Научно-производственное предприятие МОДОСТР - разработка, производство опалубки, продажа различных типов опалубки для монолитных конструкций (опалубка стен, колонн, перекрытий, фундаментов, лифтовых шахт)

Авторы:
Марковский М.Ф., к. т. н, зам. директора УП "Модостр"
Шпак С.В., главный конструктор УП "Модостр"
Копылов Ю.Б., ведущий инженер-технолог УП "Модостр"

Возведение конструкций общественно-торгового центра «Столица» в Минске выполнялось в 2004-2005 годах в стеснённых условиях при директивно установленных сжатых сроках строительства. Специалисты компании МОДОСТР и Института БелНИИС принимали активное участие в разработке технологии возведения монолитных конструкций этого огромного сооружения.

Предложенные схемы и методы позволили решить ряд технологических задач и сэкономить большие средства на закупке дорогостоящей опалубочной техники, обеспечив безопасность ведения работ и надлежащее качество железобетонных конструкций.

1 Подземный общественно-торговый центр «Столица»

Дефицит городских территорий, постоянный рост населения города, скопление на дорогах большого количества транспортных средств, неспособность городской инфраструктуры справиться с постоянно возрастающими нагрузками и, как следствие, ухудшение экологической обстановки, требуют всё более активного использования подземного пространства.

Рисунок 1 – Строительство подземного общественно-торгового центра «Столица» в Минске

В последние годы во всем мире все большее внимание при планировке и застройке крупных городов и городов-мегаполисов уделяется проблемам освоения подземного пространства, а также строительству подземных объектов за пределами городской черты.

Такие объекты обеспечивают нормальное функционирование крупных населенных и, в особенности, промышленных центров.

Подземные сооружения, несмотря на значительные затраты при их возведении, являются наиболее оптимальными при решении многих вопросов функционирования города.

Одно из направлений строительства в крупных городах связано с подземными сооружениями, такими как общественно-торговые центры, гаражи, переходы. Яркий тому пример, строительство подземного общественно-торгового центра на площади Независимости в Минске. Возведение столь масштабного подземного многоуровневого железобетонного сооружения открытым способом в плотной городской застройке требует совершенно новых подходов.

Строительство подземного центра занимает особое место. Воплощение архитектурной идеи торгового центра в монолитных конструкциях является логичным и оправданным по многим причинам технического и экономического плана:

• в Беларуси уже накоплен большой опыт строительства из монолитного бетона;
• альтернативы экономичному строительству из монолитного бетона нет, в особенности при возведении конструкций подземного центра в стеснённых условиях;
• скоростные технологии строительства вполне адаптируемы к рассматриваемому проекту, при этом требуются минимальные складские площади на строительной площадке;
• технологические процессы возведения монолитных конструкций можно осуществить поточным методом, разворачивая как интенсивные, так и экстенсивные технологии для сокращения сроков строительства.

Следует сразу оговорить, что без применения современных технологий интенсивного строительства монолитных конструкций нереально построить объект в сжатые сроки и качественно. Строительство такого сложного подземного сооружения было поручено ОАО "Минскпромстрой" - организации, имеющей огромный опыт в наземном строительстве, но не специализирующейся на подземном строительстве. Цель такого эксперимента очевидна – привлечь современные технологии в подземное строительство. Тем самым должна была подтвердиться высокая эффективность монолитного бетона и в этой области, а именно - высокие темпы строительства при обеспечении высокого качества монолитных конструкций.

2 Общая характеристика железобетонных конструкций подземного паркинга

В конструктивном плане здание подземного центра имеет полностью монолитный железобетонный каркас. Несущий каркас состоит из колонн и монолитного перекрытия. Особенностью конструкции является устройство по периметру здания сплошной монолитной стены, выполняющей одновременно функции подпорной стены [1].

