Технология производства монтажных и демонтажных работ, работ по усилению и замене конструкции Монтажные работы при вывешивании конструкций

              К особой разновидности монтажных работ при реконструкции, практически не встречающейся при возведении новых зданий и сооружений, следует отнести работы по вывешиванию конструкций: совокупность операций, направленных на полное снятие нагрузок, передаваемых вывешиваемым конструкциям вышележащими элементами, с разъединением узловых сопряжении вывешиваемого и несущего элементов. Эти работы относят к наиболее сложным: они выполняются в условиях ограниченного внутрицехового пространства, в цехах, работающих часто в безостановочном режиме; им практически всегда сопутствует комплекс работ по усилению вывешиваемой конструкции в связи с изменением ее расчетной схемы работы; для их выполнения требуются специальная технологическая оснастка и приспособления, изготовляемые силами монтажных организаций; необходимо предусматривать мероприятия по обеспечению пространственной устойчивости каркасов на период производства работ и т.д.          Однако, несмотря на сложность, вывешивание конструкций дает большой экономический эффект, так как позволяет переустроить отдельные конструктивные элементы без разборки вышележащих конструкций.          При реконструкции одноэтажных промышленных зданий различные конструктивные элементы вывешивают при необходимости замены, усиления или переустройства колонн и фундаментов, подкрановых балок, подстропильных и стропильных конструкций. При реконструкции фундаментов вывешивают колонны со всеми вышележащими конструкциями. Перечень вывешиваемых конструкций при реконструкции колонны зависит от характера ее переустройства. Так, при переустройстве подкрановых частей колонн в одних случаях достаточно вывесить подкрановые балки, в других дополнительно вывешивают и конструкции покрытия; при переустройстве надкрановых частей вывешивают только покрытие.          Возможность использования метода, а также совокупность конструктивных и технологических мероприятий по усилению вывешиваемых конструкций и обеспечению пространственной устойчивости каркаса цеха определяет проектная организация, разработавшая проект реконструкции по исходным данным, выдаваемым организацией, разрабатывающей ППР. На время производства работ в границах участка, определяемого проектной организацией, должна быть запрещена работа электромостовых кранов, а также ограничена или остановлена работа технологического оборудования, передающего на грунт или строительные конструкции динамические воздействия. Предельный зазор между вывешиваемым и несущим его элементом определяет проектная организация, разработавшая проект реконструкции. Технологическая оснастка и приспособления должны быть изготовлены по чертежам, выдаваемым организацией, разработавшей ППР, и испытаны до начала производства работ. Временные поддерживающие опоры, а при необходимости и вывешиваемые конструкции, во избежание смещения, должны быть надежно закреплены временными растяжками или распорками. Необходимо обеспечить надежное сопряжение вывешиваемых конструкций с временными поддерживающими. До начала работ с кровли цеха необходимо убрать слежавшуюся пыль, снег, все посторонние предметы и по возможности освободить вывешиваемые конструкции от подвешенных к ним технологических промпроводок. Во время работ должен быть установлен постоянный геодезический контроль за пространственным положением конструкций цеха. Работами по вывешиванию конструкций постоянно руководит инженерно-технический работник.          Вывешивание колонн производят с помощью гидравлических домкратов, низких и высоких монтажных порталов на жестких подвесках и подпорках (рис.1). Подъем колонн со всеми вышеустановленными конструкциями с помощью гидравлических домкратов, опирающихся на фундамент колонн, выполняется при восстановлении проектного положения колонн, нарушенного в результате просадок основания. До начала производства работ опорные узлы колонны освобождают, от бетона и при необходимости принимают меры по ликвидации сцепления опорных плит с фундаментами. Колонны также следует освобождать от стенового заполнения. В ряде случаев конструктивное решение стен, их техническое состояние и требуемая высота подъема позволяют ограничиться расчисткой швов стеновых панелей и перерезанием гибких связей между кирпичной кладкой и колонной.          

