Строительные решения / Интенсивное возведение монолитных конструкций комплекса "Минск-Арена" (часть2)  (Прочитано 269 раз)

Начало статьи: (Часть 1)

Технология возведения монолитных конструкций велодрома

Основу интенсивных технологий составляют:

• принципы поточного строительства;
• рациональные технологии опалубливания различных конструкций;
• технологические схемы опалубливания и распалубки конструкций сложной формы;
• каскадная технология возведения монолитного каркаса;
• технология ранней распалубки монолитных перекрытий с применением страховочных элементов;
• параметры бетонирования конструкций;
• технологии прогрева и ухода за бетоном в зимних условиях;
• технология вязки арматуры в построечных условиях;
• обеспечение ритмичной доставки и укладки бетонной смеси в опалубку и др.

Учитывая сложные геометрические формы железобетонных конструкций и их размеры в плане, особенно актуальным был выбор башенных кранов и их расстановка на различных стадиях строительства. Рабочие зоны кранов должны охватывать все участки монолитных конструкций. В качестве примера на рис. 2 приведены схемы установки монтажных кранов при возведении монолитных конструкций велодрома и центральной арены. Ведущим технологическим потоком при строительстве каркаса здания является возведение монолитного перекрытия, которое требует большого количества опалубки ручной сборки. Кроме этого, технологический цикл на монолитном перекрытии удлиняется из-за времени набора распалубочной прочности бетона.

Для каждого из самостоятельных потоков разрабатывался комплект опалубки. Эта технология хорошо освоена в ОАО \"Минскпромстрой\".

Цокольный этаж зданий представлял собой комбинацию колонн, стен и перекрытий. Соответственно выстраивались и технологические потоки (рис. 3).


Бетонная плита пола способствует разворачиванию скоростного строительства каркаса здания с обеспечением качества возводимых конструкций при минимальных трудозатратах на арматурных и опалубочных работах. Поточная технология предусматривает последовательное возведение колонн и перекрытий каркаса, обеспечивая тем самым минимальное расстояние перемещения опалубки и синхронность работы по захваткам. Как правило, в каркасных зданиях технологические захватки располагаются ступенчато (рис. 4).

С целью ускорения темпов возведения каркасных зданий применяют каскадную технологию. Впервые в отечественной практике она была освещена в нормативном документе ТКП 45–5.03–20–2006 [7], разработанном авторами настоящей публикации.

Суть технологии заключается в следующем: возводится нижележащее перекрытие; после набора бетоном перекрытия минимальной прочности приступают к устройству опалубки колонн и перекрытий вышерасположенного этажа. При этом опалубка ранее возведенного перекрытия не снимается. Распалубку перекрытий производят после набора бетоном распалубочной прочности. По данной технологии опалубка перекрытий и страховочные элементы могут занимать одновременно по вертикали 3–4 этажа и более (рис. 5). Это наиболее прогрессивная технология при скоростном строительстве. Однако она требует большого объема опалубки перекрытия по сравнению с поточной технологией.

Для наклонных железобетонных элементов каркаса необходима разработка индивидуальной опалубки и соответствующей технологии бетонирования (рис. 6) для того, чтобы обеспечить пространственную формоустойчивость опалубки на всех стадиях возведения, включая и непосредственно бетонирование конструкций. Бетонирование наклонных ригелей производится снизу вверх для исключения образования наплывов бетонной смеси по верхней грани конструкции.

Технология возведения монолитных конструкций каркаса центральной арены

Для обеспечения производства бетонных работ по всему фронту арены в основу концепции скоростного строительства положены следующие подходы:

• параллельное возведение каркаса здания по всем секторам, ограничивая технологические захватки в границах температурно-осадочных швов;
• применение поточной и каскадной технологий;
• разработка и внедрение новых опалубочных технологий при возведении наклонных монолитных перекрытий и трибун;
• разработка индивидуальных технологий опалубливания криволинейных в плане стен, трибун и ригелей;
• обеспечение с помощью опалубочных технологий пространственной формоустойчивости опалубки на всех стадиях возведения монолитных конструкций, учет эргономических требований и особенно вопросов безопасности производства работ;
• нацеленность технологии возведения монолитных конструкций и организации работ на строительной площадке на снижение трудозатрат и машинного времени, что отвечает требованиям по сокращению сроков строительства.

