Технология возведения многоэтажного сборно-монолитного здания в несъёмной железобетонной опалубке в зимнее время

Интенсификация строительного производства в монолитном домостроении в современных условиях в основном рассматривается как использование строительных методов энергосбережения, уменьшение трудозатрат или применение композитных смесей, не требующих прогрева [1, 2]. Данный подход целесообразен, когда монолитная конструкция изготавливается и набирает прочность при благоприятных условиях и предварительно проведены исследования технологических параметров для оптимизации температурных режимов. Но технология дает сбои, когда прогрев конструкций в холодный период происходит с недостаточно теплоизолированными поверхностями, с технологическими нарушениями, а рабочие, выполняющие данную операцию, имеют низкую квалификацию. Перед укладкой бетонной смеси опалубка конструкций и арматура должны быть отогреты до температуры не ниже +5 °С и надежно закреплены. Смонтированная опалубка подвергается риску быть деформированной из-за ряда причин, что влечет за собой увеличение трудозатрат на исправление брака [3].

Перечисленные факты, которые практически не значимы в тёплый, благоприятный период, в зимних условиях подталкивают к поиску возможных границ снижения объема монолитных операций и баланса между сборным и монолитным строительством, добавляя при этом важность ускорения темпов строительства [4].

Как вариант строительная практика использует компромиссную схему сборно-монолитного строительства: это сборные колонны и монолитные перекрытия с вертикальным монолитным ядром жёсткости в виде лестнично-лифтовой шахты. Это решение оптимально в теплый период строительного производства. А с октября по апрель (в условиях Урала), в холодный период года, такое решение увеличивает сроки строительства до 40 % по причинам, изложенным в [5, 6].

Известен вариант сборно-монолитного строительства при использовании туннельной металлической опалубки с санитарно-техническими кабинами заводского изготовления, сборными лестницами и шахтами лифта. Этот вариант позволяет более качественно выполнить работу в неблагоприятный период, так как имеется возможность прогрева монолитных поверхностей через внутреннюю поверхность металлической туннельной опалубки: стены прогреваются с двух сторон, а перекрытие – с одной сторо- ны, внешняя сторона накрыта теплоизоляционным материалом [7, 8]. При необходимости предварительно нагревают арматурные каркасы, находящиеся по периметру нагретой опалубки.

Данная технология в современных условиях практически не применяется ввиду ряда недостатков: маловариантная планировка, ограниченная несущими стенами; тяжелая, металлоемкая опалубка; необходимость установки выкатных подмостей и применения мощных кранов. К недостаткам данной технологии со съёмными опалубками относятся также большая трудоемкость опалубочных и арматурных работ, низкая оборачиваемость опалубки, длительные сроки набора прочности бетона перекрытий, необходимость чистки и смазки палубы, состояние которой влияет на качество поверхностей стен и потолков [9, 10].

Строительство сборно-монолитного каркаса сооружения по новой технологии Интеграция нескольких запатентованных [10– 12] строительных технологий позволяет получить работоспособный результат строительства сооружения глубиной 50 м и высотой 150 м, размерами в плане 36×36 м, отличающийся от описанных выше исключением ряда недостатков, связанных с зимним производством работ [13–15].

Этапы строительства подземной части начинаются разбивкой осей и устройством буронабивных свай глубиной 60 м по наружному периметру подземной части. От наружного периметра на проектном расстоянии в зоне призмы обрушения устраиваем буронабивные сваи глубиной ниже диагонали призмы обрушения. Буронабивную сваю-якорь оснастки устраиваем вне зоны призмы обрушения. Сваю оснастки по наружному периметру соединяем горизонтальной стальной затяжкой со сваей в зоне призмы обрушения и со сваей-якорем вне зоны призмы обрушения, затяжку натягиваем для создания усилия, воспринимающего давление грунта.

На оголовке сваи оснастки и рядом стоящей оголовке сваи в зоне обрушения монтируем рабочую площадку с консолью для установки гидродомкратов и опалубочной системы способа опус- кающегося бетона [16, 17]. Во внутренней зоне подземной части вынимаем грунт и направляем на вертикальные конвейеры за пределы рабочей площадки. Одновременно по мере выемки грунта бетонируем наружные стены-оболочки подземной части и начинаем опускать вниз со скоростью 50 см в час. Для предотвращения вывалов грунта выемки устанавливаем между сваями горизонтальные балки с пленкой гидроизоляции и сеткой согласно патентованному способу [12].