         

Рис.1. Вывешивание колони с помощью а - гидравлических домкратов; б - низких порталов; в - высоких порталов; г - жестких подвесок; д - жестких подпорок; 1 - подкрановая балка: 2 -  вывешиваемая колонна; 3 - расчалки; 4 - наддомкратное опорное устройство; 5 - домкрат; 6 - основание под домкрат; 7 - фундамент; 8 - низкий портал; 9 - основание под портал; 10 - высокий портал; 11 - отводной блок; 12 - полиспаст; 13 - лебедка; 14 - жесткая подвеска; 15 - жесткая подпорка

              На колонне предварительно крепят упорные столики или поддомкратные балки, а на поверхности фундамента устанавливают основание под домкраты (стальной лист или шпальная клетка, закрытая стальным листом). В зависимости от конструктивного решения ствола колонны, действующих нагрузок от конструкций каркаса к грузоподъемности домкратов между подготовленным основанием и наддомкратной упорной конструкцией устанавливают парное число гидродомкратов (2, 4 или 6), работу которых синхронизируют путем подключения их к насосной станции. До начала подъема колонны для обеспечения устойчивости ее временно раскрепляют четырьмя диаметрально расположенными расчалками, прикрепленными к низу колонны. При этом необходимо установить инструментальный контроль за величиной усилий в расчалках, которые должны быть равны. После этого колонну освобождают от фундамента свинчиванием гаек с анкерных болтов на величину, превышающую расчетную величину подъема на 15-20 мм, и гидродомкратами поднимают ее. По мере образования зазора между колонной и фундаментом его заполняют стальными прокладками, а на шток поршня устанавливают стопорные полукольца. Колонну поднимают на высоту, превышающую расчетную на 10-15 мм, после чего выверяют и закрепляют прокладки или заменяют их специальной, вставкой. Опуская поршни домкратов, переопирают колонну на прокладки, закрепляют гайками анкерных болтов, убирают домкраты, снимают расчалки и упорные конструкции.          При необходимости подъема нескольких последовательно расположенных колонн эти операции выполняют поэтапно ступенями, добиваясь равномерного выравнивания просевшей группы колонн. Если не удается установить домкраты непосредственно на фундамент (недостаточные размеры, необходимость усиления фундамента), их опирают на поддомкратные балки, уложенные на подготовленное основание. В зависимости от конкретных условий и цели производства работ по вывешиванию основание может быть выполнено в виде шпальных клеток, покрытых стальным листом, пакетов стальных прокатных балок, отдельно стоящих столбчатых фундаментов, а также фундаментов на коротких забивных или набивных сваях.          Если проектом реконструкции предусматривается замена существующего фундамента, а также при наличии в зоне колонны слабых грунтов, каналов, подземных сооружений и коммуникаций вывешивание производят с помощью монтажных порталов. При этом в зависимости от характера переустройства фундамента и вывешиваемой колонны могут использоваться низкие и высокие порталы. Низкие применяют тогда, когда работы по реконструкции каркаса связаны с заменой или усилением существующего фундамента, высокие - при необходимости переустройства базы колонны или ее подкрановой части. При использовании низких порталов в качестве подъемного устройства применяют домкраты, высоких - гидродомкраты или полиспасты с лебедками. Порталы представляют собой жесткую пространственную конструкцию, способную воспринять все монтажные и рабочие нагрузки от вывешиваемого участка каркаса цеха. Они состоят из четырех опор, объединенных в верхней части балочной системой, а также из несущих и связевых элементов, образующих рабочую площадку. Поддомкратные балки или балки для крепления полиспастов могут быть как элементами рабочей площадки, так и самостоятельными, укладываемыми сверху рабочей площадки. В связи с тем, что порталы используют в тех случаях, когда конструкции каркаса остаются вывешенными на весь срок переустройства фундаментов и нижних частей колонн, т.е.  относительно продолжительное время, их устанавливают и закрепляют на специальных фундаментах, а вывешенную колонну переопирают на портал, жестко прикрепляя к нему. После выполнения работ по переопиранию колонн на порталы грузоподъемные устройства (гидродомкраты, лебедки) освобождают от нагрузки.     

