Текст
                    ТЕХНСИОГИЯ,
ЛГОИНИЗЛЦИЯ
ил * ция
СТРОИТЕЛЬСТВ*
'Л
'А
тл
Га
с.
й


ТЕХНОЛОГИЯ, /ИЕХ4НИ34ЦИЯ И >1ВКУИ4ТИ34ЦИЯ СТРОИТЕЛЬСТВ* Под общ. редакцией д-ра техн. наук, проф. С. С. АТАЕВА и д-ра техн. наук, проф. С. Я. ЛУЦКОГО Допущено Государственным комитетом СССР по народному образованию в качестве учебника для студентов высших учебных заведений, обучающихся по специальности «Экономика и управление в строительстве» МОСКВА «ВЫСШАЯ ШКОЛА» 1990
ББК 38.6-5 Т38 УД К 621.876.112 Ulft 3t>*6& Авторы: С. С. Атаев, С. Я. Луцкий, В. А. Бондарик, И. Н. Громов, Л. И. Бланк, О. Б. Дмитрук, Э. В. Овчинников, А. Г. Поршнев, А. Ф. Тихонов Рецензенты: д-р техн. наук, проф. И. А. Недорезов (ЦНИИС); кафедра технологии строительного производства ЛИСИ (зав. кафедрой канд. техн. наук, доц. Г. М. Бадьин) Технология, механизация и автоматизация строитель- Т 38 ства: Учеб. для вузов по спец. «Экономика и упр. в стр-ве»/С. С. Атаев, В. А. Бондарик, И. Н. Громов и др.; Под ред. С. С. Атаева, С. Я- Луцкого. — М.: Высш. шк., 1990. — 592 с: ил. ISBN 5-06-001614-5 Учебник содержит основы современной технологии, комплексной механизации и автоматизации строительства. Его особенностью является взаимосвязанное изложение технических вопросов выполнения основных видов работ строительными машинами с экономическими проблемами эффективности строительного производства. Учебник состоит из двух взаимосвязанных частей: «Технология строительного производства» и «Механизация строительства. Устройство и эффективность применения машин». 3307000000(4309000000)—445 __,_ ои ,. . Т 226—90 ББК 38.Ь-5 001(01)—90 6С6.08 Учебное издание Атаев Сергей Сергеевич, Луцкий Святослав Яковлевич, Бондарик Владимир Архипович, Громов Игорь Николаевич, Бланк Лев Исаевич, Дмитрук Олег Борисович, Овчинников Эльмар Викторович, Поршнев Анатолий Георгиевич. Тихонов Анатолий Федорович ТЕХНОЛОГИЯ, МЕХАНИЗАЦИЯ И АВТОМАТИЗАЦИЯ СТРОИТЕЛЬСТВА Заведующий редакцией Б. Я. Ягупов Редактор Л. К- Олейник. Мл. редакторы О. А. Кузнецова, О. С. Смотрина. Художник В. М. Боровков. Художественный редактор М. Г. Мицкевич Техн. редактор А. К. Нестерова. Корректор В. В. Кожуткина. И Б № 8649 Изд. № Стр. —588. Сдано в набор 04.01.90. Подп. в печать 16.07.90. Формат 60X90'/i6- Бум. офс. № 1. Гарнитура литературная Печать офсетная. Объем 37,0 усл. печ. л. 37,0 усл. кр.-отт. 40,72 уч.-изд. л. Тираж 20 000 экз. Заказ 721. Цена 1 р. 70 к. Издательство «Высшая школа», 101430, Москва, ГСП-4, Неглинная ул., Д. 29/14. Ярославский полиграфкомбииат Госкомпечати СССР. 150014, Ярославль, ул. Свободы, 97. ISBN 5-06-001614-5 © Кол л. авторов, 1990 [ ПРЕДИСЛОВИЕ В условиях перестройки социалистической экономики перед капитальным строительством стоят сложные задачи. Необходимо ускорить ввод объектов в эксплуатацию, решительным образом сократить сроки строительства и объем незавершенного производства. Это позволит уменьшить инвестиционный цикл, освоить новые мощности и повысить производственный потенциал отраслей народного хозяйства. Другой не менее важной проблемой является выполнение жилищной программы в нашей стране, социальная ориентация строительной продукции и одновременно усиление реконструктивной направленности капитальных вложений. Особое значение имеет повышение эффективности строительного производства. Резервы заключаются в экономии строительных материалов, в первую очередь цемента и металла, в повышении производительности труда бригад и выработки машин. Основным условием решения указанных проблем является дальнейшая индустриализация строительства на основе научно- технического прогресса. На рост производительности труда в строительстве примерно в равной степени влияют три фактора: новые материалы и конструкции; новая строительная техника и технология; совершенствование организации и управления производством. Отсюда место в учебном процессе данной науки, дисциплины и учебника. Учебник основывается на знаниях в области естественных наук (математики, физики, химии, геологии, гидрологии и др.), а также строительных материалов и конструкций. В свою очередь знание технологии, механизации и автоматизации строительства является фундаментом, содержательной частью дисциплин организационно-экономического цикла и управления производством. Таким образом, изучение в вузах студентами строительных и экономических специальностей технологии, механизации, автоматизации строительства должно быть в увязке с экономикой применения машин. Данный учебник написан в соответствии с программой курса для специальности «Экономика и управление в строительстве». В нем предусмотрено комплексное изложение технических и экономических вопросов строительного производства. В первой части учебника изложены основы технологии строительного производства. Состав строительно-монтажных работ должен создать у студентов представление о производстве конечной строительной продукции — зданий и сооружений. При этом содержанием строительных процессов являются современные научно-технические достижения. Технология (от греч. techne — искусство, мастерство) строительного производства — совокупность методов рационального взаимодействия трудовых и материальных ресурсов, занятых на возведении зданий и сооружений. 3
Как наука технология занимается изучением строительных процессов и закономерностей естественных наук, влияющих на характеристики строительной продукции и производительность труда. К- Маркс писал, что производительная сила труда определяется разнообразными обстоятельствами, между прочим, средней степенью искусства рабочего, уровнем развития науки и степенью ее технологического применения. В основу второй части учебника положены наиболее значительные труды по развитию и экономике применения строительных машин. Представленные в учебнике разделы, посвященные деталям, конструкциям машин, показателям их эксплуатации, экономике и развитию и применению в строительстве машинных парков способствуют подготовке инженера-экономиста. При этом комплексное изложение вопросов технологии и механизации позволяют определить, с одной стороны, технологические требования к новой технике и ее применению, а с другой — своевременно подготовить производство и совершенствовать технологические процессы для эффективного применения и использования новой техники. В этой связи взаимоувязанное изучение технологии механизации и экономики применения машин является перспективным, необходимым и соответствует требованиям к инженерно- экономическим кадрам в части повышения эффективности капитального строительства. Основы комплексного подхода к изучению строительных машин и экономики их применения заложены д-ром эконом, наук, проф. С. Е. Канторером. В первой части разделы 1, 3 и гл. 9, 10 написаны д-ром техн. наук, проф. С. С. Атаевым; раздел 2 и гл. 11 — канд. техн. наук, доц. Э. В. Овчинниковым; разделы 5, 6 — канд. техн. наук, доц. И. Н. Громовым; гл. 16, 18, § 17.2 — канд. техн. наук, доц. В. А. Бондариком; гл. 19 и § 17.1 — канд. техн. наук О. Б. Дмит- руком. Во второй части разделы 8, 11, гл. 23, 24 раздела 9, гл. 25, 26 раздела 10 написаны д-ром техн. наук, проф. С. Я- Луцким, гл. 22 — инж. Л. И. Бланком и С. Я- Луцким, гл. 27, 28 — канд. эконом, наук, доц. А. Г. Поршневым и С. Я- Луцким; раздел 12 — Л. И. Бланком, раздел 13 — канд. техн. наук А. Ф. Тихоновым. Предисловие написано С. С. Атаевым и С. Я- Луцким. Авторы выражают признательность коллективу кафедры «Технология строительного производства» Ленинградского инженерно- строительного института и д-ру техн. наук, проф. И. А. Недорезо- ву за полезные замечания. Авторы Часть I Технология строительного производства
Раздел первый ОСНОВЫ ИНДУСТРИАЛЬНОЙ ТЕХНОЛОГИИ СТРОИТЕЛЬНОГО ПРОИЗВОДСТВА Глава 1 ОСНОВНЫЕ ПОЛОЖЕНИЯ 1.1. Строительные работы и организация труда строительных рабочих Технология строительного производства как наука занимается изучением строительных процессов, а также физических, химических, механических и других закономерностей, влияющих на характеристики продукции и производительность труда. Ее содержанием является совокупность методов рационального взаимодействия трудовых и материальных ресурсов при возведении зданий и сооружений. Основная задача технологии — разработка рациональных приемов, методов и последовательности обработки, изменения свойств и других видов воздействия трудовых ресурсов и орудий труда (строительных машин, механизмов) на предмет труда (строительные материалы, полуфабрикаты и т. п.) в ходе производства. В этом плане технология неразрывна с механизацией, автоматизацией и экономикой производственных процессов. Строительное производство — сфера созидательной деятельности человека, в ходе которой на основе технологических процессов и производственных отношений возводятся здания и сооружения. ■ Строительные работы, выполняемые при возведении зданий и сооружений, упорядочены и объединены на технологической основе. В их состав входят общестроительные, отделочные, монтажные, санитарно-технические и специальные работы. К специальным относят работы, связанные с устройством санитарно-технических и вентиляционных систем, изоляции, электромонтажом, изготовлением конструктивно-технологических блоков, монтажом технологического оборудования и технологических конструкций, укреплением грунтов, водопонижением и др. * Строительные работы представляют собой совокупность строительных процессов, которые, в свою очередь, состоят из рабочих операций, выполняемых одним или несколькими рабочими. ' Строительные процессы могут быть механизированными и немеханизированными, простыми и сложными. Простые состоят из небольшого числа рабочих операций. В свою очередь, рабочие приемы — это совокупность рациональных и последовательных рабочих движений. Так, например, в процессе экскавации грунта рабочей операцией является набор 6 грунта ковшом, а рабочим приемом — включение рычагов управления. • Основным направлением совершенствования строительных процессов является внедрение малооперационных технологий, т. е. сокращение числа операций за счет их укрупнения и выполнения на более высоком техническом уровне. Малооперацион- ность, естественно, означает и уменьшение числа возможных технологических отказов и, следовательно, повышение технологической надежности процесса, а в конечном счете и его эффективности. Так, например, был усовершенствован процесс нанесения гипсоперлитовой штукатурки. В данном случае вместо традиционной технологии оштукатуривания раствор подавался в полость между инвентарной опалубкой и оштукатуриваемой поверхностью. Сложные процессы состоят из нескольких простых, выполняемых рабочими одной специальности. К ним, например, относится бетонирование конструкции, которое предусматривает выполнение технологически связанных между собой простых процессов: монтажа опалубки, укладки арматуры, бетонирования. Комплексным процессом называется совокупность сложных и простых процессов, организационно и технологически связанных между собой. Результатом комплексного процесса является объект, сооружение или их законченные элементы (стены, каркас здания и т. д.). По функциональному назначению в строительном производстве различают три технологических комплекса: заготовительный, в состав которого входят изготовление сборных конструкций, узлов и деталей, приготовление бетонных и растворных смесей и других строительных полуфабрикатов; транспортный, в который входят процессы, связанные с доставкой материалов и изделий на строительную площадку или их перемещением в ее пределах; строительно-монтажный, который состоит из процессов по возведению зданий, сооружений, коммуникаций и т. д. В него могут входить и транспортные процессы, если они технологически связаны со строительно-монтажными работами. Этот случай относится к транспортировке сборных элементов при их монтаже, перекачиванию бетонной смеси по трубопроводам в процессе бетонирования и т. д. Место, на котором выполняется строительный процесс, называется рабочим; участок, отводимый рабочему или звену для выполнения данного процесса, — делянкой, а отводимый бригаде — захваткой. Фронтом работ называют протяженность или площадь участка работ. Строительно-монтажные работы выполняют рабочие различных профессий. Профессия — это род трудовой деятельности, определяемый видом и характером строительных работ (машинист, монтажник, каменщик и т.д.). В свою очередь, рабочий, имеющий профессию, может иметь более узкую специализацию. Например, рабо- 7
чий, имея профессию машиниста, может быть по специальности машинистом-экскаваторщиком. Номенклатура профессий, специальностей и квалификаций строительных рабочих устанавливается Единым тарифно-квалификационным справочником работ и профессий рабочих, занятых в строительстве и на ремонтно-строительных работах (ЕТКС). В зависимости от умения рабочего выполнять процессы и операции различной сложности и точности ему присваивают квалификационный разряд, из которых шестой является наивысшим. Характерно, что из 179 основных профессий строительных рабочих 70, т. е. почти 40 %, относятся к машинистам различных машин и оборудования, что отражает имеющуюся тенденцию вытеснения ручного труда машинным. Разряд присваивается рабочему на основании результатов испытаний в соответствии с ЕТКС. Организация труда строительных рабочих предусматривает использование расчлененного пооперационного принципа ведения строительно-монтажных работ. Сущность его состоит в том, что строительный процесс разделяется на однородные операции, которые выполняются звеньями рабочих соответствующей квалификации. Бригады состоят из нескольких звеньев и предназначены для выполнения отдельных видов работ. Специализированные бригады, в состав которых входят, как правило, 25...30 рабочих одной профессии, выполняют работы одного вида, например каменную кладку, малярные работы и т. д. Комплексные бригады, объединяя рабочих различных профессий и специальностей, выполняют комплексные процессы. Например, в состав комплексной бригады, возводящей крупнопанельные здания, входят монтажники, сварщики, крановщики, обслуживающие башенные краны. Бригадир назначается из числа рабочих ведущей специальности. Комплексные бригады конечной продукции выполняют комплекс работ, результатом которых являются готовые здания или сооружения. Производительность труда в таких бригадах выше, чем в обычных комплексных. Метод бригадного подряда предусматривает ведение работ бригадами широкого профиля. Работая на полном хозяйственном расчете, такие бригады принимают на себя ответственность за комплексное строительство объекта на высоком качественном уровне и подготовку к сдаче его в эксплуатацию. Развитием этой прогрессивной формы организации труда является бригадный хозрасчет, который состоит в том, что бригада берет на себя обязательство построить объект по заранее определенной расчетной стоимости. При этом она несет материальную и коллективную ответственность за качество работ, сроки, сохранность и расходование материалов. Опыт показал, что такая форма организации труда позволяет при прочих равных условиях повышать производительность труда, сокращать сроки строительства и несколько снижать расчетную стоимость объекта. 8 Научная организация труда в строительстве разрабатывается на основе научных достижений в области технологии процессов, медицины, социологии труда, психофизиологии, эргономики и т. д. При внедрении НОТ одновременно решаются три основные задачи: экономическая — за счет экономии живого труда на основе повышения его производительности, овеществленного труда (прошлого) за счет экономии строительных материалов и затрат машинного времени, будущего труда за счет повышения надежности и долговечности строительной продукции; физиологическая — улучшение условий труда и на этой основе сохранение здоровья и продление активной трудоспособности трудящихся; социальная — путем облегчения труда, внесения в труд творческих начал. Одной из непосредственных задач НОТ является организация высокопроизводительного труда на каждом рабочем месте. Основой этого являются: подготовка производства; организация рабочих мест; организация труда на рабочем месте. Внедрению НОТ способствуют также карты трудовых процессов, регламентирующие для каждого трудового процесса состав исполнителей, номенклатуру механизмов, условия и подготовку процесса, его технологию и организацию, приемы труда. 1.2. Нормирование строительно-монтажных работ и оплата труда Технические нормы в строительстве нормируют затраты труда, производительность машин и материальные ресурсы на единицу продукции. Затраты труда выражаются в виде норм времени и норм выработки. Норма выработки — это количество доброкачественной строительной продукции, выработанной за единицу времени. Она характеризует производительность труда рабочего или звена рабочих. Норма времени — это рабочее время (чел-ч, чел-дн), в течение которого рабочий выполняет единицу строительной продукции (например, монтирует 1 т строительной конструкции). Зависимость между нормой выработки и времени Нвыр = 1/#вр. (1-1) При подсчете норм выработки машины учитывается норма машинного времени (маш-ч). Уровень производительности труда в зависимости от норм времени и выработки У„т = £-100, (1.2) где ТИ — нормативное время для выполнения данного объема работы; 7ф — фактически затраченное время. 9
Технические нормы основываются на периодически проводимых хронометражных наблюдениях, учете опыта работы новаторов производства и прогрессивных технических тенденций в строительстве и смежных отраслях народного хозяйства. Единые нормы и расценки на строительные, монтажные и ремонтно-строительные работы (ЕНиР) включают нормы времени, нормы выработки и расценки на строительно-монтажные работы. Для нормирования затрат труда применяются также ВНиР — ведомственные нормы, учитывающие специфику строительных работ, выполняемых в данном ведомстве, и МНиР — местные нормы, разрабатываемые на местах строительными организациями или их нормативно-исследовательскими станциями (НИС) и отражающие особенности данного района строительства. Тарифное нормирование предусматривает установление на основе тарифной сетки обоснованного размера заработной платы (тарифной ставки) строительного рабочего в зависимости от его квалификации, объема и особенностей выполняемой им работы. В тарифной сетке каждому из шести разрядов соответствует тарифный коэффициент, показывающий, во сколько раз ставка рабочего высшего разряда должна быть выше ставки рабочего 1 разряда (см. ниже). Это позволяет установить тарифную ставку, определяющую часовую или сменную заработную плату рабочего для каждого из шести разрядов: Разряд 1 и ш iv V VI Тарифные коэффициенты 1 1,085 1,186 1,339 1,542 1,8 Часовые тарифные ставки, коп ... 59 64 70 79 91 106 1.3. Строительные нормы и правила, качество строительной продукции Строительные нормы и правила (СНиП) — это свод основных нормативных документов, применяемых в строительстве. СНиПы утверждаются Государственным строительным комитетом СССР (Госстроем СССР) для обязательного применения в строительной отрасли страны. Действующие в настоящее время СНиПы состоят из частей, в которых регламентированы все вопросы, относящиеся к организации, управлению и экономике, проектированию, производству работ и сметным нормам, нормам затрат материальных и трудовых ресурсов. Положения, регламентирующие вопросы организации производства и приемки строительно-монтажных работ, приведены в СНиПе «Организация производства и приемка работ» в ч. III. В СНиПе приведена система допусков, характеризующая степень точности выполнения и установки конструктивных элементов. Допуском называется интервал между разрешимыми наибольшими и наименьшими размерами элемента или его положения в сооружении. Строительная продукция, которая не отве- 10 чает приведенным в СНиПе допускам, не подлежит приемке. По мере повышения технического уровня строительства в СНиП вносятся изменения. Качество строительной продукции (строительства) зависит от качества проекта, строительных материалов, конструкций и изделий, правильности ведения строительно-монтажных работ. Оно предполагает полное соответствие построенных сооружений и всех его элементов требованиям проекта (размеры, прочность и долговечность, оборудование, сортамент и долговечность отделочных материалов, класс отделки и т. д.); полное соответствие требованиям СНиПа использованных материалов, конструктивных элементов и качества всех выполненных работ. В этой же связи нужно отметить, что снижение сроков строительства, стоимости и ресурсоемкости не должны учитываться в качестве показателей эффективности, если при этом конечная продукция не отвечает требованиям действующих стандартов. Качество строительства в значительной мере зависит и от организации труда на стройке. Так, например, резко повышается качество работ при применении бригадного подряда. В стадии производства работ обеспечение их качества достигается путем тщательного контроля ведения каждого технологического процесса. С точки зрения организации этот контроль может быть внутренним, осуществляемым персоналом стройки, и внешним, который осуществляют заказчик и проектная организация. Существуют следующие способы контроля: визуальный, механический или разрушающий путем контроля образцов и неразрушающий (аде- структивный), осуществляемый путем определения основных физико-механических свойств материала, не причиняя конструкции повреждений. Для этой цели обычно используются импульсные или радиационные способы контроля. По мере совершенствования методов проектирования, внедрения новых технологических методов, эффективных средств малой механизации, повышения качества материалов и изделий, развития лабораторной базы и метрологических служб, требования к качеству строительства будут повышаться. Одним из условий обеспечения высокого качества строительства является четкое функционирование системы управления качеством, что представляет часть системы управления строительством. В настоящее время эта система принимает более четкий и обязательный характер в связи с введением в отрасли государственной приемки. 1.4. Индустриализация строительного производства Индустриализация строительного производства — это организация круглогодичного поточного возведения зданий и сооружений с применением прогрессивных проектных решений, элементов высокой заводской законченности и эффективных комплексно- механизированных технологических процессов, обеспечивающая в конечном итоге повышение качества строительства, снижение п
его ресурсоемкости и сроков. Индустриализация строительства предусматривает перевод значительной части трудоемких строительных процессов в стационарные условия промышленного производства (механизация и автоматизация процессов, конвейеризация производства, высокая степень заводской готовности продукции, точность изготовления и т.д.). Перечисленные принципы индустриализации могут быть отнесены как к полносборному строительству, так и к зданиям и сооружениям, возводимым в монолитных конструкциях. В последнем случае предполагается использование поточных методов строительства, товарных бетонных смесей, многооборачиваемых систем унифицированной опалубки, заводских арматурных заготовок, комплексной механизации, процессов транспортирования, подачи и распределения бетонной смеси, индустриальных методов отделки и других организационных и технологических приемов, обеспечивающих получение для данных конкретных условий высоких технико-экономических показателей. В результате индустриализации повышается производительность труда, сокращаются сроки и стоимость строительства и на этой основе повышается эффективность капитальных вложений. Однако, как показывает опыт передовых отечественных строительных организаций и зарубежных фирм, наибольший эффект может быть достигнут лишь при условии сочетания перечисленных традиционных факторов индустриализации с элементами индустриализации строительных процессов и операций. Индустриализация строительных процессов предусматривает применение механизированного инструмента, креплений, направляющих и других специальных инвентарных приспособлений, позволяющих при выполнении данного процесса или рабочей операции достигать высокой производительности труда, точности и качества, отвечающих требованиям действующих стандартов. Сборность является важнейшим элементом индустриализации строительства. Для приближенной количественной оценки уровня сборности зданий и сооружений используют показатель степени сборности. Степень сборности характеризуется отношением (в процентах) сметной стоимости (франко-строительная площадка) сборных конструкций и деталей, а также узлов заводского изготовления для санитарно-технических, электротехнических и технологических систем, включаемых в объем строительно- монтажных работ, к сметной стоимости всех строительных материалов, конструкций и деталей. В настоящее время большинство промышленных и жилых зданий возводится из сборных конструкций. При этом промышленные здания проектируют на основе типовых унифицированных секций, а жилые дома — на основе типовых серий, типовых секций или типовых унифицированных конструкций и деталей, включенных в единый каталог. В полносборном строительстве наряду со сборными железобетонными получают все более широкое применение металлические 12 конструкции из сталей повышенной и высокой прочности, холоднотянутых профилей, предварительно напряженных элементов, стальные, алюминиевые настилы с синтетическими утеплителями и другие эффективные конструкции. В специальном и сельскохозяйственном строительстве применяют конструкции из модифицированной и клееной древесины. Однако приоритет в полносборном строительстве продолжает оставаться за сборным железобетоном. Промышленность сборного железобетона за последние годы претерпела большие качественные изменения за счет внедрения автоматических систем управления технологическими процессами (АСУ ТП) и конвейеризации производства, перехода на гибкую технологию, которая позволяет в короткие сроки и с минимальными затратами переводить на выпуск новых типоразмеров сборных изделий. Решающим фактором эффективности полносборного строительства (да и не только полносборного) является технологичность как отдельных конструкций, так и собираемых из них зданий. Технологичность должна предусматривать наличие таких конструктивных решений, массы, габаритов сопряжений и точности изготовления конструктивных элементов, которые обеспечивали бы наименьшие затраты труда, времени и средств как в стадии производства конструкций, так и в стадии их монтажа. При этом, однако, выполнение требований технологичности не должно идти в ущерб функциональным, эстетическим или прочностным качествам зданий, сооружений или отдельных конструкций. Механизация и автоматизация строительных процессов в сочетании с правильной их организационной и технологической постановкой являются решающими условиями интенсификации и повышения производительности труда в строительстве. Строительные работы могут выполняться с частичной и комплексной механизацией процессов. Более высокой стадией развития механизации строительства является автоматизация (см. ч. II). При комплексной механизации строительных процессов наряду с применением машин практикуется оснащение бригад ведущих профессий нормокомплектами. Нормокомплект представляет собой комплект средств малой механизации, рационального механизированного и ручного инструмента и приспособлений, рассчитанных на выполнение данного вида работ в соответствии с принятой технологией и наиболее высокой производительностью. Применение норкомплектов позволяет снизить трудовые затраты, нормализовать технологию строительных процессов и, как следствие, повысить производительность труда. Комплект машин включает одну или несколько основных и вспомогательных машин, увязанных по технологическому назначению, производительности и основным параметрам. При поточном производстве работ могут иметь место три 13
вида комплектов машин: технологические комплекты, обслуживающие частные потоки, предназначенные для выполнения простых (рабочих) процессов, например укладки бетона, наклейки кровли, отрывки траншей и т. д.; комплекты, обслуживающие специализированные потоки, продукцией которых являются законченные комплексы работ (земляные, кровельные и т. д.) или законченные конструктивные элементы; комплекты, обслуживающие объектные потоки. Такие комплекты могут состоять из нескольких технологически увязанных между собой комплектов для специализированных потоков. Производительность комплекта машин должна соответствовать заданной интенсивности потока, которая является его основным параметром: Яэ.0>/„ и Яэк>/„, (1.3) где /„ — интенсивность потока в смену (м3, т, м2 и т. д.); Я,.0 — эксплуатационная производительность основной машины в комплекте; Яэк — эксплуатационная производительность комплекта машин (м3, т, м2 и т.д.). Возможны три организационных метода строительства: последовательный, параллельный и поточный. Последовательный метод предусматривает последовательное производство работ на каждой захватке или объекте. В этом случае продолжительность строительства Т=птТп, (1.4) где п — число намеченных к строительству объектов; Гц — продолжительность производственного цикла на одной захватке; m — число захваток. При параллельном методе, т. е. одновременном ведении работ на всех захватках, Т = Тп, однако при этом интенсивность потребления ресурсов возрастает в m раз. Поточный метод строительства предусматривает расчленение процесса возведения здания на ряд технологических процессов, выполняемых в одинаковый промежуток времени (например, возведение фундаментов каркаса здания, стен и т.д.). Такое членение позволяет последовательно выполнять однородные процессы и параллельно-разнородные. При поточном методе значительно сокращается продолжительность строительства (Т <Z mTn) и интенсивность потребления ресурсов. Этот метод благодаря специализации процессов и ритмичности уменьшает трудоемкость работ и снижает стоимость строительства. Строительный поток является комплексным процессом и состоит из ряда частных потоков, которые представляют собой простые строительные процессы. Любой поток характеризует следующие параметры: пространственные — фронт работ, ярусы, захватки, участки, на которые расчленяют строящиеся объекты; технологические — число частных потоков, объемы работы, тру- 14 доемкость, машиноемкость и интенсивность потока; временные — модуль цикличности, темп и шаг потока. Основным параметром потока является модуль цикличности или ритм потока. Он характеризуется продолжительностью одного частного потока на одной захватке (участке). Наряду с модулем цикличности определяющим параметром является шаг потока — интервал времени между смежными частными потоками. Эта величина показывает, через какой промежуток времени бригада включилась в поток. Важным технологическим параметром является интенсивность, или мощность, потока /ц °й sA i Т' Г" Т * r. т\_ т-1 7 б 5 и 3 2 1 Z 1 <— к(п-1) , к(т-п+1) t 44^ ZZ Время rf t, <- Рис. 1.1. Циклограмма поточного производства строительных работ: Т — продолжительность строительного потока; Т1 — период развертывания потока; " ~> ~~—. > . j" ^период установления потока; Т'" — КОТОраЯ ВЬфаЖаеТСЯ Объемом период свертывания потока продукции, выпускаемой за единицу времени (м3, т. м2 и т. д.)- По структуре различают следующие разновидности потоков: специализированные, продукция которых — законченные одинаковые конструктивные элементы или виды работ (устройство фундаментов, отделка здания и т. д.); объектные потоки — сочетание нескольких увязанных между собой специализированных потоков. Продукцией таких потоков обычно является законченный строительный объект; комплексные потоки — сочетание нескольких объектных потоков для возведения различных зданий и сооружений в их общем комплексе. Развитие строительного потока удобнее показать на циклограмме (рис. 1.1). Продолжительность частного потока t = mk. (1.5) где k — модуль цикличности в сменах. Продолжительность ритмичного строительного потока T=k{m + n— 1). (1.6) В качестве захватки принимают типовую секцию на этаже здания, пролет цеха между температурными швами и т. д. Каждый строительный поток имеет три периода своего развития: развертывания, т. е. наращивания мощности Т'\ период установившегося потока /'" и период свертывания Т". 15
Как видно из циклограммы. Г = Г" = k{n - 1), (1.7) откуда период установившегося потока Т" =Т-2Г = k(m-n+ I). (1.8) 1.5. Технологическое проектирование в строительном производстве Технологическое проектирование может быть двух видов: 1) разработка новых технологических решений, включая коренное совершенствование процессов, и разработка требований к новым средствам механизации. Такое технологическое проектирование обычно выполняется научно-исследовательскими организациями; 2) разработка проектов производства работ, основанная на использовании применительно к конкретным объектам и заданным условиям типовых технологических решений, действующих нормативов и имеющихся механизмов. Проект производства работ разрабатывается подрядной организацией или по заказу организацией, специализирующейся на технологическом проектировании. Проекты производства работ (ППР) разрабатывают с учетом организационно-технологических решений, заложенных в проектах организации строительства (ПОС). ППР определяет технологию, сроки выполнения и порядок обеспечения ресурсами строительно- монтажных работ и служит основным руководящим документом при организации производственных процессов по возведению частей зданий (сооружений). В ППР учитываются местные условия, нормативные и инструктивные документы, уточняются строительный генеральный план, сроки строительства, потребность в материальных ресурсах и сроки их доставки, определяются методы производства работ, приводятся технологические схемы, технологические карты на ведущие процессы, обусловливаются мероприятия по охране труда, противопожарной защите и контролю качества строительно- монтажных работ. При разработке ППР может возникнуть необходимость и в оптимизации технологических решений. Например, может быть поставлена следующая задача: обеспечить максимальную производительность бетононасоса при прочих заданных условиях. В данном случае в качестве функции цели принимается максимальная производительность, а в качестве ограничений — такие факторы, как состав бетонной смеси, требуемое количество у выхода из бето- новода, температура наружного воздуха, дальность и высота подачи, диаметр бетоновода и т. д. Полученные данные проверяют и уточняют экспериментальным путем. Технологические карты — документ, устанавливающий рациональную технологию производства часто повторяющегося вида строительно-монтажных работ. В технологических картах приво- 16 дятсн схемы комплексной механизации процесса, указания о методах производства работ и их последовательности, расстановке механизмов, составе бригад, калькуляции трудовых затрат и машинного времени, перечень необходимых материально-технических ресурсов, указания по охране труда. Карта трудовых процессов — документ, устанавливающий рациональную технологию производственного процесса с часто повторяющимися производственными операциями и определяющий методы, условия выполнения и материально-технического обеспечения этих операций. При строительстве сложных объектов, насыщенных строительными и технологическими конструкциями (корпуса ТЭЦ), предприятий металлургической и химической промышленности и других применяют макетно-модельный метод, сущность которого заключается в том, что основные технологические решения, например выбор монтажных кранов и последовательность монтажа, проверяются на макете. Выбор из числа нескольких технологически приемлемых вариантов производства работ производят сравнением вариантов путем анализа их технико-экономических показателей, которые характеризуют затраты труда и материально-технические ресурсы. Основными из них являются продолжительность строительства, суммарные трудовые затраты, себестоимость, отнесенная к единице продукции (например, к 1 м3 уложенного бетона, 1 м2 стеновых ограждений, 1 т смонтированных конструкций или к 1 м3 здания). Глава 2 ТЕХНОЛОГИЯ ТРАНСПОРТИРОВАНИЯ СТРОИТЕЛЬНЫХ ГРУЗОВ 2.1. Строительные грузы и виды перевозок Стоимость и трудоемкость перевозок строительных грузов и сопутствующих им погрузочно-разгрузочных работ составляет соответственно до 25 % от стоимости строительно-монтажных работ и до 40 % от общей трудоемкости строительства. К строительным грузам относят: грунты, щебень, гравий, песок, цемент и другие порошкообразные вяжущие материалы, мелкоштучные стеновые материалы и изделия, бетоны, растворы и другие вязкопластичные смеси, строительные и технологические конструкции, конструктивные и конструктивно-технологические блоки и др. При транспортировке грузов должна быть обеспечена сохранность их первоначального качества, поэтому при выборе транспортных средств и маршрутов перевозок должна учитываться степень транспортабельности данной категории груза. Транспортабельностью называют способность груза сохранять в процессе транспортировки свое первоначальное качество. Так, например, бетонные смеси при перевозке подвержены расслаиванию, потере пластичности, выплескиванию, а в зимних условиях — 17
и замораживанию. Поэтому для их перевозки необходимо использовать специальные технологические транспортные средства, причем продолжительность перевозки бетонной смеси должна исключать возможность потери ею качества. Все перевозки строительных грузов могут быть классифицированы: по взаимосвязи с основным производством — на внешние и внутренние; по назначению — на общие и технологические. Внешний транспорт доставляет грузы с мест отправления, находящихся вне строительной площадки. При этом значительная часть сборных конструкций доставляется от предприятий строительной индустрии непосредственно к рабочим местам без перегрузок. Внутриплощадочный транспорт, являясь продолжением, обслуживает строительную площадку. В строительстве применяют следующие виды горизонтального транспорта: железнодорожный — для внешних и внутриплоща- дочных перевозок; автомобильный и тракторный — для местных перевозок в условиях бездорожья и внутриплощадочных перевозок; водный — для доставки грузов в районах, прилегающих к водным магистралям; воздушный — для доставки грузов в труднодоступные районы; специальный — для внутриплощадочной транспортировки грузов, например трубопроводный, конвейерный, канатно-подвесной и др. Для транспортировки строительных грузов используется внешняя сеть автомобильных, рельсовых дорог и водных путей, а также внутрипостроечные дороги и рельсовые подъездные пути, предназначенные для доставки грузов непосредственно к объекту. Автомобильные дороги, используемые в строительстве, включая подъездные пути и внутрипостроечные дороги, должны быть проложены в подготовительный период до начала возведения основных объектов. Внутрипостроечные дороги могут быть постоянными и временными. В первом случае их прокладывают по трассам постоянных дорог, предусмотренных генеральным планом будущего объекта (рис. 2.1). При застройке жилых районов практичнее устраивать временные дороги, так как конструкция, ширина и радиус закруглений дорог и проездов, проектируемых для жилых районов, не рассчитаны на движение большегрузных автомобилей и автопоездов. Внутрипостроечные автомобильные дороги имеют продольные уклоны не более 6...9 %. Степень капитальности построечных дорог должна соответствовать интенсивности движения (число проходящих в единицу времени транспортных средств, приведенных к условным одиночным автомобилям), наибольшей массе груженых транспортных средств, местным климатическим и гидрологическим условиям. По степени капитальности различают следующие типы дорожных покрытий: усовершенствованные капитальные с цементо- бетонными, асфальтобетонными, черными щебеночными, брусча- 18 J^ ,JkJJ. 5? JJA,. г f- Рис. 2.1. Виды внутрипостроечных дорог: а — однопутная колейная дорога из сборных железобетонных плит; б — то же, двухпутная; в — схема верхнего строения железнодорожного пути; г — схема автомобильной дороги; д — то же, с кюветами; I — сборная плита; 2 — кювет; В\...В$ — размеры элементов дороги тыми покрытиями; усовершенствованные облегченные с черными щебеночными и гравийными покрытиями; переходного типа — сборные железобетонные, щебеночные, гравийные, шлаковые, грунтощебеночные и грунтогравийные, обработанные вяжущими материалами, а также грунтовые, укрепленные вяжущими материалами: низшего типа, к которым относят грунтовые дороги, укрепленные гравием, щебнем, дресвой. При прокладке дорог по временным трассам целесообразно применять свободно-разборные покрытия из инвентарных железобетонных плит, укладываемых краном на песчаное основание толщиной 10...15 см. Затраты на ремонт и содержание такой дороги в условиях типичной для построек интенсивности движения обычно окупаются за 1...2 года. Рельсовые дороги. В зависимости от назначения рельсовых дорог, используемых в строительстве, различают: 1) подъездные пути, соединяющие прирельсовые склады на строительных площадках с общегосударственной (внешней) сетью железных дорог. При необходимости эти пути могут доходить непосредственно до строящихся объектов, например для доставки крупногабаритных технологических оборудования и конструкций; 2) внутрипостроечные рельсовые дороги, предназначенные для перевозки грузов на строительной площадке. Железнодорожный путь состоит из нижнего и верхнего строений. Нижнее строение состоит из земляного полотна и устраивается на насыпи или выемке. При необходимости в состав нижнего строения входят и искусственные сооружения, например трубы для пропуска вод. Верхнее строение состоит из рельсов с креплением и балластного слоя, распределяющего и передающего нагрузки от поезда на нижнее строение. 19
2.2. Технология и организация автомобильного и железнодорожного транспорта Автомобильный транспорт по своим технологическим возможностям наиболее полно отвечает требованиям строительного производства. К его преимуществам относятся: сравнительно простая эксплуатация, относительная автономность в работе, возможность преодоления крутых подъемов и спусков (до 30°), малые радиусы поворота, высокие маневровые качества, возможность включения в основной технологический процесс, например при монтаже «с колес». Для перевозки строительных грузов используют одиночные автомобили и автомобильные поезда. Наряду с автомобилями в строительстве для внутриплоща- дочных перевозок грузов применяют малогабаритные мототележки. В зависимости от назначения различают технологический транспорт, работа которого производится по графику, увязанному с графиком и технологией строительства объекта, и общестроительный транспорт, непосредственно не связанный с ритмом строительства. В зависимости от характера обслуживания применяют автомобильный транспорт общетранспортного назначения и специализированный (см. ч. II). В строительстве используют две основные схемы автотранспортных перевозок — маятниковую и челночную. При маятниковой схеме применяются автомобили или автопоезда с неотцепными звеньями. При этом тягачи неизбежно простаивают у мест загрузки и разгрузки транспортных средств. Такая схема эффективна при наличии приобъектных складов или при массовом строительстве сооружений, состоящих из одинаковых конструктивных элементов. В этом случае автопоезд перевозит изделия определенной номенклатуры с последующей их разгрузкой по частям у строящихся однотипных объектов. При челночной схеме один седельный тягач работает последовательно с двумя полуприцепами или более. Их количество зависит от расстояния между предприятиями строительной индустрии и строящимися зданиями. Наибольшее распространение получила схема работы седельного тягача с тремя полуприцепами, когда один полуприцеп находится под погрузкой. При этом простои под погрузкой и разгрузкой исключаются, а имеют место лишь незначительные потери времени (не более 5...7 мин) на прицепку и отцепку полуприцепов. При перевозке по этой схеме с использованием одного тягача и трех полуприцепов (рис. 2.2) время оборота (цикла) одного тягача составит (мин) 4 = 24Р + 24т + 120L/t;cp + tu, (2.1) где 4Р — время на прицепку полуприцепов на заводе стройдета- 20 /о L площадка Рис. 2.2. График движения транспортных средств по челночной схеме: / — автомобиль-тягач; 2..А прицепы лей или складе; 4т — время на отцепку полуприцепов на приобъектном складе или в зоне монтажа; L — расстояние между заводом-поставщиком и объектом, км; vcp — средняя скорость при движении груженого и порожнего автопоезда, км/ч. Сменная выработка автопоезда и необходимое количество таких единиц Я,= U\ gK, (2.2) ^ ср я, = 0/(Я,4Л"с). (2.3) где 4> — фактическое количество часов работы транспортной единицы (без учета времени, затрачиваемого на выезд и возвращение в гараж); 4Р — суммарное время разгрузки и погрузки транспортной единицы, ч; vcp — средняя скорость движения, км/ч; L — плечо перевозки груза в один конец, км; g — грузоподъемность транспортной единицы, т; Кг — коэффициент использования грузоподъемности транспортной единицы (в зависимости от характера груза принимается 0,5...1); Q — грузопоток за расчетный период, т; /Сс — коэффициент сменности работы автотранспортных средств; 4 — продолжительность расчетного периода переработки грузопотока. Себестоимость перевозок, отнесенная к 1 т груза, где Сэ.с — себестоимость эксплуатации транспортных сооружений (временные и постоянные пути) за расчетный период, отнесенная к среднегодовому грузопотоку; С„.р — себестоимость погру- зочно-разгрузочных работ 1 т груза, принимаемая по тарифу и определяемая расчетным путем; Сэ.т — себестоимость эксплуатации транспортных средств, отнесенная к сменному грузообороту. Работа автотранспорта в течение смены считается рациональной, если коэффициент использования его грузоподъемности приближается к единице: /Ср = Рф/Ы, (2.5) 21
где Рф — фактическая масса груза, перевезенного за смену, т; gn — паспортная грузоподъемность автомобиля; п — число рейсов в смену. При доставке массовых грузов (кирпич, лес, цемент и т. д.) в районах сосредоточенного строительства эффективна система централизованных перевозок, при которой транспорт сконцентрирован в крупных специализированных автотранспортных хозяйствах и работает по заявкам грузоотправителей с обеспечением экспедиционного обслуживания автотранспортными организациями. Расчеты за услуги также производятся в централизованном порядке. Преимуществом такой системы является более рациональное использование транспортных средств за счет сокращения холостых пробегов и снижения простоев транспорта на погрузочно-разгрузочных операциях. Железнодорожный транспорт используется как для доставки строительных грузов с иногородних заводов-поставщиков, так и для внутриплощадочных перевозок на строительстве крупных промышленных и энергетических объектов. 2.3. Контейнеризация грузов, механизация погрузочно-разгрузочных работ Одним из условий эффективности транспортирования строительных грузов является бесперегрузочная доставка от мест изготовления или комплектации к рабочему месту на объекте. Для мелкоштучных и штучных материалов и изделий, а также некоторых порошкообразных и сыпучих грузов этому условию наиболее полно отвечают контейнеризация и пакетизация. Контейнер — это инвентарная многооборотная объемная тара, предназначенная для перевозки, перегрузки и кратковременного хранения грузов. Пакет — это уложенная на специальный поддон и скрепленная партия груза. Наличие поддона позволяет погружать и разгружать пакеты с помощью вилочных погрузчиков или кранов. По своей конструкции контейнеры могут быть жесткими, мягкими (эластичными) и комбинированными. По технологическому назначению различают контейнеры универсальные и специальные. Универсальные контейнеры предназначены для одновременной перевозки различных категорий грузов. Их выполняют в виде закрытой тары, оборудованной специальными поддонами или петлями для погрузки и разгрузки. Опорная площадь контейнеров принимается кратной площади платформы транспортных средств. Специальные контейнеры — специально приспособленные для определенного вида грузов, например для перевозки рулонных материалов, капсулы или резинокордовые контейнеры для перевозки цемента и т. д. Масса контейнеров в загруженном состоянии (брутто) обыч- 22 но не должна превышать 1,5...2 т в расчете на применение при погрузке и разгрузке легких автомобильных кранов. При правильной организации контейнеризации перевозок мелкоштучных и сыпучих грузов можно на каждой тонне груза экономить соответственно около 3 и 4 руб. Наибольший эффект обеспечивается при комплектном материально-техническим обеспечении строительных объектов. Комплектация — это система материально-технического обеспечения, которая предусматривает доставку на строительные объекты конструкций, материалов и изделий комплектами в необходимых объемах и технологической последовательности и в сроки, обусловленные графиком строительства. Эта система особенно эффективна в условиях полносборного строительства и поэтому пока получила преимущественное распространение в домостроительных организациях. В данном случае доставка материалов и изделий производится контей- неро-комплектами. Каждый контейнеро-комплект формируется на определенный объем работ: этаж, секцию или секцию-этаж. Так, например, при комплектации этажа-секции (четыре квартиры) один контейнер загружается элементами мусоропровода лестничных ограждений и санитарно-техническими заготовками. Второй контейнер загружается необходимым комплектом столярных изделий, вставок из ДСП и т. д. Комплектация и доставка грузов осуществляются специальными структурными подразделениями строительных организаций — обычно управлениями производственно-технологической комплектации (УПТК). Контейнеры и поддоны являются инвентарем организации, поставляющей грузы. Число контейнеров, необходимое для бесперебойной доставки грузов, Як = QcT0.J(VKp), (2.6) где Qc— количество грузов, которое необходимо транспортировать за сутки; Т0.к — время оборота одного контейнера, ч; VK — вместимость контейнера, м3; р — плотность, т/м3. Списочный парк контейнеров: Лкс = Пк/К„, (2.7) где Кк — коэффициент использования парка контейнеров: Яи<1. (2.8) Т0.к = U + 2L/(vcp -f- tp), где t„ и tv — продолжительность пребывания контейнера или поддона в пунктах погрузки и разгрузки, ч; L — расстояние доставки груза, км; vcp — средняя скорость движения автомобиля при рабочем и холостом рейсах, км/ч. Комплексная механизация погрузочно-разгрузочных работ. Несмотря на применение комплектно-блочных методов строи- 23
тельства, контейнеризацию перевозок и преобладание среди грузов крупногабаритных конструкций, на погрузочно-разгрузоч- ных работах все еще занято около 20 % от общего числа строительных рабочих. Решение проблемы заключается в широком внедрении комплексной механизации. Комплексная механизация погрузочно-разгрузочных работ предусматривает погрузку, при необходимости закрепление и разгрузку контейнеров и других грузов с минимальным числом перегрузок, наименьшими стоимостью и трудоемкостью при обязательном обеспечении сохранности начального качества груза. Погрузчики. В строительстве значительное распространение получили погрузчики для работы со штучным и сыпучими грузами. Это объясняется их универсальностью и высокой мобильностью. Благодаря универсальности, мобильности и высокой проходимости строительные погрузчики могут эффективно использоваться на малообъемном рассредоточенном строительстве, а также на подъемно-транспортных работах в пределах строительной площадки (переноска а подача пакетов, стеновых материалов,- бадей и бункеров с бетоном и т. д., рис. 2.3). Рис. 2.3. Технологический цикл работы автопогрузчика: а...д — рабочие операции 24 Передвижные ленточные конвейеры предназначены для погрузки сыпучих, кусковых и мелкоштучных грузов. Конвейеры могут перемещать грузы на высоту до 5 м под углом до 22°. Их можно перевозить в частично разобранном виде на прицепе к автомашине. Для выгрузки пылевидных и сыпучих материалов из крытых железнодорожных вагонов применяют механические лопаты и пневматические разгрузчики' напорного действия. Механизация погрузочно-разгрузочных работ имеет особое значение при перевозках цемента, так как только на этом технологическом пределе его потери из-за-распыления и увлажнения достигают 1,5...2,5 %. В стране разработано несколько технологических схем доставки цемента с завода к месту потребления, исключающие при этом потери цемента и снижение его качества (рис. 2.4). Выбор рабочего варианта комплексной механизации погрузочно-разгрузочных работ производится путем сравнения нескольких технически возможных вариантов. При этом оцени- Рис. 2.4. Возможные схемы комплексной механизации транспортировки цемента: / - транспортировка цемента с цементного завода по трубопроводу; U - то же, в контейнерах; /// — то же, автоцементовозами с пневматической разгрузкой; IV — то же, специализированными вагонами — цементовозами; / — приобъектный склад цемента; 2 — склад цементного завода; 3 — трубопровод; 4 — камерный насос; 5 — автомобиль с установленными контейнерами; 6 — автоцементовоз; 7 — крытый вагон; 8 — бетоносмеситель (при малообъемном строительстве) 25
вают удельные показатели технико-экономической эффективности, отнесенные к тонне переработанного груза. Охрана труда и техника безопасности. Правила безопасной перевозки грузов автомобилями регламентируют требования к габаритам в загруженном состоянии, их сигнальные обозначения, радиусы поворота, скорости движения в зависимости от дорожных условий и т. д. Использование железнодорожного транспорта в строительстве должно сопровождаться строжайшим выполнением установленных правил эксплуатации железнодорожных путей, обеспечивающих безопасность движения. Строгое выполнение правил безопасной перевозки грузов имеет особое значение при транспортировке грузов в стесненных условиях строительной площадки, где движение обычно связано с маневрированием транспортных средств. Транспортные средства должны быть загружены так, чтобы была исключена их перегрузка и обеспечена равномерная передача давления на оси автомобиля или полуприцепа. Грузы при перевозке сборного железобетона должны быть распределены таким образом, чтобы уменьшить влияние динамических нагрузок и обеспечить устойчивость транспортных приборов. При погрузке и разгрузке мелкоштучных материалов должна применяться специальная тара, исключающая их выпадение. К работе на грузоподъемных машинах и машинах непрерывного транспорта допускаются лица с удостоверением на право управления данной машиной, ознакомленные с инструкцией, содержащей указания о предельной грузоподъемности на соответствующем вылете стрелы крана или о предельных давлениях в резервуарах машин непрерывного транспорта, работающих под давлением; правилами управления, сигнализации и ухода за машиной, требованиями к ее монтажу и демонтажу и др. Все машины должны быть надежно заземлены. Ленточные конвейеры, предназначенные для подачи штучных материалов, оборудованы бортами. Все типы насосов и пневматических установок для транспортирования смесей под давлением должны не реже чем через три месяца проверяться под давлением, в 1,5 раза превышающим рабочее. Одна из задач охраны труда — защита рабочих от производственной пыли, особенно цементной, поэтому при работе с цементом в закрытых помещениях необходимо применять пылеот- сасывающие устройства, а на открытых площадках — респираторы. 26 Раздел второй ТЕХНОЛОГИЯ УСТРОЙСТВА ЗЕМЛЯНЫХ И ЗАГЛУБЛЕННЫХ В ГРУНТ СООРУЖЕНИЙ Глава 3 ПОДГОТОВИТЕЛЬНЫЕ И ВСПОМОГАТЕЛЬНЫЕ ПРОЦЕССЫ 3.1. Виды земляных сооружений и технологические свойства грунтов Совокупность производственных процессов, связанных с разработкой, перемещением, укладкой грунтов и отделкой земляных сооружений, называют земляными работами. Они выполняются при возведении практически всех объектов в промышленном, гражданском, дорожном, гидротехническом и других отраслях строительства. Земляные работы имеют значительный удельный вес в общей стоимости (более 10 %) и трудоемкости (более 20 %) строительно-монтажных работ. Высокие темпы роста и огромные масштабы капитального строительства в нашей стране определяют значительное возрастание ежегодных объемов земляных работ. За последние девять лет они увеличились более чем в 2 раза и в настоящее время превышают 18 млрд. м3 в год. Это требует широкого внедрения комплексной механизации земляных работ как на крупных стройках, так и на небольших объектах рассредоточенного строительства, где все еще велики объемы работ, выполняемых с недостаточным уровнем механизации. Земляные сооружения, создаваемые в результате производства земляных работ, можно классифицировать по ряду признаков. По расположению земляных сооружений относительно поверхности земли различают: выемки — углубления, образуемые разработкой грунта ниже уровня поверхности; насыпи — возвышения на поверхности, возводимые отсыпкой ранее разработанного грунта. По назначению и длительности эксплуатации земляные сооружения могут быть постоянными и временными. Постоянные сооружения предназначены для длительного использования. К ним относят плотины, дамбы, каналы, выемки и насыпи земляного полотна дорог и транспортных пересечений в городах, выемки для искусственных водоемов и другие сооружения, а также вертикальную планировку площадок при подготовке территории для застройки. Временные сооружения имеют непродолжительный срок эксплуатации и устраиваются лишь на период строительства. Они предназначены для размещения технических средств и выполне- 27
