, бетонируемых без рабочих швов, необходимо устанавливать перерывы в бетонировании продолжитель- ностью 40... 120 мин для осадки бетонной смеси и предупреждения об- разования осадочных трещин. При длине стены более 20 м ее делят на участки по 7... 10 м и на границе участков устанавливают разделительную перегородку. Ведущим процессом при устройстве фундаментов является бетони- рование, поэтому количество рабочих в каждом потоке (установка опа- лубки, укладка арматуры, бетонирование, разборка опалубки) опреде- ляется по ведущему потоку. Необходимо, чтобы работа во всех пото- ках шла в одном ритме. Для организации поточной работы фундамен- ты и стены разбивают на захватки, в качестве которых может быть пролет, часть пролета или фундаменты на одной оси. Сборные ленточные фундаменты состоят из сборных фундамент- ных подушек, армированных по расчету, выше которых устанавливают блоки стен. Железобетонные фундаментные плиты-подушки и бетон- ные стеновые блоки унифицированы, номенклатура предусматривает их разделение на четыре группы, каждая из которых отличается вос- принимаемой нагрузкой. Для повышения жесткости сооружения, для выравнивания осадок при строительстве на слабых грунтах и в качест- ве антисейсмических мероприятий сборные фундаменты усиливают армированными швами или железобетонными поясами, устраиваемы- ми поверх фундаментных подушек или последнего ряда стеновых фун- даментных блоков по всему периметру здания на одном уровне. При песчаных грунтах фундаментные блоки укладывают непосред- ственно на выровненное основание, при других грунтах - на песчаную подушку толщиной 10 см. Под подошвой фундаментов нельзя остав- лять насыпной или разрыхленный грунт, его необходимо удалить и вместо него засыпать песок или щебень. Углубления в грунтовом ос- новании высотой более 10 см заполняют монолитным бетоном. Шири- ну и длину песчаного основания делают на 20...30 см больше разме- ров фундамента, чтобы блоки не свисали с песчаной подушки. Фундаментные блоки укладывают по схеме их раскладки в соот- ветствии с проектом (рис. 6.2), чтобы обеспечить разрывы для про- кладки труб водоснабжения, канализации и других вводов. Монтаж начинают с установки маячных блоков по углам и в мес- тах пересечения стен. Фундаментный блок подается краном к месту укладки, наводится и опускается на основание, незначительные откло- нения от проектного положения устраняют, перемещая блок монтаж- ным ломиком при натянутых стропах. При этом поверхность основа- 176
Р и с. 6.2. Монтаж сборных ленточных фундаментов: / - фундаментная подушка; 2 - стеновой блок, 3 - песчаная подготовка; 4 - арматурный пояс, 5 - постель из раствора; 6 - заделка стыка мо- нолитным бетоном; 7 - строповка блока ния не должна быть нарушена. Стропы снимают после того, как блок займет правильное положение в плане и по высоте. Разрывы между блоками ленточного фундамента и боковыми пазухами в процессе монтажа заполняют песком или песчаным грунтом и уплотняют. При монтаже фундаментов под колонны тщательно контролируют положение устанавливаемых блоков относительно основных осей. С помощью нивелиров контролируют положение блоков по высоте, у блоков стаканного типа проверяют отметку дна стакана, у других - верхней плоскости блока. Монтаж стен подвала (стеновых блоков) начинают после проверки положения уложенных фундаментных блоков (подушек) и устройства гидроизоляции. Если в проекте отсутствуют особые указания, то в ка- честве изоляции расстилают слой раствора толщиной 2...3 см по очи- щенной поверхности фундаментов; раствор одновременно служит вы- равнивающим слоем. В соответствии с монтажной схемой на фундаментах размечают положение стеновых блоков первого (нижнего ряда), отмечая места вертикальных швов. Монтаж начинают с установки маячных блоков в углах и местах пересечения стен на расстоянии 20...30 м друг от друга. После установки маячных блоков на уровне их верха натягива- ют шнур - причалку, по которому устанавливают рядовые блоки. Последующие ряды блоков монтируют в той же последовательно- сти, размечая раскладку блоков на нижележащем ряду. Первые два Ряда блоков устанавливают с уложенных фундаментных блоков, по- следующие — с инвентарных подмостей. Марка раствора, на котором Должны монтироваться блоки, указывается в проекте. Монтажный кран можно располагать на бровке котлована, тогда в пределах захватки сначала монтируют все фундаментные блоки, а затем блоки стен подвала. Если кран находится в котловане, то фун- даменты и стены подвала устанавливают отдельными участками, исхо- 177
дя из того, что монтажный кран не сможет вторично войти в зону, где уже уложены блоки выше уровня земли. 6.3. Технология устройства монолитной плиты Сплошные фундаменты (монолитная плита) изготовляют из моно- литного железобетона, по конструктивному решению они могут быть выполнены в виде гладкой плиты (с устанавливаемыми по необходи- мости сборными стаканами под колонны), гладкой плиты с монолит- ными стаканами (рис. 6.3), ребристой плиты и плиты коробчатого се- чения. Фундаментные плиты, днища резервуаров, туннелей и т. д. имеют большие площади и характеризуются насыщенным армированием Толщина таких плит колеблется от 0,2 до 2 м. Способы их бетониро- вания выбирают с учетом размеров в плане, толщины, степени арми- рования, имеющейся механизации производства работ, реальных объе мов поставки бетонной смеси. Фундаментные плиты армируют сварными сетками в два слоя и более. Арматурные каркасы могут быть образованы разными спосо- бами: укладывают горизонтальные сетки и устанавливают поддержи- вающие каркасы или предварительно объединяют плоские горизон- тальные сетки и поддерживающие каркасы в пространственный само- несущий армоблок. Армоблоки устанавливают с зазорами, которые пе- рекрывают одним или двумя рядами плоских горизонтальных сеток, опирающихся на армоблоки. Массивные фундаментные плиты бетонируют с использованием несъемной железобетонной опалубки, разборно-переставной из унифи- цированных элементов. Опалубочные панели большой площади, а так- же арматурные каркасные блоки монтируют с помощью монтажных кранов. Крепление опалубки и каркасов должно быть надежным и вы- держивать технологические нагрузки от бетонной смеси, механизмов, Рис.6.3. Схема устройства фунда- ментной плиты: / - границы фундаментной плиты по высо- те, 2 - продольная арматура; 3 - то же, по- перечная; 4 — оклеенная гидроизоляция; 5 - бетонная подготовка, 6 - уплотненный грунт 178
| машин, рабочих и инвентарных приспособлений. Приготовленная к производству работ опалубка должна быть сдана по акту. При большой площади плит их разбивают на блоки бетонирова- ния или карты. По краям карт устанавливают деревянную или сетча- тую опалубку без разрезки арматуры на границах карт. В качестве наружной и внутренней опалубок наиболее целесообразно использо- вать стальную сетку из проволоки диаметром 0,7 мм с ячейкой 5x5 см. Такую сетку крепят к арматуре плиты вязальной проволокой или за- жимами. Ширину блоков принимают с учетом условий непрерывности бето- нирования и темпа подачи бетонной смеси. В каждом блоке бетониро- вания необходимо обеспечить зоны работ: приемки и предварительно- го разравнивания и уплотнения. Необходимая скорость бетонирования определяется из условия, что ранее уложенная порция бетонной смеси перекрывается последующей с соответствующим виброуплотнением до начала схватывания бетона в обеих зонах. Принимаемая скорость бетонирования должна быть обеспечена наличием в достаточном коли- честве средств уплотнения бетонной смеси. Если толщина плиты меньше 0,5 м, разбивку плиты на карты и бе- тонирование ведут так же, как и бетонной подготовки под полы, т. е. бетонируют картами шириной по 3...4 м. При большей толщине пли- ты разбивают на параллельные карты шириной 5... 10 м, при этом ме- жду ними оставляют разделительные полосы шириной 1...1,5 м. Фронт бетонирования в пределах карты должен быть минималь- ным. Карты бетонируют подряд, т. е. одну за другой; для уменьшения суммарной усадки бетон в разделительные полосы укладывают в рас- пор с затвердевшим бетоном готовых карт после снятия опалубки на их границах. Бетонную смесь с осадкой конуса 2...6 см подают на карты бето- нонасосами, с помощью бетоноукладчиков, эстакад, а также в бадьях с помощью кранов. В отдельных случаях бетонирование может осуще- ствляться пневмотранспортом, с помощью виброхоботов, ленточными конвейерами и непосредственно из транспортных средств. Подавать смесь необходимо в направлении к ранее уложенному бетону, как бы прижимая новые порции бетона к ранее уложенным. При сосредото- ченных объемах работ в массиве и темпе бетонирования 50... 100 м3/смену могут быть использованы стационарные бетононасосы. Плиты даже предельной толщины бетонируют в один слой. При этом несколько затрудняется виброуплотнение, поскольку внутренние вибраторы требуется погружать в смесь на глубину, в 1,5...2 раза пре- вышающую длину рабочей части. Для виброуплотнения таких конст- рукций целесообразно применять навесные вибраторы и вибропакеты. 179
Бетонирование необходимо организовать так, чтобы избежать уст- ройства рабочих швов в пределах одной карты бетонирования. Вырав- нивают бетон плит по маякам, поверхность заглаживают гладилками. В местах примыкания стен, опирания колонн и столбов поверхность бетона оставляют шероховатой. Работы по устройству монолитных фундаментных плит целесооб- разно выполнять по поточной организации работ с разбивкой на три ведущих потока: армирование фундаментов, установка опалубки, включая сетчатую на границе зон бетонирования, и непосредственное бетонирование. Работы должны выполняться в одном ритме. Ведущим потоком является бетонирование, поэтому число рабочих в каждом по- токе рассчитывают, исходя из обеспечения непрерывной работы бе- тонщиков. 6.4. Конструкции забивных свай и шпунта Сваи подразделяют по целому ряду признаков на несколько групп (рис. 6.4): по материалу — деревянные, металлические, бетонные и железобе- тонные, комбинированные, грунтовые; по конструкции — квадратные, трубчатые, прямоугольные и много- угольные, с уширением и без него, цельные и составные, призматиче- ские и конические, сплошного сечения и пустотелые, винтовые и сваи-колонны; по способу устройства — забивные, изготовляемые на заводе или на самой площадке и погружаемые в грунт, и набивные, устраиваемые непосредственно в грунте (в заранее пробуренной скважине); по характеру работы (по способу передачи нагрузки на основа- ние) - сваи-стойки, которые передают нагрузку от здания своими кон- цами на скальный или практически несжимаемый грунт, и висячие сваи, передающие нагрузку за счет трения грунта по боковой поверх- ности сваи; по виду воспринимаемой нагрузки - центральная, вертикально действующая нагрузка, нагрузка с эксцентриситетом, и усилия вы- дергивания; по виду армирования железобетонных свай - с напрягаемой и не- напрягаемой продольной арматурой, с поперечным армированием и без него. Свайный куст — несколько рядом расположенных свай, совместно воспринимающих общую нагрузку; ростверк - конструкция, объеди- няющая сверху сваи для их совместной работы. 180
Деревянные сваи изготовляют из древесины сосны, ели, лиственни- цы, кедра, пихты, дуба. Длина свай 4... 12 м, диаметр в тонком конце 18...34 см. В нижнем конце свая заострена на 3...4 грани, острие долж- но совпадать с осью сваи, отклоненное от оси острие может увести сваю при забивке от проектного положения. При забивке в плотные грунты и предохранения острия от разрушения на него надевают ме- таллический башмак - наконечник, а на верхнюю часть — железное Кольцо-бугель, предохраняющий голову сваи от разрушения (размоча- ливания) при забивке. 181
Когда требуются длинные сваи (> 12 м), их сплачивают из не- скольких бревен - в торец, вполдерева или накладками. Для предо- хранения сваи от гниения их пропитывают антисептиками или погру- жают так, чтобы вся свая располагалась ниже самого низкого уровня грунтовых вод. Деревянные шпунты изготовляют из брусьев, на одной грани уст- раивают гребень, на другой - паз, преимущественно прямоугольного сечения. Перед забивкой шпунтины соединяют по 2...3 шт. в пакет, де- лают общий скос на острие и надевают общий бугель. Обычно толщи- на шпунтин 5... 14 см, но может доходить до 26 см. Металлические сваи применяют в портовом, мостовом, энергетиче- ском и промышленном строительстве, при возведении высотных со- оружений (радиомачт, телебашен). Используют стальные трубы диа- метром 25...100 см, рельсы, двутавры, винтовые сваи со специальным наконечником, завинчиваемые в грунт. Сваи-оболочки - металлические трубчатые сваи диаметром 1,2...2 м и более, длиной до 14 м, при необходимости их наращивают и соединя- ют на сварке. Сваи с открытым нижним торцом по мере заглубления заполняют грунтом, который, уплотняясь, увеличивает несущую спо- собность сваи. Сваи-оболочки с закрытым нижним торцом в виде съемного наконечника забивают в грунт. Металлический наконечник всегда остается в грунте, сама свая может быть оставлена и заполнена бетонной смесью для повышения несущей способности или извлечена. В процессе извлечения сваи-оболочки ее полость заполняется бетон- ной смесью. Стальной шпунт применяют для устройства водонепроницаемых стенок котлованов, подпорных стенок, пирсов, набережных. Для шпун- та выпускают специальные профили - плоские, корытообразные, зет- образные длиной до 30 м, в отдельных случаях используют обычный стальной прокат. Железобетонные сваи выпускают сечением от 20 х 20 до 60 х 60 см и длиной от 3 до 16 м с обычной и предварительно напряженной ар- матурой. Предварительное напряжение позволяет сократить расход бе- тона на 15...20%, металла до 50...60% по сравнению с обычным арми- рованием. Армирование необходимо для транспортирования и забивки свай, для нормальной работы на сжатие достаточно косвенного арми- рования. Предварительное напряжение при забивке препятствует воз- никновению деформаций, трещин, стягивает имеющиеся трещины. Полые сваи квадратного и трубчатого сечения длиной 2...6 м при- меняют в плотных грунтах и малых нагрузках от строящегося соору- жения, наружный диаметр может доходить до 80 см. 182
Устройство свайных фундаментов является комплексным процес- сом, включающим на примере метода забивки: подготовку территории для ведения работ; геодезическую разбивку с выносом в натуру положения каждой сваи; доставку на стройплощадку, монтаж, наладку и опробование оборудования для погружения свай; транспортировку готовых свай от места их изготовления к месту их погружения; забивку свай; срезку готовых свай по заданной отметке; вывоз со строительной площадки срезанных остатков свай; устройство монолитного или сборного ростверка; демонтаж оборудования. Анализ грунтов, их несущей способности показывает, что для большей части территории России плотные грунты залегают на срав- нительно небольшой глубине, что позволяет использовать сваи длиной 3...7 м. 6.5. Технология погружения свай С предприятий стройиндустрии сваи доставляют в готовом для по- гружения в грунт виде. В зависимости от характеристик грунта суще- ствует ряд методов устройства свай, в том числе ударный, вибрацион- ный, вдавливанием, завинчиванием, с использованием подмыва и элек- троосмоса, а также различными комбинациями этих методов. Ударный метод основан на использовании энергии удара (воздей- ствия ударной нагрузки), под действием которой свая своей нижней заостренной частью внедряется в грунт. По мере погружения она сме- щает частицы грунта в стороны, частично вниз или наверх. В резуль- тате погружения свая вытесняет объем грунта, практически равный объему ее погруженной части. Меньшая часть этого грунта оказывает- ся на дневной поверхности, большая - смешивается с окружающим грунтом и значительно уплотняет грунтовое основание. Зона заметно- го уплотнения грунта вокруг сваи составляет 2...3 диаметра сваи. Ударную нагрузку на оголовок сваи создают специальные меха- низмы: паровоздушные молоты, которые приводятся в действие силой сжатого воздуха или пара, непосредственно воздействующих на удар- ную часть молота; 183
дизель-молоты, работа которых основана на передаче энергии сго- рающих газов ударной части молота; вибропогружатели - передача колебательных движений рабочего органа на сваю (использование вибрации); вибромолоты - сочетание вибрации и ударного воздействия на сваю. Вибропогружатели и вибромолоты чаще используют при погруже- нии трубчатых свай-оболочек большого диаметра, при погружении в грунт и извлечении шпунтовых свай. Рабочий цикл молотов всех типов состоит из двух тактов: холосто- го хода, в течение которого происходит подъем ударной части на оп- ределенную высоту, и рабочего хода, в течение которого ударная часть с большой скоростью движется вниз до момента удара по свае. В ряде свайных молотов рабочий ход происходит только под действи- ем массы ударной части, такие молоты называются молотами одиноч- ного действия. В молотах двойного действия в точке максимального подъема ударная часть получает дополнительную энергию, на сваю действуют эта энергия и масса ударной части молота. В процессе работы молота корпус его остается неподвижным на голове погружаемой сваи, удар- ная часть молота движется внутри корпуса. Энергия сгорания не толь- ко поднимает ударную часть молота на предельную высоту, но и воз- действует на нее ударом, когда она под действием силы тяжести пада- ет вниз. Подача топлива и его возгорание в зависимости от положения ударной части выполняются автоматически. Дизель-молоты, по сравнению с паровоздушными, отличаются бо- лее высокой производительностью, простотой в эксплуатации, авто- номностью действия и более низкой стоимостью. Автономность обес- печивается путем подъема за счет рабочего хода двухтактного дизель- ного двигателя. На строительных площадках применяют штанговые и трубчатые дизель-молоты (рис. 6.5). Ударная часть штанговых дизель-молотов - подвижный цилиндр, открытый снизу и перемещающийся в направ- ляющих штангах. При падении цилиндра на неподвижный поршень в камере сгорания воспламеняется смесь воздуха и топлива. Образовав- шиеся в результате сгорания смеси газы подбрасывают цилиндр вверх, после чего происходит новый удар и цикл повторяется. В трубчатых дизель-молотах неподвижный цилиндр, имеющий пяту, является направляющей всей конструкции. Ударная часть - подвижный поршень с головкой. Воспламенение смеси происходит при ударе головки поршня по поверхности сферической впадины ци- линдра. 184
Рис.6.5. Схемы дизель-молотов: а - штангового; б - трубчатого; 1 - подвиж- ный цилиндр; 2 — направляющие штанги; 3 - поршень; 4 — подвижный поршень; 5 — го- ловка; 6 — неподвижный цилиндр; 7 - опор- ная часть Главное преимущество дизель-молота трубчатого типа над штанго- вым в том, что при одинаковой массе ударной части они обладают значительно большей (в 2...3 раза) энергией удара. Рекомендуется сле- дующее отношение массы ударной части молота к массе сваи: для штанговых молотов 1,25; для трубчатых - 0,5...0,7. Для молотов оди- ночного действия количество ударов в 1 минуту составляет 45...100, масса ударной части до 2500 кг. Аналогично для молотов двойного действия количество ударов в 1 минуту до 300, масса ударной части до 1200 кг. В комплект молота входит наголовник, необходимый для закрепле- ния сваи в направляющих сваебойной установки, предохранения голо- вы сваи от разрушения ударами молота и равномерного распределения удара по площади сваи. В этой связи внутренняя полость наголовника должна соответствовать очертанию и размерам головы сваи и жестко на ней быть закрепленной. Для подъема и установки сваи в заданное положение и для за- бивки свай с обеспечением передачи усилия от молота сваи строго в вертикальном положении применяют специальные устройства - копры (рис. 6.6). Основная рабочая часть копра - его стрела, вдоль которой устанавливают перед погружением молот, опускают и под- нимают его по мере забивки сваи. Наклонные сваи погружают в грунт копрами с наклонной стрелой. Копры бывают на рельсовом ходу (универсальные металлические копры башенного типа) и само- ходные - на базе кранов, тракторов, экскаваторов и автомашин со стрелой длиной 9...18 м. Универсальные копры имеют значительную собственную массу до 20 т. Монтаж и демонтаж таких копров, устройство для них подкрано- 185
Рис. 6.6. Сваебойные копровые установки: б — мостовая; б — рельсовая универсальная; в - на базе экскаватора; г-на тракторе; д - на авто- мобиле; 1 - кабина, 2 - копровая мачта; 3 - мост, 4 - рельсовый путь; 5 - свая; 6 - оголовник с блоками; 7 - ходовая тележка; 8 - поворотная платформа; 9 - молот; 10 - базовая машина; // - стрела; 12 - распорка; 13 — гидроцилиндр; 14 - выдвижной механизм; 15 - гидроцилиндр подъема и наклона стрелы; 16 — механизм подъема сваи; 17 - подвижная рама вых путей — достаточно трудоемкие процессы, поэтому универсальные копры применяют для забивки свай длиной более 12 м при большом объеме свайных работ на объекте. Наиболее распространены в промышленном и гражданском строи- тельстве сваи длиной 6... 10 м, которые забивают с помощью самоход- 186
ных сваебойных установок. Такие установки маневренны и имеют ме- ханические устройства для подтаскивания и подъема на необходимую высоту сваи, закрепления головы сваи в наголовнике, в вертикальном выравнивании стрелы со сваей перед забивкой. Забивка свай состоит из трех основных повторяющихся операций: передвижка и установка копра на место забивки сваи; подъем и установка сваи в позицию для забивки; забивка сваи. Центр тяжести свайного молота должен совпадать с направлением забивки сваи. Свайный молот поднимают на высоту, достаточную для установки сваи, с некоторым запасом на ход молота и в таком положе- нии закрепляют. При забивке стальных и железобетонных свай моло- тами одиночного действия обязательно применение наголовников для смягчения удара и предохранения головы сваи от разрушения. В процесс забивки свай входят установка сваи в проектное положе- ние, надевание наголовника, опускание молота и первые удары по свае с высоты 0,2...0,4 м, после погружения сваи на глубину 1м- переход к режиму нормальной забивки. От каждого удара свая погружается на определенную глубину, которая уменьшается по мере заглубления сваи. В дальнейшем наступает момент, когда глубина забивки сваи практически незаметна. Практически свая погружается в грунт на одну и ту же малую величину, называемую отказом. Отказ — глубина погружения сваи за определенное количество уда- ров обычно молота одиночного действия или за единицу времени для молотов двойного действия. Величина отказа — среднее от 10 или се- рии ударов в единицу времени. Залог — серия ударов, выполняемых для замера средней величины отказа: для паровоздушных молотов в залоге 20...30 ударов; для ди- зель-молотов одиночного действия в залоге 10 ударов; для дизель-мо- лотов двойного действия отказ определяют за 1 мин. забивки. Замеры проводят с точностью до 1 мм, забивку прекращают при получении заданного по проекту отказа (расчетного). Если средний от- каз в трех последовательных залогах не превышает расчетного, то про- цесс забивки сваи считается законченным. Если при погружении свая не дошла до проектной отметки, но уже получен заданный отказ, то этот отказ может оказаться ложным, вследствие возможного перенапряжения в грунте от забивки преды- дущих свай. Через 3...4 дня свая может быть погружена до проектной отметки. Погружение свай вибрированием осуществляют с использованием вибрационных механизмов, оказывающих на сваю динамические воз- 187
действия, которые позволяют преодолеть сопротивление трения на бо- ковых поверхностях сваи, лобовое сопротивление грунта, возникающее под острием сваи, и погрузить сваю на проектную глубину (рис. 6.7). На скорость погружения и амплитуду колебаний влияют масса вибри- рующих частей сваи и вибратора, его эксцентриситет, плотность грунта, участвующего в колебаниях, частота колебаний вибропогружателя. Бла- годаря вибрации для погружения свай в грунт требуется усилия иногда в десятки раз меньшие, чем при забивке. При этом происходит частич- ное виброуплотнение грунта, в том числе и под головкой сваи. Зона уп- лотнения для разных грунтов составляет 1,5...3 диаметра сваи. Для погружения свай в грунт вибрированием используют вибро- погружатели, которые подвешивают к мачте сваепогружающей ус- тановки и жестко соединяют с наголовником сваи. Действие вибро- погружателя основано на принципе, при котором вызываемые дис- Р и с. 6.7. Вибропогружение свай: а - свае погружающая установка; б — вибропогружатель с подрессоренной пригрузкой; в - вибро- молот; 1 - вибропогружатель; 2 — экскаватор; 3 - свая; 4 — электродвигатель, 5 - пригрузочные плиты; 6 - вибратор; 7 - дебалансы; 8 - наголовник; 9 - пружины; 10 - ударная часть с электро- двигателем; 11 - боек; 12 — наковальня 188
балансами вибратора горизонтальные центробежные силы взаимно ликвидируются, в то время как вертикальные силы суммируются. Амплитуда виброколебаний и масса вибросистемы, в которую вхо- дят свая, наголовники и вибропогружатель, должны обеспечить виб- рацию примыкающим слоям грунта, включение их в эту систему, в результате происходит раздвижка зерен грунта под контуром по- груженной части сваи. Способ наиболее приемлем в песчаных грунтах, водонасыщенных мелких и пылеватых грунтах, где скорость погружения может дости- гать 3,5...7 м/мин. Этим методом погружают сплошные и полые желе- зобетонные сваи, сваи-оболочки, металлический шпунт. При глинистых и тяжелых суглинистых грунтах под острием сваи может возникнуть глинистая подушка, которая снижает несущую способность сваи до 40%. Поэтому на заключительной стадии погру- жения, на последние 15...30 см свая погружается в грунт ударным способом. При выборе низкочастотных погружателей (до 420 кол/мин), при- меняемых при погружении тяжелых железобетонных свай и трубчатых свай диаметром 1000 мм и более, необходимо, чтобы момент эксцен- триков превышал массу вибросистемы не менее чем в 7 раз для легких грунтов и в 11 раз для средних и тяжелых грунтов. Для погружения легких свай массой до 3 т и металлического шпунта в грунты, не оказывающие большого лобового сопротивления под острием сваи, применяют высокочастотные (от 1500 кол/мин) виб- ропогружатели с подрессорной пригрузкой, состоящие из самого виб- ратора и присоединенного к нему с помощью системы пружин допол- нительного пригруза с расположенным на нем электродвигателем. Вибрационный метод наиболее эффективен при несвязных водона- сыщенных грунтах. Применение метода для погружения свай в мало- влажные плотные грунты возможно лишь при устройстве лидирующих скважин, т. е. при предварительном пробуривании скважин. Более универсальным является виброударный способ погружения свай с помощью вибромолотов. При работе вибромолота наряду с виб- рационным воздействием на сваю периодически опускается ударник, оказывая и динамическое воздействие на голову сваи. Наиболее распространены пружинные вибромолоты. В них при ^вращении валов с дебалансами в противоположных направлениях соз- даются постоянные колебания. Когда зазор между ударником и нако- вальней сваи оказывается меньше амплитуды колебаний, ударник пе- риодически ударяет через наковальню по свае. Вибромолоты могут са- монастраиваться, т. е. увеличивать энергию удара с повышением со- противления грунта погружению сваи. Масса ударной части вибромо- 189
лота применительно к погружению железобетонных свай должна быть не менее 50% от массы сваи и составлять 650... 1350 кг. Виброударный способ применим в связанных плотных грунтах, и позволяет в 3...8 раз быстрее при одинаковой мощности с вибраци- онным способом осуществлять погружение свай в грунт за счет одно- временной вибрации и забивки. При этом должно быть обеспечено же- сткое соединение вибропогружателя со сваей. Метод вибровдавливания основан на комбинации вибрационного или виброударного воздействия на сваю и статического пригруза. Виб- ровдавливающая установка состоит из двух рам. На задней раме нахо- дятся электрогенератор, работающий от тракторного двигателя, и двухбарабанная лебедка, на передней раме размещены направляю- щая стрела с вибропогружателем и блоки, через которые проходит к вибропогружателю вдавливающий канат от лебедки. В рабочем по- ложении вибропогружатель, расположенный над местом погружения сваи, поднимает сваю и устанавливает ее вместе с закрепленным наго- ловником на место ее забивки. При включении вибропогружателя и лебедки свая погружается за счет собственной массы, массы вибро- погружателя и части массы трактора, передаваемой вдавливающим ка- натом через вибропогружатель на сваю. Одновременно на сваю дейст- вует вибрация, создаваемая низкочастотным погружателем с подрессо- ренной плитой. Метод вибровдавливания не требует устройства путей для пере- движки рабочего агрегата, исключает повреждение и разрушение свай. Особенно эффективен при погружении свай длиной до 6 м. Погружение свай вдавливанием применяют для коротких свай сплошного и трубчатого сечения (3...5 м). Статическое вдавливание осуществляется в такой последовательности: сваю устанавливают в вертикальное положение в направляющей стреле агрегата. Далее на голову сваи опускают и закрепляют оголовник, передающий давление от базовой машины (трактора, экскаватора) через систему блоков и по- лиспастов непосредственно на сваю, которая благодаря этому давле- нию постепенно погружается в грунт. После достижения сваей проект- ной отметки погружение прекращают, снимают наголовник, агрегат переезжает на новую позицию. Применимо статическое вдавливание с использованием одновременно задействованных двух механизмов (рис. 6.8). Погружение свай завинчиванием основано на завинчивании стальных и железобетонных свай со стальным наконечником с помо- щью мобильных установок, смонтированных на базе автомобилей или других самоходных средств. Метод применяют чаще всего при устрой- 190
10 Рис. 6.8. Схема погружения сваи статическим вдавливанием- / - лебедка н тяговый канат для опускания опорной плиты н подъема наголовника, 2 - растяжки стрелы; 3 - блоки; 4 рама стрелы, 3 - наголовник с блоками, б - вдавливающий канат, 7 - вдавливающая лебедка; 8 - опорная плита; 9 - отводной блок вдавливающего каната, 10 свая; // - рама; 12 - трактор Р и с. 6 9. Схема процесса завинчивания свай ° - конструкция наконечника при погружении в слабые грунты; б - то же, в плотные грунты; в схема погружения сван; 1 - редуктор наклона рабочего органа, 2 - рабочий орган (кабестан); 3 - свая 4 - наконечник сваи 5 - выносные опоры
стве фундаментов под мачты линий электропередачи, радиосвязи и других сооружений, где в достаточной мере могут быть использова- ны несущая способность винтовых свай и их сопротивление выдерги- ванию (рис. 6.9). Установка для завинчивания состоит из рабочего органа, приводов вращения и наклона рабочего органа, гидросистемы, пульта управле- ния, четырех гидравлических выносных опор и вспомогательного обо- рудования. Рабочий орган кабестан - механизм, состоящий из двух пар захватов и электродвигателя. Захваты обжимают сваю и передаю; ей вращение от электродвигателя. В зависимости от назначения (пере- дачи нагрузки на большую площадь или заглубления в плотные грун- ты) винтовые лопасти наконечников могут иметь в диаметре до 3 м, минимальный диаметр лопастей составляет 30 см; длина свай может превышать 20 м. Конструкция рабочего органа позволяет выполнять следующие операции: втягивать винтовую сваю внутрь трубы рабочего органа (предварительно на сваю надевают инвентарную металлическую обо- лочку), обеспечивать заданный угол погружения сваи в пределах 0...450 от вертикали, погружать сваю в грунт путем вращения с одно- временным использованием осевого усилия. Это усилие при необходи- мости можно использовать при вывертывании сваи из грунта. Враще- ние рабочего органа осуществляют от коробки отбора мощности через соответствующие редукторы. Рабочие операции при погружении сваи методом завинчивания аналогичны операциям, выполняемым при погружении свай метода- ми забивки или вибропогружения. Только вместо установки и снятия наголовника при этом методе одевают и снимают металлическую оболочку. После завинчивания винтовой сваи (диаметр труб достигает 1 м), ее внутренняя полость заполняется бетоном. Скорость погружения винтовых свай зависит от диаметра лопасти и характеристик грунта и находится в пределах 0,2...0,6 м/мин. Достоинства винтовых свай в их высокой несущей способности, возможности плавного погружения в грунт, восприятии отрицатель- ных усилий. Погружение свай подмывом грунта применяют в несвязных и малосвязных грунтах - песчаных и супесчаных. Целесообразно под- мыв использовать для свай большого поперечного сечения и большой длины, но недопустимо для висячих свай. Способ заключается в том, что под действием воды, вытекающей под напором у острия сваи из одной или нескольких труб, закрепленных на свае, грунт разрыхляется и частично вымывается (рис. 6.10). При этом сопротивление грунта 192
у острия сваи снижается, а поднимающаяся вдоль сваи вода размывает прилегающий грунт, уменьшая тем самым трение по боковым поверх- ностям сваи. В результате свая погружается в грунт под действием собственной массы и массы установленного на ней молота. Расположение трубок для подмыва грунта диаметром 38...62 мм может быть боковым, когда две или четыре трубки с наконечниками находятся по бокам сваи, и центральным, когда одно- или многоструй- ный наконечник размещен в центре пустотелой забиваемой сваи. При боковом подмыве, по сравнению с центральным подмывом, создаются более благоприятные условия для уменьшения сил трения по боковой поверхности свай. При боковом расположении подмывные трубки кре- пят таким образом, чтобы наконечники находились у свай на 30...40 см выше острия. Для подмыва грунта воду в трубки подают под давлением не ме- нее 0,5 МПа. При подмыве нарушается сцепление между частицами грунта под подошвой и частично по боковой поверхности свай, что может в последующем привести к снижению несущей способности сваи. Учитывая, что свая должна будет в дальнейшем воспринимать нагрузку, погружение с подмывом осуществляют только до заданного уровня, а затем с помощью сваебойной установки ее забивают до проектной глубины (на 0,5...2,0 м). При этом способе погружения производительность возрастает на 30...40% по сравнению с чистой забивкой, экономится горючее. После прекращения подачи воды и стабилизации уровня грунтовых вод, грунт уплотняется и плотно обжимает сваю. Р и с. 6.10. Подмыв грунта для погруже- ния свай: о - погружение квадратных свай с подмывом грунта: / - молот; 2 - трос, поддерживаю- щий подмывные трубки; 3 - напорный шланг; 4 - подмывные трубки; 5 - свая; б - расположение подмывных трубок; в - нако- нечник подмывной трубы 193 7 Э-804
Применение метода подмыва не допускается, если имеется угроза просадки близлежащих сооружений, а также в целом на просадочных грунтах. Погружение свай с использованием электроосмоса применяют в водонасыщенных плотных глинистых грунтах, в моренных суглин- ках и глинах. Для практической реализации метода уже погруженную в грунт сваю присоединяют к положительному полюсу (аноду) элек- трической сети постоянного тока, а соседнюю с ней, подготовленную для погружения в грунт - к отрицательному полюсу (катоду). При включении тока вокруг сваи с положительным полюсом резко снижа- ется влажность грунта, а у соседней с отрицательным полюсом она на- оборот резко увеличивается. В более влажной среде свая быстрее по- гружается в грунт, что позволяет применять сваебойное оборудование меньшей мощности. После окончания забивки и отсоединения свай от источника тока в грунте быстро восстанавливается былая стабилизация грунта и его влажностного состояния. Благодаря этому, только за счет уменьшения влажности вокруг забитой сваи ее несущая способность значительно возрастает. Если железобетонные сваи при методе осмоса дополнительно осна- стить металлическими полосами, которые будут занимать 20...25% бо- ковой поверхности свай, и также, уже забитую сваю подсоединить к аноду, а погружаемую с металлическими полосами к катоду, то толь- ко это позволит на 20...30% сократить трудозатраты и продолжитель- ность погружения по сравнению с чистым методом электроосмоса. По сравнению с забивкой свай, использование дополнительно особенно- стей электроосмоса позволяет на 25—40% ускорить процесс погруже- ния свай в грунт. Последовательность погружения свай. Порядок погружения свай зависит от их расположения в свайном поле и параметров свае- погружающего оборудования. Последовательность забивки свай оп- ределяется техкартой или проектом производства работ, она зависит от размеров свайного поля и свойств грунтов. Применимы три схе- мы - рядовая, когда последовательно забиваются все сваи в одном ряду; спиральная, при забивке свай от центра к сваям внешних ря- дов и секционная, когда все поле делят на отдельные секции по ши- рине здания, в которых забивка осуществляется по рядовой схеме (рис. 6.11). Спиральная схема предусматривает погружение свай концентриче- скими кругами от центра к краям свайного поля, что позволяет полу- чить минимальную протяженность пути сваепогружающей установки. 194
Р и с. 6.11. Схема рядовой системы по- гружения свай: а - при прямолинейном расположении свай отдельными рядами; 6 - при расположении свай кустами; 1.15- последовательность за- бивки свай п) б) Кроме этого при погружении свай вокруг нее грунт дополнительно уплотняется. При спиральной схеме вновь забиваемые сваи находятся всегда по внешнему контуру свайного поля, поэтому напряженность уже забитого поля оказывает минимальное воздействие. При больших расстояниях между отдельными сваями последова- тельность погружения может определяться в основном технологиче- скими соображениями, прежде всего используемым оборудованием. У некоторых копров башенного типа мачты опираются на выдвижные рамы, смещающиеся примерно на 1 м. Такими копрами можно заби- вать сразу сваи двух рядов с одной стоянки, что значительно снижает трассу движения копра и время на его передвижки. При сооружении подземной части жилых зданий нашли применение краны, оснащен- ные навесным копровым оборудованием, перемещающиеся по рельсо- вому пути вдоль бровки котлована здания. При устройстве свайных фундаментов зданий большой протяжен- ности рационально применять мостовую сваебойную установку (рис. 6.12), представляющую собой передвижной мост, по которому переме- щается тележка с копром. Сваи длиной 8...12 м забивают дизель-моло- том. Достоинством мостовой сваебойной установки является возмож- ность точной установки свай в месте забивки, предварительная рас- кладка свай в зоне работ значительно сокращает операции по подтас- киванию и закреплению сваи на копре, что значительно повышает производительность и качество работ. При погружении свай основными факторами, определяющими вы- бор метода и сваепогружающего оборудования, являются физико-ме- ханические свойства грунта, объем свайных работ, вид свай, глубина их погружения, производительность применяемых сваебойных устано- вок и свайных погружателей. Объемы предстоящих работ измеряют числом свай, которые необ- ходимо забить, или суммарной длиной погружаемой в грунт части 195
Р и с. 6.12. Схема погружения свай мостовой сваебойной установкой: 1 головка с блоками; 2 - дизель-молот; 3 — свая; 4 - копер; 5 - рельсы; б — передвижной мост, 7 - кран для подачи сван свай. От этих объемов, специфики грунтовых условий и заданных сро- ков работ зависит выбор оборудования для погружения свай и количе- ство сваепогружающих установок. 6.6. Технология устройства набивных свай Набивные сваи устраивают на месте их будущего положения пу- тем заполнения скважины (полости) бетонной смесью или песком. В настоящее время применяют большое количество вариантов реше- ния таких свай. Их основные преимущества: возможность изготовления любой длины; отсутствие значительных динамических воздействий при устрой- стве свай; применимость в стесненных условиях; применимость при усилении существующих фундаментов. Набивные сваи изготовляют бетонными, железобетонными и грун- товыми, причем имеется возможность устройства свай с уширенной пятой. Способ устройства свай прост — в предварительно пробуренные скважины подается для заполнения бетонная смесь или грунты, в ос- новном песчаные. 196
Применяют следующие разновидности набивных свай - сваи А.Э. Страу- са, буронабивные, пневмонабивные, вибротрамбованные, частотрамбо- ванные, вибронабивные, песчаные и грунтобетонные. Длина свай дости- гает 20...30 м при диаметре 50—150 см. Сваи, изготовляемые с примене- нием установок фирм Като, Беното, Либхер могут иметь диаметр до 3,5 м, глубину до 60 м, несущую способность до 500 т. I Буронабивные сваи. Характерной особенностью устройства буро- набивных свай является предварительное бурение скважин до задан- ной глубины. Самими первыми в нашей стране, на основе которых применяются все существующие разновидности буронабивных свай, являются сваи А.Э. Страуса, которые были предложены в 1899 г. Изготовление свай включает следующие операции: пробуривание скважины; опускание в скважину обсадной трубы; извлечение из скважины осыпавшегося грунта; заполнение скважины бетоном отдельными порциями; трамбование бетона этими порциями; постепенное извлечение обсадной трубы. В пробуренную до проектной отметки (5... 12 м) скважину осторож- но опускают трубу диаметром 25...40 см и далее загружают бетонной смесью. После заполнения скважины на глубину около 1 м бетонную смесь трамбуют и медленно поднимают вверх обсадную трубу до тех пор, пока высота смеси в трубе не уменьшится до 0,3—0,4 м. Снова за- гружается бетонная смесь и процесс повторяется. Учитывая, что диа- метр скважины больше диаметра обсадной трубы и поверхность про- буренного грунта оказывается неровной, шероховатой, при наполне- нии бетонной смесью обсадной трубы, ее подъеме и уплотнении сме- си, бетон заполнит весь свободный объем, включая и зазор между стенками скважины и обсадной трубой. Часть бетона и цементного мо- лока проникнет в грунт, повысив его прочность. Недостатки способа — невозможность контролировать плотность и монолитность бетона по всей высоте сваи, возможность размыва не- схватившейся бетонной смеси грунтовыми водами. Армирование свай производят только в верхней части, где на глу- бину 1,5...2,0 м в свежеуложенный бетон устанавливают металличе- ские стержни для их последующей связи с ростверком. В зависимости от грунтовых условий буронабивные сваи устраива- ют одним из следующих способов - сухим способом (без крепления стенок скважин), с применением глинистого раствора (для предотвра- щения обрушения стенок скважины) и с креплением скважины обсад- ной трубой. 197
Сухой способ применим в устойчивых грунтах (просадочные и глинистые твердой полутвердой и тугопластичной консистенции), которые могут держать стенки скважины (рис. 6.13). Скважина необ- ходимого диаметра разбуривается методом вращательного бурения в грунте на заданную глубину. После приемки скважины в установ- ленном порядке при необходимости в ней монтируют арматурный кар- кас и бетонируют методом вертикально перемещающейся трубы. Используемые в строительстве бетонолитные трубы, как правило, состоят из отдельных секций и имеют стыки, позволяющие быстро и надежно соединить трубы. Секции бетонолитных труб длиной 2,4...6 м в стыках скрепляют болтами или замковыми соединениями, у первой секции крепится приемный бункер, через который бетонная смесь по- дается в трубу. В скважину опускается бетонолитная труба до самого низа, в приемную воронку подается бетонная смесь из автобетоносме- сителя или с помощью специального загрузочного бункера, на этой же Р и с. 6.13. Технологическая схема устройства буронабивных свай сухим способом: а - бурение скважины; б - разбуривание уширенной полости; в - установка арматурного каркаса, & - установка бетонолитной трубы с вибробункером; д - бетонирование скважины методом верти- кально перемещаемой трубы (ВПТ); е - подъем бетонолитной трубы; 1 - буровая установка; 2 - привод; 3 - шнековый рабочий орган; 4 - скважина, 5 - расширитель; 6 - уширенная полость; 7 - арматурный каркас; 8 стреловой кран; 9 кондуктор-патрубок; 10 вибробункер; II - бето- нолитная труба; 12 - бадья с бетонной смесью; 13 - уширенная пята сваи 198
воронке закреплены вибраторы, которые уплотняют укладываемую бе- тонную смесь. По мере укладки смеси бетонолитная труба извлекается из скважины. По окончании бетонирования скважины голову сваи формуют в специальном инвентарном кондукторе, в зимнее время до- полнительно надежно защищают. Сухим способом по рассмотренной технологии изготовляют буронабивные сваи диаметром от 400 до 1200 мм, длина свай достигает 30 м. Применение глинистого раствора. Устройство буронабивных свай в слабых водонасыщенных грунтах требует повышенных трудоза- трат, что обусловлено необходимостью крепления стенок скважины для предохранения их от обрушения (рис. 6.14). В таких неустойчивых грунтах для предотвращения обрушения стенок скважин применяют насыщенный глинистый раствор бентонитовых глин плотностью 1,15—1,3 г/см3, который оказывает гидростатическое давление на стен- ки, хорошо временно скрепляет отдельные грунты, особенно обвод- ненные и неустойчивые, при этом хорошо удерживает стенки скважин от обрушения. Этому же способствует образование на стенках скважи- ны глинистой корки вследствие проникновения раствора в грунт. Р и с. 6.14. Технологическая схема устройства буронабивных свай под глинистым рас- твором' а - бурение скважины; б - устройство расширенной полости, в - установка арматурного каркаса; ’ - установка вибробункера с бетонолитной трубой; д - бетонирование скважины методом ВПТ; / скважина, 2 буровая установка; 3 - насос, 4 глиносмеситель, 5 приямок для глинистого раствора 6 расширитель, 7 - штанга, 8 - стреловой кран, 9 — арматурный каркас; 10 бетоно- литная труба. // вибробункер 199
Скважины бурят вращательным способом. Глинистый раствор го- товят на месте выполнения работ и по мере бурения подают в скважи- ну по пустотелой буровой штанге под давлением. По мере бурения на- ходящийся под гидростатическим давлением раствор от места забури- вания, встречая сопротивление грунта, начинает подниматься вверх вдоль стенок скважины, вынося разрушенные бурами грунты, и выхо- дя на поверхность, попадает в отстойник-зумпф, откуда снова насосом подается в скважину для дальнейшей циркуляции. Глинистый раствор, находящийся в скважине под давлением, це- ментирует грунт стенок, тем самым препятствуя проникновению воды, что позволяет исключить применение обсадных труб. После заверше- ния проходки скважины в нее при необходимости устанавливается ар- матурный каркас, бетонная смесь из вибробункера по бетонолитной трубе попадает на дно скважины, поднимаясь вверх, бетонная смесь вытесняет глинистый раствор. По мере заполнения скважины бетонной смесью производят подъем бетоновода. В настоящее время проходит успешное испытание специальный полимерный концентрат на основе полиакриламида, который в процес- се гидратации образует коллоидный буровой раствор, создающий за- щитную пленку на стенках скважины, что в сочетании с избыточным гидростатическим давлением предотвращает их осыпание. Бурение в сложных геологических условиях без применения обсадных труб по- казало целостность буронабивной сваи по всей глубине после закачи- вания в нее бетона и отсутствие каких-либо наплывов или впадин бе- тона на боковой поверхности сваи. Использование коллоидного рас- твора позволяет существенно увеличить производительность буровых работ, снизить их себестоимость и трудоемкость, резко сократить по- требность в обсадных трубах без снижения качества работ. Крепление скважин обсадными трубами. Устройство свай этим методом возможно в любых гидрогеологических условиях; обсадные трубы могут быть оставлены в скважине или извлечены из нее в про- цессе изготовления сваи (рис. 6.15). Обсадные трубы соединяют меж- ду собой при помощи замков специальной конструкции (если это ин- вентарные трубы) или на сварке. Пробуривают скважины вращатель- ным или ударным способом. Погружение обсадных труб в грунт в процессе бурения скважины осуществляют гидродомкратами. После зачистки забоя и установки арматурного каркаса скважину бетонируют методом вертикально перемещаемой трубы. По мере за- полнения скважины бетонной смесью могут производить извлечение и инвентарной обсадной трубы. Специальная система домкратов, смонтированных на установке, сообщает трубе возвратно-поступатель- ное движение, за счет чего бетонная смесь дополнительно уплотняет- 200
Рис.6.15. Технологическая схема устройства буронабивных свай с применением об- садных труб: а — установка кондуктора и забуривание скважины; б — погружение обсадной трубы; в — проходка скважины; г — наращивание следующего звена обсадной трубы; д — зачистка забоя скважины; е — установка арматурного каркаса; ж - заполнение скважины бетонной смесью и извлечение обсад- ной трубы; 1 — рабочий орган для бурения скважины; 2 — скважина; 3 - кондуктор; 4 - буровая установка; 5 — обсадная труба; б — арматурный каркас; 7 — бетонолитная труба; 8 — вибробункер ся. По завершении бетонирования скважины осуществляют формиро- вание головы сваи. Находят применение установки по изготовлению набивных свай с использованием обсадных труб с извлечением грунта из трубы виброгрейфером (рис. 6.16). Буронабивные сваи с уширенной пятой. Диаметр таких свай 0,6...2,0 м, длина 14...50 м. Существуют три способа устройства уши- рений свай. Первый способ - распирание грунта усиленным трамбо- ванием бетонной смеси в нижней части скважины, когда невозможно оценить качество работ, форму (какой стала пята уширения), насколь- ко бетон перемешался с грунтом и какова его несущая способность. При втором способе скважину пробуривают станком, имеющим на буровой колонке специальное устройство в виде раскрывающегося ножа, Для образования уширения скважины диаметром до 3 м (рис. 6.17). Нож раскрывается гидравлическим механизмом, управляемым с поверхности земли. При вращении штанги ножи срезают грунт, который попадает в бадью, расположенную над расширителем. За несколько операций сре- зания ножами грунта и извлечения его на поверхность в грунте образует- ся уширенная полость. В скважину подают глинистый раствор из бенто- 201
Рис. 6.16. Технологическая схема изготовления набивных свай с выемкой грунта под защитой обсадных труб: а ~ погружение обсадной трубы виброустановкой; б — извлечение грунта из обсадной трубы виб- рогрейфсром; в — бетонирование сваи; г — извлечение обсадной трубы виброустановкой; 1 — об- садная труба; 2 — виброустановка; 3 — виброгрейфер; 4 — арматурный каркас; 5 — бадья с бетон- ной смесью нитовых глин, который непрерывно циркулирует и обеспечивает устой- чивость стенок скважины. При устройстве уширений разбуривание по- лости осуществляют одновременно с подачей в скважину свежего глини- стого раствора до полной замены раствора, загрязненного грунтом. После завершения бурения скважины на проектную глубину буровую колонку с уширителем извлекают, в скважину устанавливают арматурный каркас. Бетонирование ведут методом вертикально перемещающейся трубы, ко- гда одновременно в трубу подают бетонную смесь и поднимают ее. Бе- тонная смесь, соприкасаясь с вязким глинистым раствором, не снижает своей прочности, цементное вяжущее из смеси не вымывается. Бетонная смесь выжимает глинистый раствор вверх по трубе и через зазор между трубой и скважиной. Нижний конец бетонолитной трубы должен быть постоянно заглублен в бетонную смесь на глубину порядка 2 м; бетони- рование осуществляют непрерывно, чтобы не возникали прослойки гли- нистого раствора в бетоне. Взрывной способ устройства уширений (рис. 6.18). В пробурен- ную скважину устанавливают обсадную трубу. На дно скважины опускают заряд взрывчатого вещества расчетной массы и выводят провода от детонатора к взрывной машинке, находящейся на поверх- 202
ности. Скважину заполняют бетонной смесью на 1,5...2,0 м, поднимают на 0,5 м обсадную трубу и производят взрыв. Энергия взрыва уплотняет грунт и создает сферическую полость, которая заполняется бетонной смесью из обсадной трубы. После этого пор- циями и с необходимым уплотнением заполняют обсадную трубу бетонной смесью доверху. Буронабивная свая с башмаком. Особенность метода в том, что в про- буренную скважину опускают обсад- ную трубу, имеющую на конце сво- бодно опертый чугунный башмак, ос- тавляемый в грунте после погружения обсадной трубы на требуемую глуби- ну. Порционно загружая бетонную смесь, регулярно ее уплотняя и посте- пенно извлекая трубу из скважины, получают готовую набивную бетон- Рис. 6.17. Разбуривание полости в грунте уширителем: а — положение уширителя во время раз- буривания скважины; б - то же, в про- цессе разбуривания полости; 1 — грунто- сборник; 2 - режущие ножи, 3 - скважи- на; 4 - штанга; 5 - уширенная полость ную сваю. Рис. 6.18. Технологическая схема уст- ройства свай с камуфлетным уширени- ем: а - опускание заряда ВВ и заполнение сква- жины бетонной смесью; б - подъем бетоно- литной трубы и образование уширенной пяты взрывом; в — готовая набивная свая с камуф- летным уширением; 1 - заряд ВВ; 2 - про- вод к подрывной машине; 3 — обсадная тру- ба, 4 - приемная воронка; 5 - бетонная смесь; 6 — бадья с бетонной смесью; 7 — уширенная пята; 8 - арматурный каркас 203
