Организация и технология строительства высотных и большепролетных зданий. Учебное пособие

лоизоляционного слоя из сборного или монолитного полистиролбетона; внутреннего защитно-декоративного слоя из гипсоволокнистых листов, устанавливаемых по каркасу из оцинкованного профиля.

Технологическая схема возведения стены с монтажом отдельных ее элементов содержится в ППР применительно к конкретным проектам зданий.

Размеры готовых конструкций должны быть в пределах допускаемых отклонений от нормативных во избежание возникновения негативных факторов, оказывающих влияние на механическую прочность и пространственную устойчивость здания в процессе его возведения и эксплуатации; совместимость размеров конструкций и монтажных систем оборудования здания. Промежуточные допуски на составляющие конструкции должны укладываться в общие допуски на объект в целом.

За основу системы допусков приняты требования EN 13670 «Возведение железобетонных конструкций» и СНиП 3.01.01 «Несущие и ограждающие конструкции», при этом ни один из показателей не был принят в сторону увеличения, а некоторые – в сторону ужесточения. Возможное накопление плюсовых допусков является маловероятным, поскольку любое отклонение от проектного положения есть случайная величина, колеблющаяся в ту или в другую сторону.

Любые промежуточные допуски при возможном суммировании должны укладываться в общие допуски на объект в целом. Так, при высоте здания 200 м максимальные отклонения от проектного значения не могут быть более ±80 мм, а отклонение вертикали – 50 мм независимо от высоты.

На всех стадиях строительства, начиная с проектирования, предусмотрена многоуровневая система контроля качества: помимо предписанных нормативными документами служб контроля со стороны подрядчика, заказчика, административных органов, для ВЗ рекомендуется создание независимых экспертно-технических комиссий по видам проектных и строительно-монтажных работ.

Необходимо, чтобы показатели долговечности и сроков службы применяемых материалов, изделий и конструкций соответствовали требованиям, изложенным в техническом задании, проекте и других нормативных документах, регламентирующих качество строительства.

В процессе возведения ВЗ следует осуществлять входной, операционный и приемочный производственный контроль. Кроме того, необходим постоянно действующий инспекционный контроль, осу-

11

ществляемый органами архитектурно-строительного надзора. Также обязательно наличие строительной приобъектной лаборатории при возведении высотных зданий. В схеме операционного контроля предусматривается программа стандартных и специальных испытаний.

При возведении ВЗ из монолитного железобетона обязательна оценка прочности бетона путем испытания отобранных из конструкций образцов неразрушающими методами. Неразрушающий контроль прочности бетона проводится для всех конструкций ВЗ – фундаментов, ростверков, перекрытий, колонн, диафрагм, стен, стволов жесткости, лестничных маршей.

Вся поступающая на строительный объект арматура для армирования железобетонных конструкций должна подвергаться контролю ее механических свойств. Если в результате испытаний хотя бы один из контрольных показателей нарушается, проводят повторные выборочные испытания удвоенного количества образцов. Если в результате повторных испытаний не соблюдается хотя бы один из контролируемых показателей, партия бракуется.

Кровли высотных зданий и комплексов должны быть плоскими, с парапетами, внутренним организованным водостоком, проходящим внутри здания, а воронки организованных водостоков – обогреваемыми. Кровли отдельных конструкций на крыше зданий (пентхаусы, зенитные фонари, архитектурные украшения в виде шпилей, башен и т. д.) могут быть запроектированы скатными.

Для устройства плоских кровель ВЗ рекомендуется применять рулонные кровельные битумно-полимерные материалы, долговечность которых составляет не менее 25 лет.

Пожарная безопасность многофункциональных ВЗ на стадии строительства должна обеспечиваться системами предотвращения пожара и противопожарной защиты, в том числе организационнотехническими мероприятиями. Для конкретных зданий разрабатывается комплекс дополнительных противопожарных мероприятий, учитывающих специфику обеспечения их пожарной безопасности с учетом стадии строительства, количества людей на каждом этаже, функционального назначения и размещения помещений внутри здания и т. д.