ния строительно-монтажных работ по возведению фундаментов и подземных частей здания, прокладки инженерных коммуникаций и др. Временную выемку, имеющую ширину до 3 м и длину, значительно превышающую ширину, называют траншеей. Выемку, длина которой равна ширине или не превышает десятикратной ее величины, называют котлованом. Котлованы и траншеи имеют дно и боковые поверхности, наклонные откосы или вертикальные стенки. Временные выемки, закрытые с поверхности и устраиваемые для сооружения транспортных и коммунальных туннелей и других целей, называют подземными выработками. После устройства подземных сооружений и частей зданий ранее разработанный грунт укладывают в так называемые «пазухи» — пространства между боковой поверхностью сооружения и откосом коглована или траншеи Если отсыпка грунта используется для полного закрытия подземного сооружения или коммуникаций, ее называют обратной засыпкой. Наиболее характерные профили и элементы земляных сооружений представлены на рис. 3.1. Соответствие назначению и надежность в эксплуатации земляных сооружений обеспечиваются соблюдением комплекса требований при проектировании и строительстве. Все земляные сооружения должны быть устойчивыми, прочными, способными воспринимать расчетные нагрузки, противостоять климатическим воздействиям (атмосферные осадки, отрицательные температуры, выветривание и т.д.), иметь конфигурацию и размеры в соответствии с проектом и сохранять их в период эксплуатации. Геометрические параметры и другие требования, предъявляемые в конкретных условиях к земляным сооружениям, устанавливаются проектом в соответствии с нормами строительного проектирования. Главнейшим требованием к постоянным и временным сооружениям является обеспечение устойчивости их боковых поверхностей — откосов. Это достигается назначением оптимальной крутизны откосов, выемок и насыпей, которая выражается отношением их высоты h к заложению а — проекции Рис. 3.1. Характерны^ профили земляных сооружений: / — поперечный профиль выемки; а — траншея прямоугольного профиля; б — котлован (траншея) трапецеидальной формы; // — сечения подземных выработок; а — круглой; б — прямоугольной; ///—профиль насыпи; IV — обратная засыпка 28 откоса на горизонтальную плоскость h/a=]/m, где m — коэффициент откоса; он зависит от вида грунта, его состояния, высоты насыпи или глубины выемки. Откосы постоянных сооружений делают более пологими, чем временных. Откосам глубоких выемок и высоких насыпей следует придавать переменную крутизну с более пологим очертанием внизу. Значение коэффициента откоса принимают по нормам с учетом конкретных условий строительства. Грунтами называют породы, залегающие в верхних слоях земной коры. При строителстве земляных сооружений наиболее часто разрабатываются грунты: песчаные (песок, супесь), глинистые (глины, суглинки), скальные (изверженные и осадочные), растительные и лёссовые. Характеристика свойств и классификация грунтов производятся по различным признакам в зависимости х>т того, рассматривается грунт как материал для возведения земляных сооружений или как физическая среда, в которой возводятся конструкции зданий и работают строительные машины. Свойства грунтов зависят от условий образования структуры и состава горных пород. Различают грунты сцементированные и несцементированные. Сцементированные (скальные) имеют плотную структуры с жесткой связью между частицами, образующими горную породу; они отличаются высокой механической прочностью, залегают чаще всего в виде монолита. Несцементированные состоят из частиц разрушенных горных пород. В зависимости от размеров частиц и их взаимосвязью различают грунты: несвязные — сыпучие в сухом состоянии (крупнообломочные и песчаные) и связные (глинистые) — в сухом состоянии несыпучие и пластичные во влажном состоянии. Свойства грунтов и их физико-механические характеристики влияют на технологию производства, трудоемкость и стоимость работ. Виды, характеристики и технологические свойства грунтов приведены в СНиПе и в ЕНиРе на производство земляных работ. К технологическим свойствам грунтов относят: плотность, пористость, угол естественного откоса, сцепление, влажность, разрыхляемость и др. Плотность грунта — отношение массы грунта, включая массу воды в его порах, к занимаемому этим грунтом объему. Она составляет для песчаных и глинистых грунтов 1,6...2,0 т/м3, для скальных — 2,2...3,5 т/м3. Пористость характеризует структуру грунта. Чем меньше пористость, тем более плотную структуру имеет грунт. Угол естественного откоса — угол, при котором грунт находится в состоянии предельного равновесия, определяет крутизну устойчивых откосов выемок и насыпей, зависит от угла внутреннего трения, сил сцепления и других физических свойств. 29
Влажность характеризуется степенью насыщения грунта водой. Грунт считают сухим при влажности до 5 % и мокрым при влажности более 30 %. Влажность оказывает влияние на физико- механические характеристики грунта и особенно когда изменяется фазовое состояние воды при отрицательных температурах. Сцепление зависит от сил связи между частицами грунта и определяется начальным сопротивлением грунта сдвигу. На сцепление влияют вид грунта и его состояние. Увеличение влажности приводит к уменьшению сцепления, при промерзании влажных и мокрых грунтов сила сцепления значительно возрастает. Разрыхляемость характеризуется увеличением объема грунта при его разработке по сравнению с объемом, занимаемым в естественном залегании (в «плотном теле»). Степень разрыхляе- мости определяется коэффициентом разрыхления грунта. Различают первоначальное разрыхление — непосредственно после разработки и остаточное — после уплотнения грунта. Для решения некоторых технологических задач (производство работ в зимних условиях, осушение глинистых грунтов и т. п.) необходимы данные о теплопроводности, теплоемкости, электропроводности и других физических свойствах грунтов. От структуры, плотности и сил сцепления в значительной степени зависит сопротивление грунта воздействию рабочих органов, которое определяет важную технологическую характеристику — трудность разработки грунтов. В проектировании и производстве земляных работ используют классификацию грунтов по признаку трудности разработки. Такая классификация в зависимости от способа разработки приводится в производственных нормах (ЕНиР) и справочниках по земляным работам. Земляные работы в зависимости от вида сооружений, свойств грунтов и технических ресурсов могут осуществляться механическим, гидромеханическим, взрывным или комбинированным способом. Механический способ заключается в разработке грунта резанием, когда грунт в забое разрушается послойно рабочим органом машины. Это наиболее распространенный способ, им выполняется не менее 80 % всего объема земляных работ. Механическим способом разрабатывают грунт землеройные и земле- ройно-транспортные машины. Гидромеханический способ состоит в разрушении и перемещении грунта потоком воды, поступающей под напором из гидромониторной установки при разработке на суше или всасываемой землесосным снарядом при подводной разработке. Взрывной способ заключается в разрушении и перемещении грунта энергией взрыва, образующейся при химическом превращении взрывчатых веществ, размещенных в специально устроенных выработках (скважинах, шпурах, камерах и т. д.). Комбинированный способ представляет сочетание механичес- 30 кого с гидромеханическим или со взрывным в зависимости от условий разработки грунта. Выбору способа разработки должен предшествовать технико- экономический анализ его эффективности в конкретных условиях производства с учетом материально-технических, энергетических и трудовых ресурсов. По организационно-технологической структуре земляные работы выполняют специализированным потоком, включающим подготовительные, основные и вспомогательные процессы. Подготовительные процессы предшествуют основным и выполняются до начала разработки грунта и возведения земляных сооружений. Они имеют целью осуществить подготовку территории к производству работ, включающую очистку от деревьев, кустарника, снятие растительного слоя, разборку строений, предназначенных к сносу, осушение и водоотвод; геодезическое обеспечение работ — устройство опорной сети, реперов, осевых знаков; устройство подъездных путей, разбивку сооружений на местности, подготовку к производству земляных работ в зимних условиях и т. п. Основные процессы включают разработку, перемещение и укладку грунта при устройстве выемок, насыпей и планировку территорий для застройки. Вспомогательные процессы сопутствуют основным или выполняются на завершающей стадии возведения земляных сооружений. К ним относят подготовку забоя для работы землеройных работ, рыхление плотных и мерзлых грунтов, водоотлив и водо- понижение, искусственное закрепление грунтов, устройство ограждений, подмостей, переходов и другие мероприятия по охране труда, временное крепление стенок выемок и откосов и т. п. Состав, объем и очередность выполнения процессов, входящих в подготовительные, основные и вспомогательные работы, определяются на стадиях проектирования, организации строительства и производства работ и уточняются при реализации ПОС и ППР. 3.2. Подготовка строительной площадки к производству работ При подготовке территории строительной площадки нередко возникает необходимость сноса старых строений или переноса линий связи и электропередачи (ЛЭП), подземных коммуникаций и других сооружений, мешающих производству работ. Снос зданий и сооружений осуществляется разрушением механическим и взрывным способами или разборкой с использованием механизированного инструмента и оборудования. Перенос ЛЭП и других коммуникаций осуществляется в соответствии с ППР специализированными организациями. Законодательство об охране окружающей среды требует от строителей бережного отношения к природе, в частности, сох- 31
ранения растительности и почвенного слоя в процессе выполне ния земляных работ. Растительный слой грунта на площади будущего земляного сооружения срезают автогрейдерами или бульдозерами, собирают в штабеля и в последующем используют для работ по рекультивации земель, озеленению и благоустройству территории. Разбивка сооружений и закрепление ее на местности является основой геодезического обеспечения земляных работ. Исходными материалами для разбивки служат стройгенплан, рабочие чертежи сооружения и разбивочные чертежи. До начала земляных работ определяют положение сооружений на местности, используя геодезический план стройплощадки, составленный в единой системе координат. В процессе возведения земляных сооружений проверяют геодезические данные по рабочим чертежам проекта, производят разбивку и закрепление в «натуре» контуров сооружения, передачу разбивочных осей и отметок его элементов, периодические исполнительные съемки для подсчета объемов земляных работ и окончательную плановую и высотную исполнительную съемку законченного сооружения. При планировке площадки на местности обозначают вершины квадратов разбивки, характерные промежуточные точки и проектные отметки в вершинах квадратов. Разбивка выемок и насыпей значительной протяженности состоит в обозначении на местности разбивочными знаками (вехи, шаблоны и т. д.) осей сооружения, его размеров, величины откосов и т. п. Знаки располагают так, чтобы исключить их повреждение при производстве работ. Для детальной разбивки осей зданий, обозначения контура котлованов и закрепления их на местности служит строительная обноска. Она может быть сплошной по всему периметру здания или прерывистой. Последняя удобнее, так как не затрудняет передвижение строительных машин и транспорта на объекте. Обноску разового пользования устраивают из деревянных стоек и досок или инвентарную из металлических труб. Устанавливается обноска с использованием геодезических инструментов параллельно основным осям (рис. 3.2, А, В и /—4), образующим внешний контур здания на расстоянии, обеспечивающем неизменность ее положения в процессе строительства. На обноске обозначаются оси здания и отметки, перенесенные с закрепленных на местности створных знаков и реперов. Разбивка здания и сооружений проверяется и принимается по акту. Водоотвод предназначен для предотвращения увлажнения грунта на строительной площадке и затопления выемок стоком поверхностных вод. С целью предупреждения затопления котлованов и траншей прилегающая к ним территория строительной площадки планируется с уклоном для организации стока дождевых и талых вод, а с нагорной стороны выемки устраивают оградительное обвалование или водоотводные канавы. 32 Опорные знаки Установленные оси обноска ОсноЬные оси здания г) E£t=SI=fbi=0 J 2,5... 3,0 м Рис'3.2. Элементы геодезической разбивки земляного сооружения: а — план разбивки котлована; б — схема расположения обиоски; в ная металлическая стойка обиоски; г — схема закрепления осей - инвентар- Устройство выемки, расположенной ниже уровня грунтовых вод, вызывает необходимость осушать водонасыщенный грунт, чтобы обеспечить его разработку и предотвратить поступление грунтовых вод в котлован, траншею или подземную выработку на период выполнения в них строительных работ. Осушение грунта может быть проведено открытым водоотливом или искусственным понижением уровня грунтовых вод. Выбор способа осушения зависит от гидрогеологических условий строительной площадки, геометрических параметров выемки и характера производства работ. Водоотлив производится непосредственно из выемки. При разработке грунта дну выемки придается небольшой уклон (0,2... 0,5 %) к устраиваемому в пониженной части выемки водосборному колодцу (зумпфу). Колодцы располагают вне габаритов сооружения на расстоянии 3...10 м друг от друга и заглубляют на 1 м ниже основания сооружения. Воду, стекающую в коло- 2—721 33
дец, откачивают диафрагмовыми или центробежными насосами. Их количество и рабочие параметры выбирают в зависимости от притока воды. Открытый водоотлив применяют в грунтах с сравнительно небольшим коэффициентом фильтрации (до 1 м/сут). Водоотлив применяют также при затоплении выемки поверхностными водами. В этом случае насосы располагают на бровке выемки и организуют отвод откачиваемой воды за пределы строительной площадки. Искусственное понижение уровня грунтовых вод является более совершенным технологическим приемом осушения выемок, особенно в грунтах с коэффициентом фильтрации более 1 м/сут. Понижение уровня обеспечивается путем непрерывной откачки воды из водоносного слоя до начала земляных работ и в период производства работ в выемке. Водопонижение может осуществляться тремя основными способами: легкими иглофильтровыми установками, эжекторными иглофильтровыми установками и системой скважин, оборудованных глубинными насосами. Легкая иглофильтровая установка (ЛИУ) состоит из стальных труб с фильтрующим звеном в нижней части водосборного коллектора и самовсасывающего вихревого насоса с электродвигателем. Ряд иглофильтратов погружают в грунт по периметру котлована или вдоль траншеи, и при работе насоса обеспечивается понижение уровня грунтовых вод на глубину до 5...6 м (рис. 3.3). Шаг между иглофильтрами зависит от гидрогеологических условий производства работ и требуемой глубины водо- понижения. Легкие иглофильтровые установки применяют в песчаных грунтах при коэффициенте фильтрации от 2 до 5 м/сут. При глубине водопонижения более 5 м применяют многоярусное расположение легких иглофильтратов или эжекторные иглофильтровые установки, обеспечивающие понижение уровня грунтовых вод до 20 м. Расстояние между иглофильтрами (скважинами), зависящее от интенсивности протока воды, свойств грунта, глубины понижения и т. д., определяется расчетом или по номограммам. В случае необходимости водопонижения на глубину более 20 м применяют систему скважин, пробуренных по периметру выемки и оборудованных погружными насосами. Устройство выемок в водонасыщенных грунтах можно также производить под защитой ограждения из металлического шпунта, водонепроницаемой ледяной стенки, создаваемой искусственным замораживанием грунта, или тиксотропных противофильтрацион- ных экранов. При решении ряда инженерных задач в строительстве требуется изменение физико-механических свойств грунтов. Чаще всего возникает необходимость создания монолитной структуры в грунтах или трещиноватых скальных породах. С этой целью производится искусственное закрепление (стабилизация) грунтов. Закрепление может быть постоянным и временным. Постоянное закрепление грунтов выполняют для повышения их не- 34 Рис. 3.3. Технологические схемы водопонижения иглофильтрами: а — план котлована с расположением иглофильтров; б — двухъярусное расположение иглофильтров; в — однорядная установка иглофильтров вдоль траншей; / — коллектор; 2 — то же, второго яруса; 3, 4 — погружные трубы; 5 — насос; 6- гидравлическая кривая сущей способности, устойчивости или придания им водонепроницаемости. Такие работы производят при устройстве оснований в сложных гидрогеологических условиях вновь возводимых объектов или усилении оснований реконструируемых зданий и сооружений. Временное закрепление грунтов выполняют, как правило, при устройстве выемок в водонасыщенных грунтах на период производства работ. Применяют следующие основные способы закрепления: искусственное замораживание, силикатизацию, смолизацию, цементацию, битумизацию, термический и электрохимический. Искусственное замораживание применяют для временного закрепления водонасыщенных неустойчивых грунтов без последующего изменения их физико-механических свойств. Его применяют для закрепления стенок выемки разрабатываемой в обводненных мелкозернистых грунтах (плывунах). С этой целью по периметру выемки в грунт погружают замораживающие колонки, в которых циркулирует охлаждающий раствор. В результате стационарного процесса теплообмена грунт в зоне колонок замерзает, образуя льдогрунтовую стенку вокруг котлована. Расстояние между колонками зависит от гидрогеологических и температурных условий производства работ, глубины выемки и назначается в среднем от 1 до 3 м. По завершении всех строительно-монтажных работ в выемке грунт размораживается. 2* 35
Из химических способов закрепления грунтов чаще других используют силикатизацию и смолизацию. Способ силикатизации более эффективен при закреплении песчаных и лёссовых грунтов. Сущность способа заключается в стабильном изменении физико-механических свойств грунта в результате химической реакции растворов; закачиваемых через инъекторы в поры грунта. Применяют одно- и двухрастворный методы силикатизации. Закрепление грунта способом смолизации заключается в нагнетании в грунт через инъекторы гелеобразующей смеси, состоящей из карбамидной смолы и растворов соляной кислоты, аммиака, хлористого аммония и др. Применяется для закрепления мелких песков — сухих и водонасыщенных. Цементация служит для закрепления трещиноватых скальных и крупнообломочных пород, средне- и крупнозернистых песков. Сущность способа состоит в нагнетании под давлением тампо- нажных цементных растворов через инъекторы, установленные в пробуренные скважины. Горячая битумизация используется как вспомогательный способ при цементации сильно трещиноватых скальных пород и больших скоростях фильтрации. Нагнетание горячего битума производят под давлением до 8,0 МПа через смонтированные в скважинах инъекторы, имеющие электрообогрев. Битум растекается из инъекторов в трещины и поры грунта, а остывая, тампонирует их. Термическое закрепление лёссовых грунтов происходит в результате обжига раскаленными газами, нагнетаемыми через скважину в поры грунта. Газы образуются при сжигании жидкого или газообразного топлива, подаваемого вместе с подогретым воздухом через жаропрочные трубы в скважину. Глубина скважины и радиус воздействия термического закрепления определяют расчетом. Электрический и электрохимический способы основаны на явлении электроосмоса и применяются для закрепления глинистых и илистых грунтов. Под продолжительным воздействием электрического тока грунт изменяет свойства — становится более плотным, теряет способность к пучению. Дефицит свободных территорий для застройки в городах вызывает необходимость освоения площадок со сложными геологическими условиями. Возрастающие объемы реконструкции промышленных предприятий требуют выполнения работ по усилению оснований зданий и сооружений. В свя^и с этим за последние годы предложен ряд новых физико-химических способов закрепления грунтов. Однако большинство из них проходит в настоящее время производственную проверку. Выбор организационно-технологического решения о выполнении подготовительных и вспомогательных процессов при устройстве земляных сооружений производится на основе анализа технико-экономических показателей рассматриваемых вариантов. 36 3.3. Временное крепление стенок выемок, защита откосов и уплотнение грунтов При устройстве котлованов и траншей в стесненных условиях городской застройки на территории реконструируемых предприятий и в других случаях, когда невозможно разрабатывать выемку с откосами, ее устраивают с вертикальными стенками. В зависимости от вида и состояния грунта устанавливается допустимая глубина выемок с вертикальными стенками: для песчаных грунтов— 1 м, для глинистых — до 1,5 м. При большей глубине возникает необходимость временного крепления вертикальных стенок, чтобы избежать их обрушения. Устройство крепления вертикальных стенок выемок требует значительных трудозатрат и усложняет как разработку грунта, так и выполнение строительно-монтажных работ в траншее или котловане. Поэтому устройство выемки с вертикальными стенками, способ и тип крепления должны иметь технико-экономическое обоснование и применяться, когда невозможно выполнить подземные конструкции или прокладку коммуникаций другими способами. В зависимости от условий производства работ и назначения выемки применяют различные типы крепления стенок. Крепление распорного типа наиболее простое в -исполнении и применяется, как правило, при устройстве траншей глубиной до 4 м в сухих или незначительной влажности грунтах. Крепление консольного типа состоит из стоек — свай, защемленных нижней частью в грунте на 2...3,5 м и глубже дна выемки. Они служат опорами для щитов (досок, брусьев), непосредственно воспринимающих давление грунта. Крепление консольного типа целесообразно при глубине до 5 м. В траншеях значительной глубины используют консольно- распорное крепление, отличающееся от консольного тем, что между стойками перпендикулярно оси траншеи устанавливают распорки. Для крепления стенок глубоких котлованов и траншей большой ширины, когда установка распорок затруднена, устраивают консольно-анкерное крепление. Выемки, разрабатываемые в сложных гидрогеологических условиях, крепят сплошным ограждением из деревянного или металлического шпунта, который погружают по периметру выемки до начала разработки грунта. Глубокие выемки, выполняемые в стесненных условиях реконструкции промышленных предприятий или городской застройки, можно крепить методом «стена в грунте» с устройством грунтовых анкеров. Крепление вертикальных стенок траншей глубиной до 3 м следует выполнять из индустриальных конструкций. В практике строительства инженерных коммуникаций используют трубчатые распорные, шарнирно-винтовые, объемные крепления и др. 37
В состав их входят инвентарные деревянные щиты, металлические стойки и телескопические распорки, позволяющие легко изменять габариты крепления в зависимости от размеров траншей. Объемное крепление представляет собой пространственную конструкцию, предварительно полностью собранную и устанавливаемую краном в траншею. Оно может по мере надобности переставляться по фронту работ. Индустриальные конструкции крепления имеют небольшую массу и малую трудоемкость при монтаже и демонтаже. Уплотнение грунтов производится при возведении постоянных земляных сооружений, планировке площадок, обратной засыпке траншей и пазух котлованов, подсыпке под полы промышленных зданий и т. д. В результате уплотнения грунта увеличиваются его плотность, сопротивление сдвигу, водонепроницаемость и существенно уменьшается осадка грунта в процессе эксплуатации сооружений. Грунт уплотняют послойно механизированным способом. Толщина слоя зависит от вида грунта и типа грунтоуплотняющих средств. Наиболее эффективно уплотнять связные грунты укаткой и трамбованием, а несвязные — вибрационным и комбинированным воздействием (виброукаткой, вибротрамбованием и т. д.). Вибрационным способом целесообразно уплотнять несвязные грунты, в которых вибрация вызывает резкое снижение сил внутреннего трения между частицами грунта. Контроль плотности может осуществляться определением плотности грунта в пробах, взятых из возводимой насыпи, плотномерами, погруженными в грунт, и другими приборами с использованием излучений, ультразвука и др. Глава 4 ТЕХНОЛОГИЯ РАЗРАБОТКИ ПЕРЕМЕЩЕНИЯ И УКЛАДКИ ГРУНТА 4.1. Подсчет объемов работ Выбор метода подсчета объемов земляных работ зависит в основном от вида сооружения, рельефа местности и требуемой точности расчетов. Объем линейно-протяженных земляных сооружений. Объемы насыпи и выемки дорог, дамб, каналов определяют по продольным и поперечным профилям сооружения. При расчетах продольный профиль сооружения членят в характерных точках изменения уклона местности или проектной (красной) линии вертикальными плоскостями на отдельные участки (рис. 4.1). В пределах участка геометрическая форма сооружения представляет собой призматоид. Если длина участков не превышает 100 м, а поперечный уклон местности не более 0,1, объем призматоидов (м3): 38 Рис. 4.1. Схемы выемок и насыпей для подсчета объемов земляных работ: а-траншеи; б — котлована; в, г - насыпи V = [F0+ m^-^] /, (4.2) где F\, F2 и Fo — площадь поперечного сечения призматоида в начале, конце и середине участка; м; / — длина участка, м; Н\, #2 — рабочие отметки в начале и конце участка, м; т — коэффициент откоса. При длине участков /^ 50 м и разности рабочих отметок (#i — Яг) ^ 0,5 м можно пользоваться упрощенными формулами V=-^-l (4.3) или V = /У. (4.4) Для получения полного объема линейного сооружения объемы отдельных призматоидов суммируются. Определение объемов временных земляных сооружений. Способ подсчета объемов котлованов и траншей зависит от формы и размеров их поперечного сечения, а также рельефа местности, где их разрабатывают. План котлована определяется формой и геометрическими параметрами подземной части здания и сооружения. Размеры поперечного сечения и очертания откоса котлована зависят от глубины разработки грунта в этом сечении и коэффициента откоса. Если котлован имеет сложную конфигурацию, его разбивают в плане на элементарные фигуры, подсчитыва- 39
ют их объемы и суммируют. Объем котлована значительных размеров, расположенного на местности со сложным рельефом, можно определить способом поперечных профилей по формулам (2.1) и (2.2). Предварительно котлован расчленяют вертикальными сечениями на участки, в пределах которых нет резких изменений поверхности земли. Полный объем котлована определяется как сумма объемов по участкам и объемов трехгранных призм и пирамид, образующихся между торцовыми сечениями и откосами котлована. При разработке траншей на местности со значительными поперечными и продольными уклонами их объем определяют как сумму объемов отдельных участков между поперечными сечениями, проведенными в характерных точках продольного профиля трассы, используя формулы (2.1) и (2.2). Если размеры поперечного сечения траншей невелики, подсчет объемов с достаточной точностью можно проводить по упрощенным формулам (2.3) и (2.4). Определение объемов работ при вертикальной планировке. Расчеты объёмов планировочных выемок и насыпей и составление схемы размещения земляных масс выполняются, как правило при проектировании генерального плана застройки микрорайона или промышленной площадки. Исходными материалами расчетов является план местности в горизонталях или результаты нивелирования по квадратам. Подсчету объемов земляных работ предшествует определение положения проектной плоскости планировки. Отметки проектной плоскости могут быть заданы в соответствии с общим решением генерального плана застройки или определены исходя из условия равенства объемов выемки и насыпи в пределах планируемой территории, т. е. нулевого баланса земляных масс. В зависимости от рельефа местности и конфигурации планируемой площадки средняя отметка планировки при нулевом балансе может быть определена способом статических моментов, среднеарифметических значений, способом треугольников или квадратов. При спокойном рельефе пользуются способом квадратов, имеющим меньшую трудоемкость расчетов. Площадка планировки разбивается сеткой квадратов и средняя отметка определяется по формуле Н0 = (2Л, + 22ft2 + 32/гз + 4Е/г4)/4«, (4.5) где h\, hi, h%, ft4 — отметки точек, где сходятся соответственно веришины 1, 2, 3, 4-го квадратов; п — число квадратов. Способ треугольников используют при сложном рельефе местности. Среднюю отметку планировки корректируют с учетом дополнительных объемов, возникающих при застройке, уклонов площадки, необходимых для организации водоотвода, а также за счет остаточного разрыхления грунта. 40 Подсчет объемов планировочных выемок и насыпей в зависимости от характера рельефа и требуемой точности расчетов может производиться методом поперечных сечений, четырехугольных и треугольных призм. При подсчетах объемов методом четырехугольных призм площадку планировки разбивают сеткой квадратов со сторонами (от 20 до 100 м), определяют рабочие отметки в углах квадратов как разность между отметками Н поверхности земли и плоскости V. Положение линии нулевых работ определяют пересечением проектной плоскости с естественной поверхностью (рис. 4.2). Рабочие отметки со знаком минус указывают на необходимость устройства насыпи, а со знаком плюс — выемки. Объем квадратных призм с рабочими отметками одного знака V = + (а2/4) (ft, +h2 + h3 + /u). (4.6) Общий объем насыпи (выемки) определяют как сумму частных объемов призм и их частей, лежащих в пределах участка насыпи (выемки). Подсчеты удобнее свести в таблицу. Когда положение проектной плоскости площадки определено ранее — при составлении общего проекта планировки территории, не всегда возможны решения задач планировки с нулевым балансом земляных масс. В этом случае планировку ведут по заданным отметкам. Баланс земляных масс может быть положительным, если объем выемки превышает объем насыпи, и отрицательным в противном случае. Рис. 4.2. Разбивка площадки на квадраты для определения объема земляных работ при планировке: а — разрез; б — план; е — положение плоскостей при планировке; / - выемка; // — линия нулевых работ; /// -насыпь; IV—поверхность земли; V — плоскость планировки; VI — плоскость нулевых отметок. 41
При проектировании вертикальной планировки, кроме подсчета объемов, определяют среднюю дальность перемещения грунта и составляют схему оптимального размещения земляных масс. Эти расчеты, как правило, выполняют при разработке генерального плана застройки и составлении проектов организации строительства (ПОС) и производства работ (ППР). Проектирование вертикальной планировки, особенно при сложной конфигурации и значительной площади территории застройки, следует осуществлять с применением ЭВМ. Использование вычислительной техники и решение задач методами оптимизации не только уменьшает трудоемкость расчета, но и значительно повышает достоверность результатов технологического проектирования производства земляных работ. 4.2. Технология разработки грунтов экскаваторами и землеройно-транспортными машинами Технология разработки грунта в значительной степени взаимосвязана с типажом технических средств, используемых для механизации производственных процессов. Выбор способа разработки грунта и схемы комплексной механизации зависит от объемов и сроков выполнения работ, вида и геометрических параметров земляного сооружения, условий производства работ и т. д. Технологический процесс устройства выемки включает разработку грунта с погрузкой в транспортные средства или на бровку выемки, транспортировку грунта, планировку дна и откосов. При устройстве насыпи разработанный грунт транспортируется, послойно разравнивается и уплотняется на месте ее возведения. Планировка площадок включает аналогичные процессы. При комплексной механизации земляных работ кроме ведущей машины в комплект входят вспомогательные машины для механизированного выполнения процессов, сопутствующих основному — разработке грунта. Для разработки грунтов используют землеройные и земле- ройно-транспортные машины. В промышленном и гражданском строительстве более широкое применение находят экскаваторы одно- и многоковшовые (см. ч. II). Экскаваторный забой — пространство, в котором размещается экскаватор и происходит разработка грунта. При проектировании производства работ размеры забоя назначают из условий обеспечения максимальной прозводительности экскаватора за счет сокращения времени рабочего цикла. Для этого высота (глубина) забоя должна обеспечивать заполнение ковша за одну операцию резания грунта, угол поворота для разгрузки ковша должен быть минимальным и т. д. 42 Экскаваторная проходка — выемка, образующаяся в результате последовательной разработки грунта при периодическом передвижении экскаватора в забое. В зависимости от расположения экскаватора относительно забоя и его перемещения в процессе разработки грунта проходка может быть лобовой (торцовой) или боковой. Траншеи разрабатываются, как правило, за одну лобовую проходку. Разработка котлованов выполняется одной или несколькими параллельными проходками. При значительной глубине выемки она разрабатывается ярусами, постепенно углубляясь до образования проектного контура котлована (рис. 4.3). Вид, размеры и количество проходок назначают в зависимости от геометрических параметров выемки и характеристики рабочего оборудования экскаватора. В зависимости от ширины котлована лобовая проходка экскаватора может быть прямолинейной, зигзагообразной и поперечно- Рис. 4.3. Схемы проходок экскаватора с рабочим оборудованием прямая лопата: а — лобовая (торцевая) проходка; б — то же, с двусторонним расположением транспортных средств; в — уширенная лобовая проходка с движением экскаватора «зигзаг»; г — поперечно-торцевая проходка; д — боковая проходка; е - разработка котлована по ярусам 1, II, Ш, IV; / — экскаватор; 2— автосамосвал; 3 — направление движения транспорта 43
торцовой. Боковая проходка применяется при разработке широких котлованов. Ширина лобовых проходок определяется по формулам: для лобовой прямолинейной В = 2у/?02-Й; (4.7) для зигзагообразной B = 2^jRZ — l2„ + 2Rc; (4.8) для поперечно-торцовой В = 2УЯо—/n + 2Rcn; (4.9) для боковой В = У/?о2— ll— mH + 0,7RC, (4.10) где /?0 — оптимальный радиус резания экскаватора; /„ — длина рабочей передвижки экскаватора; Rc — радиус резания на уровне стоянки; п — количество поперечных передвижек экскаватора; т — коэффициент откоса; Н — высота забоя. Для въезда в котлован устраивают траншею с уклоном 10... 15° и шириной до 3,5 м при одностороннем движении и до 8 м при двустороннем. Экскаваторы с рабочим оборудованием «обратная лопата» и «драглайн» разрабатывают выемки (котлованы, траншеи и др.) любой ширины, но глубиной, не превышающей максимальной глубины резания. Поярусная разработка выемки при этом виде оборудования, как правило, не практикуется. Экскаватор размещается выше забоя, что облегчает разработку мокрых и обводненных грунтов. Экскавация грунта может осуществляться в направлении, совпадающем с перемещением экскаватора, — торцовой проходкой и перпендикулярно направлению перемещения — боковой, В последнем случае глубина разработки меньше, чем при торцовой. Схемы проходок и их размеры представлены на рис. 4.4. Грунт разрабатывают с погрузкой в транспорт или в отвал. Драглайн более производительно работает с перемещением грунта в отвал или насыпь. При разработке выемок постоянного поперечного сечения и большой протяженности наиболее эффективны многоковшовые экскаваторы — землеройные машины непрерывного действия. В строительстве наибольшее распространение плучили многоковшовые экскаваторы продольного копания, которые применяют для разработки траншей при устройстве инженерных коммуникаций с глубиной прокладки до 3,5 м. В силу конструктивных особенностей многоковшовых экскаваторов дно разрабатываемой выемки повторяет продольный профиль поверхности, по которой движется экскаватор. Для получения траншеи с заданным уклоном требуется регулирование за- 44 глубления рабочего органа в зависимости от изменения отметок дневной поверхности по трассе прокладки коммуникаций. Землеройно-транспортные машины целесообразно применять при планировке площадок и разработке выемок с укладкой грунта в насыпь. Наиболее эффективны для этих целей скреперы и бульдозеры, которые могут также применяться при разработке траншей и неглубоких котлованов простой конфигурации. Скреперы применяют, как правило, при планировке площадок и возведения земляного полотна дорог. Технологические возможности скрепера определяются вместимостью ковша и типом ходовой части оборудования. В производстве работ применяют схемы движения скрепера по эллипсу, восьмеркой, загзагом, спирально и поперечно-челночно (рис. 4.5). Схему движения выбирают в зависимости от вида и геометрических параметров земляного сооружения или планируемой площадки. Оптимальной является схема, обеспечивающая высокую производительность и движение без резких поворотов. Движение скрепера по эллипсу чаще используется при планировке площадок, по восьмерке — для возведения сооружений и при планировке из двухсторонних выемок, по схеме «зигзаг» — при устройстве траншей и насыпей большой протяженности, по поперечно-челночной — при возведении невысоких насыпей из двухсторонних резервов и разработке неглубоких котлованов. Повысить производительность скрепера можно, используя на участке набора тракторы-толкачи, что обеспечивает загрузку ковша с «шапкой» и сокращение времени набора грунта. Бульдозеры применяют для разработки грунта и перемещения его на расстояние до 100 м, для разравнивания грунта в насыпях и отвалах, снятия растительного слоя и т. д. В зависимости от вида возводимого земляного сооружения Рис. 4.4. Схемы проходок экскаватора с рабочим оборудованием обратная лопата и драглайн: а — лобовая проходка; б — уширенная лобовая; в — поперечно- торцовая; г — боковая проходка; д — разработка котлована двумя лобовыми проходками; I И II — последовательность проходок; / — экскаватор; 2 — автосамосвал 45
I'GDCD Выемка Насыпь Елш>ыдшл&& м^гж-pj//, 4^^ Футя^4 Wfr&zfvyw Рис. 4.5. Технологические схемы разработки грунта скреперами: а — схема работы по эллипсу при планировании площадок; б — схема работы по спирали на участке с чередующимися выемками и насыпями; в — схема работы по восьмерке при возведении насыпи из резерва и планировке площадок, I и V — разработка (набор) грунта; 2 и 2' — разгрузка грунта; 3 — нулевая линия; г — схемы резания грунта в забое и дальности перемещения грунта схема движения бульдозера в процессе работы может быть челночная, поперечно-челночная, по эллипсу, спирали и т. д. (рис. 4.6). Разработка грунта осущест- 5) 111 ^nrxyrw* Рис. 4.6. Технологическая схема разработки грунта бульдозером: а, б — траншейный способ разработки грунта при планировке; в — групповая работа бульдозеров, г — разработка котлована бульдозером; д — схемы резания грунта; I — рабочее движение бульдозера; 2 — холостой ход; 3 - нулевая линия; 4 — проектная плоскость планировки; 5 — объем грунта, перемещаемый одним бульдозером; 6 — дополнительный объем грунта, /,; /2; h— длина пути резания (набора) грунта соответственно при ленточной, клиновой и гребенчатой схеме резания 46 вляется послойно при небольшой площади выемки или поярусно- траншейным способом. Резание грунта в забое производится стружкой клиновидной или гребенчатой формы. В связи с конструктивными особенностями рабочего оборудования бульдозера потери грунта при перемещении прямо пропорциональны дальности транспортирования. Это существенно снижает производительность при дальности более 50 м. Для повышения производительности используют разработку грунта с движением машины под уклон, с промежуточными валками, траншейно-полосную и поярусно-траншейную схемы разработки, групповую работу бульдозеров с движением в линию «отвал в отвал», установку отвала с боковыми открылками. Выбор способа производства и схемы комплексной механизации земляных работ осуществляется на стадии разработки соответствующего раздела ППР. При этом составляется несколько технически целесообразных вариантов, учитывая конкретные условия возведения земляного сооружения и имеющиеся средства механизации. Затем на основе анализа технико-экономических показателей технологических схем прозводится выбор оптимального варианта. 4.3. Гидромеханизация и закрытые способы разработки грунтов Гидромеханический способ производства земляных работ основан на использовании кинетической энергии потока воды для разработки, транспортировки и укладки грунта. Применение этого способа целесообразно при больших объемах работ, необходимости устройства насыпей с минимальной осадкой и наличии достаточных ресурсов воды и электроэнергии. Весьма эффективен способ гидромеханизации при планировке под застройку пойменных и других неудобных для застройки территорий, возведении плотин, дамб и т. д. Технологический процесс гидромеханизации включает: размыв грунта в забое, транспортирование образовавшейся смеси грунта с водой (пульпы) к месту укладки — намыва и укладку грунта в результате оседания его частиц из пульпы на участке устройства насыпи. Гидромониторные установки используются для разработки грунта в забое на суше. Они состоят из гидромониторов и системы водоводов, подающих воду от насосной станции. В гидромониторе формируется струя воды большой кинетической энергии, размывающая грунт в забое. Образующаяся пульпа стекает по подошве забоя в сборный колодец — зумпф или в сборные канавы. Разработка грунта может производиться встречным забоем когда гидромонитор располагается на подошве забоя и размыв идет снизу вверх, или попутным забоем — с размещением гидромониторов над забоем и размывом грунта сверху вниз. Чаще 47
x^ и Рис. 4.7. Схемы гидромеханической разработки грунта: а — гидромонитором при встречном забое; б — то же, при попутном забое; / — водовод; 2 — гидромонитор; /, // — порядок разработки забоя применяют встречный забой, позволяющий более интенсивно вести размыв (рис. 4.7). Чтобы обеспечить эффективный размыв и непрерывное поступление пульпы, в забое размещают, как минимум, два гидромонитора, попеременно чередуя их работу и передвижку. В зависимости от вида грунта для размыва и транспортировки его требуется значительный удельный расход воды — от 3,5 до 16 м3 на 1 м3 грунта при рабочем давлении 0,2...0,8 МПа. Земснаряды — плавучие землесосные установки применяют для разработки грунта под водой в реках и водоемах. В состав оборудования земснаряда входят грунтозаборное (всасывающее) устройство, землесос, механизмы регулирования режима работы и перемещения. Размыв осуществляется потоком воды, всасываемой через грунтозаборное устройство землесосом, который обеспечивает также напорную транспортировку образующейся пульпы. От земснаряда до берега монтируется плавучий пульповод на понтонах. Дальнейшая транспортировка и укладка пульпы происходят так же, как при гидромониторной разработке. При напорной транспортировке пульпа из зумпфа в забое перекачивается землесосом по пульповоду к месту намыва. Землесос — центробежный насос, конструкция которого позволяет перекачивать жидкую массу с твердыми включениями диаметром до 300 мм. Создаваемый землесосом напор обеспечивает трубопроводную транспортировку пульпы на значительные расстояния. Пульповоды, так же как и водоводы, к гидромониторам монтируются из инвентарных труб с быстроразъемными соединениями, что позволяет оперативно изменять длину трубопроводов при минимальных трудозатратах. Укладка (намыв) грунта происходит в результате оседания частиц грунта из пульпы, когда скорость движения ее становится ниже критической величины. Используя бульдозеры, площадь намыва ограждают по периметру грунтовыми валками, создавая так называемую «карту намыва», и заполняют ее пульпой. Скорость движения пульпы в карте падает практически до нуля, грунт осаждается, осветленная вода через водосборные колодцы, предварительно устроенные в карте, сбрасывается за пределы участка намыва. Различают безэстакадный и эстакадный способы намыва (рис. 4.8). Последний применяется в основном для возведения 48 Рис. 4.8. Технологические схемы намыва грунта: а — безэстакадным способом; б — эстакадным; / — водоотводные трубы; 2 — обвалование; 3 - водосборный колодец; 4 — магистральный пульпопровод насыпей большой ширины, так как он менее экономичен в сравнении с безэстакадным. Карты намыва устраивают длиной до 200 м. В зависимости от вида грунта и назначения насыпи толщина слоя, намываемого за один прием, составляет 0,6...2,5 м. Для бесперебойного выполнения намыва должно быть не менее двух карт. Если одна заполняется пульпой, то в другой происходит ее отстой, устраивают обвалование, наращивают патрубки и др. Эти операции попеременно происходят в каждой карте. Закрытые (подземные) способы производства работ используют при прокладке инженерных коммуникаций и устройстве подземных выработок различного назначения под улицами, дорогами, зданиями, сооружениями и т. д., когда затруднено или невозможно применение открытых способов разработки грунта. В зависимости от назначения и размеров подземных выработок закрытым способом грунт разрабатывают, а коммуникации прокладывают с помощью щитовой проходки, продавливания, прокола, вибропрокола, пневмопробойников, горизонтального бурения и др. (рис. 4.9). Щитовая проходка применяется для устройства выработок глубокого заложения диаметром 2 м и более при значительной их протяженности. Разработка грунта ведется под защитой проходческого щита, состоящего из рабочего, домкратного и хвостового отсеков. Выработку крепят сборной или монолитной обделкой. По мере разработки грунта щит продвигается с помощью домкратов, опирающихся на обделку. Способ щитовой проходки используется в основном для прокладки коммунальных и транспортных туннелей. Способ продавливания применяется при бестраншейной прокладке труб диаметром 600... 1800 мм на расстояние до 70 м и железобетонной обделке коллекторов 49
7^# Рис. 4.9. Технологические схемы разработки грунта закрытыми способами: а — прокалывание; б — продавливаиие; в — горизонтальное бурение; г — щитовая проходка; / — крепление передней стеики рабочего котлована; 2 — упор, устанавливаемый иа задней стенке рабочего котлована; 3 — гидравлический домкрат; 4 — шомпол; 5 — труба; 6 — конический наконечник; 7 — приямок для наращивания трубы; 8 — привод; 9 — шнековое устройство для извлечения грунта из трубы;- 10 — рама, передающая давление; // — реечный домкрат; 12 — вращающийся шпиндель; 13 — режущая коронка; 14 — механизированный щит; 15 — домкратный отсек; 16 — вагонетка: 17 — монолитная отделка стен тоннеля; 18 - шахтный подъемник диаметром до 3 м. Первая секция продавливания трубы снабжается режущим наконечником (ножом) и с помощью домкратов внедряется в переднюю стенку котлована. Грунт из трубы извлекают различными способами. По мере продвижения трубы между домкратами и ее торцом вставляются нажимные патрубки длиной, кратной шагу домкратов. После продавливания первого 50 звена стыкуют с ним следующее звено и операции повторяют до завершения проходки на требуемую длину. Прокол используют для прокладки трубопроводов диаметром до 400 мм на длину до 60 м. Вдавливание трубы в грунт происходит под давлением гидравлических домкратов, усилие от которых передается трубе через шомпол с переставным штоком. На первом звене трубы устанавливают закрытый конический наконечник диаметром на 20...30 мм больше диаметра трубы. Прокол ведут циклично, продвигая трубу, уложенную в направляющие, за каждый цикл на величину рабочего хода домкрата. Труба наращивается по мере вдавливания. Вибропрокол применяют в песчаных грунтах. Сущность его состоит в том, что вибрация от прокалываемой трубы, снабженной вибратором, передается частицами прилегающего грунта и в результате существенно уменьшается сила трения. Пневмопробойники используют для устройства горизонтальных скважин диаметром от 140 до 300 мм (с расширителем) на длину до 50 м и при высокой скорости проходки — до 80 м/ч. В пневмопробойник, имеющий реверсивный механизм ударного действия, подается сжатый воздух с давлением 0,6 МПа. Под воздействием направленных ударов корпус пробойника уплотняет грунт, продвигается вперед, оставляя за собой круглую скважину с плотными стенками. Горизонтальное бурение применяют для прокладки труб диаметром до 600 мм на расстояние до 40 м и производят станками горизонтального бурения. При устройстве проходок мелкого заложения (продавливаиие, прокол и т. д.) предварительно открывают котлован в начале участка проходки и траншею — в конце. В котловане размещают технические средства, необходимые для бестраншейной прокладки коммуникаций (домкраты, направляющие и нажимные приспособления и др.). 4.4. Особенности технологии возведения земляных сооружений в зимних условиях Из общего объема земляных работ в строительстве от 20 до 25 % выполняется в зимних условиях, при этом доля грунта, разрабатываемого в мерзлом состоянии, составляет 10...15%. Следовательно, оптимизация технологии земляных работ в зимних условиях является существенным резервом повышения эффективности строительного производства. В практике строительства возникает необходимость разрабатывать грунты, находящиеся в мерзлом состоянии только в зимний период года — грунты сезонного промерзания, или в течение всего года — вечномерзлые грунты. Разработка вечномерзлых грунтов может производиться теми же способами, что и мерзлых грунтов сезонного промерзания. 51
Однако при возведении земляных сооружений в условиях вечной мерзлоты необходимо учитывать специфические особенности температурного режима вечномерзлых грунтов и изменение свойств грунтов при его нарушении. При отрицательных температурах замерзание воды, содержащейся в порах грунта, существенно изменяет строительно- технологические свойства нескальных грунтов. В мерзлых грунтах значительно увеличивается механическая прочность, в связи с чем разработка их землеройными машинами затрудняется или вообще невозможна без подготовки. Глубина промерзания зависит от температуры воздуха, длительности воздействия отрицательных температур, рода грунта и др. В зимних условиях земляные работы могут производиться с предварительной подготовкой мерзлого грунта для разработки; с непосредственной разработкой мерзлых грунтов в естественном состоянии специально оборудованными для этой цели машинами. Предварительная подготовка грунта для разработки выполняется одним из следующих способов: предохранением грунта от промерзания, рыхлением мерзлого грунта, оттаиванием мерзлого грунта. Рыхление взрывами — один из основных способов подготовки мерзлых грунтов для разработки экскаваторами. Этот способ эффективен при глубине промерзания более 1 м и больших объемах работ, выполняемых на вновь осваиваемых территориях или вдали от зданий и сооружений. Механическое рыхление мерзлого грунта применяют при глубине промерзания от 0,4 до 1,5 м и небольших по площади выемках траншей и котлованов. Оттаивание мерзлых грунтов применяют при незначительных объемах работ, в стесненных условиях, труднодоступных местах и в тех случаях, когда невозможно использовать более экономичные и менее энергоемкие способы. Сущность метода оттаивания заключается в том, что тепловая энергия, передаваемая в слой мерзлого грунта, растапливает лед в его порах и обращет грунт в талое состояние. Выполнение земляных работ с предварительной подготовкой мерзлого грунта к разработке вызывает значительные усложнения работ и дополнительные затраты. В связи с этим ведется интенсивный поиск методов разработки и средств механизации, позволяющих разрабатывать мерзлый грунт в естественном залегании. Для разработки мерзлого грунта без предварительной подготовки используют землеройно-фрезерные машины, многоковшовые и одноковшовые экскаваторы, со специальным рабочим оборудованием, обеспечивающим разрушение мерзлого грунта в процессе его экскавации. Производство земляных работ в зимних условиях связано с дополнительными затратами материально-технических и энергетических ресурсов, повышением стоимости и трудоемкости ра- 52 бот, поэтому необходима тщательная разработка этого раздела в проекте производства работ (ППР). Эффективность разработки мерзлых грунтов зависит от выбора способа разработки, который, в свою очередь, зависит от объема работ и времени их выполнения, параметров земляного сооружения, рода грунта, местных метеорологических и гидрогеологических условий, наличия ресурсов и др. Решение об использовании того или иного способа принимают на основе сравнения ряда технически целесообразных вариантов разработки грунта и анализа их технико-экономических показателей. В зависимости от конкретных условий строительства оптимизация решения указанной задачи может выполняться по минимуму одного или сочетания нескольких параметров: стоимости, энергозатрат, сроков производства работ и т. д. 4.5. Охрана труда При производстве земляных работ необходимо соблюдать требования техники безопасности, предусмотренные СНиПом и проектом производства работ. До начала земляных работ необходимо установить точное размещение всех действующих подземных коммуникаций. Вблизи них разработку грунта можно вести только с письменного разрешения организации, эксплуатирующей эти коммуникации, в присутствии представителя организации и под наблюдением производителя работ или мастера. В непосредственной близости от электрокабелей, напорных водоводов и газопроводов разработку грунта ведут без применения ударных инструментов. При обнаружении подземных сооружений, не указанных в проекте, работы приостанавливают до выяснения их назначения. Разрабатывая котлованы и траншеи, делают откосы в соответствии со СНиПом или временное крепление стенок. Состояние креплений проверяется ежесменно. Разработку креплений ведут под наблюдением технического руководителя работ постепенно в направлении снизу вверх. При работе экскаватора запрещается находиться под его ковшом или стрелой, производить работы со стороны забоя. Погрузку грунта на автосамосвалы экскаватором производят со стороны заднего или бокового борта, нахождение людей между экскаватором и автомашиной запрещается. При гидромеханическом способе разработки грунта запрещается посторонним лицам находиться в зоне разработки и намыва грунта, а рабочим — в зоне действия струи гидромонитора. Разработку грунта закрытым способом можно вести при наличии утвержденного проекта, в котором указывают способы производства работ, решение по вентиляции выработок, сохранению подземных коммуникаций, надземных зданий и сооружений и т.д. 53
При производстве земляных работ в зимний период необходимо соблюдать требования, учитывающие специфику зимних условий. Запрещена одновременная работа на одном участке в радиусе 50 м двух экскаваторов, один из которых разрушает мерзлый грунт ударным способом, а второй разрабатывает разрыхленный грунт. Выполнение работ по оттаиванию грунта электроэнергией, горячей водой и газом и т. д. должно производиться в строгом соответствии с требованиями проекта производства работ. При рыхлении мерзлых грунтов взрывным способом необходимо соблюдать безопасные расстояния, предохраняющие людей, здания, сооружения и механизмы от опасного воздействия взрыва — сейсмического, ударной волны, поражения от разлета кусков грунта. Глава 5 БУРЕНИЕ И РАЗРАБОТКА ГРУНТОВ ВЗРЫВНЫМ СПОСОБОМ 5.1. Бурение грунтов При разработке взрывным способом скальных пород и рыхлении мерзлых грунтов, устройстве водопонижающих скважин, искусственном закреплении грунтов, устройстве набивных свай, инженерно-геологических изысканиях производят буровые работы. Бурением в грунте образуются цилиндрические каналы различного диаметра и глубины. Каналы диаметром до 75 мм и глубиной до 5...6 м называют шпурами, при больших размерах — скважинами. Они могут быть вертикальными, наклонными и горизонтальными. Верхнюю часть скважины называют устьем, дно скважины (шпура) — забоем. Для производства буровых работ используют механизированные инструменты, буровые станки и машины. Сопротивляемость горной породы различным видам разрушения, т. е. крепость породы, имеет определяющее влияние на эффективность бурения ~и характеризуется коэффициентом крепости, который равен 0,8...2 для мягких пород и 5... 10 — для крепких. Способы бурения по характеру разрушения горных пород подразделяются на две группы: механические и физические. К механическим относят ударный, вращательный, ударно- вращательный и вибрационный способы. Для этих способов характерно непосредственное воздействие бурового инструмента на породу. Физические способы включают термический, гидравлический, электрогидравлический, взрывной, плазменный и др. В этих способах используют физико-химические методы разрушения без 54 непосредственного контакта источника воздействия с буримой породой. Наибольшее распространение при производстве буровых работ получили механические способы бурения. Из физических используют термический, гидравлический и электрогидравлический. Использование того или иного способа определяется свойствами горных пород, имеющимися техническими ресурсами, а также требованиями минимальных затрат на бурение. При ударном способе бурения породоразрушающий инструмент периодически наносит удары по забою скважины. Очистку забоя от разрушенной породы производят за счет подачи в скважину воды, в смеси с породой образуется шлам, который удаляют из скважины. При вращательном способе бурения происходит скалывание породы острыми гранями резца. Этот способ имеет ряд разновидностей — шнековое, роторное и колонковое бурение и более широкое применение. При ударно-вращательном бурении породоразрушающий инструмент одновременно с вращением испытывает динамические (ударные) нагрузки, что способствует повышению эффективности разрушения породы. Ударно-вращательный способ применяют при бурении крепких и трудноразрушаемых пород со значительной трещиноватостью. К устройствам ударно-вращательного бурения относятся также пневматические и электрические бурильные молотки-перфораторы, используемые для бурения шпуров в породах любой крепости. При термическом способе бурения разрушение породы происходит за счет напряжений, возникающих в результате нагрева породы огнестойкой реактивной горелкой. Этот способ применяется, как правило, при бурении очень крепких пород кристаллической структуры и особенно эффективен при разработке пород, содержащих кремнезем. В таких условиях производительность термического бурения в 6...10 раз выше, чем при применении механических способов. Бурение шпуров производят, используя электрические горные сверла, перфораторы, ручные термобуры, самоходные бурильные машины шнекового бурения. Для бурения шпуров диаметром до 75 мм и глубиной до 6 м в породах различной крепости применяют пневматические бурильные молотки-перфораторы. Рабочим органом перфоратора является цельный или составной бур. Используя буры со съемными головками и армируя их пластинками из твердых сплавов, можно повысить производительность бурения, увеличить срок службы перфораторов, снизить стоимость работ и расходов буровой стали. Очистку шпура от буровой мелочи производят, продувая его сжатым воздухом (сухое бурение) или промывая водой (мокрое бурение). Мокрое бурение более эффективно, так как снижа- 55