Выбор и комплектация арены опалубочной техникой выполнены с учетом концептуального подхода скоростного строительства, вида монолитных конструкций и их количественного соотношения. Опалубочная техника включает:

• опалубку круглых и прямоугольных колонн, стен, лифтовых блоков, перекрытий на основе телескопических стоек;
• опорную систему опалубки для наклонных трибун;
• опорные башни для перекрытий большой высоты;
• индивидуальные проемообразователи;
• индивидуальную опалубку для сложных по форме конструкций и т.п.

Опалубка круглых колонн носит индивидуальный характер и предназначена для возведения колонн лишь одного диаметра (рис. 7).

По мере расширения области применения монолитного бетона часто возникают вопросы об оценке качества лицевых поверхностей бетона. В зарубежной практике главным его критерием считается в основном прямолинейность бетонных поверхностей (в Германии используют пять, а в США – три класса [8]). От этого показателя зависит необходимость выполнения дополнительного процесса выравнивания и отделки бетонной поверхности. В отечественной нормативной литературе ГОСТ 13015.0–83 [9] распространяется только на конструкции и изделия бетонные и железобетонные сборные. Он регламентирует качество поверхности и внешний вид конструкции по 7 категориям. В основу положены такие показатели, как диаметр и количество раковин и пор, околы ребер и высота местного наплыва и т.п.

К монолитным конструкциям данный норматив не относится и оценивать качество их поверхности по нему некорректно, поскольку он не учитывает основной показатель – допуск прямолинейности бетонной конструкции.

В настоящее время введен в действие ТКП 45–5.03–131 [10], в котором ликвидирован этот пробел и определены 4 класса поверхности монолитного бетона. Наивысший класс А соответствует лицевым поверхностям стен, колонн и нижним поверхностям перекрытий (где особенно важен внешний вид), выполненным с повышенными требованиями. Для поверхностей класса Б требуются дополнительные операции по шпатлеванию, заделке отверстий от тяжей опалубки, частичное шлифование с последующей окраской или декоративной отделкой на основе сухих смесей и т.п.

Следует оговорить, что при скоростном возведении всех монолитных конструкций опалубка для стен и колонн комплектуется из условия обеспечения бетонных поверхностей класса Б. Опалубка перекрытий может гарантировать получение бетонных поверхностей классов А (при использовании фанеры с оборачиваемостью не более 2–3 циклов) и Б.

Наличие современной опалубки еще не решает проблему получения высококачественных бетонных поверхностей. Не менее важно качество бетонной смеси, которую следует приготавливать на современных мобильных бетонных узлах с точной дозировкой всех компонентов, особенно химических добавок. Климатические условия производства бетонных работ на объекте также играют не последнюю роль. Снег, наледи, мороз не способствуют этому процессу. Поэтому рекомендуется отрабатывать и применять технологию высококачественного бетона в теплый период года.

Возведение монолитных конструкций криволинейных перекрытий, выступающих за наружный контур нижерасположенных перекрытий, требует тщательной технологической разработки. Возникает необходимость установки опалубки перекрытия на надежное основание, позволяющее отводить нагрузку при бетонировании перекрытия к ранее возведенным монолитным конструкциям. На Минск-Арене предложена и реализована технология устройства консольных площадок в качестве временной опоры опалубки перекрытия (рис. . Они выполнены из стальных прокатных двутавров, прикрепляемых винтовыми анкерами к монолитному перекрытию. Шаг расстановки двутавровых балок, их типоразмеры и анкерное крепление определялись технологическим расчетом. По стальным балкам устраивался рабочий настил из деревянных балок и досок, рабочие зоны площадки ограждались перилами. При необходимости ранее забетонированные нижние перекрытия дополнительно подпирались страховочными стойками.

Аналогичная технологическая задача возникает при разработке технологии опалубливания в зоне расположения проемов перекрытия. На рис. 9 представлена схема устройства опалубки перекрытия над проемом. Применение стальных балок временного настила оказалось в данном случае наиболее рациональным, обладающим минимальными трудозатратами, техническим решением с точки зрения опалубливания (рис. 10).

Как отмечалось ранее, при высоте телескопических стоек более 4 м целесообразно переходить на другую опорную систему опалубки перекрытия. На строительстве арены применены два вида опорных систем опалубки:

• опорные леса импортного производства;
• опорные башни ПОРТАЛ отечественного производства.