Рисунок 2 – Железобетонный каркас подземного паркинга
на площади Независимости в Минске

Рассмотрим подробно технологические особенности возведения 4-этажного паркинга:

• Площадь этажа – 6780 м².
• Высота нижних этажей – 3.0 м, верхнего – 3.7 м.
• Сетка колонн – 6 х 6 м.
• По контуру здания выполнена сплошная монолитная стена.
• Внутри паркинга предусмотрены разделительная монолитная стена по температурно-осадочному шву и внутренние стены по отдельным осям.
• В паркинге запроектированы два лестнично-лифтовых блока и два лестничных блока.
• Паркинг оборудован въездом и выездом для автомашин в форме башни с наклонным пандусом.
• Въездная часть выполнена высотой 6 м.

3 Выбор технологии строительства и опалубочной техники

При возведении монолитных железобетонных конструкций подземных и заглубленных сооружений в сжатые сроки и с высоким качеством, перед строителями возникал ряд технологических задач, требующих эффективного решения. Прежде всего, это:

• стеснённость строительной площадки;
• ограниченность подпорными стенами котлована;
• значительная глубина котлована.

 Индивидуальные проёмообразователи

Эти факторы вносят существенные ограничения в технологию производства работ, влияют на подбор и расстановку технологического оборудования, обусловливают невозможность развернуть строительную площадку по традиционной для наземного строительства технологической схеме.

Дополнительные сложности вносит наличие возводимых конструкций криволинейного очертания. В ряде случаев условия строительства требовали применения односторонней опалубки.

Возведение монолитных железобетонных наружных стен, особенно установка внешней опалубки, вызывали большие сложности ввиду значительной высоты самих стен, наличия ограждения котлована в непосредственной близости от строящегося сооружения, необходимости устройства наружной гидроизоляции.

Для снижения объёма отделочных работ необходимо было применять формоустойчивые дверные и технологические проёмообразователи в стенах. Следует отметить, что выбор и обоснование той или иной технологии возведения стеновых конструкций напрямую связан с опалубочной техникой.

Выбор опалубочных систем является весьма серьёзным и ответственным решением, связанным со многими параметрами:

• требуемые сроки строительства;
• трудоёмкость работ;
• стоимость опалубки;
• амортизационные отчисления на опалубку;
• перспективы повторного применения опалубок;
• качество возводимых конструкций;
• нормативная оборачиваемость и т.д.

При строительстве паркинга был задействован свободный парк белорусской опалубочной системы МОДОСТР, имеющейся в ОАО "Минскпромстрой" и к тому моменту использовавшейся уже несколько лет на различных строительных объектах. Также применялся комплект стеновой опалубки фирмы Дока (Австрия), приобретенный на тендерной основе (рисунок 3).

 

Рисунок 3 – Опалубка МОДОСТР (а) и Дока (б) на строительстве подземного паркинга в общественно-торговом центре «Столица»

Щитовая опалубка МОДОСТР, предназначенная для возведения монолитных стен, включает в себя щиты, выравнивающие балки, крепёжные и поддерживающие элементы, регулируемые подкосы.

Опалубочные щиты толщиной 120 мм состоят из жёсткого стального каркаса и палубы из водостойкой ламинированной фанеры [2]. Стеновая опалубка фирмы Дока включает рамные щиты, соединительные, анкерные элементы, подпорные и рихтующие раскосы, подмости для бетонирования. Рамные щиты толщиной 123 мм состоят из оцинкованной стальной рамы на основе полого профиля и палубы из водостойкой ламинированной фанеры [3]. Специалистами компании Модостр и института БелНИИС был решён вопрос обеспечения совместной работы опалубок разных производителей.

4 Поточное возведение монолитных конструкций

В силу высоких темпов строительства технология опалубочных работ по возведению стен была жёстко увязана с поточностью возведения перекрытия. Учитывая значительную протяжённость стен и их размещение в плане, опалубка стен была разделена на три потока (рисунок 4). Основная задача состояла в том, чтобы правильно увязать работу всех потоков с целью недопущения простоя опалубки перекрытия.