ется сопротивляемость породы бурению, уменьшается пылеоб- разование и увеличивается стойкость бура. Все это способствует повышению (до 30%) производительности бурения. Однако в зимнее время в основном применяют сухое бурение. Бурение шпуров в мерзлых грунтах производят также буровые машины шнекового бурения, смонтированные на тракторе. Такие машины мобильны и позволяют бурить одновременно два шпура глубиной до 2,5 м. Ручные термобуры применяют для бурения шпуров диаметром до 55 м и глубиной до 3,0 м в крепких породах, содержащих кремнезем. Рабочим органом термобура является реактивная огнеструйная горелка, вмонтированная в металлическую трубку (кожух). По сравнению с перфораторным бурение термобуром в 3...8 раз производительнее и в 2 раза дешевле. Ручные термобуры применяют в основном для бурения шпуров при разделке негабаритов и валунов. Для обеспечения технологичности и качества работ перед началом бурения бурильщику должна быть выдана выписка из проекта буровых работ, в которой, в частности, указываются параметры шпуров, сетка бурения и взаимное расположение шпуров и др. Бурение скважин производят передвижными или самоходными буровыми станками. Перед началом бурения необходимо выполнить подготовительные работы, включающие устройство подъездов и планировку рабочих площадок, разбивку мест заложения скважин и другие мероприятия, обеспечивающие высокопроизводительное бурение, и т. д. При бурении перечисленными станками разрушение породы резцом и очистка скважины происходят одновременно и непрерывно. Для очистки скважины через буровой снаряд подается сжатый воздух или вода, которыми продукты бурения выносятся на поверхность. Перед началом бурения следует внимательно проверить исправность перфораторов и шлангов. Перед включением бурового станка необходимо проверить надежность установки его на рабочей площадке, убедиться в исправности и надежности всех механизмов, заземления электродвигателей и пусковой аппаратуры. Бурение, как правило, следует вести мокрым способом, так как очистка забоя сжатым воздухом вызывает большую запыленность рабочего места. Места бурения в темное время суток должны быть хорошо освещены. Не допускается пребывание посторонних лиц в пределах запретной зоны (15 м от скважины). 5.2. Разработка грунта взрывным способом Производственные процессы, при выполнении которых используется энергия взрыва, называют взрывными работами. В строительстве они осуществляются при разработке скальных и мерзлых грунтов, устройстве земляных сооружений методом направ- 56 ленных взрывов, разрушении предназначенных к сносу зданий и сооружений и т. Д- Для производства взрывных работ используют взрывчатые вещества и средства взрывания. Взрывчатыми веществами (ВВ) называют химические соединения или механические смеси, способные под влиянием внешнего импульса (удар, искра) к быстрым химическим превращениям (со скоростью в несколько тысяч метров в секунду). <Выделяемая при этом энергия способна производить механическую работу. По скорости взрывчатого разложения и воздействию на окружающую среду различают две основные группы ВВ — метательные и бризантные. В строительстве используют бризантные ВВ: аммониты, тол, динамит, тротил и др. По агрегатному состоянию различают порошкообразные, прессованные, литые ВВ. К средствам взрывания относят капсюль-детонатор, электродетонатор, огнепроводный и детонирующий шнуры, а также источники и проводники электрического тока. Капсюль-детонатор предназначен для возбуждения детонации при производстве взрывных работ способом огневого взрывания (рис. 5.1). Электродетонатор представляет собой смонтированные в одной гильзе капсюль-детонатор и электровоспламенитель, который при прохождении тока воспламеняет детонатор. Электродетонаторы бывают мгновенного и замедленного действия. Огнепроводный шнур предназначен для передачи капсюль-детонатору пучка искр. Скорость распространения огня по огнепроводному шнуру 1 см/с. Детонирующий шнур служит для передачи и возбуждения взрыва ВВ, он передает детонацию практически мгновенно. Для взрывных работ применяют в качестве источника тока подрывные машинки, аккумуляторы, для передачи тока — саперный провод, электроосветительный и др. Взрывание зарядов ВВ может осуществляться огневым способом, электрическим и с помощью детонирующего шнура. По Ф Рис. 5.1. Средства взрывания: а — капсюль-детонатор; б — электродетонатор; в — зажигательная трубка; г — патрон- боевик; / — гильза; 2 — инициирующее ВВ; 3 — заряд высокобризантного ВВ; 4 — электровоспламенитель; 5 — детонатор, 6 — огнепроводный шиур; 7 — зажигательная трубка: 8 — шашка (брикет) ВВ 57
времени взрывания отдельных зарядов различают мгновенное, короткозамедленное и замедленное взрывание. Огневой способ применяют для взрывания одиночных зарядов или разновременного взрывания группы зарядов. При огневом способе взрывания группы зарядов из капсюль-детонатора и огнепроводного шнура изготовляют зажигательную трубку, которая в соединении с брикетом ВВ образует патрон-боевик. Последний вводится в расчетный заряд ВВ и взрывает его при воспламенении зажигательной трубки. Электрический способ применяется, когда необходимо взорвать большую серию зарядов на значительном растоянии одновременно или с необходимым замедлением. По месторасположению заряды могут быть наружными, располагаемыми на поверхности взрываемого объекта, и внутренними, располагаемыми в выработках (шпурах, скважинах, камерах, рукавах и т. д.). В зависимости от формы заряды подразделяют на сосредоточенные, удлиненные и фигурные. По действию, оказываемому на окружающую среду, различают заряды выброса, рыхления и камуфлеты. Количество взрывчатого вещества в заряде определяется расчетом в зависимости от назначения взрыва. При взрыве на выброс в грунте образуется конусообразное углубление, называемое воронкой. Грунт, выброшенный взрывом, под действием силы тяжести падает частично в воронку и частично вокруг нее. Параметры воронки взрыва: радиус разрушения — г, диния наименьшего сопротивления (ЛНС) /, равная кратчайшему расстоянию от центра заряда до ближайшей свободной поверхности (рис' 5.2). Выбор вида и величины заряда зависит от целей взрывания. Масса заряда определяется по эмпирическим формулам, которые в большинстве случаев являются функциями удельного расхода ВВ, объема взрываемого грунта или параметров воронки (горна). Методы ведения взрывных работ зависят от технических задач, решаемых с использованием энергии взрыва. Метод шпуровых зарядов применяют на открытых и подземных разработках. Сущность его состоит в том;, что удлиненные заряды располагают и взрывают в шпурах Заряд ВВ не должен а) 6) В) > г , Рис. 5.2. Характер действия взрыва: а — камуфлет; б рыхление; в — параметры воронки нормального выброса; / - - заряд ВВ; 2— зона разрушения; 3— зона уплотнения 58 занимать более 2/з его длины. Верхняя часть шпура заполняется забивкой, вначале песчано-глинистой смесью, а затем песком или буровой мелочью. На открытых работах шпуровой метод используют при послойной разработке грунтов. Групповые заряды используют для дробления и рыхления скальных и мерзлых грунтов. Шпуровые заряды используют также для разрушения предназначенных к сносу зданий и сооружений. Метод скважинных зарядов отличается от шпурового только тем, что заряды размещаются в скважинах диаметром 75... 300 мм и глубиной до 30 м. Заряды могут быть удлиненные — сплошные или прерывистые, заполняющие большую часть скважины, за исключением верхней части, которую заполняют забивкой. Взрывание одиночных шпуровых и скважинных зарядов производят огневым способом, групповых — электрическим. При электрическом способе сеть необходимо дублировать. Взрывать можно мгновенно и с замедлением. При коротко- замедленном взрывании достигается лучшее дробление породы, снижается удельный расход ВВ и уменьшается интенсивность сейсмического действия взрыва. Направленные взрывы на выброс являются результатом совместного действия крупных зарядов, располагаемых во взрываемом массиве в соответствии с формой и размерами требуемой выработки. Для достижения направленного выброса в одну сторону необходимы, как минимум, двухрядное расположение зарядов и разновременное их взрывание. Грунт, поднятый при взрыве первого ряда, перемещается в сторону выброса энергией взрыва второго ряда (рис. 5.3). Рис. 5.3. Схемы направленных взрывов: а — при устройстве выемок; б— при устройстве насыпи; / —заряды ВВ; 2 — направления перемещения взорванного грунта; 3 проектная линия верха насыпи; /, //, /// — очередность взрывания зарядов 59
a) „ 0,0LB,25m^ J,9J,Sm - -f-1 —-i -* Jf-1 — 6) ■%> 77 4 if" При необходимости устройства нешироких траншей в зимних условиях может быть приме- W^-fRW^+i^ НСН МеТОД Рыхления меР3- '•у .1 w ir^ лого грунта щелевыми за- w- -щ—i!—т«г—11—И— Рис. 5.4. Схемы рыхления грунта щелевыми зарядами: а — расположение зарядов; б— профиль выемки; 1,2 — щели рядами ВВ (рис. 5.4). Рыхление мерзлых грунтов щелевыми зарядами В В способствует получению при взрыве проектного контура траншеи без необходимости зачистки основания и стенок. При щелевом методе рыхления мерзлых грунтов по сравнению со шпуровым производительность труда возрастает в 4...5 раз. Щелевые заряды могут применяться при рыхлении грунтов на больших площадях. В данном случае, используя щели в качестве дополнительных плоскостей скольжения, можно увеличить эффект рыхления грунта и снизить расход ВВ. При производстве взрывных работ необходимо строго соблюдать утвержденные Госгортехнадзором Единые правила безопасности при взрывных работах. Для производства взрывных работ требуется разрешение инспекции Госгортехнадзора. К работе допускаются лица, сдавшие экзамены квалификационной комис - сии. Обязательным условием при производстве взрывных работ является определение границ зоны безопасности, за пределами которой исключено поражение людей, механизмов и сооружений в результате сейсмических воздействий, действия ударной волны, разлета кусков разрушаемого взрывом материала. Радиусы опасной зоны устанавливают специальными расчетами. Опасную зону оцепляют и устанавливают предупредительные знаки. Перед взрывом взрывники и инженерно-технический персонал удаляются за пределы опасной зоны. О предстоящем взрыве предупреждают звуковой или световой сигнализацией. Глава б ТЕХНОЛОГИЯ УСТРОЙСТВА СВАЙНЫХ ОСНОВАНИЙ И ЗАГЛУБЛЕННЫХ СООРУЖЕНИЙ 6.1. Технология устройства свайных оснований Свайные фундаменты и основания находят все большее применение в строительстве, так как позволяют существенно сократить объем земляных работ, материальные и трудовые затраты по сравнению с традиционными конструкциями фундаментов, особенно в сложных гидрогеологических условиях. Используют сваи и в других инженерных сооружениях: крепление выемок, устройство анкерных опор, причальных стенок и т. д. 60 По технологии изготовления различают сваи, заранее изготовленные и погружаемые в грунт различными приемами в готовом виде, и сваи, изготовляемые в проектном положении непосредственно в грунте (набивные). По материалу сваи бывают деревянные, бетонные, железобетонные, металлические и комбинированные. По форме поперечного сечения различают сваи квадратные, прямоугольные, многогранные, и круглые, сплошного сечения и полые, трубчатые, сваи-оболочки, постоянного по длине сечения и переменного (пирамидальные). Шпунтовые сваи погружаются сплошными рядами — свая к свае — с плотным сопряжением между ними. Используются они для защиты выемок от грунтовых вод, крепления вертикальных стенок котлованов, устройства набережных, причалов и т. д. Металлические шпунтовые сваи более распространены. Они соединяются между собой замковыми соединениями, обеспечивающими прочное и водонепроницаемое сопряжение. Длина металлических шпунтовых свай может быть от 12 до 25 м. Сваи корыто- и z-образного профилей обладают большей жесткостью и чаще применяются для ограждений и подпорных стенок, где воспринимают большие односторонние нагрузки. Деревянные сваи в настоящее время имеют ограниченное применение и используются, как правило, при строительстве различных временных сооружений. Железобетонные сваи имеют наибольшее распространение в строительстве. Они могут иметь различную форму поперечного сечения и длину. В зависимости от воспринимаемой нагрузки и вида грунта сваи сплошного квадратного сечения с обычным армированием изготовляют длиной 3...16 м, сечением от 20 X 20 до 60 X 60 см, а с предварительно напряженной арматурой — длиной 9...20 м, сечением от 25 X 25 до 40 X 40 см. Стыковкой отдельных звеньев железобетонных свай их можно нарастить до 40 м. Трубчатые железобетонные сваи бывают наружным диаметром от 50 до 80 см, толщиной стенки 8 см, звеньями длиной 4... 10 м, соединяя которые можно получить сваи длиной до 30 м. В промышленном и транспортном строительстве для устройства фундаментов и оснований глубокого заложения применяют железобетонные сваи-оболочки диаметром от 1,2 до 14 м, длиной секций 4...8 м, стыкуя которые при погружении получают сваи- оболочки необходимой длины. Для уменьшения разрушающего действия молота верхнюю часть сваи армируют сеткой, а при забивке надевают на нее металлический наголовник с вкладышем из дерева. Сваи, заранее изготовленные, погружают в грунт, применяя различные воздействия: динамическое, статическое и комбинированное. При динамическом воздействии сваи погружаются уда- Ром (забивкой), вибрационным или виброударным способом. Для забивки свай применяют машины, которые классифици- 61
руются по роду привода: механические (подвесные), паровоздушные и дизельные молоты. Конструкции и принцип действия перечисленных молотов рассматриваются в ч. II учебника. Для устройства свайных фундаментов под здания и инженерные сооружения (опоры мостов, путепроводов и т. д.) весьма эффективно применение сваебойной установки ЦНИИОМТП, имеющей координатно-шаговый механизм и программное управление (рис. 6.1). Это позволяет устанавливать сваю в заданную точку с большой точностью и в минимальное время. Установка достаточно мобильна и преобразуется с использованием автотягача без разборки. При выборе средств забивки учитывают тип свай, материал, массу, размеры сечения, глубину забивки, условия производства и объем свайных работ. Масса ударной части молота должна соответствовать массе забиваемых свай с учетом ее длины и характера грунтов на месте погружения. Технологический процесс забивки свай включает следующие операции: разметку мест забивки, передвижку и установку копра или сваебойного агрегата у места забивки, подачу сваи к копру, подъем и установку ее на месте погружения, забивку. Следует иметь в виду, что операции по подготовке к забивке свай занимают до 75 % времени производства свайных работ. В связи с этим большое значение имеет рациональный выбор сваебойной установки и схемы забивки. /УУ ш ЕС м/муч1/Ч1УЧ1А[А1УЧ1уч1^ Рис. 6.1. Схема забивки свай мобильным сваебойным агрегатом: а — рабочее положение; б — транспортное положение; / — стрелы копра; 2 траверса; 3 — свая в положении забивки; 4 — копровая тележка; 5 - мостовая рама; 6 — рельсовый путь; 7 — молот; 8 — забитые сваи; 9 — подъем сваи 62 В зависимости от расположения свай в основании сооружения и его размеров, а также геологических условий на строительной площадке используют следующие схемы забивки: рядовую, спиральную и секционную (рис. 6.2). Рядовая схема применяется при устройстве свайных фундаментов в несвязных грунтах. Забивку производят последовательными рядами по захваткам. Вначале забивают сваи в первом ряду, затем во втором и т. д. Окончив работы на первой захватке, агрегат перемещается на вторую и забивка продолжается в такой же последовательности. Спиральную схему используют при расположении свай в форме куста (опоры транспортных сооружений и т. д.) и забивке их в малосжимаемые грунты. Забивку начинают от среднего ряда и ведут по спирали к крайним рядам. В этом случае сваи испытывают меньшее сопротивление при погружении. Секционная схема применяется при устройстве свайных оснований больших площадей в плотных грунтах. Эта схема исключает неравномерное нарушение структуры грунта. Вначале забивают сваи в каждой секции (до трех рядов) с пропуском одного ряда между секциями. По окончании работ во всех секциях забивают сваи в пропущенных рядах. Погружение свай-стоек ведут по проектной отметки. Висячие сваи забивают до получения проектного (контрольного) отказа. Отказом называют погружение сваи от одного удара в конце процесса забивки. Контрольный отказ определяют расчетом при проектировании свайного фундамента и несущей способности свай. Погружение сваи вибрационным воздействием происходит с помощью вибропогружателя, закрепленного в верхней части сваи или шпунта. Он передает свае вибрацию, а через нее грунту, в результате чего уменьшаются силы трения и свая заглубляется в грунт. Вибропогружение эффективно применять в водо- насыщенных песчаных грунтах. Высокочастотные вибропогружатели используют для погружения легких свай и металлического шпунта, низкочастотные — для тяжелых железобетонных1 свай. В процессе работы вибропогружатель, жестко закрепленный на свае, вместе с ней подвешивается к крюку крана или устанавливается в направляющих стрелах копра. Рис. 6.2. Схема погружения свай забивкой: о -рядовая; б спиральная; в — секционная; I...17 — направление и последовательность забивки свай 63
Для погружения свай и шпунта в связные плотные грунты более эффективно применение вибромолотов. Они погружают сваи значительно быстрее, чем вибропогружатели такой же мощности. Отказ определяют погружением сваи за минуту действия молота, а для вибропогружателей — за минуту работы при заданном напряжении тока в сети. Безударное погружение свай может быть осуществлено способами подмыва, вдавливания, завинчивания. Сущность способа подмыва заключается в том, что через подмывные трубки, установленные на свае, подается вода под большим давлением (0,4...1,5 МПа). Вода, размывая грунт у острия сваи, значительно уменьшает трение ее боковой поверхности о грунт, в результате чего свая погружается под действием собственной массы и массы установленного на ней молота. Погрузив сваю на определенную глубину, подмыв прекращают и «добивают» сваи обычным методом на 1,5...2 м и до достижения проектного отказа. Погружение методом подмыва производят в несвязных и малосвязных грунтах для свай большого поперечного сечения и большой длины. Способ вдавливания (статического воздействия) применяют при погружении коротких свай сплошного и трубчатого сечения, он эффективен для погружения железобетонных свай во влажные глинистые и суглинистые грунты. Для вдавливания используют установки, смонтированные из двух тракторов, масса которых через систему полиспастов и обойму передается на сваю и внедряет ее в грунт. Погружение свай завинчиванием применяют при строительстве инженерных сооружений (мостов, подпорных стенок, Байтовых креплений и т. д.), когда фундаменты в эксплуатации подвергаются сложным воздействиям. Такие сваи обладают большой несущей способностью благодаря тому, что винтовые лопасти башмака имеют диаметр в 2...3 раза больше диаметра ствола сваи. Погружение свай завинчиванием может проходить вертикально или наклонно с использованием электрокабестана или самоходных установок, механизмы которых передают свае крутящий момент, необходимый для завинчивания на требуемую глубину (рис. 6.3). Достстоинство способов подмыва, вдавливания и завинчивания заключается в том, что погружение свай осуществляется без динамического воздействия на расположенные вблизи здания, сооружения и подземные коммуникации. Это имеет большое значение при реконструкции промышленных и гражданских объектов. В процессе погружения свай осуществляют контроль правильности их расположения, режима погружения и величины отказа. Допустимые отклонения опредляются СНиПом в зависимости от вида свай и конструкции свайного фундамента. При погружении свай ведут журнал свайных работ, в котором фиксируют условия погружения, контрольный отказ и т. д. Сваи, имеющие 64 Рис. 6.3. Технологическая схема погружения свай завинчиванием самоходной установки: а — крепление сваи в инвентарной оболочке; б — установка оболочки в рабочий орган машины; в — установка агрегата над местом погружения сваи; г — завинчивание сваи в вертикальном или наклонном положении; д — подготовка машины к перемещению на новую позицию отклонения более допустимых, извлекают или забивают рядом новые. Набивные сваи изготовляют непосредственно в проектном положении путем устройства в грунте скважин и заполнения их бетонной смесью или другими материалами. Они получают широкое распространение в настоящее время в связи с увеличением объемов работ по реконструкции промышленных объектов и застройки территории со сложными геологическими условиями. К достоинству набивных свай относят: возможность устройства свай различной несущей способности (до 1000 т) без значительного изменения технологии производства работ, а также то, что работа по устройству свай, как правило, не сопряжена с динамическими воздействиями на окружающую грунтовую среду, что позволяет производить работы вблизи или внутри зданий, сооружений и т. д. По технологии устройства различают следующие виды свай: набивные бетонные, пневмонабивные, частотрамбованные, вибронабивные, буронабивные, набивные с уширением (пятой), набивные песчаные. Последние назвают также скважинами уплотнения или грунтонабивными сваями. Набивные бетонные сваи выполняют следующим образом: бурением с обсадной трубой образуют скважину, затем ее заполняют пластичной бетонной смесью с послойным трамбованием 3—721 65
У7? ТГЙ Щ ^7 W7& ООФ Рис. 6.4. Технологическая схема устройства буронабивных свай с уширенной пятой: а — шнековое бурение; б — устройство уширенной полости при помощи расширителя; в — установка кондуктора инвентарной опалубки и арматурного каркаса; г — опуска ние воронки с бетонолитной трубой; д — заполнение скважины бетонной смесью; е — извлечение бетонолитной трубы и формирование головы сваи; / — стреловой кран; 2 — навесное буровое оборудование СО-2; 3 — буровая скважина; 4 — расширитель; 5 — кондуктор-опалубка: 6— арматурный каркас; 7 — воронка бетонолитной трубы (бункер); 8 — вибробадья; 9 — уширенная пята и постепенным извлечением обсадной трубы. Бетонная смесь распирает грунт и образует утолщенный ствол сваи. Буронабивные сваи устраивают, как правило, в скважинах, пробуренных без обсадных труб. Скважины бурят станками разведочного бурения, специальными буровыми установками или буровыми механизмами, смонтированными на кранах-экскаваторах. Наиболее эффективны буронабивные сваи с уширенным основанием (пятой), обладающие большой несущей способностью. Полость уширения создается специальным механизмом-уширите- лем, отдельно погружаемым в пробуренную скважину или входящим в состав бурового инструмента. Буронабивные сваи имеют диаметр 0,6...2 и длину 14...50 м. В строительстве применяют следующую технологию изготовления буронабивных свай в водонасыщенных грунтах (рис. 6.4). Бурение скважины и устройство уширения производят с промывкой глинистым раствором, который предохраняет стенки скважины от обрушения и удаляет разбуренную породу. После проходки скважины до проектной отметки в нее отпускают арматурный каркас и производят бетонирование методом вертикально перемещаемой трубы (ВПТ). Бетонная смесь имеет осадку конуса 16... 18 см. По мере заполнения трубы бетонная смесь выжимает глинистый раствор через зазор между трубой и скважиной. В процессе бетонирования труба должна быть постоянно 66 заполнена бетонной смесью на всю высоту, а нижний конец трубы должен быть заглублен в бетон не менее чем на 2 м. Бетонирование ведут непрерывно с таким расчетом, чтобы предотвратить возникновение прослоек глиняного раствора в бетоне. В практике строительства применяют буронабивные сваи диаметром 0,4... 1,8 м и длиной до 60 м. Особенность технологии — проходка скважины грейферным механизмом с вдавливанием обсадной трубы, применение менее пластичной бетонной смеси и уплотнение поступательно-вращательным движением обсадной трубы при ее извлечении. Несущая способность одной сваи может достигать 500 т. На строительстве ряда промышленных объектов в СССР была разработана и внедрена в больших объемах новая технология устройства буронабивных свай в водонасыщенных суглинистых грунтах, обеспечивающая высокую производительность, качеств работ и снижение материалоемкости конструкций фундаментов. Установки для бурения позволяют проходить скважины со значительными скоростями и выполнять уширения диаметром до 2,5 м. Способ бетонирования с двумя телескопическими трубами позволяет получить качественный бетон в свае. Диаметр свай от 0,6 до 1,6 м, длина до 12 м, несущая способность до 450 т. Для изготовления буронабивных свай создан и выпускается отечественной промышленностью ряд новых механизмов и приспособлений, отвечающих уровню лучших мировых образцов, что позволяет внедрять более эффективную технологию устройства свай. Свайные работы в зимних условиях производятся с соблюдением ряда дополнительных требований. Складирование свай должно исключать соприкосновение с мерзлым грунтом, а штабель свай необходимо защищать от обледенения. Для погружения свай в зимних условиях следует использовать молоты с массой ударной части не менее 1,8 т. Сваи можно забивать без оттаивания грунта, если глубина промерзания грунта не более 0,3 м. При большей глубине промерзания грунт предварительно оттаивают или пробивают в нем лидирующие скважины. Оттаивание производят электродами, забитыми вокруг центра сваи, или трубчатыми электронагревателями (ТЭНами), опущенными в ранее пробуренные скважины небольшого диаметра (до 8 см). Лидирующие скважины устраивают глубиной 0,6...0,8 м. Забивку свай непосредственно в мерзлый грунт или лидирующие скважины меньшего, чем свая, диаметра производят в пластично-мерзлые грунты. При устройстве буронабивных свай в зимнее время скважины бурят с предварительным оттаиванием мерзлого слоя или агрегатами, обеспечивающими бурение без прогрева. Бетонную смесь подогревают до температуры, гарантирующей в момент укладки бетона его температуру не ниже 5 °С. Охрана труда при производстве свайных работ. Площадка производства свайных работ должна быть ограждена. Перед 67 Q*
пуском сваебойного агрегата должен подаваться предупредительный сигнал. Передвигать копер разрешается только после отключения молота, который при этом опускают в нижнее положение и фиксируют. Запрещается рабочим находиться на пути перемещаемых свай, поправлять или задерживать их при подъеме. Скважины, пробуренные для набивных свай, должны быть перекрыты щитами. При свайных работах особое внимание следует обращать на прочность и устойчивость копров, кранов, правильность и безопасность подвеса молотов и вибропогружателей, надежность тросов. Состояние путей движения копров должно проверяться до начала смены и в процессе работы копра. Сваи должны подтягиваться к копру только через нижний отводной блок. Рабочие площадки копра должны быть ограждены перилами высотой не менее 1 м. Шланги, подводящие пар или сжатый воздух к копру, испытывают на давление, в 2 раза превышающее рабочее. При погружении и извлечении свай вибропогружателями грузоподъемность установки должна быть не менее удвоенной массы вибропогружателя и сваи. Сборка, разборка и передвижение копра и установок для буронабивных свай должны производиться под руководством технического персонала. 6.2. Технология возведения заглубленных сооружений В зависимости от геологических и гидрогеологических условий на объекте строительства возведение заглубленных в грунт сооружений может осуществляться методами: опускного колодца, кессонным или «стена в грунте». Опускные колодцы используют для устройства фундаментов глубокого заложения и подземных сооружений. Опускные колодцы в плане бывают круглые и прямоугольные. Выполняют опускные колодцы, как правило, из железобетона. В нижней части колодца устраивают нож с режущей кромкой, облицованной стальными листами или профилем. Сущность метода устройства опускных колодцев состоит в том, что конструкцию возводят на поверхности земли, а затем опускают до проектной отметки, разрабатывая грунт внутри нее в направлении от центра к ножу. Утрачивая опору с внутренней стороны, нож под действием массы лежащих выше конструкций выдавливает грунт внутрь и колодец опускается. По мере углубления колодца его наращивают по высоте. Работы выполняют по этапам: вначале бетонируют нож колодца и его первый ярус. После выдерживания и распалубки бетона колодец начинают опускать, одновременно бетонируя второй ярус, и т. д. Для успешного погружения колодца его вес должен превос- 68 ходить с коэффициентом запаса 1,25 общее значение силы бокового трения грунта. Если в результате проверочного расчета окажется, что вес колодца незначительно превышает силу трения о грунт, увеличивают толщину стен колодца с целью его утяжеления или уменьшают силу трения стен колодца о грунт применением тиксотропной «рубашки» (слой глинистой эмульсии). При этом руководствуются технико-экономическими расчетами с учетом условий строительства. Технология устройства сооружений глубокого заложения из опускных колодцев состоит из подготовительных работ; изготовления конструкций колодца, погружения до проектной отметки, заполнения бетоном полностью или частично в зависимости от назначения колодца. Опускают колодцы двумя способами; с водоотливом и без него. Разработку с водоотливом применяют, если приток грунтовых вод невелик и вблизи нет сооружений, чувствительных к осадкам. Без водоотлива колодцы можно опускать в соседстве с любыми сооружениями. Плотные грунты разрабатывают грейферами, а слабые — гидроэлеваторами с дополнительным подмывом. При погружении без водоотлива необходимо все время поддерживать отметку воды в колодце на уровне грунтовых вод. Это предотвращает наплыв гнутов из-под ножа в колодец, уменьшает объем разработки и исключает осадки соседних сооружений. В процессе погружения любым способом надо постоянно наблюдать за вертикальным расположением колодца и скоростью его погружения. Наиболее эффективно содействует процессу погружения тик- сотропная «рубашка» — она снижает силу трения между стенками колодца и грунтом в десятки раз. Для такого рода погружения применяют тонкостенные конструкции. При этом ускоряется процесс погружения колодцев, достигаются экономия материалов и индустриализация производства. Опущенные до проектной отметки колодцы в зависимости от их назначения полностью или частично заполняют бетоном. Возведение заглубленных сооружений, устройство фундаментов и подпорных стен в неустойчивых обводненных грунтах эффективно производить методом «стена в грунте». Сущность метода состоит в том, что траншея для будущих стен и фундаментов отрывается на полную глубину специальным землеройным оборудованием под слоем глинистого тиксотропного раствора, гидростатическое давление которого предотвращает обрушение грунта и проникновение грунтовой воды в траншею. Устройство фундаментов и стен может осуществляться в сборном и монолитном вариантах. При монолитном варианте сооружение разбивают на секции длиной до 5 м. Первыми возводят все нечетные секции, а затем между ними четные. Вначале на границе каждой секции по ее осям забуривают скважины, а затем под глинистым раствором 69
между готовыми скважинами производят разработку грунта штанговым экскаватором или грейфером. После разработки грунта устанавливают арматурные каркасы и производят укладку бетона способом подводного бетонирования. При этом глинистый раствор выжимается кверху и подается насосами на сепаратор для повторного использования. Когда бетон в нечетных секциях наберет проектную прочность, производят работы в четных секциях с той же технологической последовательностью. При сборном варианте стена монтируется из сборных тонкостенных панелей, устанавливаемых в заранее разработанную траншею, на дно которой подсыпан слой щебня. Панели фиксируются с использованием кондукторов и замоноличиваются фундаментной подушкой, бетонируемой методом вертикально перемещающейся трубы с обеих сторон панелей. Пазухи траншеи заполняются засыпкой, вытесняющей глиняный раствор в сторону забоя экскаватора. Метод «стена в грунте» позволяет по сравнению с открытым способом возведения значительно сократить объем земляных работ, исключает необходимость водопонижения, что предотвращает движение грунтовых вод и обеспечивает сохранность оснований, расположенных вблизи зданий и сооружений. При этом достигаются сокращение в 2...3 раза продолжительности строительства и существенное снижение стоимости работ. Метод стена в грунте особенно эффективен при возведении заглубленных сооружений в условиях стесненной городской застройки, при реконструкции действующих промышленных предприятий и т. д. Раздел третий ВОЗВЕДЕНИЕ БЕТОННЫХ И ЖЕЛЕЗОБЕТОННЫХ КОНСТРУКЦИЙ Глава 7 ТЕХНОЛОГИЯ ОПАЛУБОЧНЫХ И АРМАТУРНЫХ РАБОТ 7.1. Состав бетонных работ В Советском Союзе ежегодно используется в строительстве около 250...260 млн. м3 сборных и монолитных бетонных и железобетонных конструкций. Из них возводятся жилые, гражданские и промышленные здания, оболочки, гидротехнические сооружения, конструкции монументальных скульптур, плавучие доки, станины прессов, специальные защитные сооружения в атомной энергетике и др. Столь универсальное использование бетона объясняется тем, что технология его производства позволяет получать сравнительно простыми методами и в основном из 70 местных материалов (кроме стали) конструкции и изделия практически любой формы, высокой прочности и долговечности. Наряду с абсолютным увеличением объемов производства сборного железобетона и его качественной трансформацией неизменно возрастает доля применяемых в строительстве монолитных конструкций. Очевидно, что по мере совершенствования расчета монолитных конструкций, разработки эффективных технологических методов и средств механизации расширения применения высокопрочных тяжелых бетонов, конструкционных и теплоизоляционных легких бетонов, бетонов с полимерными включениями, химических добавок и реализации других возможностей технического прогресса объемы применения монолитного бетона будут возрастать. На современном техническом уровне применение монолитного бетона экономически оправдано при устройстве заглубленных в грунт конструкций и сооружений, возведения оболочек сложной конфигурации, строительстве цельномонолитных и сборно-монолитных жилых домов в городах, в сельских районах, зонах повышенной сейсмичности или на подрабатываемых территориях, промышленных и гражданских зданий с монолитными ядрами жесткости и сборным каркасом, со сборным каркасом в сочетании с монолитными плитами, монтируемыми методом подъема, с различными каркасными системами, усиленными монолитными диафрагмами жесткости, и др. В этих и некоторых других случаях экономия капитальных затрат по сравнению с полносборным строительством составляет около 20...25 %, суммарных затрат труда 3...5 %, стали 15...30 %, и приведенных народнохозяйственных затрат 5...8 %. Несмотря на механизацию основных технологических переделов, в производстве монолитных бетоных и железобетонных работ имеются существенные резервы снижения материальных и энергетических затрат. Очевидно, что кардинальное решение проблемы повышения технико-экономической эффективности строительства из монолитного бетона и железобетона заключается в индустриализации всех связанных с этим переделом технологических процессов. В этой связи индустриальное производство бетонных и железобетонных работ нужно рассматривать, как комплексно-механизированный процесс поточного возведения зданий, сооружений или отдельных конструкций с использованием эффективных материалов, высокопроизводительных средств механизации и автоматизации, компонентов заводского производства и достижением на этой основе оптимальных технологических и технико-экономических результатов. Комплексный процесс состоит из технологически и организационно связанных между собой заготовительных и построечных процессов (рис. 7.1). К заготовительным процессам относятся изготовление элементов опалубки, опалубочных или арматурно- 71
Заготовительные процессы Внцтриплощадочные процессы опалубочных блоков, арматурных изделий, приготовление товарной бетонной смеси. Эти процессы выполняют, как правило, на предприятиях строительной индустрии. К построечным процессам относятся монтаж опалубки и арматуры, транспортирование, распределение и укладка бетонной смеси, выдерживание бетона, демонтаж опалубки с переставкой ее на новую позицию или складирование. При организации работ по возведению зданий и сооружений из монолитного бетона, как правило, применяют поточный метод. При этом комплексный поток делят на частные потоки, причем их число определяется конструкцией возводимых сооружений. В общем случае может быть четыре потока: монтаж опалубки и арматуры, бетонирование и распалубка. 7.2. Опалубка монолитных конструкций Опалубка — это временная формообразующая конструкция, состоящая из собственно формы, поддерживающей и крепежно- выверочной оснастки. Она обеспечивает в процессе бетонирования проектные размеры, прочность, жесткость и неизменяемость возводимой конструкции и требуемое качество ее лицевых поверхностей. Опалубочная система — это специализированный комплект опалубки, имеющий свои конструктивно-технологические особенности и рассчитанный на многократное использование. При этом предполагается модульное проектирование монолитных конструкций на основе того или иного модуля (например, 300 мм), на которой ориентируется проектирование конструкций, опалубочных систем и арматурных изделий. Прочность и жесткость конструкции опалубки проверяются расчетом и должны быть достаточными для обеспечения неизменяемости размеров и восприятия постоянных и временных нагрузок (боковое давление свежеуложенной бетонной смеси, масса опалубки, арматуры и бетона, ветровые нагрузки, масса рабочих-бетонщиков, механизмов и т.д.). При применении термоактивной опалубки в расчетах учитывают и температурные нагрузки. При необходимости в расчетах должны учитываться и технологические нагрузки, например распорное давление бетонной смеси при подаче ее в опалубку бетононасосами. Важной технологической задачей является обеспечение заданного проектом качества лицевых поверхностей конструкций. С этой целью принимаются меры к сплошности и качеству палубы, а также уменьшение адгезионных сил (сил сцепления) Рис. 7.1. Схема комплексной механизации производства бетонных работ: 1...3 — заводское изготовление, транспортирование, монтаж опалубки; 4...6 — заводское изготовление, транспортирование, монтаж арматурных изделий; 7...9 — приготовление, перевозка, подача и распределение бетонной смеси; 10—выдерживание бетона; // — распалубка конструкции; 12 — возврат опалубки для ремонта; / — внешний транспорт; // — внутренний транспорт 73
между палубой и опалубливаемой бетонной поверхностью. Последнее достигается за счет применения для палубы гидрофобных материалов (слабо смачивающихся) или гидрофобизирующих смазок. Так, например, сила нормального сцепления с бетоном для палубы из необработанной стали (гидрофильный, т. е. сильно смачивающийся материал) составляет 0,185 МПа, а для такого гидрофобного материала, как стеклопластик, всего около 0,03 МПа. В качестве гидрофобизирующих покрытий хорошо зарекомендовали себя покрытия на основе полимеров. Они почти полностью исключают сцепление, не загрязняют бетон, выдерживают до 30 циклов и хорошо защищают деревянную опалубку от коробления, а металлическую — от коррозии, поэтому, несмотря на более высокую стоимость, применение полимерных покрытий выгодно. Проблема уменьшения адгезионных сил является не только технологической, но и экономической, так как связана с повышением долговечности опалубки и исключением трудоемких и дорогостоящих работ по доведению качества лицевых поверхностей бетонных конструкций до требуемой кондиции. Монтаж опалубки производится по проекту производства опалубочных работ. Он содержит маркированные чертежи элементов, их спецификацию, чертежи поддерживающих и крепежных устройств, технологические карты. По признаку повторности использования различают опалубку неинвентарную, используемую только для бетонирования одного сооружения, и инвентарную, предназначенную для многократного применения. В зависимости от вида применяемых материалов опалубка может быть деревянной, деревометаллической, металлической, железобетонной, из небетонных материалов, прорезиненных тканей и др. Неинвентарные опалубочные системы. К их числу относятся индивидуальная и несъемная опалубки. Индивидуальная опалубка применяется для отдельных неповторяющихся сооружений, таких, как оболочки, пролетные строения мостов, сложные фундаменты под технологическое и энергетическое оборудование и т. д. Несмотря на индивидуальный характер проектирования, в ее конструкции должно быть предусмотрено максимальное количество элементов инвентарных опалубочных систем (щитов, крепежно-выверочных устройств и т. д.). Несъемная опалубка (опалубка-облицовка) представляет собой тонкостенную форму, которая при бетонировании конструкции служит опалубкой, а в ряде случаев и ее облицовкой. Она может выполняться из тонкостенных железобетонных плит, дырчатых блоков, армоцементных, асбестоцементных, стеклоце- ментных пластиков и металлических листов, труб, металлической 74 сетки. В то время как железобетонная несъемная опалубка при расчетах учитывается как совместно работающая с монолитным бетоном, тонкостенная несъемная опалубка из небетонных материалов выполняет лишь функции формообразования и облицовки (рис. 7.2.). Для обеспечения жесткости несъемной опалубки, изготовленной из тонкостенных материалов (армоцемент, стеклоцемент и др.), в процессе бетонирования конструкции приходится через 0,5...0,7 м устанавливать крепежные элементы. Задача может быть решена за счет применения инвентарных «самонесущих» систем несъемной опалубки, в которых распорные усилия воспринимаются не опалубочными щитами, а временными инвентарными элементами крепежно-поддерживающей оснастки. Применение несъемной опалубки экономично, так как позволяет по сравнению с инвентарной металлической опалубкой снизить на 35...40 % трудоемкость опалубочных работ и на 15...40 % их стоимость. Так, например, использование профилированного настила в качестве несъемной опалубки при бетонировании сборно-монолитного перекрытия позволяет на каждых 1000 м2 конструкций экономить около 100 чел-дн. Инвентарные опалубочные системы. По конструктивным признакам инвентарная опалубка подразделяется на разборно-пере- ставную мелко- и крупнощитовую; подъемно-переставную; блочную; объемно-переставную скользящую, горизонтально-перемещаемую (катучую, пневматическую). К группе инвентарных опа- Рис. 7.2. Типы несъемной опалубки: а — из блоков УДБ; б — из железобетонных плит Г-образного профиля; в — из плит с ребрами таврового профиля, изготовляемых безопалубочным формованием; г — из сталефибробетонных плоских плит 75
лубок можно отнести и механизированные опалубочные агрегаты. Разборно-переставная мелкощитовая опалубка имеет следующие особенности: массу элементов, не превышающую 50 кг, что позволяет осуществлять вручную сборку и разборку опалубки; высокую степень универсальности, позволяющую свести к минимуму неинвентарные доборные вставки и использовать опалубку для возведения самых разнотипных конструкций. Разборно-переставную опалубку собирают из щитов, коробов, крупноинвентарных стоек и других элементов, изготовленных на заводе. Ее конструируют так, чтобы имелась возможность распалубки боковых поверхностей, балок прогонов и колонн независимо от днищ коробов балок и прогонов, которые рас- палубливают лишь после достижения бетоном предусмотренной проектом распалубочной прочности. Конструкция щитов и оснастки должна также предусматривать возможность сборки из них крупных панелей или блоков. После разборки опалубки ее очищают, при необходимости ремонтируют и используют повторно. Деревянную опалубку изготовляют из воздушно-сухой древесины с влажностью до 15 % для опалубочных форм и до 25 % для прочих элементов. Палубу щитов опалубки практично выполнять из водостойкой бакелизированной многослойной фанеры, гидрофобных или обычных древесно-стружечных плит, защищенных красками или лаками. Поверхности палубы, контактирующие с бетонной поверхностью, можно также облицовывать пластиком, например листовым полиэтиленом. Деревянные мелкощитовые опалубки выполняют в каркасном и бескаркасном вариантах. Последний наиболее практичен. При этом используют клееные трехслойные щиты толщиной 30... 40 мм с использованием низкосортных пиломатериалов для внутреннего слоя и модифицированной фанеры для наружных слоев и несущие деревянные, балки-схватки и двутаврового сечения. Трехслойные щиты имеют ширину 300, 400 и 500 мм и длину от 900 до 2400 мм с размерным модулем 300 мм. Торцы щитов защищают пластмассовыми обкладками. Несущие балки-схватки выполняют двух типоразмеров — высотой 250 и 350 мм с размерами полок соответственно 100X60 и 12X80 мм и длиной 2400 мм. В зависимости от принятого метода укладки бетона и шага балок-схваток несущая способность опалубки может колебаться от 0,2 до 12 т/м2. Наиболее перспективное развитие получают металлодеревян- ные опалубки, в которых каркас щитов выполнен из специальных облегченных перфорацией профилей, а палуба из водостойкой фанеры. Крепление элементов опалубки в единую пространственную конструкцию может осуществляться стяжными соединениями в виде арматуры винтового профиля отечественного производства с литыми натяжными гайками с подпятниками и защит- 76 ными пластмассовыми трубками или гладкой арматуры с зажимами эксцентрикового и клинового типа. Неиспользованные отверстия в палубе закрывают пластмассовыми заглушками, что защищает палубу от разбухания в местах сверления отверстий и повышает ее долговечность. В качестве поддерживающих элементов применены металлические телескопические стойки, которые позволяют выполнять работы по изготовлению монолитных перекрытий, балок, ригелей и других конструктивных элементов на отметку до 4 м. Масса 1 м2 такой опалубки составляет 35...45 кг. Металлическую опалубку изготовляют из листового проката толщиной 1,5...2 мм и специальных профилей, она имеет быстро- разъемные соединения. Унифицированная разборно-переставная опалубка отличается от обычной инвентарной большей взаимозаменяемостью элементов, повышенной жесткостью и наличием инвентарных приспособлений, облегчающих собираемость опалубки. Такая опалубка бывает деревометаллической (комбинированной) или стальной (рис. 7.3). Так, например, стальная унифицированная опалубка «Монолит» конструкции ЦНИИОМТП Госстроя СССР выполняется из уголков, швеллеров и листовой (2 мм) стали. При правильной эксплуатации она может быть использована до 100 раз, в то время как деревянная инвентарная опалубка выдерживает не более 10...15 циклов. Конструкция унифицированной опалубки позволяет собирать крупноразмерные опалубочные панели пло- Рис. 7.3. Стальная унифицированная опалубка конструкции ЦНИИОМТП: а _ детали опалубки; б — общий вид опалубки ступенчатого фундамента; / — основные щиты; 2 — угловой щит; 3 — несущая ферма; 4 ~- корпус зажима; 5 — клин; 6 — стяжка 77
щадью до 40...45 м2, а также жесткие опалубочные или ар- матурно-опалубочные блоки, которые монтируют кранами. Применение панельной или блочной опалубки при больших объемах работ дает существенный технико-экономический эффект, так как позволяет примерно на 20 % снизить стоимость сборки опалубки, на 50 % трудоемкость и сократить сроки опалубочных работ. Разборно-первставная крупнощитовая опалубка состоит из крупноразмерных щитов каркасной конструкции заводского изготовления, вертикальных элементов жесткости из специальных профилей или ферм, рассчитанных на различные нагрузки, которые зависят от консистенции бетонной смеси, способа укладки и скорости бетонирования, стяжных болтов с трубками, подкосов с регулируемой длиной, домкратов для регулирования винтовых опалубок по высоте при ее установке. Крупнощитовая опалубка выполняется металлической или металл одеревянной с палубой из водостойкой фанеры. Масса 1 м2 крупнощитовой опалубки в зависимости от ее конструкции колеблется от 50 до 75 кг, а оборачиваемость от 100 до 300 раз. ЦНИИОМТП предложена унифицированная система крупнощитовой опалубки. Ее можно использовать для бетонирования зданий с расстояниями между стенами от 2,7 до 6,3 м с изменением этих размеров при модуле 30 см. Она рассчитана на бетонирование стен толщиной 12, 16 и 20 см при высоте этажа 2,8 и 3 м и толщине перекрытий от 10 до 20 см (рис. 7.4). Для жилых зданий Госстроем СССР утверж- Рис. 7.4. Унифицированная крупнощитовая опалубка: / направляющая бетонной смеси; 2 стяжка; 3 - тяж; 4 — подмости; 5 — щит; 6 — вертикальная ферма; 7 — регулируемая оттяжка; S — домкрат; 9 — подмостки для монтажа наружного щита 78 дена унифицированная система переставных опалубок, предназначенных для возведения монолитных бескаркасных зданий с модульной сеткой, кратной ЗМ, высотой этажей 2,8; 3; 3,3; 3,6; 4,2, шагом поперечных стен 2,4...7,2 м, толщиной стен от 12 до 50 см, перекрытий от 12 до 22 см. Подъемно-переставная опалубка применяется для бетонирования высотных сооружений с изменяющимся и не изменяющимся по высоте сечением (рис. 7.5). При возведении железобетонных труб или других сооружений конической формы опалубку выполняют из двух конических оболочек, которые прикреплены к радиальным направляющим, а они, в свою очередь, — к кольцевой раме, подвешенной на петлях к шахтному подъемнику. Оболочки состоят из панелей трапециевидной формы. Панели из стального листа, обрамленные уголками, жестко скрепляются по верху специальной накладкой и между собой по боковым торцам с помощью болтовых соединений. Панели внутренней оболочки вдвое меньше по высоте и навешиваются в два яруса. Бетонирование сооружения ведется поярусно. После того как бетон в очередном ярусе достигнет необходимой прочности, опалубка переставляется на вышележащий ярус. При этом происходит регулировка опалубки в плане. Блочная опалубка применяется для бетонирования четырехстенных ячеек здания с небольшим периметром, например шахт лифтов. Она представляет замкнутый блок, состоящий из четырех опалубочных плоскостей, объединенных при помощи тяг с винтовыми муфтами или других устройств. При бетонировании в крупноблочной опалубке в качестве наружной опалубки обычно применяют крупнощитовую опалубку. Блок-форма представляет собой стальную жесткую конструкцию, применяемую при бетонировании однотипных фундаментов. Форму устанавливают и после бетонирования снимают краном. Блок-формы бывают неразъемные в виде жестких цельносхемных форм и разъемные. Первые снимают без разборки благодаря конусности формующих поверхностей с использованием при необходимости домкрата для предварительного «срыва» формы с фундамента, вторые — с предварительным разъемом специальных угловых замков, соединяющих щиты опалубки, и использованием приспособлений, обеспечивающих при распалубке отрыв формующих плоскостей от бетона. При этом нужно иметь в виду, что усилие, необходимое для съема формы, уже через сутки после бетонирования составляет более 6...7 т. Практика показала, что применение индивидуальных форм оказывается по сравнению с инвентарной сборно-разборной опалубкой экономически оправдано по показателю трудовых затрат уже при наличии на объекте 30...50 однотипных фундаментов. Объемно-переставная (туннельная) опалубка применяется для возведения многоэтажных жилых и общественных зданий 79
Рис. 7.5. Подъемно-переставная опалубка: / — шахтный подъемник; 2 - тяги для подъема опалубки; 3 - рабочая площадка; 4 — механизм радиального перемещения наружной опалубки; 5 — панели внутренней оболочки опалубки; 6 — подвесные подмости; 7 — панели наружной оболочки опалубки большой протяженности, с поперечными несущими и фасадными сТенами, выполняемыми из сборных элементов. Объемно-переставная опалубка состоит из отдельных секций, ширина которых соответствует расстоянию между несущими поперечными стенами. Длина секции, кратная ширине здания, определяется условиями работы монтажного крана. Масса одной секции при ее ширине 130...140 см составляет 800...1000 кг. Из секций набирается «туннель», длина которого соответствует ширине здания или квартиры. Секции объем но-переставной опалубки имеют механизм для отрыва от поверхности бетона и сладывания, а также устройство для ее выкатывания. Секции извлекают через торец туннеля, образуемого поперечными стенами и перекрытием. Их выкатывают на консольные подмости, укрепляемые на уровне этажей вдоль фасада, или через оставляемые проемы в перекрытии, которые затем бетонируют. Свободные секции переставляют краном на новую позицию. Существует ряд отечественных и зарубежных конструкций объемно-переставной опалубки (П- и Г-образная), с различными системами складывания (рис. 7.6). Опыт эксплуатации отечественных систем объемно-переставной опалубки показал, что ее оборачиваемость может быть Рис. 7.6. Унифицированная объемно-переставная опалубка конструкции ИНИИОМТП: ' — опалубка маяков; 2 — центральная вставка; Я — Г-образный щит; 4 — распалу- бочный винт; 5 — шарнирный распалубочный механизм; 6 — регулируемый подкос; 7 — катки; 8 — винтовой домкрат; 9 — подмости торцовых стен; 10 — щит торцовой стены 81
Рис- 7.7. Конструктивная схема унифицированной скользящей опалубки конструкции ЦНИИОМТП: а — конструктивная схема; / — козырек; 2 — домкрат; 3 — домкратная рама; 4 — рабочий пол; 5 — домкратный стержень; 6—щиты опалубки; 7,8 — внутренние и наружные подвесные подмости; б — схема взаимодействия сил при подъеме скользящей опалубки доведена до 150...200 раз, а трудоемкость опалубочных работ до 0,2...0,3 чел-ч на 1 м2 опалубливаемой поверхности. Скользящая опалубка применяется для бетонирования высоких сооружений с компактным периметром и неизменяемой по высоте формой плана. Это различного рода трубы, ядра жесткости зданий, силосные банки элеваторов и др. Скользящая опалубка состоит из опалубочных щитов, подвешенных к домкратной П-образной раме, домкратов, маслопроводов, рабочей площадки и подвесных подмостей (рис. 7.7, а)- На домкраТНых рамах подвешены опалубка, подмости, рабочий пол. Скользящая опалубка обычно имеет высоту 1,1...1,2 м и охватывает бетонируемое сооружение по наружному и внутреннему контурам. При круглом сечении сооружения она состоит из двух концентрически расположенных стенок, прикрепленных к внутренцим и наружным кружалам. Опалубка имеет конусность, облегчающую ее подъем в пределах 'Доо-.-'/гоо ее высоты или при высоте щитов 1...1.2 м по 5...7 мм с каждой 82 стороны. Формующие поверхности выполняют из стали, бакели- зированной фанеры, пластика и др. Опалубку поднимают с помощью синхронно работающих домкратов, опирающихся на опорные стержни, установленные внутри опалубки возводимого сооружения на расстоянии 1,5...2 м друг от друга. Поднимаясь по ним, домкраты увлекают за собой опалубку. Для подъема чаще используются гидравлические домкраты, развивающие усилия около 55 кН и имеющие шаг 30 мм, реже электромеханические. Бетонирование в скользящей опалубке требует соблюдения жесткого технологического регламента, обеспечивающего получение бездефектных конструкций. К таким дефектам относятся дыры, раковины, ноздреватость поверхности, а в ряде случаев и трещины. Бездефектность возводимой в скользящей опалубке конструкции обеспечивается в том случае, если силы трения, возникающие по двум плоскостям скольжения, меньше массы свежеуло- женного бетона. При этом условно можно сказать, что силы трения развиваются только на половине высоты опалубки (рис. 7.7 б). Минимальная толщина стенки сооружений, при которой исключено появление разрывов в бетоне (при расчете силы трения и массы бетона на 1 м формы), /г-2т/2</гЬр/2, (7.1) где т — сила трения между плоскостью формы и бетоном, Н/м2; h — высота скользящей формы, м; b — толщина бетонируемой стенки, м; р — плотность бетона, кг/м3. При правильной организации работ скорость возведения сооружений, бетонируемых в скользящей опалубке, достигает 3 м/сут, а трудоемкость укладки 1 м3 бетона составляет 0,8... 1,0 чел-дн. Применение скользящей опалубки для возведения многоэтажных жилых зданий требует в каждом отдельном случае специального экономического обоснования. Дело в том, что более развитый периметр таких зданий и наличие в стенах проемов и, следовательно, необходимость группирования домкратов в простенках или пересечениях стен требуют большей жесткости и, следовательно, большей металлоемкости опалубки, а наличие междуэтажных перекрытий усложняет производство работ. Катучая опалубка представляет собой опалубочную форму с механическим устройством для ее опускания или складывания, Установленную на катках или тележках, передвигающихся по Рельсам. Эта опалубка применяется в основном для бетонирования линейных сооружений относительно большой протяженности и постоянным сечением (цилиндрические покрытия, коллекторы, траншейные склады, туннели и т. д.). Пневматическая опалубка представляет собой замкнутую герметичную оболочку, которая принимает требуемую для бетониро- Вания конструкции криволинейную форму одинарной или двойной 83