Обе системы собираются вручную из унифицированных элементов: опорные леса – из стоек и раскосов, опорные башни – из рам и раскосов. Регулирование по высоте производят домкратами снизу и сверху башен, шаг их расстановки определяется технологическим расчетом для каждого конкретного случая и зависит от геометрических характеристик возводимого объекта. В оголовки опорных башен укладывают систему несущих и распределительных балок, поверх которых монтируют палубу из водостойкой фанеры (рис. 11). Опорные башни обеспечивают безопасность опалубочных работ на стадиях монтажа и демонтажа.

Возведение криволинейных стен в ряде случаев было сопряжено с необходимостью гарантии безопасности рабочей зоны при монтаже опалубки. На рис. 12 приведена схема устройства опалубки, где рабочие площадки выполнены из консольных опалубочных балок, плотно прижатых опорными башнями к бетонному перекрытию. Деревянный настил укладывался по опалубочным балкам, рабочая зона ограждена. Производство арматурных работ и монтаж щитовой опалубки выполнялись на этих временных площадках (рис. 13).

Возведение контурной балки сложной формы монолитного перекрытия потребовало тщательной разработки технологии опалубливания (рис. 14).

О масштабах строительства монолитного каркаса арены можно судить по фотографии, приведенной на рис. 15.

Технология возведения монолитных конструкций наклонных трибун арены

Специалистами института разработано около 20 опалубочных технологий. Среди них особого внимания заслуживает технология возведения монолитных конструкций наклонных балок трибун и самих трибун. Первоочередного решения в данном случае требовала организация надежной опоры всей опалубки с восприятием всех нагрузок от веса самих конструкций, опалубки и технологических нагрузок. При бетонировании монолитных конструкций с наклонным днищем на опорную систему опалубки действуют не только вертикальные, но и горизонтальные нагрузки, которые необходимо отводить к надежному основанию. На рис. 16 приведена схема опалубки наклонных балок и опорной системы. В качестве пространственной системы, воспринимающей все виды нагрузок и обеспечивающей формоустойчивость опалубки на всех стадиях возведения монолитных конструкций, выступают опорные леса. Дополнительно роль опорных элементов опалубки в горизонтальном направлении сыграли ранее забетонированные конструкции стен и колонн. Бетонирование наклонных балок выполнялось снизу вверх (рис. 17).

Следующим важным технологическим этапом стало возведение наклонных трибун, имеющих к тому же криволинейное очертание в плане. Опалубку наклонного перекрытия выполняли из опалубочных балок, укладываемых в оголовки опорных лесов. Палубу из водостойкой фанеры крепили к опалубочным балкам. Технология опалубочных, арматурных и бетонных работ основывалась на строительстве снизу вверх. Установка арматурных каркасов на наклонной палубе также требовала фиксации их в проектном положении (рис. 18). Забетонированная нижняя ступень становилась надежной опорой при выполнении всех работ, указанных выше. Предложены два варианта крепления опалубки ступени к арматурным каркасам и бетону (рис. 19). Крепежные элементы опалубки выполняли из арматурных прутков диаметром 10 мм, прикрепляемых к арматурному каркасу монолитных конструкций. На участках с закруглением трибун в качестве бортовой опалубки применяли водостойкую фанеру, на прямолинейных участках трибун – щитовую опалубку. Общий вид возведенных монолитных конструкций трибун представлен на рис. 20. Несмотря на сложные формы центральной арены, удалось с использованием современной опалубочной техники возвести монолитные конструкции в сжатые сроки и передать фронт работ смежникам под отделку и устройство инженерных систем. Это в немалой степени способствовало досрочной сдаче всего комплекса.

Заключение

1. При строительстве сложных сооружений на основе монолитных конструкций необходимо уделять самое пристальное внимание технологичности монолитных конструкций и выбору опалубочной техники.

2. Разработаны и реализованы концептуальные подходы к технологии скоростного строительства монолитных конструкций при круглогодичном производстве работ. При разработке опалубочных технологий применены поточная и каскадная технологии возведения каркаса и технология ранней распалубки перекрытий.

3. Разработана и внедрена технология опалубливания с применением вспомогательных консольных площадок как по контуру, так и внутри здания в зоне расположения проемов в перекрытии.

4. Разработана и реализована на практике технология возведения наклонных балок и трибун с применением опорных лесов и опорных башен, обеспечивающих пространственную формоустойчивость опалубки на всех стадиях возведения монолитных конструкций.

5. Творческий союз специалистов РУП \"Институт БелНИИС\" и строителей ОАО \"Минскпромстрой\" еще раз подтверждает, что им по плечу реализация в сжатые сроки крупномасштабных объектов из монолитного железобетона. Прикладная строительная наука становится производительной силой в современных условиях.

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