Строительные решения / Интенсивное возведение монолитных конструкций комплекса "Минск-Арена" (часть1)  (Прочитано 183 раз)

научное сопровождение и технологии

Монолитный бетон – гибкий и архитектурно пластичный материал стал панацеей для решения множества градостроительных задач. По мере расширения области его применения ответом на запросы строителей является разработка современных технологий и новых опалубочных систем.

В сегодняшних экономических условиях востребованы технологии, ориентированные на высокие темпы и качество возведения зданий, снижение себестоимости и адаптацию к выездным моделям строительства, что определяет конкурентоспособность любой строительной организации. Убежденным сторонником и лидером в технологии монолитного бетона уже многие годы является ОАО "Минскпромстрой", творческий союз которого со строительной наукой БелНИИС дает свои результаты.

Научное сопровождение возведения уникальных сооружений из монолитного железобетона в Минске


Научное сопровождение строительства сложных и уникальных объектов –общепринятая практика в западноевропейских странах. Как правило, его осуществляют ведущие научно-исследовательские организации и крупные фирмы, занимающиеся технологиями строительства с применением современных опалубочных систем [1]. При их выборе практикуются два принципиально различных подхода. Суть первого заключается в том, что во главу угла ставят архитектурную идею и соответствующее ей конструктивное решение, а задача технологов состоит в реализации этой идеи независимо от конечной стоимости строительного процесса. Это так называемая технология "архитектурного" бетона с высокими сопутствующими издержками, поскольку стоимость и сроки исполнения проекта уходят на второй план. По такому пути идут, как правило, в том случае, если осуществляется ярко выраженный с архитектурной точки зрения проект с лицевым "архитектурным" бетоном. При этом разработка технологии строительства ведется по уже готовой проектной документации.


Второй, более прагматичный подход состоит в параллельном и взаимоувязанном проектировании самих конструкций и технологий их возведения с учетом технологичности монолитных конструкций. И здесь определяющая роль принадлежит опалубочным технологиям.


На выбор той или иной технологии строительства, от которой зависят стоимость, сроки исполнения и качество конечного продукта, основное влияние оказывает технологичность возведения монолитных конструкций. Оптимальные с конструктивной точки зрения решения, как показывает практический опыт, не всегда являются рациональными с позиций технологии их реализации. Игнорирование или нежелание учитывать технологические особенности приводят к высокой трудоемкости работ, снижению темпов и удорожанию строительства.

Технологичность монолитных конструкций определяют следующие факторы [2 и 3]:

• геометрические формы конструкций и возможность их опалубливания современными опалубочными системами;
• технологические особенности опалубочных систем;
• геометрические формы примыканий стеновых конструкций и перекрытий;
• типоразмеры высот стеновых конструкций и колонн;
• возможность устройства технологических швов;
• распалубочная прочность бетона монолитных конструкций;
• технологические и конструктивные проемы в стенах и перекрытиях;
• способы армирования;
• эргономические требования по производству опалубочных и арматурных работ и др.

Как верно выражение, что теория без практики мертва, так справедливо утверждение, что практика без теории слепа. Именно совместная творческая работа специалистов РУП "Институт БелНИИС" и ОАО "Минскпромстрой" во время строительства подземного общественно-торгового центра на пл. Независимости в Минске подтвердила, что союз науки и производства позволяет решать самые смелые конструктивно-технологические задачи.

За последнее десятилетие в Беларуси возведен ряд общественных сооружений государственной важности, которые можно с уверенностью отнести к уникальным объектам, изобилующим сложными формами и криволинейными поверхностями, выполненными в монолитных конструкциях. Научное сопровождение строительства сложных сооружений Министерство архитектуры и строительства Республики Беларусь поручает РУП "Институт БелНИИС".

В нашем понимании этот процесс не ограничивается функциями контроля качества материалов и работ. Напротив, упор делается на разработку и внедрение новых технологий строительства из монолитного железобетона и активное продвижение принципов технологичности конструкций в реальную практику.