Трубобетонные сваи. Принципиальное отличие метода в том, что обсадная труба длиной до 40...50 м имеет в нижней части жестко за- крепленный башмак. После достижения дна скважины труба остается там, не извлекается, а заполняется бетонной смесью. Подводное бетонирование применяют для предохранения бетон- ной смеси от размыва при высоком уровне малоподвижных грунтовых вод. Бетонную смесь подают в обсадную трубу не по лотку, а под дав- лением по трубопроводу, погруженному до самого низа скважины. Благодаря давлению смесь выдавливается из трубы, заполняет снизу пространство скважины и начинает подниматься вверх, оттесняя на- верх и находящуюся в скважине воду. В процессе заполнения бетон- ной смесью скважины необходимо следить, чтобы бетонолитная труба поднималась с одной скоростью с обсадной трубой, низ трубы посто- янно был ниже верха уложенной бетонной смеси на 30...40 см. После полного заполнения скважины верхний слой бетонной смеси толщи- ной 10...20 см, находившийся в контакте с водой, срезают. В обводненных грунтах может быть использовано напорное бетони- рование набивных свай, которое заключается в непрерывном нагнета- нии бетонной смеси на всю высоту скважины под воздействием гидро- статического давления, создаваемого бетононасосами. Напорное бетони- рование исключает смешивание бетонной смеси с водой, глинистым раствором или шлаком (материалами разбуривания). Скорость нагнета- ния устанавливается исходя из условий непрерывности процесса бето- нирования сваи и беспрепятственного извлечения обсадной трубы после заполнения скважины бетоном до начала схватывания. Подвижность на- гнетаемых бетонных смесей должна быть в пределах 18...24 см. Пневмотрамбованные сваи. Сваи применяют при устройстве фун- даментов в насыщенных водой грунтах с большим коэффициентом фильтрации. В этом случае бетонную смесь укладывают в полость об- садной трубы при постоянном повышенном давлении воздуха (0,25...0,3 МПа), который подается от компрессора через ресивер, слу- жащий для сглаживания колебаний давления. Бетонную смесь подают небольшими порциями через специальное устройство — шлюзовую ка- меру, действующую по принципу пневмонагнетательных установок, применяемых для транспортирования бетонной смеси. Шлюзовая ка- мера закрывается специальными клапанами. Подача бетонной смеси в камеру осуществляется при закрытом нижнем клапане и открытом верхнем; при заполнении камеры смесью верхний клапан закрывается, нижний, наоборот, открывается, смесь выжимается в скважину. Набивные сваи любого типа следует бетонировать без перерывов. При расположении свай одна от другой менее чем на 1,5 м их выпол- няют через одну, чтобы не повредить только что забетонированные. 204
Пропущенные скважины бетонируют при второй проходке бетонолит- ной установки, после набора ранее забетонированными сваями доста- точной прочности и несущей способности. Такая последовательность работ предусматривает предохранение как готовых скважин, так и све- жезабетонированных свай от повреждения. Буронабивные сваи обладают рядом недостатков, которые сдержи- вают их более широкое применение. К таким недостаткам можно от- нести небольшую удельную несущую способность, высокую трудоем- кость буровых работ, необходимость крепления скважин в неустойчи- вых грунтах, сложность бетонирования свай в водонасыщенных грун- тах и трудность контроля качества выполненных работ. Устройство свай в продавленных скважинах достаточно эффек- тивно в сухих грунтах. При устройстве таких свай в грунте создается уплотненная зона, повышается прочность грунта и снижается его де- формативность. Устройство набивных свай в уплотненных скважинах производят методами продавливания без извлечения грунта на по- верхность. Данная технология работ базируется на образовании скважины пу- тем многократного сбрасывания с высоты чугунного конуса, в резуль- тате чего пробивается скважина. Затем скважину порционно заполня- ют бетонной смесью, щебнем или песком и уплотняют до образования уширенной части в основании сваи. В верхней части при укладке бе- тонной смеси ее уплотняют вибрированием. Разработано много моди- фикаций этого метода. Образование скважин и полостей в грунте без его выемки осуществляют: пробивкой сердечниками и обсадными тру- бами с помощью молотов, продавливанием вибропогружателями и вибромолотами, пробивкой снарядами и трамбовкой, пробивкой пневмопробойниками, расширением гидравлическими уплотнителями, продавливанием с помощью винтовых устройств. Нашел применение метод выштамповывания с использованием станка ударно-канатного бурения (рис. 6.19). Сначала на глубину до ’/г длины будущей сваи пробуривают скважину-лидер, затем скважину пробивают ударным снарядом на требуемую глубину. Загружают в нижнюю часть скважины жесткую бетонную смесь столбом 1.5...2 м и Ударами трамбовки устраивают в основании сваи уширенную пяту. В (устье скважины устанавливают обсадную трубу, монтируют арматур- ный каркас и осуществляют бетонирование верхней части сваи. Метод виброформирования свай характерен наличием виброформо- вателя. Его полый наконечник имеет лопасти в нижней части и соеди- няется через жесткую штангу с вибропогружателем. Под действием последнего наконечник погружается в грунт и образует скважину, ко- торая по мере погружения наконечника заполняется бетонной смесью 205
Р и с. 6.19. Технологическая схема устройства буронабивных свай с выштампованной пятой: а - бурение скважины; б установка в скважину обсадной трубы: в - засыпка в скважину жест- кой бетонной смеси; г - втрамбовывание бетонной смеси в основание, d - извлечение обсадной трубы и установка арматурного каркаса; е - бетонирование ствола сваи с уплотнением глубинным вибратором; ж - устройство опалубки оголовка сваи; / - буровая машина; 2 - рабочий механизм с навесным оборудованием для устройства уширенной пяты; 3 ~ обсадная труба; 4 - лоток для за- грузки жесткой бетонной смеси; 5 - трамбовка; 6 - стреловой кран; 7 - арматурный каркас; 8 - бадья с бетонной смесью; 9 воронка, ГО выштампованная уширенная пята, II - опалубка ого- ловка из бункера, установленного над устьем скважины. После пробурива- ния скважины наконечник немного приподнимают, при этом его лопа- сти раскрываются, сквозь полость наконечника бетонная смесь попада- ет на дно скважины. Вместо самораскрывающихся створок может быть использован теряемый чугунный башмак. Вытрамбованные сваи используют в сухих связанных грунтах. В пробуренную скважину с помощью вибропогружателя, закрепленно- го на экскаваторе, погружают до проектной отметки стальную обсад- ную трубу, имеющую на конце съемный железобетонный башмак. По- лость трубы заполняют на 0,8...1,0 м бетонной смесью, уплотняют ее с помощью специальной трамбующей штанги, подвешенной к вибро- погружателю (рис. 6.20). В результате башмак вместе с бетонной сме- сью вдавливается в грунт, при этом образуется уширенная пята. Об- садная труба заполняется бетонной смесью порциями с постоянным уплотнением. По мере заполнения скважины бетонной смесью осуще- ствляется подъем обсадной трубы экскаватором при работающем виб- ропогружателе, который значительно снижает адгезию трубы с бето- ном в процессе ее извлечения. Частотрамбованные сваи устраивают путем забивки обсадной трубы в пробуренную скважину вместе с надетым на конце чугунным башмаком, который остается в грунте (рис. 6.21). Загружение бетон- 206
Рис. 6.20. Технологическая схема устройства вытрамбованных свай: а - образование скважины, б - укладка первой порции бетонной смеси; в - уплотнение бетонной смеси трамбующей штангой, жестко соединенной с вибропогружателем; г — укладка и уплотнение последующих слоев бетонной смеси; д — извлечение обсадной трубы и установка арматурного каркаса в голове сваи ной смеси в обсадную трубу осуществляют порциями за 2...3 приема. Сечение сваи формируется и обсадная труба извлекается из скважины с помощью молота двойного действия, передающего усилия через об- садную трубу. Обсадную трубу с чугунным башмаком под действием ударов мо- лота погружают в грунт до проектной отметки. Погружаясь, труба раз- двигает частицы грунта и уплотняет его. Когда труба достигает ниж- ней точки в ее полость опускают арматурный каркас (при необходимо- сти), далее через воронку из вибробадьи подают в полость обсадной трубы жесткую бетонную смесь с осадкой конуса 8... 10 см. После заполнения обсадной трубы на высоту 1 м ее начинают под- нимать, при этом башмак соскальзывает под действием давящей на него бетонной смеси, которая начинает заполнять скважину. Молот двойного действия, соединенный с обсадной трубой при этом произво- дит частые парные удары, направленные попеременно вверх и вниз. От ударов, направленных вверх за 1 мин труба извлекается из грунта на 4...5 см, а от ударов, направленных вниз, труба осаживается на 2...3 см. Трамбование бетонной смеси, поступающей в скважину под действием собственной массы, осуществляется за счет ударов нижней кромки обсадной трубы и трения бетона о стенки трубы в результате вибрационного воздействия молота, в связи с чем вся бетонная смесь по- 207
Р и с. 6.21. Технологическая схема устройства частотрамбованных свай: а - погружение обсадной трубы; б - установка арматурного каркаса; в - подача бетонной смеси в полость трубы; г — извлечение обсадной трубы с одновременным уплотнением бетонной смеси; 1 — обсадная труба; 2 — копер; 3 — молот двойного действия; 4 — арматурный каркас; 5 — бадья с бетонной смесью; б - приемная воронка; 7 - чугунный башмак стоянно находится в процессе вибрации и в итоге оказывается хорошо уплотненной. В результате уплотняется грунт в нижней части скважи- ны, часть бетонной смеси впрессовывается в стенки скважины, повы- шая их прочность. Такое трамбование бетона в обсадной трубе продолжают до полно- го извлечения трубы из грунта. При необходимости на извлекаемую обсадную трубу закрепляют наружные вибраторы, которые позволяют более качественно уплотнить верхние слои бетонной смеси. Частот- рамбованные сваи можно изготовлять армированными. Армирование осуществляется по расчету, но в большинстве случаев арматурный каркас применяют только в верхней части сваи для соединения с арми- рованием монолитного ростверка. Если армирование предусмотрено на всю высоту сваи, то арматурный каркас опускают в обсадную трубу до начала бетонирования. Песчаные набивные сваи — наиболее дешевый способ уплотнения слабых грунтов. Стальная обсадная труба с башмаком погружается в грунт с помощью вибропогружателя (рис. 6.22). Достигнув проект- ной отметки, она частично заполняется песком, при подъеме обсадной трубы за счет массы песка она отделяется от башмака, и с помощью вибропогружателя извлекается на поверхность, при этом грунт от виб- росотрясений уплотняется. Дополнительное и эффективное уплотнение 208
Рис. 6.22. Схема устройства песчаных (грунтовых) набивных свай: а - погружение обсадной трубы; б - извлече- ние трубы; в - раскрывающийся наконечник; 1 - вибропогружатель; 2 - обсадная труба; 3 - шарнир; 4 - створка наконечника; 5 - кольцо в) может быть достигнуто проливом скважины водой. Применяют трубы диаметром 32...50 см; при извлечении в трубе всегда должен находить- ся слой песка высотой 1,0—1,25 м. Способ применим для скважин глу- биной до 7 м. Грунтобетонные сваи. Нашли применение грунтобетонные сваи, которые устраивают с помощью бурильных установок с пус- тотелой буровой штангой, имеющей на конце смесительный бур со специальными режущими и одновременно перемешивающими смесь лопастями. После пробуривания скважины в слабых песча- ных грунтах до нужной отметки в пустотелую штангу под давле- нием из растворосмесительной установки подают водоцементную суспензию (раствор). Буровая штанга медленно при обратном вра- щении начинает подниматься вверх, грунт насыщается цементным раствором и дополнительно уплотняется буром. В результате полу- чается цементно-песчаная свая, изготовленная на месте без выемки грунта. Бурозавинчивающиеся сваи. Нередко котлованы под заглуб- ленные сооружения приходится устраивать вблизи существующих зданий. Забивка свай и шпунта может привести к их деформациям из-за возникающих динамических воздействий. При устройстве бу- ронабивных свай, где погружение обсадной трубы происходит с опережающей выборкой грунта из полости трубы, возможна Утечка грунтового массива из-под рядом стоящих фундаментов, что также может привести к деформациям существующих строе- ний. Использование методов «стена в грунте» или применение гли- нистого раствора для погружения труб приводит к удорожанию Проекта. 209
-5 6 Рис. 6.23. Схема бурозавинчивающейся сваи: 1 - металлическая труба, 2 - сварка навивки с трубой; 3 - навивка из арматуры диаметром 10 16 мм с шагом 200.400 мм; 4 - крестооб- разный глухой или теряемый наконечник; 5 - крестовина, 6 - диск из металла При этих методах происходит нарушение ес- тественной подземной среды и ее равновесия, ко- торое может привести к нежелательным результа- там или к серьезному удорожанию строительства. В случаях плотной застройки целесообразно применять метод бурозавинчивающихся свай. Сущность метода в том, что металлическая труба не забивается в грунт, а завинчивается (рис. 6.23). На трубу в заводских условиях навивается узкий шнек из арматуры диаметром 10... 16 мм с шагом 200...500 мм. В зависимости от грунтовых усло- вий труба может быть оснащена заглушкой с рыхлителями, глухими или теряемыми, позво- ляющими при необходимости не допустить воду в тело трубы. При за- винчивании трубы окружающий грунт частично уплотняется, около 15...25% его выдавливается наружу. Если труба в нижней части глухая, то после завинчивания до про- ектной отметки в нее вставляется арматурный каркас и она заполня- ется бетонной смесью. Для труб с теряемым наконечником в нее вставляется арматурный каркас, труба заполняется бетоном, в про- цессе схватывания бетона труба вывинчивается, в грунте остается башмак, на который опирается железобетонная буронабивная свая. При особо плотных грунтах возможно предварительное пробурива- ние скважины на несколько меньшую глубину (до 1 м) и диаметр скважины должен быть меньше диаметра трубы. Диаметр завинчи- ваемых труб 300...500 мм, длина от 4 до 20 м. Важно, что технология позволяет выполнять работы вблизи существующих зданий при высо- те в 5 этажей на расстоянии около 40 см, при большей высоте — око- ло 70 см. В последние годы получили широкое распространение фундаменты в виде мощных опор глубокого заложения с большой несущей способ- ностью. сооружаемых с помощью специальных станков (рис. 6.24). Разработка грунта осуществляется с помощью грейферного ковша внутри опускаемой обсадной трубы. Во время разработки грунта ниж- ний конец трубы должен быть ниже забоя скважины. Зачистка забоя производится грейферным ковшом. После установки в скважину арма- 210
Р и с. 6.24. Технологическая схема устройства буронабивных свай диаметром 2...3,5 м: а - установка бурового станка; б — проходка скважины; в - зачистка забоя; г — установка арматур- ного каркаса; д - установка бетонолитной трубы; е — бетонирование сваи, I - буровая установка; 2 - обсадная труба; 3 - грейферный ковш; 4 - арматурный каркас, 5 - бетоиолитная труба турного каркаса осуществляется бетонирование методом вертикально перемещаемой трубы; заглубление бетонолитной трубы в бетонную смесь должно быть не менее 1 м. 6.7. Технология устройства ростверков Конструкцию ростверка и технологию его устройства принимают в зависимости от типа свай. Ростверки объединяют группу свай в одну конструкцию и распределяют на них нагрузки от сооружения. Они чаще всего представляют собой непрерывную ленту по всему контуру здания в плане, включая внутренние стены. При использовании желе- зобетонных свай ростверки могут быть выполнены из монолитного и сборного железобетона (рис. 6.25). В зависимости от типа здания или сооружения ростверки разделяют на высокие и низкие. При забивных сваях, головы которых после забивки могут оказаться на разных от- метках, перед устройством ростверка необходимо выполнить трудоем- кие операции по выравниванию голов свай. Для этого необходимо под определенный уровень срубить (срезать) бетон свай, обрезать или за- снуть их арматуру. 211
Рис. 6.25. Соединение сваи с ростверком: а - свободное опирание; б - жесткое опирание; / - свая; 2 - ростверк; 3 - арматурная сетка; 4 песчаная подготовка, 5 - выпуск арматуры из сваи Срезка свай. Деревянные сваи и шпунт срезают механическими или электрическими пилами, стальные сваи - автогеном или бензоре- зом, в железобетонных сваях бетон оголовков разрушают обычно с по- мощью пневматических отбойных молотков. Более эффективно для этих целей применять пуансоны - установки для срезания голов свай (рис. 6.26), состоящие из жесткой замкнутой станины, опускаемой и зажимаемой на свае, подвижной рамы, съемных зубьев и гидродом- крата с поршнем. В комплект установки входит несколько пар пуансо- нов для свай с различными размерами поперечного сечения. Макси- мальное рабочее усилие 200 т, рабочий ход от 10 до 50 см, производи- тельность установки — обрезка голов 15...20 свай в час. Сваи при погружении иногда отклоняются в плане, при многоряд- ном или кустовом расположении свай эти отклонения не вызывают ос- ложнений при устройстве ростверков. Если же имеется однорядное расположение свай и часть сечения отдельных свай выходит за грани- цы будущего ростверка, то в этом случае необходимо устраивать мо- нолитный ростверк и специальные выступы в ростверке для включе- ния в него этих свай. Р и с. 6 26. Схема установки для срезки голов свай: 1 - свая; 2 - зубья; 3 - рама установки; 4 - поршень; 5 - гидродомкрат; 6 - станина 212
При подготовке голов набивных свай к устройству сборных рост- верков проверяют верхнюю поверхность по нивелиру и при необходи- I мости выравнивают опорную поверхность свай с помощью бетонной I смеси или цементного раствора. Сами же балки железобетонного рост- верка устанавливают на выравнивающую подсыпку из песка или шла- I ка, начиная от угла здания, и выполняют монтажные работы строго по I захваткам. Элементы сборного ростверка соединяют со сборными ко- роткими сваями на сварке с омоноличиванием стыков. 6.8. Устройство набивных свай в вечномерзлых грунтах Грунты, подвергающиеся воздействию отрицательных температур I можно подразделить на три категории. Сезоннопромерзающие грунты можно отнести к мерзлым грунтам, твердомерзлые и пластичномерз- I лые — к вечномерзлым. (Забивка свай в сезоннопромерзающие грунты при глубине промер- зания до 0,7 м при использовании мощных молотов и вибромолотов отличается от забивки в летних условиях только некоторым снижени- I ем производительности установок. При большей глубине промерзания и при менее мощных механизмах для забивки свай используют тот же арсенал мероприятий, что и для разработки грунта в зимних условиях. Если имеется возможность, то предотвращают или уменьшают глу- бину промерзания мерзлых грунтов за счет заблаговременного утепле- ния мест забивки свай подручными материалами (опилками, соломой, ветками, листвой и т.п.). Допустимо разрушение мерзлого грунта в месте забивки механическими методами, нарезанием прорезей до глу- бины промерзания грунта с помощью буровых машин с последующим оттаскиванием блоков с места забивки. Применимо устройство в грун- те лидирующих скважин бурильными машинами и виброударными ус- тановками, применяют и другие методы. Для вечномерзлых грунтов имеются некоторые особенности погру- жения свай. Эти грунты в естественном состоянии и с ненарушенной структурой имеют высокую несущую способность. Поэтому при по- гружении свай в такие грунты необходимо максимально сохранить вечномерзлые грунты в естественном состоянии. На участках, где эта структура нарушена в результате забивки, следует восстановить перво- начальные свойства данных грунтов. Это достигается вмерзанием свай Или смерзанием сваи по поверхности с грунтом, что приводит к тому, Что они начинают составлять одно целое, совместно приобретают вы- сокую несущую способность. 213
Метод вмерзания широко применяется для твердомерзлых грун- тов, у которых среднегодовая температура на глубине 5... 10 м состав- ляет -0,6... 1,5°С. Погружают сваи в твердомерзлые грунты в основном двумя методами: в оттаявший грунт или в пробуренные скважины, диаметр которых превышает наибольший размер поперечного сечения сваи. При погружении сваи в оттаявший грунт первоначально нужно этот грунт оттаять (рис. 6.27), затем погрузить сваи в образовавшуюся в мерзлом грунте полость разжиженного грунта. Грунт оттаивают с помощью паровой иглы, перфорированной в нижнем сечении. Под действием пара при давлении 0,4...0,8 МПа, в зоне перфорированной части иглы происходит разжижение грунта до текучего состояния; в такой грунт и осуществляют погружение готовой сваи до проектной глубины. В грунтах с небольшим количеством льда можно получить по- лость нужных размеров в короткое время (за 1...3 ч). В грунтах с большим насыщением льдом процесс получения полости растягива- ется на 6...8 ч. Скорость погружения иглы в грунт определяют с та- ким расчетом, чтобы диаметр растаявшей полости превышал наи- больший размер сваи в поперечном сечении в 2...3 раза. После погру- жения сваи на проектную глубину в грунте начинает восстанавли- ваться состояние вечномерзлости, свая оказывается вмерзшей в грунт, заделанной в толщу вечномерзлого грунта, приобретает не- обходимую несущую способность. Для оттаивания мерзлого грунта при погружении свай с использо- ванием стержневых электронагревателей (рис. 6.28) район забивки Р и с. 6.27. Схемы процесса погружения свай в мерзлый грунт методом оттаивания а - оттаивание грунта; б - погружение сваи, в - паровая игла; 1 - поддерживающие козлы; 2 - мерзлый грунт; 3 - разжиженный грунт; 4 - сваепогружающая установка; 5 - вибропогружатель; б - свая; 7 - паропровод; 8 - головная заглушка; 9 - патрубок, 10 - острие иглы 214
Рис. 6.28. Схема последовательности погружения свай при отогреве грунта стержневыми электронагревателями. I - участок с электронагревателями; 2 - то же, с отогретыми скважинами; 3 - то же, с погруженными сваями; 4 - кабель; 5 - про- вода 1 2 3 свай разбивают на три захватки. На первой захватке пробуривают скважины, на второй — скважины уже пробурены и осуществляется их утепление и отогрев, на третьей захватке производят погружение свай в скважины. Интервал между отогревом скважины и погружением в нее сваи не должен превышать одной смены. Метод погружения сваи в пробуренные скважины (рис. 6.29) вклю- чает в себя ряд последовательно выполняемых операций: бурение скважины до необходимой глубины; заполнение скважины песчано-глинистым раствором на '/з—'/г высоты; погружение сваи в этот раствор с частичным выжиманием его из устья скважины; извлечение обсадной трубы. В результате вмерзания раствора в естественный грунт, а сваи в этот раствор, свая приобретает необходимую несущую способность. Рис. 6.29. Схема процесса погружения сваи в пробуренную скважину: о бурение скважины, б - заполнение скважины песчано-глиняным раствором; в - погружение сваи; г - извлечение обсадной трубы; / - буровая установка, 2 подсыпка; 3 - деятельный слой грунта, 4 - мерзлый грунт; 5 - обсадная труба; б - песчано-глинистый раствор; 7 - свая 215
В пластичномерзлые высокотемпературные грунты со среднего- довой температурой выше -1°С готовые сваи погружают забивным или бурозабивным методом. Методы погружения в оттаявший грунт или в пробуренные скважины, приемлемые для твердомерзлых грун- тов, здесь не подходят из-за относительно высокой температуры грун- тов и медленного процесса вмерзания в них свай. Забивку свай выполняют в песчаные, супесчаные грунты, пылева- тые суглинки и только в период сезонного оттаивания, так как зимой грунты деятельного слоя охлаждаются до -5...10°С и становятся твер- домерзлыми. Бурозабивным методом сваи погружают в два этапа. Первоначаль- но пробуривают лидирующую скважину, диаметр которой принимают на 1 ..2 см меньше максимального размера сваи. Далее сваю погружа- ют в эту скважину с помощью вибромолота или дизель-молота. В про- цессе забивки происходит некоторое деформирование грунта и благо- даря тепловой энергии от работающего молота - выжимание и пере- распределение грунта по периметру сваи. После окончания забивки свая быстро вмерзает в грунт. Применение лидирующих скважин по- зволяет повысить точность установки свай, обеспечить погружение ее на проектную глубину, исключить поломки свай от попадания под острие камней, валунов и др. 6.9. Особенности технологии свайных работ в условиях реконструкции Специфика производства свайных работ. При реконструкции и техническом перевооружении предприятий нередко возникает необ- ходимость усиления фундаментов или повышения их несущей способ- ности В этих условиях применяют различные способы подведения до- полнительных свай, метод «стена в грунте», модифицированный метод опускного колодца. Подведение дополнительных свай. При данном способе обычно применяют буронабивные и вдавливаемые многосекционные сваи, по- гружаемые по углам фундамента и воспринимающие нагрузку через устраиваемую по его периметру железобетонную обойму — ростверк. Однако более эффективным решением является устройство свай из ук- репленного грунта или набивных свай непосредственно под подошвой существующего фундамента с использованием «струйной технологии»- Эта технология устройства свай включает следующие основные про- цессы: 216
бурение до грунтового основания скважин диаметром 100... 150 мм через нижнюю ступень фундамента по его углам, а при необхо- димости и между углами; опускание через пробуренное отверстие в фундаменте струйного монитора и последующая проходка скважины небольшого диа- метра в грунте на проектную глубину посредством разрушения грунта высоконапорной струей от монитора; расширение скважины до проектного сечения путем постепенно- го подъема монитора, через сопло которого поступает размы- вающая струя воды или укрепляющий грунт раствор, в результа- те чего образуется свая из укрепленного грунта. Возможна установка в скважину арматурного каркаса, выходящего в существующий фундамент, последующее заполнение скважины бе- тонной смесью при недостаточной несущей способности грунтовых свай. При подведении грунтовых свай под фундаменты по струйной тех- нологии возможны три ее варианта: одно-, двух- и трехкомпонентная, отличающиеся числом составляющих, составом оборудования и несу- щей способностью получаемых грунтовых свай. Однокомпонентная технология предусматривает размыв грунта од- ной или двумя противоположно направленными струями укрепляюще- го раствора. Раствор можно приготовить заранее (цементно-песчаный или цементно-глинистый), или получить необходимый состав путем раздельной подачи к соплам его составляющих. Смешение будет про- исходить непосредственно при выходе из сопла (жидкое стекло и от- вердитель, цементно-песчаный раствор и химические добавки-ускори- тели твердения и др.). При однокомпонентной струйной технологии грунт размывается в радиусе 200...350 мм от сопла, диаметр столба грунтовой сваи составляет 0,5...0,7 м. Двухкомпонентная струйная технология осуществляется одновре- менной подачей струи укрепляющего раствора и концентричной ей кольцевой струи воздуха. Размыв грунта растворно-воздушной струей происходит в радиусе 1,0... 1,5 м, а диаметр грунтовой сваи достигает 2...3 м. В трехкомпонентной технологии дополнительно в грунт пода- ются добавки, ускоряющие процесс формирования сваи. При струйной технологии можно получать сваи различного сече- ния; винтовые, корневидные, с поперечными дисками-диафрагмами и др. За счет развитой боковой поверхности несущая способность свай выше в 1,5...1,8 раза, чем у свай круглого поперечного сечения. Винтовые сваи устраивают путем подъема монитора, имеющего одно или несколько боковых сопл, расположенных одно над другим с одновременным разворотом вокруг его вертикальной оси. Число вин- 217
товых лопастей на таких сваях соответствует числу сопл на мониторе, шаг винтовых лопастей определяется скоростью подъема монитора. Вдавливание многосекционных свай. Многосекционные сваи обычно состоят из трех и более сборных коротких элементов-секций Эти секции последовательно стыкуют по мере вдавливания их в грунт домкратами или другими механизмами до положения, при котором обеспечивается проектная несущая способность. Домкрат устанавлива- ют под подошву существующего фундамента, под специальную балку или инвентарное упорное устройство, анкеруемое за неподвижные конструкции и соседние здания. Для устройства многосекционных свай используют стальные трубы диаметром 245...400 мм с башмаком или заваренным нижним концом. Секции свай длиной около 1 м по мере вдавливания стыкуются сваркой. После вдавливания полость сваи заполняют бетонной смесью. Применяют железобетонные секции свай сечением 30 х 30 и длиной 60, 90 и 120 см со штыревым стыком секций. Достоинства многосекционных свай в том, что вдавливание произ- водится в режиме статического испытания свай, отсутствуют динами- ческие воздействия при погружении свай, обеспечивается высокая на- дежность усиления конструкций и постоянный контроль несущей спо- собности сваи в процессе погружения. Модифицированный метод опускного колодца. Этот метод позво- ляет повысить несущую способность массива грунта под существую- щим фундаментом за счет заключения грунта в железобетонную обо- лочку, где грунт может воспринимать большие давления, так как нахо- дится в замкнутом объеме опускного колодца и подвергается трехос- ному напряженному состоянию. Модифицированный метод опускного колодца отличается от традиционного тем, что грунт разрабатывается снаружи, а не внутри опускного колодца. После выемки грунта до уровня нижней ступени фундамента устраивают оболочку колодца (сборную или монолитную), опускают ее с разработкой грунта по на- ружному контуру, и далее стенки оболочки наращивают. Работы вы- полняют последовательно до погружения оболочки на проектную от- метку. 6.10. Приемка свайных работ. Контроль качества Приемка свайных работ сопровождается освидетельствованием свайного основания, проверкой соответствия выполненных работ про- екту, инструментальной проверкой правильности положения свай или шпунта, контрольными испытаниями свай. Отклонение положения 218
свай от проектного не должно превышать в ростверке ленточного типа одного диаметра сваи, в свайных полях двойных размеров сваи. При осуществлении контроля качества в процессе и при окончании устройства свайных фундаментов руководствуются следующими кри- териями: от качества выполнения свайных работ зависит несущая способ- ность свайных фундаментов, что имеет важнейшее значение для всего здания или сооружения; устройство свай относится к скрытым работам, требующим поопе- рационного контроля качества в процессе их устройства. В общем случае контролируют: соответствие поступающих на строительную площадку изделий и материалов проекту; соблюдение утвержденной технологии погружения забивных или устройства набивных свай; несущую способность свай; соответствие положения свай в плане геодезической разбивке. Основным контролируемым параметром является обеспечение не- сущей способности свай. Несущую способность погруженных свай оп- ределяют статическим и динамическим методами, а набивных - только статическим. Определение несущей способности сваи. Для свай-стоек, опираю- щихся на прочный грунт, главным фактором является прочность мате- риала сваи, так как их забивают в плотные грунты до проектной от- метки. Для висячих свай их несущую способность определяют спосо- бами пробных нагрузок и динамическим (рис. 6.30). Статическим методом несущую способность определяют после окончания работ по забивке всех свай. Для этого на сваю сверху воз- действуют гидравлическими домкратами до момента смещения ее от- носительно окружающего грунта. При этом способе пробных нагрузок на сваю передают нагрузку, возрастающую ступенями в '/ю—'/в пре- дельной расчетной нагрузки, измеряют осадки и строят график зависи- мости между ними. За предельно допустимую нагрузку принимают ступень, предшествующую нагрузке, в результате которой свая погру- зилась в грунт на величину, более чем в 5 раз превышающую преды- дущее погружение. Этот способ надежен, но весьма трудоемок и для оценки прочностных характеристик свайного поля требуется большой промежуток времени (4... 12 сут). Динамический метод основан на косвенной оценке несущей спо- собности забиваемой сваи по значению отказа, поэтому для погружае- мых свай этот метод вполне заменяет статический. 219
Рис. 6.30. Определение несущей способности свай: а схема испытаний свай статическими грузами; б - то же, гидравлическими домкратами; 1 - ис- пытуемая свая; 2 - платформа для грузов, 3 - грузы (железобетон или металл); 4 - направляющие и удерживающие рычаги; 5 — опорные сваи; 6 — хомуты; 7 — поперечная балка; 8 - домкрат; в - кривая испытаний свай динамической нагрузкой; г - схема автоматического суммирующего отка зомера; д - замер отказа при помощи натянутой проволоки; 1 - свая; 2 - хомут; 3 - шарнир, 4 храповая линейка; 5 - направляющая, 6 - указатель упругого отказа; 7 - мерная линейка для из- мерения упругого отказа; 8 - хомут опоры; 9 - подкладка; 10 - опора; 11 - шарнир; 12 - указа- тель остаточного отказа; 13 - мерная линейка для измерения остаточного отказа; 14 - направляю- щая; 15 - колышки; 16 - натянутая проволока Динамический способ основан на равенстве работы, совершаемой молотом при падении, и сваей на пути ее погружения. За основу при- нимают контрольный отказ, назначаемый проектной организацией. От- казы замеряют отказомерами, которые можно ставить на грунт или подвешивать на сваю с помощью хомута. Отказомер представляет со- бой мерную линейку, вдоль которой перемещаются указатели отказов. При погружении сваи в грунт один из указателей движется вниз и по- казывает на мерной линейке суммарное значение остаточного отказа. При наличии обратного движения сваи вверх за счет упругой реакции грунта второй указатель также перемещается вверх и показывает на мерной линейке суммарное значение упругого отказа. При отсутствии отказомеров величину отказа сваи при забивке за расчетный отрезок времени можно определить нивелиром, гидравлическим уровнем, натя- нутой над уровнем земли проволокой. Учитывая, что в процессе забивки сваи грунт находится в напря- женном состоянии, следует иметь в виду, что несущая способность сваи оказывается завышенной. Проверку несущей способности сваи производят после отдыха свай и стабилизации грунта, а именно: в су- 220
песях - через 5...8 сут, в суглинках - через 15...25 сут и в глинистых грунтах - через 30...35 сут. При контроле положения сваи в плане следят, чтобы не были пре- вышены допустимые отклонения: - 0,2d для забивных свай при их од- норядном расположении и 0,3d при расположении свай в два и три ряда в лентах или кустах свай (d - диаметр круглой или максималь- ный размер прямоугольной сваи). Приемка готовых свайных фунда- ментов оформляется актом с приложением следующих документов: паспорта на сваи и сборный ростверк заводов-изготовителей; паспорта на бетон набивных свай и монолитных ростверков; приемка арматурных каркасов набивных свай и монолитных ро- стверков; акты сдачи свайного поля и готового ростверка; результаты динамических или статических испытаний свай.
ГЛАВА 7 ТЕХНОЛОГИЯ КАМЕННОЙ КЛАДКИ 7.1. Назначение каменных работ. Общие положения Большое распространение в природе естественных каменных мате- риалов и обилие сырья для изготовления искусственных материалов, а также такие важные свойС|ва, как прочность и долговечность, огне- стойкость, способствуют широкому распространению каменных мате- риалов в строительстве. Назначение каменных работ - возведение фундаментов, несущих и ограждающих конструкций зданий, декоративная отделка. Каменные конструкции состоят из отдельных камней, соединенных в одно целое раствором, при затвердевании которого образуется моно- литный массив. Недостатки каменной кладки - большая относительная масса кон- струкций, малая производительность труда, высокие материальные за- траты, невозможность механизировать процесс кладки. В зависимости от вида применяемых материалов каменную кладку подразделяют на кладку из искусственных и природных камней. В свою очередь для кладки из искусственных камней широко исполь- зуют кирпич сплошной и пустотелый, сплошные и пустотелые прямо- угольные камни (блоки). Виды кладки в зависимости от применяемых камней: кирпичная - из глиняного и силикатного сплошного и пустотелого кирпича; кирпичная с облицовкой — из искусственных и естественных камней и блоков; мелкоблочная — из природных (ракушечники, пористые туфы) или искусственных, бетонных и керамических камней, укладываемых вручную; тесовая - из природных обработанных камней правильной формы, укладываемых вручную или краном; 222
бутовая — из природных камней неправильной формы; бутобетонная - из бута и бетонной смеси, обычно в опалубке. 7.1.1. Элементы каменной кладки Кирпичи и камни правильной формы ограничены шестью гранями. Нижнюю и верхнюю называют постелями, две боковые большего раз- мера - ложками, две боковые меньшего размера - тычками (рис. 7.1). Постели - поверхности камней, воспринимающие и передающие усилия на нижележащие слои кладки. Ложок — камень, уложенный длинной стороной вдоль стены. Тычок — камень, уложенный короткой стороной вдоль стены. Швы - пространство между камнями в продольном и поперечном направлениях, заполненное раствором. Версты - наружные ряды кирпича при кладке. Существуют на- ружная и внутренняя верста, заполнение между верстами - забутка. Ложковый ряд - способ укладки, когда наружная верста состоит из ложков. Р и с. 7 I. Элементы кирпичной кладки: ° - кирпич; б - камень; в - кирпичная кладка; / - тычок; 2 — постель; J - ложок; 4 - наружная верста, 5 внутренняя верста, 6 - забутка; 7 - ложковый ряд; 8 тычковый ряд; 9 - горизон- тальный шов (растворная постель); 10 - вертикальный продольный шов, // - вертикальный попе- речный шов; 12 - наружная верста кладки 223
Рис. 7.2. Виды отделки швов кладки: а - впустошовку; б - с заполнением шва (вподрезку); в — выпуклый шов; г - вогнутый шов Тычковый ряд - наружная верста укладывается из тычков. Существуют целый камень, половинка, трехчетвертка и четвертка. Кладку называют впустпошовку, если наружные швы на глубину 1—1,5 см не заполняют раствором, что приводит к лучшей связи клад- ки и раствора при последующем оштукатуривании. Кладку называют под расшивку, если наружная стена будет иметь естественный вид и швы кладки заполняют полностью, придавая им различную форму - выпуклую, вогнутую, треугольную, прямоуголь- ную и др. (рис. 7.2). Вподрезку называют кладку, если раствор заполняет швы заподли- цо с наружной поверхности стены. 7.1.2. Материалы для каменной кладки К искусственным каменным материалам относят кирпичи керами- ческий и силикатный полнотелые и пустотелые, керамические и сили- катные камни пустотелые и камни бетонные и гипсовые стеновые. Полнотелый глиняный кирпич имеет размеры 250 х 120 х 65 мм и модульный (утолщенный) — 250 х 120 х 88 мм, масса кирпича 3,6...5 кг. Плотность 1,6—1,8 т/м3, марки кирпича 75, 100, 150, 200, 250 и 300, водопоглощение до 8%. Кирпич изготовляют пластическим прессова- нием с последующим обжигом. Основной недостаток - высокая тепло- проводность. Пустотелый, пористый и дырчатый кирпичи имеют при тех же раз- мерах в плане высоту 65, 88, 103 и 138 мм (в 1,25, 1,5 и 2 раза боль- шую высоту по сравнению с полнотелым кирпичом), меньшую плот- ность — 1,35—1,45 т/ м3. Марки кирпича — 75, 100 и 150. Применение этой разновидности кирпичей позволяет уменьшить массу стеновых изделий до 30%. Силикатный кирпич применяют для стен с относительной влажно- стью не более 75%, марки кирпича - 75, 100 и 150. Кирпич изготовля- ют посредством автоклавной обработки. 224
Керамические и силикатные пустотелые камни имеют размеры: •обычные - 250 х 120 х 138 мм, укрупненные - 250 х 250 х 138 мм и модульные - 288 х 138 х 138 мм. Толщина камня соответствует двум кирпичам, уложенным на постель, с учетом толщины шва между ними. Поверхность камней бывает гладкой и рифленой. Камни бетонные и гипсовые стеновые выпускают сплошными и пустотелыми. Их изготовляют из тяжелых, облегченных и легких бе- тонов и гипсобетона с размерами 400 х 200 х 200 мм 400 х 200 х 90 мм и массой до 35 кг. Пустотелые и силикатные кирпичи нельзя применять для кладки стен ниже гидроизоляционного слоя, для кладки цоколей, стен мокрых помещений. 7.1.3. Растворы для каменной кладки Растворы, применяемые для устройства каменных конструкций, на- зывают кладочными. Растворы связывают отдельные камни в единый монолит, с их помощью выравнивают постели камней, в результате чего обеспечивается равномерная передача действующего усилия от одного камня другому; раствор заполняет промежутки между камнями и препятствует проникновению в кладку воздуха и воды. Таким обра- зом, растворы обеспечивают равномерную передачу усилий, предохра- няют кладку от продувания, проникновения воды, повышают морозо- стойкость зданий. Классификация растворов по виду заполнителей: тяжелые или холодные - растворы на кварцевом или естественном песке из плотных горных пород с плотностью более 1500 кг/м3; легкие или теплые - растворы на шлаковом, пемзовом или туфо- вом песке, золе ТЭЦ, доменных гранулированных или топливных шла- ках с плотностью менее 1500 кг/м3. Размер зерен песка для всех видов раствора не должен превышать 2,5 мм, подвижность раствора для каменной кладки - 9... 13 см. Широ- ко используют пластифицирующие добавки; органические - сульфит- ный щелок и мылонафт и неорганические - известь и глина. Классификация растворов по типу вяжущего: цементные растворы — применяют для конструкций ниже поверх- ности земли, в сильно загруженных столбах, простенках, в армирован- ной кладке. Состав от 1: 2,5 до 1: 6, марки раствора от 100 до 300. Минимальный расход цемента на 1 м3 песка - для подземной части зданий не менее 75 кг, для надземной части - 125 кг. Портландцемент *1 шлакопортландцемент применяют только в растворах высоких марок 8 э-804 225
для ответственных конструкций, в армированной кладке, в кладке под- земных конструкций, в грунтах, насыщенных водой, или при зимних кладках, выполняемых методом замораживания; известковые растворы используют в сухих местах и при неболь- шой нагрузке. Они обладают большой подвижностью, пластичностью, обеспечивают наибольшую производительность труда. Применяют со- ставы от 1: 4 до 1: 8 и марки 4, 10 и 25; смешанные или сложные растворы - цементно-известковые и це- ментно-глиняные состава от 1: 0,1: 3 до 1: 2: 15, марки растворов 10, 25, 50, 75 и 100. Такие растворы применяют для кладки большинства строительных конструкций. Второе вяжущее отодвигает начало схва- тывания, улучшает удобоукладываемость и пластичность, но значи- тельно снижает прочность раствора. В объемной дозировке смешан- ных растворов первая цифра обозначает расход цемента, вторая - из- весткового или глиняного теста, третья — песка. Скорость нарастания прочности раствора зависит от свойств вяжу- щих и условий твердения. При температуре 15°С прочность простого раствора будет нарастать следующим образом: через 3 сут - 25% ма- рочной прочности, через 7 сут - 50%, через 14 сут - 75% и через 28 сут - 100%. С повышением температуры твердеющего раствора его прочность нарастает быстрее, при понижении - медленнее. Удобоукладываемость приготовленного раствора зависит от степе- ни его подвижности и водоудерживающей способности, предохраняю- щей раствор от расслоения - быстрого отделения воды и оседания пес- ка. Степень подвижности растворов определяют в зависимости от по- гружения в него стандартного конуса массой 0,3 кг. Растворы для каменной кладки должны быть не только прочными, но и пластичными, т. е. они должны позволять укладывать их в кладке тонким однородным слоем. Такой удобоукладываемый раствор хоро- шо заполняет все неровности основания и равномерно сцепляется со всей его поверхностью. Кроме этого такой удобный в работе раствор способствует повышению производительности труда каменщиков и улучшению качества кладки. Водоудерживающая способность раствора, препятствующая отде- лению воды и оседанию осадка, особенно важна при укладке раствора на пористые основания и для предохранения раствора от расслаивания при его транспортировании на большие расстояния, при подаче к мес- ту работ по трубопроводам. Обычно водоудерживающую способность раствора повышают путем введения поверхностно-активных органиче- ских добавок или тонкодисперсных минеральных веществ (извести, глины). 226
7.1.4. Правила разрезки каменной кладки Каменная кладка, выполняемая из отдельных кирпичей, соединяе- мых раствором в единое целое, должна представлять собой монолит, в котором уложенные камни не смещались бы под влиянием дейст- вующих на кладку нагрузок. Действующим на кладку силам противо- стоит в основном камень (раствор значительно менее прочен). Поэто- му необходимо, чтобы камень воспринимал только сжимающие усилия и в основном - постелью. Чтобы смещение камней не происходило, их укладывают с соблюдением определенных условий, называемых пра- вилами разрезки каменной кладки (рис. 7.3). Правило первое. Кладку выполняют плоскими рядами, перпенди- кулярными действующей силе, т. е. правило устанавливает максималь- но допустимый угол наклона силы, действующей на горизонтальный ряд кладки. Допустимое отклонение усилия по вертикали не более 15... 17°, оно зависит от силы трения камня по поверхности раствора. Правило второе. Продольные и поперечные вертикальные швы в кладке не должны быть сквозными по высоте конструкции, кладка окажется расчлененной на отдельные столбики. Правило регламенти- рует расположение вертикальных плоскостей разрезки кладки относи- тельно постели. По отношению к лицевой поверхности стены швы должны быть перпендикулярны или параллельны ей. Невыполнение этого правила может привести к расклиниванию рядов кладки. Правило третье. Плоскости вертикальной разрезки кладки сосед- них рядов должны быть сдвинуты, т. е под каждым вертикальным швом данного ряда кладки должны быть расположены камни, а не швы. Правило определяет взаимное расположение вертикальных про- дольных и поперечных швов в смежных рядах кладки. Камни вышеле- жащего ряда необходимо укладывать на нижележащий ряд так, чтобы они перекрывали вертикальные швы между камнями в продольном и поперечном направлениях, кладку следует вести с перевязкой швов Рис. 7.3. Правила разрезки каменной кладки: ° - воздействие на кладку наклонной силы; б - правильное, взаимно-перпендикулярное располо- жение вертикальных плоскостей разрезки кладки: в - то же, неправильное, г — кладка с правиль- ной перевязкой вертикальных швов 227
в смежных рядах. Такая перевязка швов устраняет опасность расслое- ния кладки на отдельные столбики, которые, работая самостоятельно, не в состоянии воспринимать усилия, которым может противостоять монолитная кладка. При использовании в кладках прочных цементно-песчаных раство- ров возможны некоторые отклонения от этих правил. Допускается не перевязывать вертикальные продольные швы в пяти смежных рядах или вертикальные поперечные швы в трех смежных рядах кладки. 7.2. Системы перевязки и типы кладки 7.2.1. Системы перевязки швов Раскладку кирпичей и камней в слоях кладки и чередование слоев производят в определенной последовательности, которую называют системой перевязки швов кладки. Слои кладки из камней правильной формы называют рядами кладки. Горизонтальные швы имеют среднюю толщину 12 мм для кирпича и 15 мм для природных камней, а вертикальные швы должны иметь толщину 10 мм для кирпича и 15 мм для природных'камней. Допус- каемая толщина отдельных швов от 8 до 15 мм. Толщину стен и столбов принимают кратными половине или цело- му кирпичу или камню, исключение составляют армированные перего- родки в ‘/4 кирпича. В большинстве случаев кирпич в кладке уклады- вают плашмя, т. е. на постель, в отдельных случаях, например при кладке карнизов, кирпич укладывают на ребро - боковую ложковую грань. Толщину сплошной кирпичной кладки назначают кратной 0,5 кир- пича, поэтому стены могут иметь следующую толщину: полкирпича - 12 см; кирпич - 25 см; полтора кирпича - 38 см; два кирпича - 51 см; два с половиной - 64 см; три кирпича - 77 см. Высота рядов кладки складывается из высоты кирпича или камней и толщины горизонтальных швов раствора. При средней толщине слоя раствора 12 мм и кирпича 65 мм высота ряда кладки составит 77 мм, при толщине утолщенного кирпича 88 мм - соответственно 100 мм. Таким образом, при кирпиче толщиной 65 мм на 1 м кладки по высоте размещается 13 рядов, при кирпиче толщиной 88 мм - 10 рядов. Прямоугольность формы и изготовление камней и кирпичей в со- ответствии со стандартами позволили установить определенный поря- док и взаимосвязь их расположения в конструкциях, обеспечивающих 228
целостность и монолитность кладки. Достигают этого за счет укладки камней по так называемым системам перевязки кладки. Все разработанные и применяемые на практике системы перевязки соответствуют правилам разрезки кладки. Для каменной кладки разли- чают перевязку вертикальных, продольных и поперечных швов. Пере- вязка продольных швов необходима для того, чтобы кладка не рас- слаивалась вдоль стены на более тонкие составляющие и чтобы возни- кающие от приложенной нагрузки напряжения в кладке распределя- лись равномерно по всей ширине стены. Перевязка поперечных швов необходима для продольной связи между отдельными кирпичами, обеспечивающей перераспределение нагрузки на соседние участки кладки и сохранение монолитности стены при возможных неравномер- ных осадках, температурных деформациях и т. п. Перевязку поперечных швов выполняют ложковыми и тычковыми рядами, а продольных - толь- ко тычковыми. Основные применяемые системы перевязки: одноряд- ная, многорядная и четырехрядная. Цепная однорядная кладка применима при кладке стен из всех видов кирпича и камней. Кладку выполняют чередованием через один тычковых и ложковых рядов, при этом каждый вертикальный шов ме- жду кирпичами или камнями нижерасположенного ряда перекрывают кирпичами или камнями следующего ряда (рис. 7.4, а). Вертикальные поперечные швы при такой системе перевязки перекрывают на % кир- лича за счет применения кирпичей четверток и трехчетверток и осу- цествляя перевязку для продольных швов в полкирпича. Многорядная шестирядная кладка, в которой поперечные верти- сальные швы перекрывают в каждом ряду, а продольные вертикаль- ные - только через 5 горизонтальных рядов, т. е. система перевязки предусматривает чередование в наружных верстах шести рядов кирпи- Р и с. 7.4. Системы перевязки швов при кладке стен толщиной в два кирпича: о - однорядная (цепная), б - многорядная; 1 - тычковые ряды; 2... 6 - ложковые ряды; 7 - за- бутка 229
ча - одного тычкового и пяти ложковых (рис. 7.4, б). При такой клад- ке поперечные швы в смежных ложковых рядах сдвинуты на ’/г кир- пича, а продольные перекрывают лишь кирпичом 6-го ряда. Особен- ность кладки в том, что пять рядов подряд укладывают одними ложка- ми вдоль стены, в этом значительное преимущество кладки по отно- шению к однорядной, так как укладка кирпичей в забутку значительно проще, чем верстовых камней. Прочность у многорядной кладки меньше на 2... 5%, чем у одно- рядной, но она имеет ряд преимуществ: проще и быстрее выполнение работ; для работы не требуются кирпичи-трехчетвертки; в наружные версты укладывают в 1,3 раза меньше целого кирпи- ча; объем забутки у однорядной кладки 25%, а у многорядной - 42%; используют любой бой кирпича для забутки. Как недостаток системы перевязки можно отметить значительное усложнение выполнения кладки в зимних условиях при отрицательных температурах. Это обусловлено тем, что замерзание раствора в про- дольных вертикальных швах может вызвать выпучивание наружных или внутренних верст кладки толщиной в V2 кирпича, которые не име- ют поперечной перевязки на высоту пяти рядов. Четырехрядную кладку применяют для кладки столбов и узких простенков длиной до 1 м. Допускается совпадение поперечных верти- кальных швов в трех смежных рядах кладки. Столбы и простенки сле- дует выкладывать только из целого отборного кирпича. Кладку из кирпича начинают и заканчивают тычковыми рядами. Их располагают в местах опирания балок, прогонов, ферм, плит пере- крытий и покрытий, в выступающих рядах кладки - карнизах, поясках, независимо от последовательности кладки рядов принятой системы пе- ревязки. Тычковыми рядами также связывают верстовые ряды с забут- кой, поэтому они всегда должны выполняться из целого кирпича. 7.2.2. Типы кладки Кладку стен с облицовкой применяют для придания фасадам луч- шего внешнего вида и повышения сопротивляемости наружных по- верхностей стен атмосферным воздействиям. Используют лицевой кирпич, плиты керамические и из естественного камня с обязательной перевязкой всей кладки по талу однорядной или многорядной кладки (рис. 7.5). 230
Рис. 7.5. Облицовка стен из кирпича и керамических камней: а — при многорядной перевязке; б - то же, при однорядной; в — стена из керамических камней с облицовкой из кирпича; г - то же, с облицовкой керамическими камнями; д - кладка без пере- вязки вертикальных швов наружной версты, е - то же, с перевязкой вертикальных швов в преде- лах трех рядов кладки Кладку стен с облицовкой кирпичами и камнями правильной фор- мы применяют для оформления фасадов уникальных зданий и объек- тов массового строительства, для внутренних стен вестибюлей, лест- ничных клеток, подземных переходов, для замены трудоемкой штука- турки. Облицовку ведут одновременно с кладкой стен или со сдвигом по времени специальным лицевым кирпичом и керамическими камня- ми различной обработки и расцветки. Наиболее часто применяют сле- дующие размеры камней и кирпичей: обычного лицевого кирпича - 250 х 120 х 65 или 88 мм, камней - 250 х 120 х 140 мм, трехчетверток - 188 х 120 х 140 мм. Облицовку стен кирпичом и керамическими камнями одновремен- но с кирпичной кладкой выполняют путем укладки ее ложковыми ря- дами и перевязкой с основной кладкой путем укладки тычковых рядов с заделкой кирпичей на */2 длины в монолит основной кладки. Допус- кают связывание облицовочной кладки с основной с помощью штырей из нержавеющей стали. Применяют различные варианты перевязки об- лицовочного слоя с кладкой массива стены, но они должны быть обя- зательно увязаны, и составлять единое целое с основной кладкой, вы- полняемой по одно- или многорядной системе перевязки. При однорядной системе перевязки облицовку фасадной плоскости Производят чередованием ложкового и тычкового рядов. Лицевой кир- 231