    Переопирание вывешиваемой колонны можно осуществлять также на существующие смежные колонны цеха, сохраняемые на период производства работ в проектном положении. Для этой цели используют наклонные жесткие подвески и подпорки коробчатого, трубчатого или решетчатого типа. Угол сочленения подвески с существующей колонной, а подпорки с вывешиваемой колонной дает возможность их временного шарнирного соединения. Постоянное закрепление подпорок и подвесок с вывешиваемой и существующими конструкциями рекомендуется осуществлять на высокопрочных болтах, так как последние образуют надежное сдвигоустойчивое разъемное соединение. Так как в рассматриваемом варианте вывешивания колонн нагрузки передаются на существующие конструкции каркаса цеха, устройство для подъема должно быть наиболее простым и пригодным к конкретным условиям производства работ. Как правило, это гидродомкраты, установленные непосредственно на фундамент или поддомкратные балки. Работы выполняют в такой последовательности. На вывешиваемой и смежных, сохраняемых в проектном положении, колоннах закрепляют элементы, формирующие узел сопряжения с подвесками или подпорками. На вывешиваемой колонне дополнительно закрепляют упорные поддомкратные конструкции. С помощью полиспаста, лебедки и отводных блоков поднимают шарнирно сочленяемый узел подвески или подпорки и временно (шарнирно) крепят его к колонне. Устанавливают основание под гидродомкраты и расчаливают вывешиваемую колонну. После этого разъединяют узел сопряжения колонны с фундаментом и гидродомкратами поднимают колонну на расчетную высоту. За расчетную принимается высота подъема, равная величине назначаемого зазора между колонной и фундаментом, суммируемого с величиной прогиба вывешиваемой колонны после передачи нагрузки на подвески или подпорки. Затем с помощью полиспаста, лебедки и отводных блоков приподнимают свободный конец подвески (подпорки), совмещают отверстия в узловом сопряжении и устанавливают высокопрочные болты, контролируя их натяжение. После проектного закрепления узлов плавно опускают поршни домкратов.          Описанные методы производства работ применяют также при временном вывешивании конструкций покрытия. Однако в ряде случаев эти методы используют и с целью переустройства существующего каркаса путем постепенного переопирания отдельных конструктивных элементов на вновь устраиваемые или усиливаемые существующие. Наиболее часто такие решения принимают при необходимости увеличения шага колонн путем удаления их нижней части.     

    В последнее время проектировщиками и монтажниками разработаны рациональные конструктивные решения, позволяющие выполнять весь комплекс работ по увеличению шага колонн без демонтажа конструкций покрытий, переопирая их оголовки на специальные поддерживающие конструкции.          Различают следующие разновидности таких решений: 1) с передачей нагрузки от вывешиваемой колонны на сохраняемые смежные рамы; 2) на поддерживающие балки.          Первое решение позволяет увеличить шаг колонн с 12 до 24 м. При этом необходимо создать конструкцию, способную передать на крайние колонны нагрузку, воспринимающуюся средней колонной да удаления ее нижней части. Если имеющийся высотный габарит позволяет использовать для этой цели 24-метровые фермы, расположенные ниже подкрановых балок, то фермы располагают в плоскости ветвей колонн, при этом каждая ферма состоит из двух плоскостей охватывающих ветвь колонны. Обе фермы соединяют горизонтальными решетками.          Для восприятия дополнительных нагрузок от новых ферм ветви крайних колонн усиливают полосовой сталью и демонтируют элементы их решетки, мешающие установке ферм. Затем собираю' и монтируют пространственный блок (две двухплоскостные фермы объединенные горизонтальными решетками), выполняют проектное сопряжение блока с крайними колоннами и монтируют новую решетку всех колонн. Для того чтобы на реконструируемом участке не нарушить рабочее положение конструкций шатра и подкрановых балок в момент удаления нижней части средней колонны, требуется придать вертикальным фермам пространственного блока предвари тельный прогиб, близкий по величине расчетному прогибу от постоянных нагрузок. Для этого каждую из ферм загружают в двух средних узлах верхнего пояса грузами (по 50 т), которые обеспечивают требуемый прогиб (1,4 см при расчетном 1,29 см). После этого фермы приваривают к средней колонне, снимают пригруз и удаляют нижнюю ее часть. На время производства работ должно быть прекращено движение всех мостовых кранов, передающих нагрузки на колонны реконструируемого участка здания.          При втором решении вместо решетчатых ферм применяют поддерживающие балки, опирающиеся на усиливаемые колонны (рис.2, а). Это позволяет уменьшить материалоемкость и сократить сроки производства работ. При этом в качестве основного принимают вариант демонтажа нижних частей колонн с подведением под подкрановые балки и верхние части колонн специальной поддерживающей рамы (рис.2, б). Поддерживающая рама состоит из пяти плоских и одной пространственной стоек, устанавливаемых на новые фундаменты. На стойках по обе стороны от существующих колонн устанавливают главные поддерживающие балки. Между собой балки соединяют системой горизонтальных связей по верхним и нижним поясам. Между главными поддерживающими балками Т предусматривают вспомогательные балки, к которым при помощи специальных столиков крепят верхние части колонн. Все нагрузки от кровли и кранов передают на поддерживающую раму. Принятый вариант по сравнению с первым позволяет резко сократить сроки строительства, уменьшить массу новых металлоконструкций на 230 т, исключить работу по демонтажу и монтажу железобетонного покрытия и утеплителя с мягкой кровлей на участке площадью около 2600 м.