Научно-техническое сопровождение строительства ВЗ, включая мониторинг поведения здания в процессе возведения, осуществляется под руководством специальной рабочей группы, которая создается из представителей заказчика, генерального проектировщика,

12

генерального подрядчика и научно-исследовательских организаций по специально разработанной программе. Научно-техническое сопровождение производится научно-исследовательской организацией или группой организаций по профилю их деятельности и предусматривает участие представителей на всех этапах строительства, начиная от проектирования, в виде экспертизы, консультаций и информационного обеспечения.

На стадии строительства высотных зданий обязателен мониторинг:

−объектный, включающий все виды наблюдений за состоянием оснований, фундаментов и несущих конструкций подземной и надземной частей строящегося здания, а также зданий и сооружений, попадающих в зону его влияния;

−геолого-гидрологический, включающий системы режимных наблюдений за изменением состояния грунтов, уровней и состава подземных вод и за развитием деструктивных процессов: эрозии, оползней, карстово-суффозионных явлений, оседания земной поверхности и др., а также за состоянием температурного, электрического и других физических полей;

−аналитический, включающий в себя анализ и оценку результатов наблюдений, выполнение расчетных прогнозов, сравнение прогнозируемых величин параметров с результатами измерений, разработку мероприятий по предупреждению или устранению негативных последствий вредных воздействий и недопущению увеличения интенсивности этих воздействий;

−дополнительный, учитывающий конкретные условия площадки строительства уникального сооружения повышенного уровня ответственности.

Решение о распалубке следует принимать по результатам испытания контрольных образцов или по результатам определения прочности забетонированной конструкции неразрушающими методами.

Распалубочную прочность бетона в конструкциях допускается определять неразрушающими методами по ГОСТ 22690 и ГОСТ 17624. При этом испытываемую поверхность в зимних условиях необходимо отогреть до положительной температуры.

Контроль качества монолитных конструкций осуществляют согласно требованиям ППР и проектной документации (см. таблицу).

13

Виды и режимы ухода за бетоном монолитных конструкций

14

2. Ускоренное возведение монолитных каркасов

Для ускоренного возведения монолитных каркасов следует применять технологию ранней распалубки монолитных конструкций, основной составляющей которой является применение страховочных элементов опалубки для поддержания монолитных конструкций перекрытия до набора бетоном проектной прочности.

Пролетные конструкции начинают распалубливать с середины пролета.

Раннюю распалубку монолитных перекрытий следует производить при прочности бетона от 50 до 60 % от проектной с одновременным переопиранием плиты страховочными элементами на нижний этаж. В качестве страховочных элементов применяют отдельные телескопические стойки или опорные рамы и башни.

Опорная система опалубки с уложенным бетоном должна поддерживаться нижележащим перекрытием, которое обязательно должно само или совместно с системой страховочных элементов нести передаваемые на него нагрузки. При недостаточной несущей способности нижерасположенной монолитной плиты производят ее переопирание страховочными элементами на достаточное количество этажей, чтобы обеспечить выдерживание дополнительных технологических нагрузок.

Для ускорения возведения многоэтажных зданий с монолитными перекрытиями следует применять каскадную технологию, при которой после бетонирования перекрытия и набора бетоном минимальной прочности 5 МПа необходимо приступать к монтажу опалубки вышележащего перекрытия. После набора нижележащим перекрытием распалубочной прочности следует приступать к бетонированию вышележащего. При этом опалубку под нижележащим перекрытием не снимают.

Необходимо применять также многоуровневую систему стоек или страховочных элементов для обеспечения распределения технологических нагрузок на нижние ярусы с учетом набранной ими прочности.

Последовательность установки и снятия страховочных элементов, схемы их расположения не должны приводить к перегрузке нижележащих перекрытий собственным весом вышерасположенной плиты и технологическими нагрузками.

15

Расстановка страховочных стоек не должна изменять расчетную схему поддерживаемой плиты или вызывать растягивающие напряжения в плите там, где по проекту нет арматуры или армирование незначительно.

Демонтировать страховочные элементы допускается после того, как монолитная плита, которую они поддерживают, будет способна воспринимать все нагрузки. Необходимо исключить передачу на плиту ударных нагрузок.

При распалубке перекрытия в нем не должны образовываться трещины и прогибы от собственного веса плиты, превышающие допустимые.

При использовании опалубки перекрытий на основе телескопических стоек с падающими головками часть рабочих стоек (согласно ППР) при демонтаже опалубки должна выполнять функции страховочных элементов до набора бетоном поддерживаемой плиты проектной прочности.