пич значительно дороже обыкновенного, по этой причине способ ока- зывается наименее экономичным, так как половина рядов из лицевого кирпича выполняют тычковыми. При возведении стен по многорядной системе перевязки с фасад- ной стороны пять ложковых рядов перекрывают одним тычковым. До- рогой лицевой кирпич используют более рационально. Облицовку стен из керамических камней выполняют заведением в массив двух тычковых рядов через пять ложковых, а при использо- вании облицовочных камней - тычковый ряд чередуют тремя ложко- выми. Для придания облицовочному слою большей архитектурной вы- разительности перевязку швов допускается выполнять с отступления- ми от общих требований: вертикальные поперечные швы можно не пе- ревязывать по всей высоте здания или в пределах 3...5 рядов кладки. Кладку стен облегченной конструкции используют для уменьше- ния расхода кирпичей и общего снижения собственной массы кладки. Кладка состоит из двух параллельных ложковых стенок с перевязкой тычками через 3...5 рядов, иногда и более. Образовавшуюся полость заполняют теплоизоляционной засыпкой, легким бетоном, блоками или плитами утеплителей. Для большей жесткости конструкции при стенах в два и менее кирпичей тычковые ряды устраивают в разных уровнях в шахматном порядке. Применение облегченных кладок по- зволяет снизить расход кирпича на 30...40%, значительно сократить трудоемкость и стоимость работ. Армированная каменная кладка - специфика ее в том, что для по- вышения прочности в швы укладывают арматурные сетки или отдель- ные стержни (рис. 7.6). Для поперечного армирования применяют пря- моугольные проволочные сетки или сетки «зигзаг». Расстояние между стержнями сетки при их диаметрах 3...8 мм должно быть в пределах 30... 120 мм. Сетки «зигзаг» целесообразно располагать в двух смеж- ных рядах так, чтобы расположение прутков в них было взаимно пер- пендикулярным. Сетки по вертикали укладывают по проекту, но не реже чем через 5 рядов кладки. Обычно прямоугольные сетки имеют диаметр стержней до 5 мм, «зигзаг» - от 5 до 8 мм. Для обеспечения защитного слоя раствора необходимо, чтобы толщина швов кладки превышала диаметр проволоки не менее чем на 4 мм. Для продольного армирования диаметр сжатой арматуры должен быть не менее 3 мм, а растянутой - 8 мм. Армирование осуществляют стержнями или сетками, размещенными как в самой кладке, так и ря- дом с ней с наружной стороны, крепление с кладкой во втором случае осуществляют хомутами, заделанными в кладку. Для предохранения армирования от коррозии в сухих условиях эксплуатации марка рас- твора должна быть не менее 25, во влажных условиях - не менее 50. 232
б) Рис. 7.6. Армирование кирпичных столбов и простенков: а - прямоугольными сетками; б - зигзагообразными сетками; 1 - выступающие концы прутков сеток Кладка из керамических, бетонных и природных камней пра- вильной формы. Из керамических камней с поперечными щелевыми пустотами стены, простенки и столбы выкладывают по однорядной системе перевязки. Камни укладывают пустотами вверх на растворах с подвижностью, исключающей затекание раствора в пустоты камней. Толщина вертикальных и горизонтальных швов должна соответство- вать швам каменной кладки. При кладке из бетонных и природных камней применяют многорядную систему перевязки, но с укладкой по- перечных тычковых рядов не реже, чем в каждом третьем ряду. В связи с новыми требованиями по теплозащите зданий в конст- рукции наружных кирпичных стен должны быть внесены значитель- ные конструктивные изменения: увеличена их толщина до 4...5 кирпи- чей при использовании только кирпича или для уменьшения толщины в кладку должен быть введен дополнительный, теплоизоляционный слой. В этой связи наружные стены выполняют в виде трех основных конструктивных схем: массив, массив с утеплителем внутри или на поверхностях стены (рис. 7.7). Массив - наиболее распространенная 233
Рис.7.7. Конструктивные схемы наружных кирпичных стен: 1 — кирпичная кладка; 2 — утеплитель; 3 — штукатурка; 4 — гипсокартон форма, но по последним нормативным требованиям для обеспечения требуемой теплозащиты толщина стены для климатического пояса Мо- сквы должна быть более 100 см. Это приводит к значительному увели- чению расхода кирпича и возрастанию массы стены. Сейчас широко внедряют вторую и третью схемы. При укладке утеплителя в теле сте- ны первоначально ведут кладку основной части стены на высоту яру- са (в 1,5—2 кирпича). В процессе работ в швы через два ряда кирпичей с шагом 50 см укладывают штыри из нержавеющей стали диаметром 5...8 мм. Выступающий за кладку конец должен на 3...5 см превышать толщину утеплителя. После выполнения кладки на высоту яруса на стержни нанизывают плиточный утеплитель (пенополистирол, роквул), далее на высоту яруса с учетом выступающих стержней выкладывают внутреннюю часть кладки (0,5—1 кирпич). Третья схема предусматривает установку утеплителя с наружной или внутренней сторон кладки. Снаружи, как элемент отделки фасада (технологии «Алсеко» и «Тексколор») устанавливают плитный утепли- тель, сверху закрепляют отделочную сетку, по ней устраивают защит- ный слой и окрашивают. Утеплитель может оказаться внутри конст- рукции стены при оштукатуривании по кирпичу наружной версты кладки или отделке фасада декоративными панелями, витражами, ис- кусственным или естественным камнем. При установке внутри поме- щения утеплитель облицовывают гипсокартонными панелями по ме- таллическому каркасу или, что реже, оштукатуривают по сетке, далее поверхность грунтуют и окрашивают. 7.2.3. Бутовая и бутобетонная кладка Естественные каменные материалы подразделяют на камень буто- вый и блоки из природного камня. Бутовой называют кладку из природных камней (кусков камней) неправильной формы максимальным размером не более 500 мм, свЯ' 234
занных между собой строительным раствором. Для кладки применяют камни массой не более 50 кг разной конфигурации и размеров, а имен- но, рваный камень неправильной формы, постпелистый, у которого две примерно параллельные плоскости, и булыжник, имеющий округлую форму. Блоки из природного камня вырезают или выпиливают из извест- няка, ракушечника, туфа, песчаника и т. д. Блоки применяют для на- ружных и внутренних стен, а также для фундаментов и стен подвалов. В настоящее время в строительстве в основном используют искусст- венный камень, природный применяют в случае экономической целе- сообразности - при строительстве в районе его массового залегания, при невозможности доставки других материалов и т. д. Из бута возводят фундаменты, стены подвалов, подпорные стены и другие конструкции, а в районах с большими запасами постелистого камня - стены малоэтажных зданий. Бутовую кладку желательно вести с перевязкой швов, чередуя тычковые и ложковые камни. В местах примыканий и пересечениях нужно укладывать более крупные камни постелистой формы. Первый ряд бутовой кладки выкладывают из постелистых камней насухо, тщательно заполняют пустоты щебнем, утрамбовывают и зали- вают жидким раствором. Последующие ряды кладки выполняют од- ним из двух способов - «под залив» или «под лопатку» (рис. 7.8, а). Кладка «под залив» - каждый ряд камней высотой 15...20 см вы- кладывают насухо в распор со стенками траншеи или опалубки, пусто- ты заполняют щебнем и заливают жидким раствором подвижности 13... 15 см. Раствор не заполняет все отверстия, кладка получается с пустотами, что снижает ее прочность. Камни укладывают без стро- гой перевязки швов и устройства верстовых рядов; это менее трудоем- ко и не требует высокой квалификации каменщиков. Поэтому на таких фундаментах и при такой системе кладки разрешают возводить здания высотой не более двух этажей. Рис. 7.8. Кладка из природных камней неправильной формы: ° ~ бутовая кладка, б - бутобетонная кладка, I - верстовые камни; 2 - раствор; 3 — постелистые камни; 4 - бетонная смесь I 235
Кладку «под лопатку» выполняют горизонтальными рядами из подобранных по высоте камней с перевязкой швов по однорядной сис- теме перевязки. Начинают кладку с укладки наружной и внутренней верст на растворе с высотой ряда до 30 см. В промежутки между вер- стами набрасывают раствор подвижностью 4...Б см и укладывают кам- ни забутки. Образовавшиеся промежутки между камнями расщебени- вают. Кладка получается достаточно прочной, способом «под лопатку» выкладывают фундаменты, стены и столбы. Для придания кладке большей прочности ее можно вести с обли- цовкой наружной стороны кирпичом по многорядной системе с пере- вязкой через 4...6 рядов. Камень и раствор всегда располагают вне траншеи, часто камен- щик находится в самой траншее, а подсобник, находясь на бровке, по- дает в зону работ необходимые материалы. Бутобетонная кладка отличается тем, что камни утапливают в уложенную бетонную смесь горизонтальными рядами с последую- щим вибрированием (рис. 7.8, б). Кладку ведут в распор со стенками траншеи или опалубкой. Бетонную смесь укладывают слоями по 20 см, камни утапливают на половину их высоты с зазорами между ними в 4...б см. Максимальный размер камней не должен превышать Л/3 тол- щины возводимой конструкции. Кладку вибрируют при подвижности бетонной смеси 5...7 см или уплотняют трамбовками при подвижности смеси в пределах 8... 12 см. Эта кладка прочна, менее трудоемка, чем бутовая, но она требует большего расхода древесины для устройства опалубки и очень значительного расхода цемента, так как объем камня от общего объема кладки составляет немного более 50%. 7.3. Организация рабочего места и обеспечение материалами каменщика 7.3.1. Рабочее место каменщика Рабочее место каменщика или звена включает участок возводи- мой стены, пространство, где размещаются рабочие, необходимые ма- териалы, инструмент и приспособления. Рабочее место может нахо- диться на земле, на междуэтажных перекрытиях, на рабочих подмос- тях и на лесах. При выполнении каменной кладки производительность труда ка- менщиков зависит от организации рабочего места (рис. 7.9), исклю- чающей не относящиеся к процессу движения рабочих, и обеспечи- 236 •
Р и с. 7-9. Организация рабочих мест при каменной кладке: а - глухих стен; б - стен с проемами; в — столба; г — угла; 1 - участок возводимой стены; 2 — подмости; 3 - ящик с раствором; 4 - поддон с кирпичом; 5 - проем в стене; 6 — простенок; 7 - возводимый столб; 8 - местоположение каменщика на подмостях; 9 - ограждение подмостей вающей минимальные расстояния перемещения кирпича и раствора от места складирования к месту укладки. Рабочее место должно находиться в зоне действия монтажного крана. Практика подсказала, что общая ширина рабочего места должна быть 2,5...2,6 м, в том числе: рабочая зона - шириной 0,6...0,7 м между стеной и материалами; зона складирования материалов - полоса шириной м для размещения поддонов с кирпичом и ящиков с раствором; транспортная зона при подаче материалов краном - 0,6...0,75 м, может доходить до 1,25 м для передвижения рабочих, занятых достав- кой и размещением материалов в пределах рабочей зоны. Поддоны с кирпичом и ящики для раствора устанавливают длин- ной стороной перпендикулярно к оси возводимой стены, что сокраща- ет затраты труда при наборе материалов. Число поддонов с кирпичом и ящиков с раствором и чередование их зависит от толщины возводи- мой стены, наличия проемов на данном участке кладки, сложности ар- хитектурного оформления. При кладке глухих стен расстояние между ящиками с раствором принимают 3,6 м, между ними устанавливают четыре поддона с кир- пичом, шлакобетонными или керамическими блоками или камнями, 237
расстояние между поддонами принимают 0,25...0,4 м. При кладке стен с проемами кирпич размещают против простенков на двух под- донах, а раствор - напротив проемов. Раствор на рабочее место пода- ют в ящиках вместимостью до 0,27 м3, ящики устанавливают обычно напротив проемов, среднее расстояние между ними в пределах 2,0...2,5 м. 7.3.2. Транспортирование кирпича Кирпич перевозят пакетным способом на поддонах или контейнер- ным. Пакетный способ практически исключает ручной труд при транспортировании кирпича с завода до рабочего места каменщика. Основным приспособлением при этом способе является поддон-щит из досок, обшитый с торцов стальными уголками с приваренными крюками. Кирпич после обжига со специальных тележек перегружа- ют на поддоны, которые кранами устанавливают на автомобили. На рабочее место каменщиков кирпич подают с помощью металличе- ских футляров, которые надевают сверху на поддоны и скрепляют с крюками. Кирпич на поддоны лучше укладывать «в елочку», в этом случае получают надежно связанный пакет, для которого не требуют- ся ограждающие конструкции. На один поддон размером 0,52 х 1,03 м ук- ладывают до 200 шт. кирпичей. Поддоны с треугольными опорными брусками по торцам щита используют при укладке кирпича «в елоч- ку», с упорными пластинами по торцам - для транспортирования ке- рамических блоков (рис. 7.10). а) Рис.7.10. Способы укладки кирпича и камней на поддоны: а - укладка керамических камней с перекрестной перевязкой на поддон с крючьями; б - укладка кирпича с перекрестной перевязкой на поддон с крючьями; в - укладка кирпича «в елочку» на поддон с крючьями; г - то же, на поддон с опорными брусьями 238
Р и с. 7.11. Инвентарь для каменной кладки: а - установка для приема и выдачи раствора; б - бункер с челюстным затвором, в - растворный ящик; г - подхват-футляр; д - самозатягивающийся захват, / - емкость для перемешивания рас- твора; 2 - моторный отсек; 3 - крышка; 4 - затвор для выдачи раствора; 5 - штурвал; 6 - петли для строповки; 7 - поддон с поперечными брусками; 8 - г-образный полуфутляр; 9 - рама захва- та; 10 - захватное устройство При контейнерном способе на заводе кирпич укладывают в уни- версальный контейнер с деревометаллическим поддоном, на котором размещают от 100 до 180 шт кирпича или полуторных блоков (рис. 7.11, г, д). Футляр контейнера после доставки кирпича к месту работ складывают и возвращают на завод. При пакетном способе транспортирования по сравнению с контей- нерным стоимость сокращается на 10%, а трудоемкость до 20%. 7.3.3. Транспортирование раствора Изготовление раствора производят на заводах или централизован- ных растворных узлах. На приобъектных растворосмесительных уста- новках приготовление раствора допускается при малой потребности. Обычно раствор перевозят самосвалами, авторастворовозами и в бункерах-раздатчиках. Доставленный на объект раствор выгружают в устройство для механического перемешивания и подают на рабочее Место в бункерах, бадьях (рис. 7.11, б, в) или растворонасосами. Про- 239
мышленность выпускает широкую номенклатуру растворонасосов мак- симальной производительности до 6 м3/ч. Механизмы применяют при большом объеме кирпичной кладки и быстрых темпах'работ. Растворонасосы позволяют обеспечить подачу раствора по гори- зонтали до 200 м или по вертикали до 40 м, при рабочем давлении в системе до 150 Па. Подачу раствора чаще всего осуществляют при двух стояках, второй стояк используют для обратного возвращения не- использованного раствора в бункер; в качестве добавки-пластификато- ра обычно используют глину. Подачу раствора на рабочее место можно осуществлять с помо- щью раздаточного бункера, перемещаемого краном. Из бункера на ра- бочих местах каменщиков заполняют растворные ящики, в которых оптимально подобранный угол между торцевой стенкой и днищем ящика позволяет набирать раствор с наименьшими затратами труда. Кирпич и камни на поддонах необходимо подавать на рабочее ме- сто заблаговременно, желательно накануне, запас материалов должен соответствовать потребности в кирпиче на 2...4 ч работы. Раствор по- дают на рабочее место перед началом работы и периодически добавля- ют по мере его расходования; раствора на рабочем месте должно быть на 40...45 мин работы. При незначительных объемах работ применяют доставку на строи- тельную площадку сухих смесей в бумажных мешках или в бункерах. 7.4. Организация труда каменщиков Выполнение кирпичной кладки обычно организовывают по одному из двух методов - поточно-расчлененному и поточно-кольцевому (кон- вейерному). Поточно-расчлененный метод характеризуется тем, что захватку разбивают на делянки, закрепленные за звеньями, причем звенья в за- висимости от специфики кладки бывают «двойка», «тройка», «четвер- ка» и «пятерка». Количество делянок и их размеры устанавливают в зависимости от трудоемкости кладки и сменной выработки звена. В расчетах исходят из кладки в течение смены участка стены по всей длине делянки на высоту яруса. Высоту яруса принимают для стен толщиной до 2,5 кирпичей в пределах 1,0... 1,2 м, для стен в 3 кирпича - 0,8...0,9 м. Звено «двойка» осуществляет кладку стен с большим количеством проемов при толщине до 1,5 кирпичей. Звено состоит из ведущего ка- менщика, выполняющего кладку верстовых рядов, и подсобного, рас- кладывающего материал на стене и производящего забутку. Начинает 240
работу подсобник, который расстилает раствор под наружную версту и раскладывает кирпич на 2...3 м вперед, после этого начинает рабо- тать основной каменщик, укладывая наружный верстовой ряд. Дойдя до конца делянки он переходит к кладке внутренней версты, двигаясь в обратном направлении. Дойдя до конца, он переходит на наружную версту следующего ряда, и цикл работ повторяется. При многорядной системе перевязки имеется определенный объем забутки, который вы- полняет подсобник. Таблица 7.1 Распределение объема кирпичной кладки в звене Состав звена Кладка кирпича, % Подача кирпича, % Подача раствора, % «Двойка» Каменщик Подсобник 85 15 100 100 «Тройка» Каменщик 1-й подсобник 2-й подсобник 75 25 50 50 100 Звено «тройка» целесообразно использовать при стенах простой и средней сложности толщиной в два кирпича, с небольшим количест- вом проемов, но большим количеством забутки. В таком звене веду- щий каменщик выкладывает только наружные версты, один подсобник расстилает весь раствор по стене и раскладывает до 50% кирпича, вто- рой осуществляет забутку и также раскладывает на стене до 50% кир- пича для основного каменщика. Звено «четверка» используют при кладке в два кирпича при боль- шом количестве проемов, при кладке с облицовкой, при простой клад- ке в 2,5 и более кирпичей. Кладку стен ведут двумя звеньями «двой- ка», при этом ведущие каменщики выполняют кладку наружных и внутренних верстовых рядов, все вспомогательные работы выполня- ют два подсобных рабочих. Звено «пятерка» наиболее эффективно при толщине стен в 2,5 и более кирпичей с малым количеством проемов. Звено разбивается на три самостоятельных потока: наружную версту выкладывает первый каменщик с подсобным, на расстоянии 2...2,5 м за ним на внутренней версте работает второй каменщик со своим подсобным, и, отставая на такое же расстояние, еще один подсобный укладывает забутку. При поточно-кольцевом методе кладку ведут непрерывным пото- ком, каждое звено последовательно выкладывает один ряд кладки. Этот метод целесообразен при возведении зданий с небольшим коли- чеством поперечных стен и проемов, при стенах, отличающихся про- стотой конфигурации в плане и не имеющих сложных архитектурных 241
оформлений. Кладку осуществляют звеньями «шестерка» и «девятка», т. е. в зависимости от сложности или толщины кладки три «двойки» или «тройки» последовательно перемещаются по всему периметру зда- ния. Организация их работ такая же, как и была рассмотрена ранее. Состав звена и размер делянок взаимосвязаны и зависят от толщи- ны стен, количества и размеров проемов, сложности кладки, системы перевязки, принятого способа кладки. Таблица 7.2 Рекомендуемые размеры делииок Звено Делянка, м, при стенах толщиной в: 1,5 кирпича 2 кирпича 2,5 кирпича 3 кирпича «Двойка» 17 12 — — «Тройка» 25 19 14 — «Пятерка» — 40 34 30 В зданиях с кирпичными стенами каменная кладка является одним из ведущих процессов, она должна выполняться в полном взаимодей- ствии и взаимосвязи с другими смежными и вспомогательными про- цессами. Транспортные рабочие должны обеспечивать каменщиков ма- териалами в необходимых количествах. Плотники после возведения кладки на делянке на высоту яруса должны установить на этом участ- ке подмости. После выполнения кладки на высоту этажа в зданиях с несущими кирпичными стенами монтажники приступают к монтажу на этом участке лестниц, перегородок и перекрытий. 7.5. Леса и подмости, применяемые при каменной кладке Высота этажей современных зданий может быть различной, но если говорить о жилищном строительстве, она варьируется от 2,7 до 3,6 м и в среднем составляет 3,0 м. Для удобства производства работ и обеспечения равномерной про- изводительности каменщиков кладку этажа по высоте разбивают на отдельные участки - ярусы. Ярусом называют часть высоты сооружения или этажа здания, на котором строительный процесс может выполняться непрерывно, без изменения расположения рабочего места по высоте. Производитель- ность каменщиков начинает падать, если высота яруса превышает 1,2 М, а оптимальной признана высота 0,8...1,0 м. 242
Каменная кладка может выполняться по двух- или трехъярусной [системе. При высоте этажа 3,0 м и трехъярусной организации труда принимают высоту первого яруса 125 см, второго - 95 см и третьего - 80 см. При большей высоте этажа несколько увеличивают высоту вто- рого и третьего ярусов. При зданиях с высотой этажа 2,5...2,7 м более эффективной оказы- вается кладка в два яруса, когда высота каждого яруса до 1,5 м. В этом случае используют дополнительные подлески высотой 30...60 см, с которых и ведут кладку верхних рядов яруса. Подлески также используют при трехъярусной системе для кладки верхних рядов при большой толщине стен. Кладку стен на высоту до 1,2 м осуществляют с земли или настила перекрытия, кладка на большую высоту требует устройства подмостей .или установки лесов. В зданиях при высоте этажа до 5 м кладку ведут с внутренних подмостей, при большей высоте - с внутренних или на- ружных лесов. Обычно леса применяют для кладки стен промышлен- ных и зрелищных зданий, для работ по отделке фасадов зданий. Тре- бования к подмостям и лесам - легкость, прочность, устойчивость, удобство сборки, разборки и транспортирования. Подмости — временные устройства, устанавливаемые на перекры- тии и позволяющие выполнить кладку в пределах высоты этажа. Под- мости должны быть удобными при транспортировании, при установке и перестановке, соответствовать ширине рабочего места каменщика, удовлетворять требованиям техники безопасности, быть инвентарными для возможности многократного использования. Наиболее часто при- меняют следующие конструкции подмостей. Стоечные подмости конструкции Руффеля состоят из выдвижных прубчатых стоек, деревянных прогонов и щитов настила, располагае- мого на высотах 1,2; 2,4; 2,7; 3,2 м, можно выполнять кладку до высо- ты 4,4 м. Основная часть конструкции - неподвижная труба с отвер- стиями по высоте. В эту трубу сверху вставляют выдвижную трубу, [тоже с отверстиями, в верхней части этого выдвижного штока устрое- на вилка для укладки прогонов. На необходимом уровне стойки закре- пляют штырями. Панельные подмости (рис. 7.12) - это пространственная конст- рукция из металлических ферм высотой 1,0 м. К верхнему поясу на [болтах укреплен деревянный настил, а к нижней части шарнирно прикреплены откидные опоры высотой 1,0 м, которые служат для на- ращивания подмостей. Подъем подмостей на перекрытие осуществля- ют за подвески, прикрепленные к откидным опорам. После того как Кладка выложена на высоту 2,1...2,2 м, подмости поднимают за спе- циальные серьги, откидные опоры под действием собственной массы 243
a - инвентарные блочные подмости; б - шарнирно-панельные подмости опускаются, их закрепляют диагональными связями в вертикальном положении. Подмости не требуют разборки или сборки в процессе эксплуатации. Шарнирно-панельные подмости состоят из двух сварных ферм-опор треугольного сечения, к которым прикреплены деревянные брусья и настил. При кладке второго яруса подмости опираются на от- кидные опоры, когда их фермочки соединены в средней части подмос- тей и площадка настила находится на высоте 115 см. Отсоединив опо- ры в центре и поднимая подмости краном, откидные опоры за счет собственной массы распрямятся и, закрепив их накидными скобами у рабочего настила, можно увеличить высоту подмостей до 205 см. Переносные площадки-подмости состоят из металлической опор- ной части и настила. Их используют при кладке стен лестничных кле- ток, стенок лоджий, при работе в стесненных условиях. Стоечные подмости перед перестановкой разбирают, для осталь- ных типов изменение уровня рабочего настила и перестановку на но- вое место осуществляют с помощью крана. Для контроля за качеством 244
кладки между рабочим настилом подмостей и возводимой стеной ос- тавляют зазор до 5 см. Трубчатые леса - временные устройства, предназначенные для возведения кладки на всю высоту здания. Кроме выполнения каменной кладки леса используют при возведении одноэтажных промышленных и сельскохозяйственных зданий, оштукатуривании, облицовке и окра- шивании стен, выполнении других строительных работ. Наиболее ши- рокое распространение получили леса трубчатые безболтовые, трубча- тые болтовые и леса из объемных элементов. Безболтовые трубчатые леса представляют собой каркас, состоя- щий из двух рядов трубчатых стоек высотой 2 и 4 м и диаметром 60 мм и ригелей того же диаметра и длиной 2 м с крюками и анкерами для крепления к стенам (рис. 7.13). По верху ригелей укладывают щитовой настил толщиной 50 мм с размерами в плане 2,4 х 1,0 м и ограждают перилами. В каждой стойке с одного конца имеется втулка диаметром 48 мм, в которую при наращивании лесов вставляют нижним концом следующую стойку. Через каждый метр по высоте к стойкам с четы- рех сторон приварены трубки длиной 150 мм и диаметром 26 мм для крепления ригелей, загнутые концы которых пропускают в эти трубки. Стыки стоек располагают вразбежку, для чего на нижнем первом яру- се чередуют стойки длиной 2 и 4 м, а все последующие ярусы монти- руют из стоек длиной 4 м. При установке первого ряда стоек на землю или асфальт укладывают прокладки или подкладки, на них инвентар- Р и с. 7.13. Леса для каменной кладки: о - трубчатые безболтовые; б - безболтовое соединение; в - болтовое соединение; / - стойка, 2 - ригель; 3 - крюк, приваренный к ригелю, 4 - патрубки, приваренные к стойке ригеля 245
ные башмаки, в отверстие которых вставляют стойки. По ходу камен- ной кладки стойки трубчатых лесов наращивают, связывают ригелями и перекладывают с нижних ярусов настил. Леса могут иметь высоту до 40 м. Трубчатые болтовые леса также состоят из стоек и прогонов. Стойки между собой соединяют с помощью втулок, а ригели со стой- ками - хомутами на болтах, что позволяет укладывать ригели по высо- те в любом месте, а также обустраивать лесами выступающие части здания и компенсировать имеющиеся уклоны земли у зданий. Такие леса универсальнее безболтовых, но более трудоемкие при монтаже и демонтаже из-за большого количества элементов и болтовых соеди- нений. Леса из объемных элементов состоят из вертикальных этажерок и па- нелей рабочего настила с ограждением. Все элементы лесов монтируют и разбирают с помощью кранов. Такие леса нашли применение для клад- ки стен одноэтажных промышленных зданий высотой до 14,2 м. 7.6. Возведение каменных конструкций в экстремальных условиях 7.6.1. Возведение каменных конструкций в зимних условиях Отрицательные температуры оказывают сильное влияние на физи- ко-механические процессы, происходящие в свежевыложенной камен- ной кладке. Твердение раствора в кладке прекращается из-за перехода воды раствора в лед, а реакция гидратации цемента, начавшаяся с ук- ладкой раствора, по мере снижения температуры раствора затухает и приостанавливается. Раствор при замерзании превращается в проч- ную механическую смесь цемента (извести), песка и льда. Вода, пере- ходя в лед, увеличивается в объеме, что приводит к увеличению объе- ма раствора, в результате чего он разрыхляется, нарушаются связи ме- жду его частицами, прочность резко снижается. На поверхности кам- ней образуется ледяная пленка, а это дополнительно снижает проч- ность сцепления раствора с камнем. В итоге при раннем замерзании кладки конечная прочность ее в возрасте 28 дн. оказывается значи- тельно ниже прочности нормально твердевшей кладки. В известковом растворе при замораживании процесс твердения также прекращается, но в отличие от цементного раствора после от- таивания процесс гидратации не возобновляется. 246
Для выполнения каменной кладки в зимних условиях используют способ замораживания. Его отличительные особенности заключаются в следующем: при положительной температуре после оттаивания кладка будет дальше набирать свою прочность, если раствор к моменту замер- зания набрал критическую прочность, которая составляет обыч- но более 20% марочной прочности; способ замораживания не применим для внецентренно сжатых конструкций со значительным эксцентриситетом и конструкций, подвергаемых вибрации, а также в бутовой кладке, в стенах из бутобетона, в сводах; используют только цементные и сложные растворы, так как из- вестковые и известково-глиняные не сохраняют способности к твердению после оттаивания; транспортные средства, в которых доставляют раствор на строи- тельную площадку, обязательно утепляют, к месту работ подают порцию раствора только на 20...30 мин работы и при температу- ре раствора не ниже +20°С; обязателен журнал контроля за выполнением кирпичной кладки и за ее размораживанием, так как из-за неодинаковой плотности раствора при оттаивании возможны неравномерные осадки. На практике применяют следующие способы кладки в зимних ус- ловиях. Чистый способ замораживания, при котором кладку осуществ- ляют на подогретых составляющих раствора. Воду нагревают в бой- лерах или регистрами до 8О...9О°С, песок отогревают до положитель- ной температуры, или разогревают до 60°С. Применяют цементные или цементно-известковые растворы с минимальной температурой в момент укладки не ниже +20°С при температуре окружающего воз- духа 0°С. При понижении температуры окружающей среды на не- сколько градусов, на столько же градусов необходимо повысить тем- пературу применяемого строительного раствора. Кладку ведут на кирпиче, очищенном от снега и наледи Раствор замерзает, не набрав марочной прочности, но, приобретя уже критическую прочность, по- этому при положительной температуре набор прочности будет про- должаться, но марочной прочности кладка обычно не набирает. Для получения марочной прочности используют марку раствора превы- шающую на 1 или 2 класса проектную. Кладку ведут на всю ширину стены одновременно. Желательно до- биться, чтобы раствор замерз после укладки 5...6 последующих рядов Кладки, что обеспечит лучшее его уплотнение и уменьшит осадку вес- ной. Для повышения прочности кладки устраивают металлические свя- 247
Рис. 7.14. Усиление кладки стальными связями в процессе работ: а - в углах; б - в пересечении стен; в-в местах примыкания колонн к стенам; / - вертикальные анкеры диаметром 10... 12 мм; 2 - горизонтальные связи диаметром 8... 10 мм; 3 - горизонтальный анкер диаметром 8... 10 мм зи в местах примыканий и пересечений, обычно на уровне перекрытия каждого этажа (рис. 7.14). Сборные элементы монтируют непосредст- венно после завершения кладки этажа, а плиты перекрытий - с обяза- тельной анкеровкой в швах кладки наружной версты. Замораживание с применением противоморозных добавок. Це- ментные и смешанные растворы с противоморозными химическими добавками обеспечивают набор прочности при отрицательной темпе- ратуре не менее 20% проектной, а при благоприятных погодных ус- ловиях за зимние месяцы раствор может приобрести до 70...80% ма- рочной прочности. В результате применения растворов с противомо- розными добавками прочность каменной кладки в зимних условиях оказывается не меньше, чем прочность аналогичной кладки, выпол- ненной летом. Растворы с добавками З...6% хлористого натрия, кальция, аммония позволяют отодвинуть температуру замерзания раствора до -10°С. Для зданий с постоянным пребыванием людей эти растворы применять не разрешается, используют только поташ и 3...6%-ный раствор нитрита натрия. Кирпич и камень при кладке на растворах с противоморозными до- бавками очищают от снега и наледи. При морозах до - 15°С кладку ведут на растворах с добавкой нитрита натрия (5... 10% от массы це- мента). Удобоукладываемость таких растворов сохраняется на морозе в течение 1,5...3 ч. Растворы с нитритом натрия при температуре ниже - 15°С почти не набирают прочности, но при более высоких темпера- турах растворы вновь «оживают» и их твердение продолжается. При морозах до - 30°С в кладочные растворы вводят поташ (5... 10% от массы цемента) и замедлитель схватывания раствора сульфит- но-дрожжевую бражку. Процесс схватывания раствора замедляется, но остается достаточно интенсивным и поэтому выработать раствор необ- ходимо в течение 1 ч. Добавки поташа способны вызвать коррозию 248
и разрушение силикатов. Растворы с такими добавками не рекомендует- ся применять при возведении конструкций из силикатного кирпича. Применение быстротвердеющих растворов состава 1: 3 на смеси глиноземистого цемента (30%) и портландцемента (70%). С учетом по- догрева воды затворения раствор быстро набирает критическую проч- ность. Электропрогрев кладки применяют при небольших объемах ра- бот для наиболее загруженных простенков и столбов нижних эта- жей многоэтажных зданий (рис. 7.15). Кладку, подлежащую элек- тропрогреву, выполняют только на цементном растворе. Марки рас- твора принимают в соответствии с проектом, но не менее 50. Осу- ществляют электропрогрев с помощью металлических прутьев диа- метром 5 и 6 мм, которые укладывают в процессе кладки - в ряду через 15 см друг от друга с выпуском за обрез кладки и повторяют через 2...3 ряда кладки. При выпуске в 4...5 см имеется возможность подсоединить эти прутки к проводам с напряжением 127, 220 и 380 В. Прогрев идет за счет преобразования электрического тока в тепло- вую энергию при прохождении его через раствор между электрода- ми. В процессе набора раствором прочности сила тока начинает па- дать, поэтому обычно прогрев прекращают при наборе только кри- тической прочности. В армированной кладке столбов роль электродов выполняют сталь- ные сетки. Участки кладки между сетками или электродами, подклю- ченными к разным фазам тока, являются сопротивлениями, а сами рас- Р и с. 7.15. Схемы электропрогрева кладки: а - кирпичной стены, б кирпичного столба; I - электрическая сеть; 2 - пластинчатые электро- ды; 3 - отпайки, 4 - провода 5 - стальная сетка 249
творные швы с наличием жидкой фазы - проводниками электрическо- го тока. В результате прохождения электрического тока растворные швы нагреваются до температуры ЗО...35°С, значительно ускоряется процесс твердения раствора. Электропрогрев кладки продолжают до набора раствором прочности не менее 20% марочной прочности. Армирование кладки с расположением сеток через 1...4 ряда и прутков в сетке через 5—7 см, с заведением сеток в примыкания и сопряжения повышает прочность кладки после оттаивания в 2 раза. Кладку в тепляках, изолированных от наружного воздуха объе- мах, в которых при помощи подогретого воздуха создается температу- ра выше +10°С, выполняют редко, обычно для отдельных, изолирован- ных участков кладки. Отличительные особенности кирпичной кладки в зимних условиях: сокращают размер делянок, увеличивают число каменщиков, обеспечивают быстрое возведение кладки по высоте с обяза- тельным и одновременным выполнением работ сразу на всей захватке; при многорядной системе перевязки вертикальные продольные швы перевязывают не реже чем через каждые 3 ряда; запас раствора на рабочем месте допускается только на 20...30 мин работы, ящик должен быть утеплен и оборудован подогре- вом; не разрешается укладывать в конструкцию намокший и обледе- невший кирпич, его необходимо просушить; не допускается при перерывах в работе оставлять раствор на верхнем слое кладки. Удорожание зимней кладки на обычном цементном растворе при способе замораживания составляет 8...12%; на быстротвердеющих рас- творах — 10... 15%; при растворах с противоморозными добавками - 12...20%; при применении электроподогрева - 15—20%; в тепляках - 30% и более. До начала оттаивания кладки весной принимают меры по разгрузке конструктивных элементов кладки или их усиления. Для разгрузки простенков в проемах враспор устанавливают стойки на клиньях, по- зволяющих регулировать их положение по мере осадки кладки (рис. 7.16, а). Иногда используют металлические стойки с домкратными опорами. Для уменьшения нагрузки от прогонов под их концы подво- дят стойки, опираемые также на деревянные клинья. Увеличение несу- щей способности и обеспечение устойчивости столбов обеспечивается установкой стальных обойм или инвентарных хомутов из металличе- ских уголков, стянутых болтами (рис. 7.16, б, в). Участки внутренних 250
Рис. 7.16. Усиление каменной кладки на период оттаивания: а — простенков разгрузочными стойками; б - столбов и простенков стальной обоймой; в - то же, инвентарными хомутами; г - отдельно стоящих стен двусторонними подкосами; д - высоких про- стенков двусторонними сжимами; I - доска; 2 - стойка; 3 - клинья; 4 - деревянная подкладка; 5 - стальной уголок; б - стяжной болт; 7 - хомуты со стяжными болтами; 8 - подкосы, 9 — брев- на, 10проволочные скрутки свободно стоящих стен, высота которых более чем в 5 раз превышает их толщину, временно закрепляют двухсторонними подкосами (рис. 7.16, г); высокие простенки раскрепляют двухсторонними сжимами (рис. 7.16, д'). 7.6.2. Возведение кладки в условиях сухого жаркого климата Особое внимание при выполнении каменной кладки в условиях су- хого и жаркого климата уделяют сохранению подвижности раствора до его укладки в конструкцию. С этой целью предохраняют раствор от потерь влаги, расслаивания и разогрева солнечными лучами в процес- се транспортирования раствора и самого процесса кладки. Керамический кирпич перед укладкой в конструкцию необходимо обильно смачивать или погружать в воду на время, необходимое для оптимального увлажнения. При перерывах в каменной кладке нельзя оставлять слой раствора на свежевыложенной кладке, продолжение кладки после перерыва необходимо начинать с обильного смачивания поверхности кладки водой. Для защиты кладки от преждевременного испарения влаги из раствора выложенную часть конструкции накрыва- ют влагоемкими материалами, периодически увлажняют, при возмож- ности дополнительно устраивают солнцезащитные покрытия. 251
7.6.3. Особенности технологии каменной кладки в условиях реконструкции При реконструкции существующих зданий нередко возникает не- обходимость повышения общей устойчивости и монолитности кладки, увеличение прочностных характеристик элементов кладки, замена от- дельных участков ослабленной кладки. Повышение монолитности каменной кладки производят при возникновении в ней трещин. Заделывают их путем нагнетания це- ментного или полимерного раствора через специально подготовленные отверстия. Отверстия в кладке устраивают на вертикальных и наклон- ных участках - через 0,8... 1,5 м, на горизонтальных участках - через 0,2...0,5 м. Цементный раствор нагнетается растворонасосом, полимер- ный состав инъецируется в кладку из специального баллона ручным шприцем. Технологическое выполнение процесса при разных методах одина- ково. В конструкции кладки сверлят отверстия диаметром 25...35 мм, в которые вставляют стальные трубки длиной 15...20 см, заделываемые в кладку цементным раствором. Имеющиеся на поверхности трещины заделывают (замазывают) цементно-песчаным раствором. Через сутки приступают к инъецированию, которое ведут горизонтальными яруса- ми снизу вверх. Повышение несущей способности каменной кладки осуществляют усилением ее обоймами, которые значительно снижают поперечное расширение кладки и увеличивают сопротивляемость кладки воздейст- вию продольной силы. Стальную обойму применяют для усиления прямоугольных про- стенков и столбов (рис. 7.17). Она состоит из вертикальных стальных уголков, устанавливаемых на растворе по углам усиливаемого элемен- та и хомутов из полосовой или круглой стали, приваренных или при- крепленных к уголкам на болтах. Полученное конструктивное решение тщательно зачеканивается жестким цементно-песчаным раствором, часто по металлической сетке. Железобетонная обойма включает вертикальные арматурные стержни диаметром 6... 12 мм с поперечными хомутами диаметром 4... 10 мм, расположенными на расстоянии между ними 100... 150 мм; обетонирование - по расчету, но обычно в пределах 60...120 мм. Армированная растворная обойма аналогична железобетонной, но в ней арматурный каркас покрывается слоем цементно-песчаной шту- катурки толщиной 30...40 мм. Этот тип обоймы может быть использо- ван для усиления элементов любого поперечного сечения, когда не 252
Р и с. 7.17. Заделка трещин в стенах: а - простой замок: б - двусторонняя металлическая накладка на прямом участке стены; в - на- кладки в месте примыкания внутренней стены; г - то же, в углу здания; / - накладка из полосо- вой стали; 2 - круглвя сталь с винтовой нарезкой, 3 то же, с нарезкой на двух концах требуется большая степень усиления. Достоинства растворной обоймы — малая толщина, меньшая трудоемкость и стоимость устройства по сравнению с железобетонной обоймой. Для местного усиления стен и перегородок применяют прокатные профили. С двух сторон стены устанавливают балки из швеллера или Двутавра и они стягиваются болтами. Оштукатуривание цементно-пес- чаным раствором осуществляют по металлической сетке. Замена элементов каменных конструкций производится, когда не- целесообразно применять другие способы усиления. Замена конструк- ций требует предварительного устройства их временного крепления на Период производства работ, после чего допускается разборка сильно Поврежденной кладки и выполнение новой. Не допускается одновре- менная разборка рядом стоящих простенков. В процессе кладки гори- 253
Р и с. 7.18. Методы усиления оснований и фундаментов: а - усиление кладки инъекцией; б - усиление основания инъекцией с одной стороны стены; в - двустороннее усиление кладки и основания при сильном износе кладки и снижении несущей спо- собности основания; г - усиление основание инъекцией с двух сторон; д - инъекция в швы клад- ки для упрочнения связности в кладке зонтальные швы армируются стальными сетками, работы выполняются на кирпиче и растворе повышенных марок. Часто под действием агрессивных грунтовых вод разрушению под- вергаются фундаменты и стены подвалов. Схемы их усиления приве- дены на рис. 7.18. 7.7. Контроль качества каменной кладки При ведении каменной кладки необходимо следить за горизонталь- ностью и толщиной швов, вертикальностью плоскостей и правильно- стью углов. Правильность закладки угла проверяют угольником, вер- тикальность поверхностей отвесом, это делают не реже двух раз на ка- 254
ый метр высоты кладки. Горизон- 1ьность кладки проверяют уровнем и правилом. Проверку горизонтально- сти кладки производят также не реже двух раз на каждый метр высоты. Толщину швов контролируют сталь- ной линейкой или метром через 5...6 ря- дов кладки. Допустимые отклонения поверхностей и углов (рис. 7.19): от вертикали на один этаж - 10 мм, на всю высоту здания — не более 30 мм; от горизонтали на 10 м длины клад- ки - не более 15 мм. Кроме этого проверяют качество за- полнения швов, толщину швов, пра- вильность кладки и величину опирания на кладку железобетонных элементов. Для зимней кладки ведут журнал работ, в котором фиксируют температуру воз- Р и с. 7.19. Допуски при каменной кЛадке стен: I - вертикальной поверхности - 10 мм; 2 - поверхностей углов по вертикали на этаж — 15 мм, на всю высоту стены - 30 мм, 3 - отметки обреза - 10 мм; 4 - толщина кладки ±15 мм; 5, 6 - ширина простенков и проемов ±15 мм, 7 - ря- дов кладки от горизонтали на 10 м дли- ны - 15 мм духа и раствора в момент его укладки, температуру кладки при искус- ственном прогреве, состояние кладки в период оттаивания. Перед началом кирпичной кладки на границе делянок, отводимых отдельным звеньям каменщиков, и на углах стен устанавливают рей- ки-порядовки, разбитые на деления по рядам кладки. Для создания и соблюдения прямолинейности и толщины рядов кладки применяют натянутый шнур-причалку, вертикальное направление кладки проверя- ют отвесом. Должны быть четко разграничены обязанности между каменщиком и подсобным. Подсобник раскладывает кирпич на стене и расстилает раствор. Для кладки наружного ряда кирпич раскладывают поближе к внутреннему ряду, для кладки внутреннего ряда - на наружном или ближе к нему. В зависимости от применяемых растворов, используе- мых пластификаторов, подвижности раствора принимают решение о способе укладки кирпича - вприсык (впустошовку) или вприжим. Желательно четкое распределение обязанностей в комплексной монтажной бригаде, возводящей кирпичный дом: укладка кирпича, блоков на растворе - каменщики; монтаж сборных конструкций - мон- тажники; устройство подмостей или лесов - плотники или монтажни- ки; доставка материалов на рабочее место - транспортные рабочие. Для осуществления контроля качества и производительности рабо- чих используют основные нормативные данные: 255
расход кирпича на 1 м3 кладки около 400 шт., раствора 0,24 м3; затраты труда на 1м3 кладки от 0,77 до 2 чел/дн; средняя выработка на одного рабочего в смену 0,8...1,1 м3. Фактическая производительность на одного рабочего в смену: рабочий «одиночка» - 300...500 шт. кирпича или 0,7.„1,2 м3 кладки; рабочий в звене «двойка» - около 1000 шт. кирпича или 2,5 м3; в звене «пятерка» - 1700...2000 шт. кирпича или 4,2...5,0 м3. 7.8. Охрана труда при каменных работах При производстве каменной кладки должны быть обеспечены сле- дующие мероприятия по охране труда: наличие ограждений оконных проемов и проемов дверей балко- нов и лоджий; проемы в стенах ограждают на высоте 1 м, отвер- стия в перекрытиях также ограждают (рис. 7.20, б), или закрыва- ют; в зданиях шириной до 12 м подмости необходимо устраивать по всей площади производства работ. В лестничных клетках работу производить с инвентарных площадок, устраиваемых на внут- ренних стенах лестничных клеток; с каждого уровня производить кладку можно на высоту 1,1.„1,2 м, каждый ярус стены нужно выкладывать так, чтобы уровень стены после перемещения рабочего настила был на 2...3 ряда кирпичей выше нового положения настила; Рис. 7.20. Инвентарные приспособления для безопасной кладки: а — кронштейн для укладки защитных козырьков по периметру здания; б — огражде- ние проема в перекрытии 256
защитные инвентарные козырьки шириной 1,5 м устраивать по всему периметру здания с наклоном в сторону стены (рис.7.20, а). Первый ряд козырьков располагают на уровне 6 м от земли, второй — через 6...7 м с обязательным переносом через каждые два этажа выложенной кладки; навесы над входами в здание должны быть в плане не менее 2 х 2 м; подача всех штучных материалов должна быть обеспечена в контейнерах или в футлярах, а раствора — только в раздаточ- ных бункерах; кладку можно выполнять с земли, междуэтажных перекрытий, подмостей и лесов. Разрешается работа на стене в три кирпича и более, при надежном закреплении рабочего за неподвижные части здания; рабочие места систематически очищать от мусора и боя кирпи- ча; леса и подмости должны удовлетворять соответствующим на- грузкам, обязательно устройство перил ограждения; землю под наружными лесами предварительно планируют и уплотняют. Стойки лесов устанавливают на специальные башмаки, щиты крепят к поперечинам трубчатых лесов, а сами леса - к частям здания. Подъем на леса и подмости осуществляют по стремян- кам с перилами и бортовыми досками. 9 Э-804
ГЛАВА 8 ОСНОВНЫЕ ПРИНЦИПЫ ТЕХНОЛОГИИ МОНТАЖА СТРОИТЕЛЬНЫХ КОНСТРУКЦИЙ 8.1. Общие положения 8.1.1. Развитие монтажных работ в России Монтаж - комплексный процесс сборки зданий и сооружений из укрупненных конструкций, деталей и узлов заводского изготовления. Монтаж является ведущим технологическим процессом строительного производства. Этому способствует наличие развитой промышленности по производству сборных конструкций, разнообразных и эффективных средств механизации, современные достижения в области технологии и организации строительного производства, возможность осуществлять монтаж поточными методами. Изготовление и монтаж конструкций связаны между собой опера- циями транспортирования сборных элементов от мест изготовления к месту их установки. Перенесение значительной части строительных процессов в заводские условия позволяет облегчить и улучшить усло- вия труда, сократить затраты, снизить стоимость продукции, механизи- ровать на строительной площадке монтажные процессы. Первые чугунные конструкции на Урале были смонтированы в 1725 г., первый чугунный мост в Петербурге - в 1784 г. Сборные же- лезобетонные конструкции начали применять в России в 20-х годах двадцатого столетия. До середины XX в. в сборном железобетоне изго- товляли плиты-вкладыши, колонны небольшой высоты, подкрановые балки для легких кранов. Монтаж строительных конструкций осуществляют не только при возведении полносборных, но и в других типах зданий. При строи- тельстве здания с кирпичными стенами, например, монтируют сбор- ные фундаментные блоки, элементы каркаса (колонны и ригели), пли- ты перекрытий и покрытия, лестничные марши и площадки и т. д. 258
Удельный вес монтажных работ в строительстве постоянно увели- чивается. Происходит с одной стороны снижение массы отдельных элементов за счет применения более высоких марок цемента для их производства и использования качественных крупных и мелких напол- нителей бетона, с другой стороны - укрупнение сборных конструкций, доведение их до максимальной заводской и технологической готовно- сти. Получают распространение методы подъема этажей и перекрытий, конвейерная сборка и блочный монтаж покрытий промышленных зда- ний, комплектно-блочный монтаж укрупненных конструкций, включая уже смонтированное в них технологическое оборудование, монтаж полностью собранных мачт и башен, надвижка отдельных конструк- ций, целых зданий и сооружений. Первые башенные краны имели грузоподъемность до 3 т, сейчас мобильные краны для жилищного строительства выпускают грузо- подъемностью 8... 10 т, высота возводимых зданий не лимитируется, но в целом обычно не превышает 40 этажей. Для промышленного строи- тельства производят краны грузоподъемностью до 800... 1000 т. Одно- временно с этим применяют бескрановые методы монтажа, основан- ные на использовании домкратов и электромеханических подъемни- ков. Все шире применяют средства дистанционного управления мон- тажным процессом на базе теле- и радиосвязи, вступает в промышлен- ное освоение роботизация монтажных операций. В начале 90-х годов в России крупнопанельные и крупноблочные дома составляли около 45% вводимого жилого фонда, в некоторых го- родах такие здания составляли до 90% всей жилой площади. В даль- нейшем по мере совершенствования и внедрения в строительное про- изводство прогрессивных технологическо-организационных факторов индустриализации будут возрастать объемы и роль монтажа строи- тельных конструкций, обеспечивая сокращение себестоимости и сро- ков возведения зданий и сооружений. В настоящее время в жилищном строительстве растут объемы при- менения монолитного железобетона при возведении зданий с кирпич- ными наружными стенами и полностью монолитных зданий. Наряду с монолитными конструкциями широкое применение получают облег- ченные конструкции из дерева и пластмасс, различные системы тенто- вых и пневматических конструкций. В общей структуре применения бетона в России сборный железо- бетон доминирует и в ближайшей перспективе такое положение сохра- нится. Все большее распространение применение сборного железобе- тона находит в европейских странах. Существует много объективных Причин для расширения внедрения сборного железобетона. Важным Фактором являются климатические условия, стремление перенести 259
процесс изготовления конструкций в закрытые помещения. В условиях стационарного производства намного легче обеспечить стабильное ка- чество продукции через организацию пооперационного контроля. Со- временные полимерные материалы, применяемые при изготовлении опалубочных форм, позволяют существенно разнообразить виды изде- лий и варианты их архитектурной отделки Применение химических добавок при изготовлении сборного железобетона позволяет сократить продолжительность или совсем отказаться от таких приемов как виб- рирование бетонной смеси в целях ее уплотнения. Подбор составов бе- тона и конструкции форм позволяют в настоящее время получать вы- сокоточные изделия с допусками в мм. Важным фактором является в настоящее время внедрение энерго- сберегающих технологий производства сборного железобетона, кото- рое базируется на применении нового поколения цементов и химиза- ции бетона - расширение применения добавок многофункционального назначения. Одним из побудительных факторов может служить и высокая сейс- мостойкость железобетонных панельных зданий. Сейчас, когда повы- шена сейсмическая бальность ряда регионов России, ориентация на строительство панельных зданий может стать определяющей. 8.1.2. Организационные принципы монтажа Организационные принципы включают: первостепенное выполнение работ нулевого цикла, включая про- кладку коммуникаций к зданию; поточный метод монтажа при увязанном по производительности комплекте подъемно-транспортных машин; монтаж конструкций с транспортных средств («с колес»); предварительное укрупнение на земле конструкций в неизменяе- мые блоки; разбивка здания на монтажные участки или захватки с закреп- ленными на них комплексными бригадами рабочих и монтажны- ми механизмами; обеспечение ритмичной сдачи отдельных смонтированных уча- стков возводимого сооружения для выполнения последующи* работ; выбор методов монтажа и механизмов на основе технико-эконо- мического сравнения вариантов. 260