В этом смысле поучителен опыт научного сопровождения строительства Национальной библиотеки Беларуси [3–5]. Для данного объекта специалистами института разработана и реализована концепция возведения монолитных конструкций здания, включающая более 20 различных опалубочных технологий, многие из которых не имеют аналогов в мире. Технология монолитного бетона с применением современных опалубочных систем и модифицированных бетонов раскрыла возможности строительства в сжатые сроки в летних и зимних условиях.

Особое место занимает и строительство общественно-торгового центра "Столица". Воплощение архитектурной идеи подземного сооружения в монолитных конструкциях явилось логичным и оправданным по многим причинам технического и экономического характера [6]. На этом сложном объекте применен вариант параллельного проектирования и строительства, который требует строгой координации и синхронности в работе проектировщиков, технологов и строителей.

Осуществление проекта впервые было поручено ОАО "Минскпромстрой", имеющему огромный опыт в надземном, но не специализирующемся на подземном строительстве. Цель эксперимента очевидна – привлечь современные методы быстрого и качественного возведения монолитных конструкций и в эту область.

Определяющим параметром при выборе той или иной технологии, технологического оборудования и опалубки стали сроки строительства подземного комплекса: 29 месяцев вместо 39 нормативных. Общий объем уложенного бетона достиг 66 тыс. м3. Завершить в короткий период сооружение очередного знакового объекта в стесненных условиях городской застройки позволили разработанные и реализованные интенсивные технологии возведения конструкций из монолитного бетона, подтвердившие эффективность и высокие темпы круглогодичного строительства. Эксперимент удался, накопленный опыт пригодится при осуществлении масштабных проектов в будущем. А научное сопровождение специалистами РУП "Институт БелНИИС" еще раз подтвердило, что строительная наука сегодня является реальной производительной силой.

Опалубочные технологии возведения монолитных конструкций комплекса "Минск-Арена" (Опалубочные системы)

Достигнутые успехи в деле освоения современной технологии монолитного бетона не остались незамеченными. При научном сопровождении специалистов БелНИИС ОАО "Минскпромстрой" приступило к осуществлению еще одного грандиозного проекта – возведению многопрофильного спортивно-культурного комплекса "Минск-Арена".

Основными целями научного сопровождения стали:

• разработка и внедрение прогрессивных опалубочных технологий возведения монолитных конструкций, в том числе сложных по форме (научно-исследовательский отдел технологии строительства из монолитного бетона – научный руководитель кандидат технических наук М.Ф. Марковский);
• разработка и внедрение технологий модифицированного бетона на основе нового поколения химических добавок (научно-исследовательский отдел технологии бетонов и растворов – научный руководитель доктор технических наук, профессор Н.П. Блещик).

В настоящей работе ограничимся рассмотрением наиболее интересных и принципиальных технологических решений с применением современных опалубочных систем. МКСК "Минск-Арена" состоит из четырех самостоятельных сооружений, выполненных из монолитного железобетона: центральной арены на 15 тыс. зрителей, конькобежного стадиона, велодрома и паркинга.

Архитектура комплекса не смогла не отразиться на формах и очертаниях сложных монолитных конструкций, из которых можно составить целую коллекцию:

• круглые и квадратные колонны с капителями различной формы и без них;
• конструкции перекрытия криволинейного в плане очертания;
• переменная высота этажей;
• выступающие из перекрытия контурные балки, включая и балки криволинейного очертания;
• наклонные перекрытия и пандусы;
• лифтовые блоки;
• наклонные рамные конструкции;
• стены криволинейного очертания;
• наклонные трибуны с криволинейным очертанием в плане ступеней и т.д.

Следует сразу оговорить, что без применения современных технологий интенсивного возведения монолитных конструкций качественно построить такой объект в сжатые сроки немыслимо и нереально. При их разработке рациональное использование опалубки и оптимизированные технологические процессы имеют такое же значение, как и сами железобетонные конструкции. Очень важен вопрос их технологичности, от чего зависят темпы возведения и качество лицевых поверхностей бетона.