3. Декельный метод возведения высотных зданий

Основные понятия и положения

Декельная технология широко применяется при строительстве зданий в стесненных условиях городской застройки, она основана на совмещении процессов возведения подземной и надземной частей здания («вниз–вверх»). Технология предусматривает устройство свай-колонн в плане, соответствующем положению ядер жесткости и несущих элементов каркаса надземной части.

Применяют закрытый и полузакрытый способы производства работ, в основе которых заложен принцип разбивки на захватки, каждая из которых предусматривает технологические проемы для разработки грунта, подачи арматуры, опалубочных систем, инвентаря, бетонной смеси и т. п. При закрытом способе междуэтажные перекрытия полностью перекрывают заглубленное пространство. Размер проемов принимается с учетом габаритов землеройной техники, работающей на соответствующих горизонтах.

Полузакрытый способ предусматривает, помимо технологических проемов на захватках, устройство открытых плоскостей под ядра жесткости или надземную часть здания. В этом случае сваи-колонны, размещаемые по контуру, объединяются с монолитными перекрытиями периферийных зон, в результате достигается требуемая пространственная жесткость подземной части. Возведение ядер жестко-

16

сти осуществляется «открытым» способом, используя традиционный метод поэтажного наращивания. Чаще всего полузакрытый способ применяется при возведении зданий, имеющих глубокое заложение фундаментов и многоярусную систему заглубленных этажей.

Особенность производства работ состоит в последовательном возведении этажей заглубленной части с использованием предварительно устраиваемых свай, которые по мере отрывки грунта объединяются системой монолитных перекрытий между собой и ограждающей стенкой котлована. В последующем сваи выполняют функции колонн в сочетании с перекрытиями (рис. 1).

Рис. 1. Технологические схемы закрытого (а) и полузакрытого (б) производства работ:

1 – ограждение (стена в грунте); 2 – сваи-колонны; 3 – перекрытие над первым заглубленным этажом; 4 – междуэтажные перекрытия; 5 – фундаментная плита; 6 – ядро жесткости; (стрелки обозначают направления возведения соответствующих конструкций)

Для грунтовых условий Москвы и крупных городов России наиболее эффективным является использование свайно-плитных фундаментов, для которых доля нагрузки на сваи достигает 60–70 %. Этот фактор позволяет по-новому подойти к технологии производства работ путем совмещения возведения подземной и надземной частей зданий. Использование свайно-плитных фундаментов дает возможность минимизировать параметры крена зданий из-за неравномерных осадок и добиться горизонтальных отклонений

впределах нормативных требований МГСН 4.19-2005:

−1/500 H – для зданий высотой до 150 м;

−1/800 H – от 150 до 250 м;

−1/1000 H – свыше 250 м (где Н – высота здания).

17

4. Возведение подземной части здания

Подземные части зданий, возводимые в условиях городской застройки, являются сложными геотехническими объектами, требующими мониторинга в течение всего процесса строительства. Мониторинг включает регистрацию осадок фундаментов соседних с ним зданий. При этом используются уклономеры, датчики контактного давления и давления поровой воды, изменения уровня грунтовых вод

идр. Для свай датчики напряжений устанавливаются на контактной поверхности с грунтом, на концах, в зоне сопряжений с фундаментными плитами, а также вдоль осей. Размещение датчиков согласуется с технологией производства работ и требует использования надежных систем передачи информации долговременного действия. Ограничения деформаций фундаментов минимизируют риски и гарантируют эксплуатационную надежность зданий.

По мере устройства перекрытий заглубленных частей здания осуществляется процесс возведения надземной части, который производится с использованием традиционных технологий.

Учитывая, что возведение подземной части составляет до 50 % от продолжительности возведения несущего каркаса, совмещение этих процессов сокращает общие сроки работ.

Основным преимуществом декельной технологии является отсутствие грунтовых анкеров для обеспечения устойчивости ограждающих стен, выполняемых методами «стена в грунте», «буросекущих свай» и др., что позволяет возводить подземные части различной конфигурации, глубины и этажности с минимальным воздействием на прилегающую застройку при несущественной зависимости от инже- нерно-геологических условий.

Обеспечение монолитности сопряжений междуэтажных перекрытий и фундаментной плиты достигается путем использования технологии возведения «стена в грунте», разработанной в МГСУ.