кривизны за счет избыточного давления, создаваемого нагнетанием внутрь ее воздуха. Они могут выполняться из мягких и жестких материалов. В первом случае применяют прочные армированные синтетические пленки или прорезиненные ткани, во втором, что более сложно, армированные пластики и тонкие металлические листы. Пневмоопалубка обычно применяется при строительстве отдельно стоящих оболочек. Применение пневмоопалубки сводится к следующему: доставка опалубки в свернутом виде, расстилание на подготовленном основании с предварительно устроенными по контуру опорными фундаментами, герметизация по опорному контуру (если оболочка не замкнутая), приведение в проектное положение путем нагнетания внутрь опалубки воздуха, бетонирование производят в основном методом «набрызг-бетон». После того как бетон набрал необходимую для распалубки прочность, избыточное давление воздуха в оболочке-опалубке снижается, опалубка оседает на землю, свертывается и удаляется. В зарубежной практике широко используются пневматические оболочки, укладываемые в виде сердечника при устройстве коллекторов или магистральных трубопроводов. Главными технологическими экономическими преимуществами пневмоопалубок — это их мобильность, простота возведения и ограниченная масса, которая меньше опалубки из металла и дерева соответственно в 15...20 и 30...40 раз. Механизированные опалубочные агрегаты — это агрегаты, обеспечивающие механизацию и автоматизацию рабочего цикла опалубки: передвижение в пределах возводимого объекта, установку на необходимую позицию, приведение в рабочее положение, распалубку и перестановку на очередную позицию. К таким агрегатам, например, можно отнести механизированную систему опалубки для бетонирования градирен (рис. 7.8). Он представляет собой металлическую башню с полноповоротной двухконсольной горизонтальной стрелой, на которой подвешена и по мере необходимости радикально передвигается секция формообразующей опалубки (горизонтально скользящий штамп). Агрегат устанавливают в центре сооружения, а опалубку закрепляют на стреле с зазором между щитами, равным толщине стенки сооружения и на нужном расстоянии от его центра. Бетонирование кольцевого яруса сооружения осуществляют с одновременным вращением стрелы и скользящим круговым движением закрепленной на ней секцией опалубки. После окончания бетонирования очередного яруса сооружения опалубку вместе со стрелой поднимают на отметку очередного яруса и регулируют в радиальном направлении. Срок возведения такими агрегатами монолитных железобетонных градирен с площадью орошения до 1500 м2 сокращается до 3...4 мес вместо одного года по варианту бетонирования градиен в щитовой опалубке с обстройкой трубчатыми лесами. Экономичность применения опалубки. Экономический эффект от применения любой новой системы опалубки может быть опре- 84 Рис. 7.8. Принципиальная схема бетонирования градирни методом горизонтального скользящего штампа: / — скользящий штамп; 2 - - стрела; 3 - опора делен лишь в сопоставлении с наиболее удачной, ранее применявшейся конструкцией опалубки. На первом этапе устанавливают технологические преимущества предлагаемой системы опалубки, имея в виду быстроту сборки и разборки, обеспечение качества лицевых поверхностей, степень универсальности и т. п. Затем из числа технологически приемлемых вариантов опалубки отбирают наиболее экономичный по показателю затрат, отнесенных к одному обороту опалубки. В этом случае стоимость опалубочных работ C0 = {Q+[l+a(n-\)/\00]}/(n + CR + CB) , (7.2) где Сэ — стоимость эксплуатации опалубки, включающая заработную плату рабочих, монтирующих и демонтирующих опалубку, стоимость машинного времени, стоимость остающихся в бетоне (теряемых) материалов, стоимость смазки опалубки, руб.; п — нормативная оборачиваемость опалубки (на стадии проектирования устанавливается на основании экспериментов или аналогов); а — доля стоимости ремонта от стоимости изготовления опалубки, %; Сд — стоимость устройства и разборки доборных элементов, включая заработную плату и стоимость материалов, руб.; С„ — стоимость возврата материалов, руб. Формула может быть использована и для подсчета фактических затрат. При этом учитывают фактическую стоимость опалубки и число оборотов, которые она выдерживала. Трудоемкость опалубочных работ. Т0 = ТЭ + 7Ц1 + ТР(п- 1)/(100]/(/Г+ Та), (7.3) 85
где 7"э — трудовые затраты на монтаж, демонтаж и смазку щитов опалубки, чел-дн; 7"„ — трудоемкость изготовления опалубки, чел-дн; Тд — трудоемкость устройства и разборки доборных элементов, чел-дн; 7"р —трудовые затраты на ремонт, %. Расход материалов на один оборот опалубки Мс = Ми[1 + Мр(п-1)/Ю0\п, (7.4) где Ми — расход материалов на изготовление опалубки; Мр — расход материалов на ремонт, % от 7И„. 7.3. Заготовка и монтаж арматуры Арматурой называют стальные стержни, прокатные профили, проволоку, стальные и неметаллические волокна, предназначенные для восприятия в железобетонных конструкциях растягивающих, знакопеременных, а в ряде случаев и сжимающих усилий. С определенной долей условности к арматуре можно отнести и закладные детали, применяемые в основном в сборных железобетонных элементах. Арматура, применяемая для армирования конструкций, может быть классифицирована: по материалу — на стальную и неметаллическую; по технологии изготовления — на стальную арматуру горячекатаную стержневую диаметром от 6 до 90 мм и холоднотянутую круглую проволочную диаметром 3...8 мм в виде обыкновенной или высокопрочной проволоки, а также арматурных канатов и прядей и дисперсную; по профилю — на круглую гладкую, периодического профиля и фасонный прокат (жесткая арматура). Арматура периодического профиля имеет фигурную поверхность, что обеспечивает ее лучшее сцепление с бетоном; по принципу работы конструкции — на ненапрягаемую или напрягаемую арматуру; по назначению — на рабочую арматуру, воспринимающую в основном растягивающие напряжения, распределительную, предназначенную для распределения нагрузки между стержнями рабочей арматуры; монтажную, предназначенную для сборки арматурных каркасов; по способу установки — штучную арматуру, арматурные каркасы и сетки, вводимую в бетонную смесь дисперсную арматуру. Дисперсная арматура в виде металлических или неметаллических волокон (фибр) применяется при изготовлении фиб- робетонных конструкций. Фибробетон особенно эффективен для конструкций из мелкозернистых бетонов, к которым предъявляют повышенные требования по трещиноустойчивости, ударной вязкости, сопротивлению истираемости. В качестве металлической фибры применяют проволоку диаметром 0,1...0,5 мм, нарубленную на отрезки длиной 10...30 мм. В качестве неметаллической дисперсной арматуры применяют стеклянные, базальтовые, асбестовые и другие волокна. В отличие от обычного армирования дисперсную арматуру 86 вводят, при приготовлении бетонной смеси: стальные фибры в количестве 1...2,5 % от ее объема, стеклянные 1...4 %. По своим механическим характеристикам арматурная сталь относится к нескольким классам — A-I, А-П, А-Ш, A-IV и т.д. Каждому из них соответствует своя марка стали. Например, для арматурной стали A-I — СтЗ, для А-П — 18Г2С и т. д. Наличие индекса «т» обозначает класс термичности упрочненной стали, например Ат-П, Ат-Ш и т. д. Буквенные обозначения в марках стали характеризуют их химический состав. Так, буква Г обозначает марганец, С — кремний, X — хром и т. д. Цифры перед буквами означают содержание углерода в сотых долях процента, а после буквенных обозначений — содержание соответствующего элемента в процентах, при отсутствии цифры после буквенного обозначения элемента его содержание не превышает 1 %. Так, например, 18Г2С означает содержание в стали 0,18% углерода, 2 — марганца и менее 1 % кремния. ГОСТами регламентируются также требования, касающиеся удлинения стали при разогреве, ее химического состава и др. В частности, химический состав определяет такое качество, как свариваемость стали. Горячекатаная сталь может быть подвергнута холодной обработке: волочению, холодному сплющиванию и силовой обработке. При этом в результате явления наклепа повышается предел текучести металла, что позволяет экономить арматурную сталь. В строительстве для конструкций, эксплуатирующихся в условиях агрессивных воздействий, начинает применяться высокопрочная стеклопластиковая арматура, обладающая антикоррозионными, диэлектрическими и антимагнитными свойствами. Эта арматура изготовляется из стеклянного волокна на алюмобор- силикатной основе с использованием в качестве связующего композиции эпоксидных смол. Арматура выпускается диаметром от 3 до 6 мм и имеет периодический профиль. Предел прочности такой арматуры при растяжении 150... 180 МПа, модуль упругости 45 000...50 000 МПа, плотность—1,9 т/м3. Относительно низкий модуль упругости этой арматуры делает обязательным ее предварительное напряжение в конструкциях. Заготовка арматурных изделий производится, как правило, централизованно на бетонных заводах или в арматурных цехах заводов железобетонных конструкций. Арматура изготовляется в виде сеток, плоских и пространственных каркасов, арматурно-опалубочных блоков. Арматуру для предварительно напряженных железобетонных конструкций изготовляют в виде пучков или канатов из высокопрочной стальной проволоки (рис. 7.9). Широкое применение в строительстве находят унифицированные легкие товарные сетки, изготовляемые в виде плоских сеток, поставляемых пакетами в виде рулонов массой до 150 кг. 87
Рис. 7.9. Виды арматуры для преднапряженных конструкций: а — плоская сетка; б, в — плоские каркасы; г — пространственный каркас; д пространственный каркас таврового сечения; е—то же, двутаврового сечения: ж гнутая сетка; з — гнутый из сеток пространственный каркас; и — закладные детали Для армоцементных конструкций выпускают тканые сетки с ячейками по 5...20 мм. Процесс производства арматурных изделий полностью механизирован и частично автоматизирован. Он состоит из заготовительных и сборочных операций. Правка, чистка и резка проволочной арматурной стали, поступающей на завод в бухтах, производятся на специальных автоматических станках. На них арматура, сматываясь с бухты, пропускается через специальные плашки, очищается и правится, а затем нарезается на стержни заданной длины. Сборочные операции сводятся к сварке плоских или сборке пространственных каркасов. При заготовке изделий из стержневой арматуры выполняют следующие механизированные операции: правку арматуры, удаление ржавчины и зачистку контактных поверхностей, контактно- стыковую сварку, при необходимости упрочнение, резку на стержни заданной длины, гнутье в соответствии со спецификацией. 88 Сборочные операции состоят из сварки тяжелых сеток и каркасов, укрупнительной сборки плоских каркасов в пространственные блоки и при необходимости — сборки арматурно-опа- лубочных блоков, которая производится на специальных стендах. Сварка арматуры. При заготовке и монтаже арматуры широко используется электросварка. Она применяется как в заводских условиях для стыкования арматурных стержней при изготовлении каркасов и сеток и крепления к арматурным каркасам закладных частей, так и при монтаже арматурных изделий в построечных условиях. Следует отметить, что многие зарубежные фирмы при монтаже сеток и каркасов из легкой арматуры отдают предпочтение ручной вязке мелкой проволокой. При этом исключаются местные пережоги арматуры и экономятся электроды. Наиболее широко применяется контактно-точечная, контактно-стыковая и электродуговая электросварки, реже — электрошлаковая и ванная сварки. Сущность контактной сварки заключается в том, что для прохождения электрического тока по металлическому стержню, обладающему определенным сопротивлением, выделяется теплота, которая плавит металл в местах контакта стержней и соединяет их (рис. 7.10). Рис. 7.10. Схемы различных способов сварки: и -точечная сварка; б— стыковая сварка; в -ванная сварка; / — то- коведущие части; 2 — вторичный виток трансформатора; 3 — первичная обмотка; 4 — сварочные электроды; 5 — электроды; 6 - подвижная контактная плита; 7 — неподвижная контактная плита; 8 — станина; 9 — свариваемые стержни; 10 — электрододержатель; /7 — электроды; 12—форма 89
Контактно-точечная сварка применяется при изготовлении сеток и плоских каркасов для сварки (вкрест) пересечений стержней. Контактно-точечную сварку производят на стационарных одноточечных сварочных машинах. Принцип работы сварочных машин заключается в том, что при замыкании электрической цепи в первичной обмотке трансформатора сварочной машины во вторичной обмотке возбуждается ток, который расплавляет в местах контакта металл и сваривает соприкасающиеся стержни. Большие переходные сопротивления в местах контакта вызывают быстрое расплавление металла. Под действием сжимающего усилия электродов площадь контакта увеличивается и, несмотря на увеличение сопротивления расплавленного металла, общее омическое сопротивление в контакте уменьшается, а сила тока увеличивается и достигает 10...20 кА. Это способствует увеличению количества выделяемой теплоты, более интенсивному разогреву и более быстрой сварке стержней или проволок. На современных многоточечных сварочных машинах можно сваривать сетки шириной до 3 м с одновременной сваркой многих пересечений. Эти машины работают в автоматическом режиме. При изготовлении сеток, ширина которых превышает вылет рабочей части электросварочной машины (хобот), применяют подвесные сварочные клещи, в виде подвешенной к монорельсу сварочной машины, имеющей электроды, механизм сжатия и гибкий шланг, позволяющий сварщику свободно маневрировать клещами. Контактная стыковая электросварка применяется для наращивания стержней из горячекатаной стали. Ее производят с помощью специальных сварочных машин, имеющих токовозбуж- дающие устройства, зажимы для закрепления свариваемых стержней, один из которых подвижный, что позволяет прижимать стержни друг к другу. Электродуговая сварка основана на образовании электрической дуги между свариваемым металлом и электродом. Дуговая сварка более трудоемка, чем другие виды сварки и вызывает дополнительный расход металла, идущего на сварочные электроды. Она применяется для изготовления арматурных каркасов из стержней большого диаметра, стыкования стержней внахлестку и с накладками и в тех случаях, когда применение контактной сварки исключено. Для сварки пересечений стержней до 6 мм дуговая сварка непригодна. В условиях строительной площадки для монтажной сварки стержней применяют электродуговую, ванную, ванно-шовную, контактную и полуавтоматическую электрошовную сварку. При ванной сварке концы свариваемых стержней устанавливают с необходимым зазором в медную форму. В зазор вставляется гребенка электродов, при прохождении электрического тока между формой и электродом возникает дуга, в результате 90 чего образуется ванна расплавленного металла, которая разогревает и плавит торцы стыкуемых стержней. При этом расплавленный металл электродов и стержней образует сварной шов. В отличие от ванной при ванно-шовной сварке стальную скобу-накладку приваривают к стыкуемым стержням фланговыми швами. Таким образом, она не только служит формой для расплавленного металла, но и воспринимает растягивающие напряжения. Монтаж арматуры. Для перевозки арматуры используют автомобили, полуприцепы, трайлеры или железнодорожные платформы. Установка арматуры производится после проверки и приемки опалубки. При установке арматуры должны быть обеспечены предусмотренные проектом толщина защитного слоя и расстояние между рядами арматуры. Он предназначен для предохранения (в течение нормируемого срока) арматуры от воздействия огня при пожаре и от коррозии. При возведении тонкостенных конструкций (плиты, стенки, бункера и т. д.) из бетонов на пористых заполнителях толщина защитного слоя должна быть не менее 15... 20 мм. При эксплуатации железобетонных конструкций в условиях повышенной влажности, воздействии кислот, солевых растворов и других агрессивных сред нормативная толщина защитного слоя должна быть увеличена не менее чем на 10 мм. Необходимая толщина защитного слоя обеспечивается при помощи специальных фасонных пластмассовых вкладышей, которые остаются после бетонирования в теле конструкции. Крупные фундаменты армируются изготовляемыми на заводе пространственными арматурными блоками, которые монтируются краном непосредственно с транспортных средств. Армирование колонн, как правило, производится готовыми арматурными каркасами. Если высота колонн небольшая, каркасы заводят в опалубочный короб колонны сверху. В других случаях его устанавливают с открытой стороны короба опалубки. При необходимости поштучной сборки каркаса армирование ведется в незамкнутом коробе опалубки колонны с легких переставных подмостей. После выверки положения каркаса колонны в опалубке стержни каркаса соединяются с выпусками арматуры из фундаментов. Прогоны и балки армируются заранее заготовленными пространственными арматурными каркасами, которые устанавливают в опалубочную форму при помощи монтажного крана. При армировании балок плоскими каркасами последние устанавливают в опалубку и, чтобы исключить их смещение при бетонировании, скрепляют проволокой или монтажными скобами. В некоторых случаях (например, при значительной высоте балок) сборка арматурного каркаса производится непосредственно в опалубочной форме с открытыми боковыми щитами. Кар- 91
кас прогона или балки может также собираться на расположенных поперек прокладках. После окончания сборки каркаса прокладки поочередно удаляют и каркас опускают на днище. Армирование плит, стенок и других тонкостенных конструкций производится сварными сетками, которые доставляют на строительную площадку в рулонах. Армирование предварительно напряженных железобетонных конструкций. Такое армирование производится стальными стержнями периодического профиля, пучками высокопрочной арматуры или канатами спиральной свивки. Концы стержневой арматуры должны быть приспособлены для надежного захвата их натяжным устройством. Арматурные пучки, изготовленные из высокопрочной проволоки, не должны иметь стыков по длине заготовки. Различают два способа натяжения арматуры: натяжение на упоры и натяжение на бетон. Первый способ используют при заводском производстве предварительно напряженных сборных конструкций, второй — как в заводских условиях, так и в большей степени при возведении монолитных предварительно напряженных конструкций. При натяжении на бетон в конструкции в процессе бетонирования устраивают каналы для пропуска арматуры, диаметр которых на 10... 15 мм больше диаметра стержня или арматурного пучка. Для этого применяют различного рода трубчатые каналообразователи, которые извлекают из бетона до того, как бетон затвердеет. При напряженном армировании крупноразмерных конструкций непосредственно у места армирования каналы устраивают путем закладки стальных тонкостенных трубок с гофрированной поверхностью, которые затем остаются в конструкции. После того как бетон набрал проектную прочность, в каналы протягивают арматуру и производят ее натяжение. Для этого обычно применяют гидравлические домкраты (рис. 7.11). Натяжение арматуры производится в такой последовательности: на арматурный пучок надевают специальную шайбу, в которую через упорные лопасти упирается домкрат. Проволоки пучка закрепляют клиньями в зажимном кольце, которое закреплено на подвижном цилиндре. Арматурный пучок натягивается, причем степень натяжения контролируется по манометру. По достижении давления, на 5 % превышающего расчетное, его снижают до проектного, которое поддерживается в цилиндре до момента закрепления проволочного пучка в конструкции. Затем масло подается в неподвижный цилиндр и с помощью штока поршня коническая пробка запрессовывается в шайбу и заанкеривает проволочный пучок. После освобождения пучка проволок из зажимного кольца и снижения давления подвижный цилиндр и поршень неподвижного цилиндра под действием пружины возвращаются в исходное положение и домкрат снимается. При длине арматурной заготовки более 10 м натяжение ре- 92 Рис. 7.11. Схема гидравлического домкрата для натяжения арматуры: /, 2 — корпуса подвижного и неподвижного цилиндров; 3 — кольцевой зажим арматуры; 4 — проволока арматурного пучка; 5 — шток неподвижного цилиндра; 6 — анкерная конусная пробка; 7 — упорное устройство; 8 бак для прессующей жидкости; 9 — золотниковое устройство; 10 — насосы; // — манометр; 12 - маслопровод комендуется производить с двух сторон конструкции одновременно двумя гидродомкратами. Для защиты арматуры от коррозии и обеспечения монолитности конструкции сразу же после натяжения арматуры в каналы нагнетают (инъецируют) цементный раствор марки не ниже 300. Надежность сцепления повышается при применении безусадочного или расширяющегося цемента. При устройстве резервуаров применяют способ непрерывного армирования, который заключается в навивке специальной машиной с одновременным натяжением на наружную поверхность резервуара высокопрочной стальной проволоки. Этот процесс автоматизирован. Для предохранения навитой арматуры от коррозии на нее путем торкретирования наносят слой цементного раствора. Контроль качества армирования. Качество арматурных работ после завершения бетонирования конструкции недоступно Для визуального контроля. Поэтому приемка смонтированной арматуры оформляется актом на скрытые работы. В акте указываются номера рабочих чертежей, отступления от проекта и основания для этого (проверочные расчеты, разрешение проектной организации и т.д.), а также приводится заключение ° возможности бетонирования конструкций. В процессе приемки следует обращать особое внимание на правильность установки арматуры, обеспечение необходимых зазоров, в том числе и для образования защитного слоя, на правильность скрепления пересечения стержней. При этом нужно иметь в виду, что отступление от проекта, например смеще- 93
ние арматуры консольного типа в сжатую зону, может привести к аварийным последствиям. Контроль качества сварных соединений сводится к их наружному осмотру и последующему механическому испытанию сварных соединений, вырезаемых из конструкций, или к проверке при помощи неразрушающих методов испытаний. Глава 8 ТЕХНОЛОГИЯ БЕТОНИРОВАНИЯ МОНОЛИТНЫХ КОНСТРУКЦИИ 8.1. Приготовление бетонных смесей Приготовление бетонных смесей в строительстве осуществляется на районных бетонных заводах, центральных бетонораст- ворных заводах, мобильных и передвижных бетоноприготови- тельных установках. В зависимости от технологических и компоновочных особенностей бетонных заводов установки различают: по способу приготовления и выдачи бетонной смеси — цикличного и непрерывного действия. Последние имеют более высокую производительность и поэтому их применение экономично при наличии больших и сосредоточенных объемов бетонных работ; по характеру компоновки технологического оборудования и направлению загрузки компонентов в бетоносмесительные машины — одно- и двухступенчатые (рис. 8.1). На заводах с одноступенчатой схемой используется гравитационный принцип движения заполнителей бетона (под действием собственной массы) через систему дозаторов к бетоносмесителям. Такие схемы выгодны при расходе бетона свыше 25...35 м3/ч. Кроме того, гравитационная подача компонентов облегчает автоматизацию приготовления бетонной смеси; по признаку мобильности: немобильные, мо- Рис. 8.1. Компоновка бетонных заводов: а -одноступенчатая (вертикальная); б — дву- ступенчатая (партерная); I...3 — склады щебня, песка, цемента; 4...6 — расходные бункера щебня, песка, цемента; 7 — дозаторы; 8 - дозатор для воды; 9 — сборный бункер или загрузочный ковш; 10 бетоносмеситель; // — раздаточный бункер; /2 — ковш скипового подъемника, / направление подачи материалов в смеситель 94 бальные и высокомобильные (передвижные). В данном случае под Л обильностью имется в виду возможность перебазирования завода или установки на новую позицию с минимальными затратами времени, труда и средств. Мобильные бетонные заводы и установки состоят из набора крупных конструктивно-технологических модулей. Они монтируются и демонтируются в течение нескольких дней (рис. 8.2). Перевозка модулей в зависимости от их массы и габаритов производится на автомобилях платформенного типа, на трайлерах или на буксире у автомобиля с использованием колесной пары, закрепляемой на модуле. Под высокомобильными бетоносмесительными установками имеются в виду передвижные установки, смонтированные на специальных шасси; по уровню автоматизации — автоматизированные и автоматические. На автоматизированных заводах и установках управление приготовлением бетонной смеси осуществляется с использованием микропроцессоров. При этом автоматически контролируются: составы (рецепты) смеси с учетом фактической влажности заполнителей, уровень материалов на складах и в расходных бункерах, степень опорожнения дозаторов, взвешивание компонентов с обеспечением заданной точности, режимы перемешивания бетонных смесей. При возникновении недопустимости отклонений в ходе технологического процесса система останавливает цикл и выдает соответствующую информацию оператору. Рис. 8.2. Растворобетонный завод модульной конструкции модели «Арктика» «Лохья М 1-1000» (Финляндия) производительностью 30 м3/ч: 1 — модуль бетоносмесителя (поста управления); 2 -модуль дозирования цемента; 3,4 — цементный бункер; 5 — модуль основания бункера заполнителя; 6 - дозировочный модуль заполнителя; 7—модуль бункера заполнителя; # —транспортер заполнителя; 9, 10— подъемный транспортер заполнителя; // — приемный бункер заполнителя; 12 — основание модуля бетоносмесителя 95
По зоне обслуживания различают следующие типы бетонных заводов и установок: районные бетонные заводы (РБЗ), рассчитанные на поставку стройкам товарных готовых и сухих бетонных смесей с учетом долгосрочной программы строительства в районе, рассчитанной на 15...20 лет; центральные бетонные заводы (ЦБЗ), предназначенные для обеспечения бетонной смесью крупной строительной площадки. Работа ЦБЗ рассчитана на срок до 2...3 лет, а производительность составляет 30...50 м3/ц. ЦБЗ (рис. 8.3) должны иметь модульную конструкцию, допускающую их быстрое перебазирование с одной строительной площадки на другую, а при необходимости и в пределах самой строительной площадки. Приобъектные бетоноприготовительные установки (СБПУ) предназначены для обеспечения бетонной смесью отдельных объектов с ограниченным объемом бетонных работ или обслуживание крупной .строительной площадки в качестве резервной мощности. Имеют модульную конструкцию или в виде готовых моноблоков. Перевозится в собранном виде или крупными узлами. Мощность таких установок обычно 5... 10 м3/ч. Передвижные (высокомобильные) бетоноприготовительные установки (ПБПУ) предназначены для приготовления бетонной смеси в условиях малообъемного и рассредоточенного строительства. ПБПУ монтируются на специальных транспортных полуприцепных или на плавучих средствах. Перевозятся в виде моноблока, приведенного в транспортное положение на буксире Рис. 8.3. Схема центрального бетонного завода: / - питатель и распределительное устройство; 2 бункер цемента; .'( бункер8 инертных материалов; 4- ди-iaiup; 5— бетоносмеситель 96 или на плавучих средствах. Мощность таких установок 15... 20 м3/ч. Основной машиной, определяющей технологию работы бетонного завода или установки, является бетоносмеситель. Бето- носмесительные машины различают по периодичности действия и способу перемешивания составляющих бетонной смеси. Оно сводится к многократному пересечению траекторий смешиваемых материалов. Чем этот процесс интенсивнее и чем траектории пересечений сложнее, тем больше эффективность перемешивания. По способу перемешивания различают бетоносмесители гравитационного действия, в которых перемешивание осуществляется по принципу подъема и свободного падения смеси при вращении барабана с закрепленными с внутренней стороны лопастями и бетоносмесители принудительного действия, где перемешивание осуществляется перемешиванием лопастей относительно неподвижного корпуса бетоносмесителя (рис. 8.4). К этому типу машин относятся и бетоносмесители непрерывного действия. Они обычно представляют собой барабан с вращающимся шнеком. Ввиду высокой производительности эту машину экономичнее использовать при бетонировании крупных массивов с непрерывным разбором смеси. Приготовление бетонных смесей с введением химических добавок. Широкие возможности улучшения технологических параметров и эксплуатационных качеств бетонов открывает применение химических добавок. Так, введением химических добавок можно регулировать удобоукладываемость бетонных смесей; ускорять или замедлять сроки схватывания и набора прочности Рис. 8.4. Схемы бетоносмесителей: G — гравитационного действия опрокидной; б — гравитационного действия неопрокидной реверсивной; в — гравитационного действия реверсивный неопрокидной с выгрузочным лотком; г — принудительного действия противоточиый с вращающейся чашей; д принудительного действия с двумя смесителями; / — вращение при перемешивании; 2 — вращение при выгрузке 4—721 97
бетонов; снижать в необходимых случаях их плотность; обеспечивать требуемые показатели долговечности (морозостойкость, водонепроницаемость, стойкость к агрессивным воздействиям и др.), экономию цемента. По характеру действия и достигаемому эффекту добавки можно отнести к следующим группам: обеспечивающие повышение подвижности бетонной смеси; снижающее расход вяжущих и теплоэнергетических ресурсов без снижения требуемых свойств готового бетона; консервирующие свойства бетонной смеси, замедляющие сроки схватывания или тепловыделения; улучшающие эксплуатационные качества конструкций (повышение морозостойкости, водонепроницаемости, газонепроницаемости и т. д). Некоторые добавки или их композиции (комплексные добавки) могут сочетать в себе несколько из перечисленных свойств. 8.2. Транспортирование и распределение бетонных смесей В зависимости от организационных условий и особенностей возводимого объекта транспортирование бетонных смесей может производиться автомобилями, самосвалами, бетоновозами, автобетоносмесителями, бетононасосами, пневмонагнетателями, бетоноукладчиками, конвейерами, строительными кранами. Непременным технологическим требованием при транспортировании бетонных смесей является сохранение полученных при их приготовлении однородности и подвижности. В данном случае показатель качества бетонной смеси имеет приоритет по сравнению с любыми другими показателями, в том числе и экономическими. Транспортирование бетонных смесей в автомобилях-самосвалах. Применение для перевозки автомобилей-самосвалов общетранспортного назначения технологически оправдано и экономически целесообразно лишь при сосредоточенных объемах бетонных работ, применении малоподвижных бетонных смесей, разгрузке смеси непосредственно в конструкции и расстояниях, не превышающих 10...15 км (рис. 8.5). Транспортирование бетонных смесей в бетоновозах. Эти специализированные автомобили-самосвалы имеют закрытый кузов мульдообразной формы с плавным сопряжением бортов и днища, расположенной своей разгрузочной частью под углом не менее 60°С к горизонту и возможностью подъема кузова при разгрузке, под углом 80°. Такая форма кузова, уменьшающая расслаивание бетонной смеси и исключающая ее выплескивание, обеспечивает достаточно надежную перевозку готовых бетонных смесей на расстояние до 25...30 км. Общим технологическим недостатком для автомобилей-самосвалов и бетоновозов является невозможность порционной разгрузки бетонной смеси. 98 Рис. 8.5. Способы доставки бетонных смесей: а — в автосамосвалах; б в автобетоновозах с мульдообразным кузовом; в — в автобетоносмесителях на шасси автомобиля, задняя разгрузка; г — то же, фронтальная разгрузка; д — в автобетоносмесителях с установкой смесительного'барабана на прицепе, задняя разгрузка Транспортирование бетонных смесей в автобетоносмесителях. Автобетоносмеситель представляет собой бетоносмесительный барабан, смонтированный на шасси автомобиля или на полуприцепе, буксируемом седельным тягачом. К технологическим преимуществам автобетоносмесителей относятся возможность перевозки бетонных смесей на более значительные расстояния без снижения их качеста, а также наличие регулируемой порционной разгрузки. В автобетоносмесителе можно перевозить сухие и готовые смеси. В первом случае в него загружаются отдозированные сухие компоненты. Вода поступает в барабан из установленного на машине водяного бачка. Начало перемешивания назначается в зависимости от расстояния перевозки, обычно не Ранее чем за 5... 10 мин до доставки на пункт назначения. При такой перевозке ее дальность может быть значительно увеличена. Однако нужно иметь в виду, что в результате абсорбции влаги из воздуха и влажности инертных заполнителей качество бетонных смесей, перевозимых в автобетоносмесителях, 4* 99
уже через 2...2,5 ч перевозки существенно ухудшается. И, следовательно, дальность транспортирования сухих смесей не должна превышать 80... 100 км. При перевозках на более короткие расстояния — 20...40 км в автобетоносмесителях экономичнее транспортировать готовую бетонную смесь с ее побуждением в пути за счет вращения смесительного барабана. Экономическая эффективность использования автобетоносмесителя для транспортирования товарной бетонной смеси зависит от удаленности от бетонных заводов мест потребления, характера дорог, объемов и степени рассредоточенности бетонных работ, темпов бетонирования и др. Так, например, следует учитывать, что при перевозках сухих компонентов бетонных смесей на 26...30 % повышается производительность бетонных заводов за счет сокращения технологического цикла и расширяется радиус их действия, а при перевозках готовых смесей наиболее высок коэффициент использования геометрической емкости барабана — до 75 %. При обслуживании крупных объектов может, например, оказаться экономичной организационная схема, при которой с завода на объект перевозится не готовая смесь, а ее отдозированные сухие составляющие. На объекте смесь загружается в автобетоносмесители, которые приготовляют бетонную смесь в пути и доставляют ее к месту укладки. При такой организации работ сокращаются холостые пробеги автобетоносмесителей и тем самым потребность в этих сравнительно дорогостоящих машинах. Расширение технологических возможностей автобетоносмесителей идет по пути увеличения емкости смесительного барабана — до 6; 9 м3 и более, выпуска машин в «северном исполнении» т. е. приспособленных для работы при отрицательных температурах, создания машин с фронтальной разгрузкой, т. е. с горловиной смесительного барабана, обращенной в сторону кабины водителя, что упрощает эксплуатацию автобетоносмесителя в стесненных условиях строительной площадки. Транспортирование бетонных смесей по трубам. Этот вид транспорта эффективно используется для перемешивания бетонных смесей на строительной площадке и в пределах возводимого объекта. Основным его технологическим преимуществом является возможность бесперегрузочной подачи бетонной смеси по горизонтали и вертикали, в том числе в густоармированные конструкции и трудонодоступные для других средств механизации участки. Трубопроводный транспорт бетонных смесей осуществляется бетононасосами и пневмонагнетателями. Бетононасосы являются универсальными машинами с широким диапазоном технологических возможностей. Они позволяют с высокой степенью интенсивности (от 5 до 80 м3/ч и более) доставлять бетонные смеси на расстояние до 400 м по горизонтали и до 100 м и более по вертикали. 100 Для повышения мобильности бетононасосов их можно устанавливать на прицепы. Работа таких бетононасосов осуществляется по схеме переезд — бетонирование — переезд. Автобетононасос является более мобильным вариантом бетононасоса. При этом насос устанавливают на шасси автомобиля и оборудуют гидравлически управляемой манипуляционной стрелой распределения бетонной смеси. По стреле, состоящей из трех ширнирно-сочлененных секций, проходит бетоновод, заканчивающийся гибким шлангом. Это позволяет с одной стоянки машины подавать бетон на высоту до 30 м и в любую точку бетонируемого объекта в радиусе 35...40 м по горизонтали. Бетононасосом придается комплект стальных труб, состоящий из набора основных и добротных секций с быстросъемными соединениями. Гидравлические бетононасосы развивают более высокие давления, чем насосы с механическим приводом. Это позволяет применять облегченные трубопроводы с внутренним диаметром 10 мм. Во избежание потерь давления трассу бетоновода следует прокладывать по наименьшему расстоянию между бетононасосом и местом укладки, — с минимальным числом поворотов и других сопротивлений. Для весьма ориентировочных расчетов бетоновода можно считать, что его вертикальные участки и колена с углом поворота 90, 45 и 30 ° эквивалентны по сопротивлению горизонтальным участкам длиной соответственно 8, 12, 7 и 5 м. Предназначенные к перекачиванию бетонные смеси должны быть удобоперекачиваемыми, т. е. обладать такими свойствами, которые исключали бы при движении по бетоноводу возможность нарушения вязкости и однородности и, следовательно, образование пробок. Это достигается соответствующим подбором состава бетона, при котором в зоне контакта со стенками трубопровода образуется пристенный смазывающий пленочный слой, а также применением пластифицирующих добавок. Особой технологической задачей является обеспечение удобоперекачиваемости бетонных смесей на пористых заполнителях. Дело в том, что такие смеси отличаются большой межзерновой пустотностью и повышенной водопотребностью заполнителей. При перекачивании это приводит к повышенной сжимаемости бетонной смеси и усиленному поглощению воды заполнителями. В свою очередь, это вызывает потерю подвижности смеси и ухудшение ее транспортабельных свойств. Удобопе- рекачиваемость бетонных смесей на пористых заполнителях может быть обеспечена путем предварительного насыщения во- Дой заполнителей в открытых емкостях или с предварительным вакуумированием заполнителя или введения в смесь дополнительного расчетного количества воды, обеспечивающего компенсацию водопоглощения заполнителей. Учитывая, что бетонная смесь быстро теряет свою подвижность при перерывах в работе более 30 мин, ее активизируют, 101
включая периодически насос. По окончании рабочей смены бето- новод промывают. Экономическая обоснованность применения бетононасосов. При четкой организации работ производительность бетононасоса примерно, при прочих равных условиях, более чем в 3 раза выше по сравнению с использованием для подачи бетонной смеси башенного крана, а сменная выработка одного рабочего за смену может достигать 30...40 м3, в то время как этот показатель при использовании башенного крана и бадьи обычно не превышает 4...6 м3. Важным условием эффективной (экономичной) работы бетононасоса является наличие четко взаимоувязанной технологической цепочки: бетонный завод — автобетоносмеситель — бетононасос или бетонный завод-самосвал (бетоновоз) — активный перегружатель — бетононасос. С этой целью создаются так называемые бетоноукладочные комплексы, в которые включают нормокомплект оборудования: автобетононасос, автобетоносмесители или самосвалы с перегружателем, устройство для двусторонней связи, вибраторы и другое необходимое оборудование. Экипаж автобетоноукладочного комплекса обычно состоит из машиниста-оператора автобетононасоса и его помощника, шоферов автобетоносмесителей, слесаря и бригады бетонщиков. Сменная производительность таких комплексов может составить 300... 400 м , а сменная выработка на одного человека бригады более 30 м3. Пневмотранспортирование бетонных смесей применяется при подаче на высоту не более 50 м и по горизонтали не более 200 м. Для подачи пластичных бетонных смесей применяют пневмо- транспортные установки (ПТУ). Однако ввиду большого расхода сжатого воздуха (до 30 м3 на 1 м3 бетона) и высоких скоростей подачи (3...5 м/с) их используют в основном для доставки бетонной смеси в труднодоступные для других механизмов места. При необходимости подачи жестких бетонных смесей или растворов (осадка конуса 3...4 см), не перекачиваемых бетононасосами, могут применяться пневмотранспортные установки, оборудованные смесителем и устройством для порционной выдачи в трубопровод бетонной смеси. Установившееся движение разделенных воздушными прослойками порций бетонной смеси снижает сопротивление движению и обеспечивает ее подачу, при осадке конуса 0...6 см на высоту до 50 м или по горизонтали на 250 м. При этом экономия по сравнению с традиционными методами транспортирования составляет на 1 м уложенного бетона 0,95 руб. и 0,22 чел-смен. Транспортирование и распределение бетонных смесей конвейерами, бетоноукладчиками и строительными кранами. Ленточные конвейеры наиболее производительно используются при интенсивном бетонировании массивных конструкций, расположен- 102 ных на уровне или ниже уровня земли. Они могут подавать бетонную смесь без расслаивания под углом до 20...30°, имеют высокую производительность и возможность транспортирования малоподвижных бетонных смесей. Вместе с тем их применение ограничено при отрицательных температурах и в условиях сухого жаркого климата. Вибрационные конвейеры (или виброжелоба) применяют в основном в качестве промежуточного механизма для подачи бетонной смеси в конструкции, расположенные ниже уровня земли. Во избежание расслаивания бетонной смеси под влиянием вибрации дальность подачи вибрационными конвейерами не должна превышать 15...20 м, а угол спуска смеси 5...15% к горизонту. Транспортирование бетонных смесей строительными кранами. Их применение для транспортировки бетонной смеси в бадьях оправдано, если соблюдены следующие условия: использование крана на подаче бетонной смеси не скажется на темпах сопутствующих работ, вылет и высота подъема грузового крана обеспечивают доставку бетона к месту укладки в любую точку бетонируемого горизонта, объем и интенсивность бетонных работ обеспечиваются производительностью крана. Для транспортировки бетонной смеси кранами обычно применяются бадьи объемом от 0,35 до 3 м . При этом нужно иметь в виду, что технологическая совместимость (по объему бадей со средствами доставки бетонных смесей позволяет повысить среднечасовую производительность в 2...6 раз и почти вдвое снизить удельные трудовые затраты. 8.3. Укладка и уплотнение бетонных смесей Укладка бетонной смеси. Перед бетонированием проверяют и оформляют актом на скрытые работы) соответствие проекту опалубки, арматуры, закладных частей, анкерных болтов и т. д., а также правильность устройства основания. На формующие поверхности опалубки (соприкасающиеся с бетоном), выполненные из гидрофильных материалов и не имеющих покрытий, наносят смазки или полимерные покрытия, исключающие прилипание бетона. Перед бетонированием очищают от грязи и ржавчины арматуру, закладные детали и анкерные болты, резьбовую часть которых смазывают солидолом. Бетонную смесь следует разгружать в опалубку как можно ближе к месту ее укладки. Попытки горизонтального перемещения порций бетонной смеси приводят к ее расслаиванию и усилению водоотделения. Важной технологической задачей является и сведение к возможному минимуму высоты свободного сбрасывания бетонной смеси при ее гравитационной укладке в опалубку или применение специальных хоботов, сводящих к минимуму расслаивание. юз
Устройство рабочих швов. Для обеспечения монолитности железобетонных конструкций рекомендуется там, где это возможно, осуществлять непрерывную укладку бетонной смеси. Однако в большинстве случаев при возведении обычных железобетонных конструкций перерывы в бетонировании неизбежны, поэтому устраивают рабочие швы (рис. 8.6). Места сопряжений ранее уложенного и свежего бетона рекомендуется устраивать в нулевых точках расчетных эпюр моментов. Рабочие швы в вертикальных элементах (колонны, пилоны) должны быть горизонтальными и перпендикулярными граням элемента. В балках, прогонах и плитах рабочий шов распола- о) б) в) Рис. 8.6. Расположение рабочих швов при бетонировании конструкций: а — в - колонн, г — бетонирование в направлении, параллельном балкам; д — то же, перпендикулярно балкам; / — прогоны; 2 — балки; /—L..IV—IV — места возможных рабочих швов 104 гают вертикально, так как наклонный шов (в плоскости действия скалывающих напряжений) ослабляет конструкцию. Если уложенный бетон еще сохраняет некоторую подвижность, то, для того чтобы не нарушить сцепления с арматурой, при укладке свежего бетона необходимо избегать сотрясений опалубки и на расстоянии до 1 м стыка не применять вибраторов. Если же бетон уже достиг прочности не менее 1... 1,2 МПа, то бетонирование поверхности, непосредственно примыкающей к стыку, ведут обычным способом. Для лучшего сцепления ранее уложенного бетона со свежим поверхность стыка очищают от цементной пленки, насекают, тщательно промывают или продувают сжатым воздухом и покрывают тонким слоем цементного раствора. Для сложных железобетонных конструкций (арки, своды, резервуары и т. д.) места возможных рабочих швов указывают в проектах. При бетонировании колонн рабочие швы можно устраивать на уровне верха фундамента и у прогонов балок или подкрановых консолей, а в безбалочных перекрытиях — у основания капителей. Рамные конструкции, как правило, следует бетонировать без перерыва. В исключительных случаях (при вынужденных перерывах) рабочие швы располагают в ригеле рамы на некотором расстоянии от стойки. При устройстве ребристых железобетонных перекрытий бетонирование рекомендуется вести в направлении, параллельном второстепенным балкам, без швов в прогонах. Балки и плиты бетонируют одновременно. В балках значительных размеров рабочие швы находятся на расстоянии 20... 30 мм от нижней поверхности плиты. При бетонировании плоских плит шов выполняют в любом месте плиты по ее короткой стороне. При устройстве температурных и осадочных швов в процессе бетонирования закладывают деревянные, обернутые толем прокладки, которые затем удаляют, оставляя свободный зазор. Уплотнение бетонной смеси. При возведении монолитных конструкций для уплотнения бетонной смеси применяют вибрирование и вакуумирование. При вибрировании бетонной смеси передаются колебания. Они нарушают силы внутреннего трения и сцепления между частицами, смесь приобретает свойства тяжелой структурной жидкости, обладающей текучестью (свойство, тиксотропности), и хорошо заполняет опалубочную форму. При этом частицы занимают наиболее устойчивое положение, а под воздействием возникающего давления из смеси удаляется воздух. Все это и обеспечивает более плотную структуру бетона. Процесс вибрирования бетонной смеси характеризуется двумя взаимосвязанными параметрами: амплитудой и частотой колебаний. Для уплотнения бетонных смесей применяют вибраторы с частотой колебаний 2800...20 000 в минуту. К низкочастотным 105
относят вибраторы с частотой до 3500 кол/мин и амплитудой 3 мм, к средне- и высокочастотным соответственно 3500... 9000 кол/мин и 0,1 — 1 мм. При высокочастотной вибрации уменьшается необходимая мощность вибратора и сокращается продолжительность вибрирования. Высокочастотные вибраторы выгодно применять для тонкостенных конструкций и мелкозернистых бетонов. В строительстве обычно используют электромеханические вибраторы, состоящие из электромотора и эксцентрично насаженного на вал груза (дебаланса). В результате вращения дебаланса возникают колебания, передаваемые бетонной смеси. По характеру передачи колебаний на бетон различают внутренние, наружные и поверхностные вибраторы (рис. 8.7). Рис. 8.7. Схемы вибраторов а — внутренний (глубинный); б— вибрационный пакет; в — наружный вибратор; г — поверхностный вибратор; д — плоскостной внбронзлучатель; 1 — амортизатор; 2 — электромотор; 3 — гибкий вал; 4 — дебаланс; 5 — траверса; 6— гибкая подвеска; 7 — стальная плита; 8 — рама; 9 — трос; 10 — площадка 106 Внутренние (глубинные) вибраторы применяют при бетонировании фундаментов, колонн, прогонов, балок и т. д. Глубин- Hbie вибраторы выпускают различных типов: с вибробулавой, с суженным наконечником (виброштык) для вибрирования бетона густоармированных конструкций, с гибким валом и вибронаконечником в виде плоскостного виброизлучателя. При бетонировании массивных конструкций используют вибрационные пакеты. В таком пакете на одной траверсе закреплено несколько глубинных вибраторов. Вибропакеты подвешивают к грузовому крюку крана. Для этой же цели используют плоскостные виброизлучатели, представляющие собой жесткую плиту, соединяющую два одновальных вибратора с дебалансами, вращающимися в разные сторотны. Активная зона действия такого вибратора возрастает в 3...4 раза, а интенсивность бетонирования массивных конструкций может быть увеличена на 30-35%. Поверхностные вибраторы необходимы при бетонировании плит покрытий, полов, дорог и т. д. Они выполнены в въАе металлической площадки с установленным на ней вибрационным электромеханическим устройством или вибробруса (виброрейки). Для защиты рабочего от вибрационных воздействий вибратор передвигают дистанционно с помощью гибкой подвески. Максимальная толщина слоя бетона, при котором применение поверхностных вибраторов эффективно, доходит при однорядном армировании до 25, при двойном — до 12 см. Наружные вибраторы крепят к опалубке, их применяют при бетонировании густоармированных тонкостенных конструкций. Продолжительность вибрирования на одной позиции принимается для внутренних вибраторов 20...50 с, для поверхностных — 30...60, для наращивания — 50...90 с. Вакуумирование бетона заключается в уплотнении бетонной смеси за счет отсоса из нее свободной, химически не связанной воды и воздуха. Вакуумирование обеспечивает возможность достижения сразу после вакуумирования прочности бетона 0,3...0,5 МПа, достаточной для частичной или полной распалубки бетонируемой конструкции; ускорение твердения бетона, при котором прочность при сжатии уже в возрасте 1...2 дней увеличивается на 40...60 %, а в возрасте 5...7 дней на 35...40 %; уменьшение по сравнению с вибрированным бетоном усадочных деформаций; повышение морозостойкости бетона. Вакуумирование наиболее эффективно для тонкостенных конструкций (не более 25...30 см) с большой площадью поверхности (рис. 8.8). Процесс вакуумирования заключается в следующем: на поверхность свежеуложенного бетона устанавливают вакуум-щиты, включенные через всасывающие шланги в магистральную линию с вакуум-насосом. Жесткий вакуум-щит состоит из короба размером примерно 100 X 125 см с герметизирующей прокладкой 107
Рис. 8.8. Схема вакуумирования вертикальных конструкций: / — щитовая опалубка; 2 — вертикальная вакуум-трубка из объемных пористых фильтров; 3 - патрубки вакуум-системы; 4 — коллектор по контуру. Нижняя часть вакуум-щита состоит из основы в виде двух металлических сеток и натянутой по ним фильтрующей основы. При включении насоса в полости щита образуется вакуум, из бетона отсасывается воздух и свободная вода, которая направляется в водосборник. 8.4. Специальные способы бетонирования К специальным способам бетонирования относят: торкретирование, подводное бетонирование, раздельное бетонирование, безвибрационное бетонирование, пневматическое бетонирование. Торкретирование заключается в нанесении под давлением в струе сжатого воздуха жестких сухих или готовых бетонных смесей и растворов с минимальным водоотделением на бетонную поверхность, деревянную, сетчатую или пневматическую опалубки. При торкретировании сухими смесями сухую цементно-пес- чаную смесь загружают в цемент-пушку и под давлением сжатого воздуха 0,2...0,4 МПа по рукаву подают к насадке, где, смешивая с подаваемой по второму рукаву водой со скоростью 120...140 м/с, наносят слоями на обрабатываемую поверхность. Торкретирование готовой смесью выполняют без подачи в насадку воды (рис. 8.9). Торкретирование обеспечивает по сравнению с обычным бетоном более высокие плотность, водонепроницаемость, морозостойкость, адгезию к ранее уложенным бетонам. Разновидностью торкретирования является шприц-бетон или набрызг-бетон. Суть его в том, что с помощью набрызг- установки по шлангу под давлением подают отдозированную бетонную смесь с крупностью фракций до 20...25 мм. В насадку 108 Рис. 8.9. Схема торкретирования готовыми смесями: 1 — патрубки для сжатого воздуха; 2 — рукоять затвора; 3 — рукав для воздуха; 4 — рукав для подачи материала; 5 — насадка; б — корпус нагнетателя; 7 — готовая бетонная смесь д по второму рукаву с внутренним диаметром подают воду с напором не менее 0,6 МПа. Перемешанную в смесительной камере увлажненную смесь со скоростью 100...120 м/с наносят на торкретируемую поверхность. Этот метод используется как для обычного торкретирования, так и для бетонирования самых различных конструкций, например тонкостенных конструкций сложной конфигурации, бетонирование которых производится по сетке, закрепленной на вантовой сети, заглубленных в грунт сельскохозяйственных хранилищ и т. д. Подводное бетонирование применяют при строительстве опор мостов, днищ спускных колодцев и других сооружений, возводимых в водоемах или в условиях высокого стояния грунтовых вод. Существует два основных способа подводного бетонирования: вертикального перемещения трубы (ВПТ) и восходящего раствора (ВР) (рис. 8.10). Способ вертикального перемещения трубы заключается в том, что бетонную смесь с осадкой конуса 16...20 см через загрузочную воронку подают в опущенные до основания будущего сооружения трубы. По мере повышения уровня бетона трубу с помощью полиспаста и лебедки поднимают и лишние звенья удаляют. Радиус действия трубы не должен превышать 6 м, при этом нижний конец трубы должен быть постоянно заглублен в бетонную смесь не менее чем на 0,7 м. 109
ФЖк V////// Рис. 8.10. Способы подводного бетонирования: а — подводное бетонирование способом восходящего раствора; / — каменно-щебе- ночная наброска; 2—бетон; 3— шпунтовое ограждение (опалубка); 4 — ограждение; 5 — настил; 6 — шахта; 7 — труба; 8 — лебедка; 9 — рукав для подачн раствора; 10 — растворонасос; б — подводное бетонирование способом вертикально перемещающихся труб; / — опалубка; 2 — труба; 3 — загрузочная воронка; 4 — бето- новод; 5 — кран для подъема трубы Для предотвращения вымывания укладываемой бетонной смеси, цемента и частиц песка участок бетонирования защищают от притока воды шпунтовыми ограждениями или специально изготовленной опалубкой. Метод ВПТ экономически целесообразно применять при предельной глубине не более 50 м. по Способ восходящего раствора заключается в том, что через стальные трубы диаметром 37... 100 мм, установленные в ограждающих шахтах из швеллеров, в каменную наброску подают раствор, который, заполняя в ней пустоты, образует монолит. При высоте бетонируемого блока более 10 м раствор подают под давлением растворонасосами. При заливке через ограждающие шахты по ходу бетонирования трубу поднимают, оставляя нижний конец трубы заглубленным на 0,8... 1 м в растворе. Преимуществом способа ВР по сравнению со способом ВПТ является раздельная укладка крупного заполнителя и раствора, что исключает возможность расслаивания смеси при транспортировании и ее укладке. Раздельное бетонирование заключается в подаче цементно- песчаного раствора в пустоты между крупным заполнителем, предварительно уложенным в опалубку бетонируемой конструкции. Он применяется при возведении железобетонных резервуаров, где требуется повышенная водонепроницаемость бетона; при бетонировании густоармированных конструкций или выполнении бетонных работ в труднодоступных местах, при бетонировании в условиях интенсивного притока грунтовых вод и т. д. Различают два способа раздельного бетонирования — гравитационный и инъекционный. В первом случае раствор проникает в крупный заполнитель под действием сил тяжести, во втором — под давлением, образуемым нагнетанием. Метод нагнетания более эффективен и применяется при бетонировании тонкостенных конструкций. При толщине конструкции более 1 м нагнетание раствора в крупный заполнитель производится через стальные инъекционные трубы, устанавливаемые в опалубку, а при толщине конструкции менее 1 м — через боковые инъекционные отверстия в опалубке (рис. 8.11). Раздельное бетонирование позволяет использовать более крупный заполнитель, применять более эффективную механизацию транспортных процессов, так как транспортировать крупный заполнитель и отдельно раствор проще, чем бетонную смесь; повысить водонепроницаемость сооружения. Одним из факторов, влияющих на экономические показатели способа раздельного бетонирования, является стоимость опалубки. Дело в том, что при раздельном бетонировании и особенно при инъекционном способе возникают большие чем при традиционном методе бетонирования нагрузки на опалубку, а это делает необходимым применение более прочной, жесткой и, следовательно, более дорогой опалубки. Эти ограничения не касаются тех случаев, когда бетонирование ведется в распор или в жесткой несъемной опалубке. Безвибрационное бетонирование заключается в заполнении опалубочной формы бетонной смесью под воздействием сил гравитации или механически создаваемого напорного давления. При безвибрационном бетонировании полный или даже in
Рис. 8.11. Схема раздельного бетонирования: а — расположение трубы в крупном заполнителе; / инъекционные трубы; 2 - контрольные трубы; б — расположение инъекционных отверстий в опалубке тонкостенной конструкции частичный отказ от вибрационной обработки позволяет на 50...60 % уменьшить трудоемкость ручных формовочных операций, экономить на каждом кубометре уложенного бетона 1,5... 2 кВт-ч, существенно увеличить срок службы опалубки, а также обеспечивает более высокое качество лицевых поверхностей бетонируемых конструкций и, как следствие, на 70...80 % снизить трудоемкость последующих доводочных работ. Различают две технологии безвибрационного бетонирования: литьевую (гравитационную) с укладкой и распределением в конструкции бетонной смеси под действием собственной массы, без применения вибрации или с кратковременной вибропроработкой густоармированных участков конструкции; напорную технологию с заполнением опалубки литой или высокопластичной бетонной смесью под действием гидродинамического напора, создаваемого нагнетательным механизмом, например бетононасосом (рис. 8.12). При литьевой технологии гравитационный эффект наиболее полно реализуется при показателе подвижности литой смеси 18...20 см. Укладка литых бетонных смесей сводится к заливке в опалубку при помощи бетононасоса или специального бункера, оборудованного хоботом. Пневматическое бетонирование монолитных конструкций производится по предварительно надутой опалубке или с пневматическим подъемом свежеотформованной конструкции в проектное положение на надуваемой опалубке. Бетонирование по мягкой надутой опалубке в принципе не отличается от бетонирования по обычной. Однако из-за недостаточной жесткости пневматической опалубки наиболее приемлемым решением является бетонирование методом набрызг- бетона с использованием устройств, исключающих передачу 112 Рис. 8.12. Бетонирование конструкций методом напорного бетонирования: / — автобетоносмеситель; 2 — автобетононасос; 3 — распределительная стрела: 4 - гибкий бетоновод; 5 — скважина нагрузок от сопловщиков и подмостей на надутую опалубку. Бетонирование с пневматическим подъемом свежеотформованной конструкции в проектное положение заключается в том, что замкнутая (с днищем) пневмоопалубка сферической или цилиндрической формы расстилается в горизонтальной плоскости на предварительно подготовленном основании. По ней укладывается слой облицовки, при необходимости — слой утеплителя, устанавливается арматура и производится бетонирование плоской плиты. Еще до того, как цемент начал схватываться, в оболочку подается воздух и последняя поднимается, поднимая в проектное положение свежеотформованную конструкцию. После того как бетон набрал необходимую прочность, оболочка осаживается и через специальный проем удаляется, а мелкие трещины в верхней зоне оболочки или раскрытия в растянутой части наружных ребер, если таковые имеются, заделываются. Применение этого метода бетонирования рационально для простейших оболочек сводчатого типа пролетом не более 12...15 м (различного рода укрытия для техники и др.). 8.5. Технология бетонирования наиболее распространенных конструкций Технология бетонирования конструкций принимается с учетом типа конструкции, ее расположения на здании или сооружении, климатических условий, наличия энергетических ресурсов