Рис.2. Усиление конструкций при увеличении шага колонн в существующих цехах с.помощью а - устройства поддерживающей балки; б - устройства поддерживающих рам; 1 - усиливаемые колонны; 2 - поддерживающая балка; 3 - демонтируемая часть колонны; 4 - ригель рамы; 5 - стойка рамы: 6 - вспомогательная балка; 7 - поддомкратная балка

              Последовательность технологических операций по передаче нагрузок от кровли на поддерживающие конструкции и удалению нижней части колонн та же, что и при первом варианте использования пространственных ферм.          Вывешивание подкрановых балок производится при необходимости усиления подкрановых ветвей колонн, реконструкции их оголовков или опорных частей подкрановых балок, восстановления проектного положения, нарушенного в результате неравномерной осадки фундаментов колонн, установки подкрановых балок на новый высотный горизонт. При вывешивании подкрановых балок используют Методы подъема и выжимания с переопиранием на временные стоечные опоры; применяют подвески, закрепляемые к колоннам, подстропильным или стропильным фермам, а также временные монтажные столики и др.          Подъем подстропильных балок в зависимости от характера и степени стесненности монтажной зоны, наличия грузоподъемных механизмов, а также несущей способности конструкций покрытия может осуществляться: самоходными стреловыми кранами, подвесными кран-балками, тельферами, монтажными мачтами и стрелами, полиспастами и лебедками, мостовыми кранами вышерасположенных ярусов или специально переоборудованными монтажными балками, установленными на кровле цеха, и др. До начала подъема подкрановых балок стыковые узлы рельсов должны быть разъединены, а крепления рельсов ослаблены. Подкрановые балки средних рядов поднимают блоками - две подкрановые балки, связи, тормозной настил и рельсы. Выжимают подкрановые балки с помощью гидродомкратов и временных опорных устройств, пространственных А-образных порталов путем стягивания их опор (рис.3), а также с помощью специального сменного оборудования на гусеничном стреловом кране (рис.4). В качестве временных опорных устройств используют стойки трубчатого или решетчатого сечения, а также пространственные опоры. При использовании стоек на специально подготовленное основание (самостоятельный  фундамент, шпальную клетку, пакет стальных балок) с помощью лебедки и полиспаста устанавливают опорную стойку и раскрепляют ее растяжками в верхнем и нижнем узлах. Если стойку устанавливают на специально устроенный фундамент, то крепление нижнего узла выполняют анкерными болтами. Гидродомкратами, установленными на том же основании, поднимают стойку до соприкосновения ее верхнего узла с подкрановой балкой и временно их соединяют. Разъединяют узел сопряжения подкрановой балки колонной и смежной подкрановой балкой и производят дальнейший подъем на расчетную высоту, одновременно заполняя подкладками образующийся зазор между стойками и основанием. Если в средних рядах цеха осуществляют подъем блока подкрановых балок, то опорная стойка устанавливается по продольной оси блока, а ее сопряжение с блоком производят с помощью поперечных упорных балок, ввариваемых между двумя подкрановыми. Можно также использовать стойку, оборудованную в верхнем узле поперечной балки в подкосами, на которую опирают нижний пояс вывешиваемой подкрановой балки.          