Использование современных буровых установок, средств механизации по производству земляных работ в стесненных условиях позволяет с высоким качеством осуществлять технологические процессы по устройству свай-колонн, выполнять с заданной интенсивностью и точностью планировки поярусный цикл земляных работ, армирование

ибетонирование междуэтажных перекрытий, въездных пандусов, ядер жесткости и других конструктивных элементов, обеспечивающих пространственную жесткость системы «ограждение стен – перекрытия – сваи-колонны».

18

Возведение заглубленных частей «сверху вниз» требует решения ряда организационно-технологических вопросов в стесненных условиях строительной площадки. Так, монолитное перекрытие первого этажа может служить площадкой для размещения самоподъемных и приставных кранов, бетононасосов, зоной доставки строительных материалов, полуфабрикатов и конструкций, местом их складирования и т.п.

В то же время декельная технология требует более высокой организации труда, использования мини-техники, специального инвентаря и оснастки для производства земляных и бетонных работ в условиях подземного пространства.

При разработке технологической документации (ППР, технологических карт и регламентов) отводится значительное место безопасности производства работ, применению оперативных методов контроля качества, оценке и прогнозированию интенсивности набора прочности бетоном, определению сроков распалубки и нагружения конструкций, оценке организационно-технологической надежности на основе поточного производства работ и совмещения технологических процессов.

Основными технологическими этапами нулевого цикла являются:

1.Возведение ограждающих стен по контуру подземного пространства методом «секущих свай», «стена в грунте» или их комбинацией при криволинейном плане заглубленной части.

2.Комплекс строительных процессов по устройству свай-ко- лонн (буровых колонн) внутри контура «стены в грунте».

3.Возведение монолитного покрытия (над будущим подземным пространством) с объединением оголовков свай и устройством технологических проемов.

4.Комплекс земляных работ по горизонтам с последовательным устройством междуэтажных перекрытий.

5.Возведение фундаментной плиты.

Работы по возведению надземной части осуществляются по достижении проектной прочности монолитного покрытия.

Выполняется комплекс подготовительных работ, включающих монтаж самоподъемных или приставных кранов, распределительных стрел бетононасосов, размещение экскаваторов, мобильных кранов, формирование зон складирования опалубочных систем, арматуры, площадок для приема бетонной смеси и т. п.

19

При использовании самоподъемной опалубки осуществляется ее монтаж с применением автокранов. Затем выполняется комплекс работ по возведению ядер жесткости и с отставанием на 1-2 этажа – монолитного или сборномонолитного здания.

5.Особенности производства работ по устройству буровых колонн

Взависимости от инженерно-геологических условий и нагрузок используются буровые колонны: в виде металлических труб, заполняемых бетоном (трубобетон); из металлического профиля, обетонируемого после возведения перекрытий; в виде двухступенчатой системы, состоящей из цилиндрического арматурного каркаса для нижней ступени и металлической трубы для верхней; из армокаркасов цилиндрической формы постоянного сечения и др.

Технологический регламент по устройству буровых колонн предусматривает точность бурения скважин с отклонениями в пределах 1/200 глубины и размещения в плане с допусками ±5 см. Это достигается путем использования специальных форшахт и современного бурового оборудования. Для монтажа армокаркасов применяют специальные кондукторы с гидравлическими домкратами, обеспечивающие выверку в плане и по глубине. Шарнирное крепление верха армокаркаса устанавливает его в вертикальное положение по принципу «отвеса», а вертикальное перемещение создает условия защемления его низа в положении, близком к проектному. Для исключения смещений верхней части каркасов от проектного положения производится их фиксация к закладным деталям форшахты.

Учитывая значительные размеры армокаркасов или труб, их изготовление выполняется на арматурных предприятиях (или на заводах металлоконструкций) в виде отдельных марок, объединяемых в целое на строительной площадке с использованием кондукторов. Надежность стыковых соединений контролируется ультразвуковым, электромагнитным или другими неразрушающими методами и подтверждается актами испытаний. Монтаж производится с применением самоходных кранов с телескопической стрелой и грузоподъемностью, обеспечивающей производство работ на соответствующем вылете и высоте подъема крюка.

Устройство покрытия над первым заглубленным этажом включает работы по вертикальной планировке, устройству подсыпки из

20