Фундаменты и массивы в зависимости от объема, заглубления, их высоты и других особенностей могут бетонироваться с использованием следующих технологических схем: с разгрузкой смеси из транспортного прибора непосредственно в опалубку с передвижного моста или эстакады, с помощью вибропитателей, виброжелобов, бетононасосов или бадьями с помощью кранов. При бетонировании малоармированных фундаментов и массивов применяют жесткие бетонные смеси с осадкой конуса 1... 3 см. При этом в целях экономии цемента в такие конструкции разрешается укладывать камни размером 120...200 мм (изюм) в объеме 20...25 %. При бетонировании крупных малоармированных фундаментов и массивов для уплотнения бетонной смеси применяют вибропакеты. Бетонирование конструкций каркасов зданий. Для бетонирования густоармированных колонн сечением менее 0,6X0,6 м обычно применяют бетонные смеси с осадкой конуса 6...8 см. При большем сечении колонн может применяться бетонная смесь с осадкой конуса 4...6 см. Перед укладкой бетонной смеси место примыкания колонны к фундаменту через нижнее окно в коробе опалубки очищается от строительного мусора. Затем в опалубку укладывают слой цементного раствора или слой мелкозернистого бетона толщиной 5...20 см (это исключает образование раковин у основания колонны). Колонны высотой до 5 м и сечением с размерами сторон до 0,8 м бетонируют сразу на всю высоту до низа примыкающих прогонов, балок или капителей. При этом смесь подают бадьями и разгружают в приемный бункер хобота. Уплотняют бетонную смесь внутренними вибраторами. Колонны высотой более 5 м бетонируют ярусами, до 2 м — с загружением бетонной смеси и ее вибрированием через боковые окна в стенках короба (рис. 8.13). Главные балки, прогоны и плиты в ребристых перекрытиях бетонируются одновременно. Бетонирование прогонов, балок и плит следует начинать через 1...2 ч после бетонирования колонн и первоначальной осадки в них бетона. Отдельно от плит с устройством рабочего шва на уровне низа плиты бетонируют балки и прогоны высотой более 0,8 м. Для бетонирования густоармированных прогонов и балок применяют бетонные смеси с осадкой конуса 6...8 см и крупностью фракций заполнителя до 20 мм. Уплотнение смеси в таких конструкциях производят внутренними вибраторами, оснащенными при необходимости наконечниками (виброштыками). Плиты перекрытия бетонируют сразу на всю толщину и уплотняют поверхностными вибраторами. Арки и своды пролетом менее 15 м бетонируют непрерывно одновременно с двух сторон от пяты к замку. Своды пролетом более 15 м бетонируют отдельными участками. Бетонную смесь укладывают полосами одновременно на трех участках в замке и у пят После этого бетонируют отдельные полосы- 114 "ис. 8.13. Схема бетонирования конструкций зданий: - схемы бетонирования колонн; а — бетонирование колонн до 5 м; б — то же, высотой более 5 м; в — то же, с густой арматурой балок; / — арматура; 2 — бадья; 3 - хомуты; 4 — опалубка; 5 — звенный хобот; 6 - приемная воронка; 7 — съемный щит; 8 вибра- Т°Р с гибким валом; 9 карман; 10 — арматура балки, //— схема бетонирования стен; е — послойное бетонирование; д — бетонирование высоких и густоармированных стен с Наращиванием опалубки; е — бетонирование через карманы; / - опалубка; 2 — звен- НЬ1й хобот; 3 - бадья; 4 — разделительная опалубка в рабочем шве; 5 — арматурный Каркас; 6 — карман
Между ними оставляют усадочные зазоры по 20...30 см, которые заделывают малоподвижной бетонной смесью через 5...7 дней после бетонирования полос. Возведение жилых и гражданских зданий из монолитного бетона. Наряду с развитием полносборного строительства в стране наметилось интенсивное развитие методов монолитного домостроения. Эта тенденция обусловлена следующим: возможностью автономного строительства зданий в районах, удаленных от предприятий полносборного домостроения; меньшими капиталовложениями на создание производственной базы и ресур- соемкостью; возможностью возводить здания повышенной этажности с самой различной планировочной структурой; повышенной устойчивостью зданий к сейсмическим и другим воздействиям. При возведении многоэтажных зданий определились три технологических метода, различаемых в основном по конструктивно-технологическим особенностям используемых опалубочных систем: возведение зданий в скользящей опалубке; крупнощитовой и блочной переставных опалубках; в объемно-переставной (туннельной) опалубке. При возведении малоэтажных зданий из монолитного бетона используют мелко- и крупнощитовую систему опалубки. До недавнего времени в многоэтажном монолитном домостроении определенный приоритет отдавался методу возведения зданий в скользящей опалубке. Однако практика возведения зданий в скользящей опалубке выявила целый ряд недочетов метода, в том числе: сложность возведения стен переменной по высоте здания толщины и устройства перекрытий; проблемы, возникающие в связи с наличием оконных проемов; сложность получения бездефектных лицевых поверхностей и декоративной отделки фасадов и др. Поэтому метод возведения многоэтажных зданий в скользящей опалубке используется в основном для бетонирования ядер жесткости. Наиболее универсальным и технологичным методом при возведении многоэтажных монолитных и сборно-монолитных зданий является бетонирование в крупнощитовой опалубке, в том числе и в блочном исполнении. Метод бетонирования в объемно-переставной (туннельной) опалубке применяется при возведении из монолитного бетона многоэтажных зданий большой протяженности с несущими поперечными стенами. Сущность метода заключается в бетонировании перекрытий и несущих поперечных стен с применением блоков туннельной опалубки, набираемых из секций или в виде укрупненных на земле блоков и переставляемых с этажа на этаж (рис. 8.14). При возведении многоэтажных зданий рационально применение литых бетонных смесей с подвижностью по осадке стандартного конуса порядка 16... 18 см. При этом за счет лучшей их удобоукладываемости трудоемкость подачи и укладки бетонных смесей снижается на 30...35 %, а возможность получения более Пб Рис. 8.14. Схема установки объемно-переставной опалубки: I...1V — последовательность установки секций объемно-переставной опалубки; / — стык секций; 2 — консольные подмости; 3 — телескопические наклонные стойки для крепления торцовых щитов; 4,6- ограждение; 5 — торцовая опалубка качественных лицевых поверхностей конструкции уменьшает затраты труда на последующих отделочных работах на 16...20 %. Применение литых смесей позволяет на 15...20 % уменьшить суммарные энергозатраты. 8.6. Производство бетонных работ в неблагоприятных климатических условиях Производство бетонных работ при отрицательных и пониженных температурах. В Советском Союзе при отрицательных температурах в монолитные бетонные и железобетонные конструкции ежегодно укладывается около 35...40 млн. м3 бетона. Для твердения цементного камня наиболее благоприятная температура от 15 до 25 °С, при которой бетон на 28-е сутки практически достигает стабильной прочности. При отрицательных температурах вода, содержащаяся в бетоне, увеличивается в объеме примерно на 9 %. В результате микроскопических образований кристаллов и линз льда в бетоне возникают силы Давления, нарушающие новообразовавшиеся структурные связи, Которые в дальнейшем при твердении в нормальных температурных условиях уже не восстанавливаются и прочность бетона снижается на 15...20 %. Кроме того, вода образует вокруг крупного заполнителя обволакивающую пленку, которая при оттаивании нарушает сцепление и, следовательно, монолитность бетона. При раннем замораживании увеличивается его пористость, снижается прочность, морозостойкость и водонепрони- 117
цаемость. Бетон делается неустойчивым к проникающим воздействиям и других внешних сред, в том числе и агрессивных. Критической прочностью называют прочность, при которой замораживание бетона уже не может нарушить структуру бетона и повлиять на его конечную прочность. При проектировании производства бетонных работ должны одновременно решаться две взаимосвязанные задачи: технологическая и экономическая: Первая заключается в достижении критической или проектной прочности за счет применения соответствующих методов приготовления, транспортирования бетонной смеси и выдерживания бетона. Вторая сводится к наиболее экономному ведению работ. При этом следует иметь в виду, что при производстве бетонных работ в зимнее время себестоимость транспортирования и укладки бетона и ухода за ним возрастает в 2...2,5, а трудоемкость этих процессов в 1,5...2 раза. Поэтому выбор методов зимнего бетонирования должен производиться на основании технико-экономического анализа. Наряду с другими одним из важнейших показателей является удельный расход энергетических ресурсов. Существуют следующие методы выдерживания бетона в зимних условиях. Выдерживание в искусственных укрытиях (тепляках), где с помощью отопительных устойств поддерживается температура, необходимая для нормального твердения бетона. Выдерживание бетона в тепляках не ускоряет сроков твердения бетона по сравнению с выдерживанием в летних условиях и связано с дополнительными расходами, поэтому этот метод неэкономичен и используется лишь при особой необходимости. Термосные методы выдерживания бетона. Метод термоса в своем «чистом» виде является безобогревным методом и, следовательно, экономичным. Его сущность состоит в том, что бетон, имеющий температуру 15...20 °С, укладывается в утепленную опалубку. За счет начального теплосодержания бетонной смеси и теплоты, выделяемой в процессе гидратации (явление экзотермии), бетон набирает заданную прочность до того момента, когда в какой-либо части забетонированной конструкции температура упадет до 0 °С. Продолжительность остывания бетона до 0 °С определяется расчетом, в котором учитываются температура воздуха, начальная и средняя температура бетона, расход цемента на 1 м3 бетона и его тепловыделение, общее термическое сопротивление опалубки, температура наружного воздуха, модуль поверхности бетонируемой конструкции. Продолжительность остывания должна быть достаточной для достижения как минимум критической прочности. Применение метода термоса наиболее эффективно для массивных конструкций с модулем поверхности до 6*. * Модулем поверхности называют отношение площади охлаждаемых по верхностей к объему конструкции. 118 Эффективность метода термоса в значительной мере зависит от температуры бетона в момент его укладки в опалубку, однако во избежание потери подвижности температура бетона при выходе из бетоносмесительной машины не должна превышать 35...45 °С. В процессе перевозки и укладки смеси при температуре ниже —20 °С бетонная смесь остывает на 15... 20 °С. При низких температурах, перевозке смеси на расстояние по 5 км и неизбежных одной-двух перегрузках применение метода термоса оказывается возможным лишь для очень массивных конструкций с модулем поверхности 1.5...3. В этих условиях область применения метода термоса может быть расширена за счет применения метода форсированного предварительного электроразогрева бетонной смеси (метод «горячего термоса»). Его сущность заключается в том, что бетонную смесь перед укладкой в опалубку в течение 5... 15 мин интенсивно разогревают до 70...90 °С в специальных бадьях, оснащенных электродами, или в кузовах автомобилей с помощью опускной гребенки электродов, сразу укладывают в неутепленную или малоутепленную опалубку и уплотняют до начала схватывания смеси (рис. 8.15). Этот метод по сравнению с другими способами электропрогрева также экономичен по затратам энергии, расход которой составляет не более 40...50 кВт-ч на 1 м3 бетона. Разновидностью способа электротермоса является метод форсированного электроразогрева бетонной смеси сразу после ее укладки в опалубку с последующим повторным вибрированием. В данном случае разогрев смеси непосредственно в опалубке исключает преждевременную потерю подвижности, а повторное вибрирование сводит к минимуму возможность структурных нарушений, возникающих при форсированном разогреве. Этот метод более экономичен, так как по сравнению с методом Рис. 8.15. Схема форсированного предварительного электроразогрева бетонной смеси: / — бетонный завод; 2 — бетоновоз; 3 — электробадьи; 4 — распределительное устройство; 5 — кран; 6 — укладка смеси 119
предварительного электроразогрева требует меньшего расхода электроэнергии. Мощность, необходимая для форсированного разогрева бетонной смеси, Р = WQ/(nKcosq>), (8.1) где W — расход электроэнергии, необходимой для разогрева 1 м3 бетонной смеси, кВт-ч/м3; Q — темп укладки бетонной смеси, м3/сут; h — время работы в сутки, ч; К—коэффициент использования оборудования по времени. Электротермообработка бетона. Такой метод выдерживания должен предусматривать получение требуемой прочности бетона в необходимые сроки при минимально возможном расходе энергетических ресурсов. Методы электротермообработки можно разделить на три группы: электродный прогрев, индукционный и электрообогрев с применением различного рода электронагревательных устройств. Электродный прогрев бетонных и железобетонных конструкций основан на превращении электрической энергии в тепловую при прохождении тока через свежеуложенный бетон, который с помощью электродов включается в электрическую цепь (рис. 8.16). Для этой цели применяется переменный ток пониженного напряжения (50...100 В). В отдельных случаях при прогреве малоармированных конструкций может быть разрешен бестрансформаторный прогрев с напряжением электрического тока 120... 220 В. Электроды различают внутренние (стержневые, струнные) и поверхностные (нашивные, плавающие). / ш -0- ж ч#- ta О^ 10 % \; Рис. 8.16. Схема электродного прогрева бетонных и железобетонных конструкций: ' / — сеть 380 В; 2 — щит высокой стороны; 3 — трансформатор; 4 шит низкой стороны; 5 — блок управления; 6 — коммутационный блок; 7 — софит; 8 — отводы; 9 — бетонируемая конструкция; 10 — термодатчик 120 Стержневые электроды изготовляют из 16...10-миллимет- ровой арматурной стали. Их применяют для прогрева фундаментов, балок, прогонов, колонн, массивных плит и других конструкций. Струнные электроды изготовляют из арматурной стали диаметром 6... 16 мм и применяют в основном для прогрева колонн и слабоармированных стен. Расстояние между одиночными электродами для напряжения до 65 В принимается не менее 20...25 см, при более высоких напряжениях — 30...40 см. Допустимые расстояния между электродами и арматурой в зависимости от напряжения в начале прогрева составляют от 5 см при напряжении 51 В до 50 см при напряжении 220 В. Нашивные электроды через 10...20 см нашивают на плоскость опалубки, соприкасающуюся с бетоном. Концы нашивных электродов выводят наружу. Плавающие электроды применяют для прогрева верхних поверхностей бетонных и железобетонных конструкций. Их втап- ливают на 2...3 см в свежеуложенный бетон. Индукционный прогрев, или прогрев в электромагнитном поле, применяется для прогрева монолитных заделок стыков сложной конфигурации, густо и равномерно армированных конструкций линейного типа (балки, ригели, трубы, колонны). При этом методе вокруг прогреваемого железобетонного элемента устраивают спиральную обмотку — индуктор из изолированного провода и включают его в сеть. Под воздействием переменного электромагнитного поля стальная опалубка и арматура, выполняющие роль сердечника (соленоида), нагреваются и передают тепловую энергию бетону. За счет этого в прогреваемом железобетонном элементе создаются благоприятные термовлажностные условия для твердения бетона. Электрообогрев бетона обычно осуществляется контактными методами с помощью термоактивных (греющих) опалубок с самыми различными типами электронагревателей — трубчатыми, кабельными, плоскими модулями на основе углеродной ткани, покрытиями из полипропилена и др. Одним из направлений развития греющих опалубок является применение в качестве греющего элемента покрытия из полипропилена, в состав которого вводят ацетиленовую сажу, являющуюся основным токопроводящим наполнителем, и ряд добавок, улучшающих физико-механические свойства покрытия. Такие покрытия гидрофобны и, следовательно, их можно наносить на рабочие поверхности опалубки. Применение термоактивной опалубки особенно рационально для периферийного электрообогрева тонкостенных конструкций со сравнительно большими плоскостями. При этом экономится до 20 % электроэнергии и существенно уменьшаются трудовые затраты. При бетонировании горизонтальных (распластанных) или наклонных тонкостенных конструкций с большими открытыми поверхностями эффективно применение термоактивных гибких 121
покрытий (ТАГП), которые выполнены из гибкой электронагре. вательной панели с вклеенными или запрессованными между слоями стеклоткани или листовой резины утеплителя и защитного чехла из прорезиненной ткани (рис. 8.17). Инфракрасный прогрев применяют при прогреве монолитных заделок стыков сложной конфигурации, густоармированных стыков старого бетона с вновь укладываемым, тонкостенных сооружений, возводимых в скользящей опалубке, и в других случаях, когда применение контактных методов прогрева затруд. Рис. 8.17. Конструкция термоактивных гибких покрытий (ТАГП): а — сборно-разборная швейная; б — нельноклееная; в — с греющим проводом; / — защитный чехол; 2 — утеплитель; 3 - стеклохолст; 4 — отверстия для крепления утеплителя; 5 — углеродные ленточные электронагреватели; 6 — стеклотканевая прокладка; 7 — отверстия для крепления пакета утеплителя; 8 — прижимлые планки; 9, 10 — вилочные разъемы токо- провода и датчика; // — термоконтактор; 12 — отверстие для крепления покрытия; 13 — листовая резина; 14 нагревательный провод; 15 — алюминиевая фольга; 16 — коммутационные выводы 122 еНо. Прогрев инфракрасным облучением производят с помощью генератора в виде электроспирали, помещенной в металлический рефлектор на расстоянии 5...8 см от отражающей поверхности. Продолжительность облучения до температуры 70... qq °С — 15 ч, из которых около 5 ч приходится на изотермический прогрев. Расход электроэнергии на 1 м3 прогреваемого бетона составляет в зависимости от характера конструкции от 60 до 140 кВт-ч. Паровой прогрев бетона позволяет обеспечить благоприятные тепловлажностные условия для твердения бетона. Однако этот вид прогрева требует большого расхода пара (от 0,5 до 2 т на 1 м3 бетона), а также паровых рубашек, прокладки трубопроводов и т. д. Химические добавки обычно применяют тогда, когда требуется достижение до замораживания бетона только критической прочности бетона. В этом случае их применение экономично, так как не требует дополнительного расхода энергии. В качестве таких добавок применяют ускорители твердения, вводимые в бетон в количестве 0,5...3 %, и противомороз- ные добавки, вводимые в бетон в количестве 3...5 % и снижающие точку замерзания воды. При этом следует иметь в виду, что химические добавки несовместимы с электрическим прогревом бетона, а применение противоморозных добавок не допускается в конструкциях, подвергающихся динамическим нагрузкам, тепловым воздействиям свыше 60 °С и соприкасающихся с агрессивной средой, содержащей примеси кислот, щелочей и сульфатов. Не допускается применение солевых добавок и при расположении конструкций на расстоянии менее 100 м от источника тока высокого напряжения. Режимы выдерживания бетона назначают с учетом требуемого срока готовности конструкции и необходимой к этому моменту прочности бетона. Из числа технологически приемлемых выбирают режим, требующий наименьшего расхода энергетических ресурсов (рис. 8.18). График режима термосного выдерживания бетона имеет Два участка. На участке /—2 за счет экзотермии цемента происходит некоторое повышение температуры бетона, а на участке 2—3 — охлаждение до 0 °С. За время выдерживания бетон Должен достичь как минимум критической прочности. При ре- Жиме термосного выдерживания бетона с применением противо- морозных добавок в бетоне не прекращается реакция гидратации и бетон набирает прочность. В данном случае время увеличивается за счет снижения точки замерзания жидкой среды. На графике двухстадийного режима тепловой обработки бетона также два участка: /—2 — участок разогрева, 2—3 — участок Изотермического прогрева с t = const. Время изотермического Прогрева зависит от прочности, которая должна быть достигнута к концу тепловой обработки. График экономического по расходу энергии режима тепловой 123
;, 2 Л \. д) t,°C 4 А ' 6/ Б2 Б3 В / П Г2 Г3 N *,ч V Рис. 8.18. Графики температурных режимов выдерживания бетона: а — при методе термоса; б — при применении противоморозных добавок; в — при двухстадийном электронагреве; г — при форсированном электропрогреве бетона; д — при пульсирующем электропрогреве; А — начальная температура бетона; т — продолжительность набора бетоном прочности; Bt — Ti, Б2 —Гг, £з — Гз — прогрев с поперечным включением и отключением тока обработки содержит три участка: на участке /—2 — интенсивный подъем температуры бетона; на участке 2—3 кратковременный изотермический прогрев и на участке 3—4 — выдерживание в термосном режиме в утепленной опалубке при отключенных источниках энергии. В данном случае активный набор прочности происходит не только в период прогрева, но и в процессе остывания. При ступенчатом электропрогреве по достижении расчетной температуры производят попеременное отключение и включение тока. Этот режим также обеспечивает некоторую экономию электроэнергии. В определенных условиях может оказаться необходимым одновременно применение различных методов обогрева. Производство бетонных работ в условиях сухого жаркого климата. Под сухим жарким климатом подразумевают характерную для данной местности совокупность метеорологических условий, отличающихся высокими температурами воздуха (максимальная выше 30 °С и средняя в 13 ч дня выше 25 °С) и низкой относительной влажностью воздуха (менее 50 %). При твердении бетона в этих условиях под воздействием высоких температур окружающей среды ускоряется реакция гидратации. Однако при этом под влиянием быстрого обезвоживания бетонной смеси, различного теплового расширения компонентов, усадки бетона и других физических факторов в 124 еще не окрепшем бетоне развиваются деструктивные явления, снижающие его конечную прочность. В условиях сухого жаркого климата необходимое качество бетона может быть обеспечено применением таких методов приготовления, транспортирования и ухода за бетоном, которые бы уменьшали возможность его обезвоживания, или сокращением сроков выдерживания бетона путем интенсификации его твердения. Уход за свежеуложенным бетоном. При производстве бетонных работ в условиях сухого жаркого климата важно сохранить требуемую консистенцию бетонной смеси к моменту ее укладки в опалубку. Это может быть обеспечено за счет увеличения расхода воды, что связано с неоправданным увеличением расхода цемента. Однако более практичным путем является снижение температуры смеси при ее приготовлении и принятие мер, исключающих обезвоживание при транспортировании. Снижение температуры может быть достигнуто путем смачивания охлажденной водой заполнителей, их обдува холодным воздухом при подаче в смеситель или добавлением льда в размере до 50 % от массы воды, с предварительной коррекцией состава бетонной смеси. Консервация консистенции бетонной смеси может быть достигнута и путем введения в бетонную смесь при приготовлении поверхностно-активных добавок (0,4...0,5 % от массы цемента). Они не только уменьшают обезвоживание смеси, но и пластифицируют ее, снижая водопотребность. Важной технологической задачей является защита бетона от обезвоживания после его укладки в опалубку. Как показали исследования, при высоких температурах воздуха и низкой относительной влажности поливка бетона не только не предохраняет его от обезвоживания, а наоборот, способствует возникновению после каждой поливки своего рода термического удара, вызывающего интенсивную потерю влаги, ухудшение поровой структуры и, как следствие, появление растягивающих напряжений в поверхностных слоях бетона. Обезвоживание бетона особенно опасно при строительстве сооружений из тонкостенного бетона с большими открытыми поверхностями. Поэтому рекомендуется защищать свеже- уложенный бетон различными пленочными покрытиями из битума, лаков или тех или иных полимеризующихся материалов. Весьма практична защита свежеуложенного бетона полимерными пленками, что не только резко уменьшает потери воды, но и создает условия, близкие к твердению бетона в пропарочных камерах. Такие покрытия позволяют снизить потери воды в бетоне на 80...90 %. При строительстве сооружений с незначительными площадями открытых поверхностей, например фундаментов, водо- потери свежеуложенного бетона могут быть уменьшены за 125
счет покрытия горизонтальных поверхностей слоем воды 3...5 см (метод «водяного бассейна»). Экономично использование такого дешевого источника энергии, как солнечная радиация. Для этого свежеуложенный бетон покрывают светонепроницаемыми полиэтиленовыми пленками, которые пропускают лучистую энергию и вместе с тем предотвращают потери воды. Последнее обстоятельство весьма существенно в районах с ограниченными ресурсами пресной воды. Интенсификация твердения бетона. В условиях сухого жаркого климата обезвоживание бетона может быть сведено к минимуму и за счет интенсификации процесса твердения. Для этого используют высокоактивные цементы, химические добавки — ускорители твердения, а также тепловую обработку, которая может оказаться наиболее эффективной, так как позволяет не только уменьшить опасность обезвоживания, но и получить необходимую прочность бетона в наиболее короткие сроки. После приобретения бетоном 50...60 % проектной прочности он не требует в условиях сухого жаркого климата специального ухода. 8.7. Контроль качества и охрана труда Для изготовления сборного железобетона характерны заводские условия производства, наличие четкого технологического регламента с пооперационным контролем качества в ряде случаев и с использованием микропроцессорной техники. Для обеспечения необходимого качества монолитных бетонных конструкций необходим тщательный технологический контроль как в стадии приготовления бетонной смеси, так и иа строительной площадке при бетонировании конструкций. На строительной площадке должны осуществляться следующие виды контроля с фиксированием результатов в журнале производства бетонных работ: соответствия проекту размеров и качества опалубки, армирования и установки закладных деталей; оттяжек и отметок и других геометрических параметров опалубки с использованием традиционных или лазерных геодезических приборов; соответствия требованиям качества бетонной смеси однородности и подвижности после ее доставки к месту бетонирования, а также прочности бетона в процессе бетонирования. Прочность уложенного бетона оценивают по результатам испытаний контрольных образцов на сжатие. Контрольные образцы в виде кубов размером 20X20X20 см изготовляют у мест бетонирования конструкций и хранят в условиях, близких к условиям выдерживания конструкций. При этом для каждой марки бетона изготовляют серию из трех «образцов- близнецов». Бетон считается выдержавшим испытание, если средняя прочность контрольных образцов будет не ниже 85 % проектной. Приближенно прочность бетона в конструкции можно определить механическим прибором, действие которого основано 126 на учете глубинь лунки, образовавшейся в бетоне при ударе бойка прибора. Охрана труда при производстве бетонных работ. Необходимо обращать особое внимание на надежность поддерживающих лесов, настилов, лестниц, перил и ограждений, а также такелажных устройств. При устройстве опалубки на высоте до 8 м следует применять подмости с перилами высотой 1 м и бортовой упорной доской высотой 15 см. При работах на высоте более 8 м необходимо устраивать настилы на специальных поддерживающих лесах шириной не менее 70 см с ограждениями. Необходимо заземлять свариваемые конструкции и все металлические части сварочных установок (корпуса сварочных трансформаторов, генераторов и др.), а также корпуса вибраторов. При электроперегреве бетонирование, а также все работы, связанные с переключением электродов, замерами температуры, ремонтом линии, производят только при отключенном токе и отключенных рубильниках на щитах низкой и высокой сторон. Тщательное соблюдение правил техники безопасности необходимо и при эксплуатации бетоносмесительных машин, бетононасосов, цемент-пушек и др. Чистка или ремонт бетоносмесительных и других машин, занятых на бетонных работах, допускается только при выключенном рубильнике. При продувке бетоновода (в зимнее время) сжатым воздухом рабочие не должны приближаться к выходному отверстию бетоновода на расстояние менее 10 м. Рабочие, обслуживающие цемент-пушку или бетон-шприц- машину, должны приближаться к выходному отверстию бетоновода на расстояние менее 10 м, должны носить специальные защитные очки, а также следить за показаниями манометра, не допуская повышения давления выше уровня, предусмотренного инструкцией. Раздел четвертый ТЕХНОЛОГИЯ МОНТАЖА СТРОИТЕЛЬНЫХ КОНСТРУКЦИЙ Глава 9 ОСНОВНЫЕ ПОЛОЖЕНИЯ 9.1. Состав монтажных процессов Монтаж строительных конструкций — это комплексный процесс поточной сборки зданий и сооружений из готовых конструктивных элементов и узлов. Эффективность этого процесса может быть обеспечена при соблюдении следующих условий: применения технологичных в 127
монтаже строительных конструкций, имеющих высокую степень заводской готовности, механизации и частичной автоматизации операций, крупноблочной сборки и рационального совмещения монтажных и послемонтажных работ. Технико-экономические показатели при монтаже зданий и сооружений могут быть существенно улучшены при применении конвейерных и комплектно-блочных методов монтажа. Состав монтажных процессов. Комплексный процесс монтажа строительных конструкций состоит из транспортных, подготовительных и основных монтажных процессов. К транспортным процессам относятся погрузка, транспортирование, разгрузка и складирование сборных элементов с обеспечением их своевременной доставки и сохранности. К подготовительным процессам относятся проверка на строительной площадке качества и комплектности сборных элементов, а при комплектно-блочном методе монтажа и укомплектованности блоков технологическим оборудованием, при необходимости укрупнение и временное усиление конструкций, навеска приспособлений для выверки и временного закрепления сборных элементов, проверка соответствия проекту анкерных устройств и опорных плоскостей фундаментов. К основным монтажным процессам относятся: захват (строповка) сборных элементов, установка на монтируемом здании, временное закрепление, выверка и их окончательное закрепление в проектном положении. Монтажным циклом называют комплекс операций по установке монтируемого элемента в проектное положение. В него входят строповка элемента, подъем и подача к месту установки, навеле- ние, ориентирование и установка в проектное положение, временное раскрепление, расстроповка и возврат грузового крюка в исходное положение. К числу операций, которые выполняют без крана с применением крепежно-выверочных и других приспособлений, относят выверку установленных элементов и окончательное их закрепление в проектном положении. Операции по наведению, ориентированию в пространстве, установке и раскреплению элементов связаны с работой крана и занимают в монтажном цикле по времени около 50..,60 %, а по трудоемкости — до 70%. Для сокращения продолжительности и повышения точности монтажа необходимо ограничение свободы движения монтируемого элемента в монтажном цикле. 9.2. Методы монтажа Методами монтажа называют технические решения, определяющие последовательность сборки зданий и сооружений и способы установки конструкций в проектное положение. По способу приведения монтируемой конструкции в проектное положение различают следующие методы монтажа (рис. 9.1). 128 Рис. 9.1. Способы приведения конструкций в проектное положение: а, б — свободный метод монтажа; в — принудительный метод монтажа с наращиванием по вертикали; г — пневмоподъем; д — подъем методом выжимания с подращиванием конструкции; е—надвижка конструкции; ж — поворот цельносборной конструкции вокруг неподвижного шарнира с помощью «падающей» стрелы (шевра): з — то же, с помощью толкателя (кран, портал и т. д.); / — домкраты; 2- подача воздуха; 3 — лебедка; 4 — шарнир; 5 — «падающая» стрела; 6 — толкатель; 7 — направление монтажа; 8 — направление перемещения элементов Свободный метод монтажа предусматривает подъем и перемещение конструкций в пространстве без ограничений с последующим ее наращиванием в вертикальном или горизонтальном направлении. При этом методе элементы устанавливают без специальных монтажных приспособлений, а точность монтажа обеспечивается визуальным контролем. Принудительный метод монтажа предусматривает подъем монтажных элементов с жестким ограничением в пространстве в вертикальных или горизонтальных направляющих. Он имеет четыре разновидности: монтаж с перемещением конструкции по вертикальным направляющим колоннам, пилонам, ядрам жесткости и т. д; монтаж подращиванием монтируемой конструкции по вертикали путем последовательного стыкования монтажных элементов к нижним плоскостям ранее смонтированных конструкций; надвижка конструкций предусматривает перемещение по 5— 721 129
горизонтальным направляющим блоков конструкций; монтаж методом поворота конструкций в радиальном направлении е вертикальной плоскости вокруг неподвижного или подвижного шарнира; координатный метод монтажа, предусматривающий движение монтирующего элемента по заданным координатам по соответствующей программе. Этот метод пока не применяется так как требует наличия специальных проектов, очень высокой точности изготовления сборных элементов и монтажных механизмов с программным управлением. По последовательности ведения монтажных работ различают следующие методы монтажа элементов каркаса зданий: раздельный (дифференцированный) и комплексный (совмещенный) (рис. 9.2). При раздельном методе монтаж конструкций выполняется последовательными проходками одного или нескольких кранов. За первую проходку крана устанавливают колонны; за вторую — подкрановые балки и подстропильные фермы с продольными связями, а затем фермы и плиты покрытия. При этом упрощается выверка конструкций, снижаются трудовые затраты за счет Рис. 9.2. Варианты технологической последовательности ведения монтажных работ: а — г -- варианты организации монтажных работ; / —погрузка конструкций на заводе ЖБИ или КПД; 2 — транспортирование железобетонных конструкций; 3 разгрузки конструкций на приобъектном складе и монтаж с него; 4 монтаж «с колес»; 5 разгрузка отправочных марок, укрупнение и погрузка на транспортное средство; б — транспортирование металлических конструкций; 7 — монтаж «с колес» 130 специализации работ кранов и монтажников, но несколько увеличиваются сроки сдачи объекта или его части под послемонтаж- ные работы. Этот метод целесообразен при больших объемах строительства и при монтаже одноэтажных промышленных зданий с железобетонным каркасом, где на последовательность монтажа влияет необходимость замоноличивания стыков между колоннами и фундаментами. При комплексном методе монтаж всех конструкций выполняют в пределах каждой монтажной ячейки за одну проходку крана. Преимущество этого метода заключается в возможности вести вслед за монтажом каркаса работы по навеске стеновых ограждений, устройству кровли и монтажу технологического оборудования. Этот метод применяют при монтаже многоэтажных зданий, а также одноэтажных промышленных зданий тяжелого типа. Разновидностью комплексного метода является совмещенный метод монтажа, предусматривающий совмещение в едином производственном процессе монтажа строительных конструкций и подачи к месту работы технологического оборудования. Этот метод особенно целесообразен при строительстве многоэтажных зданий, насыщенных технологическим оборудованием. Он позволяет сократить сроки строительства, на 30...40 % уменьшить трудоемкость монтажа технологического оборудования и улучшить использование монтажных средств. Наряду с выбором последовательности монтажа сборного здания принимают наиболее рациональные направления монтажа (движение ведущего крана). Так, например, при монтаже одноэтажных промышленных зданий может иметь место продольный метод, при котором монтаж здания ведется последовательно пролетами, и поперечный (секционный), когда кран движется поперек пролетов. Применяют и продольно-поперечный метод монтажа зданий. В этом случае кран, двигаясь вдоль пролета, монтирует все колонны, а затем, перемещаясь поперек пролета, ведет секционный монтаж. Выбор того или иного направления монтажа и, следовательно, последовательности сдачи участков здания под монтаж оборудования в значительной мере зависят от расположения технологических линий будущего предприятия. При монтаже многоэтажных зданий применяют метод поэтажной или секционной сборки. По степени укрупнения сборных элементов различают: мелкоэлементный монтаж из отдельных конструктивных деталей, ввиду значительной трудоемкости применение этого метода ограничено; крупноэлементный монтаж — крупными конструктивными элементами (панели, колонны, плиты и т.д.), этот метод имеет наибольшее распространение; блочный монтаж из геометрически неизменяемых блоков, предварительно собранных из отдельных конструкций, при этом могут иметь место следующие виды: плоские блоки, например блоки элементов фахверка металлических конструкций зданий; пространственные, напри- 5* 131
^ мер, блоки перекрытий промышленных зданий в виде двух ферм соединенных связями и прогонами, или блоки объемно-элементных зданий (рис. 9.3). Комплектно-блочный монтаж из блоков, изготовляемых в заводских условиях на сборочно-комплектовочных предприятиях организаций — поставщиков оборудования, заказчиков или строительной индустрии и затем поставляемых к месту их монтажа. В зависимости от характера строящегося объекта по классификации ЦНИИОМТП применяют следующие разновидности блоков, используемые при комплектно-блочном строительстве: блок агрегатированного оборудования — конструктивно законченный комплекс технологического, инженерного или другого оборудования высокой заводской и монтажной готовности; блок строительный — конструктивно законченное здание или его часть; блок строительно-технологический — блок агрегированного оборудования с несущими и ограждающими конструкциями; бокс — строительный блок, представляющий собой конструктивно законченное здание из легких строительных конструкций; блок-бокс — строительно-технологический блок высокой заводской готовности со смонтированным в нем технологическим оборудованием и инженерными системами; блок коммуникаций — конструктивно законченный комплекс коммуникаций с опорными (несущими) конструкциями высокой заводской и монтажной готовности. Рис. 9.3. Укрупненный фонарный блок промышленного здания: / — траверса; 2 — фонарный блок; 3 — оттяжка 132 Во всех случаях масса блоков не должна превышать грузоподъемности транспортных средств, а габариты должны вписываться в габариты транспортных средств и дорожные ограничения. При комплектно-блочном монтаже по сравнению с традиционными методами за счет переноса основных строительно-монтажных процессов в заводские условия обеспечивается рост производительности труда в 1,5...3 раза. При этом экономический эффект достигается и за счет сокращения нормативных затрат ла строительство конструкции, коммуникации, сокращение объемов монтажных работ. 9.3. Проектирование производства монтажных работ Важным условием эффективности монтажных работ является высокая степень монтажной технологичности как сборных конструкций, так и всего монтируемого здания или сооружения. Монтажная технологичность — это степень приспособленности данной конструкции к транспортировке и монтажу с минимальными затратами ручного труда, времени и средств. Монтажная технологичность здания или сооружения характеризуется совокупностью таких свойств, как степень укрупнения конструкций, относительная равновесность монтажных элементов, степень заводской готовности и точности сборных элементов и др. За счет повышения технологичности могут быть сокращены на 15...25 % трудоемкость возведения зданий и на 5...7 % себестоимость. Укрупнение конструкции в стадии проектирования позволяет за счет уменьшения числа сборных элементов и стыковых соединений снижать стоимость, трудоемкость и сроки монтажа. Может иметь место и укрупнение конструкций из линейных и плоских элементов непосредственно у монтируемого объекта пространственных монтажных блоков. Предел укрупнения конструкций ограничивается грузоподъемностью монтажных кранов и имеет свои экономические границы. Оптимальный предел следует устанавливать при прочих равных условиях по критерию минимума приведенных затрат. Степень равновесности сборных элементов подсчитывается как отношение средней массы монтажных элементов к массе наиболее тяжелого элемента. Приближение этого показателя к единице означает улучшение использования кранов по грузоподъемности и стабилизации монтажного процесса. Однако в отдельных случаях этот показатель не является определяющим, Например для зданий с дифференцированными по массе конструкциями, где относительно тяжелые элементы каркаса здания сочетаются с легкими навесными панелями из небетонных материалов и т. д. Точность изготовления — один из важных показателей монтажной технологичности. Так, например, при недостаточно 133
точной установке закладных частей в стыках железобетонных колонн каркаса многоэтажных зданий на рихтовку низа колонн затрачивается дополнительно 40...45 % трудовых затрат и при. мерно 20 % кранового времени. Непроизводительные дополнительные затраты на устранение погрешностей, возникающих из-за неточности монтажа, составляют 2...3 %. Точность монтажа регламентируется нормируемыми допусками. Различают допуски конструкционные и производственные. Конструкционные допуски учитывают в проекте, и они должны отвечать оптимальным эксплуатационным требованиям проектируемых зданий и сооружений. Производственные допуски бпр обусловливаются точностью изготовления конструкций и методами их монтажа. Собираемость конструкции считается обеспеченной, если бк = 8пр. Если бк<Сбпр, то конструкция не требует специальной подгонки при монтаже и связанных с этим затрат. Проект производства монтажных работ является разделом проекта производства работ по возведению объекта в целом. В его состав обычно входят ведомости монтажных работ, схемы монтажа конструкций и всего здания, схемы укрупни- тельнОй сборки конструкций и монтажа кранов, чертежи временных опор, монтажных приспособлений и других вспомога- тельных'устройств (или ссылки на типовые), графики производства монтажных работ и движения механизмов, спецификация монтажного и вспомогательного оборудования, калькуляция трудовых затрат и т. д. При необходимости в состав проекта включают дополнительные технологические требования, а также сетевой график, который, являясь информационной моделью строительно-монтажного процесса, позволяет контролировать и регулировать ход работ на наиболее решающих участках. Важнейшей задачей является выбор кранов и приданных им машинных комплектов. Выбор типа и количества монтажных кранов производится с учетом характера, массы конструкций и их расположения на здании, габаритов монтируемого объекта и установленных сроков монтажа (см. ч. II). Стреловые самоходные краны на гусеничном и пневмоколес- ном ходу ввиду их маневренности и мобильности находят широкое применение в промышленном строительстве. Башенные краны, имеющие значительный вылет стрелы, используют преимущественно на монтаже жилых, гражданских, а также многоэтажных промышленных зданий. При выборе кранов для простых объектов технически приемлемые варианты определяют графоаналитическим методом, а окончательный вариант устанавливают путем сравнения технико- экономических показателей. При разработке ППР для сложных объектов из числа нескольких отобранных вариантов отбирают оптимальный, причем в качестве критерия оптимальности принимают минимум приве- 134 денных затрат или в некоторых случаях минимум продолжительности строительства. Выбрав ведущие краны, подбирают к ним комплекты вспомогательных машин, увязанные по производительности и технологическому соответствию. При предварительном отборе технически приемлемых монтажных кранов учитываются следующие параметры (рис. 9.4). Требуемая грузоподъемность башенного крана на заданных высотах и вылете грузового крюка QK = Pa + P„ (9.1) где Рэ — масса наиболее тяжелого элемента, т; Рт — масса такелажных устройств (стропы, захваты, траверсы), т. Необходимая минимальная высота подъема грузового крюка крана ЯкР = Ао + А,+А.+Лгу, (9-2) где h0 — расстояние от уровня стоянки крана до опоры сборного элемента на верхнем монтажном горизонте, м: h3 — запас по высоте, необходимый для установки элемента и проноса над ранее смонтированными конструкциями (1ц = 0,5...2 м); /гэ — высота элемента в положении подъема, м; hr.у — высота грузозахватного устройства (расстояние от верха монтируемого элемента до центра крюка крана), м. Минимально необходимый вылет крюка башенного крана LKp = & + &, , (9.3) где b — расстояние от оси вращения крана (середины колеи крана) до ближайшей к крану грани здания (стена, эркер, пилястра), м; Ь\ -- ширина здания от его грани, обращенной к крану, до оси противоположной продольной стены или до центра тяжести наиболее удаленного от крана сборного элемента, м. Рис. 9.4. Схемы установки монтажных кранов: а — башенный кран; б — стреловой кран 135
Для кранов с поворотной башней и нижним расположением противовеса Up = bi+rn + b2, (9.4) где гп — радиус габарита поворотной платформы, м; Ь2 — расстояние" между гранью здания и поворотной платформой, принимаемое из соображений техники безопасности не менее 1 м. При выборе самоходных стреловых кранов необходимо учитывать, что длина наклонно расположенной стрелы зависит также и от допустимого приближения стрелы к монтируемому элементу. Минимально требуемое расстояние от уровня стоянки крана до верха оголовки стрелы Н0.с = Ао = h3 +hr + К + ha , (9.5) где Ал — высота полиспаста в стянутом положении, м. Минимально необходимый вылет крюка при требуемой высоте подъема и,= [(Ь + Ь{ + Ь2) (Я0.с. — А™)] /{К+К) + Ь3, (9.6) где b — минимальный зазор между стрелой и монтируемым элементом или между стрелой и ранее смонтированной конструкцией (в первом случае 0,5 м, во втором — до 1 м в зависимости от длины стрелы); Ь\— расстояние от центра тяжести до приближенного к стреле крана элемента, м; Ь2 — половина толщины стрелы на уровне верха монтируемого элемента, м; Ь3 — половина толщины стрелы на уровне верха монтируемого элемента, м; Аш — расстояние от уровня стоянки крана до оси поворота стрелы, м. Соответственно необходимая наименьшая длина стрелы Lc = V(^p - b3)2+ (Я„.с. - !гш)2, (9.7) где Ьз — расстояние от оси вращения крана до оси поворота стрелы, м. Для самоходных стреловых кранов с башенно-стреловым оборудованием необходимые параметры определяют так же, как и для башенных. Глава 10 МОНТАЖ СТРОИТЕЛЬНЫХ КОНСТРУКЦИИ 10.1. Доставка, складирование и укрупнение строительных конструкций Доставка строительных конструкций. Строительные конструкции или их элементы доставляются с заводов-изготовителей и производственных предприятий в зависимости от расстояний и других условий перевозок железнодорожным, автомобильным, водным и воздушным транспортом. 136 г При производстве монтажных работ могут иметь место следующие варианты доставки сборных конструкций от мест изготовления или укрупнительной сборки к монтируемому объекту: с предварительным складированием конструкций на объекте в зоне действия монтажного крана. Этот вариант является следствием особых условий для недостаточно четкой организации монтажных работ; доставка укрупненных конструкций на объект и их монтаж с транспортных средств; доставка отправочных элементов конструкций на площадку укрупнительной сборки, укрупнение и транспортирование конструкций в зону действия монтажного крана; доставка к объекту линейных и плоских конструкций, наземная сборка из них пространственных блоков в зоне действия монтажного механизма или на конвейерной линии. В ряде случаев имеет место изготовление конструкций в зоне действия монтажного крана. Такой вариант иногда применяют при монтаже тяжелых нетранспортабельных железобетонных конструкций. Для транспортирования сборных строительных конструкций преимущественно используется специализированный автомобильный транспорт: автомобили с двухосными прицепами, автомобили-тягачи с полуприцепами в виде панелевозов, фермовозов, трубовозов, трайлеров. Конструкция этих специализированных автотранспортных средств предусматривает возможность перевозки сборных элементов в проектном положении и их сохранность. Так как при применении специализированных автомобилей практически исключается возможность полезной загрузки при обратных рейсах, то их использование обычно оказывается экономически оправданным для расстояний между заводом-изготовителем и объектом не более 80... 100 км. Конструкции, доставленные на объекты, должны соответствовать комплектовочным ведомостям, в которых указывают наименование, марку и количество рабочих элементов, предназначенных для установки в определенной части здания. Правильная организация монтажных работ обычно предусматривает монтаж с транспортных средств. Это — монтаж конструкций заводского изготовления, при котором они доставляются в рабочую зону строящегося объекта в определенное время и непосредственно с транспортных средств устанавливаются в проектное положение. При этом конструкции доставляют в соответствии с почасовым монтажно-транспортным графиком, который находится у монтажников, завода-поставщика и транспортной организации. Таким образом, создается принудительный ритм строительного конвейера, позволяющий существенно повысить производительность труда на монтажных работах. Складирование сборных конструкций в зависимости от объемов работ, расположения объектов и дальности доставки с 137
заводов-изготовителей может производиться на центральных или приобъектных складах. Приобъектные склады устраивают в тех случаях, когда невозможно вести монтаж непосредственно с транспортных средств. Такие склады располагают в зоне действия монтажного крана. Они состоят из грузовой площадки, занятой конструкциями, и оперативной: проходов, проездов, мест стоянки транспортных средств под разгрузкой и т. д. При этом создается запас конструкций, рассчитанный на ведение в течение 3 сут интенсивных монтажных работ. Необходимая площадь складов строительных конструкций п Fc= 2 rmKo/Ш, (ЮЛ) i= 1 где nii-— масса (или объем) конструкций на складе, т (или м3); gi — удельная загрузка грузовой площади складов, т/м2 (или м3/м2); Ко = 1,75.. .2 — коэффициент, учитывающий оперативную площадку. При определении площади приобъектных складов исходят из условия создания на площадке минимально возможного запаса конструкций, необходимого для обеспечения бесперебойного хода монтажных работ. Необходимый запас конструкций m3 = mct, (10.2) где тс — суточный расход конструкций; t — время, на которое рассчитан запас, сут, складывающееся из интервала между поступлениями конструкций, затрат времен на доставку с заводов на складскую площадку, разгрузку и приемку изделий, подготовку конструкций к монтажу и минимального запаса времени на ликвидацию возможных организационных неполадок. Железобетонные изделия складируют штабелями на деревянные подкладки, расположенные одна над другой. Стеновые панели крупнопанельных зданий и некоторые другие конструкции хранят в проектном положении в кассетах. Главные условия правильного хранения сборных конструкций и материалов — обеспечение их сохранности (предохранение от повреждений и поломок), компактная раскладка и удобные подъезды к ним кранов и транспортных средств. Высота штабелей и способы крепления хранящихся в проектном положении конструкций должны обеспечивать их устойчивость и безопасность работы такелажников. Укрупнительная сборка. Если перевозка строительных конструкций из-за негабаритности и большой массы затруднена, их доставляют с заводов-изготовителей в виде транспортабельных составных единиц. Стальные конструкции, транспортируемые обычно по желез- 138 ной дороге, доставляют в виде двух или нескольких элементов (отправочных марок). Так, в виде составных элементов доставляют стропильные и подстропильные фермы пролетом более 18 м в виде двух платформ), колонны высотой более 21 м и т. д. Железобетонные конструкции, изготовляемые в радиусе автомобильных перевозок, как правило, перевозят в цельносборном виде, за исключением негабаритных. Различают укрупнительную сборку на стационарных (на период строительства) площадках и стендах, расположенных на строительной площадке вдоль внешних подъездных путей, и в зоне монтажа с применением временных стендов. На стационарных площадках обычно собирают из отправочных марок стальные конструкции. Железобетонные конструкции укрупняют на стационарных площадках лишь при значительном объеме однотипных конструкций и возможности их внутрипло- щадной транспортировки. В зойе действия монтажного крана обычно укрупняются большепролетные железобетонные и тяжелые металлические конструкции. Укрупнительная сборка в зоне монтажа может осуществляться на нулевых отметках (с применением переставных стендов). Особый случай укрупнительной сборки— это укрупнение конструкций в пространственные блоки в непосредственной близости от зоны монтажа — метод, получивший название «конвейерный метод монтажа». 10.2. Строповка конструкций Для строповки строительных конструкций, деталей, пакетов с материалами, блоков технологического оборудования и других грузов используют грузозахватные устройства в виде гибких стропов, траверс и захватов. Их конструкция должна обеспечивать простую строповку и расстроповку и безопасность монтажных работ, а также исключать возможность появления при кантовании и подъеме в монтируемых элементах напряжений, не предусмотренных расчетом данного элемента. Грузозахватные устройства испытывают путем их пробного нагружения в соответствии с требованиями Госгортехнадзора. В процессе эксплуатации их необходимо периодически осматривать. Предельную грузоподъемность грузозахватных устройств указывают на специальном клейме. Гибкие стропы представляют собой стальные канаты. Их применяют для подъема легких колонн, балок, плит стеновых панелей, плит перекрытий, контейнеров, бадей, бункеров с бетоном и т. д. Стропы могут быть универсальными и облегченными, по технологическому назначению — одно-, двух-, четырех- и шести- ветвевыми (рис. 10.1). Универсальные стропы — это замкнутые петли длиной от 8 до 15 м, изготовленные из каната диаметром 19,5...30 мм. Их при- 139
Рис. 10.1. Универсальные стропы: / — заплетка; 2 — сжимы; 3 — коуш; 4 — петля; 5 — крюк; 6 — строп; 7 — прокладка; 8 — тяговый тросик; 9 — полуавтоматический захват меняют для непосредственного захвата конструкции путем ее обвязки. Облегченные стропы изготовляют из каната диаметром 12... 20 мм с закрепленными по концам петлями на коушах, крюками или карабинами. Карабины препятствуют соскальзыванию петли стропа с крюка крана. Для подъема за две петли применяют двухветвевые стропы, для подъема крупноразмерных плит — четырех- и шестиветвевые. Когда поднимаемые элементы не могут воспринять горизонтальные сжимающие монтажные усилия, возникает необходимость в уменьшении угла наклона ветвей стропа за счет увеличения длины подвески конструкций. Это не всегда возможно из-за ограниченной высоты подъема крюка монтажного крана. В этих случаях применяют траверсы (рис. 10.2). Для монтажа легких колонн применяют фрикционные захваты. После установки колонны захват под действием собственной массы опускается вниз и размыкается. При монтаже крупноразмерных тонкостенных железобетонных изделий следует применять грузозахватные приспособления, исключающие появление в монтируемых конструкциях даже незначительных монтажных напряжений. Этим требованиям отвечают подъемные приспособления с вакуумными захватами, работающие по принципу присоса. Вакуумные захваты состоят из вакуум-камер, шланга и вакуум-насоса. Захват подвешивают к грузовому крюку крана, а вакуум-насос и пульт управления устанавливают в кабине крановщика. При приближенных расчетах следует учитывать, что 140 Рис. 10.2. Балочная траверса: / — подвеска; 2 — блок; 3 — гибкие тяги; 4 — скоба для подвески к грузовому крюку крана; 5 — балка при разрежении, создаваемом вакуум-насосом, на каждый 1 кг массы поднимаемого груза требуется примерно 1,2 см2 площади присоса. При этом усилие сдвига не должно превышать 75 % усилия отрыва. Балки покрытий и фермы пролетом 12 м поднимают с помощью траверс, длина которых зависит от длины поднимаемой конструкции. Строповку ферм в зависимости от пролета производят за две, три или четыре точки. Ферму захватывают в узлах верхнего пояса «в обхват» с помощью универсального троса или штифта, пропущенного в отверстие в верхнем поясе фермы. Расстроповку производят с подмостей опор фермы с помощью троса, оттягивающего запорный штифт. Строповку плит перекрытий обычно производят за петли с помощью четырехветвевого стропа. Крупноразмерные плиты размером ЗХ 12 поднимают пространственной траверсой с четырьмя точками подвеса. Подъем тяжелых тонкостенных плит перекрытий производят шестиветвевым стропом. Выверка и закрепление конструкций — это завершающие и наиболее ответственные стадии монтажного цикла. Ее производят с помощью фиксирующих и крепежно-выверочных устройств. Фиксирующие устройства фиксируют элементы на ранее установленных конструкциях. К ним относятся упоры, упоры-шаблоны, вилочные фиксаторы для установки панелей, стен, штыревые фиксаторы для сопряжения элементов и т. д. Крепежно-выверочные устройства предназначены для фиксации и удержания монтируемого элемента в проектном положении и для его выверки. Это различного рода кондукторы для крепления и выверки колонн и опорных частей ферм, подкосы, распорки, калиброванные тяги с выверочными устройствами и др. (рис. 10.3). 141
a — клиньями; б— расчалками; в подкосами; г — раздвижной скобой; д, е — распорками; ж, з - варианты крепления консольных плит специальными приспособлениями; и — хомутами; к...м — одиночными кондукторами Точность сборки конструкций в процессе монтажа контролируется соответствующими геодезическими измерениями при установке конструкций и в ходе выверки закрепления в проектном положении. 10.3. Монтаж промышленных и общественных зданий с железобетонным каркасом Монтаж одноэтажных промышленных зданий. Монтаж каркаса целесообразно вести несколькими специализированными технологическими потоками, каждому из которых придается комплект машин, состоящий из монтажного крана (ведущая машина), средств доставки конструкции и монтажной оснастки (рис. 10.4). Движение кранов и монтажные позиции выбирают с таким расчетом, чтобы кран с одной позиции смонтировал возможно большее число элементов. Так, например, при пролете 12 м и шаге колонн 6 м кран, двигаясь посередине пролета, может с одной стоянки смонтировать до шести колонн или фундаментальных блоков. При пролете 18, 24 и 30 м кран при монтаже колонн и подкрановых балок должен перемешаться вдоль каждого монтируемого ряда. При монтаже с транспортных средств конструкции подают в пролеты навстречу монтажу. При необходимости местную укруп- 142