Для ускорения оборачиваемости опалубки на объекте выполняли раннюю распалубку стен при достижении бетоном минимальной прочности 2-3 МПа в летний и не менее 50 % от проектной прочности – в зимний период. Параллельно с процессом распалубки стен осуществлялось опалубливание перекрытия и до момента распалубки очередной захватки перекрытия производилось возведение двух захваток стен, что позволяло переходить к опалубочным работам на следующей захватке перекрытия. Такой подход обуславливал дополнительные требования к точному определению размеров захваток при бетонировании стен.

Рисунок 4 – Схема расстановки элементов опалубки на технологической захватке при возведении наружной стены паркинга

Опалубочные работы при возведении стен осуществляли в следующем порядке:

• разбивка осей и определение мест установки опалубочных элементов;
• раскладка щитов и соединительных элементов по контуру разметки и покрытие палубы щитов антиадгезионной смазкой;
• установка фиксаторов в опалубке для ограничения толщины стены;
• соединение панелей из опалубочных щитов с угловым элементом и установка их в вертикальное положение;
• установка и соединение последующих щитов опалубки и их выверка в вертикальной и горизонтальной плоскостях с использованием регулируемых подкосов;
• установка тяжей из высокопрочной винтовой арматуры, воспринимающих боковое давление бетонной смеси. Защита тяжей от бетона обеспечивается путём применения пластмассовых трубок с наконечниками;
• монтаж навесных подмостей для бетонирования, включающих навесные кронштейны, настил и систему защитных ограждений.

5 Проектирование и расчёт индивидуальных навесных подмостей

Рисунок 5 – Применение индивидуальных
навесных подмостей на объекте

При возведении контурной монолитной стены паркинга возникла проблема, связанная с расположением монолитной стены в непосредственной близости к ограждению котлована. Это обуславливало такие условия, при которых монтаж инвентарных консольных подмостей и телескопических подкосов на данном участке не представлялся возможным. Специально для таких участков была разработана конструкция индивидуальных подмостей с возможностью изменения их размеров по месту (рисунок 5).

Крепление индивидуальных наружных подмостей осуществляли при помощи анкеров из высокопрочной винтовой арматуры. С целью оптимизации трудозатрат и улучшения качества поверхности стен анкера устанавливали в те же отверстия, которые оставались от тяжей опалубки стен. Это стало возможным благодаря предварительному планированию технологии работ.

Сразу следует оговориться, что в рассматриваемом случае (опалубка и подмости устанавливаются в заглубленном котловане), в отличие от ситуации, когда подмости наружных стен применяют при строительстве высотных зданий [4], нагрузки носят несколько иной характер. Это важный момент, который не следует упускать при расчёте технологических параметров подмостей.

Принятая расчётная схема подмостей приведена на рисунке 6.

Во-первых, в данном случае отсутствует ветровая нагрузка на щиты опалубки, эффекты от которой создают значительные усилия в кронштейнах подмостей. Соответственно, при строительстве подземных сооружений нагрузка на подмости ниже, чем в наземном строительстве.

Во-вторых, для снижения нагрузки на анкер было предложено навешивать инвентарные рабочие подмости для бетонирования стен на внутренние щиты опалубки, опираемые на уже возведённое перекрытие и поддерживаемые с внутренней стороны будущего помещения системой регулируемых подкосов.

1 – стеновая опалубка; 2 – регулируемый подкос; 3 – индивидуальные подмости;
4 – инвентарные рабочие подмости для бетонирования, навешиваемые на опалубку

а) – общая схема установки подмостей; б) – расчётная схема
Рисунок 6 – Расчётная схема индивидуальных навесных подмостей

Рассматривая всю систему как статически определимую и геометрически неизменяемую реакции опор навесных подмостей на стены можно определить по следующим формулам:

где q₁ – полезная нагрузка на подмости для бетонирования;

q₂ – полезная нагрузка на нижние навесные подмости;

G₁ – вес рабочих подмостей для бетонирования;

G₂ – вес навесных подмостей;

G_оп – вес 1 м² опалубки с крепёжными элементами;

e – расстояние до центра тяжести навесных подмостей.

S – шаг установки кронштейнов.