Поскольку на объекте велись параллельное проектирование и строительство, имеющие как достоинства, так и недостатки, выбор опалубочных систем и технологий осуществлялся по архитектурным чертежам конструкций. Предыдущий практический опыт показал, что процессы возведения однотипных конструкций целесообразно выделять в специализированные, относительно независимые потоки. Это и было сделано при возведении колонн, монолитных стен, лестнично-лифтовых блоков, лестниц, перекрытий, наклонных трибун.

Выбор типов опалубочных систем, их комплектов – основной технологический вопрос, определяющий темпы возведения монолитных конструкций и в немалой степени влияющий на экономические показатели.

При поточном или параллельном строительстве отдельных объектов главенствующим технологическим потоком всего комплекса, для которого осуществлялся подбор опалубочной техники, стало возведение монолитных конструкций арены, изобилующих сложными формами.

Для возведения колонн применены два типа опалубки:

• веерная опалубка прямоугольных и квадратных колонн;
• опалубка круглых колонн.

Если первая из них универсальна и позволяет варьировать сечение колонны с шагом 50 мм, то вторая носит индивидуальный характер и подбирается под конкретный диаметр колонн. На основании технико-экономического анализа для круглых колонн на данном объекте рекомендован только один тип опалубки диаметром 600 мм. Для колонн диаметром 700 мм применение опалубки нецелесообразно по экономическим показателям. Предложено технологическое решение по их бетонированию в несъемной опалубке из стальных труб, что было заложено в окончательном проекте. Монолитный железобетонный каркас арены выполнен с переменной высотой этажей: 3300, 3600, 4800, 6000 и 6600 мм (рис. 1).

Переменная высота этажей оказывает существенное влияние на опалубливание стен и устройство опорной системы опалубки перекрытия. Для возведения стен применена щитовая модульная опалубка с возможностью наращивания по высоте и способностью воспринимать повышенное боковое давление бетонной смеси; монолитных шахт лифтов – специализированная опалубка на основе модульных щитов с элементами распалубливания. В комплект дополнительно включены площадка опирания и проемообразователи инвентарные или индивидуальные. Опалубка призвана обеспечивать высокие требования по отклонениям монолитных конструкций шахт лифтов в плане и по высоте самой шахты.

Технологический анализ вариантов устройства опалубки перекрытий показывает, что при переменной высоте этажа целесообразно применять несколько типов опалубки. Современные телескопические стойки позволяют устраивать опалубку перекрытия до 5,0 м высоты. С эргономической точки зрения уже при высоте опоры опалубки свыше 3,8–4 м следует воспользоваться другими системами опалубки перекрытия. Работа со стойками высотой более 4,0 м из-за своего веса – не такое уж приятное занятие. Поэтому при диапазоне высот более 4,0 м рекомендуется применять опорные леса опалубки и опорные башни, с которыми проще и легче обращаться.

Возведение наклонных перекрытий и наклонных трибун также необходимо выполнять с использованием опорных систем опалубки – опорных лесов и башен, обеспечивающих восприятие вертикальных и горизонтальных нагрузок при бетонировании. Такой подбор оборудования позволяет технологически совместить процесс возведения горизонтальных перекрытий каркаса и наклонных перекрытий трибуны.

Выбор опалубочных систем – весьма серьезное и ответственное решение, влияющее на многие параметры: стоимость опалубки и амортизационные отчисления на нее; сроки строительства; трудоемкость работ; перспективы повторного применения; нормативную оборачиваемость и т.д.

При строительстве объекта в первую очередь был задействован свободный парк отечественной опалубочной системы, имеющийся у ОАО "Минскпромстрой": стеновая опалубка; опалубка перекрытий; опорные башни; клееные опалубочные балки собственного производства; ламинированная водостойкая фанерная палуба опалубки перекрытия (российского или латвийского производства).

Дверные проемообразователи, сложные монолитные конструкции и узлы выполнялись в индивидуальной опалубке по техническим и технологическим решениям специалистов РУП "Институт БелНИИС", заложенным в технологических картах. Индивидуальные опалубочные элементы изготавливались на собственном производстве ОАО "Минскпромстрой".

Продолжение: (часть 2)

Авторы статьи: Владимир Нехай, Григорий Туровец, Михаил Ашмян, Михаил Марковский, Николай Бурсов