6. Технология возведения зданий и сооружений методом подъема

Сущность метода заключается в том, что тяжелые и крупногаба­ритные конструкции (массой до нескольких тысяч тонн при площади в десятки тысяч квадратных метров) монтируют и укрупняют на уров­не земли и потом поднимают по вертикальным опорным конструкциям с помощью комплекта подъемного оборудования, установленного на них. В качестве опорных конструкций используют либо несущие эле­менты самого возводимого здания (сооружения), либо инвентарные монтажные элементы, которые демонтируют после возведения соору­жения.

Комплект подъемного оборудования включает в себя гидравли­ческие или электромеханические подъемники грузоподъемностью от 10 до 350 т, объединенные в синхронно действующую систему.

Существуют две разновидности метода: подъем с подращиванием вертикальных несущих конструкций снизу и подъем с наращиванием вертикальных несущих конструкций сверху.

Подъем с подращиванием конструкций из-за ряда недостатков в России не применяется.

Подъем с наращиванием вертикальных опорных конструкций - на­иболее применяемая разновидность метода. Так возводят, в основном, многоэтажные каркасные здания, а также одноэтажные производствен­ные здания, гаражи, водонапорные башни, спортивные сооружения.

При возведении многоэтажных зданий (рис. 6.1, а) после устройства фундаментов и монтажа колонн 2 первого яруса на земле бетонируют пакет 1 плит перекрытий, число которых равно числу этажей будущего здания. На колонны устанавливают систему подъемного оборудова­ния 3 (обычно грузоподъемность каждого подъемника 50 т), которым управляют с центрального пульта 4. Сквозь подъемники пропускают винтовые тяги, которые соединяют с плитами перекрытий. Поэтапный подъем конструкций начинают с плиты покрытия (рис. 6.1, б, в). По ме­ре подъема плит перекрытий подъемники поднимают выше, и колонны наращивают, устанавливая промежуточные ярусы 6 высотой на два или три этажа. На последнем этапе (рис. 6.1, г) для выдвижения подъемников выше плиты покрытия и подъема ее на проектную отметку на верхний ярус колонн устанавливают инвентарные монтажные колон­ны 7 — стальные секции, сечение которых равно сечению колонны, а высота составляет 1-1,3 м. По окончании подъема инвентарные мон­тажные колонны демонтируют вместе с подъемниками.

Ядро жесткости 5 возводят либо заранее (если бетонируют в сколь­зящей опалубке) на всю высоту здания, либо одновременно с подъемом плит перекрытий с небольшим их опережением (если бетонируют в пе­реставной опалубке).

Рис. 6.1. Подъем с наращиванием вертикальных конструкций многоэтажного зда­ния: а - монтаж колонн первого яруса, бетонирование пакета плит перекрытий; б, в, г - этапы подъема плит покрытия и перекрытий; 1 - пакет плит перекры­тий; 2 - колонны первого яруса; 3 - подъемное оборудование; 4 - пульт управ­ления; 5 - ядро жесткости; 6 - колонны промежуточных ярусов; 7 - инвентар­ные монтажные колонны

Число подъемников зависит от объемно-планировочного решения здания и массы поднимаемой конструкции. Оптимальное число подъем­ников в комплекте 24-36, при этом обеспечивается синх­ронность подъема. Такой комплект при грузоподъемности каждого подъемника 50 т позволяет одновременно поднимать конструкцию массой 1200-1800 т. Если требуемое число подъемников значительно превышает 36, здание разбивают на захватки, на которых подъемные работы произ­водятся поочередно.

Для обеспечения устойчивости колонн в процессе подъема часть плит, которые не находятся в данный момент в состоянии подъема, крепят к ядру жесткости и колоннам металлическими клиньями (рис. 6.2).

Рис. 6.2. Крепление плиты перекрытия на от­метках временного опирания: 1 — колонна; 2 — плита перекрытия; 3 — опорный штырь; 4 — клин «плита-колонна»; 5 — ядро жестко­сти; 6,7 — парные клинья «плита-ядро»

Для временного опирания плит при их подъеме применяются автоматические устройства, например, пружинные защелки (рис. 6.3).

Рис. 6.3. Автоматическое опирание плиты перекрытия на железобетон­ную колонну с помощью пружин­ных защелок: 1 — корпус; 2 — под­пружиненные элементы; 3 — распорные винты; 4 — плита перекрытия

При возведении зданий, размеры которых в плане не превышают 30х30 м (как правило, не выше 16 этажей), можно использовать один отдельно стоящий башенный кран, установленный на кольцевых путях, или два - по обеим сторонам здания. При повышении этажности при­меняют более тяжелые отдельно стоящие башенные краны (однако это очень удорожает строительство) или краны, устанавливаемые непо­средственно на строительные конструкции.