8.1.3. Технологическая структура монтажных процессов Важным фактором для строителей является технологичность возво- димого здания в целом, включая технологичность используемых мон- тажных элементов, которые подразумевают: минимальное количество типоразмеров монтируемых элементов, т. е. степень типизации конструкций; максимальная строительная готовность поставляемых конструк- ций - степень точности геометрических размеров и положения закладных деталей; удобство строповки, подъема, установки и выверки всех элемен- тов; простота и удобство заделки всех стыков и заливки швов; близкий к 1 показатель монтажной массы, выражающий отноше- ние среднего веса конструкций к максимальному, т. е. их укруп- ненность и равновесность. Комплексный технологический процесс монтажа сборных строи- тельных конструкций — совокупность процессов и операций, в резуль- тате выполнения которых получают каркас, часть здания или сооруже- ния, полностью возведенное сооружение. Вся совокупность процессов, позволяющая получить готовую смонтированную продукцию, состоит из транспортных, подготовительных, основных и вспомогательных процессов. Транспортные процессы состоят из транспортирования конструк- ций на центральные и приобъектные склады, погрузки и разгрузки конструкций, сортировки и укладки их на складах, подачи конструк- ций с укрупнительной сборки или складов на монтаж, транспортирова- ние материалов, полуфабрикатов, деталей и приспособлений в зону монтажа. При складировании конструкций особо контролируют их ка- чество, размеры, маркировку и комплектность. При монтаже зданий с транспортных средств исключаются процессы разгрузки и сортиров- ки, так как конструкции сразу подаются на монтаж. Подготовительные процессы включают: проверку состояния кон- струкций, укрупнительную сборку, временное (монтажное) усиление конструкций, подготовку к монтажу и обустройство, подачу конструк- ций в виде монтажной единицы непосредственно к месту установки. Дополнительно входят процессы по оснастке конструкций приспособ- лениями для временного их закрепления и безопасного выполнения работ, нанесение установочных рисок на монтируемые элементы, на- веска подмостей и лестниц, если это требуется выполнить до подъема конструкций. 261
Вспомогательные процессы включают подготовку опорных по- верхностей фундаментов, выверку конструкций, если ее выполняют после их установки, устройство подмостей, переходных площадок, ле- стниц и ограждений, выполняемых в период установки конструкций. Основные или монтажные процессы - установка конструкций в проектное положение, т. е. собственно монтаж. В состав монтажных процессов входят: подготовка мест установки сборных конструкций; строповка и подъем с необходимым перемещением в простран- стве, ориентировании и установке с временным закреплением; расстроповка; окончательная выверка и закрепление; снятие временных креплений; заделка стыков и швов. В зависимости от вида конструкций, монтажной оснастки, стыков и условий обеспечения устойчивости, выверку можно осуществлять в процессе установки, когда конструкция удерживается монтажным кра- ном, или после установки при временном ее закреплении. Приведенная структура процесса монтажа строительных конструк- ций является обобщающей и в каждом конкретном случае может быть уточнена в сторону увеличения или уменьшения подлежащих выпол- нению отдельных операций и процессов. Монтаж строительных конструкций (с точки зрения его организа- ции) может быть осуществлен по двум схемам: монтаж со склада и монтаж с транспортных средств (рис. 8.1). При осуществлении монтажа со склада все технологические опе- рации, рассмотренные ранее, выполняют непосредственно на строи- тельной площадке. Рис. 8.1. Принципиальные схемы монтажа со склада и с транспортных средств: а — монтаж со склада; б — то же, с транспортных средств; 1 — возводимое здание; 2 — кран; 3 - склад конструкций; 4 - дорога; 5 - тягач с полуприцепом под разгрузкой; б - полуприцеп после монтажа с него конструкций; 7 — постановка полуприцепа с конструкциями под кран 262
Монтаж «с колес» предполагает выполнение на строительной площадке в основном только собственно монтажных процессов. Пол- ностью изготовленные и подготовленные к монтажу конструкции по- ставляют на строительную площадку с заводов-изготовителей в точно назначенное время и эти конструкции непосредственно с транспорт- ных средств подают к месту их установки в проектное положение. Та- кая организация строительного процесса должна обеспечивать ком- плектную и ритмичную доставку только тех конструкций, которые должны быть смонтированы в данный конкретный момент. Этот метод прогрессивен, при нем практически отпадает потребность в приобъект- ном складе, исключается промежуточная перегрузка сборных элемен- тов, создаются благоприятные условия для производства работ на стесненных строительных площадках, организация труда на строитель- ной площадке начинает напоминать заводскую технологию сборочного процесса, обеспечивается ритмичность, непрерывность строительного процесса. 8.1.4. Способы и средства транспортирования конструкций Доставка конструкций на строительную площадку может осущест- вляться всеми видами транспорта, а именно, наземным - автомобиль- ным, железнодорожным, тракторным; водным и воздушным. Основные факторы, влияющие на выбор строительного транспорта: месторасположение строительства; существующие вблизи транспортные коммуникации; расположение заводов, комплектующих стройку сборными кон- струкциями; временные и погодные условия; масса, габариты конструкций, дальность их транспортирования. Основной вид транспорта для перевозки сборного железобетона — автомобильный при дальности транспортирования до 200 км. Отпуск сборных конструкций производят при достижении бетоном 100%-ной прочности в зимнее время и 70%-ной прочности в летнее, при условии, что завод-изготовитель гарантирует набор бетоном ма- рочной прочности к 28-дневному возрасту. Элементы длиной до 6 м транспортируют на бортовых автомаши- нах. Более длинные элементы - на автопоездах с прицепами и на без- бортовых полуприцепах при массе элементов более 14 т; на прице- пах-трайлерах - до 40 т; на панеле-, фермо-, блоковозах — до 35 т. При транспортировании длинномерных конструкций на фермово- Зах и аналогичных транспортных средствах боковые усилия от прохо- 263
ждения кривых участков дороги воспринимаются рамой машины. Ско- рость движения транспорта назначают из соображения сохранности доставляемых конструкций. Укладку сборных элементов на транспортные средства производят с учетом следующих требований: элементы должны находиться в положении, близком к проектно- му, за исключением колонн, которые перевозят в горизонталь- ном положении; необходимо, чтобы элементы опирались на деревянные инвен- тарные прокладки и подкладки, располагаемые в местах, указан- ных в рабочих чертежах на изготовление этих элементов. Тол- щина прокладок и подкладок должна быть не менее 25 мм и не менее высоты петель и других выступающих частей элементов Применение промежуточных прокладок не допускается; при многоярусной погрузке подкладки и прокладки следует рас- полагать строго по одной вертикали; элементы необходимо тщательно укреплять с целью предохране- ния от опрокидывания, продольного и поперечного смещения, а также ударов друг о друга; офактуренные поверхности элементов должны быть защищены от повреждений. Горизонтально перевозят элементы, укладываемые в сооружение и работающие в горизонтальном положении: балки, ригели, прогоны, плиты и панели перекрытий, балконные и кровельные плиты, высокие (более 1,5 м) стеновые блоки; а также длинномерные сборные конст- рукции - колонны и сваи. Вертикально и наклонно транспортируют стропильные и подстро- пильные фермы, стеновые панели, панели перегородок. Объемные элементы - блок-комнаты, блок-квартиры, санитар- но-технические кабины перевозят в проектном положении. Транспортирование по железным дорогам допускается только на особо дальние расстояния. Длинномерные изделия перевозят на двух платформах с шарнирным опиранием, исключающим возникновение изгибающих усилий в перевозимых конструкциях на кривых участках железнодорожного пути. Металлические конструкции часто доставляют по железной дороге на большие расстояния в виде отдельных составных узлов, мелкие ме- таллические элементы при этом транспортируют пакетами. Деревянные конструкции из-за их малой жесткости в готовом виде перевозят редко, в основном - в разобранном виде по элементам пакетами. 264
При транспортировании автомобильным и железнодорожным транспортом размер грузов должен вписываться в габариты подвижно- го состава. Всякие отклонения от этих габаритов по высоте, ширине, длине требуют специального согласования и контролируемых условий перевозки. Необходимый запас конструкций на складе устанавливают проек- том производства работ с учетом календарного графика монтажа и площадей, которые могут быть отведены для раскладки конструк- ций в зоне действия кранов. Разгрузку доставленных на строитель- ную площадку сборных конструкций обычно производят специаль- ным разгрузочным самоходным краном и реже основным монтажным механизмом. Более экономичным и менее трудоемким является «мон- таж с колес». 8.1.5. Приемка сборных конструкций Монтирующая организация принимает поступающие на строитель- ную площадку конструкции. Приемку сборных конструкций произво- дят по паспортам на эти изделия с учетом допускаемых отклонений в размерах и по комплектовочным ведомостям. При приемке достав- ленных изделий необходимо проверять: наличие штампа ОТК завода; наличие осевых рисок и отметку положения центра тяжести кон- струкции; наличие монтажных рисок для односторонне армированных эле- ментов; отсутствие повреждений, правильность геометрических разме- ров, расположение и крепление закладных деталей, наличие и проходимость каналов, отверстий и т. д.; соответствие лицевой поверхности изделия требованиям проек- та; отсутствие деформаций, раковин, трещин, наплывов; наличие необходимых борозд, ниш, четвертей, выпусков армату- ры, защитных покрытий у закладных деталей. Если изделие оказалось некачественным, его бракуют, оформляют соответствующий рекламационный акт при участии представителей ге- нерального подрядчика, монтирующей организации и предприятия-из- готовителя. Изделие подвергается ремонту, если это возможно, или от- правляется назад изготовителю. Взамен на строительную площадку Поставляется новое, качественное изделие. 265
8.1.6. Складирование сборных элементов Трудозатраты на хранение конструкций от общей трудоемкости монтажных работ составляют для металлоконструкций 12...25%, для железобетонных конструкций - 13...27%. Склады размещают на спланированной площадке, с учетом стока ливневых и талых вод. Склады делят на центральные у путей прибы- тия грузов и приобъектные. Величина запаса сборных конструкций зависит от условий достав- ки и может изменяться от полного объема элементов на здание прак- тически до нуля, когда монтаж здания осуществляют с транспортных средств. Обычный запас конструкций - на 3...7 дней работы монтаж- ных кранов. В отдельных экстремальных случаях запас конструкций доводят до 1 месяца работы. При хранении конструкций на приобъектном складе необходимо: раскладывать сборные элементы и размещать штабеля в зоне действия монтажного крана с учетом последовательности монта- жа; конструкции, имеющие большую массу (или парусность), распо- лагать вблизи монтажного крана; хранить сборные элементы в условиях, исключающих их дефор- мирование и загрязнение; на территории склада установить указатели проездов и прохо- дов. Все элементы складируют на деревянных подкладках размером 6 х 6 и 8 х 8 см, при этом должны быть обеспечены соосность укладки элементов, исключены возможности образования тре- щин и перенапряжений в бетоне конструкций (рис. 8.2). На складе более тяжелые конструкции располагают ближе к мон- тажному крану, а более легкие - дальше. С целью сокращения площа- ди склада конструкции обычно хранят в штабелях. Проходы между штабелями необходимо устраивать в продольном направлении через каждые два смежных штабеля, в поперечном - не реже чем через 25 м. Ширина поперечных проходов должна быть не менее 0,7 м, а разрывы между штабелями - не менее 0,2 м. Складирование элементов необхо- димо организовать так, чтобы иметь доступ к любой конструкции для возможности определения ее маркировки и подготовки к монтажу. Панели перекрытия, колонны, ригели, надколонные и пролетные плиты должны находиться в штабелях в горизонтальном положений. Оптимальные размеры штабелей: для колонн — 4 ряда, для ригелей и прогонов - 3 ряда, для плит покрытий и перекрытий - до 10... 12 ря- дов, но максимальная высота штабеля не должна превышать 2,5 м. 266
Р и с. 8 2. Складирование железобетонных (а) и металлических (б) конструкций: 1 - подкладки; 2 - прокладки; 3 - металлические опоры; 4 - кассета На складе стеновые панели устанавливают вертикально или на- клонно в металлических пирамидах или кассетах, крупноразмерные перегородки также складируют в деревянных кассетах, в положении, близком к вертикальному. Железобетонные и металлические элементы каркаса одноэтажных промышленных зданий укладывают у мест установки: легкие колонны - вершинами к фундаменту, тяжелые - нижним концом к фундаменту 267
1200 (рис. 8.3), подкрановые балки - параллельно ряду колонн на расстоя- нии от них 40...50 см. Расположение сборных элементов на складе должно быть таким, чтобы при их подъеме для установки в проектное положение вылет стрелы крана не изменялся, т. е. стрела крана при монтаже не поднималась и не опускалась. 8.2. Подготовка элементов конструкций к монтажу Подготовка элементов к монтажу предусматривает: укрупнитель- ную сборку в плоские или пространственные блоки, временное уси- ление элементов для обеспечения их устойчивости и неизменяемости при подъеме, обустройство подмостями, лестницами, ограждениями и другими временными приспособлениями для безопасного и удобно- го ведения работ, закрепление страховочных канатов, расчалок, оття- жек и др. 8.2.1. Укрупнительная сборка Укрупнительная сборка необходима в тех случаях, когда из-за габарит- ных размеров или массы элементов их невозможно доставлять на строи- тельную площадку в готовом, собранном виде. Из доставленных сборных железобетонных элементов (отправочных марок) производят укрупнитель- ную сборку ферм длиной 24 м и более, высоких колонн одноэтажных про- мышленных зданий тяжелого типа. Иногда собирают плоскостные блоки - железобетонные колонны и ригели, создавая рамные системы, фермы по- 268
крытии, доставляемые в виде двух половин, панели стен, опускных колод- цев и других конструкций. В металлических конструкциях сборку на строительной площадке выполняют для тех же конструкций, а также ферм покрытий с фермами световых и аэрационных фонарей. Укрупнительную сборку осуществляют преимущественно на скла- дах конструкций или на специальных площадках с устройством стацио- нарных стеллажей. Элементы, подлежащие укрупнению в длину, пода- ют краном со склада и укладывают на опоры стенда или кассет таким образом, чтобы совпали их продольные оси. Затем производят подгонку торцов или выпусков арматуры для достижения соосности элементов или отдельных стержней. После установки дополнительных хомутов и сварки стержней монтируют опалубку и производят бетонирование сты- ков. Класс бетона, которым бетонируют стык, и прочность его после твердения устанавливается проектом. Обычно класс бетона принимают такой же, как у соединяемых элементов, либо на один класс выше. В последние годы широко применяют укрупнение конструкций в монтажные и монтажно-технологические блоки. Такое укрупнение существенно сокращает сроки строительства, так как ведется парал- лельно и даже с опережением возведения здания. Укрупнительную сборку при значительных объемах работ по укрупнению конструкций производят на сборочных площадках, оборудованных стендами или кондукторами, позволяющими закреплять конструкции и осуществлять их выверку и рихтовку в процессе сборки; иногда оборудуют конвей- ерные линии. Сборные площадки располагают в зоне действия мон- тажных кранов или вблизи монтируемых объектов, либо вблизи скла- дов, а конвейерные линии — вблизи объектов. Укрупнение в блоки наиболее часто встречается при монтаже покры- тий одноэтажных зданий по металлическим фермам и балкам. Блоки раз- мером на ячейку здания укрупняют из ферм попарно с соединением их связями, прогонами, нередко также на земле укладывают штампованные металлические настилы или готовые щиты из легких материалов. Зачас- тую такой пространственный блок включает в себя: две подстропильные фермы, три стропильные и фонарные фермы, прогоны по фермам и фо- нарям, стальной профилированный настил сверху, как элемент покрытия. Железобетонные фермы и колонны укрупняют на складах строи- тельных конструкций и оттуда подают на монтаж в укрупненном виде. При сложности или даже невозможности транспортировать такой соб- ранный элемент, укрупнение конструкции осуществляют у места уста- новки, т. е. в зоне действия монтажного крана. Однако работа по ук- рупнению конструкций в зоне монтажных кранов в большинстве слу- чаев непроизводительна. Поэтому, если позволяют условия транспор- тирования, ее необходимо выполнять на специальных площадках ук- 269
рупнительной сборки, оснащенных грузоподъемным оборудованием и сборочно-сварочными приспособлениями. С целью уменьшения транспортных затрат эти площадки следует располагать возможно бли- же к монтируемым объектам. Для обслуживания сборочных площадок рациональнее использо- вать козловой кран, при котором значительно упрощается складирова- ние, ибо конструкции можно распределить равномерно по всей площа- ди независимо от их массы. Применение козловых кранов для механи- зации укрупнительно-сборочных операций удешевляет стоимость этих работ, уменьшает потребность в железнодорожных и гусеничных кра- нах большой грузоподъемности, стоимость эксплуатации которых в 1,5...2 раза выше. Железобетонные фермы укрупняют в вертикальном положении в специальных стеллажах кассетного типа. Кассеты устанавливают под двумя узлами каждой полуфермы (рис. 8.4). Под опорными узлами их делают глухими, без приспособлений для регулировки, а в пролете - с регулировочными приспособлениями. Положение стыка собираемых элементов регулируют с помощью механических или гидравлических домкратов. Укрупнение железобетонных колонн производят в горизон- тальном положении, выверку стыкуемых элементов обеспечивают спе- циальными кондукторами. Для укрупнительной сборки металлических конструкций устраива- ют стационарные стеллажи на специальных площадках возле строя- щихся объектов. Металлические фермы и подкрановые балки, из-за их большой поперечной гибкости укрупняют преимущественно в гори- зонтальном положении. Рис. 8.4. Стеллаж для укрупнения железобетонной фермы: / - одиночные кассеты; 2 - полуфермы, 3 - парные кассеты; 4 - горизонтальные винты 270
Горизонтально иногда укрупняют фермы длиной 24 м и более, в том числе с фонарями. Уложенные горизонтально части укрупняе- мых элементов совмещают на стеллаже сборочными отверстиями и за- крепляют болтами или пробками. При отсутствии сборочных отвер- стий правильность совмещения стыкуемых элементов проверяют с по- мощью фиксаторов, закрепленных на прогонах стеллажа. Конструкция стеллажа позволяет сначала осуществить сварку верхнего и нижнего поясов сверху, затем во избежание потолочной сварки укрупняемый элемент перекантовывают на другую плоскость и проваривают стыки с другой стороны. Укрупнение элементов в пространственные блоки размером на ячейку обычно осуществляют при значительных объемах работ и вы- полняют на конвейерных линиях. Эта линия размещается на рельсо- вых путях, по которым на специальных тележках перемещают укруп- няемые блоки. На каждом посту или стоянке конвейера выполняют оп- ределенные монтажные или сопутствующие и отделочные процессы. Блоки укрупняют из ферм, объединенных связями и прогонами, сверху устраивают кровлю в виде стального профилированного утепленного настила с покраской металлоконструкций, иногда с устройством мяг- кой кровли. Каждый пост оснащают необходимыми монтажными ме- ханизмами и приспособлениями. Количество стоянок конвейера колеблется от 4 до 16, для удобства работы отделочные посты оборудуют тепляками, что дает возмож- ность выполнять процессы независимо от погодных условий. 8.2.2. Временное усиление конструкций Временное усиление осуществляют для восприятия монтажных усилий. Применяют усиление конструкций, когда расчетная схема кон- струкции и возникающие при подъеме элемента усилия не совпадают, что может привести к потере устойчивости и прочности конструкции или ее отдельных частей и узлов при подъеме. Потребность в таком усилении в большей степени относится к металлическим фермам, поя- са которых, при большой нераскрепленной длине, могут оказаться не- достаточно устойчивыми и жесткими при подъеме. В процессе монтажа многие конструкции находятся в условиях, от- личающихся от условий их работы при эксплуатации, хотя действую- щие на них нагрузки обычно меньше эксплуатационных, но приложе- ны они почти всегда в местах, не соответствующих расчетной схеме. Во избежание деформаций конструктивные элементы и блоки конст- рукций, не обладающие достаточной жесткостью, в процессе транс- портирования и подъема усиливают, увеличивая их жесткость, а при 271
необходимости и прочность. Необходи- мость усиления проверяют расчетом. В проектах производства работ должны быть конкретные рекомендации по усиле- нию конструкций на период транспорти- рования, подъема или до приобретения конструкцией необходимой прочности. Наиболее часто усиливают колонны большой высоты, нижние части двухвет- вевых колонн, стальные и деревянные фермы, арки и рамы больших пролетов, элементы сборных железобетонных оболо- чек, армоцементных сводов, стальные ци- Р и с. 8.5. Усиление поясов ме- таллической двутавровой фермы перед подъемом: / - ферма; 2 — места закрепления монтажной траверсы; 3 — усиление стенки фермы; 4 - усиление полки линдрические оболочки, элементы листо- вых конструкций. Усиление высоких ко- лонн, не обладающих достаточной устой- чивостью при изгибе от их массы, произ- водят натяжением пары тросов, прикреп- ляемым к стальным временным упорам. Натяжение создает изгибающий момент, противоположный моменту, возникающему от массы колонны. Металлические фермы обычно поднимают за узлы верхнего пояса. В процессе подъема за узлы в средней части фермы, в нижнем поясе фермы возникают усилия сжатия, при подъеме за узлы в торцах фер- мы появляются нерасчетные усилия в верхнем поясе; все это может привести к потере устойчивости элементом. Если ферма не была рас- считана на монтажные усилия, то для обеспечения устойчивости поя- сов фермы производят их временное усиление на период подъема и установки. В качестве усиления применяют металлический прокат, трубы, деревянные пластины, которые закрепляют болтами или хому- тами к недостаточно прочным и жестким узлам усиливаемой конст- рукции (рис. 8.5). Часто приходится усиливать и двухветвевые металлические колон- ны, подъем которых осуществляется поворотом с шарнирным закреп- лением одной из ветвей. В этом случае для предотвращения деформа- ций изгиба усиливают отдельные раскосы решетки. 8.2.3. Обустройство и подготовка конструкций к монтажу Обустройство подлежащих монтажу конструкций подразумевает их оснащение навесными подмостями, приставными и навесными лестни- цами, навесными люльками (рис. 8.6). Такое обустройство устраивают 272
Р и с. 8 6. Обустройство конструкций каркаса при монтаже: а - железобетонных; б - стальных; / - приставная лестница; 2 навесная лестница; 3 - навесные подмости; 4 - страховочный канат, 5 - инвентарные распорки; 6 - навесные люльки с целью обеспечения безопасных условий труда монтажников на высо- те. Инвентарные навесные подмости, площадки и лестницы закрепля- ют к монтируемым элементам у мест их установки. Применяемые для монтажа конструкций подмости разделяют на сборочные и монтажные. Сборочные подмости служат временными, поддерживающими опорами для конструкций во время монтажа, а монтажные подмости являются рабочими. С них выполняют раз- личные операции: наводку стыков, сварку монтажных соединений, замоноличивание и др. Для работы у высоко расположенных монтаж- ных узлов в покрытиях большепролетных зданий применяют башни - выдвижные или постоянной высоты, передвигаемые по рельсо- вым путям. На башнях устраивают монтажные площадки для сборки конструкций. Такие башни могут нести функции сборочных и мон- тажных. Монтажные подмости бывают двух видов: наземные, устанавли- ваемые непосредственно на земле или иной опоре, используемые при выполнении монтажных работ на сравнительно небольшой высоте; подвесные и навесные, которые крепят к монтируемой конструкции до ее подъема и поднимают вместе с ней, либо навешивают на конст- рукцию после ее установки. Обычно такие подмости применяют при монтаже на значительной высоте. В качестве наземных подмостей используют переставные подмости и стремянки (рис. 8.7) для работы на высоте до 3,2 м и приставные лестницы с площадками для работы на высоте до 14 м. 273
Рис. 8.7. Средства подмащивания: а - передвижные подмости; б - площадка-стремянка; в - приставная лестница с площадкой, г - навесная люлька с лестницей; 1 - секции лестницы; 2 - ограждение; 3 — навесная площадка; 4 - винтовой зажим, 5 - колонна; 6 - люлька; 7 - лестница; 8 - отверстия для крепления люльки; 9 ригель Подвесные лестницы и подмости, закрепляемые на колоннах с помощью хомутов и закладных деталей, располагают в местах при- мыкания подкрановых балок, стропильных и подстропильных ферм, прогонов и др. Навесные люльки с лестницами навешивают на балки и фермы. Монтажные подмости, лестницы и другие приспособления для безопасной работы на высоте изготовляют из стали и алюминиевых сплавов. Они должны быть легкими, надежными, удобными для уста- новки и снятия после окончания работ. Приставные лестницы с площадками являются основным эле- ментом обустройства колонн для крепления ферм и подкрановых ба- лок к колоннам при небольшой высоте здания (рис. 8.8). Существуют два основных типа монтажных лестниц с площадками: с несущей кон- струкцией в виде шпренгельной или решетчатой фермы. Первый тип предназначен для выполнения работ на высоте до 7,4 м, второй — до 14 м. Верхнюю часть лестницы крепят к колонне прижимными болта- ми, нижнюю упирают острыми упорами в землю или закрепляют тяга- ми к колонне. Навесные лестницы разработаны высотой 3,7 и 2,8 м с предохра- нительной корзиной и без нее; их навешивают на хомуты, специально закрепленные на колоннах на земле, или закладные детали колонн. Хомуты бывают двух видов - нормальные для крепления к колоннам у подкрановой консоли и облегченные для навески на колонны у мест 274
Р и с. 8.8. Лестницы свободностоящие: а - секционная приставная с площадкой; б - секционная приставная закрепления ферм или балок покрытия. Основной способ навески - за верхние крючья лестниц. Хомуты можно навешивать на колонны раз- личной ширины; недостаток конструкции хомутов в сложности их сня- тия после окончания монтажных работ. В железобетонных колоннах значительно удобнее осуществлять навеску подмостей и лестниц за закладные детали. Для стальных ко- лонн применяют те же элементы навески, что и для железобетонных, но эти элементы приваривают не к закладным деталям, а непосредст- венно к колонне. Монтажные люльки, навешиваемые на балки, предназначены для проектного закрепления балок после предварительной установки на монтажные болты. Лестницы с люльками, навешиваемые на верхний пояс стропильной или подстропильной фермы (стальной или железо- бетонной), применяют для крепления связей, прогонов, распорок и мо- норельсов. Лестницы крепят к фермам за горизонтальные или наклон- ные пояса, а люльки навешивают на них с помощью крючьев за ступе- ни в любом месте по высоте. Люльку можно подвешивать самостоя- тельно на ферме. При монтаже средних и тяжелых колонн на них перед подъемом навешивают монтажные лестницы и площадки-подмости. Лестницы изготовляют отдельными звеньями длиной до 4 м. 275
Перед монтажом первых двух ферм к ним присоединяют времен- ный поручень из арматурной стали, служащий опорой для монтажни- ков. Кроме этого для безопасной работы монтажников в средней по высоте части стропильных, подстропильных ферм и подкрановых ба- лок натягивают строповочные канаты. При укладке крайних плит по- крытия до их подъема закрепляют струбцинами элементы временного ограждения. Для подъема рабочих на высоту (на подкрановые балки, элементы покрытия здания и др.) применяют инвентарные маршевые лестницы высотой до 42 м. Лестницы устанавливают по внешнему контуру и внутри здания. Лестница состоит из отдельных секций длиной 6,9 м, размерами в плане 1,7 х 3 м с фланцевыми болтовыми соединениями по высоте. Лестницу крепят к каркасу здания через промежутки не бо- лее 9,2 м. При значительной высоте зданий и сооружений целесообразно ис- пользовать инвентарные грузопассажирские подъемники, которые ус- танавливают в местах необходимого подъема рабочих и подачи мел- ких грузов. В последнее время на строительных площадках появляется все больше рабочих платформ, конструкция которых состоит из рабочей клети со сдвоенными приводными электромоторами; конфигурация и размеры платформы легко заменяются в зависимости от условий и особенностей строительной площадки. Платформа размещается на самоходном, шасси, оснащена четырьмя телескопическими полнопово- ротными выносными опорами. Разработано много вариантов платформ, предназначенных для са- мых разнообразных строительных работ вне и внутри помещений, в качестве примера можно привести платформу, которая поднимает для работы на высоту 15 м двух рабочих с грузом 650 кг (рис. 8.9). Управление автономное, пульт размещен на платформе. Для работы внутри помещений применяют платформу с шириной шасси 0,76 м и высотой в сложенном состоянии 1,64 м. Она легко проходит в двер- ные проемы, оснащена площадкой с грузоподъемностью 230 кг и ее можно использовать на высоте до 5,8 м. Внутренний радиус разворо- та равен 0,3 м. Комплектация стыковых соединений (болтовых, заклепочных и др.) заключается в креплении на монтируемой конструкции в назем- ном положении всего необходимого для возможности ее соединения в проектном положении с основанием, на котором она устанавливает- ся, и с соседними элементами каркаса, стыковка с которыми преду- смотрена проектом. 276
Крепление чалочных канатов и других приспособлений необходимо для последую- щей выверки и временного закрепления кон- струкций. Канаты прикрепляют к конструкци- ям большой массы и вертикальной ориента- ции, поднимаемым на значительную высоту. Элементы, свободно подвешенные на монтаж- ных траверсах, могут в процессе подъема на- чать вращаться вокруг своей центральной оси. Для контроля за положением таких эле- ментов при подъеме к ним, в частности к фермам, на земле у опор закрепляют с каж- дой стороны по пеньковому чалочному кана- ту, с помощью которых поддерживают при подъеме и наводят на опорные конструкции Рис. 8.9. Платформа для работы на высоте до 15 м монтируемый элемент. Подготовка монтажных стыков заключается в устранении дефектов конструкции, очистке ее от грязи или наплывов водой или сжатым воздухом под давлением, ручными или приводными металлическими (проволочными) щетками. Производят подготовку мест сварки заклад- ных деталей, проверку правильности проектных размеров арматурных выпусков, металлических соединений и наличия защиты закладных де- талей от коррозии. В стальных конструкциях проверяют правильность положения от- верстий для монтажных болтов, применяемых для временного и посто- янного соединения элементов, зачищают места сварки, проверяют ком- плектность стыковых накладок и косынок. 8.3. Технические средства обеспечения монтажа Для монтажа конструкций и деталей зданий применяют следую- щие виды оборудования: такелажные приспособления, предназначенные для строповки конструкций - стропы, траверсы, захваты, карабины; оборудование для перемещения конструкций - лебедки, блоки и полиспасты, домкраты, тали, монтажные мачты, шевры; оборудование для закрепления и заделки монтажных стыков - сварочные аппараты, трансформаторы, компрессоры, аппараты для нанесения противокоррозионных покрытий, герметизации стыков и т.п.; 277
монтажные приспособления для временного закрепления и вы- верки конструкций - кондукторы, распорки, подкосы, струб- цины; оборудование для изменения рабочего места монтажников - ле- стницы и стремянки, подмости, люльки, подвесные площадки. 8.3.1. Подготовка мест установки сборных элементов Перед монтажом фундаментов проверяют готовность основания, а именно, контролируют отметку основания, его горизонтальность при необходимости осуществляют планировку основания. Подготовка фундаментов перед монтажом колонн и фундаментных балок состоит в проверке правильности размеров конструкций и установки анкерных болтов в фундаментах под стальные колонны. Правильность положе- ния осей фундаментов, уровня стаканов в железобетонных башмаках, горизонтальных отметок и уровней проверяют геодезическими инстру- ментами. При установке колонн одноэтажных промышленных зданий особо контролируют горизонтальный уровень консолей колонн, на которые будут укладывать подкрановые балки. Этого достигают за счет под- ливки бетонной смеси в стакан фундамента или укладки в него армо- цементных подкладок толщиной 1 и 2 см. Подготовка мест установки сборных конструкций заключается в очистке основания, разметке места установки, для большинства же- лезобетонных элементов в устройстве растворной постели. Наилучшее качество шва получается при точной установке конструкции, когда она сразу займет проектное положение. Если по условиям выверки уста- навливаемый элемент необходимо снимать с постели, то раствор уби- рают и заменяют новым, который хорошо разравнивают, выполняют одинаковой толщины, распределяя по всей площади основания. Подготовка элементов к подъему заключается в определении при- годности изделия по внешнему виду, ее очистке, проверке размеров и нанесении разметочных рисок. При внешнем осмотре проверяют на- личие сколов бетона и трещин, исправность монтажных петель, нет ли наплыва бетона на закладных металлических деталях, в штрабах, в гнездах для монтажных петель. Детали с трещинами и другими дефек- тами, превышающие допуски, отбраковывают. Риски наносят на бетон- ные поверхности мягким черным карандашом, на металлических за- кладных деталях — зубилом и молотком. 278
8.3.2. Строповка конструкций Грузозахватные приспособления предназначены для захвата и на- дежного удерживания различных строительных грузов и изделий при перемещении кранами, обеспечения их сохранности при транспортиро- вании, простой расстроповки при опускании на рабочее место. В зависимости от назначения и конструктивного исполнения грузо- захватные приспособления разделяют на следующие группы: канатные стропы, строповые устройства с дистанционным управлением, травер- сы, захваты. Для строповки сборных элементов используют универсальные и специальные канатные стропы с крюками, а также пальцевые, ра- мочные, вилочные, фрикционные захваты и петли-подхваты. Наиболь- шее применение нашли универсальные канатные стропы, оснащенные чалочными крюками для подъема сборных элементов за монтажные петли. По числу ветвей стропы подразделяют на одно-, двух-, трех-, и четырехветвевые и кольцевые. Строп — съемное приспособление, вы- полненное в виде обрезка стального каната с соединительными эле- ментами - кольца, крюки, коуши, карабины, канатная петля. Наряду с унифицированными стропами общего назначения исполь- зуют специальные стропы, рассчитанные на определенную номенкла- туру изделий и схемы строповки. Для подъема плит перекрытий, имеющих шесть точек подвеса, применяют балансирные стропы с бло- ками, обеспечивающими равномерное натяжение ветвей стропов (рис. 8.10). Для монтажа крупнопанельных зданий разработан четырехветве- вой балансирный строп. Для упрощения расстроповки разработан вариант конструкции крюков стропов, позволяющий производить расстроповку сборных элементов с перекрытия, не поднимаясь к строповочному узлу. С этой целью на крюках укреплены карабины, имеющие проушину. Для рас- Р и с 8 10. Строповка плит и панелей перекрытий: а четырехветвевым стропом; б - то же, трехтраверсным; в - то же, трехблочным 279
Р и с. 8.11. Грузозахватное устройство с дистанционной отцепкой крюков. а — начало отцепки, б - окончание, 1 тяга; 2 - крюк; 3 — коромысло; 4 - палец; 5 - ветвь стропа строповки тянут карабин тягой с крюком на конце за проушину. При этом карабин поворачивается, раскрывая сначала зев крюка, а затем, разворачивая крюк, снимает его с подъемной петли (рис. 8.11). Приме- няют полуавтоматические стропы с выдергиванием чеки с земли. Траверсы состоят из металлической балки или фермы с устройства- ми для захвата монтируемых элементов, число которых зависит от ко- личества точек захвата элементов - для колонн обычно одна или две Рис. 8.12. Строповка железобетонных ферм: I - ферма; 2 траверса; 3 - полуавтоматический механический захват; 4 - палец, 5 - верхний пояс фермы 280
Р и с. 8.13. Строповка металлической фермы: 1 — ферма; 2 — траверса точки, для ферм и балок - две или четыре (рис.8.12 и 8.13), для плит - четыре или шесть. В качестве захватных устройств используют облег- ченные стропы с крюками или карабинами на концах, а также захваты из двух металлических щек, которые, охватывая монтируемые элемен- ты, удерживают их с помощью продетого в них штыря - клещевые и другие захваты. Изделия без петель стропуют с помощью захватов. Для подъема многоветвевым стропом панелей перекрытий, имеющих отверстия вме- сто монтажных петель, применяют петлевой захват. Для строповки ко- лонн применимы захват с полуавтоматическим замком, с выдвигаемым штырем (рис. 8.14). Разновидностью захватов являются рамочные подхваты и фрик- ционные рамочные захваты для подъема колонн, вилочный подхват для монтажа лестничных маршей, специальные захваты и траверсы для подъема и установки отдельных специфичных элементов - бло- ков мусоропроводов, шахт лифтов, санитарно-технических кабин и т. д. Все они должны обеспечивать, по возможности, автоматиче- скую строповку и расстроповку поднимаемых элементов. Рис. 8.14. Захваты для монтажа ко- лонн: а - фрикционный; б - траверса со штыревым креплением; 1 - колонна; 2 — монтажный строп; 3 — полуавтоматический замок; 4 — ка- нат для расстроповки; 5 — выдвигаемый штырь; б - траверса; 7 - чека 281
Для предотвращения самопроизвольного разворота длинномерных и громоздких конструкций во время подъема и перемещения к ним привязывают оттяжки из пенькового или стального каната. 8.3.3. Временное закрепление элементов Подъем сборного элемента рекомендуется производить в том же по- ложении, в каком монтируемый элемент будет работать в возводимой конструкции. Поднимать монтируемые конструкции необходимо плав- но, без рывков, раскачивания и вращения. Подъем изделий осуществля- ют способами, исключающими возникновение опасных напряжений в процессе их подъема и установки, а также гарантирующими безопас- ные условия ведения работ. При необходимости производят временное усиление поднимаемых элементов. Тяжелые элементы и конструкции поднимают в два приема: сначала на высоту 0,2...0,3 м с задержкой на весу для дополнительной проверки надежности строповки и правильно- го положения, затем продолжают поднимать на проектную отметку. Р и с. 8.15. Приспособления для временного закрепления и выверки конструкций а - расчалка, б - подкос; в - кондуктор для установки колонны в стакан фундамента; г - кондук- тор для установки колонн на оголовки ранее смонтированных колонн; / — фундамент; 2 колон- на; 3 - расчалка; 4 - винтовая стяжка, 5 - клиновой вкладыш; б - крюк с надвижной муфтой, 7 телескопическая штанга; 8 - струбцина; 9 - панель; 10 - стяжные болты; // - рама; 12 - распор- ный домкрат; 13 - запорный шкворень; 14 — поворотная балка; 15 - винты для выверки колонны; 16 - оголовок колонны, 17 - винты для закрепления кондуктора на оголовке колонны 282
Рис. 8.16. Временное крепление колонн в стаканах фундаментов: а — клиньями; б — кондуктором; в — клиновыми вкладышами; I — клинья стальные или деревян- ные; 2 - домкраты; 3 — кондуктор; 4 - клиновой вкладыш В строительстве для временного закрепления монтируемых элемен- тов применяют различные монтажные приспособления и устройства. Они могут быть индивидуальными и групповыми (рис. 8.15). К индиви- дуальным средствам относятся клинья, расчалки, подкосы, распорки, кондукторы, фиксаторы и т. п. Групповые средства предусматривают за- крепление нескольких статически неустойчивых монтажных элементов. Для металлических конструкций временное закрепление осуществ- ляют монтажными болтами. Для железобетонных конструкций: колонны, устанавливаемые в стаканы фундаментов, крепятся дере- вянными, бетонными, железобетонными и металлическими клинья- а) Рис. 8.17. Клиновой вкладыш (о) и приставка (6): 1 — корпус; 2 - бобышка; 3 — гайка; 4 - винт; 5 — колонна; б - ключ; 7 - ручка; 8 - шарнир; 9 - клин; 10 - фундамент 283
Рис. 8.18. Кондуктор для вре- менного закрепления балок и ферм: 1 — колонна; 2 - рама кондуктора; 3 - балка или ферма; 4 - зажимные ВИНТЫ ми, по одному — два клина с каждой стороны в зависимости от сечения и высоты колонны; растяжками и ме- таллическими кондукторами, оснащен- ными регулировочными винтами (рис. 8.16). Выверку осуществляют путем погружения клиньев в полость между боковой гранью колонны и стакана фундамента с последующим инстру- ментальным контролем. После замоно- личивания стыков и набора бетоном определенной прочности деревянные и металлические клинья извлекают, что требует больших затрат ручного труда. Широкое распространение получили инвентарные клиновые вкладыши с винтовыми домкратами (рис. 8.17); балки при отношении высоты к ширине до 4:1 временного крепления не требу- ют. При большем соотношении высоты к ширине используют винтовые стяжки; фермы - первую, а иногда вторую крепят расчалками, после- дующие устанавливают и соединяют с ранее установленными и закрепленными на колоннах с помощью инвентарных вин- товых стяжек. Временное крепление на колоннах осуществ- ляют с помощью специальных кондукторов (рис. 8.18); стеновые панели (в основном жилых зданий) крепят инвентар- ными винтовыми стяжками и струбцинами (рис. 8.19). Р и с. 8.19. Временное крепление наружных и внутренних стеновых панелей: а - бесструбцинным подкосом с винтовым зажимом; б, в - укороченным подкосом; 1 — панель наружной стены; 2 — монтажная петля панели; 3 — верхняя захватная головка; 4 — гайка с бараш- ком; 5 - труба подкоса; 6 - натяжная муфта; 7 - клиновой захват; 8 - плита перекрытия; 9 - ж __ i захват с натяжным устройством; 10 — нижний захватывающий крюк с натяжной муфтой; 11 — внутренняя стеновая панель; 12 ~ универсальный захват 284
8.3.4. Выверка элементов Выверка обеспечивает точное соответствие монтируемых конструк- ций проектному положению. В зависимости от вида монтируемых кон- струкций, их оснастки, стыков и условий обеспечения устойчивости, выверку производят визуально или инструментально в процессе уста- новки, когда конструкция удерживается монтажным механизмом или после установки при ее закреплении. Визуальную выверку производят при достаточной точности опор- ных поверхностей и стыков конструкций. При этом могут использо- ваться стальные рулетки, калибры, шаблоны и т.п. Инструментальную выверку выполняют при сложности обеспече- ния точности установки монтажных элементов и конструкций провер- кой только опорных поверхностей, торцовых оснований или стыков смонтированных конструкций. Ее производят при установке специаль- ных монтажных приспособлений (кондукторов, рамно-шарнирных ин- дикаторов и т. п.). Инструментальная выверка является наиболее рас- пространенным видом проверки положения смонтированных конструк- ций в плане, высотном и вертикальном положениях. В процессе такой выверки применяют теодолиты, нивелиры, лазерные приборы и уст- ройства. Безвыверочная установка получила наибольшее распространение при монтаже сборных металлических конструкций (в отдельных случа- ях и железобетонных конструкций). Основным ее условием является применение конструкций с повышенным классом точности геометри- ческих размеров в монтажных стыках. Это позволяет при монтаже ус- танавливать, например, стальные колонны, опоры и другие элементы каркаса с фрезерованными опорными торцами в проектное положение, исключая выверку по высоте и вертикали. Автоматическая выверка предусматривает установку конструк- ций с параллельной выверкой при помощи автоматических устройств. При выверке элементов: вертикальность установки элементов проверяют по отвесу или при помощи теодолита; горизонтальность установки проверяют уровнем или нивелиром; перед установкой колонн в стаканы фундаментов контролируют их фактические размеры, по этим размерам подготавливают фун- даменты - осуществляют углубление гнезда стакана фундамента или проводят подливку бетонной смеси в стакан, чаще уклады- вают армоцементные прокладки толщиной 1 и 2 см. 285
В период выверки конструкция должна быть устойчивой под дей- ствием собственной массы, монтажных и ветровых нагрузок благодаря правильной последовательности монтажа, соблюдению проектных раз- меров опорных площадок и сопряжений, своевременной установке предусмотренных в проекте постоянных или временных связей или креплений, а также обеспечению мероприятий по безопасному веде- нию строительных процессов. Возможные предельные отклонения от проектного положения эле- ментов и конструкций при монтаже должны быть установлены в про- екте производства работ в зависимости от конструктивных решений, применяемых приспособлений и оснастки, порядка сварки и других условий в пределах, предусмотренных СНиПом. Результаты проверки оформляют актами промежуточной приемки смонтированных ответст- венных конструкций и актами освидетельствования скрытых работ с приложением исполнительной схемы геодезического контроля. 8.3.5. Постоянное закрепление конструкций Долговечность полносборных зданий в значительной степени зави- сит от качества закладных деталей и сварных соединений между ними. Стальные закладные детали и сварные швы под действием проникаю- щей через щели и поры агрессивной среды подвергаются коррозии, что ведет к ослаблению и разрушению стального соединения между конструкциями. Постоянным закреплением конструкций в большей степени предотвращают негативное влияние окружающей среды. Одной из основных задач при возведении зданий является надеж- ное соединение отдельных конструкций между собой, так как качество такого соединения в определенной степени предопределяет качество и надежность смонтированного сооружения. Соединения элементов имеют три разновидности: швы, стыки и узлы. Швы - наиболее часто встречаемое соединение элементов; это все горизонтальные и вертикальные плоскости, полости между рядом рас- положенными элементами. Полость между рядом лежащими панелями перекрытий, панелью перекрытия и стенкой ригеля, на котором она лежит, плоскость соединения панели перекрытия и установленной на ней стеновой панели - это швы соединяемых конструкций. Стык — более ответственное сочленение двух элементов каркаса, это место соединения, а в большей степени зона передачи нагрузки от одного элемента каркаса другому. Стыком является место соединения двух колонн между собой по вертикали, место опирания и передачи нагрузки от подкрановой балки на консоль колонны, аналогичный стык фермы и колонны. 286
Узел - место конструктивного соединения двух или нескольких элементов между собой. Так, просто узлом называют место соедине- ния двух наружных и одной внутренней панелей крупнопанельного здания, место соединения колонны и фундамента также является уз- лом, но через колонну передается нагрузка на фундамент, поэтому узел одновременно является и рабочим стыком двух элементов. Стыки и узлы конструкций могут быть несущими (нагрузку) и не- несущими. Если стык несущий, то он воспринимает нагрузку и поэто- му обязан обеспечить соединению прочность, жесткость и неизменяе- мость. К несущим стыкам можно отнести все соединения каркаса зда- ния. Ненесущий стык по определению не несет нагрузки - это и стык санитарно-технической кабины и перегородки, стык (узел), отмечен- ный ранее, двух наружных и внутренней стеновых панелей. Стыки конструкций в зависимости от их положения в каркасе зда- ния, воспринимаемых ими усилий, и способа их выполнения подразде- ляют на сухие, замоноличенные и смешанные. Сухие стыки могут быть выполнены на сварке, на заклепках или болтах, на сочетании этих способов соединения конструкций. После окончательного выполнения сухих стыков исключаются мокрые про- цессы по дополнительной защите стыка. Такими способами соединяют между собой металлические конструкции. Для двух металлических ко- лонн каркаса многоэтажного здания при центральном сжатии соедине- ние торцов колонн выполняется только на сварке или на болтах. Стык колонны и подкрановой балки воспринимает внецентренное сжатие, сухое соединение включает первоначальное соединение на болтах с последующей электросваркой стыка. Для железобетонных конструкций характерны замоноличенные стыки, когда стык между двумя конструкциями заделывается раство- ром или бетонной смесью. Одни стыки просты с точки зрения устрой- ства - стык двух панелей перекрытия, стык фундаментных блоков, для устройства других необходимо устройство опалубки и контроль за на- бором этим стыком заданной прочности. Наиболее ответственные и сложные по исполнению смешанные стыки. Их особенностью является то, что два примыкающих сборных изделия сначала соединяются между собой на сварке или на болтах, а затем этот стык замоноличивают раствором или бетоном. Соединяе- мые металлические детали покрываются антикоррозийным покрытием. С точки зрения производства работ более удобны соединения на бол- тах или сварке, которые выдерживают действующие монтажные на- грузки и выполнить замоноличивание которых можно в более позднее и удобное время. 287
Металлические конструкции закрепляют болтами и часто дополни- тельно сваркой. Железобетонные колонны одноэтажных промышленных зданий и колонны первого этажа многоэтажных зданий, заделываемые в ста- каны фундаментов, закрепляют заливкой в стаканы бетонной смеси, при этом зазоры между колонной и стенками стакана не должны быть менее 3 см для свободного прохождения бетонной смеси. Время набо- ра 70%-ной марочной прочности при глиноземистых цементах - 3 сут, при обычных портландцементах - 7 сут. Остальные железобетонные элементы крепят путем сварки заклад- ных деталей. Стыки между такими элементами каркаса, как плиты и ригели, ригели и колонны и т. д. имеют различные конструкции. В со- ответствии с этим в проектах указывают способы заделки: обетониро- вание сварных узлов, зачеканивание, заделка швов раствором. До начала сварочных работ проверяют правильность установки конструкций. Выпуски арматуры, закладные детали, подкладки и на- кладки следует тщательно очистить от наплывов бетона, битума, краски, ржавчины и другого загрязнения металлической щеткой, мо- лотком, растворителями, пламенем резака непосредственно перед на- ложением швов. Выполняя сварочные работы при неблагоприятных атмосферных условиях, нужно использовать приспособления (шатры, экраны), пре- дохраняющие рабочее место сварщика от попадания осадков и воздей- ствия резких порывов ветра. Сварочные работы можно производить при температуре до -30°С. При отрицательной температуре сварку вы- полняют по обычной технологии, но при повышенной силе тока. Антикоррозийную защиту закладных деталей осуществляют при изготовлении конструкций в заводских условиях. Для восстановления покрытия после сварки в условиях строительной площадки применяют металлизацию - нанесение цинкополимерного покрытия с устройством защитной обмазки. Толщина металлических покрытий и металлизаци- онного слоя должна быть: для цинковых - не менее 120... 180 мкм, для алюминиевых - не менее 150...250 мкм. Толщина цинковых покрытий, получаемых горячим цинкованием, должна составлять 50...60 мкм. Заделка стыков состоит из следующих операций: конопатки, гидро- изоляции, утепления, замоноличивания, герметизации, отделки поверх- ности. Заливка швов плит перекрытий и покрытий, заделка стыков и заливка швов стеновых панелей способствуют повышению жестко- сти каркаса, повышению его теплотехнических и изоляционных харак- теристик. 288
Работы по заделке стыков ведут в процессе монтажа и выполняют с перекрытия. Если конструкцией предусмотрена обработка стыка сна- ружи, эту операцию выполняют по ходу монтажа на первом этаже со стремянки, на последующих - с навесных люлек. Люльку навешивают на перекрытие и крепят к частям здания, чаще всего к монтажным петлям плит перекрытия. Вдоль здания люльку переставляют при по- мощи монтажного крана. 8.3.6. Технологическое обеспечение точности монтажа конструкций В сборном строительстве обеспечение качества неразрывно связано с точностью сборки конструкций. Качество конструкции будет гаран- тировано при соблюдении погрешностей процессов изготовления эле- ментов и их монтажа, которые указаны в нормах. Нормированные слу- чайные погрешности носят название допусков. Систематические по- грешности регламентируются допустимыми от номинала отклонения- ми. Допуски геометрических размеров в строительстве разделяют на функциональные и технологические. Функциональными допусками регламентируют точность геометри- ческих параметров в сопряжениях конструкций и точность взаимного положения конструкций. Функциональные допуски назначают исходя из прочностных, изоляционных или эстетических требований к конст- рукциям. Технологическими допусками устанавливают точность технологи- ческих процессов и операций по изготовлению и установке элементов, а также выполнению необходимых разбивочных операций. Цель назначения допусков состоит в обеспечении точности сборки конструкций, под которой подразумевают свойство независимо изго- товленных элементов гарантировать возможность сборки из них конст- рукций зданий и сооружений с точностью их геометрических парамет- ров, соответствующей предъявляемым к конструкциям эксплуатацион- ным требованиям. Количественной характеристикой является уровень собираемости, который оценивает монтажные процессы, выполняемые без дополнительных операций по подбору, подгонке и регулированию параметров элементов. Собираемость конструкций зависит от точности как изготовления элементов, так и геодезических разбивочных работ и установки эле- ментов. На эти же процессы назначаются технологические допуски. 10 Э-804