нительную сборку конструкций производят на передвижных сте„ дах, перемещаемых по ходу монтажа в пролете. При монтаже раздельным методом одноэтажных промышлен ных здании последние разбивают на участки. Размеры участки, назначают с таким расчетом, чтобы к моменту установки «а колонны конструкций верхнего яруса (подкрановые балки илм конструкции покрытия) прочность бетона в стыках колонн с фУн даментами была не менее 70 % проектной. В этом случае время установки колонн на участке должно быть минимальным tmm — не больше технологического перерыва между началом установки колонн и началом монтажа конструк ции верхнего яруса: у 'min ^Tft (Ю.З) Ттш^ф-Ист, (10.4) где (ф — время на образование фронта работ — интервал между началом установки первых колонн и бетонированием стыков; 4т — продолжительность выдерживания бетона в стыках до достижения ПРОЧНОСТИ 70 % ОТ /?28- Если продолжительность установки одной колонны tOKj а на участке устанавливается Nmtn колонн, то tmin = Nm\Jc.K/T (10.5) или NmiJJT=\{k + tn)/K, (10.6) где Т — время работы в течение суток; 4 — продолжительность установки колонн обоих рядов в одном пролете; t'K — то же, одного ряда колонн крана за одну ходку, ч. Отсюда минимально требуемое число колонн на монтажном участке Лгт!п = Щ, + 4т)ф/к/(4.к4'). (Ю.7) Если продолжительность монтажа колонн превышает продолжительность монтажа конструкций вышележащего яруса, то вводят коэффициент ф =/„//„ или ф=/'к/4. В случае, если ф<1, то его значение принимают равным единице, тогда Л/тш = 7,(/'ф + /'ст)4/(/с.кГк). (10.8) Зная минимально требуемое число колонн на монтажном участке и их шаг, определяют и протяженность самого участка. Монтаж фундаментов, так же как и других подземных сооружений, ведут отдельным потоком в период производства работ нулевого цикла. 144 После проверки нивелиром отметок дна котлованов в подготовленную постель забивают скобы или колышки, на которые наносят риски, соответствующие положению разбивочных осей, фундамент заводят краном на проектные оси и после необходимой центровки на высоте 10 см опускают в проектное положение. При этом риски на фундаменте должны совпадать с рисками на колышках. Положение фундаментов в плане проверяют с помощью теодолита, а соответствие высотных отметок фундаментов и дна стаканов — нивелиром относительно временных реперов. Монтаж колонн легкого типа обычно ведут с предварительной раскладкой (вершинами к фундаментам) непосредственно у мест их подъема. Тяжелые колонны укладывают основанием к фундаментам и поднимают с поворотом в вертикальной плоскости (рис. 10.5). До подъема колонны проверяют расстояние от низа колонны до плоскости подкрановой консоли, а при отсутствии консолей — до плоскости опирания конструкций покрытия. При необходимости производят «подливку» дна стакана цементным раствором. Установку колонн начинают только после того, как этот раствор набрал не менее 70 % проектной прочности. Перед подъемом на четыре грани колонны наносят осевые риски, а также риски осей подкрановых балок. Колонну, установленную в стакан фундамента, центрируют до совпадения рисок с рисками на верхней плоскости фундамента. При монтаже центрифугированных колонн круглого (трубчатого) сечения их стропуют при помощи захвата со штырем, который пропускается через специально устраиваемое отверстие в верхней части колонны. При этом инструментальная выверка колонны производится по имеющимся на колонне рискам, а рас- строповка — при помощи дистанционного устройства, выдергивающего штырь. После проверки теодолитом вертикальности колонн и нивелировки плоскостей на торцах или консолях выверенные колонны закрепляют в стакане фундамента с помощью кондукторов или стальных, деревянных и железобетонных клиньев. Железобетонные клинья после выверки колонны не удаляют, а оставля- Рис. 10.5. Способы подъема железобетонных колонн: а — легких; 6 — тяжелых 145
ют в бетоне. Их устанавливают по два у каждой грани колонн шириной более 400 мм. Колонны высотой более 12 м дополнительно раскрепляют инвентарными расчалками в плоскости их наименьшей жесткости. Первые две колонны ряда раскрепляют крестообразно, последующие — подкрановыми балками, которые устанавливают по достижению бетоном в стыках колонн фундаментов 70 % проектной прочности. Подкрановые балки монтируют после геодезической проверки отметок и положения опорных площадок подкрановых консолей колонн. Фермы и балки покрытия обычно монтируют непосредственно с транспортных средств. При необходимости их укрупнения места подъема фермы и балки размещают в монтируемом пролете и раскладывают таким образом, чтобы кран с каждой позиции мог беспрепятственно (без оттяжки) устанавливать ферму и по возможности без передвижек укладывать плиты покрытий (рис. 10.6). Стропильные фермы и балки покрытия монтируют после установки и закрепления всех нижележащих конструкций каркаса здания. Перед подъемом на фермы и балки навешивают инвентарные распорки и люльки монтажников. Правильность положения балок и ферм, смонтированных на колоннах, контролируют совмещением соответствующих рисок. Для временного закрепления и рихтовки балок и ферм применяют специальные приспособления. После подъема и установки первую ферму или балку раскрепляют расчалками, а последующие — с помощью специальных распорок из расчета не менее двух распорок для ферм пролетом 24...30 м. Расчалки и распорки снимают только после установки и приварки панелей покрытия. Рис. 10.6. Схема монтажа конструкций покрытия: / - панели покрытия; 2 подстропильные фермы; 3 — смонтированный участок панелей покрытия; 4 — стропильные фермы; 5 — монтажный кран 146 Панели покрытия монтируют после приемки по акту ранее смонтированных несущих конструкций здания. Их следует укла^- дывать начиная с середины пролета с симметричной загрузкой фермы в обе стороны. Плиты приваривают к закладным деталям и освобождают от стропов только после приварки в трех точках. После установки плит замоноличивают стыки. Стеновые панели монтируют после окончательного закрепления всех элементов каркаса. Монтаж крупноразмерных стеновых панелей длиной до 12 м обычно ведут стреловыми кранами на пневмоколесном ходу, непосредственно с транспортных средств. Мелкоразмерные стеновые панели складируют по периметру здания из условия монтажа на всю его высоту. Панели монтируют с люлек или передвижных подмостей башенного типа, устанавливаемых с наружной стороны стены. Крепление стеновых панелей производят путем сварки закладных частей и заделки стыков. Монтаж многоэтажных зданий с железобетонным каркасом. Такие здания производственного или административно-бытового назначения обычно имеют сетку колонн 6X6 или 6X9 м и балочную или безбалочную конструкцию. Их монтируют башенными или стреловыми кранами. Устанавливают краны так, чтобы не было «мертвых» зон и возможности столкновения стрел кранов или поднимаемых грузов. Для удобства монтажа здания делят в плане на монтажные блоки, обычно ограниченные температурными швами; по вертикали — на ярусы, которые могут быть высотой в один этаж (при высоте колонн в один этаж) или в два этажа (при высоте колонн в два этажа). Колонны первого этажа устанавливают на оголовки колонн фундаментов или в стаканы фундаментов по достижении бетоном в стыке 50 % проектной прочности летом и 100 % — зимой. Для временного закрепления и выверки колонн применяют кондукторы. Для закрепления и выверки колонн высотой более 12 м кроме кондукторов применяют жесткие подкосы, устанавливаемые в плоскости наименьшей жесткости колонн. Для монтажа колонн последующих этажей применяют групповые кондукторы (рис. 10.7). Так, например, для монтажа многоэтажных зданий каркасной конструкции с двухэтажными колоннами применяют рам- но-шарнирные индикаторы (РШИ), которые представляют собой групповой кондуктор с шарнирно закрепленной на нем рамой с уголковыми упорами для крепления оголовком четырех или в зависимости от конструкции кондуктора восьми колонн. РШИ устанавливают через ячейку. Установив в индикаторе колонны, приступают к установке ригелей, а затем сваривают закладные части и замоноличивают стыки. Монтаж плит перекрытий начинается с установки распорных плит, приварки их в четырех углах к ригелям и соединения между собой накладками. Затем укладывают остальные пли- 147
I -1 <o ' re '£ cq 9. * ■» Q- q X О eg CU x a ! ^ g n. d 5 re I si re x E <a X 2 CQ О С *" J,* * if* si* a; £ Я с о £ о I vo E^ £ S .. H EC re " 2 E I d re I Л oj со Си 'J-Г ^ «s« * и 5 a!? ... со SZ9f (090£)09££ *(OW)OOU ты. Замоноличивают стыки бетоном М200 на мелком щебне или гравии. Для обеспечения устойчивости и жесткости конструкции заделку, сварку закладных частей и замоноличивание всех рабочих стыков следует вести вслед за монтажом. Проекты некоторых серий многоэтажных зданий допускают возможность ведения монтажных работ высотой до четырех этажей без замоноличивания швов. Однако, как показал печальный опыт ряда аварий, еще в процессе монтажа более надежным решением является устройство и заделка стыков вслед за монтажом очередного яруса, установка вертикальных связей в продольном направлении, а при возможности — и попутная навеска наружных стеновых ограждений. При возведении производственных многоэтажных зданий рекомендуется также по ходу монтажа несущих конструкций здания монтировать и основное технологическое оборудование. Такое совмещение исключает необходимость устройства монтажных проемов, сложных и небезопасных такелажных операций, позволяет вести одновременно с монтажом послемонтажные работы, а в конечном итоге сокращает сроки строительства. Монтаж зданий методом подъема перекрытий. Этот метод сводится к следующему: изготовление на уровне земли пакета плит перекрытий: последовательное вертикальное перемещение на проектные отметки этих плит с помощью домкратов, закрепленных на колоннах здания; закрепления поднятых перекрытий в проектном положении (рис. 10.8). Данная технология позволяет возводить в сжатые сроки здания с плоскими безбалочными перекрытиями, сложной конфигурации в плане и со свободной планировкой. Метод может найти применение в основном при строительстве многоэтажных гостиниц, административных зданий, гаражей, многоэтажных промышленных зданий и др. Благодаря не- разрезности конструкций и укрупнению монтажных элементов стоимость изготовления конструкций зданий, монтируемых методом подъема перекрытий, на 10...20 % ниже по сравнению с полнообъемным строительством. Этот метод особенно экономичен в районах, удаленных от баз строительной индустрии, в зонах повышенной сейсмичности и при строительстве на просадочных грунтах, где необходима высокая пространственная устойчивость зданий. При возведении зданий методом подъема перекрытии на уровне земли или перекрытия подвала бетонируется пакет плит перекрытий (начиная с подвала). Между плитами наносится распылителем разделительная пленка, которая исключает сцепление вышележащей плиты с нижней. В плитах прокладывают необходимые коммуникации и в местах пересечения с окнами устраивают отверстия, обрамленные металлическими воротниками, приваренными к арматуре плиты и имеющими отверстия для пропуска тяг домкратных подъемников. 149
Рис. 10.8. Схема монтажа здания методом подъема этажей а — непосредственно на проектные отметки с установкой подъемников в верхней части ядра жесткости; б — с промежуточными стоянками с установкой подъемников на последовательно наращиваемые колонны; / — краны для наземной укрупнитель- ной сборки конструкции этажа; 2— железобетонная башня- ядро жесткости; 3— этаж в процессе подъема; 4 — этажн в проектном положении; 5 — подъемные домкраты; 6 — подъемные тяги; 7 — отверстия для крепления этажей; 8 — пакет плит перекрытий; 9 — колонна наращиваемого яруса; 10 — подъемные тяги яруса; // - подъемник; 12— кран для наращивания колонн; 13...16 — этажи монтируемого здания Плиты перекрытий поднимают с помощью гидравлических или электромеханических подъемников с индивидуальным приводом грузоподъемностью 50... 100 т. Подъемники устанавливают в обхват в любом месте по высоте колонны. Работа подъемников синхронизирована и осуществляется с одного пульта управления. Монтаж зданий производят в такой последовательности: после подъема плиты чердачного прекрытия и временного закрепления ее на колонне поднимают остальные плиты, которые также закрепляют временно с помощью закладных элементов, за исключением плит перекрытий первого и второго этажа, которые закрепляют окончательно в проектном положении. После наращивания очередного яруса колонн и перестановки подъемников подъем перекрытий производят в той же последовательности до закрепления всех перекрытий на проектных отметках. Метод подъема этажей применяется в основном при строительстве многоэтажных жилых зданий. При этом методе строительства на перекрытие перед его подъемом монтируют стеновые панели, перегородки, коммуникации и т. д. Затем готовый этаж зданий поднимают с помощью домкратных подъемников на нужную отметку и закрепляют в проектном положении. После этого приступают к монтажу следующего этажа. Монтаж железобетонных оболочек. Такие оболочки могут оказаться более экономичными по сравнению с перекрытиями 150 йз линейных и плоских конструкций — для зданий, где необходимы большие пролеты без промежуточных опор. В Советском Союзе применяют преимущественно сборно- монолитные оболочки двоякой положительной кривизны из пло ских однотипных элементов заводского изготовления. Различают два основных метода сборки сборно-монолитных оболочек: сборку на уровне земли (на нулевых отметках в зоне монтажа) производят на специальном пространственном кондукторе кружальной конструкции с последующим подъемом цельносбор- ной оболочки в проектное положение. Оболочки, доступные по своей массе для кранового монтажа, например 18Х 18 м, устанавливают в проектное положение кранами, а более тяжелые оболочки поднимают при помощи специальных домкратных подъемников; сборку на проектных отметках осуществляют двумя способами: на монтажных поддерживающих устройствах или с опирани ем укрупненных элементов оболочки на несущие конструкции здания. Сборку оболочек на монтажных поддерживающих устройствах применяют при монтаже покрытий промышленных зданий или устройстве отдельно стоящих большепролетных оболочек. При строительстве многопролетных промышленных зданий, перекрытых оболочками двоякой кривизны размером 24X24 или 36X36 м, применяют инвентарные кондукторы, передвигающиеся с позиции на позицию по рельсам. Работы проводят в такой последовательности. В пролете (или одновременно в нескольких пролетах) устанавливают и поднимают в рабочее положение кондукторы в виде сетчатой кружальной конструкции, повторяющей очертания оболочки. На колонны устанавливают контурные фермы, затем от контуров оболочки к ее центру укладывают сборные плиты, сваривают стыковые соединения и замоноличи- вают их. После достижения бетоном в стыках 70 % проектной прочности оболочку раскружаливают, кондуктор опускают в транспортное положение и передвигают по рельсам на смежную позицию. Сборку на проектных отметках осуществляют также и с опи- ранием на несущие конструкции здания (рис. 10.9). При этом применяют предварительную наземную укрупнительную сборку и грузозахватные устройства, исключающие возникновение в элементах монтажных напряжений. Этим методом можно собирать оболочки двоякой кривизны размером 12X 18...24Х 36 м, устанавливая укрупненные элементы непосредственно на контурные фермы оболочек. Элементы укрупняют на земле в зоне действия монтажного крана на специальных передвижных стендах-кондукторах. Байтовые висячие покрытия являются разновидностью железобетонных оболочек. Они состоят из железобетонного контура с 151
Рис. 10.9. Сборка оболочек на проектных отметках: а — двоякой кривизны; б — цилиндрических; 1 — контурные фермы; 2 — временные монтажные затяжки; 3 — траверса; 4 — временные опоры; 5 — монтажный край натянутой на него сеткой стальных канатов (вант) и уложенных по ним сборных железобетонных плит. Байтовая сеть состоит из продольных и поперечных стальных канатов, расположенных по главным направлениям поверхности оболочки под прямым углом друг к другу. Концы вант заанкеривают с помощью специальных гильз в опорном железобетонном контуре оболочки. Висячие покрытия (рис. 10.10) монтируют следующим образом. На железобетонный контур натягивают вантовую сеть из стальных канатов, обеспечивающую заданную проектом кривизну оболочки. По канатам укладывают сборные железобетонные плиты покрытия и их временную пригрузку в виде равномерной загрузки оболочки штучным грузом (например, кирпичом), вес которого обычно принимают равным весу кровли и временной нагрузки. Замоноличивают швы между сборными плитами оболочки. После достижения бетоном проектной прочности временную пригрузку снимают. Указанным способом в железобетонных плитах создают предварительное напряжение, и они включаются в общую работу покрытия, что уменьшает деформативность висячей конструкции. Затем сооружают кровлю, подвесной потолок и т. д. Купольные покрытия также монтируют на проектных отметках. При этом для куполов диаметром до 40...50 м практикуется метод навесной сборки (рис. 10.11). Сущность этого метода сводится к следующему: используя сферическую форму купола, в его центре устанавливают мачту или башенный кран. Для монтажа сборных трапецеидальных в плане железобетонных элементов используют легкую ферму-сегмент, опирающуюся одним концом на поворотное устройство, закрепленное на матче или на неповоротной башне крана, а другим на тележку, движущуюся по рельсовому пути по опорному кольцу купола. 152 Ж= 57Ж^ЖГГ#Т ЖЖЖТГТТЖТТ-Рл О б) 2Ш i 5 6 А /Л Рис. 10.10. Схема монтажа Байтового покрытия: а — сборка колец центрального барабана; б—раздвижка колец барабана; в — схема покрытия; 1 — временная опора; 2 — клетка для сборки и опускания нижнего кольца; 3,4 — нижнее и верхнее кольцо барабана; 5 — 5 — домкраты; 6 - постоянные стойки; 7 — домкратные узлы Монтаж купола начинают с нижнего кольцевого пояса (яруса) . Консольный конец панели закрепляют на весу специальным инвентарным устройством, после чего ферма-шаблон перемещается на смежную позицию. После сборки первого яруса, сварки закладных частей и замоноличивания швов начинается сборка второго яруса и т. д. 153
Рис. 10.11. Монтаж купола методом навесной сборки: / - оттяжка канатная; 2 — скоба-упор; 3 — стяжная муфта; 4 — монтажный элемент купола 10.4. Монтаж крупнопанельных и объемно-элементных зданий В жилищном строительстве нашей страны наибольшее распространение получил метод полносборного строительства. Полносборные здания возводят из крупных, преимущественно легкобетонных блоков панелей и объемных элементов. К полносборным зданиям относят здания в крупнопанельном исполнении с ядром жесткости из монолитного железобетона, а также здания, возводимые методом подъема перекрытий. Монтаж крупнопанельных зданий. Крупнопанельное строительство, отличаясь высокой степенью технологичности и универсальности, позволяет в короткие сроки возводить из унифицированных крупнопанельных конструкций здания от 1 до 25...30 этажей с разнообразными архитектурно-планировочными структурами. Различают следующие конструктивные схемы крупнопанельных зданий: бескаркасные, с неполным каркасом и каркасно- панельные. В массовом жилищном строительстве наиболее распространены бескаркасные крупнопанельные дома с несущими попереч- 154 ньши стенами. Каркасно-панельную конструктивную схему применяют преимущественно для многоэтажных жилых и общественных зданий. В зависимости от конструктивной схемы' и принятой технологии может иметь место различная последовательность монтажа крупнопанельных зданий. Однако во всех случаях при этом должны быть обеспечены неизменяемость и устойчивость каждой смонтированной ячейки здания, прочность стыковых соединений, возможность выполнения послемонтажных процессов в ранее смонтированной части здания и безопасность производства работ. Точность монтажа крупнопанельных зданий достигается за счет строгого соблюдения допусков при изготовлении сборных элементов и применения монтажного оснащения, позволяющего ограничивать перемещение сборных элементов при их установке в проектное положение. Крупнопанельные дома, как правило, монтируют с транспортных средств. Бескаркасные крупнопанельные дома с несущими поперечными стенами обычно монтируют в такой последовательности; вначале устанавливают панели поперечных несущих стен, затем панели наружных стен, санитарно-технические кабины, лестничные марши и площадки, панели перекрытий. При двух модульных панелях (панель на две комнаты) технологичнее начинать монтаж с установки панелей наружных стен. Бескаркасные крупнопанельные дома с несущими продольными стенами монтируют обычно в такой последовательности: вначале устанавливают маячные панели, образующие угол секции, затем монтируют панели наружной продольной стены, удаленной от монтажного крана; внутренние панели и панели продольной стены, ближней к монтажному крану. Для точной установки панели в проектное положение применяют штыревые или другие фиксирующие приспособления. Наружные стеновые панели устанавливают без фиксаторов, по наружным граням стен. При свободном методе монтажа панели в проектное положение устанавливают с помощью индивидуального монтажного оснащения в виде жестких подкосов со стяжными муфтами, накидными струбцинами и другими приспособлениями. Подкосы крепят к панелям перекрытий за монтажные петли или с помощью захватных приспособлений, закрепленных в отверстиях, устроенных в панелях. Некоторые типы крупнопанельных домов с несущими поперечными стенами возводят ограниченно-свободным методом монтажа, при котором применяют групповое монтажное оснащение в виде объемных кондукторов — установщиков базовых панелей, шарнирных связей и др. В процессе монтажа, который ведут по обе стороны от кондуктора, панели закрепляют с помощью калиброванных трубчатых связей. 155
При монтаже многоэтажных бескаркасных крупнопанельных зданий сравнительно сложно обеспечить высокую пространственную точность установки панелей, в том числе и соосность элементов по высоте здания. Для этих целей может быть использован метод пространственной самофиксации, который заключается в том, что при изготовлении панелей в них с высокой степенью точности закрепляют фиксирующие металлические части, образующие при сопряжении панелей замковые соединения. При этом монтажную оснастку используют лишь для установки базового (первичного) элемента, а точнее, расположение последующих элементов обеспечивают элементы, установленные ранее. Жилые и общественные здания повышенной этажности выполняют каркасно-панельными. Каркасно-панельные здания монтируют башенными, башенно- стреловыми или приставными кранами поярусно. Высоту яруса в соответствии с высотой колонн принимают в два этажа. Для каркасных зданий с неполным каркасом высота яруса равна одному этажу. Основное технологическое требование, предъявляемое к монтажу каркасно-панельных зданий, — это обеспечение жесткости и устойчивости каркаса в процессе и после завершения монтажа. Для этого каждый ярус здания монтируют отдельными блоками из четырех колонн, ригелей и плит перекрытий на два этажа. Монтаж смежного блока начинают после сварки и замоноличи- вания всех стыковых соединений, а каждого очередного яруса — после выполнения этих работ на нижерасположенном ярусе. В верхней части кондуктора имеется шарнирная рама с угловыми фиксаторами, с помощью которых оголовки устанавливаемых колонн приводят в проектное положение. Кондуктор имеет выдвижные площадки, расположенные в уровнях первого и второго этажей. С этих площадок ведут монтажные и сварочные работы, связанные с установкой ригелей. Монтаж очередного яруса здания начинают с установки четырех кондукторов, соединенных продольными и поперечными тягами. Таким образом, на первой позиции групповой кондуктор обеспечивает установку в проектное положение 16 колонн. По мере завершения монтажа блоков кондукторы переставляют и на каждой последующей позиции устанавливают по восемь колонн. При применении групповых кондукторов (рис. 10.12) монтажные работы выполняют в такой последовательности: устанавливают в двух смежных кондукторах восемь колонн, а затем — ригели первого и второго этажей, диафрагмы жесткости, вентиляционные блоки и перегородки. Затем между двумя смежными блоками монтируют плиты перекрытий, обеспечивающие пространственную жесткость конструкций, убирают выдвижные площадки, а кондукторы переставляют на смежную позицию. В освобожденных от кондукторов ячейках монтируют плиты перекрытий двух этажей. 156 J 4, ,^^Ш"~Ф it—+Ж+ 4*j—[ii m -a a -41 i r fin «J 1X1 «H- IH- ®®®®®®®®® (i) Рис. 10.12. Схема расстановки групповых кондукторов при монтаже каркасных многоэтажных зданий (скрепками показано направление перестановки кондукторов): / — групповой кондуктор; 2 — колонны; 3,4 — продольная и поперечная тяги Монтаж зданий из объемных элементов. Сущность метода состоит в сборке зданий из изготовленных и полностью отделанных и оборудованных в заводских условиях объемных элементов. По способу изготовления различают типы цельноформованных объемных элементов: пятистенный блок типа «колпак» со сборной панелью пола; блок типа «стакан» с панелью потолка; пятистенный блок с приставной наружной стеновой панелью. По конструктивному исполнению различают конструктивные схемы объемно-элементных зданий: из несущих блоков размером на комнату, пролет здания или квартиру; самонесущих блоков с опиранием на каркас здания. По способу опирания различают блоки, опертые по контуру, блоки с точечным опиранием по четырем углам и частичным опиранием с консольно выступающей частью. В ряде стран имеются различные технологические решения. Так, некоторые финские фирмы строят дома из объемных блоков размером по ширине на комнату, а по длине — на пролет здания. Блоки собираются из сборных ребристых панелей в кондукторах и полностью отделываются на заводах. Шведские фирмы применяют комбинированный метод, при котором здания собираются из объемных элементов и плоских панелей. Объемный блок включает в себя санитарно-технический узел и кухню. Такой блок изготовляется, отделывается и полностью начиняется инженерным оборудованием на заводе. В Советском Союзе наибольшее распространение получил метод возведения зданий из блоков размером на комнату, более Технологичных в изготовлении, транспортировке и монтаже. Монтаж объемных элементов следует вести непосредственно с транспортных средств, при этом должна быть обеспечена точность их установки при высоком темпе монтажных работ. Здания высотой до пяти этажей прямоугольной конфигурации в плане можно монтировать козловыми или любыми другими Кранами, а высотой выше пяти этажей или ломаной конфигура- 157
ции в плане-—с помощью стреловых, башенных или самоходных кранов с башен- но-стреловым оборудованием. Монтаж зданий из объемных блоков размером на комнату с помощью башенного крана ведут поэтажно «на себя» с последовательным фронтальным движением крана по периметру здания (рис. 10.13). Объемные элементы доставляют в зону действия монтажного крана на специальных трайлерах. Устойчивость блока и сохранность обеспечиваются за счет низкой посадки платформы трайлера, крепежных приспособлений и специальных амортизационных устройств. Блоки доставляют по часовому графику. При транспортировании и монтаже блоки необходимо защищать от атмосферных осадков специальными полимерными водоотталкивающими обмазками или чехлами из синтетической пленки. Объемные элементы имеют большую массу, несимметрично расположенный центр тяжести и значительные боковые поверхности, создающие даже при небольшом ветре «парусность», поэтому для их уравновешивания и стабилизации при подъеме применяют балансирные траверсы. Точность установки блоков на первом этаже контролируется с помощью теодолита, а на последующих этажах они устанавливаются заподлицо с элементами нижележащего этажа с выверкой по вертикали по отвесу, а в продольном направлении по фасаду — теодолитом. Монтаж очередного этажа начинается после сварки и заделки всех узлов нижележащего этажа. Стыки между блоками заделывают звукоизоляционным материалом, а швы по фасаду — специальными герметиками или мастиками. По завершении монтажа очередного этажа здания производят стыкование инженерных коммуникаций (водопровод, канализация, отопление и т.д.). Наряду со строительством стационарных зданий принцип объемно-блочного домостроения используется при производстве так Рис. 10.13. Монтаж зданий из объемных блоков: / — трос; 2 — траверса 158 называемого мобильного жилища. Так, например, в некоторых странах выпускаются дома-трайлеры. Такие одноквартирные дома площадью 50...60 м2 собирают из легких конструкционных материалов и монтируют на полуприцепах. Монтаж дома-трайлера сводится к установке на выбранной позиции фиксации колес шасси и подключению к коммуникациям. Идея создания мобиль ного жилища (контейнеризация жилища) частично реализуется и в отечественной практике в основном за счет создания мобильных транспортабельных жилых блоков, рассчитанных на доставку в отдаленные необжитые районы страны железнодорожным или воздушным транспортом. 10.5. Заделка стыков железобетонных конструкций Заделка стыков является трудоемкой и ответственной частью монтажного процесса. Это объясняется малым объемом полостей замоноличивания (0,01...0,18 м3) и их рассредоточенностью. От качества заделки стыков зависят пространственная жесткость и устойчивость сооружений и эксплуатационные качества зданий (звукоизоляция, влаго- и воздухопроницаемость, огнестойкость закладных деталей, внешний вид фасадов). В общем случае заделка стыка состоит из следующих процессов: сварки и защиты закладных деталей от коррозии, замоноличивания стыков раствором или бетонной смесью, их герметизации (преимущественно для стеновых панелей). Сварка арматурных выпусков и закладных деталей является ответственной операцией. Поверхность сварных соединений должна быть гладкой, мелкочешуйчатой, не иметь подрезов, недоваров, пор и других видимых дефектов. Сварщик ставит клеймо на заваренные им стыки и заносит данные о выполнении сварочных работ в журнал. Для обеспечения надежности стыковых соединений производится антикоррозионная защита закладных деталей или выпусков арматуры. В условиях строительной площадки — это нанесение под давлением методом газоплазменного напыления порошкового цинка (металлизация). Заделка стыков бетоном и раствором производится вручную или с помощью пневмонагнетателей иди других устройств, обеспечивающих нагнетание бетона под давлением. Бетон для заделки рабочих стыков, т. е. воспринимающих расчетные усилия, приготовляют на крупнозернистом песке, портландцементе или быстротвердеющих цементах марки не ниже 400. Средства механизации для заделки стыков выбирают с учетом объемов и трудоемкости работы. Так, например, следует учитывать, что трудоемкость заделки стыков песчаным раствором с помощью насоса или пневмотранспортной установки составляет около 2,5 чел-ч/м3, что почти в 5 раз меньше, чем при заделке вручную. Замоноличивание стыков в одноэтажных промышленных зда- 159
ниях производят между колоннами и фундаментами, колоннами и фермами, плитами покрытий и стеновыми панелями. Стыки сборных железобетонных конструкций многоэтажных промышленных зданий заделывают следующим образом: в процессе монтажа к центрирующим прокладкам ранее смонтированных колонн приваривают рихтовочные пластины, толщину которых уточняют по месту. После выверки стальные оголовки колонн соединяют с помощью приварки стержней. Затем зазор между оголовками колонны, равный по толщине не менее 40 мм, зачеканивают жестким раствором М300, а весь стык покрывают металлической сеткой и замоноличивают. При устройстве стыков колонн с ригелями производят ванную сварку выпусков арматуры, а также сварку закладных деталей ригелей и консолей колонн и последующее замоноличива- ние стыка. Замоноличивание стыков пространственных конструкций должно обеспечивать монолитность и жесткость сооружения, искусственно расчлененного на монтажные элементы. Так как при длительном выдерживании незамоноличенной конструкции в сборных элементах могут возникать пластические деформации, длительность замоноличивания пространственных конструкций должна быть минимальной. Стыки крупнопанельных зданий требуют особо тщательной заделки, так как к ним предъявляются жесткие эксплуатационные требования. Они должны быть водо- и воздухонепроницаемыми, обеспечивать необходимую звуко- и теплоизоляцию и компенсировать температурные и усадочные деформации панелей (рис. 10.14). Стыки в наружных стенах крупнопанельных зданий обычно устраивают в такой технологической последовательности: выверяют и окончательно закрепляют панели, укладывают утеплитель, сваривают закладные части, сваривают или сопрягают монтажные выпуски, производят антикоррозионную защиту, заполняют вертикальные полости стыка бетоном и устраивают наружные герметизирующие прокладки. Для герметизации стыков применяют гидроизоляционный пороизол, изол, полиизол и мастики — бутиленовые и тиоколовую. Пороизол — пористый материал, выпускаемый в виде полос, предназначен для герметизации горизонтальных или (в виде жгута) вертикальных швов. При укладке пороизол покрывают изолом, кото- Рис. 10.14. Горизонтальный стык рый придает ему влагонепроницае- крупнопанельного здания: мость ц обеспечивает надежное / -мастичная заделка; 2 - раствор; прикрепление К бетону. 3 - герметик; 4 вкладыш-утепли- г t- J тель; 5 — панель перекрытия МаСТИКу ИЗОЛ, В СОСТЭВ КОТОрОИ 160 входят обработанная резина, битум, канифоль, асбест и другие компоненты, поставляют на стройки в виде жидкой вязкой массы. В крупнопанельных зданиях стыки наружных стен целесообразно герметизировать по окончании монтажа с подвесных люлек йЛи самоходных вышек. Зазоры стыков очищают, покрывают их изолом, используя пневматический аппарат, заводят прокладки пороизола специальным роликом. При этом прокладки (с учетом их сжатия) должны быть на 30...35 % больше толщины зазора. При герметизации стыков наружных стеновых панелей тиоко- ловыми мастиками последние наносят с помощью шприца. Заделка стыков в зимних условиях. Незначительный объем бетона, укладываемого в стык, и высокий модуль поверхности (в пределах от 25 до 100) приводят в зимних условиях к быстрому охлаждению бетона в стыке. Так, например, стык между наружными стеновыми панелями (модуль поверхности 60) при начальной температуре бетона +20 °С и наружной температуры воздуха —20 °С остывает до температуры 0 °С в течение 5... 8 мин. Прочность бетона в стыке, которую необходимо достичь до замораживания, зависит как от характера конструкции, так и срока ввода ее в эксплуатацию. Например, в крупнопанельных зданиях в вертикальных стыках стеновых панелей она должна быть к моменту замораживания не менее 50 % от проектной. Для сборно-монолитных оболочек прочность бетона в швах к моменту замораживания должна быть не менее 70 % проектной, что необходимо для раскружаливания конструкций. Для стыковых соединений конструкций, загружаемых полной эксплуатационной нагрузкой до оттаивания, необходимо получить до замораживания 100 %-ную прочность бетона и т. д. Для достижения бетоном или раствором до замораживания требуемой критической или проектной прочности следует предварительно прогревать раствор или бетон, а также полость стыка; укладывать подогретый бетон или раствор до температуры не менее 20 °С с последующим поддержанием необходимой температуры изотермического прогрева. Конечную прочность бетона в стыке следует назначать в 1,5...2 раза выше проектной прочности бетона стыкуемых элементов, что позволяет после 1...1.5 сут прогрева получать 50...70 % прочности бетона от проектной. Для заделки стыков следует применять быстротвердеющие бетоны и растворы на портландцементе М500 или быстротвердеющие цементы. В зависимости от типа стыкуемых конструкций применяют следующие способы заделки стыков. Метод замораживания применяют для стыков, в которых бетон не передает усилия между стыкуемыми элементами, а служит в основном для заполнения полости стыка (например, продольные швы между панелями перекрытий жилых зданий). При заделке стыков можно применять химические добавки: 6 -721 161
хлористый кальций СаС12, хлористый натрий NaCl, поташ КгСо. и нитрит натрия NaN03. Для заделки армированных стыков При! меняют поташ и нитрит натрия, которые не вызывают коррозиц стали. Ускорение твердения бетона в стыках может быть обеспечено за счет применения различного рода электронагревательных устройств или непосредственно прогрева бетона электрическим током. Цилиндрические электропередачи устанавливают непосредственно в бетон заделки и соединяют последовательно. При мощности такого устройства 100... 150 Вт продолжительность изотермического прогрева стыка не превышает 24 ч. Для периферийного обогрева бетона в открытых стыках иногда применяют инфракрасный прогрев при помощи печей сопротивления, состоящих из отражателя параболической формы и расположенного в их фокусе нагревателя. При незначительном объеме бетона в заделке стыка и круговом доступе к стыку (например, в стыках колонн, балок, поясов, ферм) рационально применять так называемую греющую опалубку. Для прогрева малообъемных стыков вертикально или горизонтально сопрягаемых элементов, доступных со всех сторон (колонны, балки, пояса ферм), применяют индукционный прогрев. В этом случае на поверхность опалубки стыка наматывают изолированный провод, через который пропускают переменный ток, создающий магнитное поле и циркуляцию в арматуре (при деревянной опалубке) или в опалубке (при металлической опалубке) электрического тока с выделением теплоты. Метод индукционного прогрева наиболее целесообразен для прогрева густоармирован- ных стыков каркасных зданий. Электродный прогрев бетона в стыках требует меньшего (по сравнению с другими способами) расхода энергии и позволяет в более короткие сроки получить необходимую прочность бетона. Однако для густоармированных стыков, где не исключена возможность замыканий, и для тонких стыков с высоким модулем поверхности, где бетон может быть пересушен, применять электродный прогрев не рекомендуется. 10.6. Монтаж металлических конструкций Металлические конструкции применяют в тех случаях, когда использование железобетона по техническим причинам невозможно или экономически неоправданно. Наряду с традиционными в строительстве все большее применение находят легкие металлические конструкции в виде структурных и мембранных покрытий, конструкции из легких сплавов, специальных профилей, тонкостенных балок и др. Комплексное их применение позволяет экономить около 25 % стали и на 15...20 % снизить трудоемкость монтажных процессов. 162 Особенности металлических конструкций определяют техно- оГИческие требования к их монтажу. Это — повышенная дефор- мативность при перевозке, складировании и монтаже метал- пйЧеских конструкций (потеря устойчивости в горизонтальном ^правлении, вмятины, повреждения фасонок, фрезерованных т0рцовых поверхностей и стыковых кромок и т. д.). Поэтому перевозка и хранение металлических конструкций (за исключением колонн, секций вертикальных конструкций и некоторых других) производятся в проектном положении, нижние и верхние пояса ферм при необходимости усиливают деревянными пластинами, при строповке универсальными тросами в обхват устраивают прокладки, которые предохраняют стропы от перетирания, а конструкции из легких сплавов — от местного смятия. Металлические конструкции в большинстве случаев доставляются с заводов-изготовителей в виде отправочных марок (полуфермы, структурные плиты, секции башен, элементы кожухов доменных печей и др.). При монтаже необходима укрупнительная сборка до проектных размеров конструкции. Высокая точность изготовления металлических конструкций предопределяет повышенные требования к точности их монтажа. При монтаже металлических конструкций могут иметь место два технологических метода: сборка на проектных отметках из линейных и плоских элементов или пространственных монтажных блоков, предварительно собранных на земле; установка в проектное положение предварительно собранного на земле сооружения. Этот метод применяют при монтаже опор линий электропередачи, башен радиоантенн, воздухонагревателей доменных комплексов, технологических колонн химических предприятий, обелисков и др. Монтаж металлических конструкций каркасов зданий. Перед началом монтажа производят приемку фундаментов, при этом проверяют главные оси сооружения, правильность и надежность закрепления высотных реперов, продольные и поперечные оси колонн, нанесенные в виде рисок на фундаменты, расположение анкерных блоков и отметки опорных поверхностей фундаментов. При этом нужно иметь в виду, что от точности выполнения фундаментов зависит и точность монтажа вышележащих конструкций. При монтаже металлических конструкций одноэтажных промышленных зданий применяют метод секционной сборки, т. е. с помощью монтажного крана или комплекта из нескольких Кранов устанавливают все элементы, образующие жесткую блок- секцию каркаса, и затем переходят к сборке очередной секции. Стальные колонны устанавливают на бетонных фундаментах, в которые заделаны анкерные болты, обеспечивающие проектное Положение колонн в плане. Наличие клюзов (шахтных отверстий У анкерных болтов) позволяет за счет отгиба анкеров несколько исправлять неточность их установки. Для установки колонн, имеющих фрезерованные подошвы 6* 163
башмаков, поверхность фунда мента бетонируют до проект ной отметки с отклонениями не более ±2 мм. При монтаже металлических конструкций широко прй_ меняют безвыверочный метод монтажа. Безвыверочный Ме_ тод монтажа — это монтаж конструкций и оборудования имеющих высокую точность обработки контактных поверхностей, отверстий и гнезд в стыках, без дополнительных перемещений (выверки). Для стальных колонн без- J II "Т/ выверочный метод монтажа предусматривает установку колонны на заранее выверенные фрезерованные опорные плиты, что исключает в дальнейшем выверку самих колонн и подкрановых балок (рис. 10.15). После выверки с помощью ЩЩ/ выверочных болтов расположения плит в плане и с точностью + 1 мм по вертикали под плиты подливают цементный раствор. Затем на плиты наносят осевые риски, которые при установке колонн совмещают с рисками на башмаках. Безвыверочный метод монтажа позволяет уменьшить трудоемкость установки колонн примерно на 30%. При окончательном закреплении колонн затягивают анкерные болты, ставят дополнительные расчалки вдоль ряда колонн (для высоких колонн) и крестообразные расчалки (для высоких колонн с узким башмаком). Первые две смонтированные колонны раскрепляются предусмотренными проектом постоянными или (при отсутствии таковых) временными жесткими связями. Подкрановые балки устанавливают на консоли колонн и временно крепят к упорам через прокладки с овальными отверстиями. Регулировку балок по высоте и в плане производят за счет извлечения или добавления подкладок. Подстропильные фермы устанавливают на монтажные столики, приваренные к колоннам, и укрепляют расчалками; стропиль- 164 Рис. 10.15. Установка колонны на фундамент при безвыверочном методе монтажа: / — опорная плита; 2 — кондуктор с отверстиями для анкерных болтов; 3 — закладные детали; 4 — риски разбивочных осей; 5 — планки с нарезными отверстиями; 6 — установочные винты; 7 — анкерные болты; 8 - подливка; 9 — низ башмака колонны; 10 — верх фундамента нЬ1е фермы — на монтажные столики колонн или на подстропильные фермы. При опирании на железобетонные опоры подстропильные фермы устанавливают на анкерные болты, заделанные в торцах колонн. При монтаже стропильных ферм следует обращать особое внимание на их устойчивость. Для этого первую ферму до рас- строповки крепят расчалками, после чего вторую ферму связывают с первой прочными связями и распорками. При отсутствии прогонов фермы связываются временными распорками или 2...3 плитами покрытия, устанавливаемыми и закрепляемыми до расстро- повки. Минимальное количество прогонов или распорок для бесфонарных ферм при пролете до 18 м — 2 шт., более 18 м — 3, для ферм с фонарем — соответственно 3 и 6 шт. Для предотвращения потери устойчивости ферм плиты покрытий следует укладывать симметрично с обеих сторон от упорных узлов к коньку. При монтаже фонарных ферм плиты укладывают симметрично по поясам ферм, а затем по фонарю. Выверку конструкций производят при их установке. Исключение составляют подкрановые балки, выверку которых можно выполнять лишь после установки конструкций всего пролета и окончательного закрепления колонн и ферм. После выверки положения конструкций и правильности установки секции каркаса производят окончательное крепление монтажных стыков с помощью сварки или болтовых соединений. Приемы конструкций оформляют актом. Противокоррозионную окраску конструкций производят после их приемки, что также оформляется отдельным актом. Конвейерный метод монтажа предусматривает сборку крупных высокой степени законченности конструктивных и конструктивно-технологических блоков на приобъектных конвейерных линиях с доставкой их в монтажную зону и последующей установкой в проектное положение. Наибольшее распространение этот метод получил при монтаже покрытий одноэтажных промышленных зданий. Конструктивно-технологические блоки полной строительной готовности, состоящие из двух металлических ферм, скрепленных связями и прогонами или из структурных плит, кровельного настила, утепления, кровельного покрытия, подвесного потолка, а также закрепленных в межферменном пространстве коммуникаций (воздуховодов, спринклерной системы пожаротушений, электроосветительной аппаратуры и др.). Размеры таких блоков в плане могут быть от 12 X 18 до 24X36 м. Масса блоков размером 24X36 м составляет около 130 т. Блоки, собранные из двух ферм, имеют по торцам свесы с кровли прогонов и фонарных конструкций. Такая компоновка блоков обеспечивает возможность их установки по системе «блок к блоку». Блоки изготовляют на расположенных около монтируемого 165
здания временных конвейерных линиях в виде передвижных кондукторов, установленных на тележках, перемещающихся по рельсовым путям. Наиболее рационально применение пульсирующего конвейера, на котором имеется несколько технологических постов: пост сборки металлоконструкций блока, пост устройства кровли, пост подвески коммуникаций и т. д. На каждом посту все сборочные операции выполняют на неподвижном блоке после чего он в заданном ритме передвигается на следующий пост. Готовые блоки доставляют на тележках в зону монтажа и устанавливают в проектное положение с помощью монтажных кранов или специальных механизмов, передвигающихся по подкрановым путям мостовых кранов вдоль монтируемого пролета. Применение конвейера считается экономически оправдано, если с него сходит в сутки не менее 500...800 м2 готового покрытия (рис. 10.16). Несмотря на то что устройство технологических постов и временных путей требует по сравнению с обычной технологией дополнительных единовременных затрат, конвейерный метод монтажа покрытий при площади зданий более 25...30 тыс. м2 оказывается более экономичным, чем традиционный метод монтажа. Следует также иметь в виду, что применение конвейерного метода монтажа будет экономичным лишь при четкой комплектации конвейера. В противном случае вместо экономического эффекта возможно удорожание строительства, что связано с высокой стоимостью конвейера, больших единовременных затрат, а также необходимостью некоторого повышения жесткости блоков, что влечет за собой перерасход до 8 % металла. Требуемую сменную производительность конвейера (ПК), которая должна быть кратной одному блоку, можно определить по формуле nK = N/(CT), (10.9) N — общее количество блоков, шт.; С — количество смен в сутках; Т — срок завершения монтажа всех блоков, дн. При правильной организации конвейерной сборки производительность труда на монтаже конструкций покрытий может составить 700 кг/(чел-дн) и более, в то время как этот показатель при поэлементной сборке не превышает 350...360 кг/(чел-дн). Сроки выполнения работ сокращаются на 30...50 %, а средняя экономическая эффективность, приходящаяся на 1 м2 смонтированного конвейерным методом покрытия, составляет более 1,6 руб., не считая экономии, которая достигается за счет сокращения срока ввода объектов в эксплуатацию. Важным преимуществом метода является возможность переноса сборочных операций в полустационарные наземные условия, что позволяет повысить не только производительность труда, но и безопасность монтажных работ. Основные технологические принципы конвейерного метода 166 КОНТО S <D X О о о к а 6 X 4 5 ° 3 я Э И S О- О о а. о S о 5 к а, з »к та Ш (- Ш СП ,ания: « СО О [~ о х нвей ЮМ — рочньп о VD о *■» ю | О * И1 си 0ю ге ^ ^ -- о °> хо х >, склад овый ый кра 1я на 1 s^g ^Т£- „ Я йй а я о ф OJ с*Э VD С Ьй
монтажа могут быть использованы как для покрытий промышленных зданий, так и для сборки зданий и сооружений других конструктивных структур. Монтаж металлических пространственных конструкций. Перекрытия над цирковыми аренами, спортивными залами, аэровокзалами, выставочными павильонами и другими большепролетными общественными и промышленными зданиями обычно выполняются в виде рамных, арочных и купольных конструкций структурных, мембранных и вантовых систем. Арочные и рамные большепролетные конструкции покрытий обычно монтируют с использованием временных монтажных опор и стреловых кранов. На рис.10.17 показана схема монтажа покрытия рамной конструкции. Монтаж производится в следующем порядке: ригель рамы двутаврового сечения и две стойки с частью ригеля сваривали непосредственно в монтажной зоне на шпальных клетках. После установки временных опор на фундаменте устанавливали Г-образные стойки рамы с опиранием на временные опоры. После этого монтировали среднюю часть ригеля, производили сварку и клепку стыков. Затем удаляли временные опоры. Арочные конструкции монтируют также с использованием временных опор. При монтаже трех шарнирных арок такая опора обычно устанавливается под шарниром. Купольные покрытия также обычно монтируют с помощью центральной временной опоры, на которой крепят опорное кольцо. При пролетах, не превышающих 40...50 м, в качестве такой опоры можно использовать башню монтажного крана (рис. 10.18). Структурные покрытия представляют собой неразрывную решетчатую плиту, жесткую во всех направлениях, что снижает изгибающие моменты в колоннах и позволяет перекрывать зна- ^5 5 Рис. 10.17. Монтаж большепролетной рамной конструкции 168 ^W#J/ Рис. 10.18. Схема монтажа стальных конструкций большепролетного купола цирка с помощью радиально-поворотного устройства: / — временная монтажная опора; 2 — радиально-поворотное устройство; 3 — эстакада чительные пролеты. Структурные покрытия состоят из структурных плит высотой 2...2,5 м, собираемых из решетчатых блоков пирамидальной формы заводского изготовления (образованных стержнями из круглых труб). Структурные системы типа «Берлин», «Кисловодск», «МАрхИ» и другие размерами 18Х 18 и 24X24 м обычно применяют для покрытий выставочных павильонов, спортивных сооружений, стоянок для автомобилей и др. Монтаж структурных покрытий должен осуществляться крупными блоками, собранными на земле. Могут иметь место следующие варианты монтажа структурных покрытий: монтаж структуры, собранной на месте подъема с помощью монтажных кранов или шевров, домкратов, закрепленных на оголовках колонн; подъем с последующей надвижкой в проектное положение и др. (рис. 10.19). Наряду с совершенствованием конструкций структурных покрытий ведутся дальнейшие поиски путей повышения их монтажной технологичности. С этой целью, например, предложен метод структурных покрытий из складывающихся блоков. Конструкция таких блоков представляет собой систему шарнирно-соединенных раскосов из уголковых или трубчатых элементов. Доставленный на площадку компактный блок растягивается в наземном положении с помощью лебедок и диагональных растяжек в структурную плиту и затем устанавливается кранами на опоры. Это позволяет создавать конструкции-механизмы, в которых рационально сочетаются конструктивная целесообразность и высокая степень технологичности. 169
® © ® ® 1-1 © © ® © ® ® Рис. 10.19. Монтаж структурного покрытия: / — положение собранного покрытия перед подъемом; 2 - ленточные подъемники; 3 горизонтальные связи ленточных подъемников; 4 - расчалки Мембранные покрытия совмещают в себе несущие и ограждающие функции. Ими можно эффективно перекрывать залы пролетов. Мембранные покрытия выполняют в виде предварительно напряженной стальной мембраны, натянутой на опорные конструкции (обычно железобетонный опорный контур). Элементы мембраны предварительно сваривают в заводских условиях в полотнище шириной до 6 м. Эти полотнища, свернутые в рулон шириной до 2,5 м и массой до 7...8 т, доставляет на строительную площадку. После того как один конец полотнища закрепляется на опорном контуре, рулон с помощью специальной траверсы разматывается на всю длину, натягивается лебедками и закрепляется на противоположном участке опорного контура. Смежные полотнища свариваются с нахлесткой 50 мм (рис. 10.20). 170 Рис. 10.20. Монтаж мембранного покрытия: а - - конструктивная схема здания; / — полотно велотрека; 2 — трибуны; 3 — наружные арки; 4 — мембрана; 5 — внутренние арки; б схема монтажа; / — рулон с полотнищем, установленный на вращающейся оси; 2 — катушка от рулона, выполняющая роль направляющего блока; 3 — вытягиваемый конец полотнищ мембраны; 4 — "анат от тяговой лебедки; 5 - наружная арка; 6 -— внутренняя арка В строительстве начинают применять листовые седловидные покрытия из стальных и алюминиевых лент. Такие покрытия устраивают по подобию ортогональной седловидной вантовой сети, в которой вместо несущих и стабилизирующих тросов используют алюминиевые ленты — полотнища. Ленты изготовляют в заводских условиях и доставляют на строительную площадку в виде рулонов шириной до 2,2 м. Последующий монтаж покрытий в принципе аналогичен монтажу вантовых конструкций. Монтаж высотных инженерных сооружений. Для таких сооружений, выполненных в металлических конструкциях, характерны относительно небольшая площадь опирания, значительная масса и высота, обычно превышающая высоту подъема грузового крюка наземных стреловых кранов. К таким сооружениям относятся опоры линий электропередачи, опоры радио- и телематч. В зависимости от типа, массы и размеров конструкции применяют следующие основные методы монтажа: подъем цельно- сборной конструкции в проектное положение методом поворота вокруг опорного шарнира, методом выжимания, наращивания и подращивания. Метод поворота применяют при монтаже конструкций высотой не более 100 м. Собранную на земле из отдельных элементов конструкцию закрепляют одной частью опоры в специальном шарнире, установленном на фундаменте опоры. Конструкции 171
поднимают с помощью мачты («падающей» стрелы, шевра) Или вспомогательной стрелы. Стрелу крепят тягой к поднимаемой конструкции через съемную ось, закрепленную на ее оголовке Стрелу удерживают подъемным полиспастом, один конец которого закреплен к оголовку стрелы, а другой (сбегающий конец) __ к лебедке. При работе лебедки стрелу опускают, а конструкцию поднимают в проектное положение. При небольшой высоте конструкции вместо лебедки могут быть использованы тракторы. Чтобы исключить возможность опрокидывания конструкции в сторону подъема, при подходе к проектному положению к ней крепят тормозной полиспаст. При монтаже опор ЛЭП в горных районах для их подъема может быть использован вертолет. Метод выжимания применяют для подъема тяжелых вертикальных аппаратов типа ректификационных колонн, вытяжных труб высотой до 100 м и массой до 400 т. При этом методе собранную на земле конструкцию поднимают с помощью специального устройства — подпорки, представляющей собой в общем виде портал, траверсу которого крепят к корпусу конструкции, а основание стоек перемещают полиспастами по направляющим к шарниру, поворачивая конструкцию вокруг последнего. Конструкцию выжимают до нейтрального положения, при котором центр тяжести системы (конструкция и такелажная оснастка) займет положение над осью поворотного шарнира. Дальнейший подъем до вертикального положения производят, как обычно, с торможением оттяжкой. Методом наращивания монтируют различные башни, трубы и мачты. В отличие от труб и мачт металлические башни имеют развитую базу, и поэтому после установки на фундамент они сохраняют устойчивость без постоянных растяжек. Башни и мачты высотой 100 м и более возводят методом наращивания с использованием самоподъемного (ползучего) крана (рис. 10.21). Он состоит из ствола, имеющего в верхней части полиспаст, и обоймы, передвигающейся по стволу. Обойму крана крепят к закладным деталям на монтируемой конструкции (башня, мачта) с помощью специальных зажимов. После того как смонтирована очередная секция конструкции, ствол крана закрепляют на ней откидным крюком. Затем обойму подтягивают и закрепляют на смонтированной секции, а ствол крана выжимают на очередную позицию. Метод подращивания заключается в том, что в специальном опорном устройстве монтируют часть сооружения (верхнюю) башни и затем гидравлическими подъемниками с шаговыми домкратами выжимают вверх, закрепляют, подращивают очередной секцией, и цикл повторяют. Этот метод был специально разработан для монтажа высоких телевизионных башен (300 м и более). Такое конструктивное решение телевизионной башни облегчает ее монтаж методом подращивания (рис. 10.22). После возведения фундаментов в центре устанавливают подъемно-сборочную установку, в которой монтируют первые 172 Рис. 10.21. Монтаж стальной мачты методом наращивания: а - монтаж секции; б — перестановка обоймы крана; в — переставка ствола крана; / — мачта: 2 - самоподъемный кран; 3 — траверса; 4 — кольцевые подмости три (верхние) секции ствола башни. К стволу башни шарнирно крепят четыре опоры. Подращивая ствол, приводят опоры в проектное положение, нижние концы их жестко закрепляют на фундаменте, а верхние объединяют решеткой, создавая обойму, через которую также методом подращивания выдвигают ствол до проектной отметки. После достижения головной частью ствола проектной отметки верхние концы опор жестко соединяют со стволом и приступают к выдвижению тем же методом внутри ствола башни с помощью шаговой подъемной установки ее антенной части с шахтой лифта. При монтаже телевизионных башен методом подращивания трудовые затраты уменьшаются почти на 25%, на 'Д сокращаются сроки сооружения башни и на 20 % расход стали. При этом почти полностью устраняются 173