Для монтажа зданий методом подъема конструкций создан специ­альный кран (рис. 6.4), который состоит из головки 5 башенного крана с поворотным кругом и стрелой. Вместо башни сделана рама 6, которой кран опирается на четыре колонны 3, установленные в центре здания. На этих же колоннах, над рамой, размещены подъемники 7, с помощью которых кран поднимают по мере возведения здания. На раму навеши­вают опалубку для возведения монолитного ядра жесткости параллель­но с подъемом плит перекрытий. С помощью крана выполняют все подъемные рабо­ты, монтаж сборных конструкций и бетонирование ядра жесткости. По окончании подъема кран демонтируют башенным краном, кото­рый устанавливают рядом со зданием. Башенным краном также мон­тируют лестницы внутри ядра жесткости и верхнюю часть ядра жесткос­ти, на которой был установлен специальный кран. Такая органи­зация работ целесообразна при строительстве нескольких зданий в одном месте, что позволяет использовать для них один башенный кран.

Здания можно возводить с помощью гусеничного крана. При этом кран (рис. 6.5) грузоподъемностью 6,5-10 т устанав­ливают на плиту 2 покрытия и поднимают вместе с ней по мере возве­дения здания. Краном, свободно перемещающимся по пли­те, монтируют сборные конструкции, бетонируют монолитные и обслу­живают операции подъема. После возведения здания кран демонтиру­ют шевром. Однако при такой организации монтажа требуется дополнительное усиление плиты по­крытия. С помощью гусенично­го крана можно возводить зда­ния практически любой высоты и любого размера в плане. Недостаток этого способа — более низ­кая производительность крана по сравнению с башенным.

Рис. 6.4. Возведение здания методом подъема конструкций с применени­ем крана, установленного на ядре жесткости: 1 - плиты перекрытий; 2 - ядро жесткости; 3 - колонны; 4 - опалубка; 5 - головка башен­ного крана; 6 - рама; 7 - подъем­ники

Рис. 6.5. Возведение здания методом подъема с применением гусеничного кра­на: 1 — колонны; 2 - плита покрытия; 3 - подъемники; 4 - ядро жесткости; 5 - гусеничный кран; 6 - плиты пере­крытий

При возведении точечных зданий размерами око­ло 40х40 м при высоте до 150 м (до 50 этажей) применя­ют приставные башенные кра­ны (рис. 6.6). Такой вариант технологии не имеет недостат­ков предыдущих вариантов, так как обеспечивает возмож­ность строительства практичес­ки любых зданий с высокой производительностью. Однако необходимость крепления кра­нов 7 к каркасу здания ослож­няет подъем плит перекры­тий 3. С учетом этого краны крепят либо к конструкциям, находящимся выше поднимае­мых плит перекрытий 3 (на­пример, к ядру жесткости 5), либо к конструкциям, находя­щимся ниже поднимаемых плит перекрытий 3 (например, к плитам перекрытий 2, находящимся на проектных отметках, или к колоннам 1). При этой техноло­гии необходимо разрабатывать схему подъема и увязывать ее с очередностью перестановки креплений кранов и последовательностью их выд­вижения.

Рис. 6.6. Возведение здания методом подъема с применением приставного башенного крана: 1 — колонны; 2 - плиты перекрытий на проект­ных отметках; 3 - плиты перекрытий в процес­се подъема; 4 — подъемники; 5 - ядро жестко­сти; 6 - связи; 7 - приставной башенный кран

Частным случаем подъема с наращиванием вертикальных опорных конструкций является подъем конструкций по жестким опорам, кото­рые могут быть выставлены сразу на полную высоту здания или соору­жения, т.е. подъем без наращивания. Такая технология применяется, например, при возведении спортивных сооружений с покрытиями купольного (рис. 6.7, а, б) или мембранного типа.

Покрытие 1 собирают на земле, устанавливают колонны 2 и подъем­ное оборудование 3 вместе с площадками для обслуживания. В этом по­ложении монтируют фонарные конструкции, укладывают утеплитель и кровельный ковер, монтируют водосточные коммуникации, освети­тельные приборы, конструкции подвесного потолка и полностью собран­ное покрытие поднимают на проектную отметку.

Рис. 6.7. Подъем купольного покрытия: а — сборка; б — подъем; 1 - куполь­ное покрытие; 2 - колонны; 3 - подъемное оборудование с площадками обслуживания

Технология возведения многоэтажных зданий, когда монтаж наружных стен и встро­енных конструкций ведут по окончании подъема перекрытий, называется «метод подъема перекрытий».