Возможность вертикального изгиба колонны купируется горизонтальными анкерами, забуренными в грунт призмы обрушения. Когда весь объём грунта в подземной части вынут и одновременно опущены железобетонные стены-оболочки до проектной отметки, на проектной отметке котлована бетонируется плита-фундамент толщиной до 3 метров по расчету.

На строительной площадке на проектном расстоянии устанавливается башенный кран с неподвижной башней, рассчитанный на опускание груза массой не менее 20 тонн на глубину 50 м. Согласно проекту организации строительства (ПОС), рядом с краном монтируется мобильный цех по изготовлению несъёмных железобетонных блочных (блок-комнатных) опалубок общим размером 36 × 36 м, при выпуске 16 изделий в сутки различных типоразмеров и толщин стен. Основной размер несъёмной опалубки 4 × 6 м при высоте 3 м.

Башенный кран по мере изготовления несъёмных опалубок начинает монтировать нижний этаж согласно планировочному решению установкой блок-комнатных опалубок, бетонированием плиты перекрытия или горизонтального армированного диска жесткости толщиной 30 см, с бетонированием между опалубками вертикальных несущих стен или вертикальных ядер жёсткости толщиной 50 см (см. рисунок).

Каркас этажа строится за трое суток. В подземной части размещается 15 этажей, которые возводятся за 45 суток при трёхсменной работе. Работы в подземной части проводятся в благоприятных для работников теплых условиях даже в зимний период при обеспечении теплоизоляции горизонтального наружного контура.

Этапы строительства наземной части каркаса сооружения . Поскольку строительство наземной части происходит при отрицательных температурах ниже минус 15 °С и ветровых нагрузках до 12 м/с, то главное условие – это максимальное обеспечение вертикальной теплоизоляции, которая заключается в закрытии оконных или дверных проёмов несъёмной блок-комнатной опалубки.

Изменения коснутся технологии изготовления межэтажных плит перекрытий толщиной 22 см. Армирование будет вестись стандартно по горизонтальной поверхности несъёмной блок-комнатной опалубки, но с незначительными изменениями. Установка несъёмной опалубки будет происходить не на забетонированную горизонтальную поверхность, а на армированную поверхность. Опалубка устанавливается с частичной опорой на предыдущую, с возможностью непрерыва-ния арматурного слоя, проходящего сквозь вертикальные стены несъёмной опалубки.

Таким образом, бетонирование горизонтальной плиты будет вестись после монтажа несъёмной блок-комнатной опалубки через оконные и дверные проёмы, с дальнейшим прогревом арматуры до +5 °С в теплых боксах несъёмной опалубки и набором прочности бетонной смеси независимо от дальнейших строительных операций по вертикальному бетонированию ядра жесткости между стенками опалубки и армирования захватки следующего этажа [19, 20].

Преимущество данной технологии состоит в интегрировании операций сборного и монолитного бетона таким образом, что каждая операция не препятствует последующей, а дополняет её и при этом сборный бетон создает условия для благоприятного набора прочности монолитной бетонной смеси, теплоизолируя её от внешних неблагоприятных условий. В зимних условиях дополнительно необходим прогрев арматуры и внутреннего объёма несъёмной блок-комнатной опалубки. Затраты времени состав- ляют до 8 часов на этаж. Каркас наземной части состоит из 46 этажей, поэтому на возведение каркаса наземной части затрачивается 154 дня.

Общий срок строительства каркаса подземной и наземной частей сооружения составляет около 200 суток, без учёта выемки грунта, установки буронабивных свай оснастки с затяжками и изготовления монолитной железобетонной оболочки способом опускающегося бетона и фундаментной монолитной плиты.

Заключение

Четвертая промышленная революция, направленная на сохранение окружающей среды и благоприятных условий жизни человека, отображает данную тенденцию и на строительные технологии [18–20]. В экстремальных техногенных условиях или при стихийных бедствиях возможность нахождения убежища для защиты здоровья человека недалеко от проживания семьи является идеальным вариантом: просто спуститься в подземный этаж в апартаменты для проживания. Технологическая эффективность всех операций и уникальная совместимость сборных изделий и монолитного бетона во время строительства каркаса в зимних условиях влияет на экономические показатели себестоимости. Возможности мобильного цеха по изготовлению несъёмной блок-комнатной железобетонной опалубки позволяют применять интенсивные методы в технологии бетонных работ зимой, сокращая при этом сроки возведения в сравнении с известными технологиями.

Впервые осмыслена технология интеграции различных патентованных методов строительства в применении к подземному и наземному каркасу сооружения при временном удержании призмы обрушения грунта, что позволяет прогнозировать следующие шаги по интенсификации строительства посредством способа опускающегося бетона.