         

Рис.3. Выжимание подкрановых балок с помощью а - гидродомкратов; б - временных опор; в - пространственного А-образного портала; 1 - колонна; 2 - подкрановая балка; 3 - временная опора; 4 - растяжки; 5 - гидродомкраты; 6 - портал; 7 - стяжное устройство

Рис.4. Специальное оборудование к кранам для выжимания подкрановых балок 1 - гусеничный кран со сменным оборудованием; 1 - разгружающая опора; 3 - домкрат; 4 - монтажная площадка; 5 - подводимая временная опора; 6 - грузовой полиспаст; 7 - подкрановая балка

              Стоечные опоры используют, в основном, когда высота до низа подкрановой балки не превышает 10 м. В других случаях, а также при большой массе подкрановых балок более рационально использование пространственных опор, обладающих повышенной несущей способностью и пространственной устойчивостью. Применение таких опор, оборудованных специальными рабочими площадками, позволяет осуществить простое переопирание подкрановых балок на опору с помощью поперечных промежуточных балок, что уменьшает трудоемкость и сроки производства работ. При больших объемах работ по вывешиванию подкрановых балок и относительно низкой внутренней стесненности реконструируемых пролетов цеха пространственная опора может быть выполнена сборно-разборной, подвижной или переставляемой.          Отказаться от применения гидродомкратов и упростить процесс переопирания вывешиваемой подкрановой балки позволяет использование А-образных пространственных порталов, совмещающих функции временного опорного и выжимающего устройств. Портал представляет собой ригель, на концах которого имеются две пары щек с отверстиями и две пары стоек, верхние концы которых заводятся между щеками и шарнирно соединяются между собой и с ригелем. Нижние концы стоек снабжены лыжеобразными опорными частями. Стойки попарно соединяют стяжными устройствами. Портал устанавливают на металлический лист или отрезки швеллеров, поверхность которых может быть смазана для уменьшения сил трения между основанием и опорами портала. Процесс выжимания балки состоит из двух основных этапов. На первом этапе устанавливают портал; стягивая стойки, подводят ригель до соприкосновения с низом подкрановой балки и временно соединяют их. На втором этапе разъединяют узел сопряжения со смежной балкой, отсоединяют вывешиваемую балку от колонны и, стягивая стойки, выжимают балку на расчетную высоту,          Вывешивание стропильных ферм выполняют с помощью гидравлических домкратов и временных опор (рис.5). Домкраты и временные опоры устанавливают только в узлах ферм. Для предотвращения повреждения элементов ферм в месте опирания узлы усиливают, а в некоторых случаях изменяют конструкцию решетки для создания новых узлов. Узлы переопирания стропильных ферм на временные опоры следует выбирать таким образом, чтобы знаки расчетных усилий в элементах вывешенной фермы не изменились на обратные.          

    

Рис.5. Вывешивание стропильных ферм с помощью а - временных стоек; б - пространственных опор; в - площадки, устраиваемой на подкрановых балках; г - площадки, устраиваемой на колонне; д - площадки, устраиваемой на мостовом кране; е - домкратов, установленных на подкрановых балках: 1 - временная стоечная опора; 2 - пространственная опора; 3 - гидродомкраты ДГ-200; 4 - рабочая площадка: 5 - подкрановая балка; 6 - ферма; 7 - насосная станция НСП-400