76.837 Рис. 10.22. Монтаж телевизионной антенны методом подращивания: / — лебедка для стягивания опор башни; 2 - опора башни; 3 — путь для движения опор башни; 4 — шарнир; 5 — шаговые домкратные устройства; 6 — ствол башни; 7 — телескопическая антенна верхолазные работы, что не только повышает безопасность монтажных работ, но и позволяет улучшить их качество благодаря применению автоматической сварки стыков, расширению возможностей контроля и т. д. 10.7. Монтаж деревянных конструкций и возведение мягких оболочек Монтаж деревянных конструкций. При монтаже деревянных и особенно клееных конструкций принимаются меры, исключающие смятие древесины в местах обхвата конструкции стропами и ее увлажнение при транспортировке и хранении. Деревянные конструкции транспортируют укрупненными элементами или в пакетах в положении, исключающем появление монтажных деформаций. 174 Клееные большепролетные деревянные конструкции монтируют кранами с применением специальных временных монтажных опор. При необходимости производят укрупнение отдельных элементов в монтажные блоки (рис. 10.23). Несмотря на то что всю древесину, идущую на-изготовление клееных конструкций, антисептируют, при сборке производят дополнительное антисептирование отверстий для болтов и мест подтесок. Клееные деревянные конструкции после установки покрывают огнезащитным составом. Дощатые конструкции перевозят в зависимости от их длины на автомобилях или полуприцепах в проектном положении, скрепленными в пакеты. Это повышает их устойчивость при перевозке и обеспечивает сохранность. Так как дощатые конструкции или монтажные блоки, собранные из них, имеют незначительную массу, их монтаж обычно осуществляется легкими автомобильными кранами. При пионерном строительстве в северных районах нашей страны деревянные многоэтажные жилые дома имеют преимущественно каркасно-щитовую или щитовую конструкцию. Такие дома изготовляют и комплектуют централизованно на местных деревообделочных предприятиях и доставляют к месту установки средствами наземного транспорта или авиацией. Перед сдачей дома в эксплуатацию составляют акты на правильность укладки утеплителя (в домах каркасной конструкции) и на работы по Рис. 10.23. Монтаж большепролетных клееных деревянных конструкций: I — рельсовый путь; 2 — транспортное средство; 3 - монтажный кран; 4 - катучая телескопическая монтажная опора; 5 — подмости для монтажа покрытия; 6 — боковые монтажные поддерживающие устройства; 7 — катучая опора 17-
защите деревянных конструкций от поражения грибками, древесными вредителями и от возгорания. Возведение мягких оболочек. Мягкие оболочки — это оболочки из воздухонепроницаемой синтетической ткани, покрытой тонким слоем резины или пластмассы. Их форму, устойчивость и несущую способность обеспечивает постоянно поддерживаемое избыточное атмосферное давление или легкий каркас. Такие оболочки используют для покрытий различного рода зрелищных и спортивных сооружений, складов, временных зернохранилищ, укрытий для радаров, техники, защитных укрытий для производства работ в зимних условиях и др. В зависимости от конструкции и назначения сооружения мягкие оболочки могут иметь самую различную форму. Различают два основных типа мягких оболочек — пневматические и тентовые. Пневматические оболочки бывают воздухоопорные и пневмо- каркасные. Воздухоопорные поддерживаются в проектном положении избыточным давлением воздуха от 1,2 до 2 кПа, создаваемым внутри помещения и обеспечивающим в конструкции состояние предварительно напряженного равновесия. Это давление может быть сохранено за счет простейших герметизирующих устройств, в том числе шлюзов у мест выхода. Нужно отметить, что воздухоопорные оболочки ввиду избыточного давления малопригодны для спортивных и зрелищных сооружений, связанных с длительным пребыванием в них людей. У пневмокаркасных, или воздухонесомых, оболочек несущие функции выполняют трубчатые надувные арки, а ограждающие — воздухонепроницаемая ткань. Устойчивость сооружения обеспечивается за счет избыточного давления воздуха, создаваемого в каркасе. Тентовые (палаточные) оболочки — это такие, в которых несущими являются легкие складывающиеся каркасы из алюминиевых, стеклопластиковых или полиэтиленовых труб, а в качестве ограждений используются синтетические ткани. Основным преимуществом мягких оболочек является их высокая мобильность, позволяющая за несколько часов или суток перекрывать значительные площади и при необходимости в короткое время разобрать их и перебазировать на новое место При этом трудовые затраты, связанные с их возведением, в 10...15 раз ниже по сравнению со строительством из традиционных конструкций. Малая масса мягких оболочек и компактность в сложенном виде делают удобной их транспортировку. Монтаж пневматических конструкций состоит из нескольких операций. Свернутую оболочку доставляют к месту установки и раскладывают на специально подготовленной площадке. Борта оболочки по периметру крепят резиновыми трубами, наполненными водой или песком, с устройством анкерных креплений. Концы трубчатых надувных элементов пневмокаркасных 176 конструкций крепят анкерами штопорного типа и стальными оттяжками. Затем в оболочке или в трубчатом каркасе с помощью простейших воздухонадувных устройств создают избыточное давление, которое поднимает оболочку в проектное положение. При монтаже тентовых конструкций тентовые оболочки перевозят в сложенном виде. В каркасе такой оболочки могут быть быстроразъемные соединения, а в тканевой основе — специальные «застегивающиеся» устройства. В этом случае оболочка может перевозиться несколькими транспортабельными пакетами. После того как оболочка (или ее часть) доставлена на место установки, ее монтируют с помощью легких кранов или вручную с применением простейших монтажных приспособлений. Затем оболочки по периметру закрепляются с помощью инвентарных анкеров и обваловываются грунтом. Если в тентовых конструкциях имеются наружные поддерживающие стойки, они крепятся с помощью стальных вант с натяжными устройствами и анкеров. 10.8. Охрана труда Требования безопасного ведения монтажных работ должны учитываться в стадии проектирования объекта, разработки проекта производства монтажных работ и, конечно, при производстве работ. Так, например, в стадии проектирования одноэтажных промышленных зданий может быть предусмотрена блочная конструкция покрытий, при которой производят сборку и отделку блоков в наземных условиях и сводят к минимуму верхолазные работы. Этим же целям служит проектирование с учетом комплектно-блочного монтажа и т. д. Таким образом, еще на стадии проектирования необходимо не столько учитывать требования техники безопасности, сколько стремиться создавать безопасную технику, исключающую или сводящую к минимуму возможность производственного травматизма. Безопасность работ достигается прежде всего за счет выбора технологической последовательности монтажа, установки постоянных и временных связей, которые обеспечивали бы устойчивость ранее смонтированных конструкций. Правильная последовательность и качество замоноличивания стыков являются необходимыми условиями безопасности монтажников и других работников, находящихся в зоне монтажа. В этой же связи при производстве монтажных работ особое значение имеют технологические карты. К монтажным и связанным с ними работам допускаются рабочие, прошедшие курс обучения правилам безопасности при ведении монтажных работ и проверку знаний специальной экзаменационной комиссией. К высотным монтажным и сварочным работам допускают монтажников и сварщиков-верхолазов, имеющих справку о медицинском освидетельствовании, которое они 177
проходят два раза в год. К верхолазным работам допускают монтажников, имеющих разряд не ниже четвертого и стаж не менее одного года. При верхолазных работах рабочие прикрепляются к прочно установленным элементам конструкций с помощью предохранительных поясов с быстроразъемными карабинами. При переходе от узла к узлу монтируемой конструкции рабочие прикрепляют карабин предохранительного пояса к натянутому страховочному тросу. Независимо от характера выполняемых работ все рабочие, участвующие в монтажных работах, должны носить каски, предохраняющие от травм при падении предметов с верхних монтажных горизонтов. На строительной площадке и монтируемом здании или сооружении должны быть предупреждающие надписи, выделены опасные зоны, проемы ограждены, а рабочие места при производстве работ в вечернее и ночное время — достаточно освещены. Одним из непременных условий безопасного выполнения монтажных работ является правильная эксплуатация монтажных кранов, обеспечивающая их устойчивость, а также надежность грузозахватных устройств. Для обеспечения необходимой устойчивости монтажный кран должен быть установлен на надежное и тщательно выверенное основание. Краны на рельсовом ходу должны иметь противоугонные устройства, автоматическое устройство для ограждения грузоподъемности, а стальные канаты его должны периодически проверяться. При этом необходимо также выполнять и другие мероприятия, предусмотренные правилами и указаниями инструк ций по эксплуатации монтажных кранов. В соответствии с действующими нормами стропы, захваты и другие такелажные приспособления следует периодически испытывать и при необходимости выбраковывать. Перед началом работы такелажные устройства испытывают двойной нагрузкой. Во избежание перегрузки монотажных кранов следует следить за наличием на сборных элементах маркировки с указанием массы элемента. Перед подъемом надо проверить надежность петель для строповки груза. Запрещается во время перерывов оставлять поднятый груз на весу. Особые меры предосторожности следует применять при ветреной погоде. При ветре силой более шести баллов монтажные работы, связанные с применением кранов, следует прекращать. При ветре более пяти баллов прекращают монтаж крупноразмерных конструкций, имеющих большую парусность (глухие стеновые панели, листовые металлические конструкции и т. д.) Большое внимание при производстве монтажа должно быть уделено электросварочным работам, так как при выполнении этих работ помимо опасности поражения током существует и пожарная опасность. 178 Глава 11 ОСОБЕННОСТИ ПРОИЗВОДСТВА СТРОИТЕЛЬНО-МОНТАЖНЫХ РАБОТ В УСЛОВИЯХ РЕКОНСТРУКЦИИ 11.1. Демонтаж и монтаж конструкций в стесненных условиях Реконструкция связана с выполнением работ по демонтажу и монтажу зданий и сооружений, а также со сносом отдельных строений, переносом внутризаводских или общегородских коммуникаций. На разборку здания составляется проект производства работ, в котором указаны методы производства работ, границы опасных зон, способы перемещения разобранных конструкций и строительного мусора в транспортные средства. В проекте должны быть разработаны инженерные мероприятия по снятию нагрузки с разбираемой несущей конструкции, а также обеспечению устойчивости и сохранности остальных элементов здания. В зависимости от материала конструкций и объема работ разборка и разрушение осуществляются вручную, механизированным, взрывным и термическим способами. Демонтаж строительных конструкций может включать: усиление конструктивных элементов, состояние которых может вызвать самообрушение или обрушение при демонтаже смежных элементов; установку механизмов и машин для демонтажных работ: организацию рабочих мест и обеспечение использования механизированного инструмента; определение границ опасных зон и установку соответствующих ограждений и знаков; отключение инженерных коммуникаций зданий; освобождение демонтируемых конструкций от связей; пакетирование и контейнеризацию демонтируемых элементов и материалов; перемещение демонтированных конструкций, контейнеров и пакетов материалов из зоны ведения работ на склад или на транспортные средства. В зависимости от степени укрупнения демонтируемых конструкций различают поэлементный (расчлененный) и блочный методы демонтажа. Демонтаж элементов каркаса и наружных ограждений может выполняться самоходными стреловыми кранами, перемещающимися по периметру здания или в пролете. Важными факторами, влияющими на выбор методов монтажа конструкций, являются: тип здания или сооружения, подлежащего реконструкции, его объемно-планировочное решение и конструктивная схема. При реконструкции промышленных предприятий, общественных и жилых зданий монтажные работы осуществляются, как правило, с использованием машин, механизмов и оборудования, применяемых для нового строительства. Наибольшее применение при реконструкции промышленных одноэтажных зданий находят самоходные стреловые краны: пневмоколесные, гусеничные. 179
Башенные краны эффективны при реконструкции многоэтажных зданий и в тех случаях, когда требуется горизонтальное перемещение конструкций на большое расстояние с площадок складирования. Если протяженность и ширина зоны монтажа значительны, целесообразно применение козловых и кабельных кранов. Весьма эффективно использование мобильных кабельных кранов, которые монтируются на базе двух стреловых кранов и двух А-образных пилонов (рис. 11.1). Существенный экономический эффект дает применение вертолетов, которые используются при замене конструкций покрытия на отдельных участках цеха, вентиляционных труб и других технологических конструкций, проходящих через покрытие цеха, демонтаже устаревших и монтаже новых конструкций сооружений башенного типа (осветительные мачты, телевизионные башни и др.). На строительно-монтажных работах применяют вертолеты, оборудованные устройствами для транспортирования грузов на внешней подвеске, что дает возможность поднимать и перемещать крупногабаритные конструкции. До начала работ подготавливают площадки базирования вертолета, складирования и укрупнительной сборки конструкций. Подготовленный к монтажу конструктивный блок оснащают стропами и канатами-расчалками. Для подъема блока осуществляют стыковку строп с электрозамком тросовой подвески вертолета, «зависающего» над площадкой сборки. Затем блок поднимается и перемещается вертолетом к месту монтажа. Для точной наводки и установки блока он оснащается специальными монтажными приспособлениями — фиксаторами, а опорные конструкции здания — ловителями, в которые входят фиксаторы при установке блоков в проектное положение (рис. 11.2). Технологические возможности применения монтажных машин в условиях реконструкции зданий и сооружений зависят от массы монтажных единиц, высоты подъема конструкций, ширины монтажных зон. Рис. 11.1. Схема использования передвижного кабельного крана при реконструкции цеха: / — самоходный стреловой кран; 2 — ванты; 3 — А-образный пилон; 4 — грузовая тележка; 5 — подвеска крюка; 6 — горизонтальные распорки; 7 — демонтированные и монтируемые плиты 180 /OCiwwwwsA [t?l Й2ЕгЖ Рис. 11.2. Схема использования вертолета для монтажа конструкций; а — организация монтажной площадки; 6 — схема монтажа; / — площадка укрупнительной сборки; 2 — реконструируемый цех; 3 — зона монтажа конструкций; 4 — площадка для вертолета Рис. 11.3. Установка мостострелового крана при замене покрытия реконструируемого цеха: / — полноповоротная стрела; 2 — башня; 3 — обойма; 4 - лебедка для подъема и опускания башни; 5 — мостовой кран реконструируемого цеха; 6 — радиальные шарниры; 7 — секция для подращивания башни В процессе реконструкции многоэтажных зданий используют башенный кран, перемещающийся с одной стороны, с двух сторон или по центральной оси здания. Для монтажа тяжелых конструкций и незначительной стесненности площадки целесообразны два башенных крана. Мостовые краны с башенно-стреловым оборудованием (рис. 11.3) применяют при реконструкции одноэтажных промышленных зданий. 11.2. Технология усиления строительных конструкций Усиление конструкций зданий и сооружений может быть временным (на период производства реконструктивных работ) и постоянным (на весь расчетный период эксплуатации после реконструкции) . Выбор методов и средств временного усиления в значительной степени зависит от организации демонтажа и монтажа. Необходимость усиления обусловлена в ряде случаев использованием конструкций здания в качестве опор монтажных механизмов. Конструктивные элементы здания, ослабленные при демонтаже смежных конструкций, также должны быть усилены. Постоянное усиление конструкций зданий и сооружений необходимо при изменении технологических процессов и установке 181
в связи с этим более мощного и тяжелого оборудования, увеличении динамического и вибрационного воздействия на конструкции от оборудования большей единичной мощности и т. п. В отдельных случаях необходимость усиления конструкции обусловлена такими причинами, как достижение ею предельного эксплуатационного износа или приобретение в процессе эксплуатации дефектов, случайными повреждениями и др. Повышение несущей способности строительных конструкций может быть осуществлено различными методами. Широко применяется увеличение площади поперечного сечения элементов, изменение характера напряженного состояния или конструктивной схемы работы в здании. Усиление оснований и фундаментов при незначительной стесненности объекта производится методами, используемыми в новом строительстве (см. гл. 5). В стесненных условиях усиление фундаментов зданий, а также фундаментов под оборудование предполагает применение других конструктивных и технологических способов. Так, в практику реконструкции внедряется новый эффективный метод усиления основания и фундаментов, базирующийся на использовании буроинъекционных свай. Они имеют сравнительно малый диаметр (50...250 мм) и большую длину (до 40 м). Технология изготовления этих свай позволяет уменьшить расход материалов по сравнению с буронабивными сваями большого диаметра. Бурение скважины для свай производят станками типа СБА-500, которые работают без вибрации, бесшумно. Это позволяет устраивать скважины, проходящие непосредственно через тело существующих фундаментов, полы и стены подвалов зданий (рис. 11.4). Применение буроинъекционных свай особенно эффективно при производстве работ в условиях действующего предприятия. Изменение напряженного состояния строительных конструкций может быть достигнуто установкой обойм или увеличением Рис. 11.4. Схема усиления фундамента буроинъекцонными сваями: а - бурение скважин; б — установка арматуры и инъецирование мелкозернистой бетонной смеси; в устройство железобетонного ростверка; / — стена здания; 2 — буровой станок СБА-500; 3— скважииа; 4— выпуск арматуры для сопряжения сваи с ростверком; 5 инъектор; 6—пневматическая инъекционная установка; 7 - буроинъекциониая свая; 8 — железобетонный ростверк 182 площади поперечного сечения. Обоймы выополняют из железобетона или металла. Железобетонные обоймы устраивают из арматуры и слоя бетона, покрывающего усиливаемый элемент по всей наружной поверхности (рис. 11.5). Этим способом можно усиливать балки, ригели, колонны, простенки. Технология усиления колонны железобетонной обоймой следующая. По периметру колонны устанавливают арматуру б соответствии с проектом. Предпочтительно использовать заранее изготовленные плоские арматурные каркасы, соединяемые электросваркой. Затем устанавливают разборно-переставную опалубку из щитов и производят бетонирование, уплотняя бетонную смесь наружными вибраторами. Целесообрано бетонировать обойму методом инъекцирования мелкозернистой бетонной смеси, нагнетае мой в опалубку через инъекционные отверстия в щитах. Е^ли обойма небольшой толщины, инъецируется цементно-песчаный раствор. Рис. 11.5. Схема усиления колонны железобетонной обоймой: а — конструкция усилении; б — установка арматуры; в — установка опалубки; г — бетонирование инъецированием мелкозернистой бетонной смеси; / -усиливаемая колонна; 2 — арматура обоймы; 3 — щит опалубки; 4 — отверстие для инъецирования бетонной смеси; 5 — инвентарный металлический хомут; 6 инъекционная труба; 7 — передвижная инъекционная установка 183
Металлические обоймы состоят из стоек углового профиля, соединительных планок и опорных подкладок. Применяют этот способ для усиления кирпичных простенков, столбов, железобетонных колонн. В местах установки подкладок арматуру колонны обнажают и приваривают к подкладке и стойке обоймы. Эффект усиления колонн можно увеличить при использовании предварительно напряженных поясов, образованных соединительными планками. В ряде случаев несущую способность железобетонных конструкций повышают, используя заменяющие или разгружающие (полностью или частично) конструкции. Эти конструкции могут быть в виде отдельных балок или систем балочных клеток и ребристых перекрытий. Несущая способность металлических и монолитных железобетонных рам может быть повышена за счет усиления отдельных элементов или изменения схемы работы. Ригели усиливаются с помощью предварительно напряженных тяжей, металлических шарнирно-стержневых цепей и т. д. Усление несущих конструкций покрытий стропильных и подстропильных балок и ферм может осуществляться установкой предварительно напряженного шпренгеля из швеллера и уголка или с помощью предварительно напрягаемой затяжки. Элементы железобетонной фермы усиливают с помощью стальных обойм. При производстве работ по усилению конструкций должен быть обеспечен тщательный контроль за качеством используемых материалов и выполнением всех технологических операций. Особое внимание следует обращать на контакт плоскостей соединения усиливаемой конструкции и элементов усиления. 11.3. Охрана труда при реконструкции зданий и сооружений При выполнении работ по реконструкции необходим учет специфики производства реконструктивных работ на конкретном объекте. Отрицательное воздействие на работающие факторы внешней среды особенно проявляется при производстве строительно-монтажных работ в действующих ценах, отнесенных к разряду вредных. В таких условиях снижается производительность труда строительных рабочих, увеличивается вероятность травматизма. Стесненность строительной площадки и объекта реконструкции существенно влияет на работоспособность машинистов монтажных машин и монтажников. Все это требует принятия дополнительных мер по обеспечению нормальных условий труда строителей — устройства теплозащитных экранов, ограждения функционирующего технологического оборудования и инженерных сетей и т. д. Строительные рабочие, занятые на реконструкции действующего предприятия, обязаны проходить медицинский осмотр в порядке, установленном для данного предприятия. 184 Перед началом работ в действующем цехе необходимо оформить акт-допуск, в котором указываются: размеры участка, выделяемого для производства определенного вида работ, меры, обеспечивающие безопасное их ведение, сроки исполнения и ответственные исполнители. Работы в действующих цехах, а также по разборке и надстройке зданий и сооружений должны вестись под наблюдением мастера или прораба. Раздел пятый ВОЗВЕДЕНИЕ КАМЕННЫХ КОНСТРУКЦИИ Глава 12 ТЕХНОЛОГИЯ КАМЕННОЙ КЛАДКИ 12.1. Материалы для каменных работ В современном строительстве наряду с широким развитием индустриальных методов производства из сборных элементов более 50 % зданий и сооружений возводятся из камня. Каменные работы представляют собой поштучную укладку камня на растворе. Такую укладку выполняют при устройстве фундаментов, стен зданий и сооружений, колонн, столбов, арок и других строительных конструкций, работающих главным образом на сжатие. Каменную кладку выполняют из натуральных и искусственных камней. В качестве натуральных каменных материалов применяют: бутовый камень постелистый и рваный (из известняка доломита, песчаника и других пород) массой до 50 кг; тесаные камни для облицовки и декоративной кладки; мелкие пиленые камни из известняка, туфа, ракушечника и других легких горных пород. Из искусственных каменных материалов наиболее широкое применение получили: кирпич глиняный обыкновенный (полнотелый), пористый, пустотелый и пористо-пустотелый; кирпич глиняный лицевой и силикатный; пустотелые керамические камни; мелкие легкобетонные камни со щелями и с тремя сквозными пустотами массой до 32 кг и др. Кирпич глиняный обыкновенный, или красный, получают из хорошо подобранной глины с последующим пластическим или полусухим прессованием, сушкой и обжигом. Его изготовляют размером 250X120X65 мм с некоторыми допусками, которые зависят от прессования. При пластическом прессовании допуски по длине могут быть ± 4 мм, по ширине и толщине ±3 мм, при полусухом прессовании соответственно ±3 и ± 2 мм. Масса кирпича колеблется от 3,5 до 3,8 кг. Марка на сжатие —не менее 30, 25, 20, 15, 12,5 10 и 75 МПа. Объемная масса 1 м3 обыкновенного кирпича составляет около 1800 кг. 185
Отдельные камни кладки скрепляются между собой раствором, что придает ей монолитность и прочность. Каменную кладку ведут на простых (цементный, известковый) и сложных (цементно-известковый, цементно-глиняный) растворах марок 4, 10, 25 50, 75, 100, 150 и 200. Цементные растворы применяют при возведении конструкций, к прочности и устойчивости которых предъявляют повышенные требования (столбы, своды, простенки в нижних этажах зданий), а также для кладки в грунтах, насыщенных водой. На известковых растворах ведут кладку, воспринимающую небольшие нагрузки и эксплуатирующуюся в сухих условиях. Цементно-известковые и цементно-глиняные растворы находят наибольшее распространение. Их применяют при обычных нагрузках, действующих на кладку, работающую в сухих и влажных условиях. По плотности в сухом состоянии растворы делят на тяжелые (плотность 1500 кг/м3 и более), приготавливаемые на плотных заполнителях (природный песок), и легкие (плотность 1500 кг/м3), приготавливаемые на легких заполнителях (шлаковом, пемзовом песке и др.). При строительстве зданий и сооружений, подвергающихся в процессе эксплуатации неоднократному замораживанию и оттаиванию, необходимо пользоваться морозостойкими растворами. По морозостойкости растворы подразделяют на марки: 10, 15, 25, 35, 50, 100, 150, 200 и 300. Растворы для каменной кладки, кроме заданной марки, должны быть пластичными и обладать хорошей водоудерживающей способностью. Требуемая удобоукладываемость раствора регулируется количеством вяжущего, воды и добавок. Раствор должен быть употреблен в дело до начала схватывания. Размо- лаживание схватывающегося раствора запрещается. Растворы приготавливают на растворобетоносмесительных заводах и установках. Каждая партия доставляемых с централизованных предприятий растворов должна иметь паспорт, в котором указывают дату и время приготовления, марку, подвижность, а для сухих смесей — фактическую влажность, которая не должна превышать 1 %. Ежедневно и при каждом изменении состава раствора в строительной лаборатории контролируют его прочность, подвижность и однородность. Качество каменных стеновых материалов и растворной смеси, поступающих на объект, должно систематически контролироваться по всем показателям в соответствии с требованиями действующих ГОСТов. В зависимости от вида применяемого камня различают следующие виды кладки: бутовую — из природных камней неправильной формы; бутобетонную — из бетонной смеси и втапливаемых в нее камней для возведения фундаментов, стен подвалов, невысоких зданий, подпорных стенок и т. п.; 186 сплошную кирпичную — из обычного полнотелого, пористого, пустотелого, пористо-пустотелого или силикатного кирпича, применяемую для возведения стен, столбов, арок, сводов и т. п.; облегченную — из кирпича и теплоизоляционных материалов для возведения наружных стен; мелкоблочную — из керамических легкобетонных и натуральных камней правильной формы для сооружения стен и столбов; огнеупорную — из шамотного, магнезиального, углеродистого и других видов кирпича для облицовки и кладки конструкций, работающих в условиях высоких температур. Кладку выполняют также с облицовкой из искусственных или природных камней. Основным направлением снижения трудоемкости каменных работ является дальнейшая механизация заготовительных, транспортных и вспомогательных процессов, способов, приемов, инструментов, приспособлений, организации рабочего места и труда. 12.2. Элементы и правила разрезки кладки Каменную кладку ведут рядами, каждый из которых состоит из отдельных камней. Зазоры между смежными камнями в продольном и поперечном направлениях, заполненные раствором, называются швами. Швы кладки могут быть вертикальными и горизонтальными. У камней, имеющих форму параллелепипеда, грани принято именовать постелью, ложком и тычком (рис. 12.1). В кладку камни чаще всего укладывают плашмя, постелью на раствор и реже ложком или тычком. Ряд кладки, выложенный наружу ложками, называется ложковым, а тычками — тычковым. Наружный (по фасаду) и внутренний ряды кладки называются наружной и внутренней верстой, а заполнение между ними — забуткой. Каменная кладка, выполняемая из отдельных камней, соединенных раствором в одно целое, должна представлять собой монолитный массив, надежно противостоящий действующим на него нагрузкам. Чтобы в массиве кладки отдельные камни не перемещались относительно друг друга, их следует укладывать с соблюдением определенных условий, называемых правилами разрезки каменной кладки. Первое правило. Каменную кладку необходимо вести рядами, параллельными между собой и перпендикулярными направлению действующей нагрузки. Грани камней следует располагать в плоскости ряда и опирать на нижележащий ряд по всей их плоскости, чему способствует прослойка из раствора (рис. 12.2, с). При неплотном прилегании камней друг к другу и наклонном действии нагрузки в кладке возникают изгибающие моменты и сдвигающие усилия, которые могут привести к перенапряжению кладки и вызвать ее разрушение. 187
Рис. 12.1. Элементы кладки: / — вертикальный продольный шов; 2 — поперечный вертикальный шов; 3,7 — фасады; 4 — тычок; 5 — постель; 6 — ложок; 8 — тычковый ряд; 9 — ложковый ряд; 10—наружная верста; //— внутренняя верста; 12— забутка; 13 — горизонтальный шов (постель) При кладке опор малых сводов, подпорных стенок и в ряде других случаев приходится несколько отступать от этого правила и допускать наклонное действие нагрузки на кладку. При этом угол наклона нагрузки (рис. 12.2) не должен превышать величину, при которой сдвигающие усилия уравновешиваются силами трения, т. е. Psina^P/cosa, где Pcosa — нормальная составляющая силы, сжимающей кладку; Psina — сила, стремящаяся сдвинуть камень в горизонтальном направлении; / — коэффициент трения. Это выражение можно представить в виде tga^/ = tgcp, где ф — угол трения, равный 30...35°. Для обеспечения необходимого запаса прочности угол а допускается не более половины угла трения, т. е. должен быть меньше 15... 17°. Второе правило. В пределах каждого ряда кладка должна члениться системой взаимно перпендикулярных и перпендикуляр- 188 Рис. 12.2. Разрезка каменной кладки: а — положение поверхностей соприкосновения камней по отношению к действующей нагрузке; б — усилия от наклонной нагрузки в кладке; в — разрезка каменной кладки вертикальными плоскостями; г — кладка с перевязкой швов; д - то же, без перевязки ных постели плоскостей, одни из которых перпендикулярны наружной грани кладки, а другие — параллельны ей. Если отступить от этого правила и допустить членение кладки системой произвольных плоскостей, то в кладке появятся клиновидные камни, которые под действием нагрузки будут стремиться раздвинуть смежные камни и небольшие камни любой формы у наружных поверхностей, которые могут легко выпасть и нарушить кладку. Третье правило. Поперечные и продольные швы каждого или нескольких смежных рядов, что зависит от системы перевязки, должны перекрываться (перевязываться) камнями вышележащих рядов. Перевязка швов придает кладке монолитность и обеспечивает равномерное распределение нагрузки на нижележащие ряды. При отсутствии перевязки вертикальных швов кладка будет состоять из отдельных столбов, каждый из которых будет работать самостоятельно и может легко отслоиться и разрушиться. Особенно опасны для такой кладки нагрузки, приложенные наклонно или с эксцентриситетом. 12.3. Виды каменной кладки Бутовая и бутобетонная кладка. Из бутового камня возводят фундаменты, стены подвалов, невысокие здания, подпорные стенки и другие сооружения преимущественно в районах, богатых природным камнем. Ее применение ограничено в связи со значительной трудоемкостью производства работ. Бутовая клад- 189
ка может вестись «под лопатку», «под залив» и с облицовкой. Кладку «под лопатку» ведут горизонтальными рядами высотой 0,25 м из постелистых камней наиболее правильной формы и с перевязкой швов, для чего чередуются тычковые и ложковые ряды (рис. 12.3, а). Верстовые ряды выкладывают из отобранных камней, близких по форме и размерам, а забутку — из камней менее правильной формы. В необходимых случаях камни подвергают грубой обработке. Первый ряд кладки из наиболее крупных постелистых камней укладывают насухо и трамбуют. Швы между камнями заполняют раствором подвижностью 40... 60 мм и щебнем. Каждый последующий ряд укладывают на слой раствора толщиной до 15 мм с соблюдением перевязки швов. Швы лицевой поверхности кладки при необходимости расшивают. Раствор подают и расстилают лопатой-ковшом. Кладку под залив выполняют рядами высотой 15...20 см из рваного бутового камня произвольной формы или булыжника и раствора подвижностью 120...150 мм. Кладку ведут враспор со стенками траншеи или в опалубке без выкладки верстовых рядов. Первый ряд из наиболее крупных постелистых камней выкладывают насухо и трамбуют. Швы заполняют щебнем и заливают раствором с таким расчетом, чтобы он покрыл камни слоем до 10 см. Кладку с облицовкой кирпичом выполняют в тех случаях, когда требуется получить гладкую лицевую поверхность. Кладку и облицовку ведут одновременно. Облицовочную стенку в '/2 кирпича через 4...6 рядов связывают с бутовой кладкой тычковыми рядами, которые должны совпадать с горизонтальными швами кладки. Бутобетонная кладка состоит из 50 % бетона и 50 % бутового или булыжного камня и выполняется в опалубке или врас- Рис. 12.3. Виды кладки: а - бутовая «под лопатку»; б то же. «под лалив ка; г — бутовая кладка с облицовкой бутобетонная клад- 190 пор со стенками траншеи. Наибольшие размеры камней не должны превышать '/з толщины возводимой конструкции. Бетонную смесь укладывают слоями 20 см и в нее втапливают камни не менее чем на половину их высоты и с зазором между собой и опалубкой 4...6 см. Подвижность бетонной смеси должна составлять 57...70 мм при уплотнении кладки вибрированием и 80... 120 мм при уплотнении кладки трамбованием. Сплошная кирпичная кладка и системы перевязки швов. Сплошная кирпичная кладка может выполняться из обычного полнотелого, пористого, пустотелого и пористо-пустотелого кир пича толщиной 65 мм и полуторного кирпича. Лицевой и в большинстве случаев силикатный кирпич служит для облицовки кладки. Подвижность раствора для кирпичной кладки должна состав лять: 90...130 мм — для стен и столбов из полнотелого кирпича; 70...80 мм—для стен из пустотелого и пористого кирпича; 50...60 мм — для клинчатых перемычек и сводов. Горизонтальные и вертикальные поперечные швы кладки стен должны быть заполнены раствором полностью, а вертикальные продольные могут заполняться частично. В кладке столбов, простенков, перемычек и других ответственных конструкций все швы должны быть заполнены раствором полностью. Толщина горизонтальных и вертикальных швов может колебаться от 8... 10 до 15 мм при средней расчетной толщине вертикальных швов 10 мм и горизонтальных 12 мм. Сплошную кирпичную кладку ведут по однорядной (цепной) и многорядной системам перевязки швов. При однорядной системе перевязки швов (рис. 12.4) чередуются тычковые и ложковые ряды, вертикальные швы которых сдвинуты друг относительно друга. При этом продольные швы перекрываются на 1/2 кирпича, а поперечные - на '/4 кирпича. У вертикальных ограничений, в углах и примыканиях стен перевязка швов достигается за счет применения 3/4 кирпичей. В углах их укладывают только в тычковых рядах. В примыкании ложковый ряд примыкающей стены пропускают через тычковый ряд основной стены. При пересечении стен ложковые ряды каждой из них попеременно пропускают через тычковые ряды другой стены и швы сдвигают на 'Д кирпича. Однорядная система перевязки проста в исполнении, обеспечивает перекрытие всех швов в каждом ряду, благодаря чему имеет наибольшую прочность по сравнению с другими системами кладки, но требует применения большого количества неполномерных кирпичей. Многорядную систему перевязки выполняют чередованием шести рядов кирпича — тычкового и пяти ложковых (рис. 12.5). При такой кладке первые два ряда выполняют, как при цепной кладке, а последующие четыре — ложковыми с перекрытием поперечных швов на 'Д кирпича. Их продольные швы совпадают со швами второго ряда. Поперечные швы ложковои забутки 191
/-/ в) лв Фасад 1-й ряд I—1|—| Ров; I HI I ML Li i i и 2-й ряд II II I II II I 2-йряа g[] 1-й ряд A J, ОАкирп. [АМ/Ькирп. Рис. 12.4. Однорядная система перевязки швов: а - фасад; б — кладка прямых углов и вертикальных ограничений; е — кладка примыканий стен; г — кладка тупых углов; д — кладка острых углов; 1,2 — тесаный кирпич для укладки в вершину угла сдвигают по отношению к швам верстовых рядов на '/2 кирпича. Многорядная система перевязки по сравнению с цепной имеет следующие преимущества: сокращается количество применяемых неполномерных кирпичей; повышается жесткость стены в продольном направлении, так как в ложковых рядах смежные поперечные швы смещены относительно друг друга на 'Д кирпича; улучшаются теплоизоляционные свойства стен за счет уменьшения числа сквозных поперечных швов; повышается производительность труда каменщиков, так как они выполняют однотипные операции на высоте нескольких рядов, не меняя приемов кладки и системы перевязки швов; снижается трудоемкость вследствие укладки каменщиком 192 а) 2-2 3IZD3 £■1 □ □□□2 □ □□□2 □□□□12 Г"\УШША\ U □ □□□2 *) ^DDDDDDD| 121 1-й ряд Upsji—PcuLI г—I1 -J.i—I □□□□СП ПШП 3-й и 5-й ряды п\ У In [-□□□□П ^□□□□и ЫППУ 4-ii и 6-й ря0ы УиЙ □□шагз- "II . . 1Г -Г\\ ШЩ^ЗПА .DDDSDDDd шшвщ "Яа~2-йря5 О0 fflDDDDQDDDE □□□□□с TlflS-3-й и 5-й ряды nnU □□Ша=Э£ ^□□□□lU □□□Ы №. DD Ь-йиб-йряОы cued □□□□IB □□□□g paaaczo Рис. 12.5. Многорядная кирпичная кладка: а — фасад; б — кладка стен с вертикальным ограничением углов; е — кладка примыканий стен низкой квалификации в забутку до 40 % общего количества потребляемого кирпича (при двухрядной кладке в забутку укладывают около 25% кирпича). К недостаткам многорядной кладки следует отнести снижение несущей способности кладки на 6 % по сравнению с одно- Рядной. 7—721 193
a) В) 4-й ряд 3-й ряд шш-^ш м ~ш г=\ 1-й pad pDIZHZMii ас ЗС 1 rinr-i л Четырехрядная система перевязки является разновидностью многорядной кладки. Она предназначена для кладки столбов (рис. 12.6). В трех смежных рядах такой кладки вертикальные швы совпадают и перекрываются четвертым рядом. Это несколько снижает прочность кладки и должно компенсироваться ее армированием. Количество же применяемых неполномерных кирпичей минимальное, а при кладке столбов определенных размеров отсутствует вообще. Независимо от системы перевязки из целого отборного кирпича необходимо выкладывать тычковые ряды, лицевые версты ложковых рядов, столбы и простенки шириной 2,5 кирпича и менее. Кирпич-половняк допускается применять только для забутки глухих стен и малонагружен- ных конструкций (стены каркасных зданий, участки стен под окнами и т. д.). Независимо от системы перевязки тычковые ряды необходимо выкладывать в нижнем и верхнем рядах кладки, на уровне обрезов стен и столбов, в выступающих рядах кладки (карнизы, пояски и т. д.). В кладке зданий высотой в семь этажей и более необходимо устанавливать анкерные связи. При высоте этажа до 4 м анкерные связи устанавливают на уровне перекрытия каждого этажа в углах наружных стен и в примыканиях внутренних стен к наружным. При большой высоте этажа устанавливают дополнительные связи по высоте этажа не реже чем через 3 м. Анкерные связи должны иметь крючья на концах и заходить в каждую из стен не менее чем на 1 м. Армирование кладки. С целью повышения несущей способности каменных конструкций кладку армируют путем укладки металлических сеток в горизонтальные швы. Армирование кладки выполняется в соответствии с указаниями проекта и с соблюдением следующих требований: толщина армированных швов должна превышать диаметр арматуры не менее чем на 4 мм, при этом средняя толщина швов должна выдерживаться; ]0 Ш Рис. 12.6. Четырехрядная система перевязки при кладке столбов: а — 2X2 кирпича; б— 1,5X2 кирпича 194 диаметр арматуры для каменной кладки должен быть не менее 3 и не более 8 мм; поперечное армирование кладки необходимо вести только сетками (прямоугольными или «зигзаг»); стержневая арматура допускается только для продольного армирования; расстояние между стержнями сеток должно быть не более 12 и не менее 3 см; сетки укладывают по проекту, но не реже чем через пять рядов кладки; сетки «зигзаг» укладывают в двух смежных швах во взаимно перпендикулярном направлении; сетки укладывают таким образом, чтобы их концы выступали на одной из внутренних поверхностей на 2...3 мм и были хорошо видны, что необходимо для контроля армирования; при продольном армировании кладки концы стержней сваривают или снабжают их крючьями и связывают проволокой. Проемы в кирпичной кладке перекрывают сборными железобетонными и реже кирпичными перемычками. Облегченная кирпичная кладка. Облегченная кирпичная кладка предназначена для слабонагруженных каменных конструкций малоэтажных зданий и верхних этажей многоэтажных зданий. Применяется она редко и только в тех случаях, когда ощущается недостаток кирпича и имеются легкие заполнители для бетона. Наиболее часто применяют кирпично-бетонную, кирпично-блочную и кирпичную колодцевую кладку (рис. 12.7). Кирпично-бетонная и кирпично-блочная кладки состоят из двух облицовочных кирпичных стенок в '/2 кирпича и заполнения из легкого тощего бетона или легкобетонных блоков- вкладышей. Поперечная связь облицовочных стенок осуществляется тычковыми рядами кирпича, входящими в бетон и выкладываемыми через 3...5 ложковых рядов. При толщине стены до двух кирпичей тычковые ряды размещают в разных уровнях, а при большой толщине — в одном. Колодцевая кирпичная кладка состоит из двух стенок в '/г кирпича, связанных между собой поперечными вертикальными диафрагмами в '/а кирпича. Не реже чем через каждые пять рядов диафрагмы перевязывают с облицовочными стенками. Колодцы заполняют легким бетоном. Вместо легкого бетона и легкобетонных вкладышей могут применяться сыпучие материалы, но они менее эффективны, так как со временем дают усадку и образуются продуваемые пустоты. Кладка из керамических, бетонных и натуральных камней правильной формы. Кладку из керамических, легкобетонных и природных камней правильной формы чаще всего ведут по цепной системе перевязки швов и реже по четырех- или трехрядной системе. При этом в кладке из пустотелых керамических камней тычковые ряды должны выкладываться не реже чем через два. Кладка из натуральных камней ведется только по двухрядной системе. 7* 195
1—1— 1 1 1 1 ■) 1 г 1 1 1 U I i i - i i i i I 1 1 Н~ 1-й ряд 2-й ряб 2 Рис. 12.7. Кладка стен облегченной конструкции: а — стена системы Н. С. Попова и Н. И. Орлянкина (сеченне); б — то же, с растворными диафрагмами; в — стены с легкобетонным утеплителем; г — колодцевая кладка стен; / — шлак; 2 — осадка шлака; 3 — растворная диафрагма; 4 - легкобетонный утеплитель; 5 — линия перевязки швов по фасаду Подвижность раствора должна составлять 70...80 мм для кладки из керамических и пустотелых легкобетонных камней и 90... 130 мм для кладки из сплошных легкобетонных и природных камней. В кладке из керамических и легкобетонных камней, как и в кирпичной, средняя толщина горизонтальных швов должна составлять 12 мм, в вертикальных—10 мм и может колебаться в пределах 8... 15 мм. В кладке из натуральных камней максимальная толщина горизонтальных и вертикальных швов не должна превышать 20 мм при среднем значении 15 мм. В кладке из камней под штукатурку незаполненными оставляют только вертикальные швы. Проемы в кладке из камней перекрывают сборными железобетонными или кирпичными перемычками. Столбы и другие нагруженные конструкции или их части выкладывают из обыкновенного кирпича, сплошных и пустотелых камней. В последнем случае пустоты заполняют бетоном. Все выступающие элементы конструкций из пустотелых камней необходимо защищать от увлажнения. 196 Огнеупорная кладка. Огнеупорная кладка предназначена для облицовки и кладки конструкций, работающих в условиях высоких температур (промышленные печи, котельные, дымовые трубы и т.д.). Огнеупорные изделия и кирпич (шамотный, магнезиальный, углеродистый и др.) должны иметь состав и размеры в пределах установленных допусков и не иметь значительных механических повреждений и трещин. Огнеупорные материалы для кладки высоких категорий со швами до 1 мм предварительно сортируют по размерам. При кладке столбов, углов, пересечений, примыканий и криволинейных участков стен необходимо применять неполномерные и фасонные кирпичи заводского изготовления. Огнеупорный раствор приготовляют из тех же материалов, что и кладочные изделия, на заводах в виде сухих смесей. На строительной площадке сухую смесь затворяют водой (шамот - но-глиняную, шамотно-глиноземистую) или жидким стеклом (шамотно-бокситовую, шамотно-глиноземистую и др.). Крупность заполнителя для огнеупорного раствора должна быть в 1,5...2 раза меньше толщины шва. В зависимости от толщины швов кладки применяют жидкий, полугустой и густой растворы подвижностью соответственно 60...90, 50...60 и 30...50 мм погружения стандартного конуса. В зависимости от условий работы огнеупорная кладка подразделяется на четыре категории с толщиной шва соответственно 1, 2, 3 и более 3 мм и особо прочную с толщиной шва до 0,5 мм. Толщина шва считается выдержанной, если щуп шириной 15 мм проникает в него на глубину не более 20 мм. Кладка с облицовкой. Облицовка каменной кладки в процессе ее возведения может вестись лицевым кирпичом (силикатным, обыкновенным глиняным повышенного качества, обыкновенным глиняным с декоративным покрытием, лицевыми керамическими камнями и натуральным камнем). Лицевым кирпичом и керамическими камнями облицовывают кладку из бута, обыкновенного кирпича, керамических и легкобетонных камней. Облицовка ведется по той же системе перевязки, что основная кладка, и связывается с ней тычковыми рядами. Наружные швы расшиваются. При облицовке каменных конструкций, выкладываемых из камней, равных по размерам облицовочным, швы облицовки заполняют и обрабатывают в процессе кладки. Последующая осадка кладки и облицовки будет одинаковой. При облицовке же мелкоштучной кладки камни облицовки устанавливают на временные деревянные прокладки-клинья, а горизонтальные швы заполняют после осадки кладки. Одновременное заполнение швов недопустимо, так как будет происходить .неравномерная осадка кладки и облицовки и конструкции будут деформироваться. Облицовка из натуральных камней, обработанных до правильной формы, предназначена для монументальных зданий и 197
сооружений. Лицевая поверхность камней может быть обработанной «под шубу» (рваный камень), шлифованной и полированной. Традиционный способ работ предусматривает установку облицовочных плит на растворе с креплением металлическими деталями. По расположению плит на фасаде может применяться погонажная порядковая облицовка с «закрытым» швом с цепной перевязкой плит и погонажная порядовая с устройством горизонтального или вертикального шва, заполненного герметиками. Из плит одного типоразмера (мерных) облицовка может выполняться с выявленными горизонтальными и вертикальными швами. Виброкирпичные панели для одноэтажных общественных зданий. Применение виброкирпичных панелей в общественных зданиях различного назначения обеспечивает снижение сметной стоимости строительства на 3...4 % по сравнению с аналогичными зданиями из кирпича ручной кладки. Наружные самонесущие стеновые панели выполняются с разрезкой на этаж и конструктивно состоят из двух слоев: слоя вибрированной кирпичной кладки из силикатного кирпича толщиной 120 мм ('/2 кирпича) и слоя утеплителя (газосиликат с объемным весом 400 кг/м3) толщиной 180 мм. Кирпич и утеплитель соединяются между собой с помощью вибрированного слоя раствора марки 150 толщиной 10 мм. С наружной стороны утеплитель защищен слоем цементно-песчаного раствора толщиной 10 мм. Панели формуются лицом вниз — раскладкой кирпичей по сетчатой матрице для образования расшивки швов «впустошовку». Для повышения архитектурной выразительности фасадных поверхностей панелей кирпич раскладывается с выступами, образуя рельеф. Глава 13 ПРОИЗВОДСТВО КАМЕННЫХ РАБОТ 13.1. Транспортирование материалов для каменной кладки Доставка кирпича, керамических и шлакобетонных камней с завода-поставщика на строительный объект с сохранением их целостности осуществляется в пакетах, на поддонах или в контейнерах. Применение контейнеров и средств пакетирования становится основной формой доставки мелкоштучных грузов на объекты возведения промышленных, жилых зданий и других сооружений. Для формирования транспортного пакета силикатного кирпича при перевозке его на автомобильном или железнодорожном транспорте применяется пакет-поддон. Он имеет металлический 198 поддон, верхнюю гибкую и две боковые жесткие стяжки. Боковые стяжки состоят из стержней и замка, предназначенного для затяжки пакета кирпича и фиксации закрытого положения. Подготовка пакета кирпича к перевозкам с помошью пакета-поддона заключается в следующем. Спаренный пакет кирпича устанавливают краном с помощью клещевого захвата на поперечно соединенные поддоны. Сверху пакета укладывают гибкие стяжки с пружинными компенсаторами, боковые стяжки соединяют с поддонами с помощью стержней, а затем с верхними гибкими стяжками через Т-образный штырь посредством серьги замка. Затяжка пакета осуществляется краном одновременно с погрузкой в транспортное средство. Растворы доставляют на строительство или в виде готовых смесей с запасом на 45 мин работы, или в виде сухих смесей, требующих специальных установок на площадках, обеспечивающих прием, перемешивание и выдачу готовой растворной смеси. При каменной кладке существенное значение имеет правильная и четкая организация подачи материалов к рабочим местам. Для этой цели используют краны различных модификаций и другие подъемные механизмы. При выборе кранов для подачи материалов необходимо одновременно учитывать возможность их применения и для монтажа сборных конструкций. Кирпич и керамический камень подают на рабочее место каменщика пакетами на поддонах. Для этого используют специальные подхваты-футляры. Раствор подают к рабочим местам в емкостях вместительностью 0,25 м3. Для лучшего использования грузоподъемности крана производят строповку одновременно четырех емкостей, подвешенных в два яруса по высоте. Эффективным способом подачи раствора на рабочие места является транспортирование его по трубопроводам с помощью растворонасосов. Раствор из приемного бункера через растворомешалку поступает в растворонасос и далее в кольцевой раство- ропровод, имеющий подающую и возвратную линии. С помощью раздаточных шлангов раствор подается в инвентарные ящики или непосредственно на постель кладки. 13.2. Инструмент и приспособления для каменных работ Повышение производительности труда на каменных работах не может быть достигнуто без обеспечения рабочих ручным инструментом высокого качества, в достаточном количестве и требуемой номенклатуре. Ручной инструмент каменщика можно разделить на два типа: производственный, которым рабочие осуществляют необходимые операции, и контрольно-измерительный, с помощью которого проверяют качество кладки. 199
К основному производственному инструменту относятся кельма, молоток-кирочка, расшивка, ковш-лопата. Кельмой разравнивают раствор, заполняют им вертикальные швы и подрезают лишний раствор с лицевой поверхности кладки. Молоток-кирочка предназначен для околки и тески кирпича и керамических стеновых камней. Расшивка применяется для отделки швов на поверхности кладки. Они бывают выпуклыми и вогнутыми и придают раствору шва соответственно выпуклую или вогнутую форму. Ковш-лопата предназначена для подачи раствора из ящика, расстилания его на стене. К контрольно-измерительному инструменту и приспособлениям относятся порядовки, причальные скобы, правило, уровень, отвес, угольник, шаблоны для разметки проемов, складной метр металлический, рулетка измерительная металлическая, шабровка. Порядовки применяют для обеспечения вертикальности углов и одинаковой толщины кирпичной кладки, служат для нанесения и проверки высотных отметок, а также для закрепления причального шнура, используемого для соблюдения горизонтальности кладки (рис. 13.1). Подмости и леса. Для организации рабочего места на высоте при производстве каменной кладки применяются подмости и леса. Типовые инвентарные подмости и леса изготовляют на предприятиях строительной индустрии. В тех случаях, когда габариты инвентарных лесов и подмостей не соответствуют условиям производства работ, допускается по утвержденному проекту применение неинвентарных лесов и подмостей. Конструкция лесов и подмостей должна обеспечивать прочность и устойчивость, безопасность работ и необходимые условия для производства Ф Рис. 13.1. Инвентарная металлическая порядовка: а — общий вид установки на стене; б — рейка-порядовка е—v л 200 каменной кладки с заданной производительностью. Подмости — это переносные устройства, применяемые в пределах одного этажа. Их устанавливают внутри здания на грунт или перекрытия. • В жилищном строительстве при высоте этажа до 3,5 м широко применяются шарнирно-панельные подмости с треугольными металлическими откидными опорами, которые позволяют возводить стены с двух положений: на высоте 1,15 и 2,05 м (рис. 13.2). Рычажные подмости непрерывного подъема предназначены для производства каменных и отделочных работ на высоте до 5 м. Подъем и опускание подмостей осуществляется гидродомкратом, а фиксация их на промежуточных высотах — специальным тормозным устройством. Пакетные самоустанавливающиеся универсальные подмости предназначены для кладки кирпичных стен жилых, гражданских и промышленных зданий и высотой этажа до 9 м при любой Рис. 13.2. Панельные подмости на треугольных шарнирных опорах: а — для кладки второго яруса; б — для кладки третьего яруса; / — опорные тумбы для уголка; 2 — прогон настила; 3 — ограждение; 4 — рабочий настил; 5 — шарнир 201
длине и конфигурации стен и состоят из стальных рам, деревянного настила и ограждения. При возведении стен промышленных зданий на высоту до 40 м широко применяются металлические трубчатые безболтовые леса (рис. 13.3). Они состоят из трубчатых стоек, ■7 ригелей (наружных, внутрен- x)_g них, поперечных и дополни- ^ тельных), башмаков, устройств для крепления лесов к стене и щитов настила. 13.3. Ведение каменной кладки К приемам труда по ведению каменной кладки относятся установка порядовок, натяжение и перестановка причалки, подача и раскладка камня, подача и расстилание раствора на стене, укладка камня на раствор, рубка и теска камня, расшивка швов. Установка порядовок и причалки. Порядовки служат для соблюдения горизонтальности кладки, сохранения необходимой толщины горизонтальных швов и правильного чередования рядов в сопрягаемых стенах. Деревянные или металлические порядовки прикрепляют на уголках, в местах примыкания стен, а на прямых участках стены на расстоянии 12... 15 м друг от друга так, чтобы стороны, на которых размечены ряды кладки, были обращены внутрь здания. Для каждого ряда кладки наружной версты к порядовкам зачаливают и натягивают причалки (прочный крученый шнур). Подача и раскладка камней и раствора. Для ограничения количества движений при кладке камни раскладывают на рабочем месте так, чтобы они находились возможно ближе к месту укладки (50...60 см от ранее выложенной кладки) и не занимали постель, предназначенную для укладки. Камни для ложковых рядов раскладывают параллельно стене, для тычковых — перпендикулярно оси стены. Для наружной версты камни размещают на внутренней стороне стены, для внутренней версты - на наружной. Прочность и качество каменной кладки зависят от правильности расстилания и разравнивания раствора на постели. Раствор перед подачей его на стену необходимо тщательно перемешивать для придания ему достаточной пластичности и однород- Рис. 13.3. Леса для каменной кладки: а - трубчатые Промстройпроекта; б — узел крепления безболтовых лесов; / — подкладка; 2 - башмаки; 3 — стойки; 4 —- ригели; 5 — патрубки; 6—крюк, 7 — ограждение; 8 — рабочий настнл 202 Рис. 13.4. Кладка способом вприжим: а — тычковый ряд; б — ложковый ряд; 1...4 — порядок выполнения операций ности. При растворе большой пластичности (90...130 мм по осадке стандартного конуса) подачу и расстилание его на стене производят ковшом-лопатой. Растворы, менее пластичные, подают с помощью совковой лопаты. При кладке столбов используют кельму. Расстилку раствора выполняют ровной овальной грядкой требуемой ширины, исключая его потери. Укладка камней на раствор. Равномерное уплотнение и одинаковая толщина швов, а также качественное заполнение горизонтальных и вертикальных швов раствором являются одним из эффективных способов повышения прочности кладки. 203