Существует еще и другая технология, когда по окончании бетониро­вания пакета и подъема плиты покрытия на плите последнего этажа вначале монтируют панели наружных стен, перегородки, санитарно-тех­нические кабины и другие встроенные конструкции, после чего готовый этаж в сборе поднимают. Одновременно с подъемом последнего этажа монтируют наружные стены и встроенные конструкции предпоследнего этажа, который по окончании монтажа поднимают вслед за последним этажом. В такой последовательности монтируют и поднимают этаж за этажом. Ядра жесткости и колонны наращивают так же, как при возве­дении здания методом подъема перекрытий. В заключительной стадии подъема последний этаж достигает проектной отметки, после чего пооче­редно поднимают на проектные отметки все остальные этажи сверху вниз, последним — первый этаж. Такая технология возведения назы­вается «метод подъема этажей». Этим методом возводят 5-9 этажные здания.

Существуют две схемы возведения зданий методом подъема этажей. По первой схеме изготовляют пакет плит перекрытий (как по методу подъема перекрытий), поднимают плиту покрытия, под которой (на плите следующего сверху перекрытия) монтируют сборные конструк­ции последнего этажа, и этаж поднимают. Процесс подъема готовых этажей и последовательного монтажа конструкций сверху вниз повто­ряют до тех пор, пока не будет смонтировано все здание. По второй схеме пакета плит перекрытий не делают, а изготовляют сразу целый этаж вместе с перекрытием, который затем поднимают. После этого на земле монтируют второй этаж, который в здании будет предпоследним, и тоже поднимают вслед за первым, повторяя циклы изготовления и подъема этажей, пока не возведут все здание.

Первую схему применяют, если стены здания и перегородки сбор­ные, вторую, если этажи выполнены из монолитного железобетона, причем в зависимости от принятой технологии бетонирования этажи бывают открытые сверху («стакан») или снизу («колпак»). В прак­тике строительства, в основном, возводят здания по первой схеме — со стенами из сборных конструкций, поэтому рассмотрим более под­робно эту технологию.

Встроенные конструкции здания монтируют самоходным гусенич­ным или автомобильным краном грузоподъемностью до 10 т, а также электрическим по­грузчиком с вилочным захватом. Для обеспечения нормальных условий монтажа конструкций всех промежуточных этажей поднимаемый этаж должен находиться выше верхней отметки стрелы крана в поднятом положении.

Подготовительные работы (устройство фундаментов, бетонной подготовки, установка колонн первого яруса и бетонирование ядра жест­кости, если оно есть) выполняют так же, как и при возведении здания методом подъема перекрытий. После этого на колоннах устанавливают подъемное оборудование 2 и поднимают верхнюю плиту покрытия 3 (рис. 6.8, а) на высоту не меньше высоты двух этажей здания.

Рис. 6.8. Последовательность возведения здания методом подъема этажей: а — подъем покрытия и монтаж конструкций пятого этажа; б — подъем пятого и монтаж кон­струкций четвертого этажа; в — подъем пятого и четвертого, монтаж конструкций третьего этажа; г — подъем 3-5 этажей, монтаж конструкций второго этажа; д — мон­таж конструкций первого этажа; 1 — колонны первого яруса; 2 — подъемники; 3 — плита покрытия; 4 — стеновые панели; 5 — плита перекрытия над четвертым этажом; б — колонны верхних ярусов; 7 — инвентарные монтажные колонны

Затем монтируют сборные конструкции пятого этажа и поднимают вто­рую сверху плиту 5 вместе со стенами 4 под покрытие 3 (рис. 6.8, б). По окончании подъема наращивают колонны б, переставляют подъемни­ки 2 и поднимают верхний этаж вместе с покрытием еще на высоту одного этажа. Наращивание колонн производят так же, как и при подъе­ме плит перекрытий, с помощью одиночных кондукторов. После этого под перекрытием 5 обра­зуется достаточно свободного пространства для монтажа сборных кон­струкций четвертого этажа (рис. 6.8, в). Пятый этаж после подъема при­крепляют к ядру или ядрам жесткости клиньями или винтовыми упо­рами. По окончании монтажа четвертого этажа опять наращивают колон­ны, поднимают подъемники, пятый этаж на высоту одного этажа и чет­вертый на высоту двух этажей, под перекрытия пятого этажа. Под чет­вертым этажом опять остается пространство высотой в два этажа, в кото­ром монтируют сборные конструкции третьего этажа (рис. 6.8, в). Ана­логично устанавливают конструкции третьего этажа.

До подъема третьего этажа пятый и четвертый этажи должны быть подняты в проектное положение. Для этого на верх колонн устанав­ливают инвентарные монтажные колонны 7, поднимают подъемники, вслед за этим последовательно поднимают пятый и четвертый этажи на высоту одного этажа (после чего они оказываются на проектной отметке), третий этаж на высоту двух этажей (после чего он также оказывается на проектной отметке) и монтируют конструкции второго этажа (рис. 6.8, г). По окончании монтажа второй этаж поднимают на проектную отметку, демонтируют инвентарные монтажные колонны и подъемники и монтируют первый этаж.

При бетонировании плит перекрытий в зимнее время применяют противоморозные добавки, прогрев греющими проводами, укладываемыми в толщу плиты, тепляки.