К технологическим допускам изготовления относятся допуски ли- нейных размеров элементов, формы и взаимного положения поверхно- стей. Допуски линейных размеров регламентируют точность их изго- товления по длине, ширине, высоте, толщине, а также точность нано- симых на элементы ориентиров. Точность формы поверхностей харак- теризуют допусками прямолинейности и допусками плоскостности, а допуски взаимного положения поверхностей - допусками перпенди- кулярности. Точность разбивочных процессов характеризуется допусками раз- бивки осей (точек) в плане, передачи осей по вертикали, а также до- пусками разбивки и передачи высотных отметок. Точность установки элементов сборных конструкций контролиру- ется допусками совмещения ориентиров (точек, линий и поверхностей) и допусками симметричности установки элементов. Точность установки элементов здания при свободном методе мон- тажа зависит от применяемых технологических приемов выполнения процессов, монтажных приспособлений и инструментов, а также мето- дов и средств контроля точности. Установлены шесть классов контро- ля точности монтажа. Первый класс тонкости обеспечивается при установке верха эле- мента в проектное положение путем доводки в несколько приемов с помощью регулируемых монтажных приспособлений (подкосов, тор- цевых стоек, кондукторов, домкратов и т.п.). При этом точность со- вмещения установочных рисок контролируется при помощи теодолита. Второй и третий классы точности достигаются при контроле точ- ности установки элементов с помощью отвеса, рейки-отвеса, рей- ки-уровня и других простых измерительных средств и доводке их с помощью регулируемых монтажных приспособлений или монтажно- го ломика. Четвертый и пятый классы точности обеспечиваются при исполь- зовании для выверки элемента монтажного крана. При этом контроль производится с помощью отвеса. Для шестого класса характерна уста- новка элемента в один прием без доводки при визуальном контроле качества. Различают два метода установки сборных конструкций: свободный и ограниченно свободный. При свободном методе монтажа ориентиро- вание и установка конструкций достигаются совместными действиями монтажников и движения крана. Положение конструкции корректиру- ют с помощью подкосов, струбцин, расчалок, одиночных кондукторов, связывающих устанавливаемый элемент с ранее смонтированными- Точность установки в этом случае зависит от квалификации монтаж- ников. 290
При ограниченно-свободном методе перемещение конструкции ли- митировано одним или несколькими направлениями. Для такого огра- ничения используют упоры, фиксаторы, групповые кондукторы. Этот метод значительно упрощает работу монтажников, способствует повы- шению точности монтажа и снижению затрат времени крана и рабочих на установку сборного элемента. Недостаток метода - большой расход металла на приспособления, трудоемкость их установки и демонтажа. При строительстве крупнопанельных зданий отклонения от проект- ного положения в плане допускаются для стен в пределах 5 мм, по вы- соте верхние опорные поверхности должны выравниваться с погреш- ностями менее 10 мм, а лицевые поверхности 5 мм. Смещение осей панелей и перегородок в нижнем сечении относительно разбивочных осей не должно превышать 3 мм. Вертикальные оси панелей внутрен- них несущих стен, располагаемых друг над другом, должны совпадать; несовпадение осей этих панелей допускается не более 10 мм. Смеще- ние в плане плит перекрытий и покрытий относительно их проектного положения на опорных поверхностях не должно превышать ± 20 мм. 8.3.7. Геодезические средства обеспечения точности монтажа конструкций При монтаже сборных конструкций на геодезическую службу воз- лагаются задачи по обеспечению возводимого здания всеми видами разбивок, необходимых для качественного монтажа элементов конст- рукций, а также контроля за соответствием геометрических парамет- ров собранных конструкций их проектным значениям. Основой для перенесения в натуру и закрепления проектных пара- метров здания, производства детальных разбивочных работ при монта- же элементов и исполнительных съемок сборных конструкций служит внешняя разбивочная сеть здания. До начала производства работ по монтажу конструкций подземной части здания разбивочные оси пере- носят на обноску, с нее на дно котлована передается положение осей и высотная отметка. По окончании работ по устройству фундаментов производят кон- трольную выверку планового и высотного положения фундаментов, составляют исполнительный чертеж. При монтаже наземной части зда- ния выполняют следующие геодезические процессы: создание разбивочного геодезического плана с закреплением осей на здании с возможностью переноса этих осей на этажи; перенос по вертикали основных разбивочных осей на перекры- тие каждого этажа, т. е. на новый монтажный горизонт; 291
разбивка на перекрытии каждого монтируемого этажа промежу- точных и вспомогательных осей; разметка необходимых по условиям монтажа элементов устано- вочных рисок; определение монтажного горизонта на этажах; составление поэтажной исполнительной схемы. Необходимые геодезические измерения выполняют нивелирами, теодолитами, зенит-приборами, используют вспомогательный ин- вентарь. Нивелир — геодезический прибор для определения относительной высоты точек, переноса отметок от геодезических знаков на строитель- ную площадку, определение поэтажного монтажного горизонта, т. е. оценка взаимного положения основных точек на плане этажа. Теодолит - геодезический оптический прибор для измерения или закрепления в натуре горизонтальных и вертикальных углов. Широко используется для переноса на этажи здания основных разбивочных осей с уровня земли. Зенит-прибор предназначен только для перенесения оси строго по вертикали. При возведении многоэтажных зданий и сооружений опре- деление положения базовых элементов на каждом этаже находят от перекрестия основных осей здания. Зенит-прибор предназначен только для проецирования на новый монтажный горизонт с помощью оптиче- ского луча прохождения основных осей. Для геодезических работ применяют лазерную технику - лазе- ры-теодолиты, нивелиры, приборы вертикального проецирования, дальномеры, тахеометры. Принцип применения лазерных систем для выполнения разбивочных работ при монтаже многоэтажных зданий за- ключается в размещении на уровне цокольного этажа специального от- ражателя и целого ряда подобных отражателей по пути направляемого движения лазерного луча, а параллельно продольной оси здания - ла- зерный теодолит. Лазерный луч попадает на нижний отражатель, от него под прямым углом переходит на верхний отражатель, затем на- правляется в приемную аппаратуру, установленную на монтируемых элементах, например колоннах. Колонны могут оснащаться специаль- ными отражателями, которые позволят по отклонению луча контроли- ровать точность установки элементов. Использование лазерной техники позволяет существенно упростить контроль качества монтажных работ. Точность проецирования лазер- ным лучом не зависит от расстояния и позволяет получать более точ- ные результаты по сравнению с существующими геодезическими при- борами. 292
Для обеспечения надежности и высокого качества возводимых зда- ний и сооружений большое значение имеет постоянный геодезический контроль точности установки сборных элементов в проектное положе- ние. По видам смонтированных элементов, по захваткам и этажам про- изводят исполнительную съемку — геодезическую проверку фактиче- ского положения конструкций в плане и по высоте. По данным геоде- зической съемки составляют исполнительный чертеж, по которому оценивают точность монтажа. Правильность установки конструкций проверяют с помощью геодезических инструментов и шаблонов по ра- нее нанесенным осевым и другим рискам и отметкам. При монтаже крупнопанельных зданий для каждого этажа состав- ляют исполнительную схему отклонений от проектного положения ус- тановленных конструкций. Для проверки правильности установки кон- струкций еще при разметке осей и ориентирных рисок вычисляют, за- писывают и отмечают расстояние, на котором должен находиться кон- структивный элемент от риски. После установки и закрепления эле- мента измеряют расстояние и вычисляют отклонения от проектных размеров. Это расстояние и записывают на схеме исполнительной съемки, по ее величине судят о точности и качестве монтажа. По мере возведения здания составляют схему исполнительной съемки соосности несущих панелей. В соответствии с этими данными при монтаже следующего этажа вносят необходимые изменения в по- ложение конструкций. При монтаже каркасных зданий после установки колонн очередно- го яруса составляют исполнительную схему установки колонн. На схе- ме фиксируют отметки опорных поверхностей колонн каждого яруса, проставленные в центре каждой колонны. Также вычисляют смещение осей колонн от разбивочных осей здания, которое проверяют по всем четырем граням и проставляют в схеме на соответствующих гранях колонн. Вертикальность одиночных высоких колонн проверяют после их установки с помощью двух теодолитов, расположенных под прямым углом по цифровой и буквенной осям здания. Крест нитей обоих теодолитов наводят на риски, отмеченные на стакане фундамента и нижней части колонны; затем плавно поднимают трубу до риски на верхнем торце колонны. Совпадение креста нитей с верхней риской означает, что колонна установлена вертикально. После проверки вертикальности ряда колонн нивелируют верхние плоскости их кон- солей и торцов, которые являются опорами для вышележащих эле- ментов. 293

8.4. Монтажные краны и механизмы С технологической точки зрения монтажные машины классифици- руются по их мобильности и зоне монтажа, которую они могут обслу- живать. По этим признакам монтажные краны и механизмы можно разбить на несколько основных групп (рис.8.20). Стационарные монтажные машины допускают ведение монтажа в строго зафиксированном пространстве ограниченным радиусом их действия. При перемещении на новую стоянку механизм необходимо полностью или частично демонтировать. К таким стационарным меха- низмам относят монтажные стрелы, мачты, шевры, мачтово-стреловые краны, ленточные и тросовые подъемники, приставные краны и др. Ограниченно мобильные машины позволяют вести монтажные ра- боты в зоне, ширина которой определяется радиусом их действия, а длина - длиной пути их перемещения. Монтажные краны этой груп- пы способны перемещаться со стоянки на стоянку в пределах зоны монтажа, практически при этом не вызывая перерывов в работе. При изменении зоны или объекта монтажа необходимо переложить подкра- новые пути на новое место, переместить механизм или демонтировать его и собрать на новом объекте работ. К ограниченно мобильным мон- тажным кранам относятся башенные краны, портальные, козловые, же- лезнодорожные, крышевые и кабельные краны, передвижные жестко- ногие стреловые краны и др. Мобильные монтажные машины практически не имеют ограниче- ния зоны работы. Они легко перемещаются с одной стоянки на другую, с одного объекта на другой и быстро приводятся из транспортного в ра- бочее состояние. К таким машинам относят самоходные стреловые кра- ны на гусеничном и пневмоколесном ходу, автомобильные и трактор- ные краны, краны на спецшасси автомобильного типа, вертолеты. Специальные монтажные машины составляют специфическую группу. Эти машины могут представлять разновидность выпускаемых машин либо усовершенствованный вариант существующих. К таким машинам относят самоползучие и переставные краны для монтажа башен и труб, гидравлические подъемники, краны для монтажа гра- дирен и др. Рис. 8.20. Основные разновидности монтажных механизмов: 1 - стрела монтажная; 2 — мачта монтажная; 3 — кран мачтово-стреловой вантовый; 4 - шевр; 5 — Подъемник портальный гидравлический, краны: б - приставной; 7 - приставной самоходный; 8 - самоподъемный; 9 - башенный со стрелой; 10 - башенный с балочной стрелой; 11 - башенный с Шарнирно-сочлененной стрелой; 12 - башенный с наращиваемой башней; 13 - гусеничный само- ходный стреловой; 14 — самоходный гусеничный с башенно-стреловым оснащением; 75 — самоход- ный пневмоколесный стреловой с управляемым гуськом; 16 - самоходный пневмоколесный с те- лескопической стрелой 295
Монтажные краны и механизмы помимо основных рабочих пара- метров (грузоподъемность, высота подъема крюка, вылет стрелы) - должны обладать достаточно малой скоростью опускания груза (0,2 м/мин), обеспечивая плавную посадку конструкций. 8.4.1. Самоходные стреловые краны Такие краны на гусеничном и пневмоколесном ходу широко при- меняются в промышленном строительстве, так как обладают большой маневренностью. На кранах устанавливается стреловое или башен- но-стреловое оборудование (рис. 8.21). Стреловое оборудование может быть невыдвижным, выдвижным и телескопическим. Стрела с невы- движным оборудованием выполняется решетчатой с секциями, жестко соединенными одна с другой. При выдвижном оборудовании стрела для изменения ее длины (без рабочей нагрузки) выполняется состоя- щей из нескольких выдвижных секций. В телескопическом варианте длина стрелы изменяется при рабочей нагрузке за счет выдвижения одной или нескольких секций. Рис. 8.21. Стреловое оборудование, устанавливаемое на самоходные краны: а - в — стрелы с жестким оголовии ком; г - телескопическая стрела; д - клюв; е, ж — гусек управляемый и неуправляемый; з — вильчатый оголовок 296
Все виды стрелового оборудования могут быть оснащены гуськом, допускающим применение второго крюка. Башенно-стреловое оборудо- вание монтируется после установки крана на строительной площадке. Краны могут быть оснащены стрелами значительной длины, гусь- ками, позволяющими увеличить вылет крюка при небольшом накло- не стрелы. Это придает кранам универсальность, так как позволяет монтировать здания различной высоты, поднимать элементы различ- ной массы при различных вылетах стрелы. Самоходные краны уни- версальны и своим рабочим оборудованием, в том числе и башен- но-стреловым, с которым тяжелые монтажные гусеничные краны ра- ботают до 80% времени своего пребывания на строительной площад- ке. Башенно-стреловое оборудование (стрелу и гусек) монтируют и демонтируют с помощью стреловой лебедки и лебедки вспомога- тельного подъема. В последние годы нашли широкое распространение самоходные краны с телескопическими стрелами. Мобильность кранов позволяет им, при необходимости, обслуживать несколько объектов в пределах одной строительной площадки. Краны этой группы можно легко и бы- стро подготовить к переезду на другую строительную площадку и так- же быстро подготовить к рабочему состоянию. Самоходные краны способны маневрировать с грузом, приподнятом над землей со скоро- стью 0,5...3 км/ч. Наиболее мобильные из стреловых самоходных кранов - автомо- бильные и пневмоколесные, передвигающиеся со скоростью соответст- венно до 75 и 30 км/ч. Однако автомобильные и пневмоколесные кра- ны в основном работают с использованием выносных опор. Поэтому масса груза, с которой могут передвигаться эти краны, значительно меньше, чем грузоподъемность при работе на выносных опорах, что существенно снижает область их применения. Кроме этого установка на выносные опоры связана с потерей времени и уменьшением манев- ренности кранов. Гусеничные краны обладают хорошей проходимостью и маневрен- ностью, они могут передвигаться с грузом на стрелах различной дли- ны. Поэтому на монтаже тяжелых конструкций в большинстве случаев применяют гусеничные краны. Стреловые краны на гусеничном ходу. По типу ходовых уст- ройств эти краны делят на гусеничные нормальные и гусеничные с увеличенной поверхностью гусениц. Они не требуют специальной подготовки основания, так как имеют самое малое давление на грунт по сравнению с другими стреловыми самоходными кранами. Эти кра- ны маневренны, могут поворачиваться на месте при одной затормо- женной гусенице. Гусеничные краны можно перебазировать с объекта 297
на объект, перевозя их на специальных автомобильной или железнодо- рожной платформах. Гусеничные краны обладают большой маневрен- ностью и устойчивостью, имеют грузоподъемность 16...250 т, длины стрел от 6,5 до 40 м. Стреловые краны на пневмоколесном ходу Данный тип кранов чаще всего применяется при строительстве объектов со средними объ- емами работ и для обслуживания объектов, находящихся на неболь- шом удалении один от другого, что обусловлено небольшой скоро- стью их передвижения. Основным стреловым оборудованием кранов являются жесткие решетчатые стрелы. Эти краны имеют грузоподъемность 16... 100 т, оборудованы стре- лами до 25 м, имеют хорошую устойчивость и могут перемещаться по горизонтальной площадке с грузом на крюке, меньшим максимальной поднимаемой массы. Для подъема и монтажа максимального для крана груза он предварительно должен быть выставлен на выносные опоры - аутригеры для повышения опорной зоны и устойчивости крана. Сменным стреловым оборудованием пневмоколесных кранов явля- ются удлиненные стрелы и удлиненные стрелы с гуськом. Башен- но-стреловое оборудование выполняется в виде управляемого гуська или в виде маневровой стрелы. Пневмоколесные краны могут иметь шасси автомобильного типа и специальные пневматические шасси. Шасси имеют от двух до пяти осей, в том числе две ведущие; число осей тесно связано с грузоподъ- емностью крана. В кранах с телескопической стрелой выдвижение сек- ций стрелы может производиться с грузом на крюке. Благодаря мобильности, возможности передвигаться своим ходом и на буксире пневмоколесные краны нашли широкое применение. Стреловые автомобильные краны. Краны применяют на вспомо- гательных и погрузо-разгрузочных работах, на монтаже мелких, разоб- щенных, невысоких объектов из элементов малой массы. Недостатка- ми автомобильных кранов являются наличие двух кабин - одной для управления транспортированием и второй - для выполнения монтаж- ных процессов. Малая устойчивость крана при подъеме конструкций требует в большинстве случаев постановки крана на выносные опоры. Автомобильные краны с телескопическими стрелами могут приме- няться в стесненных условиях строительной площадки, в закрытых зданиях. Основная номенклатура отечественных автокранов имеет грузо- подъемность 15...25 т и устанавливается на шасси автомобилей МАЗ, ЗИЛ, КамАЗ, КрАЗ и Урал. Все краны имеют индивидуальный, неза- висимый привод каждого исполнительного механизма от гидромото- 298
ров и гидроцилиндров и оборудованы гидравлическими выносными опорами. Двухсекционные длиной до 14 м и трехсекционные телеско- пические стрелы (до 21,7 м) обеспечивают кранам компактность и ма- невренность, обширную зону и большую высоту перемещения груза при работе. Возможность телескопирования стрелы с грузом на крюке позволяет кранам устанавливать грузы в труднодоступных местах, пронося их среди уже смонтированных конструкций. При необходимо- сти краны могут быть укомплектованы решетчатым гуськом длиной 7,5 или 9 м. Перевод гуська из транспортного положения в рабочее и обратно производится вручную без применения грузоподъемных средств. Безопасную работу кранов обеспечивает комплекс специальных 5 приборов и устройств, в том числе микропроцессорный ограничитель грузоподъемности, который автоматически защищает кран от пере- грузки и опрокидывания, ограничивает перемещение подвижной части крана в заданной рабочей зоне, что особенно необходимо при работе в стесненных условиях или вблизи линий электропередач. Грузовые характеристики кранов для каждой длины стрелы и каж- дого наклона ее различны. Кроме этого при работе на выносных опо- рах грузоподъемность на 80% выше, чем без выносных опор. Краны на спецшасси автомобильного типа. Краны этой группы предназначены для работы на строительных объектах, в том числе рас- средоточенных, при кратковременном пребывании и, в основном, разо- вых подъемов тяжелых и габаритных грузов. Краны на спецшасси вы- пускают нескольких модификаций, имеют грузоподъемность 25...250 т, высота подъема грузов может доходить до 82 м, вылет стрелы до 60 м. Самый мощный кран этого типа фирмы Либхер с семисекционной стрелой длиной 84 м с максимальной грузоподъемностью 500 т. При необходимости можно эту стрелу удлинить с помощью дополнитель- ной секции - решетчатой стрелы, благодаря чему достигается высота подъема до 140 м. Кран может выполнять грузовые операции на вы- носных опорах и без них. Кран может передвигаться по строительной площадке с грузом на крюке. Шасси кранов могут иметь от 4 до 9 осей, из которых два ведущих и два-четыре управляемых моста, что значительно повышает их прохо- димость. Для монтажа промышленных и гражданских зданий находят при- менение краны зарубежных фирм — Като, Крупп, Локомо, Грове, Фаун, Тадано, Бумар, Либхер. Стреловые железнодорожные краны Краны имеют грузоподъем- ность до 75 т, длина стрел варьируется в пределах от 10 до 45 м. 299
Преимущества железнодорожных кранов по сравнению с другими: транспортирование на любые расстояния в составе железнодо- рожного поезда с малыми трудозатратами на подготовку пере- езда; возможносзъ установки внутри цеха действующего или строяще- гося предприятия при наличии железнодорожного пути; нет необходимости в устройстве специальной площадки для ус- тановки крана; возможность в составе поезда погрузить две соседние платфор- мы и разгрузить их в пункте прибытия. Недостатки железнодорожных кранов - необходимость наличия или устройства железнодорожного пути; ограниченная зона работы; резкое снижение грузоподъемности при увеличении вылета стрелы; необходимость установки выносных опор при работе крана (колея же- лезнодорожного пути всего 1520 мм); невозможность работы крана на кривых участках пути. Тракторные краны применяют при выполнении специальных ви- дов работ, связанных с перемещением в условиях бездорожья. Краны подразделяют на поворотные и краны-трубоукладчики. Их монтируют на серийных гусеничных тракторах. Тракторные поворотные краны имеют малую грузоподъемность 1...6,3 т, максимальный вылет стрелы до 10 м. Краны-трубоукладчики представляют собой специальные трактор- ные краны, у которых стрела расположена сбоку трактора. Они пред- назначены для укладки в траншею трубопроводов, параллельно обес- печивают работу очистных и изоляционных машин, выполняют разные подъемно-транспортные операции при строительстве трубопроводов. Они являются неповоротными машинами, боковое размещение стрелы позволяет им передвигаться в рабочем положении вдоль траншеи. Гру- зоподъемность кранов доходит до 63 т, максимальный вылет стрелы - до 7,5 м. 8.4.2. Башенные краны Башенные краны применяют в гражданском и промышленном строительстве. Учитывая огромное разнообразие кранов, существует несколько классификаций для них. Башенные краны подразделяют по способу установки на строительной площадке, по типу ходового уст- ройства, башни и стрелы. По способу установки краны подразделяют на стационарные, пере- движные и самоподъемные. Стационарные краны устанавливаются на фундамент и обслуживают площадку с одной стоянки. При большой 300
высоте возводимого здания и, соответственно, монтажного крана, ста- ционарный кран дополнительно необходимо крепить к каркасу возво- димого здания, в этом случае он становится приставным краном. В ряде случаев приставной кран до определенной высоты может рабо- тать как передвижной с опорной частью, аналогичной передвижным кранам. Самоподъемными называют краны, устанавливаемые на конструк- циях возводимого сооружения и перемещаемые вверх по мере возведе- ния здания с помощью собственных механизмов. Главным образом приставные и самоподъемные краны применяют при строительстве зданий повышенной этажности. Опорная часть передвижных башенных кранов располагается на ходовой тележке, которая на стальных ходовых колесах перемещается по рельсовому пути при помощи механизма передвижения крана. Опорная часть стационарных кранов представляет собой раму, уста- новленную на монолитном основании. По типу применяемых башен различают краны с поворотной и не- поворотной башней. В кранах с поворотной башней опорно-поворот- ное устройство размещено на ходовой части или портале. При поворо- те вращается весь кран за исключением ходовой части. В кранах с не- поворотной башней опорно-поворотное устройство размещено на вер- ху башни. У этой группы кранов вращается только стрела, оголовок и противовесная консоль, с размещенными на ней механизмами и про- тивовесом. В зависимости от способа изменения вылета и типа стрелы, башен- ные краны делят на краны с подъемной и балочной стрелами. Измене- ние в них вылета осуществляют изменением наклона стрелы посредст- вом стреловой лебедки и стрелового полиспаста, либо перемещением грузовой тележки (каретки) по стреле с помощью тяговой лебедки. Для обеспечения устойчивости передвижных кранов на поворот- ной платформе или в нижней части неповоротной башни укладывают балласт. Достоинства башенных кранов: хороший обзор крановщиком монтажной зоны; расположение стрелы на большой высоте, вследствие чего она не пересекает конструкции строящегося объекта; простота и надежность в эксплуатации; большие линейные размеры рабочей зоны. Недостатки башенных кранов - необходимость устройства подкра- новых путей для передвижных кранов и специально подготовленной опорной поверхности для стационарных, монтаж и демонтаж крана при его перебазировке, сложности при перевозке. 301
Башенные краны используют для монтажа гражданских и промыш- ленных зданий и сооружений. Сравнительно высокие затраты на транспортирование, монтаж и демонтаж башенных кранов, необходи- мость устройства подкрановых путей определяют область использова- ния этих кранов - монтаж больших объемов конструкций, а также зда- ний большой высоты и протяженности. Одним из ведущих производителей башенных кранов является французская фирма «Потейн», выпускающая более 70 моделей кранов (рис. 8.22). В основном выпускаются краны трех модификаций. Не- большие, легкие, сверхмобильные, уникальной конструкции краны мо- Р и с. 8.22. Схемы башенных кранов: а - «Потейн» МД 265; б - «Потейн» МР 300; в - КБ-405; г - КБк-160.2 302
дели «Лго» пользуются большим спросом. Кран этой серии Лго-18 имеет максимальную грузоподъемность 1800 кг, нагрузку на гусек 700 кг при- высоте подъема до 22 м. Высота под крюком составляет 19 м, радиус поворота задней части - 1,6 м. Мощные монтажные кра- ны МД 2200 имеют грузоподъемность в 22 т при высоте подъема та- кой массы на 80 м. Фирма Потейн производит полный спектр само- подъемных кранов. Пользуются заслуженным успехом краны итальянской компании «Гру Комедил». Компания производит полный спектр башенных кра- нов с длиной стрелы от 35 до 70 м. Продукцию компании можно раз- делить на четыре серии башенных кранов, при этом, все они имеют общие элементы конструкций и технических решений. Первая серия кранов предназначена для объектов, расположенных в сложившейся части города. Все краны имеют небольшие размеры, легкость в транс- портировке и быстрый монтаж. Размер стрелы, в зависимости от кон- кретной модели, от 20 до 50 м, грузоподъемность достигает 6 т. Для объектов средних размеров предназначены краны MCA этой фирмы. Как и все краны «Гру Комедил» за счет применения штифто- вого соединения элементов они легко монтируются и демонтируют- ся. Краны MCA мощные и надежные машины с грузоподъемностью 6 т при стрелах длиной 35...55 м. Серия кранов СТ предназначена для крупных строительных объек- тов. Краны имеют повышенные производительность и скорость монта- жа при максимальной грузоподъемности 20 т и стрелах длиной 42.. .70 м. Последнее семейство СТЛ фирмы «Гру Комедил» предназначено для больших строительных объектов, расположенных в сложившейся час- ти города, когда нужна большая грузоподъемность при относительно небольшой длине стрелы. Максимальная грузоподъемность кранов се- рии СТЛ достигает 20 т при размерах стрелы 30...55 м. Большим парком современных башенных кранов зарубежных фирм обладает компания «Рентакран», занимающаяся сдачей в аренду грузо- подъемного строительного оборудования. Башенные краны с поворотной платформой широко применяют в жилищном, гражданском и промышленном строительстве. Их отли- чают сравнительно малые сроки монтажа и демонтажа, техническое обслуживание облегчено благодаря размещению основных механизмов в нижней части крана. Имеется много модификаций кранов данного вида, максимальные характеристики: грузоподъемность 6,2...25 т на вылете соответственно 40... 16 м. Башенные краны с неповоротной башней имеют грузоподъем- ность 10...50 т при вылете стрелы 4...65 м, высота подъема до 85 м. Увеличенная грузоподъемность и высота подъема груза приводят 303
к большой общей массе крана, что затрудняет создание механизмов с опорно-поворотным устройством в нижней части машины. Достоин- ство передвижных кранов с неповоротной башней в возможности их переоборудования и использования в качестве приставного крана. Краны этого типа отличают друг от друга количеством секций башни и стрелы, наличием дистанционного радиопрограммного управ- ления. В неповоротной башне размещен пассажирский подъемник на два человека. Башню наращивают сверху сменными секциями посред- ством собственных механизмов крана. Наращивание осуществляют с помощью монтажной стойки и монтажной лебедки, размещенных сбоку башни. Башенные приставные краны предназначены для возведения мно- гоэтажных гражданских и промышленных зданий большой высоты (150 м и более). Приставные краны в ряде случаев являются универ- сальными - самоподъемными и передвижными. При небольшой высо- те возводимого здания их устанавливают на подкрановые пути и они становятся передвижными, при большой высоте - стационарными при- ставными. Благодаря сменным секциям башни изменяют высоту подъ- ема крюка, что позволяет кабину управления краном располагать отно- сительно невысоко над монтажным уровнем здания. Высота башни может изменяться в пределах от 8 до 150 м посред- ством сменных секций, количество которых доходит до 27. Крепление крана к строящемуся зданию осуществляют с помощью специальной рамки, присоединенной к башне и связей. При 9 секциях башни уст- раивают одна связь со зданием, при 27 секциях - три. Опорой крана служит бетонный фундамент, кран крепится к нему с помощью анкер- ных болтов. Широкое распространение получили краны КБ-473 (рис. 8.23), предназначенные для строительства высотных кирпичных и монолит- ных зданий. Максимальная грузоподъемность крана 8 т, вылет стрелы может находиться в пределах 35...50 м, максимальная высота подъема крюка достигает 162,4 м. Монтаж крана осуществляется методом нара- щивания с помощью монтажной обоймы с гидроприводом, что обеспе- чивает большую безопасность и значительно снижает трудоемкость работ. Кран может выпускаться как в стационарном исполнении, так и универсальном, т. е. передвижной и приставной. Кран КБ-504А предназначен для ведения высотного жилищного и административного строительства. Грузоподъемность крана 10 т, максимальный вылет стрелы - 40 м. Высота подъема груза при мак- симальном вылете стрелы равняется 75 м, при горизонтальной стре- ле - 60 м. 304
Рис. 8.23. Краны на строительстве Сити в Москве Самоподъемные башенные краны обычно устанавливают в лиф- товых шахтах возводимых многоэтажных и высотных зданий, пере- мещают при необходимости с помощью полиспастов на высоту 2...3 этажей и закрепляют на перекрытии, поэтому высота подъема таких кранов не регламентируется. Грузоподъемность кранов до Ют, вылет стрелы до 30 м. 8.4.3. Специальные краны и механизмы Козловые краны преимущественно используют на погрузочно-раз- грузочных работах при обслуживании складов и заводов-полигонов строительной индустрии и на площадках укрупнительной сборки кон- струкций. Они нашли применение в промышленном, энергетическом и транспортном строительстве при возведении зданий и сооружений, монтаже технологического оборудования. 305
Конструктивно кран представляет собой пролетное строение в виде ригеля, установленного на опорах-козлах, перемещающихся по назем- ному крановому пути. По ригелю передвигается электроталь или гру- зовая тележка. Пролет козлового крана равен расстоянию между осями рельсов. Максимальные характеристики козловых кранов: грузоподъем- ность до 80 т при одном крюке и 2 х 50, т. е. 100 т при двух крюках, высота подъема 42 м, пролет до 50 м. К достоинствам козловых кранов относят простоту конструкции, высокую устойчивость, независимость грузоподъемности и высоты подъема от места нахождения груза в рабочей зоне крана, хороший обзор из кабины машиниста. Недостатки - ограниченная область их применения для строительства объектов простой конфигурации в плане (линейно-протяженных), сложность их применения на мест- ности с большим уклоном, необходимость использования рабочей зоны под консолями или внутри пролета для складирования монти- руемых элементов. Специальные краны. При строительстве промышленных зданий и сооружений строители сталкиваются с многообразием весовых ха- рактеристик поднимаемых элементов конструкций и технологического оборудования. Для подъема единичных элементов, которые превышают грузоподъ- емность наличных кранов, используют сложные и трудоемкие методы временного увеличения грузоподъемности кранов или применяют спе- циальные грузоподъемные механизмы: монтажные мачты, порталы, шевры, гидроподъемники, установщики укрупненных блоков и др. Мачты, шевры и порталы применяют в последнее время все реже. Иногда их используют для подъема конструкций большой мас- сы, а также в особых условиях монтажа. 8.4.4. Выбор монтажного крана Эффективность монтажа конструкций в значительной мере зависит от применяемых монтажных кранов. Выбор крана для монтажа сбор- ных конструкций зависит от геометрических размеров зданий, распо- ложения и массы монтируемых конструкций, характеристики монтаж- ной площадки, объема и продолжительности монтажных работ, техни- ческих и эксплуатационных характеристик монтажных кранов. Целесообразность монтажа конструкций здания тем или иным кра- ном устанавливают согласно технологической схеме монтажа с учетом обеспечения подъема максимально возможного количества монтируе- 306
мых конструкций с одной стоянки при минимальном количестве пере- становок крана. Монтируемые конструкции характеризуются монтажной массой, монтажной высотой и требуемым вылетом стрелы. Монтажная масса - это масса монтируемой конструкции и подни- маемых с ней приспособлений. Для определения требуемой грузоподъ- емности крана из всех конструкций зданий выбирают конструкцию с максимальной массой и после выбора такелажного приспособления, элементов обстройки, усиления и т.п. находят монтажную массу кон- струкции. Монтажная высота складывается из высоты (отметки) установки конструкции, запаса высоты над уровнем земли или опорной поверх- ностью монтируемого элемента (высоты подъема конструкции над опорой), высоты (длины или толщины) монтируемой конструкции, вы- соты строповки или грузозахватных устройств. Вылет стрелы крана зависит (для рельсовых кранов) от ширины здания и расстояния от крана до возводимого здания. Башенные краны. Выбор монтажного крана производят путем на- хождения трех основных характеристик: - требуемых грузоподъемно- сти (монтажная масса), высоты подъема крюка (монтажная высота) и вылета стрелы (рис. 8.24). Требуемая грузоподъемность крана Q = + 92, где - максимальная масса поднимаемого груза, т; q2 - масса травер- сы или другого строповочного устройства, т. Высота подъема крюка Рис. 8.24. Определение требуемых технических параметров башенного крана 307
H ho + Йзап + Йэ ^стр» где йо - отметка, на которую устанавливается конструкция, м; йзап - за- пас высоты - минимальное расстояние между монтажным уровнем и низом монтируемого элемента (обычно 0,4... 1,0 м), м; йэ - высота (или толщина) элемента в монтажном положении, м; йС1р - высота строповки в рабочем положении от верха монтируемого элемента до крюка крана (заложение стропов от 1:1 до 1:2, высота в пределах 1...4м), м. Вылет стрелы крана (крюка крана) L — а/2 + b + с + 1, где а — ширина подкранового пути, м; b — расстояние от ближайшей к зданию головки подкрановых путей до здания, м; с — ширина здания, м; 1 м - минимальный запас для приемки элемента без подтягивания с учетом безопасного монтажа. Стреловые краны. Стреловые краны, часто используемые для мон- тажа одноэтажных промышленных зданий, подбирают для монтажа наиболее тяжелых элементов каркаса (колонна, подкрановая балка, подстропильная или стропильная ферма) которые могут монтироваться при минимальном вылете стрелы, и проверяют на возможность уклад- ки относительно легких элементов (плиты перекрытий и покрытий), которые необходимо поднимать над фермами и укладывать на них, т. е. на значительно большем вылете стрелы. Требуемые максимальную грузоподъемность и высоту подъема крюка определяют аналогично башенным кранам. Для каждого монти- руемого элемента необходимо четко определять монтажный горизонт, расчетные размеры элемента; фактическую высоту монтажных приспо- соблений. Так, для колонны необходимо учитывать всю ее высоту и только часть строповки над уровнем верха колонны, для фермы - верх уже установленной колонны, для плиты покрытия - уровень конька установленной фермы. Необходимо учитывать, что монтаж колонн, балок и ферм выпол- няется на минимальном вылете крана, поэтому для выбора оптималь- ного крана для этих конструкций необходимо знать необходимую гру- зоподъемность и высоту подъема крюка, вылет стрелы определять не нужно. Методика определения вылета стрелы для монтажа плит покрытия имеет различия для стрелового самоходного крана или же для крана с гуськом или в башенно-стреловом исполнении. Для стрелового крана (рис. 8.25): 308
Рис. 8.25. Выбор технических характеристик гусеничного крана 1. Треугольник АВС подобен треугольнику А&С: АВ = Ъ + с/2; b = 0,5...1,0 м; с = */2 панели покрытия {3 или 6 м); ВС = + Л^р + Апга; = 1...3 м; Апсот = 0,5-5,0 м; tg 0 = СВ/АВ > 1; BiC = ВС + ймп + Ло - d, h^ = ОД. .1,0 м; d = 1,0-1,5 м; Ао = + Аф, где Нкол - верхняя отметка установленной колонны, м; Аф - высота фермы в коньковой части, м. ВС АВ . D АВхВ^С ВХС _ т BtC AVBX 11 ВС tg р ° Требуемый вылет стрелы L L —Lq+ а, где а = 0,5... 1,0 м. Требуемая высота подъема крюка Н = В\С + d — Апол. 2. Для крана с гуськом (рис. 8.26) необходимая высота подъема крюка Я0 h0 + Адад "Р Азл + Астр, где Ао - отметка верха фермы, м; Амп — высота запаса (0,5—1,0 м), м; Азл - высота плиты покрытия, м; A„p - высота траверсы или стропов (1—3 м), м. Из расчетов выпадает высота полиспаста. 309
Рис. 8.26. Выбор технических характеристик самоходного крана с гуськом Определение необходимой длины стрелы крана с гуськом анало- гично стреловому крану, только угол наклона стрелы значительно воз- растает, tg Р > 2 и обычно принимается в пределах 2...5 (если в техни- ческих характеристиках крана отсутствует рабочее значение). В общем виде выбор крана состоит из отбора соответствующих требованиям объекта нескольких кранов, проверки их соответствия по технологическим параметрам и окончательной оценки по результатам технико-экономического расчета. 8.5. Методы монтажа конструкций зданий и сооружений Многообразие конструктивных решений зданий и сооружений тре- бует применения различных методов и приемов их монтажа. Выбор метода возведения здания зависит от его конструктивных и технологи ческих особенностей, степени укрупнения элементов, материала конст- рукций, средств механизации и других факторов. Методы монтажа элементов конструкций находятся в прямой зави- симости от степени укрупнения монтажных элементов, последователь ности монтажа сборных элементов, способа установки конструкции в проектное положение, средств выверки и временного крепления эле- ментов и других признаков. 8.5.1. Методы монтажа по степени укрупнения элементов В зависимости от степени укрупнения конструкций монтаж подраз деляют на мелкоэлементный, поэлементный, крупноблочный, ком- плектно-блочный и монтаж сооружений в готовом виде. 3)0
Мелкоэлементный монтаж из отдельных конструктивных эле- ментов характеризуется значительной трудоемкостью, неполной загру- женностью монтажных механизмов из-за большой разницы в массах различных монтируемых элементов, большим числом подъемов, задел- кой многочисленных стыков. Часто возникает необходимость в уст- ройстве строительных лесов для фиксации отдельных элементов и ук- рупнительной сборке непосредственно в конструкции. Метод мало эф- фективен и применяется крайне редко. Поэлементный монтаж из отдельных конструктивных элементов (колонны, ригели, панели перекрытий и т. д.) требует минимума затрат на подготовительные работы. Широко применяют при возведении гра- жданских и промышленных зданий, их монтаже с приобъектного скла- да и с транспортных средств. Крупноблочный монтаж из геометрически неизменяемых пло- ских или пространственных блоков, предварительно собранных из от- дельных элементов. Массу блоков доводят, по возможности, до мак- симальной грузоподъемности монтажных механизмов. При этом уменьшается число монтажных подъемов, исключается выполнение на высоте большинства монтажных операций. Примеры плоского блока - рама каркаса многоэтажного здания, блок оболочки покры- тия; пространственные элементы — блоки покрытия одноэтажных промышленных зданий размером на ячейку, включая фермы, связи, конструкции покрытия. Комплектно-блочный монтаж подразумевает полную степень за- водской готовности крупных блоков размером на ячейку, включая уже смонтированные коммуникации - санитарно-технические, электротех- нические, вентиляционные, располагаемые между поясами ферм. В гражданском строительстве метод включает в себя монтаж блок-комнат и блок-квартир. Возводимое здание разделяют на крупно- габаритные, но транспортабельные конструктивно законченные, пол- ностью отделанные (окраска, отделка, полы) и укомплектованные обо- рудованием монтажные блоки, которые доставляют к месту монтажа и осуществляют сборку зданий. Масса таких монтажных блоков может достигать 100 т. Монтаж сооружений в готовом виде предполагает сборку со- оружения полностью на уровне земли с окончательным соединени- ем и закреплением всех узлов с последующей установкой сооруже- ния в проектное положение. Применяют метод при монтаже опор линий электропередач, радиобашен, оболочек, заводских труб и т. д. 311
8.5.2. Способы наводки монтажных элементов на опоры В зависимости от способа установки конструкции в проектное по- ложение различают следующие виды монтажа. Свободный монтаж, при котором монтируемый элемент без ка- ких-либо ограничений устанавливают в проектное положение при его свободном перемещении. Способ требует постоянного контроля поло- жения элемента в пространстве при его установке, необходимость вы- полнения выверочных, крепежных и других операций на высоте. Не- достатки способа - повышенная сложность и высокая трудоемкость работ. Ограниченно-свободный монтаж характеризуется тем, что монти- руемая конструкция устанавливается в направляющие упоры, фиксато- ры и другие приспособления, частично ограничивающие свободу пере- мещения конструкции, но приводящие к снижению трудозатрат на временное крепление и выверку. Способ повышает производитель- ность кранового оборудования за счет снижения времени монтажного цикла. Принудительный монтаж конструкции основан на использова- нии кондукторов, манипуляторов, индикаторов и других средств, обес- печивающих полное или заданное ограничение перемещений конст- рукции от действия собственной массы и внешних воздействий. Спо- соб обеспечивает повышение точности монтажа, приводит к значи- тельному снижению трудозатрат. 8.5.3. Методы монтажа по последовательности установки элементов При сборке конструкций зданий и сооружений необходимо соблю- дать следующие требования: последовательность сборки должна обеспечивать устойчивость и геометрическую неизменяемость смонтированных частей зда- ния на всех стадиях монтажа; установка конструкций на каждом участке здания должна позво- лять производить на смонтированном участке последующие ра- боты; безопасность монтажных, общестроительных и специальных ра- бот на объекте с учетом их выполнения по совмещенному гра- фику. В зависимости от принятой последовательности установку элемен- тов конструкций производят следующими методами: дифференциро- 312
ванным (раздельным), комплексным и смешанным (комбинирован- ным). Дифференцированный или раздельный метод характеризуется ус- тановкой однотипных конструктивных элементов, включая их времен- ное и окончательное закрепление. Для одноэтажных промышленных зданий сначала устанавливают все колонны, затем все подкрановые балки, при последней проходке монтажного крана навешивают стено- вые элементы. В многоэтажных жилых зданиях последовательно мон- тируют стеновые панели, перегородки, сантехкабины и другие элемен- ты. Завершается работа на этаже укладкой панелей перекрытий. Комплексный метод предусматривает последовательную установ- ку, временное и окончательное закрепление разных конструктивных элементов, составляющих каркас одной ячейки здания. Установка эле- ментов другой ячейки начинается после проектного закрепления кон- струкций предыдущей ячейки. Достоинство этой схемы - возможность раньше приступить к последующим отделочным работам и установка технологического оборудования в ячейках, законченных монтажом. Метод применяют при монтаже многоэтажных каркасных и бескаркас- ных зданий, одноэтажных промышленных зданий с металлическим каркасом. Смешанный или комбинированный метод представляет собой сочетание раздельного и комплексного методов. Монтаж смешанным методом наиболее часто применяют для одноэтажных промышлен- ных зданий из сборного железобетона. В первом монтажном потоке устанавливают все колонны, во втором потоке — по ячейкам монтиру- ют подкрановые балки, стропильные фермы и панели покрытия, в третьем потоке навешивают стеновые панели. Метод эффективен когда имеется возможность обеспечить каждый монтажный поток са- мостоятельными монтажными средствами. Монтаж с необходимым смещением во времени может быть обеспечен всеми тремя монтаж- ными механизмами, что приводит к значительному сокращению сро- ков монтажных работ. 8.5.4. Способы установки монтажных элементов в проектное положение В практике строительства утвердились следующие способы уста- новки конструкций: наращивание, подращивание, поворот, надвижка и вертикальный подъем (рис. 8.27). 313
Рис.8.27. Основные методы монтажа зданий и сооружений: а - наращивание (1...3 - последовательность монтажа); б — подращивание (1...3 — последователь- ность подъема); « - метод падающей стрелы; I..III - этапы поворота конструкции; 1 - шарнирное опирание; 2 — растяжка; 3 — «падающая стрела»; 4 — блок; 5 - лебедка; г - надвижка; 1 - мон- тажный кран; 2 - надвигаемый конструктивный элемент; 3 — элемент в проектном положении; 4 - блок полиспаста; 5 - лебедка; д — вертикальный подъем гидравлическими подъемниками; 1 — гид- равлический подъемник; 2 — поднимаемая конструкция; 3 — подведение поддерживающих конст- рукций; е - монтаж спаренными кранами; 1 — монтажный кран; 2 — постоянная опора; 3 — подъем и поворот конструкции на опоры Способ наращивания широко распространен при монтаже всех ти- пов зданий. Установку элементов можно осуществлять по всем трем методам монтажа - дифференцированному, комплексному и смешан- ному. Монтаж конструкции осуществляют сверху на ранее установлен- ные конструкции, и он включает в себя строповку, подъем в проектное положение, установку конструкции на опоры, временное крепление и выверку положения, расстроповку и закрепление конструкции в про- ектном положении. 314
Способ заключается в последовательном наращивании элементов здания по горизонтали по всей длине (по всей площади этажа), с про- должением работ в той же последовательности и на последующих эта- жах. В качестве монтажных элементов могут быть отдельные конст- рукции, укрупненные линейные элементы, плоские и пространствен- ные блоки. Способ позволяет организовать возведение здания любыми современными методами, при любой организации работ, применить самую разнообразную комплексную механизацию всех работ, обеспе- чить максимальное совмещение технологических процессов с целью сокращения общей продолжительности производства работ. Данный способ установки конструкций позволяет широко приме- нять блоки и элементы полной заводской готовности (сантехкабины, объемные блок-комнаты), комплектно-блочный монтаж из укрупнен- ных в пространственные блоки строительных конструкций с перенесе- нием части, а иногда и большего объема последующих достроечных или общестроительных и отделочных работ в заводские условия. Способ подращивания заключается в последовательном возведе- нии сооружения, начиная с верхнего этажа и заканчивая первым. Сна- чала на смонтированных конструкциях подземной части здания соби- рают и поднимают самые верхние конструкции, затем к ним подращи- вают элементы и конструкции, расположенные ниже. Достоинством этого способа является выполнение основных сборочных и сварочных операций на уровне земли. Способ достаточно широко применяется, в частности при возведении зданий методами подъема перекрытий и этажей. В жилищном и промышленном строительстве подращивание осуще- ствляют по направляющим колоннам, ядрам жесткости с использовани- ем домкратов и средств подтягивания конструкций. При методе подъе- ма перекрытий первоначально бетонируют все перекрытия, включая па- нель покрытия. С помощью домкратов поднимают на определенную вы- соту верхнее покрытие, обычно с готовой кровлей. Далее последова- тельно, в соответствии с установленной технологией, осуществляют подъем одного перекрытия или пакета плит на промежуточную высоту, наращивание колонн, снова подъем плит как с промежуточных отметок, так и с уровня земли. Когда все панели перекрытия оказываются на сво- их проектных отметках, начинается обустройство их остальными конст- руктивными элементами, включая навеску стеновых панелей. Возведе- ние этажей при этом методе производят сверху вниз. При методе подъема этажей также первоначально бетонируют все перекрытия и верхнее покрытие, которое поднимают на промежуточ- ную высоту, на верхнем перекрытии возводят сборные конструкции верхнего этажа, весь этаж поднимают до уровня покрытия и соединя- 315
ют с ним. Далее на верхнем забетонированном перекрытии монтируют следующий этаж, поднимают до верхнего и вместе их поднимают до проектных отметок. Далее собирают следующий этаж и поднимают до проектных отметок. Все последующие конструкции собирают и подни- мают в проектное положение подобным образом. Способ поворота применяют для конструкций или сооружений, собираемых в горизонтальном положении, обычно на уровне земли. Подъем конструкций в проектное положение осуществляют путем по- ворота вокруг неподвижного шарнира с помощью порталов, шевров, мачт с полиспастами, лебедками, с применением самоходных кранов. Задача всех этих монтажных приспособлений и средств состоит в обеспечении плавного подъема и поворота монтируемой конструк- ции с горизонтального в вертикальное положение. Для обеспечения устойчивости конструкции при подъеме, особенно в завершающий мо- мент установки в вертикальное положение, используют тормозные ле- бедки и другие устройства, воспринимающие инерционные силы от движения поднимаемой системы, воспринимающие боковые ветровые усилия и другие нагрузки, возникающие при подъеме. Способом поворота монтируют радиомачты высотой до 120 м, опоры линий электропередач. Наиболее часто применяют две разно- видности способа: способ поворота с использованием самоходного крана для подъема верха конструкции на промежуточную высоту с по- следующим подъемом конструкции с помощью лебедки. Второй спо- соб «падающей стрелы» - на конструкцию в шарнире устанавливают вертикально и жестко закрепляют высокую жесткую стойку, верх ко- торой соединяют с верхом поднимаемой конструкции, таким образом, создается жесткая треугольная система. Эту систему поворачивают во- круг опорного шарнира с помощью лебедки, трос от которой закреп- лен наверху стойки (стрелы), проходит через неподвижный, заанкерен- ный в земле блок. Способ надвижки основан на сборке отдельных конструкций в крупный пространственный блок (в бетонировании крупноразмерной пространственной конструкции) в стороне от своих постоянных опор. В проектное положение готовую пространственную конструкцию над- вигают по специальным накаточным путям. При этом конструкция либо скользит (способ скольжения), либо катится на роликах (способ качения). Способ применяют при монтаже конструкций промышлен- ных зданий, при надвижке конструкций в стесненных условиях пло- щадки или при недостаточной грузоподъемности монтажных кранов. Способ вертикального подъема характеризуется тем, что на земле полностью монтируют пространственную конструкцию, поднимают с помощью подъемников (обычно гидравлических) несколько выше про- 316
ектной отметки, под нее подводят поддерживающие конструкции, чаще всего колонны, на которые и опускают монтажный элемент. В отдельных случаях пространственный, подготовленный для монтажа блок, поднимают и устанавливают на опоры с помощью двух синхрон- но работающих монтажных кранов. Способы установки элементов являются неотъемлемой частью про- екта производства работ. Оптимизация методов монтажа производится путем технико-экономического анализа с учетом определяющих фак- торов: конструктивных особенностей здания, массы элементов, релье- фа площадки и требуемых площадей, наличия монтажного оборудова- ния, нормативных сроков строительства.