              При использовании для вывешивания стропильных ферм гидродомкратов и временных опор последовательность технологических операций сходна с описанными выше для подкрановых балок. Некоторые особенности характерны для способов устройства опорных частей ферм и стоек. Один из наиболее простых вариантов переустройства верхнего узла стропильной фермы заключается в следующем. К косынке верхнего узла фермы с двух сторон приваривают два уголка, к которым на болтах присоединяют опорную балку. Длину балки назначают таким образом, чтобы ее концы выходили за грань нижнего пояса фермы на 250-300 мм. В нижней части балки делают отверстия для болтового соединения с временной опорой. К балке приваривают петли для закрепления в них роликовых блоков, которые служат для запасовки канатов лебедок, поднимающих временные опоры. Длину основного ствола временной опоры назначают при таком решении на 80-100 мм меньше расстояния от верхней отметки основания установки опоры до нижнего пояса стропильной фермы. Верхняя часть опоры представляет вилкообразный оголовник, образованный двумя отрезками швеллеров, приваренных к основному стволу таким образом, чтобы расстояние между ними было на 50-100 мм больше ширины нижнего пояса фермы. Верхнюю часть швеллеров конструктивно решают так, чтобы обеспечивалась их сопрягаемость с опорной балкой.          Необходимость подъема ферм на 55-200 мм с помощью гидродомкратов и площадок, устроенных на подкрановых балках, может быть вызвана неравномерными осадками фундаментов, что приводит к нарушению нормальной эксплуатации мостовых кранов и конструкций здания. При разработке ППР следует определить усилие, необходимое для выжимания фермы; в большинстве случаев удается обеспечивать возможность использования в качестве опорной базы существующие подкрановые балки. Подъем каждой фермы можно выполнить двумя домкратами ДГ-200, работающими от одной насосной станции НСП-400. Усилия от домкратов к верхнему поясу ферм передают через временные стойки.          Участок производства работ разбивают на две захватай. В пределах каждой до начала подъема ферм монтируют временные стойки, устанавливают домкраты с насосными станциями и демонтируют нулевые стержни верхних поясов ферм. Первой в пределах захватки поднимают ферму, имеющую наибольшую деформацию, затем по мере выравнивания выжимают остальные. Подъем производят ступенчато. Через каждые 20 мм подъем останавливают и осматривают конструкцию кровли, обращая особое внимание на состояние раскосов и поясов ферм. Подъем ферм в пределах захватки, включая подготовительные работы, выполняет бригада из 8 монтажников за 10 ч.          А-образные порталы используют в основном в тех случаях, когда стропильную ферму опирают в нижнем узле. Такое решение не требует переустройства нижнего узла фермы, а лишь усиления отдельных элементов решетки фермы.          При высокой внутренней стесненности реконструируемых пролетов, а также при больших объемах работ по вывешиванию стропильных ферм целесообразно использовать для этих целей монтажные передвижные крышевые порталы. Портал представляет собой решетчатую пространственную конструкцию козлового типа, пролет конторой равен двум шагам стропильных ферм. Портал передвигается с помощью лебедок по рельсовым путям, уложенным на кровле цеха. Портал оборудуют подъемником ленточного типа, включающим гиродомкрат с насосной станцией, наддомкратную балку, ленточные тяги и опорную балку, присоединяемую к нижней секции тяг.           До вывешивания ферм участок покрытия освобождают от действующих на кровлю нагрузок и выполняют предусмотренный проектом комплекс работ по усилению существующих конструкций и обеспечению пространственной устойчивости каркасов на период производства работ, а также закрепляют к ферме опорную балку ленточного подъемника. Одновременно укладывают секции подпортального пути, устанавливают лебедку, стреловым краном поднимают портал на кровлю и устанавливают его на пути. Начиная работы, портал с помощью лебедки накатывают в рабочее положение и фиксируют упорами, закрепленными к рельсам. Размечают места прохода тяг и пробивают отверстия в кровельном покрытии. Через отверстия опускают тяги ленточного подъемника, крепят их к установленной опорной балке и включением в работу гидродомкрата выбирают зазор между ним и наддомкратной балкой. Разъединяют узел сопряжения фермы с колонной, производят подъем на заданную высоту и переопирание тяг или наддомкратной балки на пролетное строение портала. Подъем необходимо осуществлять ступенями 20-30 мм, постоянно контролируя состояние элементов покрытия.