Рис. 13.5. Кладка способом вприсык: а- тычкового ряда; б — ложкового ряда; 1...3 — порядок выполнения операций Кладку верстовых рядов ведут способами вприжим, вприсык, вприсык с подрезкой раствора и в забутку. Способом вприжим добиваются наиболее полного заполнения швов кладки. Порядок выполнения кладки способом вприжим следующий. Кельмой разравнивают растворную постель, ребром кельмы часть раствора прижимают к вертикальной грани ранее уложенного камня и, двигая камень по постели, зажимают раствор между вертикальными гранями камней. Уложенный камень осаживают, избыток раствора, выжатый из шва, подрезают кельмой. Способ вприжим применяется при укладке кирпичных камней на жесткий раствор (рис. 13.4). При выполнении кладки способом вприсык гранью камня загребается часть раствора, постоянно двигая камень к ранее уложенному, выправляется его положение, заполняется вертикальный шов и камень прижимается к постели (рис. 13.5). Способ вприсык с подрезкой раствора производится с помощью кельмы, так как в отличие от способа вприсык раствор расстилается более широкой грядкой и требуется подрезка раствора, выжимаемого из шва. Расшивка швов. Для придания четкого рисунка наружной поверхности стены и обеспечения полноты и равномерности заполнения шва кладку расшивают. Расшивки могут иметь разные сечения в зависимости от ширины и профиля расшиваемого шва. При производстве работ сначала расшивают вертикальные швы, а затем горизонтальные. 13.4. Производство каменных работ в зимних условиях В зимних условиях в зависимости от сроков строительства, времени нагружения каменных конструкций, метеорологических условий, наличия энергоресурсов и других условий кладка может выполняться различными способами: замораживанием с ограничением высоты возводимых конструкций; замораживанием с временным усилением конструкций нижележащих этажей на период оттаивания и твердения раствора; замораживанием с последующим искусственным отогревом конструкций нижележащих этажей; на растворах с противомо- розными добавками; на обычных растворах с электропрогревом швов. Способ замораживания является наиболее распространенным и экономичным. Его сущность состоит в том, что кладка выполняется на открытом воздухе на цементном или сложном растворе, который вскоре после укладки в конструкцию замерзает. Процесс твердения раствора начинается после оттаивания кладки. Способом замораживания производится кладка из кирпича, камней правильной формы и постелистых бутовых камней «под лопатку». Применение способа замораживания не допускается при кладке: внецентренно сжатых конструкций с эксцентриситетом более 0,25У, где У — расстояние от центра тяжести до края сечения; конструкций, которые могут подвергаться в процессе оттаивания вибрации или динамическим нагрузкам; тонкостенных сводов двоякой кривизны и цилиндрических сводов толщиной менее 10 см, а также пят сводов; стен и столбов из бутобетона и рваного бутового камня; фундаментов из бутового камня «под залив». Кладку способом замораживания необходимо вести на пластичных удобоукладываемых цементных или сложных растворах подвижностью (по величине погружения стандартного конуса) (мм): 9...130 — для кладки из полнотелого кирпича и бетонных камней; 70...80 — для кладки из дырчатого кирпича и пустотелых камней; 40...60 — для бутовой кладки. Чтобы обеспечить необходимый начальный процесс влагооб- мена между свежеуложенным раствором и кладкой, стадия ее охлаждения должна продолжаться не менее 15 мин. Для этого температура раствора при его укладке должна быть не ниже значений, указанных в табл. 13.1. Раствор приготовляют на подогретой воде и заполнителях. Ящики для раствора должны быть утеплены и иметь подогрев. Из ящиков без подогрева раствор необходимо выбирать за 15...20 мин. Температуру наружного воздуха и раствора измеряют не реже трех раз в сутки и записывают в журнал каменных работ. Кирпич и камни тщательно очищают от снега и наледи, а за- 205
Таблица 13.1. Минимальная температура раствора при кладке способом замораживания Температура наружного воздуха, °С До - 10 До —20 Ниже — 20 Температура раствора на теле кладки при ветре, м/с до 6 5 10 15 более 6 10 15 20 тем укладывают в конструкцию до образования наледи на растворе. Кладку способом замораживания необходимо вести по периметру здания без разрывов и сразу на всю ширину стены. Штрабы допускаются только армированные и на высоту не более 4 м. Замерзание раствора в раннем возрасте снижает его конечную прочность. Вследствие этого марку раствора для каменной кладки способом замораживания необходимо повышать по отношению к кладке при положительных температурах. Марку раствора повышают: на одну ступень при среднесуточной температуре наружного воздуха от —4 до —20°С; на две ступени — при среднесуточной температуре ниже —20°С. Марку раствора не повышают при среднесуточной температуре —3°С и выше, а также для конструкций, нагруженных не более чем на 70% расчетной несущей способности, так как снижение прочности кладки, выполненной при любых морозах, не превышает 30%. Марка раствора для кладки из кирпича и камней правильной формы назначается в соответствии с изложенным и должна быть не ниже: 10 — для фундаментов и стен; 25 — для столбов и 50 — для карнизов и рядовых перемычек. Марка раствора для бутовой кладки должна быть не ниже 25. В замерзшем состоянии раствор имеет высокую прочность, которая может превышать марочную, но с наступлением весеннего периода или при искусственном отогреве кладки прочность раствора к концу оттаивания снижается до критической величины, близкой к нулю, а следовательно, и прочность кладки резко снижается. Для повышения устойчивости оттаявшей кладки выполняют ряд конструктивных и технологических мероприятий, которые сводятся к укладке в углах, примыканиях и пересечениях стен металлических анкерных связей, анкеровке по ходу кирпичной кладки прогонов и плит перекрытий, креплению кладки к каркасу здания, устройству безраспорных стропил, армированию сильно нагруженных столбов и простенков, ограничению высоты кладки и др. Высота кладки способом замораживания рассчитывается и, как правило, не превышает величин, указанных в табл. 13.2. При оттаивании кладка начинает давать осадку на 1...2 мм на 206 \а 13.2. Допустимая высота кладки способом замораживай] Толщина стен 0,38 0,51 0,64 0,38 0,51 0,64 0,38 0,51 0,64 Марка раствора 10...25 50 100 Предельная высота кладки, м свободно стоящей 1,75 2,5 3 2 2,75 3,5 2,25 3 4 связанной перекрытиями 3,5 5 6 4 5,5 7 4,5 6 8 каждый метр ее высоты, поэтому над оконными и дверными коробками необходимо оставлять зазоры 3 мм для кладки из мелких блоков и 5 мм для кладки из кирпича. Вследствие неравномерного обогрева оттаивание и осадка кладки будут идти неравномерно, что может привести к перенапряжению и деформациям отдельных ее участков. Поэтому необходимо принять меры по обеспечению равномерного оттаивания, для чего обращенные на юг фасады прикрывают рулонными материалами или матами; вести постоянное наблюдение за величиной, направлением и равномерностью осадки кладки и появлением деформаций (выпучивания, трещин и т. д.); установить контроль за процессом твердения раствора; при появлении трещин, выпучивания, значительных осадок и других деформаций кладки немедленно принять меры по ее усилению. В необходимых случаях на период оттаивания и твердения раствора проводят временное усиление сильно нагруженных элементов кладки .(столбов, простенков и др.). Увеличение высоты кладки способом замораживания может быть достигнуто путем временного усиления или искусственного отогрева кладки нижележащих этажей. Кладку ведут с таким расчетом, чтобы нагрузка на отогретые этажи не превышала установленных расчетом величин. Температура прогрева применяется в зависимости от температуры наружного воздуха и может находиться в пределах 5...50°С. Кладка на растворах с противоморозными добавками предусматривает введение противоморозных добавок в раствор, которые понижают температуру его замерзания и тем самым создаются условия для твердения раствора при отрицательных температурах. В качестве противоморозных добавок применяют азотнокислый натрий (нитрат натрия), углекислый калий (поташ), хлористый натрий и хлористый кальций. Нитрит натрия и поташ применимы как для подземной, так и для надземной кладки. 207
Хлористый натрий и хлристый кальций следует применять только для подземной кладки промышленных и складских зданий с нормальной эксплуатационной влажностью, так как они сильно гигроскопичны и дают высолы. Не допускается применение раствора с указанными противо- морозными добавками для каменных конструкций, работающих в условиях повышенной влажности, при температуре выше 60СС, в непосредственной близости (ближе 100м) к источникам постоянного тока высокого напряжения, при больших динамических нагрузках. Добавки могут быть одно- и двухкомпонентными. Количество вводимых добавок зависит от их вида, температуры наружного воздуха и может составлять до 15% массы цемента. Марка раствора с противоморозными добавками должна быть не ниже 25. Раствор приготавливают на водном растворе добавок. Его температура в момент укладки должна быть не ниже 0°С, так как при отрицательной температуре подвижность раствора резко снижается. В необходимых случаях песок и воду подогревают. Перед укладкой каменные материалы должны быть тщательно очищены от снега и наледи. Введение поташа способствует быстрому загустеванию раствора, поэтому необходимо применять замедлители схватывания. Кладку с применением электропрогрева выполняют в тех случаях, когда недопустимо выдерживание кладки способом замораживания и применение противоморозных добавок. Для этого раствор кладки посредством электродов включают в цепь электрического тока напряжением 220...380 В. При этом раствор кладки должен быть в незамерзшем состоянии. Если раствор успел замерзнуть, его необходимо предварительно отогреть. Электроды могут быть одиночными и групповыми. Одиночные электроды из арматурной стали диаметром до 6 мм укладывают через 25...40 см, что зависит от напряжения тока, в швы кладки (через шов) и подключают к разноименным фазам. Ток проходит по раствору между электродами. Групповые электроды, в качестве которых чаще всего служат сетки армирования, закладывают через 4...6 рядов кладки и подключают к разноименным фазам. В последнем случае вертикальные швы должны быть заполнены раствором, так как ток проходит между группами электродов по горизонтальным и вертикальным швам. Прогрев ведут при температуре 30...35°С до достижения раствором прочности не менее 20% от R2g. Потребляемая мощность зависит от вида прогреваемых конструкций и температуры наружного воздуха. Прогреваемые конструкции целесообразно утеплять. Для бутобетонной кладки чаще всего применяют периферийный электрообогрев при помощи нашивных электродов, прикрепленных к опалубке. Кладка к моменту ее обогрева должна иметь положительную температуру. Каменная кладка в условиях сухого, жаркого климата требу- 208 ет сохранения подвижности раствора до его укладки. Для предохранения раствора от потерь влаги и разогрева в процессе транспортирования и укладки необходимо укрывать транспортные средства влагоизоляционным материалом или перевозить его в закрытых емкостях. 13.5. Организация процесса каменной кладки и труда каменщиков Организация процесса каменной кладки основывается на следующих положениях: доставка материалов, изделий и конструкций с требуемыми качественными характеристиками на рабочее место каменщика должна быть своевременно и комплексно механизирована; подбор состава бригад и звеньев должен определяться в соответствии с характером объекта и объемом выполняемых бригадой работ; возведение каменных конструкций должно производиться поточным методом с разбивкой здания на захватки, делянки и ярусы и с применением инвентарных лесов и подмостей. Наиболее эффективным методом производства каменных работ является поточно-расчлененный, предусматривающий деление здания на захватки определенных размеров в зависимости от количественного состава бригады и типа здания, организацию в составе комплексной бригады специализированных звеньев и последовательное выполнение технологических процессов звеньями постоянного состава в одинаковом темпе. Разбивка здания на захватки, делянки позволяет обеспечить рациональное совмещение строительно-монтажных операций, поточность технологического процесса и эффективное использование машин и механизмов. Каменные работы выполняют, как правило, комплексные бригады, в состав которых наряду с каменщиками входят рабочие других профессий (монтажники, плотники, такелажники и др.). Комплексные бригады одновременно с каменной кладкой позволяют выполнять все сопутствующие и вспомогательные работы (монтаж сборных конструкций, установку столярных изделий и др.). Для исключения внутрибригадных простоев рабочие должны овладеть 2...3 смежными профессиями. Ведущими в бригаде являются звенья каменщиков. Количественный и профессионально-квалифицированный состав бригады, состоящей из звеньев, определяют исходя из объема работ, заданных сроков их выполнения, максимального использования мощности машин и механизмов, обслуживающих бригаду. При поточно-расчлененном методе производства каменных работ каждое звено каменщиков работает на отведенном ему участке — делянке. Количество делянок и их размеры устанавливают в зависимости от трудоемкости кладки и сменной выработки звена. Рекомендуемые размеры делянок при производстве сплошной кирпичной кладки приведены в табл. 13.3. 209
Таблица 13.3. Размеры делянок при производстве кирпичной кладки Кладка Простая Средней сложности Сплошная При толщине стен, мм 510 380 Для звена численностью, чел. 5 24...40 19...36 18...30 2 13...21 12...20 11...18 3 18...27 14...26 12...20 2 10...18 9...17 8...15 Размер делянки l = ntq/(W0ahS), где п — количество человек в звене; / — продолжительность рабочей смены; q—выполнение нормы выработки, %; а — толщина стены, м; h — высота яруса, м; S — норма времени на 1 м3 кладки, чел -ч. В настоящее время наиболее широко применяют принцип поосевой специализации звеньев. Сущность поосевого принципа расстановки рабочих заключается в том, что за каждым звеном каменщиков на всех этапах закреплена определенная делянка в одних и тех же осях здания. Это способствует повышению производительности труда и личной ответственности за качество работ. Типы звеньев принято различать по количеству входящих в них каменщиков: «двойка», «тройка», «четверка», «пятерка» и «шестерка». Распределение труда в звеньях предусматривает выполнение каменщиками высокого разряда наиболее ответственных операций: укладки кирпича в наружный и внутренний верстовые ряды, установки причалок, контроля качества кладки. Все остальные операции выполняют каменщики низшего разряда. Рабочее место звена каменщиков на подмостях, лесах и междуэтажных перекрытиях включает: рабочую зону, где перемещаются каменщики, 0,6...0,7 м; зону складирования материалов— 2,7...1,6 м; свободную зону для прохода — 0,3...0,9 м. Материалы (кирпич, раствор) располагают вдоль фронта работ и укладывают так, чтобы их было удобно брать и подавать (рис. 13.6). Контроль качества работ. По мере возведения каменных конструкций осуществляется систематический контроль правильности перевязки кладки, толщины и заполнения швов, вертикальности, горизонтальности и прямолинейности поверхностей и углов кладки. Качество заполнения швов раствором проверяют не реже трех раз по высоте этажа, вынимая в разных местах контрольные кирпичи. Вертикальность граней углов кладки и горизонтальность ее рядов проверяют не реже двух раз на каждый метр 210 о) то WOOD Ж <к г«- 700 1050 1050 200 200 200 306 10000... 12000 Ш.Л 1050 200 высоты кладки, а толщину швов — через 5... 6 рядов кладки. Отклонения поверхностей и углов кладки из камней правильной формы от вертикали не должны превышать 10 мм в пределах одного этажа и 30 мм — по всей высоте здания. По окончании кладки каждого этажа обязательно выполняют проверку нивелиром горизонтальности и отметок верха кладки. На каждые 10 м стены отклонения рядов кладки от горизонтали не должны превышать 15 мм при кладке из кирпича и 20 мм — при кладке из других камней правильной формы. Отклонения отметок этажей от проектных допускаются не более 15 мм. Смещение осей стен и столбов от проектных размеров не должно превышать 10 мм. В соответствии с требованиями СНиПа при промежуточной и окончательной приемке каменных работ обязательной проверке подлежит правильность осадочных и температурных швов, качество гидроизоляции кладки, наличие и правильность установки закладных деталей, связей, анкеров и др., качество поверхности фасадных неоштукатуривае- мых стен, соблюдение цвета, требуемой перевязки, рисунка и расшивки швов. При приемке каменных конструкций должны предъявляться журнал работ и акты на скрытые работы. Охрана труда. При производстве каменных работ должны строго соблюдаться правила техники безопасности, регламентированные СНиПом. Леса и подмости должны отвечать установленным требова- Рис. 13.6. Организация рабочего места каменщиков: а при кладке первого яруса стены: б- рого яруса; в — при кладке углов - то же, вто- 211
ниям в части прочности и устойчивости. Настилы лесов, подмостей и стремянок ограждают перилами высотой не ниже 1 м с бортовой доской. Нагрузки на настилы лесов и подмостей не должны превышать допускаемых величин. Конструкция грузозахватных приспособлений (захватов, футляров, поддонов, контейнеров и др.) должна исключать возможность их самопроизвольного раскрытия, опрокидывания и выпадения материалов. Дверные и оконные проемы в наружных стенах, находящихся на уровне рабочего настила или выше него на 0,6 м, а также отверстия и проемы в настилах и перекрытиях должны быть закрыты или ограждены перилами на высоту 1 м. Ограждение для открытого проема возводимого здания состоит из каркаса, образованного двумя пересекающимися в центре раскосами, перил и бортового элемента. При кладке с внутренних подмостей стен высотой более 7 м по всему периметру здания необходимо устраивать защитные козырьки в виде настила на кронштейнах. Первый ряд козырьков устанавливают на высоте не более 6 м от уровня земли, а последующие — через каждые 6...7 м. Без установки защитного козырька и без применения предохранительного пояса вести кирпичную кладку наружных стен здания позволяет ограждающее устройство с применением сетчатых материалов. Над входами в лестничные клетки устраивают сплошные навесы, размером в плане не менее 2X2 м. Высота каждого яруса стены должна назначаться с таким расчетом, чтобы уровень кладки после каждого перемещения был не менее чем на два ряда выше уровня рабочего настила. Кирпичные карнизы, выступающие более чем на 30 см, выкладывают только с наружных лесов. При устройстве карнизов вслед за окончанием кладки стены их устойчивость должна быть обеспечена путем устройства временных креплений. Раздел шестой УСТРОЙСТВО КРОВЕЛЬ И ИЗОЛЯЦИОННЫХ ПОКРЫТИИ Глава 14 УСТРОЙСТВО КРОВЕЛЬ 14.1. Назначение и виды кровель Крыша — верхняя ограждающая конструкция зданий и сооружений — состоит из несущей части (ферм, балок, стропил, прогонов, панелей и т. п.), передающей нагрузку от снега, ветра и собственного веса на стены или отдельные опоры, теплоизоляционного слоя и наружной оболочки — кровли. Кровля непосред- 212 ственно подвергается атмосферным воздействиям, и от ее качества во многом зависит долговечность всего сооружения. Она должна быть водонепроницаемой, водо- и термостойкой, непро- дуваемой и прочной. В зависимости от вида материала кровли подразделяют на рулонные, мастичные и из штучных материалов (листов, плиток и др.). Рулонная кровля представляет собой гибкий водоизоляцион- ный ковер, состоящий из нескольких слоев рулонного кровельного материала. Для таких кровель применяют покровные (рубероид, стеклорубероид, толь кровельный, дегтебитумные и гудро- камовые материалы) и беспокровные (толь-кожа, пергамин, гидроизол, полиэтиленовая пленка) рулонные материалы. Наклейку материала на основание и склеивание слоев между собой производят кровельными мастиками на битумной, дегтевой или другой основе в зависимости от вида применяемого рулонного материала. Рулонные кровли относительно недороги, дают достаточно легкое и тонкое покрытие на крышах практически любой формы. Мастичная кровля — литой гидроизоляционный ковер из битумных, битумно-резиновых, битумно-латексно-кукерсольных мастик и битумно-латексных эмульсий. Распыленные тонким слоем по поверхности мастики и эмульсии, высыхая, образуют прочную водонепроницаемую пленку. Мастичные кровли могут быть неармированными, армированными стекловолокном и комбинированными с защитным покрытием из рулонных материалов. Мастичные кровли применяют при устройстве как плоских (с уклоном до 3%), так и скатных (с уклоном не более 25%) крыш. По сравнению с рулонными эти кровли менее трудоемки при устройстве и выполняются комплексно-механизированными методами. Кровли из штучных материалов применяют в основном при устройстве скатных чердачных крыш. К штучным кровельным материалам относятся асбестоцементные волнистые листы и плитки, черепица, кровельная сталь, плоские и волнистые листы из стеклопластика, а также деревянные материалы (гонт, щепа, тес). В производственных зданиях с плоским совмещенным невен- тилируемым покрытием и нормируемым температурно-влажност- ньш режимом помещений устраивают водонаполненные кровли. Рулонный ковер такой кровли укрыт слоем воды, которая предохраняет крышу от перегрева. Выбор вида кровли определяется конструкцией крыши, экономической и эксплуатационной эффективностью применения кровельных материалов, а также архитектурными требованиями к общему виду зданий с учетом формы крыши. Если крыша является одним из важных архитектурных элементов (например, при Малоэтажном строительстве), к внешнему виду кровель предъявляются повышенные требования. 213
14.2. Устройство кровель из рулонных материалов Кровли из рулонных материалов наиболее широко применяются в современном строительстве. Основанием под такие кровли могут быть несущие монолитные или сборные плиты покрытия, сплошной деревянный настил, цементно-песчаные или асфальтобетонные стяжки, устраиваемые по теплоизоляционному слою. Для теплоизоляции покрытий применяют плитные, монолитные и сыпучие утеплители. Плитные утеплители — это органические (древесно-волокнис- тые и фибролит), минеральные (газобетон, пенобетон, керамзи- тобетон, перлитобетон, минераловатные плиты, пеностекло) и полимерные (пенопласты) материалы. Сыпучими утеплителями являются керамзит, перлит, туф, пемза. Толщина слоя утеплителя принимается по расчету. Качество кровельного покрытия во многом зависит от влажности утеплителя в момент укладки. При повышенной влажности утеплитель теряет теплоизоляционные свойства, имеет низкую морозоустойчивость, испаряемая влага разрушает стяжку и гидроизоляционный ковер. Поэтому в проектах обязательно указывается допустимая влажность утеплителя. Цементно-песчаные выравнивающие стяжки, служащие основанием для рулонного ковра, выполняют из раствора марки не ниже 50. Толщина стяжки при укладке по жестким плитным и монолитным утеплителям принимается 15...25, по нежестким плитным и сыпучим — 25...30 мм. Цементно-песчаную стяжку устраивают полосами шириной 2...4 м, заполняемыми через одну после схватывания раствора. Поверхность стяжки заглаживают виброрейкой или пневмовиброгладилкой. Асфальтобетонные стяжки устраивают только по жестким утеплителям при уклонах кровли до 20 % и, как правило, в осенне- зимний период. Для предотвращения деформаций асфальтобетонные стяжки разрезают температурно-усадочными швами шириной 10 мм на участки размером 4Х4м. Швы формируют путем прокладки деревянных реек при устройстве стяжки. Для устройства оснований под рулонный ковер на вертикальных поверхностях, выступающих над плоскостью покрытий (парапетах, фонарях, шахтах, брандмауэрах и т. д.), их оштукатуривают цементно-песчаным раствором на высоту не менее 250 мм. В верхней части закладывают антисептированные деревянные рейки для крепления рулонного ковра. Перед наклейкой рулонного ковра основание (стяжка) должно быть просушено, обеспылено и отгрунтовано. Бетонные и цементно-песчаные основания грунтуют холодной битумной или дегтевой (в зависимости от вида применяемого рулонного материала) грунтовкой; деревянные — горячей мастикой; асфальтобетонное основание не грунтуют. При устройстве цементно-пес- чаных стяжек грунтовку рекомендуется наносить по свежеуло- 214 женному раствору, что улучшает ее впитывание и заполнение пор, а также исключает необходимость ухода за стяжкой (поливка водой, защита от солнечной радиации) в период твердения раствора. В этом случае применяют холодные грунтовки, приготовленные на медленно испаряющихся растворителях: битумную на соляровом масле или керосине (для кровель из битумных материалов); пековую на антраценовом масле (для кровель из дегтевых материалов). Для отвердевших стяжек можно использовать грунтовки на легкоиспаряющихся растворителях: битумной на бензине, пеко- вой на бензоле. Холодные грунтовки наносят на основание с помощью пистолетов-распылителей и удочек, горячие — форсунками. Для предотвращения образования волн, складок и вздутий в слоях ковра рулонные материалы перед наклейкой необходимо выправить. Для этого все беспокровные материалы перематывают на другую сторону, а покровные выдерживают в раскатанном виде в течение 20 ч при температуре не ниже 15СС. Рулонные битумные материалы (рубероид, пергамин, изол, гидроизол и др.) наклеивают на битумных мастиках, дегтевые (толь, толь- кожа и др.) — на дегтевых (пековых), полимерные материалы — на гудрокамовой мастике с добавлением полимеров. Покровные рулонные материалы наклеивают как на горячих, так и на холодных мастиках, а беспокровные — только на горячих. Температура горячих битумных мастик при наклейке рулонных материалов должна быть не ниже 160°С, дегтевых— 130, резинобитумных— 180°С. При применении горячих мастик рулонные материалы до наклейки должны быть очищены от посыпки, которая снижает прочность приклеивания ковра. Для удаления мелкой посыпки рулонные материалы смачивают растворителем (соляровым маслом, керосином и др.), под действием которого поверхностный слой материала частично растворяется и поглощает посыпку. Крупнозернистую посыпку смачивают растворителем и соскребают. Удаляют посыпку вручную или на специальных станках (СОТ-2 и др.), которые очищают и перематывают рулонный материал. При применении холодных мастик очищать материал от посыпки не следует. Количество основных слоев рулонных материалов в кровле зависит от уклона крыши. При уклоне более 15% кровли выполняют двухслойными; 7... 15% — трехслойными; 2,5...7% — четы- рехслойными и до 2,5% — пятислойными. В разжелобках, ендовах, водосточных воронках, примыканиях к вертикальным поверхностям и других ответственных местах наклеивают дополнительные слои, которые располагают как под основным ковром, так и поверх его. Нижние слои рубероидных кровель выполняют из рубероида с мелкозернистой посыпкой или подкладочного рубероида, а верхний, как правило, из рубероида с чешуйчатой или крупно- 215
зернистой посыпкой. В кровлях из дегтевых материалов все слои ковра выполняют из кровельного беспокровного толя с обязательным устройством по верху защитного слоя из гравия, втоп- ленного в мастику. Для кровель с уклоном до 3 % следует применять только биостойкие рулонные материалы — толь, толь-кожу, рубероид с антисептированной основой, стеклорубероид, полимерные пленки. В битумные мастики в этом случае необходимо добавлять антисептики (кремнефтористый натрий и др.). При уклоне кровли до 15 % полотнища рулонных материалов раскатывают и наклеивают перпендикулярно стоку воды, а при уклоне более 15 % — параллельно ему. В последнем случае при наличии конька полотнища перепускают на 250 мм на противоположный скат. Перекрестная наклейка полотнищ не допускается. Рулонные материалы наклеивают внахлестку в продольном и поперечном направлениях с разбежкой стыков в смежных слоях (стыки не должны совпадать по вертикали). При уклоне кровли более 3 % нахлестка по ширине полотнищ должна составлять не менее 70 мм в нижних слоях и менее 100 мм — в верхнем, при меньшем уклоне — не менее 100 мм во всех слоях. Нахлестку по длине полотнищ принимают равной 100 мм независимо от уклона кровли. Устройство гидроизоляционного ковра начинают с обделки отдельных деталей кровли — карнизов, водосточных воронок, ендов, примыканий и т. д. Обделка выполняется из дополнительных слоев рулонных материалов и кровельной стали. Наклеивание рулонного ковра производят снизу вверх, от пониженных участков к повышенным. Процесс наклеивания состоит из нанесения на основание (нижележащий слой рулонного материала) слоя мастики, раскатывания полотнища, приклеивания его и прикатывания катком. Горячие и холодные мастики приготавливают на специальных заводах и стационарных установках и доставляют на объект в автогудронаторах, прицепных битумовозных котлах или специальной таре. В отдельных случаях мастики приготавливают непосредственно на объекте в битумоварочных котлах. На крышу мастику подают по трубопроводам насосами, подъемниками или легкими кранами в таре вместимостью до 80 кг. На основание мастику наносят из бачков, разравнивая ее щетками и гребенками, а также напыляют форсунками-распылителями, которые работают от специальных установок или насосов. Существующие типы установок позволяют наносить как холодные, так и горячие мастики. На горячих быстросхватывающихся мастиках все слои рулонного ковра наклеивают одновременно, на холодных — послойно, наклеивая каждый последующий слой не ранее чем через 24 ч. Схемы раскладки полотнищ многослойной кровли показаны на рис. 14.1. 216 Рис. 14.1. Раскладка полотнищ рулонного ковра: а — при послойном наклеивании; 6 при одновременном наклеивании в четыре слоя; е — при одновременном наклеивании в три слоя; / — мастика; 2 — гравий На крышах с уклоном более 15 %, а также при небольших площадях крыш рулонный ковер наклеивают вручную с применением механизированного инструмента и приспособлений. Раскатку, приглаживание и прикатку полотнищ производят при помощи катков-раскатчиков. При значительных объемах кровельных работ на крышах с уклоном до 15 % наклеивание рулонных материалов производят с помощью специальных наклеечных машин. Машина наносит мастику на основание или на поверхность полотнища, разматывает, укладывает и прикатывает рулонный материал, приклеивает кромки. Применение наклеечных машин позволяет механизировать процессы и операции по устройству рулонного ковра, Значительно повысить производительность труда, снизить расход 217
мастики и обеспечить высокое качество работ. Например, производительность самоходной машины конструкции ЦНИИОМТГ] составляет до 1500 м2 однослойного рулонного ковра в смену, что почти в 6 раз больше, чем при наклейке вручную. Технология наклеивания рулонных кровельных материалов непрерывно совершенствуется. Отечественной промышленностью освоено производство наплавляемого рубероида (РКН) с нанесением в заводских условиях слоем мастики. Направляемый рубероид приклеивают путем одновременного оплавления мастичного покрытия с нижней стороны наклеиваемого полотнища и ранее наклеенного слоя рубероида (или основания) с верхней стороны горячим воздухом, инфракрасными лучами или пламенем специальных горелок, работающих на газообразном или жидком топливе. После ориентирования рулон устанавливают на каток-раскатчик и с помощью горелок разогревают мастичный слой до вязкотекучего состояния по линии соприкосновения полотнища с основанием или ранее наклеенным слоем рубероида, одна- временно перемещая горелки и каток. Рулон при этом раскатывается и приклеивается. Скорость перемещения горелок и рас- каточного устройства определяется временем, необходимым для расплавления мастики. Применение наплавляемого рубероида позволяет в 2 раза сократить трудозатраты на устройство рулонного ковра, снизить стоимость работ, значительно снизить расход битума. При этом отпадает необходимость в приготовлении и транспортировании мастики, улучшаются условия труда рабочих. На плоских кровлях поверх рулонного ковра устраивают защитный слой из минеральных посыпок на мастике. Для этого используют гравий, известняк и другие минералы светлых тонов, стойкие к атмосферным воздействиям с крупностью 5... 10 мм. Для наклейки посыпки применяют горячую дегтевую или антисептированную битумную мастику. Крошку рассыпают тонким слоем сразу же после нанесения мастики и втапливают ее. После остывания мастики неприклеенную крошку сметают. Второй слой (при необходимости) выполняют аналогично первому. При устройстве плоских водонаполненных рулонных кровель стяжку в местах примыканий к парапету, шахтам, деформационным швам и выходам ограничивают наклонными бортиками из легкого бетона. После грунтовки стяжки наклеивают четырех- или пятислойный рулонный ковер из толя (три-четыре слоя толь-кожи и один слой толя с крупнозернистой посыпкой.) Места примыканий дополнительно оклеивают внахлестку двумя — пятью слоями толя. Края рулонного ковра вместе с дополнительными слоями заводят на плоскости бортиков и крепят к рейкам через каждые 150 мм. По готовому рулонному ковру устраивают двухслойное защитное покрытие из гравия, втоплен- ного в горячую мастику. 218 Уровень воды на кровле поддерживается путем долива ее из водопроводной сети специальным устройством и регулируется изменением положения переливных патрубков воронок. Толщина охлаждающего слоя воды зависит от климатических условий и может быть 30...70 мм. Атмосферные осадки отводятся через внутренние водостоки. Для подхода к различным устройствам (вентиляционным шахтам, антеннам и др.) от выхода на крышу устраивают ходовые мостики, возвышающиеся над уровнем воды. На зимний период воду с кровли сливают. Рулонные кровли на сводах, арочных и куполообразных покрытиях устраивают так же, как и на обычных крышах. На куполообразные и арочные покрытия рулонные материалы наклеивают послойно. Их раскатывают по направлению стока воды и при наклейке перепускают на противоположный скат для предохранения от сползания. Своды двоякой кривизны оклеивают длинными полотнищами, раскатанными вдоль волны от свеса до свеса. Полотнища должны без складок и морщин прилегать к основанию. При большой поперечной кривизне своды оклеивают отдельными кусками материала в поперечном к осям сводов направлении. Продольная и поперечная нахлестка полотнищ должна составлять 100... 150 мм. Швы полотнищ рулонного ковра необходимо тщательно прошпаклевать мастикой. Устройство гидроизоляционного ковра из рулонных материалов на сводах, арочных и куполообразных покрытиях производится, как правило, вручную. Поэтому кровлю для таких покрытий рационально выполнять механизированным способом из битумно-полимерных эмульсий, армированных рубленым стекловолокном или стеклотканью. 14.3. Устройство мастичных кровель В последнее время наряду с рулонными все более широко применяют кровли из мастик и эмульсий. Эти материалы значительно упрощают кровельные работы, позволяют комплексно механизировать все процессы. Мастики и эмульсии применяют при устройстве как плоских, так и скатных крыш. Устройство основания и подготовка его под мастичные кровли те же, что и под кровли из рулонных материалов, за исключением требований к влажности стяжек. Эмульсионные мастики и эмульсии можно наносить на влажные основания. Толщина отдельных основных и дополнительных слоев мастичного гидроизоляционного ковра зависит от вида мастики: Для битумных эмульсионных мастик она составляет 3...4 мм, а для битумно-полимерных — 2...3 мм в стабилизированном (высохшем) состоянии. Дополнительные слои мастичного кровельного ковра устраивают в местах возможного образования трещин, наибольшего скопления влаги, на примыканиях к выступающим конструкциям. 219
При этом поперечные и продольные стыки сборных панелей и швы выравнивающих стяжек, ендовы, водосточные воронки оклеивают дополнительно рулонными стекломатериалами в один- два слоя. Для неармированных мастичных кровель применяют только битумно-полимерные эмульсии и мастики: битумно-латексную эмульсию ЭГИК (битум, эмульгатор, латекс), полимерные мастики на основе полиизобутилена, резинового клея и др. Неармированные мастичные кровли из эмульсии ЭГИК устраивают по сборному или монолитному покрытию на крышках с уклоном более 15 % и на покрытиях сводов со стрелой подъема 1/7 и более. Основной гидроизоляционный слой из этой эмульсии наносят после огрунтовки оснований (этой же эмульсией без коагулятора) и оклейки рулонными стекломатериалами стыков, швов, ендов, разжелобков, водосточных воронок и других деталей кровли. Эмульсию наносят в три слоя общей толщиной 3...4 мм с помощью трехсоплового пистолета-распылителя. На коньке и в местах примыкания к вертикальным поверхностям дополнительно наносят два слоя мастики, армированной стекловолокном. Неармированные кровли из полимерной мастики устраивают по сухому и обеспыленному основанию, огрунтованному битумно- резиновым или резиновым раствором. После обделки деталей кровли наносят основное гидроизоляционное покрытие из 3...4 слоев мастики общей толщиной 1...1.5 мм. Кровли из полимерной мастики, учитывая их стойкость к химическим воздействием, чаще всего применяют при строительстве предприятий химической промышленности. Армированные мастичные кровли устраивают из эмульсии ЭГИК, битумно-латексно-кукерсольной мастики БЛК (битум, латекс, лак кукерсоль), холодных и горячих битумных и би- тумно-резиновых мастик. Кровли этого вида армируют рулонными стекломатериалами — стеклосеткой или стеклохолстом (стек- ловойлоком) и рубленым стекловолокном. При армировании гидроизоляционного ковра стеклохолстом или стекловойлоком применяют горячие битумные и битумно-резиновые мастики, а при армировании стеклосеткой или рубленым стекловолокном — холодные мастики ЭГИК и БЛК. Армированные мастичные кровли из эмульсии ЭГИК устраивают по покрытиям любого типа независимо от их уклонов как по сухим, так и по увлажненным, но чистым основаниям. После высыхания грунтовки катком-раскатчиком расстилают сте- клосетку и по ней пистолетом-распылителем наносят первый слой эмульсии. В таком же порядке наносят и остальные слои гидроизоляционного ковра. Полотнища сетки укладывают с нахлесткой 75... 100 мм в продольном и поперечном направлениях. Кровли из мастики БЛК устраивают по покрытиям с уклоном до 15 %. Основание под кровлю должно быть сухим, чистым 220 й огрунтованным битумной грунтовкой или мастикой БЛК без наполнителя. На разостланную по основанию стеклосетку форсунками наносят мастику БЛК до тех пор, пока она полностью не заполнит ячейки и не закроет волокно сетки. Остальные слои наносят аналогично. Кровли из горячих битумных и битумно-резиновых мастик устраивают по покрытиям с уклоном до 15 % и армируют стеклохолстом (стекловойлоком). При устройстве гидроизоляционного ковра сначала наносят мастику и только после ее остывания расстилают стеклохолст, прикатывая его катком. На полотнище мастику наносят слоями не менее четырех раз до тех пор, пока поверхность стеклохолста не примет глянцевый вид. Количество армирующих слоев зависит от уклона кровли. Мастичные кровли, армированные рубленым стекловолокном, устраивают из эмульсии ЭГИК, мастики БЛК, холодных асфальтовой и битумно-резиновой мастик. Армированные мастики наносят пистолетами-распылителями, которые смешивают рубленое стекловолокно и эмульсию. Основной гидроизоляционный ковер выполняют из трех-четырех слоев толщиной 0,7... 1 мм. Каждый последующий слой наносят после высыхания предыдущего. В настоящее время разработана технология раздельного нанесения мастики и армирующего слоя стекловолокна, позволяющая повысить трещиностойкость мастичного покрытия. По этой технологии стекловолокно длиной 15...20 мм рассыпается по поверхности пистолетом-распылителем после нанесения мастичного слоя. В комбинированных кровлях нижние слои устраивают из мастик, а верхние — из рулонных материалов. Защитное рулонное покрытие позволяет использовать для нижних слоев менее долговечные мастики. Кроме того, применение таких кровель дает возможность наносить нижние мастичные слои ковра в заводских условиях, в процессе изготовления кровельных панелей. 14.4. Устройство плоских кровель функционального назначения Плоские крыши, используемые под солярий, открытые кафе, спортплощадки, могут быть чердачными и бесчердачными. Крыши чердачного типа более надежно предохраняют внутренние помещения от проникновения влаги, однако они значительно дороже бесчердачных. По конструкции эксплуатируемые крыши отличаются от обычных усиленной и более долговечной гидроизоляцией и наличием защитного слоя, который служит полом. Уклоны крыш (в пределах 1...3 %) создают либо за счет наклонного расположения основания, либо укладкой дополнительного слоя тощего бетона переменной толщины. 221
Рис. 14.2. Устройство эксплуатируемой крыши: а — схема крыши; б— примыкание к стене; е— деформационный шов в холодном покрытии; / — покрытие из железобетонных плит; 2 — дренажный слой гравия; 3 гидроизоляционный ковер; 4 — железобетонная стяжка: 5 — утеплитель; 6 — пароизоляция; 7 — несущая конструкция; 8 — слой бетона по уклону; 9 — компенсатор из листовой оцинкованной стали; 10— бортовой камень; // - водосточный желоб с воронкой; 12 — ограждение; 13 - фартук из оцинкованной стали Основанием для кровель функционального назначения могут служить железобетонные плиты, панели с наклеенным в заводских условиях одно- или двухслойным ковром, а также армированные стяжки, устраиваемые по утеплителю. По плитному, заранее оклеенному основанию, укладывают четырехслойный рулонный ковер, по армированной стяжке — пятислойный. Рулонный ковер выполняют из биостойких материалов — толя, гидроизола, стеклорубероида и др. Поверх него укладывают дренажный слой толщиной 60...70 мм из подогретого гравия 222 фракции 10... 15 мм, втапливаемого в горячую мастику. Этот слой предохраняет гидроизоляционный ковер от повреждений и отводит влагу в направлении ендов. Пол кровли устраивают из железобетонных плит размером 400X400X50 мм, которые укладывают поверх дренажного слоя (рис. 14.2). 14.5. Устройство кровель с применением сборных плит повышенной заводской готовности «Мокрые» процессы при устройстве паро-, тепло- и гидроизоляции покрытий противоречат принципам наиболее прогрессивного индустриального строительства, когда здания и сооружения монтируют из элементов конструкций с высокой степенью заводской готовности. Эти недостатки в значительной степени устраняются, если для устройства кровель используют комплексные панели покрытия. Они представляют собой в общем случае железобетонные плиты с нанесенными на заводе слоями паро- и теплоизоляции, одним слоем рулонного ковра или несколькими слоями мастики (при мастичных кровлях). Панели могут изготовлять из легких конструкционных бетонов. Монтаж комплексных панелей тот же, что и обычных элементов сборных конструкций. После монтажа и закрепления панелей в проектном положении заделывают стыки между ними: замоноличивают цементным раствором нижнюю полость стыка на уровне несущего основания, затем устраивают паро- и теплоизоляцию, укладывают герметик и гидроизоляционное покрытие. Для теплоизоляции стыков применяют сыпучие материалы (керамзит, гидрофобный порошок и т.п.), плитные (вкладыши из полистирола, поролона и пороизола, минераловатные плиты) и монолитные (битумоперлит, асфальтокерамзитобетон). Герметизация стыков осуществляется с помощью мастик или паст, пленок, эластичных прокладок. Наиболее широко применяют мастики изол и тиоколовые. После заделки стыки оклеивают полосками рулонного материала шириной 250-300 мм на мастике. Полоски приклеивают только к одной панели, что предохраняет их от разрыва при деформациях. Если монтаж ведется в зимнее время, остальные слои рулонного ковра наклеивают при положительной температуре воздуха. В практике строительства применяют кровельные плиты полной заводской готовности. Они состоят из жесткого защитного покрытия (асбоцементных листов и профилей, алюминиевых листов, стеклопластиков и др.) и эффективного утеплителя (пенопласта, мипоры, сотопласта и других легких материалов). Для повышения несущей способности плит их монтируют по решетчатым прогонам из алюминиевых сплавов. Швы между плитами закрывают специальными деталями — раскладками. По- 223
крытия из таких плит легкие и долговечные, а их монтаж можно вести в любое время года и при минимальных затратах. Дальнейшее совершенствование кровельных работ с применением элементов полной заводской готовности может быть достигнуто путем изготовления беспокровных панелей из материала типа полимербетона, обладающего достаточной прочностью, а также высокими тепло- и гидроизоляционными свойствами. Такие панели применяют в экспериментальном строительстве. 14.6. Устройство кровель из асбестоцементных и стеклопластиковых волнистых листов Среди кровельных покрытий из штучных материалов наиболее широкое распространение получили кровли из волнистых асбоцементных листов. Для устройства таких кровель применяют волнистые листы обыкновенного профиля (марки ВО), усиленного (марки ВУ), унифицированного (марки УВ) и средневол- нистого (марки СВ). Ко всем видам листов волнистого профиля выпускают фасонные детали — коньковые, угловые, переходные и лотковые. Кровли из волнистых асбоцементных листов марки ВО устраивают по деревянной обрешетке в жилых, гражданских и сельскохозяйственных зданиях, а из листов усиленного и унифицированного профиля — по железобетонным, стальным и деревянным прогонам в зданиях любого назначения (рис. 14.3). Поперечная нахлестка смежных листов принимается равной одной волне. Продольная нахлестка листов в горизонтальных рядах зависит от уклона крыши и принимается: для листов обычного профиля—120...140 мм, усиленного и унифицированного — 200 мм. К деревянным прогонам листы крепят гвоздями или шурупами с мягкой шайбой, а к железобетонным и металлическим — специальными крюками с гайками (рис. 14.4). Разжелобки и ендовы покрывают лотковыми деталями, укладывая их снизу вверх с нахлесткой 15 см. При организованном стоке воды карнизные свесы покрывают оцинкованной сталью. Примыкания к вертикальным поверхностям закрывают металлическими фартуками или асбоцементными уголками, которые крепят к прогонам. Покрытия павильонов, киосков, детских лагерных построек часто делают из стеклопластика, выпускаемого в виде волнистых прозрачных, полупрозрачных и непрозрачных листов, как бесцветных, так и окрашенных в различные цвета. Волнистый стеклопластик настилают по обрешетке из деревянных брусков или специальных прокатных деталей из дюралюминия. Расстояние между элементами обрешетки зависит от толщины листов и принимается по расчету. Листы стеклопластика укладывают со срезкой углов и крепят к обрешетке шурупами с мягкой шайбой. 224 Рис. 14.3. Устройство кровли из волнистых асбестоцементных листов: / обрешетка; 2 — коньковый элемент; 3 покрытие карниза из оцинкованной стали; 4 - стропильная нога; 5 кобылка; 6 мауэрлат; 7 — кляммеры; 8 — шуруп или оцинкованный гвоздь; 9 — упругая прокладка; 10—коньковый брус 14.7. Устройство кровель из черепицы и асбестоцементных плоских ппиток и стальных пистов Черепицу применяют для устройства кровель малоэтажных зданий с уклоном не менее 50 %. Основные достоинства черепичных кровель — долговечность, прочность, стойкость к химическим воздействиям и огню, малые эксплуатационные расходы. Кроме того, благодаря яркому цвету черепица является декоративным кровельным материалом и позволяет разнообразить облик малоэтажной застройки. Недостатками черепичных кровель являются большая масса и необходимость создания значительных уклонов, что увеличи- 8-721 225
Рис. 14.4. Способы крепления волнистых асбестоцементных листов к прогонам: а — к железобетонному прогону специального таврового сечения; б—к прогону из швеллера; в — к полке прогона из угловой стали; / - железобетонный прогон; 2 — анкерная скоба; 3— винт; 4— накрывающий конец асбестоцементнот шста; 5 — гайка; 6 — крюк; 7 — шайба; 8 — гидроизоловая прокладка; 9 — накрываемый конец асбестоцементного листа; 10 — крюк для крепления листов к прогону из швеллера; //, 12— крюк для прогона из угловой стали вает общую поверхность кровли и расход материалов на устройство основания. К обрешетке черепицу крепят проволокой (через ряд или каждую в зависимости от уклона кровли) и кляммерами. Разжелобки покрывают оцинкованной сталью или специальной черепицей, а конек и ребра — коньковой желобчатой черепицей, которую кладут на раствор и крепят к обрешетке или коньковому брусу. Для улучшения изоляционных свойств кровли зазоры между черепицами промазывают со стороны чердака цементно- известковым раствором с наполнителем. Кровли из асбестоцементных плоских плиток устраивают на крышах с уклоном более 50 %. Плитки толщиной 4 мм имеют отверстия для крепления и могут быть окрашены в красный, светло-коричневый и зеленый цвета. Основание для кровель из асбестоцементных плиток выполняют в виде сплошного настила из досок 25 X 150 мм с зазором между ними не более 10 мм. До начала укладки плиток разжелобки, ендовы, примыкания к вертикальным поверхностям, а также карнизные и фронтонные 226 Рис. 14.5. Кровля из асбестоцементных плоских плиток: а — начальная стадия укладки плиток; б — поперечный разрез конька; в — продольный разрез конька; / — настил; 2 — стропильная нога: 3 — противо- ветровая кнопка; 4—половина плитки; 5—противоветровая скоба; 6—рядовая плитка; 7 — краевая плитка; 8 — уравнительная рейка; 9 — желобчатый коиек; 10 — скоба; // — брус свесы (если это предусмотрено проектом) .покрывают оцинкованной сталью. Плитки укладывают внахлестку снизу вверх и слева направо (рис. 14.5), ориентируя их по линии разбивочной сетки, нанесенной заранее на основание. Шаг сетки принимают равным 225 мм в направлении, перпендикулярном коньку, и 235 мм — параллельном коньку. Нахлестка должна быть не менее 70 мм. Первый карнизный ряд из краевых плиток укладывают на уравнительную деревянную подкладку толщиной 8 мм и при неорганизованном стоке воды или устройстве подвесных водосточных желобов напускают за карнизный свес на 30 мм. Рядовые плитки крепят к основанию гвоздями и, начиная с третьего ряда, противоветровыми кнопками. Кроме того, карнизный ряд краевых плиток закрепляют противоветровыми скобами из оцинкованной стали, которые одновременно служат креплением нижних углов плиток второго ряда. Конек и ребра кровли покрывают желобчатыми коническими деталями, которые укладывают внахлестку и крепят к коньковому брусу гвоздями или противоветровыми скобами. Применение тонколистовой стали для кровель ограничено. Кровельные покрытия из стальных листов допускаются лишь при реставрации и капитальном ремонте зданий старой постройки. 8* 227
Рис. 14.6. Устройство кровли из стальных листов: а- свес ската; б- горизонтальные, вертикальные, одинарные и двойные фальцы; й -летали водосточных труб; / -покрытие свеса; 2 - желоб; 3 - лоток- 4 — воронка- Ь -костыли, располагаемые через 700 мм; 6 — крюки (через 700 мм)'- 7 — картина настенного желоба; 8 - вертикальный (стоячий) фальц; 9 - кровля; 10 стропила; ". обрешетка: 12 — дощатый настил; 13 — кляммеры; 14 — колено; 15 карнизный штырь с хомутом; 16 - межколениое звено; 17 - настенный штырь с хомутом В современном массовом строительстве кровельную сталь применяют только для обделки карнизных и фронтонных свесов, разжелобков, примыканий к выступающим над крышей вертикальным поверхностям, покрытий архитектурных элементов фасадов зданий и т. п. При устройстве кровельного покрытия из стальных листов основание выполняют в виде обрешетки из деревянных брусьев размером 50X50 и досок шириной 120...140 и толщиной 50 мм, укладываемых через каждые четыре бруска с шагом 1390 мм. При этом разжелобки, ендовы и карнизные свесы покрывают сплошным дощатым настилом (рис. 14.6). Стальные листы соединяют между собой фальцами, которые подразделяют по форме на стоячие и лежачие, а по плотности на одинарные и двойные. Стоячими фальцами соединяют кромки листов, располагаемых параллельно стоку воды, лежачими — поперек стока. При уклоне кровли более 30 % лежачие фальцы выполняют одинарными, а при меньшем уклоне — двойными. Лист кровельной стали, кромки которого подготовлены для фальцевого соединения, называют картиной. Для повышения производительности труда при устройстве кровель картины большей частью заготавливают из двух или трех соединенных между собой листов. К обрешетке картины крепят кляммерами — полосками кровельной стали, один конец которой заводят в фальц, а другой прибивают к брускам обрешетки. На свесах элементы кровли уклепляют на Т-образных костылях, прибиваемых к дощатому настилу. 14.8. Особенности производства кровельных работ в зимних условиях В зимних условиях кровли из рулонных материалов разрешается устраивать при температуре наружного воздуха не ниже — 20 °С. При этом наклеивают и окрашивают мастикой только один слой рулонного ковра. Последующие слои наклеивают при постоянных плюсовых температурах. Рулонные материалы можно наклеивать на основание из литого асфальтобетона непосредственно после его укладки; на любое основание, предварительно подготовленное под наклейку, после его отогревания до положительной температуры и просушки. Производить огрунтовку оснований кровель и наклеивание рулонных материалов по основаниям, покрытым снегом, инеем или льдом, запрещается. Рулонные материалы перед наклейкой выдерживают в теплом помещении до плюсовой температуры и доставляют к месту укладки в утепленных контейнерах. В момент нанесения на основание температура горячей битумной мастики должна быть не ниже 180 °С, горячей дегтевой — не ниже 140 и холодной — не ниже 70 °С. Мастику по- 229
дают в утепленной таре или насосами по утепленным и обогреваемым трубопроводам. В зимних условиях при температуре наружного воздуха ниже 5 °С мастичные кровли допускается устраивать только из битумно-латексно-кукерсольных и битумно-соляровых мастик, подогретых до 60...80 °С. Кровли из других эмульсий и мастик выполняют в теплое время года. Кровли из комплексных кровельных панелей заводского изготовления, асбестоцементных волнистых листов, плоских плиток, черепицы и стальных листов можно устраивать в любое время года независимо от температуры наружного воздуха. Основание под кровли из штучных материалов необходимо тщательно осмотреть и очистить от снега и наледи. Промазывать зазоры, швы и другие неплотности растворами, замазками и мастиками в зимних условиях не рекомендуется. При монтаже покрытий из комплексных кровельных панелей повышенной заводской готовности швы и стыки заделывают цементно-песчаным раствором с добавкой поташа. 14.9. Контроль качества и охрана труда при производстве кровельных работ Контроль качества кровельных работ осуществляется в соответствии с требованиями СНиПа. Материалы, применяемые для кровельных работ, должны удовлетворять требованиям действующих государственных стандартов, техническим условиям на их изготовление и иметь паспорта. При устройстве кровель из рулонных и мастичных материалов производят промежуточную проверку и приемку отдельных законченных элементов (пароизоляции, теплоизоляции, стяжки, огрунтовки, обделки мест примыканий) и окончательную приемку кровли в целом. Промежуточной приемке подлежат также отдельные слои гидроизоляционного ковра. Кровли из штучных материалов принимают только в законченном виде. При контроле качества оснований проверяют соответствие проекту материалов, уклонов, расположения водосточных воронок и др. Поверхность основания должна быть ровной и жесткой. Просветы между поверхностью основания под кровли из рулонных и мастичных материалов и контрольной 3-метровой рейкой не должны превышать 5 мм вдоль ската и 10 мм поперек, а между поверхностью основания под кровли из штучных материалов и контрольной метровой рейкой — 5 мм в обоих направлениях. Допускаются только плавно нарастающие просветы, но не более одного на 1 м. Прочность приклейки рулонного материала проверяют путем медленного отрыва одного слоя от другого. Разрыв должен происходит не менее чем на 50 % по рулонному материалу. 230 Отслаивание рулонного материала от основания не допускается. Поверхность кровель из рулонных и мастичных материалов не должна иметь вмятин, воздушных мешков и пробоев. При контроле качества мастичной кровли проверяют толщину гидроизоляционного ковра, которая должна соответствовать проектной с допустимыми отклонениями ±10 % и прочность сцепления ковра с основанием. При обнаружении вздутий, потеков, наплывов, а также отдельных мест с губчатой структурой их вырубают и заделывают вновь. Кровельные покрытия из штучных материалов должны плотно и без видимых просветов при осмотре снизу прилегать к обрешетке. Асбестоцементные листы, плитки и другие штучные материалы не должны иметь сколов, трещин и коробления. Отклонения фактического уклона законченных кровель от проектной не могут превышать 1...2 % для плоских и 5% — для других видов кровель. Водонепроницаемость кровли проверяют после дождя. Водонепроницаемость плоских кровель (с уклоном до 3 %) можно проверить путем искусственной заливки их водой при закрытых воронках. Приемка готовой кровли оформляется актом с выдачей заказчику гарантийного паспорта не менее чем на 10 лет для кровель из штучных материалов и не менее чем на 5 лет — рулонных и мастичных. Работы по устройству кровель разрешается начинать после проверки исправности несущих и ограждающих конструкций крыши, подмостей и ходовых мостиков. Рабочие должны быть обеспечены спецодеждой, нескользящей обувью и предохранительными поясами. При складировании на крыше материалов необходимо принимать меры против их соскальзывания и сдувания ветром. По окончании смены все материалы и инструменты убирают или надежно закрепляют. Сбрасывать с кровли материалы и инструменты запрещается, а зона возможного их падения должна быть ограждена. Особую осторожность надо соблюдать при изготовлении и нанесении горячих мастик. Битумоварочные котлы заполняют не более чем на 3/4 и при варке закрывают крышками. При нанесении мастики рабочий должен находиться с наветренной стороны. Переносить горячие мастики в бачках по стремянкам и лестницам не допускается. При работе на крышах с уклоном более 20° и на краю крыш с любым уклоном рабочие должны обязательно пользоваться предохранительными поясами. При обледенении кровли, ливневом дожде, густом тумане, сильном снегопаде и ветре производство кровельных работ запрещается. 231
Глава 15 УСТРОЙСТВО ИЗОЛЯЦИОННЫХ ПОКРЫТИИ 15.1. Устройство гидро- и теплоизоляции Гидроизоляционные покрытия конструкций зданий и сооружений устраивают с целью защиты от воздействия влаги. Гидроизоляцией защищают от воздействия грунтовых вод фундаменты, стены и полы подвалов, полы первых этажей бесподвальных зданий. Гидроизоляцией защищают также части зданий и сооружений от воздействия внутренних (технологических) вод в помещениях, где имеются мокрые процессы. Гидроизоляционное покрытие устраивают и при возведении подземных сооружений (туннелей, резервуаров, подземных переходов, станций метрополитена и т. п.). В зависимости от способа устройства и рода применяемых материалов гидроизоляцию подразделяют на окрасочную битумную и из полимерных материалов, оклеечную из рулонных и листовых материалов на битумной, дегтевой или полимерной основе, штукатурную цементную и асфальтовую, литую асфальтовую, сборно-листовую из металлических и пластмассовых листов. Для гидроизоляционной защиты сборных конструкций, подвергающихся интенсивным механическим воздействиям (сваи, трубы и т.п.), и изделий из пористых материалов (асбестоцемента, известняка, туфа, бетона) применяют пропиточную гидроизоляцию. Гидроизоляционное покрытие, как прав