ГЛАВА 9 МОНТАЖ КОНСТРУКЦИЙ ПРОИЗВОДСТВЕННЫХ И ГРАЖДАНСКИХ ЗДАНИЙ 9.1. Монтаж конструкций одноэтажных промышленных зданий с железобетонным каркасом 9.1.1. Монтаж сборных фундаментов Монтаж сборных фундаментов обычно осуществляют отдельным опережающим потоком в период возведения подземной части здания. Разбивку мест установки фундаментов производят с использованием продольных и поперечных осей, фиксируемых с помощью проволоки. При монтаже фундаментов под колонны на дно котлована отвесом переносят положение осей, фиксируя их штырями или колышками, за- битыми в грунт. На фундаментах стаканного типа определяют середи- ну боковых граней стакана и наносят осевые риски на верхнюю грань. При опускании блока на основание контролируют по рискам положе- ние блока. Установку фундамента стаканного типа необходимо производить сразу в проектное положение, чтобы избежать нарушения поверхност- ного слоя основания (рис. 9.1). Положение фундаментного блока по высоте выверяют с помощью нивелира, контролируя отметку дна ста- кана. Положение блока в плане проверяют при неснятых стропах пу- тем совмещения рисок (установочных и разбивочных осей) по двум взаимно перпендикулярным осям, небольшое отклонение устраняют, передвигая блок монтажным ломиком. По окончании монтажа фундаментных блоков проводят геодезиче- скую съемку их положения - высотную и в плане. По результатам съемки составляют исполнительную схему, на которой указываются возможные смещения блоков. 318
11 Р и с. 9.1. Монтаж фундаментов: / - гусеничный кран; 2 - положение блока фундаментов до подъема; 3 - блок фундамента при установке Допускаемые отклонения установленных фундаментных блоков стаканного типа от проектного положения: смещение осей блоков от- носительно разбивочных осей не более +10 мм, отклонение отметок дна стаканов — 20 мм. 9.1.2. Монтаж колонн Монтаж фундаментов стаканного типа и в целом возведение конст- рукций подземной части здания относятся к работам нулевого цикла и выполняются самостоятельным монтажным потоком. Надземная часть здания обычно монтируется смешанным методом, когда само- стоятельными потоками монтируются колонны и навешиваются стено- вые панели, а комплексно осуществляется установка подкрановых, подстропильных и стропильных ферм, укладка панелей покрытия. Для одноэтажных промышленных зданий разработана номенклату- ра сборных железобетонных колонн высотой до 19,35 м массой до 26,4 т, монтируемых в фундаменты стаканного типа. До монтажа колонн необходимо: засыпать пазухи фундаментов; нанести по четырем граням на уровне верхней плоскости фунда- ментов риски установочных осей; закрыть стаканы фундаментов щитами для предохранения от за- грязнения; устроить дороги для проезда монтажного крана и автомобилей; 319
подготовить площадки для складирования колонн у места их ус- тановки; доставить в зону монтажа необходимые монтажные средства, приспособления и инструменты; проверить положение всех закладных деталей колонн; нанести риски установочных осей на боковых гранях колонн. Колонны предварительно раскладывают у мест монтажа на дере- вянных подкладках толщиной не менее 25 мм. Раскладку колонн про- изводят таким образом, чтобы кран с монтажной стоянки мог устанав- ливать их в проектное положение без изменения вылета стрелы (рис. 9.2). Перед монтажом каждую колонну необходимо осмотреть с тем, чтобы она не имела деформаций, повреждений, трещин, раковин, ско- лов, обнаженной арматуры, наплывов бетона. Необходимо проверить геометрические размеры колонны, наличие монтажного отверстия, правильность установки стальных закладных деталей. Перед или одновременно со строповкой колонну высотой более 12 м об- страивают лестницами, навесными люльками, расчалками. Строповку колонн осуществляют за монтажные петли, за монтаж- ный стержень, пропускаемый в специальное отверстие колонны. Ши- роко применяют фрикционные захваты или различные самобаланси- рующие траверсы, позволяющие опускать ко- лонну на фундамент вертикально. Все они должны обеспечивать дистанционную рас- строповку, исключающую необходимость подъема рабочего к месту строповки после установки колонны в стакан фундамента. Ко- лонны при помощи монтажного крана опуска- ют в стакан фундамента на железобетонные подкладки или на выравнивающий слой бе- тонной смеси. Выверку и временное закрепление уста- новленных в фундаменты колонн осуществля- ют при помощи комплекта монтажного осна- щения. Проектное положение низа колонны на дне стакана фундамента, временное креп- ление и выверка колонн по вертикали осуще- ствляются с помощью клиновых вкладышей. Устойчивость колонн после установки обеспечивают временными креплениями, чаще всего кондукторами или клиновыми вкладышами. Выверку и исправление колонн по вертикали производят при помощи дом- 320 Рис.9.2. Монтаж колонн: 1 - фундамент стаканного типа; 2 — подкладка; 3 — положение колонны на складе; 4 - уста- новленная колонна; 5 - монтаж- ная траверса; б - ранее уста- новленная колонна; 7 - заделка колонны в стакане бетоном
кратов; при этом отклонение от вертикали и смещение осей колонн в нижнем сечении не должно превышать нормативных величин. Колонны высотой до 12 м закрепляют в стаканах фундаментов обычно только при помощи клиновых вкладышей, для более высоких колонн дополнительно используют кондукторы и расчалки. Расстро- повку установленных колонн следует производить после надежного за- крепления их в стаканах фундаментов клиновыми вкладышами, а при необходимости и расчалками. Инвентарный клиновой вкладыш состоит (рис. 8.17) из корпуса с гайкой и ручкой, винта с бобышкой и клина, подвешенного на шар- Р и с. 9.3. Кондукторы одиночные для монтажа колонн в стаканы фундаментов: а ~ обычный; б — полуавтоматический; 1 — монтируемая колонна; 2 — рама; 3 — захват за монти- руемую конструкцию; 4 — регулировочный винт; 5 — захват за опору; б — поворотный кронштейн; 7 — фундамент; 8 - подкладка; 9 — закладной валик; 10 — прижимные подпружиненные ролики; 11 — направляющие неподвижные ролики 1 1 Э-804 321
нире. Клиновые вкладыши устанавливают в зазоры между гранями колонны и стенками стакана фундамента. При зазорах более 90 мм применяют дополнительные вставки. При вращении винта ключом под действием бобышки клин перемещается в корпусе на шарнире, в результате создается усилие распора между клином и корпусом стакана. Перед заделкой стыка между колонной и фундаментом бе- тонной смесью на клиновой вкладыш устанавливают ограждение, которое извлекают из стакана сразу же после уплотнения жесткой бетонной смеси или после начала схватывания при обычных смесях. Для временного закрепления колонн применяют кондукторы раз- личных типов (рис. 9.3). Условия применения разного вида кондукто- ров, порядок выполнения работ по установке и выверке колонн с их применением оговаривается проектом производства работ. После выверки колонн закрепление их в проектном положении осуществляют путем бетонирования стыков бетонной смесью на быст- ротвердеющем безусадочном цементе при помощи пневмонагнетателя. Клиновые вкладыши вынимают только после приобретения бетоном стыка прочности, указанной в проекте производства работ или по дос- тижении бетоном 50% проектной прочности. При монтаже колонн необходимо проверять отметку дна стакана фундамента, совмещение риски на грани в нижней части колонны с разбивочной риской на верхней грани фундамента, вертикальность колонн, отметки крановой консоли и оголовка колонны. Совмещени осей колонны и разбивочных осей необходимо контролировать по двум осям, вертикальность колонны должна быть обеспечена при по- мощи одного или двух теодолитов по двум разбивочным осям или зе- нит-прибором методом вертикального проектирования. Отметки опор- ных площадок для подкрановых балок и ферм контролируют методом геометрического нивелирования. 9.1.3. Монтаж подкрановых балок Установку балок производят только после набора бетоном в замоноли- ченном стыке колонны с фундаментом заданной прочности. Перед монта- жом должны быть выполнены следующие подготовительные работы: планировка зон раскладки подкрановых балок перед подъемом; устройство проезда для передвижения монтажного крана и авто- транспорта; выверка и закрепление по проекту всех колонн и вертикальных связей по ним; 322
геодезическая проверка отметок опорных площадок консолей ко- лонн с определением и обеспечением монтажного горизонта. Монтаж подкрановых балок может быть организован самостоя- тельным потоком или осуществляться комплексно совместно с ос- тальными конструкциями покрытия (рис. 9.4). Раскладку балок и ос- тальных элементов каркаса в зоне монтажа необходимо выполнять на деревянные подкладки, укладывая сборные элементы под небольшим углом к ряду колонн (что позволяет осмотреть торцы и подготовить соединяемые детали к монтажу), и на расстоянии от них порядка 50 см. Раскладку подкрановых балок выполняют с учетом их монтажа, когда кран с монтажной стоянки осуществляет их подъем и укладку без изменения вылета стрелы (рис. 9.5). Перед подъемом подкрано- Р и с. 9.4. Схема раскладки и монтажа элементов типовых ячеек: I ~ смонтированная колонна; 2 - подкрановая балка; 3 - штабель плит покрытия; 4 - стро- пильные фермы; 5 - монтажное обустройство колонны Рис. 9.5. Монтаж подкрановых балок: 1 — колонна; 2 — подкрановая балка в проект- ном положении; 3 - то же, на складе; 4 — монтажный кран 323
вой балки необходимо установить на колонны монтажные лестницы, очистить монтажные узлы от грязи и мусора, закрепить на балке от- тяжки и застропить ее. Возможны две основные схемы монтажа подкрановых балок. При первой, в пределах захватки монтируют балки и временно их закреп- ляют. Осуществляют инструментальную нивелировку балок в опорных точках. Под уровень наиболее высокой отметки приподнимают все остальные опорные точки балок при помощи стальных прокладок. Без- выверочный монтаж балок возможен при повышенной точности изго- товления и монтажа колонн, обеспечивающих необходимый горизонт консолей этих колонн. При второй схеме перед установкой подкрано- вых балок на закладные детали консолей колонн укладывают подклад- ки-компенсаторы толщиной до 10 мм, которые обеспечивают проект- ную точность опорной поверхности. Это позволяет устанавливать и окончательно закреплять подкрановые балки без дополнительной выверки по высоте. Подкрановые балки длиной до 6 м поднимают в проектное положе- ние обычной траверсой с крюками, а балки большей длины - травер- сой с клещевыми захватами (рис. 9.6). Балку поднимают выше проект- ной отметки на 30...50 см и с помощью оттяжек приводят ее в поло- жение, близкое к проектному. При установке подкрановых балок рис- ки на нижних торцевых гранях балок должны совпадать с рисками на консолях колонн. Рис. 9.6. Захваты для монтажа подкрановых балок: Z - подкрановая балка; 2 - механический захват; 3 - траверса; 4 - гибкие тросы; 5 - фиксатор 324
Выверку балки по высоте и в плане осуществляют при помощи домкрата или струбцины и горизонтального винтового устройства. По окончании выверки под балку укладывают расчетной толщины про- кладки и закрепляют ее анкерными болтами. Отметку верхней полки и положение продольной оси выверяют гео- дезическими инструментами. Закрепление балок осуществляют сваркой закладных пластин в торцах балок и в двух уровнях у колонны - у верхней грани подкрановой консоли и на боковой грани выше полки балки. Промежуток между подкрановой балкой и колонной заполняют бетонной смесью в инвентарной опалубке, а стыки балок - цементным раствором. 9.1.4. Монтаж стропильных и подстропильных ферм и балок К данным конструкциям относятся подстропильные фермы длиной 12 м, стропильные фермы и балки длиной 12; 18 и 24 м и предвари- тельно напряженные фермы для пролетов 18...36 м. Разгрузка ферм и балок на объекте, раскладка и установка эле- ментов производится обычно автомобильным краном в зоне дейст- вия монтажного крана. Монтаж этих конструкций может выполнять- ся с предварительной раскладкой элементов (включая подкрановые балки и плиты покрытия) или непосредственно с транспортных средств. Раскладку ферм и балок производят таким образом, чтобы кран с монтажной стоянки мог устанавливать их в проектное поло- жение без изменения вылета стрелы (рис. 9.7 и 9.8). Для обеспече- ния устойчивости монтируемых элементов на земле их складируют в специальных кассетах. При поставке на объект конструкций в зна- чительных количествах допускается временное складирование в групповых кассетах без раскладки в зоне монтажа (рис. 9.9). Если предполагается монтировать подкрановые балки самостоятельным потоком, то предпочтительно подстропильные фермы монтировать с ними в одном потоке. Перед монтажом конструкции необходимо оснастить: подстропиль- ные фермы - предохранительным канатом, навесной люлькой и оттяж- ками; стропильные фермы и балки - предохранительным канатом и оттяжками. Для строповки ферм и балок должны применяться траверсы, осна- щенные захватами с дистанционной автоматической или полуавтома- тической расстроповкой. 325
□ Рис. 9.7. Монтаж подстропильных ферм: 1 — монтажный кран; 2 — подстропильная ферма на складе; 3 — установка фермы на опоры; 4 — монтажная оснастка 3 Рис. 9.8. Монтаж стропильных ферм: 1 — стропильные фермы на складе; 2 — подъ- ем фермы в проектное положение; 3 — тра- верса; 4 — монтажный кран; 5 — монтажное обустройство колонны При подъеме фермы ее положение в пространстве регулируют с по- мощью оттяжек. На высоте охоло 0,6 м над местами опирания ферму принимают монтажники (находящиеся на монтажных площадках, при- крепленных к колоннам), наводят ее по осевым рискам и устанавливают в проектное положение. Затем сваривают закладные детали, после чего производят расстроповку фермы. Для монтажа балок и ферм часто ис- пользуют передвижные и самоходные телескопические и шарнирные вышки и подъемники, которые обеспечивают удобство в работе мон- тажников и позволяют отказаться от подмостей и навесных люлек. 326
nVn liVn^lL Рис.9.9. Складирование ферм и балок на приобъектном складе: а - стропильные фермы; б — подкрановые балки Фермы и балки покрытия следует устанавливать в проектное поло- жение, совмещая осевые риски на их концах с рисками на опорных поверхностях нижележащих конструкций (колонн, подстропильных ферм). Раскрепление элементов производят при помощи кондукторов, предварительно устанавливаемых на оголовки колонн. Расстроповку осуществляют после установки распорок и приварки связей к верхним поясам. После подъема, установки и выверки первую ферму раскрепляют расчалками, которые закрепляют за переставные инвентарные якоря или заранее установленные и замоноличенные колонны, последующие соединяют друг с другом специальными распорками, имеющими в осях жесткий размер 6 или 12 м (рис. 9.10). После установки первой пары ферм на них укладывают и закрепляют 3...4 плиты покрытия для создания начальной жесткой системы. Затем снимают все элементы временного крепления, т. е. все инвентарные распорки и расчалки уда- ляют по мере укладки и приварки плит покрытия. Одновременно с фермами следует устанавливать все предусмотренные проектом по- стоянные связи. Рис.9.10. Установка и раскрепле- ние первых двух стропильных ферм: I — поручень; 2 - стропильная ферма (балка); 3 — стяжная муфта; 4 — инвен- тарная винтовая стяжка; 5 — подкрано- вая балка; 6 — расчалка 327
9.1.5. Монтаж плит покрытия Как правило, плиты покрытия имеют длину 6 м при ширине 1,5 и 3 м и длину 12 м при ширине 3 м. Строповку плит производят четырехвет- вевым стропом типа «паук» или, что чаще, траверсами. Монтаж плит осу- ществляют в одном потоке с фермами (балками покрытия), поэтому сразу после установки очередной фермы укладывают очередной ряд плит. При бесфонарной кровле плиты покрытия рекомендуется уклады вать от одного конца фермы к другому, начиная со стороны ранее смонтированного пролета (рис. 9.11), при наличии фонарей - от кон- цов ферм к середине пролета. Плиты покрытия укладывают по размет- Р и с. 9.11. Монтаж панелей покрытия: / — штабель плит покрытия; 2 — монтажный кран; 3 — монтажное обустройство колонны; 4 — по- следовательная укладка плит покрытия 328
ке на верхних поясах ферм (балок) с целью обеспечения проектного положения их в плане на стропильной конструкции. Первая плита покрытия, установленная на стропильные конструк- ции, приваривается в четырех опорных узлах. Закладные детали каж- дой последующей плиты не менее чем в трех узлах опирания должны быть приварены к закладным деталям верхнего пояса фермы (четвер- тый угол плиты оказывается недоступен для сварки). При укладке в каждой ячейке первой плиты один монтажник нахо- дится на плите, уложенной в смежной ячейке, второй - на лестнице-пло- щадке, навешенной на колонну. В дальнейшем оба монтажника перехо- дят на вновь уложенную плиту для приемки и укладки следующей. Крайние плиты покрытия должны оснащаться инвентарной конст- рукцией ограждения. Швы между плитами заделывают цементно-пес- чаным раствором на быстротвердеющем цементе или мелкозернистой бетонной смесью. В одноэтажных промышленных зданиях могут быть предусмотре- ны в качестве элементов покрытия большеразмерные плиты-оболочки, плиты 2Т, другие индустриальные изделия, которые чаще всего посту- пают на объект с уже выполненным утеплителем и кровлей. Складирование плит покрытия осуществляется в рабочей зоне мон- тажного крана вместе с другими элементами, входящими в монтажный поток. Плиты укладываются в штабели до 8...9 шт., иногда устраива- ют штабели с двух сторон от монтажного крана. Необходимо, чтобы на этих штабелях все плиты укладывались полностью в монтируемом пролете. Только для плит покрытия, как наиболее легких элементов каркаса, допустимо изменение вылета крана при укладке элементов на две соседние фермы. Оптимальным решением является применение в качестве монтажного крана с удлиненным гуськом, что позволит на основном крюке поднимать и монтировать фермы и балки, на другом крюке на гуське - плиты покрытия. Распорку между фермами снимают после укладки и приварки к ферме закладных деталей плиты, уложенной у распорки. Монтаж же- лезобетонных плит покрытия по стропильным балкам выполняют в той же последовательности и теми же приемами, как по фермам. 9.1.6. Монтаж стеновых ограждений Стеновые панели устанавливают в самостоятельном монтажном по- токе после монтажа каркаса и покрытия всего здания или части его. Па- нели наружных стен приняты длиной 6 и 12 м при высоте 1,2 и 1,8 м. Монтаж стеновых ограждений обычно выполняют самоходными стреловыми кранами на гусеничном или пневмоколесном ходу с пря- 12 э-804 329
мыми стрелами, со стрелами с гуськом или со специализированным башен- но-стреловым оборудованием. Наибольшее применение находят гусеничные краны, так как для них проще подготавливать основание под проезды. Для выгрузки с транспортных средств и установки панелей стен в кассеты применяют самостоятельный кран, чаще автомобильный. Располагать кассеты в несколько рядов вдоль здания и тем самым рас- ширять монтажную зону нерационально. Поэтому, если стена по высо- те включает более 12 панелей, монтаж стенового заполнения осущест- вляют за 2...3 проходки крана по длине захватки. Панели стен монтируют участками между колоннами на всю высоту здания. Для выгрузки и установки панелей в кассеты обычно применяют автомобильный кран. При этом строповку панелей длиной 6 м произво- дят двухветвевым стропом, а панелей длиной 12 м — траверсой. Ширина зоны монтажа, проезда для транспортных средств, доставляющих стено- вые панели, зоны работы крана зависят от технологии выполнения мон- тажных работ, от места расположения кассет с панелями и других факто- ров. Наименьшая ширина зоны для производства монтажных работ будет в случае, когда кассета со стеновыми панелями расположена между кра- ном и монтируемой стеной; при этом в кассете должно быть достаточно панелей для устройства стены на всю высоту (рис. 9.12). Р и с. 9.12. Навеска наружных стеновых панелей при разном складировании конструк- ций: а - при расположении кассет между краном и стеной; б - то же, за краном; в - при расположе- нии крана между двумя кассетами; 1 — кран; 2 — кассеты со стеновыми панелями; 3 — оттяжки; 4 — стропы; 5 - стеновые панели; 6 — панели покрытия; 7 - стропильные фермы; 8 - установлен- ные стеновые панели; 9 — колонны; 10 - гидроподъемники 330
По существующей технологии монтажники выверяют и крепят ус- танавливаемые панели с внутренней стороны здания. При возможно- сти проезда внутри здания в качестве рабочих мест монтажников целе- сообразно использовать два подъемника на базе автомобилей. Это по- зволяет монтажникам принимать каждую панель в местах ее соедине- ния с колоннами. При отсутствии подъемников в качестве рабочего места можно применять подмости и люльки. В случае невозможности проезда внутри здания в качестве рабочих мест могут быть использо- ваны самоподъемные люльки. Находит применение технология монтажа наружных стеновых па- нелей с применением крана со специализированным башенно-стрело- вым оборудованием. Основными технологическими особенностями применения этого оборудования являются: совмещение грузоподъемного крана с монтажной площадкой; возможность перемещения монтажной площадки по вертикали (вверх и вниз по башне крана) и по горизонтали (от башни к стене и обратно); размещение панелей в кассетах, устанавливаемых между краном и монтируемой стеной; ширина зоны монтажа по периметру здания, составляющая не менее 8,5 м. При установке наружных панелей особое значение имеет точность монтажа для выполнения панелями не только ограждающих, но и эстети- ческих функций. Поэтому необходимы соблюдение размеров швов, долж- ное качество их отделки, сохранение граней лицевых поверхностей. При геодезической проверке точности выполнения работ контроли- руется: для панелей первого ряда - совмещение нижней грани панели с рисками разбивочных осей; совмещение граней устанавливаемых ря- дом или одна над другой панелей; вертикальность граней устанавли- ваемого ряда стеновых панелей. Для расшивки горизонтальных швов или нанесения герметизирую- щих мастик снаружи, заделки вертикальных швов между панелями ис- пользуют подмости или подъемные люльки, которые располагают с наружной стороны пролета после передвижки монтажного крана на следующую стоянку. 9.1.7. Заделка стыков конструкций Способы заделки стыков в значительной степени определяются их расположением в здании. Различают горизонтальные и вертикальные стыки. Заделка стыков в общем виде состоит из следующих операций: конопатки, гидроизоляции, утепления, замоноличивания, герметизации, 331
отделки поверхности. Заделку стыков с внутренней стороны ведут в про- цессе монтажа. Если стык требует обработки снаружи, то заделку стыков выполняют с земли, со стремянки, с выдвижных или навесных люлек. Замоноличивание стыков и швов раствором или бетонной смесью производят после выверки правильности установки элементов конст- рукций, приемки сварных соединений и выполнения противокоррози- онной защиты стальных закладных деталей и выпусков арматурных стержней. Качеству заделки стыков придают большое значение, так как от них зависит прочность и устойчивость здания. Стыки, воспринимающие расчетные усилия, замоноличиваются бе- тонной смесью более высокого класса, чем бетон стыкуемых элементов. Стыки, не воспринимающие расчетных усилий, могут заделываться бе- тонной смесью и раствором, указанными в проекте. Целесообразно при- менять бетонную смесь на расширяющемся или быстротвердеющем це- менте. Песок используют кварцевый средне- и крупнозернистый. Ще- бень применяют гранитный крупностью 5... 10 и 10...20 мм, чтобы луч- ше обеспечить заполнение бетонной смеси в стыке. Наибольший размер щебня не должен превышать 3/4 наименьшего расстояния в свету между стержнями арматуры и */3 наименьшего размера сечения полости стыка. Соединение колонны с фундаментом контролируется в двух мес- тах. Колонну устанавливают в стакан фундамента на выравнивающий слой раствора или бетонной смеси жесткой консистенции, которую ук- ладывают перед установкой колонны. Толщину слоя определяют по высоте монтируемой колонны и отметки дна стакана на исполнитель- ной схеме. Нельзя укладывать металлические подкладки вместо вырав- нивающего слоя и устанавливать колонну на затвердевший слой бето- на, так как при этом не обеспечивается необходимый контакт по всей площади торца колонны и основания. Гнезда стаканов замоноличивают после установки и выверки ко- лонны или ряда колонн бетонной смесью с заполнителем крупностью 5...20 мм. Бетонную смесь уплотняют глубинным вибратором с нако- нечником диаметром до 38 мм. Остальные стыки элементов каркаса могут иметь различные конст- рукции. В соответствии с этими отличиями в проектах производства работ должны быть указаны способы заделки стыков: зачеканиванис или заделка швов раствором или монолитный стык, применяемый для заделки стыкуемых арматурных элементов. Зачеканивают швы жестким раствором, уплотняя его для полного законопачивания зазоров. Швы заделывают вручную или с помощью растворонасосов. При заделке стыков между вертикальными элемента- ми применяют инвентарную опалубку. Бетонируют монолитные стыки, укладывая в опалубку бетонную смесь (раствор); опалубку снимают после достижения прочности бето- 332
на, требуемой по проекту. До начала бетонирования таких стыков про- веряют качество сварки деталей и арматуры, правильность армирова- ния. Перед укладкой бетонной смеси очищают арматуру и все поверх- ности стыкуемых элементов от окалины, убирают мусор. Укладывают бетонную смесь, уплотняя ее вибрированием, штыкованием, добива- ясь, чтобы стык целиком заполнился бетонной смесью. При укладке бетонной смеси следят за тем, чтобы не было смеще- ния арматуры в бетоне и выдерживалась требуемая толщина защитно- го слоя. В процессе вибрирования бетонная смесь выходит из рыхлого состояния и приобретает подвижность благодаря уменьшению трения между частицами. Вследствие этого щебень и гравий также приходят в движение и распределяются в бетонной смеси более равномерно, что приводит к увеличению плотности и прочности бетона. 9.2. Монтаж конструкций многоэтажных промышленных зданий 9.2.1. Общие положения Сборные железобетонные конструкции применяют при строительстве многоэтажных промышленных и гражданских зданий. Для промышлен- ных зданий целесообразна каркасная схема конструкций здания, которая позволяет воспринимать большие нагрузки. Для жилых полносборных зданий высотой до 17 этажей включительно используют бескаркасную систему из несущих и ограждающих крупнопанельных элементов. Каркас надземной части многоэтажных промышленных зданий со- стоит из колонн, ригелей, плит перекрытий, навесных стеновых пане- лей, лестничных маршей и площадок, лифтовых шахт, стенок жестко- сти. Объемно-планировочное решение таких зданий предусматривает сетку колонн от 4,5 х 6 до 9 х 12 м. Ширина здания чаще всего 12; 18; 24 и 36 м. В верхних этажах могут быть предусмотрены зальные поме- щения высотой до 10,8 м, пролетом на всю ширину здания или его часть. При необходимости верхний этаж может быть решен с мосто- выми кранами. Протяженность секции здания 60 и 72 м, но возможны решения, допускающие иную длину секции, кратную шагу колонн. В каркасе предусмотрены колонны прямоугольного сечения (от 400 х 400 до 400 х 600 мм). Колонны первого этажа заделывают в ста- каны фундаментов с заглублением на 600 мм при опирании плит пере- крытий на полки ригелей, и на 1000 мм - при опирании плит перекры- тий по верху ригелей. Колонны для зданий с высотой этажа 3 и 3,3 м при- нимаются двух- или трехэтажной разрезки, для высот этажей 3,6 и ззз
4,8 м - двухэтажной разрезки, а для этажей высотой 6 м и более - по- этажной разрезки. Стыки колонн, расположенные на высоте 1,8 м от отметки верха консоли, жесткие. Соединяют колонны между собой при помощи накладок из арматурной стали, привариваемых к сталь- ным оголовкам. Зазор между стыкуемыми колоннами равен 40 мм. Для малоэтажных зданий, в основном вспомогательного назначения, могут быть приняты колонны поэтажной разрезки. Ригели для зданий с плитами перекрытий, опирающимися на их полки, имеют трапецеидальное сечение высотой 800 мм и шириной 650 мм. Ригели, на которые по верху опираются плиты, имеют прямо- угольное сечение 800 х 300 мм. Соединение ригеля с колонной осуще- ствляют ванной сваркой их выпусков арматуры, а также сваркой за- кладных деталей ригеля и консоли колонны с последующим замоноли- чиванием стыка. Междуэтажные перекрытия предусмотрены из межколонных ос- новных плит шириной 3000 и 1500 мм и доборных - шириной 750 мм, размещаемых только по крайним рядам колонн. Основные плиты, рас- полагаемые вдоль здания по осям колонн, приваривают к закладным деталям ригелей и соединяют между собой по верху продольных ребер стальными накладками. Доборные плиты устанавливают на стальные столики, приваренные к закладным деталям колонн. Плиты приварива- ют к этим столикам и соединяют с соседними, основными плитами, а также накладками по верху их продольных ребер. Панели наружных стен принимают такие же, как и для одноэтаж- ных промышленных зданий, - длиной 6; 9 и 12 м, высотой 1,2 и 1,8 м. Цокольные панели первого этажа устанавливаются на фундаментные балки. Панели последующих этажей опираются на стальные столики, привариваемые к закладным деталям колонн. Предусмотрен вариант самонесущих стеновых панелей. Сборка каркаса многоэтажных промышленных зданий - взаимо- увязанный процесс монтажа колонн, ригелей, диафрагм жесткости, связевых и междуэтажных плит перекрытий. Элементы устанавливают в такой последовательности, которая обеспечивает жесткость и неиз- меняемость каркаса. Последовательность монтажа в каждом конкрет- ном случае определяется проектом производства работ и комплектом монтажной оснастки, которую будут применять для установки и вы- верки конструкций: одиночных или групповых приспособлений (рис. 9.13, 9.14 и 9.15). Из средств монтажной оснастки чаще применяют индивидуальные, а не групповые средства оснастки, при помощи которых выверяют и временно закрепляют конструкции. В состав комплекта индивиду- альных средств монтажа входят клинья и клиновые вкладыши, хому- 334
1 15 28 5 49 59 35 66 76 39 9 19 32 12 53 63 43 70 80 46 22 25 56 73 2 16 29 6 50 60 36 67 77 40 10 20 33 13 54 64 44 71 81 47 23 26 57 74 3 17 30 7 51 81 37 88 78 41 11 21 34 14 55 65 45 72 82 48 24 27 58 75 4 18 31 8 52 62 38 69 79 42 Р и с. 9.13. Технологическая последова- 1 15 26 2 49 67 35 53 71 36 9 20 №1 31 32 10 21 57 75 43 61 №1 79 80 44 62 3 18 27 4 50 68 37 54 72 38 11 22 19 30 12 23 58 76 45 63 60 78 46 64 5 17 28 6 51 69 39 55 73 40 13 24 №2 33 34 14 25 59 77 47 65 №2 81 82 48 66 7 16 29 8 52 70 41 56 74 « тельность монтажа каркаса здания при использовании одиночных кондукторов при колоннах на два этажа Р и с. 9.14. Технологическая последо- вательность монтажа каркаса здания при использовании групповых кондук- торов при колоннах на два этажа ты, подкосы и горизонтальные распорки, кондукторы. В отличие от групповых средств оснастки, индивидуальные средства более универ- сальны и просты в применении. Для монтажа сборных конструкций могут быть применены башен- ные, стреловые и козловые краны. Башенные и стреловые краны устанав- ливаются с одной стороны здания, с двух сторон здания или внутри зда- ния в среднем пролете. Смешанная расстановка кранов (башенные и стреловые) применима для зданий, у которых колонны нижнего яруса являются самыми тяжелыми элементами с массой до 10 т, остальные эле- менты каркаса имеют массу менее 5 т. В этом случае стреловой кран мо- жет осуществлять монтаж колонн первого яруса, остальные конструкции целесообразно монтировать башенным краном грузоподъемностью 5 т. Козловые краны могут оказаться рациональными, когда в здании запроектировано большое количество тяжелого и крупногабаритного Р и с. 9.15. Технологическая последова- тельность монтажа каркаса здания при использовании рамно-шарнирного инди- катора (РШИ) при колоннах на два этажа 1 41 43 2 57 59 9 49 51 10 17 19 №1 75 76 18 20 66 71 29 31 №3 79 80 30 32 3 42 44 4 58 80 11 50 52 12 21 23 65 70 22 24 67 72 33 35 69 74 34 36 5 45 47 6 61 63 13 53 55 14 25 27 №2 77 78 26 28 68 73 37 39 №4 61 82 38 40 7 46 48 8 62 64 15 54 56 16 335
технологического оборудования, осуществить монтаж которого други- ми типами кранов практически невозможно. При подготовке конструкций к монтажу необходимо проверять их геометрические размеры, правильность нанесения осевых и кон- трольных рисок, отсутствие деформаций и повреждений выпусков арматуры. 9.2.2. Монтаж колонн Монтаж колонн в стаканы фундаментов. Перед установкой ко- лонн в стаканы фундаментов необходимо проверить отметки дна ста- канов. Проектный уровень отметок обеспечивают укладкой на дно ста- кана выравнивающего слоя или пакета армоцементных подкладок. Для выравнивания применяют: при толщине слоя до 30 мм - жесткий цементно-песчаный рас- твор марки 100 (с трудом превращается в комок в руке); при толщине слоя более 30 мм - бетонную смесь класса В25 с уменьшенным содержанием воды, смесь уплотняют ручной трамбовкой, отметка верха слоя контролируется нивелиром; армоцементные подкладки, которые изготовляют из раствора марки 200, их размер 100 х 100 мм, толщина 20...30 мм, армиру- ют сеткой с ячейками 10x10 мм из стальной проволоки диамет- ром 1 мм. Применение таких подкладок позволяет облегчить процесс выверки колонн и отказаться от устройства выравнивающего слоя из бетонной смеси. Не допускается применение пакета стальных подкладок вместо выравнивающего слоя из бетонной смеси или армоцементных подкладок. Колонны первого монтажного яруса монтируют теми же методами, как и в одноэтажных промышленных зданиях. Подкосы и распорки для удержания колонн в вертикальном положении устанавливают та- ким образом, чтобы они не мешали укладке ригелей и связевых плит между колоннами. На монтируемую колонну на складе конструкций надевают хомут и на него навешивают два подкоса, после чего колонну стропят и поднимают краном. Колонну устанавливают в стакан фундамента и временно закрепляют при помощи клиновых вкладышей (клиньев) и двух подкосов. Колонну расстроповывают, выверяют в вертикаль- ном положении теодолитами по двум осям. По мере монтажа колон- ны замоноличивают в стаканах фундаментов. Подкосы снимают с ко- лонны после раскрепления каркаса ригелями и плитами в уровне двух нижних этажей. 336
Монтаж колонн с использованием одиночных кондукторов. Одиночные и групповые кондукторы могут быть применены при мон- таже первого и последующих ярусов надземной части каркаса (рис. 9.16). При монтаже каркаса верхних ярусов колонны монтируют на оголовки ранее установленных колонн нижнего яруса. Стык колонн предусмотрен на высоте 1 м от уровня перекрытия. При использовании одиночных кондукторов первоначально на ого- ловок колонны опускают кондуктор и закрепляют его к оголовку ко- лонны винтами двух нижних обойм. Одновременно колонну готовят к монтажу. Сначала ее стропят в штабеле стропами за две петли и кра- ном переносят и укладывают на горизонтальные подкладки, где рас- строповывают ее. Затем проверяют маркировку колонны, очищают Р и с. 9.16. Кондукторы одиночные для монтажа колонн на колонны: о - со стыком в уровне перекрытия; б, в - со стыком выше перекрытия, соответственно, обычный и полуавтоматический; / - монтируемая колонна; 2 - стойки; 3 - захват за конструкцию, 4 - рас- тяжка; 5 - регулировочные винты; б - захват за опору; 7 - нижняя опорная рама; 8 — верхняя рама; 9 - шарнир; 10 - опорные винты; 11 - запорный элемент, 12 - опорная поверхность; 13 - оголовок ранее смонтированной колонны; 14 - направляющие; 15 - поворотная балка захвата; 16 - подпружиненный упор; 17 - ролик; 18 - подвижный неподпружиненный упор; 19 - неподвиж- ный упор 337
торцы и закладные детали от наплывов бетона, ржавчины и грязи. У торцов колонны шаблоном наносят осевые риски. Стропят рамоч- ный захват и закрепляют его на колонне винтовыми стяжками. Колонну поднимают и подводят к месту установки на высоте 20...30 см над кондуктором и развертывают в нужное положение. Медленно опускают колонну в кондуктор, совмещая риски на оголов- ке с рисками у нижнего торца монтируемой колонны. Установленную колонну временно закрепляют в кондукторе с помощью регулировоч- ных винтов верхней обоймы и, не снимая стропов, монтажным ломи- ком и регулировочными винтами, совмещают риски оголовка и колон- ны. После приведения колонны в вертикальное положение окончатель- но закрепляют винты кондуктора, правильность установки колонны контролируют теодолитом. После закрепления и выверки колонны осуществляют расстроповку колонны. Колонны стропуют при помощи рамочных и пальцевых захватов. Рамочный захват предназначен для подъема колонны за одну точку и дистанционной расстроповки. Захват состоит из верхней неразъем- ной и нижней разъемной рамок. Верхняя рамка имеет отверстия, через которые пропущены свободно скользящие канаты траверсы с укреп- ленными на них ниже верхней рамки гильзами. Нижняя рамка захва- тывает колонну под нижние консоли, а верхняя - опирается на верх- ние консоли или выпуски арматуры. Для расстроповки колонн крюк крана опускают до высоты, позволяющей разъединить секции нижней рамки с перекрытия. При этом стропы свободно скользят по отверсти- ям верхней рамки до тех пор, пока укрепленные на канатах гильзы не упрутся в рамку. При последующем подъеме крюка верхняя рамка снимается с колонны. Строповку колонн, имеющих отверстия для подъема, производят пальцевым захватом, состоящим из траверсы, стропов и П-образной рамки, замыкаемой пальцем. Расстроповку колонны производят дис- танционно посредством вытаскивания пальца из отверстия колонны серьги с тросиком. При установке колонн целесообразно применять одиночные кон- дукторы с ршулировочными винтами. При использовании полуавтома- тического кондуктора колонны монтируют в следующем порядке: кон- дуктор с закрытыми замками подают краном на оголовок смонтиро- ванной колонны. Под действием массы кондуктора, подпружиненные рычаги отжимаются и кондуктор самоустанавливается, скользя по не- подвижным упорным роликам и роликам рычагов. После этого при- жимные устройства запирают, и кондуктор оказывается жестко закреп- ленным на колонне. На одиночном кондукторе имеются 4 ряда зажим- ных винтов, два нижних ряда предназначены для закрепления кондук- 338
тора на нижележащей колонне, верхние - для приема и закрепления устанавливаемой сверху колонны. Для обеспечения устойчивости и пространственной жесткости каркаса здания в процессе возведения, для создания необходимого фронта работ, рекомендуется иметь ком- плект, включающий 12 кондукторов. Собирать элементы каркаса с одноэтажными колоннами необходи- мо поэтажно. Точность приведения колонн в вертикальное положение контролируют теодолитом по двум осям. Несоосность не должна пре- вышать 5 мм, отклонение колонн от вертикали - 3 мм. Монтируют стальные связи непосредственно после установки колонн связевых ячеек. Одиночные кондукторы можно переставлять на следующую по- зицию только после сварки стыков колонн, укладки и сварки ригелей, укладки плит перекрытия. 9.2.3. Монтаж ригелей, внутренних стен и перегородок Ригели каркаса монтируют после временного закрепления колонн в проектном положении. Перед монтажом ригели очищают, выпрямля- ют арматурные выпуски и закладные детали и насухо монтируют на консоли колонн. При многоярусных колоннах вначале монтируют ри- гели нижнего этажа, а затем, если такая технология рекомендуется технологической картой - верхних этажей. После выверки ригелей их опорные закладные детали приваривают прихваткой к закладным дета- лям консолей колонн и ригель расстроповывают. Убедившись в том, что колонны и ригели в смонтированной ячей- ке находятся в проектном положении, окончательно закрепляют риге- ли ванной сваркой выпусков арматуры, сваркой закладных деталей, за- моноличиванием стыков. Затем монтируют диафрагмы жесткости кар- каса с полкой, заменяющей ригель. Для временного крепления и вы- верки диафрагм применяют переставные струбцины. Диафрагмы жест- кости без полки, заменяющей ригель, монтируют перед установкой ри- геля между колоннами по этой оси. Застропованную панель жесткости опускают к месту установки под углом к проектному положению, на уровне 3...5 см заводят на ме- сто, фиксируя по рискам, и устанавливают на растворную постель. Низ панели доводят до проектного положения, устанавливая грань па- нели по рискам, далее выверяют панель по вертикали. В вертикально стоящей панели сваривают прихваткой закладные детали стенки жест- кости и колонны, и только после этого отцепляют крюки стропа. Вме- сто монтажной прихватки для временного закрепления панелей иногда используют треугольные стойки. 339
Конструкции каркаса монтируют поэтажно. Сначала укладывают ригели и связевые плиты. В целом работы выполняют в том же поряд- ке, что и при сборке нижнего яруса. Особо контролируется положение колонн, поэтому после укладки и закрепления прихваткой ригелей и связевых плит осуществляют повторную съемку положения колонн. По ее результатам окончательно сваривают стыки колонн и узлы со- пряжения ригелей и связевых плит с колоннами и только после этого снимают с колонн одиночные кондукторы. Диафрагмы жесткости устанавливают после окончательной сварки стыков колонн и освобождения их от временных креплений. Диафраг- мы, расположенные под ригелями, устанавливают до укладки располо- женных выше их ригелей. Для временного их раскрепления использу- ют снятые с колонн горизонтальные распорки. Ригели присоединяют к колоннам сваркой закладных частей или выпусков арматуры колонны и арматуры выпусков ригеля. Консоли колонн очищают от наплывов бетона и грязи, наносят осевые риски на боковые грани колонн. При укладке ригеля проверяют совпадение ри- сок, при необходимости рихтуют, соединяют элементы между собой электроприхваткой. Стыки ригелей с другими элементами заделывают после окончательной выверки каркаса смонтированной ячейки. Внутренние стены и перегородки выполняют функцию диафрагм жесткости. Такие стены из железобетонных панелей устанавливают после сварки стыков колонн, но до укладки ригелей и плит, распола- гаемых над ними (рис. 9.17). Элементы устанавливают на постель из раствора, для временного крепления и выверки используют подкосы и струбцины. Рис. 9.17. Установка безригельной панели жесткости: а - опускание на растворную панель; б - выверка н закрепление панели, / - колонна. 2 - панель, 3 - ригель; 4 - разметочные риски; 5 - постель из раствора; 6 - закладные детали, 7 - рейка-от- вес; 8 - монтажный столик 340
9.2.4. Монтаж панелей перекрытий Панели перекрытий монтируют после полного закрепления стенок жесткости и ригелей. Связевые плиты укладывают на полки ригелей после приварки ригелей к консолям колонн. При многоэтажных колон- нах сначала укладывают связевые плиты нижнего, а затем верхних этажей яруса. Часто плиты нужно заводить внутрь ячейки между верхними, уже установленными ригелями, поэтому их подают к месту уклад- ки в наклонном положении (рис. 9.18). При такой подаче панели перекрытия сначала на консоли ригелей укладывают нижний конец плиты, затем опускают и выравнивают другой. После установки связевой плиты в проектное положение ее временно крепят при помощи электроприхватки сразу к четырем ригелям, а затем сни- мают стропы. Полученная ячейка из четырех колонн, двух ригелей и двух связе- вых плит, соединенных точечной сваркой, имеет достаточную жест- кость и неизменяемость. Поэтому разрешается осуществить оконча- тельное соединение всех элементов между собой на сварке протяжен- ными швами с заделкой стыков и швов. Рядовые плиты перекрытий сначала первого, а затем следующих этажей укладывают на слой раствора или цементно-песчаной пасты. При необходимости предварительно уровень опорных поверхностей выравнивают слоем цементного раствора. Панели поднимают за петли или технологические отверстия. После укладки всех рядовых плит ячейки приваривают закладные детали плит к закладным деталям ри- гелей. Швы между плитами перекрытий заделывают раствором или за- моноличивают бетоном. Рис. 9.18. Укладка связевой (распорной) (я) и рядовой (б) плит перекрытия 341
Плиты перекрытий верхних этажей монтируют так же, как и при возведении нижнего этажа. Лестничные площадки и марши каркас- но-панельных зданий монтируют как в крупнопанельных зданиях. После закрепления всех элементов каркаса на одном этаже присту- пают к монтажу элементов следующего этажа. 9.2.5. Монтаж каркаса с применением группового кондуктора Благодаря применению групповых кондукторов на четыре колонны или комплекта пространственных рамно-шарнирных индикаторов (РШИ) сразу на 16 колонн, обеспечивается временное закрепление и заданная точность установки колонн и других конструкций принуди- тельными приемами. Работы на новом ярусе начинают всегда с уста- новки и выверки групповых кондукторов (индикаторов). Групповой кондуктор предназначен для сборки каркаса с колонна- ми длиной до 18 м. Разработаны варианты кондукторов для разных се- ток колонн. Кондуктор состоит из четырех стоек, связанных между со- бой поясами в виде ферм. Он оснащен поворотными площадками, а также подмостями, обеспечивающими удобство и безопасность вы- полнения работ при укладке и сварке ригелей двух этажей. Кроме того, на стойках кондуктора укреплены два ряда хомутов. Нижний и верхний ряды хомутов служат для выверки и временного закрепле- Р и с. 9.19. Кондуктор групповой для монтажа одноэтажных колонн: 1 - монтируемая колонна; 2 - кондуктор; 3 - винтовые зажимы; 4 ~ шарниры; 5 - рама кондукто- ра; 6 - оголовок колонны 342
ния соответственно низа и верха устанавливаемой колонны. Верх ко- лонны крепится под консолями колонн второго этажа. На кондукторе имеются подкосы для его временного крепления к ранее смонтирован- ным конструкциям, а также струбцины для выверки и временного кре- пления стенок жесткости и стен-перегородок. Подготовка группового кондуктора к работе осуществляется сле- дующим образом. Кондуктор краном подают на перекрытие монтируе- мого этажа, устанавливают на деревянные подкладки и прикрепляют к ранее смонтированным конструкциям при помощи четырех подко- сов, каждый из которых имеет крюк и стяжную муфту. При установке кондуктора для монтажа колонн в стаканы фундаментов его прикреп- ляют к петлям фундаментов, а при установке кондуктора на перекры- тие он раскрепляется к монтажным петлям ригелей. Групповые кон- дукторы разработаны для монтажа колонн высотой на один (рис. 9.19) и на два этажа (рис. 9.20). Перед установкой колонн необходимо повернуть в рабочее поло- жение и закрепить рабочие площадки, подготовить нижние и верхние хомуты, оставив их в раскрытом состоянии. Монтажники находятся у оголовка нижестоящей колонны и на верхней площадке группового кондуктора. Они принимают подаваемую краном колонну, заводят ее в хомуты, опускают на нижестоящую колонну, после чего хомуты за- Р и с. 9.20. Кондукторы групповые для монтажа колонн: а - кондуктор с подвижной рамой; б - то же, с неподвижной рамой; 1 - монтируемая колонна; 2 - рама кондуктора. 3 - захват за конструкцию; 4 - подвижная рама; 5 - лестница; 6 - поворот- ная люлька; 7 - подмости; 8 — захват за опору; 9 — оголовок ранее смонтированной колонны 343
крывают. Зажимными винтами на хомутах колонну временно крепят и после этого расстроповывают. Ее выверяют теодолитом по двум вза- имно перпендикулярным осям. Ригели и связевые плиты (плиты-вкла- дыши) укладывают с выдвижных площадок. Для обеспечения непрерывного процесса монтажа конструкций комплект монтажного оснащения должен состоять из четырех груп- повых кондукторов. Монтируют каркас здания в последовательности, общей, но имеющей специфические особенности, для всех видов кон- дукторов. В двух установленных первоначально групповых кондукто- рах монтируются 8 колонн, на консоли первого яруса устанавливают 6 ригелей, сверху укладывают связевые плиты и после выверки и окончательной сварки монтируют пролетные плиты в средней ячей- ке. Аналогично монтируют конструкции второго (и третьего) яруса. Далее кондукторы поднимают краном из ячеек и переставляют на следующий монтажный участок, в освободившихся ячейках уклады- вают пролетные плиты перекрытий сначала на нижнем, а затем на следующем этаже. 9.2.6. Монтаж каркаса с применением рамно-шарнирного индикатора Комплект рамно-шарнирных индикаторов (РШИ) включает 4 ин- дикатора (групповых кондуктора), жестко соединенных между собой в единую пространственную конструкцию поперечными и продоль- ными связями из стальных труб. Как и на обычном групповом кон- дукторе имеются кольцевые подмости и поворотные площадки, рас- положенные в уровне нижнего и верхнего этажей яруса колонны. На раме каждого кондуктора закреплены угловые упоры, служащие для фиксации и временного крепления колонн. Особенностью РШИ явля- ется наличие продольных и поперечных горизонтальных связей, ко- торые жестко фиксируют положение всех четырех составляющих РШИ групповых кондукторов. Модификации РШИ позволяют монтировать каркасы с различными объемно-планировочными параметрами. За базовый вариант принят рамно-шарнирный индикатор для ячейки 6 х 6 м с двухэтажной раз- резкой колонн. Комплект монтажного оснащения должен включать не менее че- тырех РШИ. Устанавливаются отдельные групповые кондукторы РШИ и переставляются с одной позиции на другую монтажным кра- ном в строго определенном порядке, указанном в проекте производ- ства работ. 344
После установки, закрепления и выверки комплекта РШИ монти- руют колонны, положение которых в плане и по вертикали фиксируют с заданной точностью поворотными и откидными хомутами рамы. При установке колонну осторожно подводят краном к угловым упорам РШИ и плавно опускают на оголовок колонны нижнего яруса. Низ ко- лонны перемещают монтажным ломиком, совмещая стыкуемые арма- турные выпуски колонны или осевые риски устанавливаемой колонны с рисками осей колонны нижнего яруса. Для приведения верха колон- ны в проектное положение и временного закрепления грани колонны натяжным устройством прижимают к фиксирующим граням углового упора РШИ. Стыки установленных колонн сваривают. Для удобства работы монтажников на пространственных подмостях РШИ, располо- женных в двух уровнях, смонтированы поворотные площадки монтаж- ников, с которых удобно обрабатывать стыки колонн. Монтаж каркаса с одной стоянки РШИ (16 колонн) производят на высоту двух этажей (при двухэтажной разрезке колонн) при следую- щей очередности процессов: устанавливают и сваривают между собой по высоте все колон- ны; устанавливают на консоли колонн и приваривают к ним ригели первого, а затем и второго этажа; укладывают и приваривают к ригелям все межколонные плиты первого, а затем и второго этажа; устанавливают необходимые по проекту перегородки на первом этаже; укладывают в ячейках без РШИ плиты перекрытий первого эта- жа; устанавливают в пролетах между РШИ сборные перегородки на втором этаже; укладывают в ячейках без РШИ плиты перекрытий второго эта- жа; переставляют РШИ на новый монтажный участок, а в освобо- дившихся ячейках монтируют недостающие элементы; монтируют лестничные площадки и марши вслед за монтажом элементов каркаса. РШИ переставляют на новую позицию только после выполнения всех сварочных работ, предусмотренных в смонтированных ячейках проектом. После перестановки РШИ на новый монтажный участок в освободившихся ячейках монтируют плиты перекрытий первого и потом второго этажей. До укладки плит предварительно в ячейки должны быть поданы материалы для устройства перегородок и выпол- нения послемонтажных работ. 345