Максимальный шаг установки кронштейнов S в зависимости от расчётной несущей способности анкера Н_d, равен

При определении расчётных реакций или шага установки кронштейна подмостей следует использовать паспортные данные производителей опалубки для получения информации о массе опалубочных элементов и элементов подмостей.

6 Технология возведения высоких стен въезда в паркинг

Основные сложности, возникшие при возведении стен въезда в паркинг, кроме значительной высоты самих стен, заключались в том, что приходилось использовать уже имеющийся комплект элементов опалубки. Заказчиком была поставлена задача разработать технологию, которая бы исключала необходимость закупать дополнительные опалубочные щиты.

Рисунок 7 – Возведение стен въездного пандуса в паркинг подземного центра «Столица» в Минске

Кроме того, строительство подземного центра проходило в рамках существующей городской застройки, и, как следствие, приходилось учитывать распорки крепления подпорных стен котлована, подвесной трубопровод и элементы коммуникаций, о демонтаже которых не могло идти и речи. Более того, бетонное основание въездного пандуса, на которое устанавливалась опалубка, было выполнено с большим уклоном.

Опалубочная технология возведения стен въезда реализована с использованием опалубки КАСКАД системы МОДОСТР. Применялись щиты высотой 2800 мм.

Поскольку максимальная высота стены в некоторых местах достигала шести метров, основные этапы технологии заключались в следующем: монолитная стена бетонировалась поярусно, при этом опалубка второго яруса монтировалась на опалубку первого яруса. Это обеспечивало скорость монтажа опалубки и гарантировало безопасность производства опалубочных, арматурных и бетонных работ (см. рисунок 8).

1 – опалубка стены; 2 – подпорная стена котлована; 3 – регулируемый подкос; 4 – несущая башня (опорные леса);
5 – телескопическая стойка; 6 – распорка; 7 – вспомогательный настил
Рисунок 8 – Технология поярусного возведения стен

Для устройства второго яруса опалубки использовались стандартные щиты опалубки МОДОСТР. В тех же случаях, когда высоты щитов оказывалось недостаточно, производилось дополнительное наращивание деревофанерной опалубкой. В данном случае это было оправданно, так как положительно сказывалось на стоимости реализации опалубочной технологии. При этом следует учитывать, что общий нормокомплект опалубки был ограничен (см. рисунки 9, 10).

Существующие подпорные стены котлована существенно снижали возможность использования регулируемых подкосов. Выравнивание опалубки в вертикальной плоскости, а также обслуживание опалубки приходилось вести в весьма стеснённых условиях.

Рисунок 9 – Многоярусная опалубка стен въездного пандуса

Рисунок 10 – Схема раскладки щитов опалубки стен пандуса

7 Заключение

Следует отметить, что разработанные специалистами компании Модостр и Института БелНИИС опалубочные технологии возведения монолитных стен обеспечили единый технологический ритм возведения всего комплекса подземных сооружений в заданные директивные сроки.

Применение разработанной технологии позволило строителям обеспечить высокое качество монолитных конструкций. Для значительной части железобетонных конструкций подземного паркинга на площади Независимости в Минске не требовалось дополнительной отделки. Это позволяет даже сегодня спустя 10 лет после возведения конструкций убедиться в качестве лицевых поверхностей бетона.

Список литературы:

1. Пастушков Г.П. и др. Подземный паркинг общественно – торгового центра на площади Независимости в Минске: проектирование и строительство / Строительная наука и техника. – 2005. №1. – С. 14 – 20.

2. Опалубочная система и технология МОДОСТР: Сборник докладов к Республиканскому семинару "Опыт внедрения конкурентоспособной опалубочной системы МОДОСТР и интенсивных технологий возведения монолитных зданий", 24 июня 2003 г., г.Минск / Научный редактор – М.Ф.Марковский / Минск : НП ООО Стринко, 2003. – 80 с.

3. ДОКА. Die Schalungstechniker.

4. Устройство навесных подмостей для возведения наружных монолитных стен в опалубке: Учебно-методическое пособие для студентов строительных специальностей / Д.М. Марковский, С.Н. Леонович. – Минск : БНТУ, 2006. – 75 с.