9.2.7. Навеска стеновых панелей В каркасных зданиях панели наружных стен, как правило, навес- ные. Навеску панелей осуществляют после окончательного закрепле- ния несущих конструкций на захватке (в пределах температурного блока). В зависимости от конструктивного решения здания при монтаже стеновых панелей захваткой по высоте может быть один, два и более этажей. Стены с двухрядной разрезкой, включающей поясные и про- стеночные панели, монтируют поэтажно. При ленточном остеклении стены состоят лишь из поясных панелей. Высота захватки в этом слу- чае не ограничивается и принимается равной или кратной высоте яру- са для монтажа несущих конструкций каркаса. До установки навесных панелей разбивают установочные риски, определяющие проектное положение панелей в продольном и попереч- ном направлениях, а также по высоте. Риски для установки панелей в плане наносят на колонны и плиты перекрытия, привязывая к разби- вочным осям здания, а риски для установки панелей по высоте нано- сят на грани колонн, привязывая к монтажному горизонту. В многоэтажных промышленных зданиях навесные стеновые пане- ли часто бывают значительно легче тяжелых элементов каркаса. По этой причине наружные стены нередко монтируют в самостоятельном потоке самоходными кранами необходимой грузоподъемности. Монтаж наружных стеновых панелей выполняют с отставанием на один ярус, и редко - непосредственно после установки элементов кар- каса на этаже. Их устанавливают после возведения и окончательного закрепления несущих конструкций каркаса на этаже или захватке (рис. 9.21). Высота монтажного яруса для стеновых панелей соответствует обычно этажу при одноэтажных колоннах каркаса, но может быть выше при двух- и трехэтажных колоннах. При монтаже многоэтажных каркасных зданий длина ветвей стро- па должна быть такой, чтобы крюк и нижний блок полиспаста были выше перекрытия следующего этажа. Рабочее место монтажников на- ходится непосредственно на перекрытии, если панели устанавливают на его уровне, или на переставных инвентарных подмостях, при уста- новке панелей выше перекрытия. Снаружи все швы заделывают с под- весных подмостей. Подача стеновых панелей к месту установки в каркасных зданиях осложняется установленными ранее конструкциями каркаса, поэтому панели при подъеме удерживают от разворота и удара об уже установ- ленные конструкции двумя оттяжками. Если панель нельзя подать кра- ном точно к месту установки, то монтажники подтягивают ее, пользу- 346
6) 2 Р и с.9.21. Монтаж стеновых панелей: а — установка панелей с помощью фиксаторов; б - то же, механической траверсой; 1 - фиксатор; 2 - траверса; 3 - монтажная площадка ясь оттяжками или крюком на длинной рукоятке. Панель устанавлива- ют на растворную постель вертикально, совмещая наружную грань с гранью нижележащей панели, а в продольном положении, ориенти- руясь по установочным рискам. После выверки панели по вертикали ее закрепляют монтажными приспособлениями и освобождают от строп. При монтаже панелей стен с двухрядной поэтажной разрезкой по- ясные панели прикрепляют угловыми струбцинами к колоннам либо подкосами к петлям плит перекрытия. Простеночные панели также можно временно закреплять подкосами к плитам перекрытия или спе- циальными струбцинами к ранее установленным поясным панелям. Этими же приспособлениями приводят панели в плоскость стены, обеспечивая ее вертикальность. Стены двухрядной разрезки монтируют в пределах захватки в го- ризонтальном положении - сначала поясные панели, затем простеноч- ные. Существуют специальные траверсы для подъема, наведения на место и тщательной навески с выравниванием, доводкой и поддержи- ванием панели. Расстроповку осуществляют после постоянного закреп- ления низа панели, выверки и временного закрепления верха. Постоян- но закреплять верх панели допускается после ее расстроповки. При монтаже со склада при нечетном количестве пролетов допус- тимо расположение монтажного крана внутри здания в среднем проле- те. В случаях, когда тяжелые многоэтажные колонны расположены только в нижних этажах зданий, целесообразно применять комбиниро- ванную схему монтажа, при которой тяжелые колонны устанавливают 347
в стаканы фундаментов стреловым краном, а вышестоящие колонны и остальные конструкции здания монтируют при помощи башенного крана. 9.3. Монтаж конструкций крупнопанельных зданий 9.3.1. Общие положения Многоэтажные крупнопанельные здания предназначаются для жи- лья, реже - в качестве гостиниц и объектов административного назна- чения. Конструктивная схема крупнопанельных зданий чаще всего со- стоит из несущих наружных и внутренних стеновых панелей и плит перекрытий, обеспечивающих горизонтальную жесткость сооружения; при поперечных несущих стенах ограждение здания может выполнять- ся из самонесущих или навесных стеновых панелей. При выполнении подготовительных работ при возведении подзем- ной части здания особое внимание уделяется геодезическому обеспе- чению монтажа, которое подразумевает инструментальную разбивку технического подполья, вертикальную съемку поверхности ростверка, определение монтажного горизонта, установку маяков. Геодезическая разбивка при установке внутренних стеновых панелей заключается в выносе на поверхности ростверка проектных осей базовых панелей и рисок со стороны наружных стен, по которым в процессе монтажа осуществляется ориентация поперечных стеновых панелей по их тор- цевым граням. Кроме того, на поверхность ростверка выносятся про- ектные оси наружных и продольных внутренних стеновых панелей. До начала монтажа конструкций любого типового этажа необходи- мо выполнить необходимые геодезические работы. На перекрытие пе- реносят теодолитом основные и вспомогательные оси здания, фикси- руют их рисками, размечают места установки маячных или базовых панелей. На этаже закрепляют монтажный горизонт и наносят риски, опре- деляющие положение вертикальных швов и плоскостей панелей. Для каждой панели горизонт отмечают двумя марками (деревянными или из раствора) на расстоянии 15...20 см от ее боковых граней, для на- ружных панелей марки устанавливают у наружных поверхностей зда- ния. Толщина марок определяется по результатам нивелирования, верх всех марок должен быть на уровне расчетной отметки (монтажного го- ризонта). 348
К монтажу конструкций очередного этажа можно приступать после полной установки, выверки и окончательного закрепления — сварки и замоноличивания стыков, всех элементов нижележащего этажа. Работы на новом этаже начинают с подготовки рабочей зоны, кото- рые включают установку ограждения зоны монтажа, подачу в зону ра- бот монтажной оснастки, инструмента и изделий, используемых в про- цессе установки конструкций (рис. 9.22). Последовательность установки конструкций даже зданий одного типа и серии может значительно отличаться в зависимости от приня- той организации работ: монтаж со склада, монтаж непосредственно с транспортных средств, монтаж силами монтажного потока домо- строительного комбината. В обобщенном виде технология монтажа до- пускает метод свободной установки элементов с применением индиви- дуального монтажного оснащения и принудительный монтаж элемен- тов с созданием жестких ячеек. Свободная установка предполагает, что каждый элемент в процес- се подъема не ограничен в своем перемещении, но в зоне установки его опускают и доводят в процессе выверки до проектного положения. Элемент временно закрепляют и выверяют индивидуальными приспо- соблениями и средствами контроля. Устойчивость панелей наружных стен обеспечивается подкосными струбцинами, а внутренних - под- косными или угловыми. Разрыв по времени между установкой смеж- Р и с. 9.22. Схема организации рабочего места при монтаже панелей наружных стен: 1 - ограждения по периметру перекрытия; 2 - ограждение лестничной площадки; 3 — постоянное ограждение лестничного марша; 4 - защитные щиты перекрытия лифтовых шахт; 5 - щиты над проемами перекрытия; б — щиток прожекторного освещения; 7 — контейнер с гернитовым шнуром, теплоизоляционными вкладышами, монтажными связями; 8 — контейнер для монтажного оснаще- ния; 9 - ящик с инструментом; 10 - подкосы; 11 — ящик с раствором 349
ных наружных панелей и примыкающей к стыку панели внутренних стен позволяет заделывать стыки с наклейкой гидроизоляционного слоя и утепляющего пакета. Данная схема применима и при монтаже с транспортных средств, когда доставляются на стройку и последова- тельно устанавливаются панели одного типа. Основной недостаток — потребность в большом количестве временных креплений. Принудительный монтаж панелей ведут с использованием специ- альной оснастки для последовательного создания жестких ячеек или жесткой установки базовых панелей. Обычно монтажные работы на этаже начинаются с установки панелей лестничной клетки, в резуль- тате создается жесткая ячейка, обеспечивающая устойчивость примы- кающих конструкций здания в процессе монтажа. В зданиях с попе- речными внутренними несущими стенами после установки и закреп- ления первой панели все последующие крепят между собой распор- ными штангами (горизонтальными связями), позволяющими на ста- дии окончательной установки элемента ограничить его перемещение в пределах заданного допуска. Применяемое для такого монтажа обо- рудование называют групповым, при его использовании отпадает на- добность в геодезической выверке элементов. Остальные элементы этажа монтируют свободным методом с применением индивидуаль- ного оснащения. 9.3.2. Монтаж подземной части здания Монтаж конструкций подземной части основан на применении тех- нологии опережающей установки панелей поперечных внутренних стен и принудительной их фиксации по геометрическим осям калибро- ванными штангами. Монтаж предусматривается выполнять по захват- ной схеме при захватке, равной двум секциям. Монтаж на захватке начинается с установки базовых панелей и производится в следующей технологической последовательности: посекционный монтаж внутренних стен; посекционный монтаж панелей наружных стен цоколя; монтаж элементов лифтовых шахт, лестничных площадок и мар- шей; монтаж панелей перекрытия; монтаж элементов входов. Особое внимание должно быть уделено установке базовых пане- лей, обеспечению вертикальности их геометрических осей, так как от этого зависит точность монтажа последующих панелей. Для временно- го закрепления базовых панелей используют инвентарные петли и те- лескопические подкосы, низ которых следует крепить к специальным 350
петлям, закладываемым при бетонировании ростверка. После выверки и закрепления базовых панелей монтируют рядовые панели. Стеновую панель, поданную краном к месту установки и опущен- ную на высоту 30 см над этим уровнем, принимают монтажники и, удерживая от поворота, опускают, не доводя до растворной постели на 3...4 см. В таком положении закрепляется на панели нижняя штанга (в проеме для пропуска коммуникаций), а затем закрепляются две штан- ги поверху для фиксации с ранее установленной панелью. Панель, ориентируя внешний торец панели по рискам, опускают на растворную постель. Она, будучи закрепленной в трех точках, в при- нудительном порядке занимает проектное положение. Установленную панель расстроповывают, подштопывают раствор, убирают излишки раствора, готовят место для новой панели. При посадке панели на растворную постель при трех точках фикса- ции гарантируется параллельность панели по отношению к базовым по геометрическим осям. Получение заданного расстояния между уста- навливаемыми панелями обеспечивается соединением каждой после- дующей штанги с предыдущей. Безлюфтовое соединение штанг между собой и осевое соединение с панелями, позволяет обеспечить высокую точность монтажа. Монтаж внутренних продольных панелей произво- дят с временным креплением их монтажными связями к ранее уста- новленным поперечным внутренним стенам. После завершения монтажа внутренних несущйх панелей в преде- лах секции производят монтаж цокольных панелей. Наружную (цо- кольную) панель подают краном к месту установки, опускают на по- стель из раствора, ориентируя по рискам геодезической разбивки, и производят окончательную установку низа панели. Затем закрепляют панель монтажными связями. Закрепление панели производится сле- дующим образом. Крюк захвата монтажной связи закрепляют за подъ- емную петлю монтируемой цокольной панели, а струбцину - за верх внутренней поперечной стеновой панели. Надвигают предохранитель- ную втулку на крюк и прижимают ее натяжной гайкой. Таким обра- зом, осуществляется закрепление панели к двум примыкающим внут- ренним панелям, работа производится со специальных подставок или подмостей. После временного закрепления панели производят, ее выверку, из- меняя наклон панели вращением стяжной муфты монтажной связи. После окончательной выверки производят расстроповку панели. Далее подштопывают панель, подбирают раствор и готовятся к установке очередной наружной панели. 351
После монтажа и постоянного закрепления, в соответствии с про- ектом производства работ, внутренних и наружных стеновых панелей на захватке монтажные приспособления снимают и производят монтаж панелей перекрытия. До начала работ по монтажу панелей перекрытия над подвалом выполняются подготовительные процессы - срезают подъемные петли на стеновых панелях, расстилают раствор, готовят приспособления и инструмент для монтажа. Подъем панели перекрытия может осуществляться с панелевоза (рис. 9.23) или из пирамиды на приобъектном складе. Применяе- мое грузозахватное устройство позволяет в процессе перемещения панели к месту укладку ее автоматический перевод из вертикаль- ного положения в горизонтальное (рис. 9.24). Поданную к месту монтажа панель принимают монтажники на высоте 30...50 см Рис. 9.23. Последовательность операций по строповке, подъему и кантованию пане- лей перекрытия: 1 - строповка панели за верхние подъемные петлн; 2 - освобождение панели от транспортного страховочного каната; 3 - строповка панели за нижние подъемные петли; 4 - начало подъема па- нели к месту монтажа; 5 - автоматический перевод панели из наклонного в горизонтальное поло- жение; б — укладка панели в проектное положение 352
и медленно опускают на несущие стены. При натянутых стропах монтажники про- изводят выверку проектного положения панели с перемещением ее при помощи монтажным ломиков. После окончательной выверки и при отсутствии отклонений па- нели от проектного положения произво- дится ее расстроповка. Первую панель перекрытия монтажники принимают и укладывают в проектное поло- жение со специальных подставок, предвари- тельно установленных у мест ее опирания за пределами вертикальной проекции проектно- го положения панели. Завершив монтаж конструкций на первой захватке, звено монтажников переходит на вторую и производит там работы в такой же последовательности. На первой захватке в это время приступают к сопутствующим процессам - герметизации и замоноличива- нию вертикальных стыков, разделке примы- каний между панелями и т. д. Рис. 9.24. Универсальная траверса с дистанционной отцепкой крюков грузоподъ- емностью 10 т: 1 - подвеска; 2 - обойма с бло- ками, 3 - чалочная ветвь, 4 - уравнительный канат 9.3.3. Монтаж надземной части здания При монтаже надземной части рекомендуется размер захватки при- нимать равной двум секциям. Монтаж на захватке начинается с уста- новки элементов лифтовых шахт и производится в следующей техно- логической последовательности: монтаж панелей наружных стен; монтаж панелей внутренних стен; монтаж добора - перегородок, санитарно-технических кабин, вентиляционных и электротехнических блоков; монтаж лестничных маршей и площадок; монтаж панелей перекрытий и плит лоджий. До начала монтажа конструкций каждого этажа должны быть: завершены все монтажные и сопутствующие работы на предыду- щем этаже; произведена геодезическая проверка точности смонтированных конструкций нижележащего этажа; 353
выполнена геодезическая разбивка осей и разметка мест установ- ки конструкций, определен монтажный горизонт на основе ниве- лировочных данных и установлены маяки; приняты выполненные работы по нижележащему этажу и со- ставлен акт поэтажной приемки скрытых работ. При выполнении подготовительных процессов к монтажу панелей наружных стен необходимо установить теплоизоляционные вкладыши в горизонтальных стыках и водоотводящие сливы из алюминиевого сплава в местах пересечения горизонтальных и вертикальных стыков, произвести наклейку гернита на горизонтальные гребни панелей на- ружных стен нижележащего этажа. Монтаж панелей наружных стен начинают с установки панелей с одного торца здания. Временное крепление этих панелей производят при помощи подкосов, закрепляемых одним концом в технологическое отверстие панели перекрытия, другим - за монтажную петлю панели наружной стены. После установки панелей наружных стен в пределах, определен- ных технологической последовательностью, производят монтаж пане- лей внутренних стен. Перед установкой панелей внутренних стен должны быть приварены в соответствии с проектом постоянные связи, соединяющие панели наружных стен между собой и с панелями пере- крытия, наклеена лента «Герволент» и установлены утепляющие вкла- дыши в вертикальных стыках наружных стен. Монтаж панелей внутренних стен производят с временным крепле- нием их монтажной связью к панелям наружных стен и установкой в дверном проеме монтажной опоры. Возможны другие варианты кре- пления - монтажная связь с одной стороны и телескопический под- кос (с инвентарной петлей) с другой стороны; разрешен и третий вари- ант, когда при помощи двух монтажных связей с инвентарными петля- ми монтируемую панель закрепляют к ранее установленным панелям внутренних стен (рис. 9.25). После монтажа и постоянного закрепления в соответствии с проек- том панелей наружных и внутренних стен и элементов добора на за- хватке, монтажные приспособления снимают и приступают к монтажу панелей перекрытия. Монтаж конструкций ведется с установкой нижней их части по шаблону относительно ориентировочных рисок геодезической разбив- ки, а временное закрепление и выверка производятся при помощи монтажной оснастки и навесной рейки-отвеса. После завершения монтажа всех конструкций на первой захватке, звено монтажников переходит на вторую захватку и производит рабо- ты в аналогичной последовательности. На первой захватке в это время 354
Рис. 9.25. Фрагмент схемы расстановки оснастки при монтаже этажа: 1 - подкос для панелей наружных стен; 2 - подкос для монтажа панелей внутренних стен; 3 - уд- линенный подкос; 4 - монтажная связь; 5 - инвентарная петля; 6 - монтажная опора для панелей внутренних стен; 7 - стойка для крепления перегородок; 8 - монтажный зажим; 9 - удлиненная струбцина для наружных стеновых панелей; 10 - винтовой захват для подкосных струбцин приступают к сопутствующим процессам - герметизации и замоноли- чиванию вертикальных стыков, разделке примыканий между панелями и т. д. Для обеспечения устойчивости всех элементов при монтаже обяза- тельно строгое соблюдение последовательности их установки, реко- мендованное технологической картой. 9.3.4. Монтаж наружных стеновых панелей Для подъема стеновых панелей размером на комнату использу- ют двухветвьевой строп (рис. 9.26), на две комнаты и панелей больших размеров - четырехветвьевые универсальные траверсы (рис. 9.27). При подготовке к монтажу наружных панелей проверяют правиль- ность расположения маяков, наличие ориентирных рисок геодезиче- ской разбивки, очищают опорную поверхность и расстилают раствор. При герметизации горизонтального стыка пористым шнуром на по- верхности выступа (зуба) шнур наклеивают сразу на нескольких пане- лях на мастике, сверху его также проклеивают. Верх растворной по- 355
Рис. 9.26. Строповка и подъем стеновой панели со смещенным центром тя- жести: 1 - универсальная траверса; 2 — чал очная ветвь с уравнительным канатом Рис. 9.27. Строповка и подъем сте- новой панели за четыре подъемные петли: 1 - универсальная траверса; 2 - чалочная ветвь с уравнительным канатом стели должен быть на 3...5 мм выше уровня маяков, постель не долж- на доходить до обреза стены на 2...3 см, чтобы, выдавливаясь, раствор не загрязнял фасад. В основание каждой стеновой панели укладывают по нивелиру деревянные или растворные марки толщиной 12 мм (среднее значение), толщина отдельных марок определяется по резуль- татам нивелирования. Такими маяками обеспечивается точность уста- новки панелей по высоте в момент опускания их на свежий раствор. Перед подъемом стеновой панели должно быть проверено наличие закладных деталей, монтажных и подъемных петель, осуществлены строповка и подъем элемента. Панель начинают направлять на плоскость установки на высоте 30 см от перекрытия, устанавливают панель, контролируя монтажный зазор с ранее.установленной панелью и по ближайшей риске плоскости сте- ны. При приеме панели монтажники располагаются у ее торцов, поэто- му обязаны зацепиться фалом предохранительного пояса за подъем- ную петлю панели перекрытия. Наружную стеновую панель при опускании на растворную панель ориентируют по рискам геодезической разбивки. При отсутствии су- щественных отклонений панели от ее проектного положения — пра- 356
Рис.9.28. Схема временного крепления панели наружной стены: 1 — технологическое отверстие; 2 — подкос для монтажа панелей наружных стен Рис.9.29. Подкос с трехсторонним за- хватом для временного крепления на- ружных стеновых панелей: / - предохранительная втулка; 2 - натяжная гайка; 3 - внутренняя гайка; 4 — винт с крю- ком; 5 - ограничитель; 6 - штанга; 7 - втулка (скользящий подшипник); 8 — трехсторонний захват вильность установки по высоте, соблюдение ширины и вертикально- сти шва, правильное положение панели в плане, отсутствие наклона панели - монтажники приступают к установке низа панели, выполняя этот процесс при помощи монтажного ломика и контрольного шабло- на, они перемещают панель до монтажной риски. Опущенная на пере- крытие стеновая панель должна стоять вертикально или с небольшим наклоном внутрь. При натянутых стропах выверяют положение панели. Установлен- ную панель двумя подкосами крепят к монтажным петлям панелей пе- рекрытия (рис. 9.28) и обеспечивают натяг стяжной муфтой или на- тяжной гайкой (рис. 9.29 и 9.30). В плоскость стены панель доводят по показанию рейки-отвеса вращением натяжных гаек, постепенно подво- дя панель к вертикали, отклоняя ее наружу. Это связано с тем, что из- нутри зазор в горизонтальном шве можно зачеканить раствором, уп- лотняя шов подштопкой. Получившуюся щель с внешней стороны за- делать качественно чрезвычайно сложно. Когда панель установлена точно, снимают стропы при помощи устройства для дистанционной расстроповки и зачеканивают горизон- тальный шов панели. После монтажа панелей наружных стен в пазы 357
Рис.9.30. Подкос для монтажа панелей стен с запирающим штифтом: 1 - предохранительная втулка; 2 - натяжная гайка; 3 — внутренняя гайка; 4 - винт с врюком; 5 - ограничитель; 6 — запирающий штифт; 7 — телескопическая штанга вертикальных стыков заводят гофрированную водоотбойную ленту из алюминиевого сплава. Ленту устанавливают так, чтобы крайние гофры были обращены к фасаду. 9.3.5. Монтаж внутренних стеновых панелей и перегородок На месте установки панели сначала проверяют риски, очищают зону от мусора, подносят и размещают необходимую оснастку и инст- румент. Далее укладывают раствор равномерным слоем на 3...5 мм выше марок. Панель принимают на высоте 20...30 см над поверхно- стью установки и, разворачивая в нужном направлении, панель мед- Р и с. 9.31. Схема временного крепления панели внутренней стены с помощью монтажной связи и монтажной опоры: 1 - панель наружной стены; 2 - монтажная связь; 3 - панель внутренней стены; 4 — мон- тажная опора 358
Рис. 9.32. Монтажная связь: / - ось; 2 - проушина; 3 - крюк; 4 - предохранительная втулка, 5 - натяжная гайка, б - винто- вая нарезка, 7 - стяжная муфта; 8 - винтовой упор; 9 - струбцина пенно опускают на подготовленную постель. Если в панелях внутрен- них стен и перегородок отсутствуют монтажные петли, то применяют инвентарные петли, которые также можно использовать для временно- го закрепления монтажных приспособлений. При натянутом положении стропов производят установку низа па- нели, контролируя проектное положение ее по рискам геодезической разбивки при помощи шаблона. Проверяют правильность установки основания панели, отклонения исправляют монтажным ломиком. Да- лее устанавливают монтажную связь (рис. 9.31). С монтажного столи- ка закрепляют струбцину на панели внутренней стены, а захват той же связи - соответственно за подъемную петлю примыкающей панели на- ружной стены (рис. 9.32). При ослабленных стропах приступают к вы- верке вертикальности панели по рейке-отвесу - проверяют вертикаль- ность панели, незначительное отклонение той монтажной связи. После выверки па- нели ставят и крепят монтажную опору (рис. 9.33) в дверном проеме стеновой па- нели. Монтажная опора, предназначенная для обеспечения устойчивости панелей внутренних стен при их монтаже, пред- ставляет собой треугольную сварную раму из труб с двумя крепежными струбцина- ми, жестко приваренными к раме на высо- те 0,35 и 0,95 м от опорных башмаков. После того как монтажная опора установ- лена и закреплена винтовыми упорами (при этом оба башмака монтажной опоры должны опираться непосредственно на по- верхность перекрытия), производят рас- строповку панели устройством для дис- выправляют стяжной муф- Рис. 9.33. Монтажная опора: I - винтовые упоры; 2 - крепежная струбцина; 3 - сварная рама; 4 — опорные башмаки 359
Рис. 9.34. Схема крепления панели внутренней стены с помощью двух монтажных связей: 2 1 - закрепленная панель внутренней сте- ны; 2 - инвентарная петля; 3 - монтаж- ная саязь, 4 — монтируемая панель внут- ренней стены Рис. 9.35. Схема временного креп- ления панели внутренней стены с помощью монтажной связи и под- коса с инвентарной петлей: 1 — панель наружной стены; 2 — монтаж- ная связь; 3 - панель внутренней стены, 4 - инвентарная петля; 5 - подкос, б - винтовой захват танционной отцепки крюков. Монтажники уплотняют раствор под па- нелью с двух сторон подштопкой. Аналогично производят монтаж панелей внутренних стен при по- мощи двух монтажных связей (рис. 9.34) или монтажной связи и под- коса со струбциной - струбцина закрепляется на верхней грани стено- вой панели, внизу подкос - за монтажную петлю плиты перекрытия (рис. 9.35). Для обеспечения точности и ускорения установки внутренних па- нелей применяют фиксаторы-ловители, заранее привариваемые к за- кладным деталям или заделываемые в панели перекрытий. Фиксато- ры-ловители высотой 100 мм изготовляют из арматурной стали или полосового железа. Просвет между фиксаторами должен соответство- вать толщине панели с превышением на 3 мм. Для внутренних стен-перегородок применим другой способ вре- менного крепления. Соединение наружной стеновой панели и пане- ли-перегородки осуществляют монтажной связью, имеющей крюк для закрепления к петле наружной панели и струбцины, надеваемой на пе- регородку. Свободный конец перегородки закрепляют переносной монтажной треугольной опорой. Возможно закрепление перегородки 360
Рис 9 36. Схема временного крепления железобетонной перегородки; / - панель внутренней стены; 2 — железобе- тонная перегородка; 3 - стойка для крепления перегородок 2 Рис. 9.37. Схема крепления перегород- ки: / - панель внутренней стены; 2 - постоянная проектная связь; 3 - железобетонная перего- родка; 4 - монтажная стойка при помощи двух стоек, закрепляемых в дверном проеме (рис. 9.36). Чаще железобетонные и гипсолитовые перегородки при монтаже за- крепляют с помощью стоек и постоянных монтажных связей, привари- ваемых к закладным деталям наружных, внутренних стен (рис. 9.37) и перегородок. 9.3.6. Укладка панелей перекрытий Панели перекрытий укладывают после установки и постоянного за- крепления всех стеновых элементов на захватке и загрузки на монти- руемый этаж необходимых деталей и конструкций для достроечных работ. К месту укладки панели подают в горизонтальном положении (рис. 9.38). Если панели перекрытий на строительную площадку при- возят в вертикальном или наклонном положении, то для их перевода в горизонтальное положение применяют грузозахватные приспособле- ния с автоматическим кантователем или стационарные рамные канто- ватели. В месте укладки панели перекрытия очищают опорную поверх- ность стен и перегородок, укладывают раствор по всему контуру опорных поверхностей и расстилают его ровным слоем. Находясь на соседней, ранее уложенной панели, монтажники принимают по- даваемую краном панель, ориентируя ее над местом укладки. Па- нель плавно укладывается на постель из раствора. При натянутых 13Э-804 361
Рис. 9.38. Строповка панели перекрытия: I - универсальная траверса; 2 - чалочная ветвь с уравнительным канатом; 3 - инвентарные пет- ли-захваты; 4 — петля; 5 - коромысло-захват стропах панель рихтуют, проверяют уровнем горизонтальность по- верхности и положение панели по высоте. Для обеспечения про- ектного размера опорной площади панелей рекомендуется перед укладкой каждой панели перекрытия подгибать монтажные петли наружных и внутренних стеновых панелей. Это позволит каждую панель перекрытия по всему контуру укладывать на проектную ширину опоры. Панели перекрытий, имеющие с одной стороны вместо подъем- ных петель конусообразные технологические отверстия, стропят за предварительно установленные в эти отверстия инвентарные пет- ли-захваты (рис. 9.39). Инвентарная петля-захват предназначена для временного закрепления отсутствуют подъемные монтажных приспособлений в местах, где петли (на некоторых панелях внутренних стен и плитах перекрытий). Она пред- ставляет собой струбцину, к которой приварена специальная петля. Уста- новку инвентарного захвата на панели производят при помощи зажимного винта. После окончательной выверки и при отсутствии отклонений уложенной панели осуществляют ее расстроповку. Инвентар- ные петли-захваты вынимают из конусооб- разных отверстий после отцепки крюков. Рис. 9.39. Инвентарная петля-за- хват: / - петля; 2 - струбцина; 3 - зажим- ной винт 9.3.7. Монтаж объемных элементов Объемные элементы стропуют в соответствии с указаниями проек- та производства работ. Вентиляционные блоки и лифтовые шахты под- нимают при помощи четырехветвевого стропа (рис. 9.40); для санитар- но-технических кабин применяют четырехветвевой строп или травер- сы, строповка может осуществляться за монтажные петли сверху или снизу кабины. Санитарно-технические кабины устанавливают на слой прокален- ного песка. Предварительно на основании устраивают гидроизоляци- онный ковер из двух слоев рулонных материалов. Под элементы шах- ты лифта укладывают постель из пластичного раствора. В постель по одной из сторон утапливают две марки, верх которых соответствует монтажному горизонту, с противоположной стороны - два клина, верх которых должен быть выше монтажного горизонта. При опускании на место объемного элемента проверяют правильность его посадки на ме- сто по рискам, наружные грани ранее установленного и монтируемого элементов должны совпасть. Рихтуют клинья и доводят объемный эле- мент до вертикали. Постоянное крепление объемных элементов выпол- няют с некоторым отставанием от монтажа, дав возможность раствору швов набрать необходимую прочность. Сначала сваривают закладные детали стыкуемых блоков, затем вынимают клинья и заштопывают отверстия раствором. Отклонение положения установленных объемных элементов от проектного в нижнем сечении не долж- но превышать 8 мм, а отклонение от вертикали верха элемента — 10 мм. Относительно уровня пола лифто- вой площадки отклонение порога дверного проема объемного элемента допускается в пределах 10 мм. В процессе производства работ по монтажу строительных конструкций крупнопанельных зданий необходимо тщательно соблюдать кроме общих и специфические требования по технике безопасно- сти. Начиная с перекрытия над техподпольем, по пе- риметру перекрытия должны устанавливаться инвен- тарные ограждения, снимаемые по ходу установки панелей наружных стен. Площадки и марши лестниц должны иметь постоянные или временные огражде- ния, устанавливаемые по ходу монтажа этих конст- рукций. Все проемы в перекрытии и лестничных площадках, а также лифтовые шахты должны быть закрыты инвентарными щитами. 363 Рис. 9.40. Стро- повка и подъем объемного элемен- та: 1 - универсальная тра- верса; 2 - чалочная ветвь с уравнительным канатом 362
Расстроповку монтируемого элемента разрешается производить только после окончательной выверки проектного положения и надеж- ного закрепления монтажными приспособлениями или путем приварки постоянных связей в соответствии с проектом. Снятие монтажной ос- настки с установленного элемента допускается после установки про- ектных связей, соединяющих освобождаемый элемент с примыкающи- ми к нему конструкциями, с полным выполнением сварных швов, пре- дусмотренных проектом. 9.4. Монтаж металлических конструкций одноэтажных промышленных зданий 9.4.1. Общие положения Монтажными элементами промышленных зданий со стальными каркасами являются колонны, подкрановые балки, подстропильные и стропильные фермы, элементы фахверка, связи, стальной профили- рованный настил. Габаритные размеры отправляемых на стройки конструкций зави- сят от условий перевозки. Часто масса конструкции оказывается мень- ше грузоподъемности монтажного крана и перед монтажом конструк- цию укрупняют. Это позволяет сократить количество подъемов крана, а значит ускорить монтаж. При монтаже укрупненных конструкций достигается главное — сокращение времени работы на высоте, более рациональное использование монтажного оснащения и улучшение ус- ловий работы. Стальные конструкции поступают с заводов-изготовителей частями (отправочными марками). Строительные конструкции делят на состав- ные части, если они не помещаются на железнодорожную платформу или на специально оборудованные полуприцепы к тягачам. Для укруп- нения металлоконструкций в монтажные блоки на строительной пло- щадке оборудуют площадки укрупнительной сборки на складе конст- рукций или в непосредственной близости от зоны монтажа. Стальные фермы, балки и колонны, имеющие в стыках сборочные отверстия, фиксирующие взаимное расположение частей укрупняемых элементов, собирают на стеллажах в горизонтальном положении с применением болтов и пробок, которые фиксируют взаимное поло- жение элементов и предотвращают их сдвиг. Если нет сборочных от- верстий в местах соединения конструкций, то к стеллажам крепят фик- саторы, по которым определяют основные размеры укрупняемого эле- мента. Когда в собираемой конструкции в местах примыкания к фик- 364
саторам имеются монтажные отверстия, то в фиксаторах также сверлят отверстия и конструкции крепят к фиксаторам болтами. Стальные подкрановые балки для крайних рядов колонн укрупня- ют в вертикальном положении вместе с тормозными конструкциями. Одновременно с укрупнительной сборкой конструкции обстраивают лестницами, люльками, натягивают предохранительные канаты. На конструкции прикрепляют детали, необходимые для монтажа и сборки непосредственно в проектном положении. Для одноэтажных зданий с металлическим каркасом рекомендуется комплексный монтаж, когда в отдельной монтажной ячейке последова- тельно устанавливаются колонны, подкрановые балки, подстропиль- ные и стропильные фермы, укладывается кровельное покрытие. 9.4.2. Монтаж колонн Металлические колонны, устанавливаемые на сплошные бетонные фундаменты, можно опирать: на заранее заделанные в фундаменты анкерные болты с подлив- кой в местах соединения цементного раствора после выверки ус- тановленной колонны по двум взаимно перпендикулярным осям; непосредственно на поверхность фундаментов, возведенных до проектной отметки фрезерованной подошвы колонны без после- дующей подливки цементным раствором; на заранее установленные, выверенные (со слоем цементного раствора при необходимости) стальные опорные плиты с верх- ней строганой поверхностью (безвыверочный монтаж). При подготовке колонн к монтажу на них наносят следующие риски: продольной оси колонны на уровне низа колонны и верха фундамента. Колонны, устанавливаемые на фундаменты, обеспечивают только анкерными болтами при наличии у колонны широких башмаков и при их высоте до 10 м. Более высокие колонны с узкими башмаками кроме крепления на болтах расчаливают в плоскости наименьшей жесткости с двух сторон. Расчалки закрепляют на верхней части колонны до ее подъема и при установке раскрепляют к якорям или рядом располо- женным фундаментам. После натяжения расчалок с колонны можно снимать стропы. Снимать расчалки можно только после закрепления колонн по- стоянными элементами. Устойчивость колонн в направлении оси зда- ния обеспечивают подкрановыми балками и связями, установленны- ми после монтажа первой пары колонн и соединяющей их подкрано- вой балки. 365
Металлические колонны, устанавливаемые на фундаменты, закреп- ляют в процессе монтажа анкерными болтами (рис. 9.41). Если под ос- нование колонны подложены металлические прокладки, то они долж- ны быть приварены. Колонны верхних ярусов (например, во встроен- ной этажерке) крепят высокопрочными болтами или сваривают. Выверка конструкций каркаса, особенно колонн, требует больших затрат труда. Применение метода безвыверочного монтажа позволяет улучшить качество работ при одновременном сокращении сроков воз- ведения сооружения. Для безвыверочного монтажа необходима соответствующая подготовка конструкций на заводе-изготовителе и на строительной площадке. Повы- шенная точность изготовления конструкций обеспечивается следующим: конструкции башмака колонн и опорной плиты башмака изго- товляют и поставляют на объект раздельно; торцы двух ветвей колонн должны быть фрезерованными; опорные плиты изготовляют строгаными. К каждой опорной плите должны быть приварены 4 планки с на- резными отверстиями для установки болтов; на ветви колонн должны быть нанесены осевые риски. При безвыверочном способе монтажа стальные колонны опирают- ся на стальную плиту. В этом случае поверхность фундаментов бето- нируют ниже проектной отметки на 50...60 мм и после точной уста- новки плиты подливают цементным раствором. Опорную плиту уста- навливают регулировочными болтами на опорные планки, которые должны быть забетонированы в фундамент заподлицо с его поверхно- стью как закладные детали. Опорную плоскость плиты выставляют ре- гулированием гаек установочных винтов по нивелиру. Величина фак- тической отметки опорной плиты не должна отличаться от проектной больше, чем на 1,5 мм. Рис. 9.41. Схема установки (о) и постоянного закрепления (б) металлической колон- ны на опоре: I — фундаментная плита; 2 — опорная плита (башмак); 3 - колонна; 4 - колпачок для сохранения резьбы при монтаже, 5 - анкер; б - гайка; 7 - сварка 366
При установке колонны осевые риски на ее ветвях совмещают с рисками, нанесенными на опорных плитах, что обеспечивает проект- ное положение колонны, и она может быть закреплена анкерными болтами. Дополнительного смещения колонны для выверки по осям и по высоте в этом случае не требуется. После установки расчалок к смонтированным конструкциям колонн и их натяжения начинают монтировать подкрановые балки. Установленные по осевым рискам подкрановые балки не требуют дополнительной выверки. После их за- крепления на болтах снимают расчалки. 9.4.3. Монтаж подкрановых балок Подкрановые балки устанавливают сразу после монтажа колонн в монтажной ячейке. При подъеме подкрановую балку удерживают двумя оттяжками. Принимающие балку на высоте монтажники нахо- дятся на подмостях или площадках, на монтажных лестницах. Они удерживают конструкцию от соприкосновения с ранее установленными элементами и разворачивают ее в нужном направлении перед установ- кой. Правильность опускания балки контролируют по совпадению ри- сок продольной оси на балке и консоли, а также по риске ранее уста- новленной балки. Отклонение от вертикали устраняют, устанавливая под балку металлические подкладки. Балку временно крепят анкерны- ми болтами. При установке колонн с фрезерованными подошвами на фундамен- ты, забетонированные до проектной отметки, или на строганые метал- лические плиты положение подкрановых балок выверяют только по направлению главной оси. 9.4.4. Фермы и покрытие из стального профилированного настила Подготовка фермы к монтажу состоит из следующих операций: ук- рупнительной сборки, обустройства люльками, лестницами и расчалка- ми, строповки, подъема в зону установки, разворота при помощи рас- чалок поперек пролета, временного крепления с использованием кон- дукторов, расчалок, распорок между фермами и оттяжек. Положение фермы выверяют по положению осевых рисок на торцах фермы. В зависимости от их массы и длины фермы поднимают при помо- щи траверс одним или двумя кранами. Строповку ферм производят только в узлах верхнего пояса, чтобы в стержнях не возникали изги- бающие усилия; фермы стропят в четырех точках траверсами с полу- 367
автоматическими захватами дистанционного управления. При больших монтажных нагрузках производят временное усиление элементов дере- вянными пластинами или металлическими трубами. Первую поднимае- мую ферму разворачивают при помощи оттяжек в проектное положе- ние на высоте 0,5...0,7 м над верхом колонн, опускают на монтажные столики, приваренные к колоннам, временно закрепляют на болтах, выверяют и осуществляют окончательное крепление. При подъеме во избежание раскачивания, ее поддерживают четырьмя гибкими оттяж- ками. После установки и закрепления первой фермы и раскрепления ее четырьмя растяжками устанавливают вторую, которую связывают с первой при помощи прогонов, связей и распорок, они все вместе обра- зуют жесткую пространственную систему. На колоннах средних рядов ферму дополнительно соединяют болтами с фермами рядом смонтиро- ванного пролета. При схемах здания со стропильными и подстропильными фермами .последние имеют длину 11,75 м и их устанавливают на колонны с за- зорами в 25 см. В этом зазоре устанавливают надколонник, на кото- рый будет опираться стропильная ферма покрытия. Покрытия из стального профилированного настила применяют в зданиях с металлическим и железобетонным каркасом для облегче- ния его массы, а также при монтаже покрытий крупными блоками. На монтаж могут поступать утепленные панели профилированного насти- ла заводского изготовления. Стальной профилированный настил - это панель из оцинкованного, а затем покрытого антикоррозионным слоем стального листа длиной 3...12 м, толщиной 0,8...1 мм с продольными гофрами высотой 60, 79 мм и более. Ширина листов настила 680...845 мм, длина кратна трем - 6, 9 и 12 м и назначается проектом в соответствии с расположением про- гонов ферм (рис. 9.42). Листы укрупняют в карты на горизонтальных стендах, оборудован- ных выверенными по размерам карт упорами, и соединяют между со- бой комбинированными заклепками или контактной точечной сваркой. После раскладки листов ручной электродрелью просверливают отвер- стия для заклепок в местах соединения листов в волне нахлестки. От- верстия сверлят в соответствии с проектом, обычно через 50...60 см. В просверленные отверстия устанавливают заклепки, соединяя, таким образом листы в единую карту нужного размера. Покрытия из профилированного настила нецелесообразно монтиро- вать поэлементным (полистовым) способом из-за большой трудоемко- сти - весь объем работ приходится выполнять на высоте. Чаще монти- 368
a) Рис. 9.42. Покрытие из стального профилированного настила: б - схема покрытия; б - соединение листов настила комбинированной заклепкой; в - последова- тельность установки заклепки, г - крепление настила самонарезающим винтом; д - крепление на- стила дюбелем: е - дюбель; / - стальной прогон; 2 - настил; 3 - соединение настила с прогоном самонарезающим винтом в месте стыка; 4 - то же, в промежутках (пазах) настила; 5 - заклепка из алюминиевого сплава; б — стальной стержень; 7 - самонарезающий винт, 8 — стальная шайба, 9 - уплотнительная шайба; 10 - инструмент для постановки заклепок; // - дюбель; 12 - полиэтиле- новая прокладка; 13 - полиэтиленовый наконечник руют покрытия картами указанных выше размеров. Собранные карты монтируют по ходу монтажа конструкций покрытия (вслед за монтажем колонн и подкрановых балок). Стенд, на котором собираются карты по- крытия, переставляют по необходимости краном на новые стоянки. 369
Карту стропят согласно схеме строповки и в зависимости от разме- ра карты поднимают краном и подают к месту укладки. Настил в виде листов или предварительно укрупненных карт размером 6 х 6, 6 х 12, 12 х 12 м укладывают на прогоны кровли или блока покрытия. Прого- ны покрытия устанавливают по узлам ферм, а при применении ферм из прямоугольных замкнутых профилей - непосредственно на верхние пояса ферм. Положение карт профилированного настила подгоняют по рискам разметки мест укладки. Карты крепят к прогонам самонарезающимися оцинкованными винтами, реже дюбелями и электрозаклепками. Для крепления насти- лов покрытия к прогону в них предварительно при помощи электроин- струмента просверливают сквозные отверстия диаметром 5,5 мм, затем в эти отверстия заворачивают при помощи гайковерта самонарезаю- щиеся винты диаметром 6 мм с постановкой под головку пластмассо- вой или стальной шайбы. Для комбинированных заклепок (которые применяют для соедине- ния листов покрытия между собой) в листах также просверливают от- верстия диаметром 5 мм, ставят в отверстия заклепки, опуская их го- ловкой стального стержня вниз, а головкой алюминиевой заклепки вверх. Клепку выполняют пневмогидравлическим пистолетом или спе- циальными рычажными клещами. При клепке головку заклепки при- жимают вниз и захваченный стальной стержень с усилием вытягивают вверх. При вытяжке стержня его головка сминает нижнюю цилиндри- ческую часть заклепки, при этом образуется нижняя головка заклепки. Как только завершается образование нижней головки заклепки, метал- лический стержень обламывается в зауженном сечении и его верхняя часть выдергивается из заклепки. Стальной профилированный настил применяют при монтаже по- крытий крупными блоками, собираемыми на конвейере. В этом случае по настилу, при сборке в готовые карты, наносят пароизоляцию, укла- дывают слой утеплителя, наклеивают гидроизоляционный ковер. Очень редко используют сборный железобетон для устройства покры- тия. В этом случае плиты покрытия укладывают симметрично по направ- лению от опорных узлов к коньку. При наличии фонаря первоначально плиты монтируют по ферме, а затем по фонарю от конька к краям. 9.4.5. Сварные соединения металлических конструкций Монтажные соединения стальных конструкций бывают сварные, на болтах и особо ответственные - на заклепках. При необходимости, стальные конструкции соединяют с железобетонными, приваривая со- 370
единительные элементы к закладным деталям железобетонных конст- рукций или соединения выполняют на болтах. Сварные соединения применяют при жестком соединении несущих конструкций и при необходимости иметь плотное, водогазонепрони- цаемое соединение элементов. К таким конструкциям относятся листо- вые конструкции кожухов доменных печей, пылеуловителей, резервуа- ров, газгольдеров. К жестким соединениям относятся стыки колонн между собой, колонн и подкрановых балок, колонн и стропильных ферм. Сварные соединения монтажных элементов первоначально скреп- ляют между собой грубыми монтажными болтами, а поскольку полу- ченной прочности недостаточно по расчету на прочность, элементы между собой сваривают. В зависимости от вида соединяемых конст- рукций элементы могут свариваться непосредственно или при помощи дополнительных стыковых накладок. Стыки колонн. Колонны высотой 18 м и более перед транспорти- рованием членят на отправочные элементы, исходя из габаритов транспортных средств. При монтаже эти части колонн соединяют вме- сте, сварка может выполняться непосредственно или при помощи стальных накладок, которые устанавливают на болтах и приваривают к соединяемым элементам. Стыки колонн одноэтажных промышлен- ных зданий делают обычно в надкрановой части выше подкрановых балок. Фрезерованные торцы надкрановой и основной частей колонны стыкуют между собой и сваривают по плоскости стыка. Для большей жесткости обе части соединяют между собой стыковой листовой на- кладкой. Соединение подкрановых балок с колоннами. Подкрановая бал- ка опирается ребром вертикального листа непосредственно на опор- ную плиту колонны и соединяется с ней на болтах. Дополнительно подкрановую балку прикрепляют к надкрановой части колонны тор- мозными конструкциями, которые присоединяют к колоннам и балкам на болтах и дополнительно проваривают протяженным швом. Соединение ферм с колоннами. При шарнирном опирании фермы на колонну верхний пояс фермы прикрепляют к колонне, соединяя фа- сонку болтами и монтажным сварным швом к пластинам, приварен- ным к колонне. В жестком соединении фермы с оголовком колонны в узле сопряжения дополнительно ставят стыковую накладку, которая соединяется с опорной плитой оголовка колонны и поясом фермы бол- тами и на сварке. Нижний пояс фермы фасонкой опирают на монтаж- ный столик и прикрепляют к колонне болтами и сваркой. 371
Контроль качества сварных соединений. Сварные швы проверя- ют внешним осмотром, выявляя неровности по высоте и ширине, не- провар, подрезы, трещины, крупные поры. По внешнему виду сварные швы должны иметь гладкую или мелкочешуйчатую поверхность, на- плавленный металл должен быть плотным по всей длине шва. Допус- каемые отклонения в размерах сечений сварных швов и дефекты свар- ки не должны превышать значений, указанных в соответствующих стандартах. Для контроля механических свойств наплавленного металла и прочности сварных соединений сваривают пробные соединения, из которых вырезают образцы для испытаний. Испытания проводят на предел прочности, твердость, относительное удлинение и т. д. Для проверки качества сварки применяют просвечивание на пленку рент- геновским и у-излучением, нашли применение ультразвуковые дефек- тоскопы. Дефекты в сварных швах устраняют следующими способами: пере- рывы швов и кратеры заваривают; швы с трещинами, непроварами и другими дефектами удаляют и заваривают вновь; подрезы основного металла зачищают и заваривают, обеспечивая плавный переход от на- плавленного металла к основному. 9.4.6. Болтовые соединения металлических конструкций Болтовые соединения стальных конструкций в зависимости от кон- структивного решения соединения и воспринимаемых нагрузок выпол- няют на болтах грубой, нормальной и повышенной точности и на вы- сокопрочных болтах. Болты грубой и нормальной точности не приме- няют в соединениях, работающих на срез. Отверстия под такие соединения сверлят или продавливают. Диа- метр отверстия больше диаметра болта на 2...3 мм, что значительно упрощает сборку соединений. Но при этом значительно возрастает де- формативность соединения, поэтому болты грубой и нормальной точ- ности применяют для фиксации соединений непосредственного опира- ния одного элемента на другой, в узлах передачи усилий через опор- ный столик, в виде планок, а также во фланцевых соединениях. Соединения на болтах повышенной точности применяют вместо заклепок в труднодоступных местах, где практически невозможно ста- вить заклепки. Диаметр отверстия в соединениях на таких болтах мо- жет быть больше диаметра болтов не более, чем на 0,3 мм. Минусовой допуск для отверстий не допускается. Болты в таких точных отверсти- ях сидят плотно и хорошо воспринимают сдвигающие силы. 372
Соединения на высокопрочных болтах сочетают в себе простоту установки, высокую несущую способность и малую деформативность. Они сдвигоустойчивы и могут заменять заклепки и болты повышенной прочности практически во всех случаях. Сборка болтовых соединений на монтажной площадке включает следующие операции: подготовка стыкуемых поверхностей; совмещение отверстий под болты; стяжка пакега соединяемых элементов стыка; рассверловка отверстий до проектного диаметра и установка по- стоянных болтов. Подготовка стыкуемых поверхностей заключается в очистке их от ржавчины, грязи, масла, пыли, выправлении неровностей. Спиливают или срубают заусеницы на кромках деталей и отверстий. Совмещение отверстий всех соединяемых элементов достигают при помощи проходных оправок, диаметр которых немного меньше диаметра отверстия. Оправку забивают в отверстия, благодаря этому они совмещаются. Стяжка должна обеспечить необходимую плотность пакета соединяемых элементов. Пакет стягивают временными или по- стоянными сборочными болтами; после затяжки очередного болта до- полнительно подтягивают предыдущий. Необходимую плотность соби- раемого пакета можно обеспечить при установке болтов в следующем порядке: первый болт ставится в центре, последующие - равномерно от середины к краям поля. Установка постоянных болтов начинается после выверки конструк- ции. Болты ставят в той же последовательности, что и при стяжке па- кета. Длины и диаметры болтов оговариваются проектом. Гайки высокопрочных болтов затягивают тарировочным ключом, позволяющим контролировать и регулировать силу натяжения болтов. Для того чтобы болты выдерживали большие усилия затяжки, их изго- товляют из специальных сталей и подвергают термической обработке. Болты позволяют иметь более плотное и монолитное соединение. Под действием сдвигающих сил между соединяемыми элементами возника- ют силы трения, препятствующие сдвигу этих элементов относительно друг друга. Окончательно высокопрочные болты затягивают на проектное уси- лие после проверки геометрических размеров собранных конструкций. Заданное натяжение болтов обеспечивается одним из следующих спо- собов регулирования усилий: по углу поворота гайки; по осевому на- тяжению болта; по моменту закручивания ключом индикаторного типа; по числу ударов гайковерта. 373
9.5. Технология монтажа строительных конструкций в экстремальных условиях 9.5.1. Особенности технологии монтажа в зимних условиях Производство монтажных работ в зимних условиях затруднено. Стоимость производства работ возрастает и в зависимости от темпера- турной зоны увеличение составляет от 1,2 до 6% общей стоимости строительства. Сборные железобетонные конструкции зимой монтиру- ют теми же методами, что и летом. О проведении дополнительных ме- роприятий, обеспечивающих успешное выполнение работ и устойчи- вость конструкций, возведенных при отрицательных температурах, в проектах, особенно в технологических картах и проектах производ- ства работ (ППР), даются указания и рекомендации. Марки и состав раствора и бетона, которые необходимы при монтаже сборных конст- рукций, также указывают в проектах. Зимний период в меньшей степени влияет на технологию монтажа металлических конструкций, чем железобетонных. В основном монтаж металлических конструкций зимой выполняют теми же машинами, приспособлениями и методами, что и в летнее время. Основной специ- фической особенностью устройства стыков является наложение огра- ничений на ведение сварочных работ — сварку нельзя производить при температуре ниже - 30°С. Производительность труда в зимний период на монтажных работах снижается. Поправочные коэффициенты в зависимости от температу- ры наружного воздуха составляют: Температура воздуха, °C 0...-10 -11. ..-20 -21...-30 -31...-40 Поправочный коэффициент 1,2 1,4 1,6 1,8 Сборные железобетонные элементы подают на монтаж очищенны- ми от снега, наледи и грязи. Во время транспортирования и на складе их предохраняют от дождя и снега. В большей степени это необходи- мо деталям и конструкциям из легких бетонов, открытым местам утеп- ляющих слоев панелей, стыкуемым поверхностям элементов сборных конструкций. Это связано с тем, что насыщение легких бетонов или утеплителя водой ухудшает теплотехнические свойства ограждающих конструкций. При необходимости наледь удаляют не только скребками и щетка- ми, но и прогревают обледеневшие места до полного исчезновения следов наледи. Для прогревания используют газовые и другие горелки, если сборные элементы не имеют вкладышей из сгораемых материа- 374
лов. Запрещается для удаления наледи применять соль, горячую воду или пар, но использовать горячий воздух из электродувок разрешается. Необходимо принимать меры, исключающие замораживание бето- на в стыке до достижения им заданной прочности. В зимних условиях необходимо: отогревать стыкуемые поверхности до положительной темпера- туры + 5...8°С; укладывать бетонную смесь в конструкцию подогретой до +30...40°С; выдерживать или прогревать уложенную смесь при положитель- ной температуре, пока бетон наберет не менее 70% проектной прочности. При монтаже конструкций, устанавливаемых на раствор без соле- вых добавок, температура его в момент укладки в дело должна быть, как и для зимней каменной кладки, в следующих пределах: Температура воздуха, °C до - 10 -10...-20 - 21 и ниже Температура раствора, °C + 5 + 10 + 15 Рекомендуется пользоваться приспособленным для работы зимой инвентарем, предохраняющим раствор и бетонную смесь от быстрого остывания. Раствор расстилают на постели непосредственно перед установкой элементов, чтобы получить хорошее обжатие раствора в шве. Строго контролируют толщину монтажных швов, так как их увеличение снижает прочность сооружения, создает опасность нерав- номерных осадок конструкций при оттаивании раствора весной и их деформации. Для работы при отрицательных температурах монтажники исполь- зуют нескользящую обувь, они обязательно должны очищать инвен- тарные подмости, стремянки и площадки от снега и льда. Монтажные работы при гололедице, сильном снегопаде не допускаются. На мон- тажной площадке все проходы очищают от снега, льда и посыпают песком. Одно из важнейших мероприятий, проводимых с наступлени- ем отрицательных температур, - предохранение основания фундамен- тов от промерзания. Наличие мерзлого грунта под фундаментными по- душками, особенно грунта глинистого и влажного, вызывает его пуче- ние и возможное повреждение конструкций. Основание и смонтиро- ванные фундаменты утепляют грунтом, шлаком. В подвалах и техни- ческих подпольях зданий закрывают все проемы и отверстия в пере- крытиях, цокольных панелях и других местах. 375
Нарушается плановая последовательность производства работ из-за простоев монтажных, в первую очередь башенных кранов, их останав- ливают при скорости ветра 10...12 м/с. Для качественной заделки стыков и швов в условиях отрицатель- ных температур предусматривают специальные вспомогательные ме- роприятия. Технологию замоноличивания стыков определяют в соответствии с указаниями проекта производства работ. Бетонную смесь (раствор) для замоноличивания приготовляют на оттаявших и подогретых заполни- телях, на подогретой воде. Температура смеси без добавок в момент выхода из смесителя должна быть такой, чтобы ее температура в мо- мент укладки была не ниже +15°С. При введении в состав бетонной смеси противоморозных добавок температура в момент выхода из сме- сителя должна составлять: для смесей с добавкой хлористых солей и поташа не менее +5°С; для смесей с добавкой нитрита кальция с мочевиной +10°С; с добавкой нитрита натрия как и для смесей без противомороз- ных добавок +15°С. Бетонную смесь необходимо транспортировать в утепленных бун- керах, ящиках или автомобилях с оборудованием для подогрева отра- ботанными газами. При хранении на объекте бетонную смесь защища- ют от ветра и атмосферных осадков. Запрещается укладывать в по- лость стыков схватившуюся или подмороженную смесь, а также до- бавлять в нее горячую воду. Заделку стыков осуществляют одним из трех следующих способов: безобогревным - бетонами с противоморозными добавками, обогрев- ным — обычными бетонами с тепловой обработкой, комбинированным - бетонами с противоморозными добавками с последующей тепловой обработкой. Кроме того, на выбор способа заделки стыка оказывают значитель- ное влияние конкретные погодные условия при производстве работ. Стыки сборных железобетонных элементов заделывают с учетом того, какую они будут воспринимать нагрузку. Стыки, не имеющие расчетных усилий, замоноличивают раствором марки не ниже 50 или бетоном, который допускается приготовлять с добавкой поташа или другими противоморозными добавками, указанными в ППР. Способ утепления стыков, режим, сроки и порядок выдерживания бетона или раствора также указывают в ППР. Стыки, воспринимающие расчетные усилия, замоноличивают рас- твором или бетоном состава, указанного в проекте (класс их не ниже класса конструкций), с предварительным прогревом стыка горячим 376
воздухом и последующим выдерживанием бетона способом термоса или искусственным прогревом (чаще всего электропрогревом). Если разрешено проектом, то стыки замоноличивают бетонной смесью (рас- твором) с противоморозными добавками. При замоноличивании стыков бетонной смесью без противомороз- ных добавок необходим предварительный отогрев сопрягаемых эле- ментов стыка и прогрев бетона до приобретения им требуемой проч- ности. Прочность бетона, приготовленного на портландцементе, в за- висимости от температуры и времени прогрева ориентировочно можно определить по специальным графикам - зависимостям. Для предварительного прогрева замоноличиваемых стыков исполь- зуют воздуходувки, нагнетающие в полость стыка горячий воздух. По- сле обогрева закрепляют инвентарную опалубку с той стороны стыка, где была воздуходувка, и немедленно заполняют полость стыка подо- гретой бетонной смесью. Далее осуществляют искусственный про- грев смеси. Стыки, бетон которых не воспринимает расчетных усилий, при температуре наружного воздуха до -15 °C могут замоноличиваться бе- тонной смесью только с противоморозными добавками, поскольку та- кая смесь твердеет и при отрицательных температурах; при этом после укладки в стык смесь прогревать не нужно, в случае резкого пониже- ния температуры наружного воздуха достаточно установить утеплен- ную опалубку. Наиболее часто прогрев производят электрическим током, реже па- ром. Для электропрогрева применяют электроды, трубчатые электрона- греватели, термоактивную и греющую опалубку. 9.5.2. Безобогревный способ устройства стыков Применение растворов и бетонов с противоморозными добавками является безобогревным способом устройства стыков. В качестве противоморозных добавок рекомендованы растворы со- лей хлористого кальция, поваренной соли (хлористого натрия), нитри- та натрия, поташа и др. Запрещается применение противоморозных химических добавок хлористых солей при заделке стыков с металличе- скими закладными частями и арматурой. Поташ и нитрит натрия не рекомендуют при закладных деталях из алюминия и его сплавов, дета- лей с защитным покрытием из цинка или алюминия. Количество про- тивоморозных добавок принимают таким же, как при производстве ра- бот с монолитным бетоном в зимних условиях. 377
Для повышения пластичности и водонепроницаемости бетона в стыке в бетонную смесь с противоморозными добавками вводят сульфитно-спиртовую барду в количестве до 0,15% от массы цемента. Если необходимо получение высокой прочности заделки в короткий срок (в пределах суток), бетоны, приготовленные с противоморозными добавками, могут быть подвергнуты искусственному прогреву. 9.5.3. Обогревные способы устройства стыков Часто осуществляют прогрев бетонной смеси в стыке сборных эле- ментов после установки инвентарной опалубки и заполнения стыка по- догретой бетонной смесью. На внутренней стороне опалубки могут быть закреплены и нашивные электроды. Кондуктивный нагрев основан на применении греющей опалубки (рис. 9.43). Греющую опалубку обычно используют для предваритель- ного прогрева стыка конструкций и прогрева уложенного бетона. Ее устанавливают в проектное положение и включают в сеть на 2...8 ч для обогрева стыкуемых элементов до температуры 15...20°С. Затем бетонируют полость стыка, после чего продолжают прогревать замо- ноличенный стык. Для замоноличивания вертикальных стыков колонн применяют универсальную греющую опалубку с автоматическим регулированием режима термообработки. Она состоит из металлического корпуса, греющих кассет, блоков питания и управления. Корпус опалубки слу- жит для укладки бетона в стык и выполнен из двух частей, скрепляе- мых между собой болтами. Эти элементы взаимозаменяемые, каждый имеет загрузочное окно. Греющие кассеты представляют собой пло- ские металлические теплоизоляционные ящики с вмонтированными в них автономными электронагревателями в виде нихромовых спира- лей, греющих проводов и низкотемпературных ТЭНов обычно мощно- стью 0,5 кВт при напряжении 220 В. Рабочая температура поверхности нагревателя равна 600...700°С. Между ТЭНом и стенкой, примыкаю- щей к бетону, имеется воздушный зазор, а за нагревателем - отража- тель из белой жести, что приводит к совместному действию конвек- тивного и инфракрасного прогрева. Греющие кассеты в различных комбинациях обеспечивают термообработку стыка любого сечения ко- лонны. Набор греющих кассет вставляют по направляющим металли- ческой опалубки, кассеты охватывают стык с четырех сторон. Установку греющей опалубки на стык колонны производят вруч- ную, закрепляют на опалубке греющие кассеты, которые включают в сеть до бетонирования стыка. Через 2 ч обогрева полости стыка кассе- ты отключаются для укладки бетона. Последующая тепловая обработ- 378
Рис. 9.43. Схема контактного на- грева монолитных конструкций: I - сборная железобетонная конструк- ция; 2 - нагревательный элемент; 3 - греющая опалубка Рис. 9.44. Схема инфракрасного на- грева монолитных конструкций: / - сборная конструкция; 2 - тренога с инфракрасным нагревателем в отража- теле ка - нагрев до 50°С и изотермический прогрев при этой температуре до получения необходимой прочности бетона. Температуру в стыке контролируют термометром, который вставляют в предусмотренное в опалубке и кассете отверстие. Отогрев и прогрев стыков многоярусных колонн, балок и ригелей целесообразно осуществлять при помощи термоактивной опалубки. В полость двойной опалубки, состоящей из внутреннего и наружного стальных листов, помещают нихромовую проволоку внутри электро- изоляционного материала с выводом изолированных проводов за га- бариты опалубки для подсоединения к электрической сети. Опалубку надевают на стыкуемый участок и удерживают специальными хому- тами. Бетонную смесь загружают в стык через воронку, встроенную в опалубку. Прогрев инфракрасными нагревателями (рис. 9.44) или их глав- ными составляющими трубчатыми электронагревателями (ТЭНами) широко используют для многих типов стыков как напрямую, так и в качестве греющих элементов термощитов. Инфракрасный способ тер- мообработки бетона замоноличивания основан на использовании энер- гии инфракрасного излучения, подаваемого на открытые опалублен- ные поверхности обогреваемых стыков конструкций и превращающе- гося на этих поверхностях в тепловую энергию. Поскольку глубина проникновения инфракрасных лучей в бетон не превышает 2 мм, то лучистая энергия превращается в тепловую в тон- ких поверхностных слоях бетона, остальная же масса конструкции медленно прогревается за счет теплопередачи от этих слоев и экзотер- мии цемента. По этим причинам при замоноличивании стыков инфра- 379
Р и с. 9 45. Схема индукци- красный способ рекомендуется применять для предварительного отогрева зоны стыков сборных железобетонных конструкций и ус- корения твердения бетона или раствора за- делки. Трубчатый электрический нагреватель (ТЭН) представляет собой металлическую полую трубку, в которую запрессована спи- раль из нихромовой проволоки, наполните- лем служит плавленый оксид магния или кварцевый песок. Наполнитель выполняет роль электрической изоляции. Отогрев стыка осуществляют ТЭНом, помещенным в аноди- онного прогрева стыка сбор- ных колонн: I - сборные конструкции; 2 - выпуски арматуры; 3 — индукци- онная обмотка; 4 - инвентарная опалубка; 5 - слой теплоизоля- ции; 6 — контактные выводы электросети; 7 - подводящие провода рованный отражатель, или зона прогрева на- крывается брезентом. Индукционный способ (рис. 9.45) термо- обработки бетона замоноличивания основан на использовании магнитной составляющей переменного электромагнитного поля для на- грева арматуры вследствие теплового дейст- вия электрического тока, наводимого элек- тромагнитной индукцией. При индукционном нагреве энергия пере- менного электромагнитного поля преобразуется в арматуре или сталь- ной опалубке в тепловую энергию и передается за счет теплопровод- ности бетону. Применение индукционного нагрева для насыщенных арматурой стыков каркасных конструкций позволяет легко и быстро без дополни- тельных источников теплоты осуществлять прогрев арматуры, жестко- го каркаса, металлической опалубки, ранее уложенного бетона, кото- рый нужно отогреть. При индукционном прогреве принимается сле- дующий порядок производства работ: установка и утепление опалуб- ки, устройство индуктора (навивка токопроводящих проводов на опа- лубку), отогрев арматуры и ранее уложенного бетона, укладка новой порции бетонной смеси в конструкцию, прогрев конструкции по при- нятому режиму, регулируемое остывание. Комбинированный метод предполагает комбинацию прогрева и противоморозных добавок, позволяет в более короткие сроки га- рантировать требуемую прочность стыков и швов. Метод представля- ет собой термообработку бетона, содержащего противоморозную до- бавку (нитрит натрия), обеспечивающую сохранение требуемой под- вижности смеси на период ее укладки в полость стыка до начала тер- мообработки. 380
Комбинированный метод следует применять в тех случаях, когда температура наружного воздуха ниже -25°С, при сильном ветре более 10 м/с, а также для стыков с высоким модулем поверхности. Расчет электронагревательных элементов при обогреве смеси с добавкой нит- рита натрия в стыках внешними источниками теплоты (контактными нагревателями, инфракрасными излучателями) и определение удельной мощности при электродном способе прогрева производится, как и для бетонной смеси без добавки. 9.5.4. Герметизация стыков и швов Герметизация стыков и швов при отрицательных температурах наружного воздуха имеет определенные ограничения. Герметизацию стыков между элементами ограждающих конструкций мастиками производят при температурах не ниже -20°С и с соблюдением сле- дующих требований. Поверхности стыков и швов перед герметизаци- ей очищают от раствора, загрязнения, снега и наледи. До нанесения герметизирующих мастик поверхности швов просушивают и огрунто- вывают. При производстве работ обязательно контролируют качество под- готовки поверхности под герметизацию, дозировку компонентов и температуру мастики, толщину слоя и нанесенной полосы герметика, плотность примыкания мастик к стыкуемым поверхностям и качество приклеивания к ним герметиков. Полиизобутиленовую мастику для лучшей адгезии (соединения) с бетоном следует предварительно по- догревать до температуры 100...120°С. В остальном процесс герметизации стыков в зимних условиях про- текает так же, как и в летних. 9.5.5. Особенности монтажа в условиях жаркого климата Условия высокой температуры окружающего воздуха накладывают некоторые ограничения на производство монтажных работ. Для сохра- нения относительно высокой производительности труда рабочих реко- мендуется в дневное, наиболее жаркое время суток устраивать продол- жительный перерыв в работе. Перерывы в работе в оставшееся время, с укрытием от прямого воздействия солнечных лучей могут устраи- ваться чаще и на более продолжительный срок. 381
Возрастает трудоемкость и продолжительность ухода за уложен- ным бетоном и раствором в конструкции стыков для предохранения их от обезвоживания. Кроме этого, все стыки, перед их омоноличива- нием необходимо обильно смачивать водой. 9.5.6. Особенности монтажа конструкций при реконструкции зданий Замена существующих конструкций предшествует или сопутствует процессам установки новых конструкций. Замена конструкций может выполняться раздельным методом, когда на определенной захватке или здании в целом сначала демонтируются все заменяемые конструк- ции, на месте которых затем устанавливаются новые. Возможны раз- ные варианты работ - один кран сначала демонтирует старые, затем устанавливает новые конструкции, или задействованы два или не- сколько кранов, работа которых организована поточно. Важным явля- ется обеспеченная гарантия от значительных перегрузок соседних смежных элементов и общая устойчивость здания. Совмещенный метод предусматривает последовательное выполне- ние демонтажа и монтажа конструкций в едином потоке, при едином комплекте строительных машин. Фронт работ при такой организации работ сокращается до размеров одной или нескольких ячеек при со- блюдении прочности, жесткости и устойчивости смежных конструк- ций. Демонтаж конструкций может выполняться поэлементно или ук- рупненными блоками в зависимости от конструктивного решения де- монтируемых сооружений и технологических возможностей исполь- зуемых при демонтаже средств. Замена конструкций покрытия может осуществляться различны- ми самоходными и башенными кранами в зависимости от конструк- тивного решения здания, его объемно-планировочного решения и обоснования выбранного варианта применяемой механизации. В от- дельных случаях при замене легких элементов покрытия, технологиче- ских трубопроводов и другого оборудования, размещенного между поясами ферм, можно применить переоборудованный автомобильный кран, перемещающийся по кровле по специальным ездовым балкам. В случае увеличения высоты реконструируемого одноэтажного зда- ния может оказаться рациональным первоначальное возведение нового покрытия над существующим до полного завершения всех работ, а за- тем демонтаж старого покрытия с использованием лебедок, мостовых кранов и соответствующей такелажной оснастки. В этом случае мон- таж и демонтаж конструкций можно осуществить в период кратко- 382 срочных остановок или, не нарушая производственного процесса, в ре- конструируемом здании. При демонтаже элементов покрытия должны быть приняты меры защиты от падения вниз материалов разборки, возгорания отдельных элементов кровли при огневой резке несущих конструкций. Если при удалении отдельного элемента может быть нарушено статически ус- тойчивое равновесие, необходимо усиление, раскрепление или подвес- ка стропами к крюку крана опасных с точки зрения обрушения конст- рукций. Замена подкрановых балок. При использовании кранового обору- дования соответствующей грузоподъемности процесс замены произ- водят традиционными методами. Если грузоподъемности крана не хватает при требуемом вылете стрелы, а масса балки не превышает максимальной грузоподъемности крана, то необходимо предваритель- ное расчаливание стрелы крана с креплением расчалок к устойчивым элементам сооружения. При невозможности использования кранов работы выполняют при помощи лебедок с применением удерживаю- щих оттяжек. Замена колонн. Замена без разборки покрытия требует предвари- тельного вывешивания конструкций покрытия, т. е. передачи нагруз- ки с колонн на другие вспомогательные элементы. Вывешивание мо- жет быть осуществлено путем установки временных стоек-опор под узлы стропильных конструкций. Узлы опирания металлических кон- струкций на временные стойки должны быть усилены. Зазор между временными стойками и опорными узлами стропильной конструкции (8... 10 мм) обеспечивают домкратами. В образовавшийся зазор вводят стальную пластину необходимой толщины и фиксируют ее от воз- можного смещения. При передаче усилий от покрытия на временные стойки должен появиться зазор между ними и колонной, свидетельст- вующий о полном разгружении колонны от воздействия расположен- ных выше конструкций. Если отрыва конструкций не произошло, то производят дополнительное поддомкрачивание конструкций над вре- менными опорами с заполнением образовавшихся зазоров стальными прокладками. Зазор в процессе цикла подъема домкратов не должен превышать 10 мм. В ряде случаев затруднительно или невозможно установить стой- ки-опоры непосредственно под несущую конструкцию крыши. В этом случае устанавливают две стойки по возможности ближе к ферме, на них укладывают стальную балку, на которую будет передаваться на- грузка от стропильной фермы. 383
При демонтаже колонны она первоначально отсоединяется от фун- дамента (срезкой, срубкой, смятием, снятием гаек и т. д.). Сам демон- таж может выполняться методом поворота вокруг шарнира с примене- нием полиспаста и тянущей лебедки. Метод основан на медленном опускании головы колонны при опоре ее пяты на фундамент. Возмож- но применение трех лебедок, при взаимосвязанной работе которых пята колонны сползает с колонны в сторону одной из лебедок, другие обеспечивают опускание головы колонны в плоскости сползания. Метод надвижки на старые опоры. Метод замены отдельных сооружений целиком представляет собой передвижку (сдвижку с фун- дамента) старого и надвижку на его место нового сооружения, что по- зволяет значительно сократить остановочный период для предприятия. Возможны два варианта передвижки: тянущий - при помощи лебедок и системы полиспастов и толкающий - при помощи электрических или гидравлических домкратов. Преимущество тянущего способа в не- прерывности движения объекта передвижки, у второго способа - про- стота и компактность используемых устройств, что особенно важно в стесненных условиях реконструкции объекта. Передвижка осуществляется по рельсовым многониточным путям, по железобетонному основанию с уложенными стальными пластинами и цилиндрическими стальными катками диаметром 100... 150 мм. 9.6. Контроль качества монтажа конструкций Качество установки конструкций проверяют геодезическими при- борами и шаблонами по ранее нанесенным осевым и другим рискам и отметкам. Геодезический контроль точности установки сборных эле- ментов в проектное положение заключается в поэтапном (по видам смонтированных элементов, захваткам, этажам) проведении исполни- тельной съемки - геодезической проверки фактического положения смонтированных конструкций в плане и по высоте. При монтаже фундаментов, стен подвалов и стен надземной части зданий контролируют правильность перевязки и толщину швов между ними, заполнение швов между блоками и панелями, вертикальность и прямолинейность поверхностей и углов здания, качество анкеровки конструкций. Нельзя допускать, чтобы при укладке первого ряда сте- новых блоков швы между ними совпадали со швами фундаментных блоков или фундаментных подушек. Перевязка должна обеспечивать смещение вертикальных швов в смежных рядах на 'Л длины блока. Стены подвалов из бетонных блоков должны иметь вертикальные и горизонтальные швы толщиной 15 мм, отдельные швы могут быть 384
более 10 мм и менее 20 мм. Отклонение рядов блочной кладки от го- ризонтали по длине 10 м допускаются в пределах 15 мм, отклонение поверхностей по вертикали в пределах одного этажа не должны пре- вышать 10 мм. Смещение осей конструкций фундаментов и стен до- пускается на ± 12 мм, отклонение отметок опорных поверхностей фун- даментов от проектных не должно превышать 20 мм, а поверхностей блоков стен - 10 мм. В крупнопанельных зданиях контроль качества установки и закре- пления в проектном положении сборных элементов обеспечивают про- веркой положения элементов по осевым и установочным рискам, а также качеством заделки стыков между элементами. Смещение осей панелей стен и перегородок в нижнем сечении относительно разбивоч- ных осей не должно превышать 8 мм, в верхнем сечении — 10 мм. Ши- рина вертикальных и горизонтальных швов панелей наружных стен должна быть в пределах 10...20 мм. Для панелей перекрытия длиной до 4 м допускается отклонение от проектной величины опирания не более 8 мм, при большей длине плит - до 10 мм. В каркасно-панельных зданиях, включая одноэтажные промышлен- ные здания, устойчивость конструкций в процессе монтажа и надеж- ность их эксплуатации зависят от соблюдения технологической после- довательности сборки элементов, качества их установки и закрепле- ния, включая заделку стыков. Пооперационный контроль качества монтажа направлен на то, что- бы не допускать установки последующих конструктивных элементов, если не обеспечена при выверке требуемая точность положения ранее установленной конструкции. Точность монтажа перед закреплением конструктивного элемента подтверждают промерами рулеткой, шабло- нами, отвесами, уровнями или геодезическими приборами. На каждом ярусе, захватке после окончания монтажа элементов каркаса одного вида составляют исполнительные схемы с указанием фактического по- ложения конструкций. Смонтированные в каркасных одно- и многоэтажных зданиях конструкции своими концами должны надежно опираться на нижеле- жащие конструкции. Уменьшение глубины опирания элементов в на- правлении перекрываемого пролета против проектного не должно превышать при длине элемента до 4 м - 5 мм, при длине 16 м и бо- лее — 10 мм. Марки растворов, используемые при монтаже конструкций для устройства постели, должны соответствовать указанным в проекте. Не допускается применение раствора, процесс схватывания которого уже начался, а также восстановление его пластичности путем добав- ления воды. 385
В случае использования пакета прокладок из стального листа при выверке подкрановых балок по высоте они должны быть сварены меж- ду собой, а пакет приварен к опорной пластине. В одно- и многоэтажных каркасных зданиях из стальных конструк- ций предельные отклонения фактического положения смонтированных конструкций не должны превышать допустимых значений. Отклонение отметок опор колонн от проектных и смещение осей колонн от разби- вочных осей - 5 мм; отклонение осей колонн от вертикали в верхнем сечении при длине колонны до 8 м - 10 мм, при длине свыше 16 и до 25 м - до 15 мм. Допускается смещение ферм и балок с осей колонн одноэтажных зданий до 15 мм, ригелей и балок в многоэтажных зда- ниях - не более 8 мм. Для подкрановых балок установлены следую- щие нормативы: смещение оси подкрановой балки с продольной раз- бивочной оси - 5 мм, смещение опорного ребра с оси колонны - не более 20 мм. 9.7. Охрана труда при производстве монтажных работ Монтажные работы являются наиболее опасными из всего ком- плекса строительно-монтажных работ, так как связаны с перемещени- ем и установкой тяжелых элементов конструкций и обычно на боль- шой высоте. На строительной площадке должна быть обозначена знаками тех- нологическая зона монтажа, т. е. рабочая зона, зоны складирования, предварительной сборки и транспортирования элементов с земли к месту установки. Особое внимание должно быть уделено зоне повы- шенной опасности - работе нескольких монтажных механизмов на примыкающих монтажных участках, на одном или разных уровнях ра- боты по вертикали. К монтажу и производству вспомогательных работ по разгруз- ке, складированию и строповке сборных элементов рабочих допус- кают только после вводного инструктажа. К производству верхо- лазных работ допускают монтажников не ниже 4-го разряда, стар- ше 18 лет и со стажем работы не менее двух лет. Для получения допуска необходимо пройти курс обучения по технике безопасно- сти и сдать необходимые испытания. Знания проверяют не реже одного раза в год, медицинское освидетельствование проводят не реже двух раз в год. 386
Грузозахватные приспособления, стропы и прочий инвентарь должны быть снабжены бирками с указанием грузоподъемности. Их испытывают на двойную нагрузку не менее двух раз в год, по резуль- татам освидетельствования выдают специальные паспорта. При работе на высоте монтажники обязательно надевают монтаж- ные пояса и посредством цепи с крепежным устройством зацепляют себя к петлям смонтированных конструкций или к натянутым и закре- пленным тросам. Рабочий инструмент должен быть в ящиках или сум- ках во избежание падений. При подъеме элементов для предотвраще- ния их раскачивания или кручения они обязательно берутся на растяж- ки. Поднятые элементы запрещается оставлять на весу при перерывах в работе. Подъем любых грузов разрешают только при вертикальном положении полиспаста монтажного крана, т. е. без подтяжки подни- маемого элемента. Поднимаемый груз должен быть меньше или соот- ветствовать грузоподъемности монтажного крана на данном вылете стрелы; соответствующая таблица зависимости вылета и грузоподъем- ности должна быть вывешена у рабочего места машиниста. На строительной площадке устраивают проходы и проезды, на видных местах закрепляют указатели опасных и запретных зон. В ноч- ное время стройплощадку обязательно освещают. Монтаж башенными кранами запрещается при скорости ветра 10... 12 м/с, кран на рельсах закрепляют противоугонами; при большей скорости ветра кран берут на растяжки. Грузозахватные приспособления после каждого ремонта должны подвергаться испытанию на нагрузку, в 1,25 раза превышающую их нормальную грузоподъемность с длительностью выдержки 10 мин. Результаты осмотров грузозахватных приспособлений заносят в жур- нал учета. Осмотры выполняются: для траверс через каждые 6 мес.; для строп и тары - через каждые 10 сут; для других захватов - через месяц. Не допускается выполнение монтажных и послемонтажных работ на одной захватке, но на разных горизонтах. В отдельных случаях де- лается исключение, но при этом разрыв в уровнях не должен быть ме- нее трех перекрытий. Границу опасной зоны определяют расстоянием по горизонтали от возможного места падения груза при его перемещении краном. Это расстояние при максимальной высоте подъема груза до 20 м должно быть не менее 7 м, при высоте до 100 м - не менее 10 м, при большей высоте размер его устанавливают в проекте производства работ. Смонтированные междуэтажные перекрытия и покрытия должны быть ограждены до начала следующих работ. Это требование не вы- полняют при монтаже крупнопанельных и крупноблочных зданий, но 387
монтажники, работающие на последнем смонтированном перекрытии, обязаны прикрепляться предохранительными поясами к надежным элементам конструкций здания Особые меры предосторожности следует принимать при изменении погодных условий. Не допускается выполнение монтажных работ на высоте в открытых местах при скорости ветра 15 м/с и более, при го- лоледице, грозе и тумане. Работы по перемещению и установке круп- норазмерных панелей стен и подобных им конструкций с большой па- русностью, следует прекращать при скорости ветра 10 м/с и более. Большое внимание при монтаже должно быть уделено безопасным приемам сварочных работ, исключающим поражение током и возник- новение пожарной опасности. Запрещается вести сварочные работы под дождем, во время грозы, сильном снегопаде и скорости ветра бо- лее 5 м/с. Для подъема и опускания рабочих при монтаже зданий выше 30 м обязательна установка подъемников или лифтов. ЛИТЕРАТУРА Александровский А. В., Корниенко В. С. Монтаж железобетонных и стальных кон- струкций. - М.: Высшая школа, 1990 Гребецник Р.А., Мачабели Ш.Л., Привии В. И. Прогрессивные методы монтажа промышленных зданий с унифицированными параметрами. - М.:Стройиздат, 1985. Ищенко И. И. Монтаж стальных н железобетонных конструкций. - М.: Высшая школа,1991. Каграманов Р.А., Мачабели Ш.Л. Монтаж конструкций сборных многоэтажных гражданских и промышленных зданий. Справочник строителя. — М. Стройиздат, 1987. Теличенко В. И., Штоль Т.М., Феклин В. И. Технология возведения подземной части зданий и сооружений. - М.:Стройнздат, 1990. Технологические схемы возведения одноэтажных промышленных зданий. - М.: ЦНИИОМТП, 1985. Технологические схемы монтажа сборных железобетонных конструкций унифици- рованных каркасов серий ИИ20/70 и 1.420-4 многоэтажных промышленных зданий. - М.: ЦНИИОМТП, 1981. Технология строительных процессов/ Под ред. Н.Н. Данилова и О. М. Терентьева. - М.: Высшая школа, 2001. Технология возведения зданий и сооружений / Под ред. В И. Теличенко, А. А. Ла- пидуса, О. М. Терентьева. - М.: Высшая школа, 2001 Технология и организация каменных и монтажных работ / В.П.Кизима, Г. К. Стра- тонов, В. В. Джеджера. - Львов: ЛГУ, 1989.
ОГЛАВЛЕНИЕ Предисловие............................................................ 3 Введение............................................................... 5 Глава 1 ОСНОВНЫЕ ПОНЯТИЯ И ПОЛОЖЕНИЯ 1.1. Основные принципы современного строительного производства......... 8 1-2. Структура, состав и особенности строительных технологий........... 9 1.3. Участники строительства . ........................................ Ю 1.4. Строительные процессы и работы................................... 14 1.5. Материальные элементы строительных технологий.................... 18 1.6. Трудовые ресурсы строительных технологий......................... 19 1.6 1. Профессия и квалификация строительных рабочих. ....... 19 1.6.2. Техническое и тарифное нормирование........................ 20 1.6.3. Системы оплаты труда....................................... 22 1.6.4. Звенья и бригады рабочих................................... 23 1.7. Технические средства строительных технологий..................... 26 1.8. Экологическая безопасность строительных технологий............... 26 1.9. Контроль качества строительно-монтажных работ.................... 28 1.10 Охрана труда в строительстве..................................... 31 Глава 2 ПРОЕКТИРОВАНИЕ СТРОИТЕЛЬНЫХ ТЕХНОЛОГИЙ 2.1. Моделирование структуры строительных технологий.................. 32 2.2. Строительные нормы и правила..................................... 36 2.3. Проектирование производства строительно-монтажных работ.......... 37 2.4. Методы производства строительно-монтажных работ.................. 41 2.5. Информационная среда строительных технологий..................... 41 Глава 3 ИНЖЕНЕРНАЯ ПОДГОТОВКА СТРОИТЕЛЬНОЙ ПЛОЩАДКИ 3.1. Общие положения.................................................. 44 3.2. Инженерно-геологические изыскания................................ 45 3.3. Создание опорной геодезической основы............................ 46 3.4. Расчистка и планировка территории................................ 52 3.5. Отвод поверхностных и грунтовых вод............................ 55 3.6. Подготовка площадки к строительству, ее обустройство............. 58 Глава 4 ТРАНСПОРТИРОВАНИЕ И ПОГРУЗКА-РАЗГРУЗКА СТРОИТЕЛЬНЫХ ГРУЗОВ 4.1. Классификация строительных грузов и видов транспорта ... ....... 60 4.2. Транспортирование строительных грузов ........................... 61 4.3. Обоснование выбора средств транспорта............................ 63 4.4. Безрельсовый транспорт. Подвижной состав автомобильного транспорта ... 64 4.5. Конструкции автомобильных дорог.................................. 67 4.6. Рельсовый транспорт. Подвижной состав железных дорог............. 70 389
4.7. Конструкции железных дорог....................................... 72 4.8. Специальные виды горизонтального транспорта...................... 75 4.9. Погрузка-разгрузка строительных грузов........................... 76 Глава 5 ТЕХНОЛОГИЯ РАЗРАБОТКИ ГРУНТА 5.1. Общие положения.................................................. 81 5.2. Виды земляных сооружений......................................... 82 5.3. Состав технологического процесса разработки грунта............... 83 5.4. Строительные свойства грунтов.................................... 84 5.5. Подготовительные процессы при производстве земляных работ........ 88 5.5.1. Разбивка земляных сооружений............................... 88 5.5.2. Водоотлив и понижение уровня грунтовых вод................. 89 5.5.3. Создание искусственных противофильтрационных завес и экранов.... 95 5.6. Вспомогательные процессы при производстве земляных работ......... 99 5.6.1. Временное укрепление стенок выемок......................... 99 5.6.2. Искусственное закрепление грунтов......................... 102 5.7. Механизированные способы разработки грунта...................... 107 5.7.1. Разработка грунта одноковшовыми строительными экскаваторами .... 108 5.7.2. Разработка грунта многоковшовыми экскаваторами............ 122 5.7.3. Разработка грунта землеройно-транспортными машинами....... 124 5.8. Уплотнение и вытрамбовывание грунта............................. 137 5.8.1. Уплотнение грунта......................................... 137 5.8.2. Вытрамбовывание грунта.................................... 140 5.9. Гидромеханическая разработка грунта............................. 142 5.10. Подземные способы производства земляных работ.................. 147 5.11. Производство земляных работ в зимних условиях.................. 155 5.11.1. Предохранение грунта от промерзания...................... 155 5.11.2. Метод оттаивания грунта с разработкой его в талом состоянии.157 5.11.3. Разработка грунта в мерзлом состоянии с предварительным рыхлением 162 5.11.4. Непосредственная разработка мерзлого грунта.............. 166 5.12. Контроль качества земляных работ............................... 168 Глава 6 ТЕХНОЛОГИЯ УСТРОЙСТВА ФУНДАМЕНТОВ 6.1. Общие положения................................................. 172 6.2. Технология устройства ленточных фундаментов..................... 173 6.3. Технология устройства монолитной плиты.......................... 178 6.4. Конструкции забивных свай и шпунта.............................. 180 6.5. Технология погружения свай...................................... 183 6.6. Технология устройства набивных свай............................. 196 6.7. Технология устройства ростверков................................ 211 6.8. Устройство набивных свай в вечномерзлых грунтах..................213 6.9. Особенности технологии свайных работ в условиях реконструкции....216 6.10. Приемка свайных работ. Контроль качества........................218 Глава 7 ТЕХНОЛОГИЯ КАМЕННОЙ КЛАДКИ 7.1. Назначение каменных работ. Общие положения.......................222 390
7.1.1. Элементы каменной кладки......................................223 7.1.2. Материалы для каменной кладки................................ 224 7.1.3. Растворы для каменной кладки..................................225 7.1.4. Правила разрезки каменной кладки............................. 227 7.2. Системы перевязки и типы кладки.................................... 228 7.2.1. Системы перевязки швов....................................... 228 7.2.2. Типы кладки.................................................. 230 7.2.3. Бутовая и бутобетонная кладка................................ 234 7.3. Организация рабочего места и обеспечение материалами каменщика.....236 7.3.1 Рабочее место каменщика........................................236 7 3 2. Транспортирование кирпича.....................................238 7.3.3. Транспортирование раствора....................................239 7.4. Организация труда каменщиков....................................... 240 7.5. Леса и подмости, применяемые при каменной кладке............242 7.6. Возведение каменных конструкций в экстремальных условиях. ..........246 7.6.1. Возведение каменных конструкций в зимних условиях.............246 7.6.2. Возведение кладки в условиях сухого жаркого климата...........251 7.6.3. Особенности технологии каменной кладки в условиях реконструкции. . 252 7.7. Контроль качества каменной кладки.................................. 254 7.8. Охрана труда при каменных работах.................................. 256 Глава 8 ОСНОВНЫЕ ПРИНЦИПЫ ТЕХНОЛОГИИ МОНТАЖА СТРОИТЕЛЬНЫХ КОНСТРУКЦИЙ 8.1. Общие положения................................................... 258 8 1 1 Развитие монтажных работ в России............................. 258 8 1 2. Организационные принципы монтажа..............................260 8.1.3. Технологическая структура монтажных процессов. . ............261 8 1 4. Способы и средства транспортирования конструкций..............263 8.1.5. Приемка сборных конструкций................................ 265 8.1.6. Складирование сборных элементов.............................. 266 8.2. Подготовка элементов конструкций к монтажу......................... 268 8.2.1. Укрупнительная сборка........................................ 268 8.2.2. Временное усиление конструкций............................... 271 8.2.3. Обустройство и подготовка конструкций к монтажу...............272 8.3. Технические средства обеспечения монтажа........................... 277 8.3.1. Подготовка мест установки сборных элементов.................. 278 8.3.2. Строповка конструкций........................................ 279 8.3.3. Временное закрепление элементов.............................. 282 8.3.4. Выверка элементов............................................ 285 8.3 5. Постоянное закрепление конструкций.......................... 286 8.3 6. Технологическое обеспечение точности монтажа конструкций.....289 8.3.7. Геодезические средства обеспечения точности монтажа конструкций . . 291 8.4. Монтажные краны и механизмы........................................ 295 8 4.1. Самоходные стреловые краны................................... 296 8.4.2. Башенные краны............................................... 300 8.4.3. Специальные краны и механизмы................................ 305 8.4.4. Выбор монтажного крана....................................... 306 8.5. Методы монтажа конструкций зданий и сооружений..................... 310 8.5.1. Методы монтажа по степени укрупнения элементов................310 391
8.5.2. Способы наводки монтажных элементов на опоры.................312 8.5.3. Методы монтажа по последовательности установки элементов...312 8.5.4. Способы установки монтажных элементов в проектное положение. . . . 313 Глава 9 МОНТАЖ КОНСТРУКЦИЙ ПРОИЗВОДСТВЕННЫХ И ГРАЖДАНСКИХ ЗДАНИЙ 9.1. Монтаж конструкций одноэтажных промышленных зданий с железобетонным каркасом............................................................... 318 9.1.1. Монтаж сборных фундаментов................................. .318 9.1.2. Монтаж колонн................................................319 9.1.3. Монтаж подкрановых балок.................................... 322 9.1.4. Монтаж стропильных и подстропильных ферм и балок.............325 9.1.5. Монтаж плит покрытия ........................................328 9.1.6. Монтаж стеновых ограждений. . . 329 9.1.7. Заделка стыков конструкций.................................. 331 9.2. Монтаж конструкций многоэтажных промышленных зданий.............. 333 9.2.1. Обшие положения..............................................333 9.2.2. Монтаж колонн............................................... 336 9.2.3. Монтаж ригелей, внутренних стен и перегородок... ......... . 339 9.2.4. Монтаж панелей перекрытий................................... 341 9.2.5. Монтаж каркаса с применением группового кондуктора...........342 9.2.6. Монтаж каркаса с применением рамно-шарнирного индикатора...344 9.2.7. Навеска стеновых панелей.....................................346 9.3. Монтаж конструкций крупнопанельных зданий. . ................ 348 9.3.1. Общие положения............................................ 348 9.3.2. Монтаж подземной части здания............................... 350 9.3.3. Монтаж надземной части здания............................. 353 9.3.4. Монтаж наружных стеновых панелей.............................355 9.3.5. Монтаж внутренних стеновых панелей и перегородок.............358 9.3.6. Укладка панелей перекрытий...................................361 9.3.7. Монтаж объемных элементов................................... 363 9.4. Монтаж металлических конструкций одноэтажных промышленных зданий. 364 9.4.1. Общие положения............................................. 364 9.4.2. Монтаж колонн............................................. 365 9.4.3. Монтаж подкрановых балок.................................... 367 9.4.4. Фермы и покрытие из стального профилированного настила.......367 9.4.5. Сварные соединения металлических конструкций.................370 9.4.6. Болтовые соединения металлических конструкций................372 9.5. Технология монтажа строительных конструкций в экстремальных условиях . 374 9.5.1. Особенности технологии монтажа в зимних условиях . ..........374 9.5.2. Безобогревный способ устройства стыков...................... 377 9.5.3. Обогревные способы устройства стыков........................ 378 9.5.4. Герметизация стыков и швов...................................381 9.5.5. Особенности монтажа в условиях жаркого климата...............381 9.5.6. Особенности монтажа конструкций при реконструкции зданий...382 9.6. Контроль качества монтажа конструкций............................ 384 9.7. Охрана труда при производстве монтажных работ..................... 386 Литература..............................................................388