Формообразующая технология для моста и храма

В ходе состоявшегося 24 июня 2003 г. семинара “Опыт внедрения конкурентоспособной опалубочной системы МОДОСТР и интенсивных технологий возведения монолитных зданий” был назван целый ряд объектов, возведенных с использованием уже неоднократно зарекомендовавших себя опалубок.

Мосты становятся монолитными
Специалистами БелНИИС разработана технология возведения мостового перехода из монолитного железобетона с применением опалубочной системы МОДОСТР. Данная технология была использована при возведении минским областным УП МРСУ одного из объектов в Солигорском районе (Минская обл.) по проекту, выполненному в РУП "Белгипродор".
Мостовой переход запроектирован трехпролетным. Величина среднего (расположенного над руслом перекрытой мостом реки) пролета — 9 м, двух крайних — по 6 м. Каждая из опор (как береговых, так и промежуточных) представляет собой перпендикулярный оси моста ряд железобетонных забивных свай сечением 35х35 см. Каждое из пролетных строений — монолитную железобетонную плиту переменной (от 30 до 40 см) толщины шириной 10 м.

При адаптировании опалубочной техники к данному объекту были выявлены две проблемы.
Первая — отсутствие надежных точек опоры под опалубку монолитной плиты пролета.
Вторая — факт расположения среднего пролета над водной гладью. В данном случае необходимо было обеспечить ручной вариант демонтажа опалубки ввиду недосягаемости рабочей зоны для кранов.
Поэтому было предложено устроить на опорах из забивных свай надежные временные опорные площадки, в качестве опорной системы опалубки монолитной плиты применить опорные башни повышенной несущей способности и использовать систему опалубочных балок и палубы из водостойкой фанеры (по аналогии с традиционной системой опалубки перекрытия).
Из-за отсутствия опоры опалубки над водной гладью в среднем пролете была применена подвесная система подмостей для доступа рабочих, демонтирующих опалубку. Опорные башни, примыкающие к береговым опорам, устанавливались не на лежень по грунту, а на сборные железобетонные плиты. Ввиду больших нагрузок на опорную систему опалубки бетонирование плит было синхронизировано по пролетам (начиная с мест расположения башен).

Для формирования контура плиты использовались бортовые упоры. Что же касается демонтажа главных балок, то разработанная с этой целью технология предусматривала их перемещение из-под плиты в зону досягаемости крана.
За основу технологии бетонирования пролетных строений были приняты элементы опалубки МОДОСТР. Усиленные варианты опорных башен на основе телескопических стоек обеспечивали восприятие десятитонной нагрузки, в сваях же были предусмотрены закладные пластины с целью обеспечения крепления опорных площадок.
Система опорных балок (несущие и распределительные балки), а также формообразующий материал (водостойкая фанера) были уложены в оголовки башен. Бортовые упоры системы МОДОСТР обеспечивали как бетонирование боковой грани пролетного строения, так и ограждение рабочей зоны при бетонировании.
Последовательность монтажа опалубки, выполненного с помощью крана, была следующей. После того, как к закладным деталям промежуточных опор были приварены опорные столики, на которых собрали навесные консольные столики, на последних были смонтированы навесные консольные площадки. На эти площадки установили опорные башни промежуточных опор, в оголовки которых вмонтировали выравнивающие стальные балки, затем деревянные распределительные балки, на которые и были настелены листы фанерной палубы. По контуру плиты пролетного строения были расположены бортовые упоры со стойками ограждения.
Демонтаж опалубки был выполнен в последовательности, обратной ее сборке (начиная с отвинчивания регулировочных муфт стоек башен на величину не менее 50 мм).

О бетонировании сложных геометрических форм
C учетом технических параметров и технологических возможностей опалубки МОДОСТР специалистам БелНИИС была доверена разработка технологии возведения монолитных конструкций уникального сооружения — кафедрального собора Христа Спасителя в Калининграде.
Впечатляющие размеры (высота до основания креста — 56 м) и сложность геометрических форм монолитных конструкций объекта потребовали нестандартных решений. Был использован весь опыт, накопленный БелНИИС в строительстве опалубок. Достаточно сказать, что опалубливанию подлежали монолитные арки, своды, ребристые перекрытия, наклонные стенки, лестничные марши, криволинейные балки, колонны, участки стен сложной формы. Помимо всего прочего, конструкции храма отличаются большой (до 40 м) высотой опирания опалубки. В центре собора расположены четыре монолитные колонны, которые необходимо было возвести до уровня первых балок — на высоту 17 м.
Технология поярусного возведения колонн предусматривала шаг возведения, равный 3 м, а также применение сборно-разборных опорных башен, наращиваемых по высоте. Дело в том, что недостаточность площади поперечного сечения колонн и сложность их формы в плане делали невозможным применение навесных площадок для опирания и выверки опалубки, а также обслуживания ее при работе. Опорные же башни могут выполнять роль как несущих опор, так и рабочих площадок, подмостей и клетей для размещения лестниц подъема рабочих на высоту.
В качестве опалубки колонн принята каркасная щитовая опалубка с системой крепежа и выверки, обеспечивающей точную установку опалубки. Cхема опалубливания колонн и их бетонирования приведена на рис. 3. Опорные башни являются экономной опорной системой, особенно при большой высоте. Возможны ручная сборка башен и перестановка их в собранном виде с помощью крана.
По высоте башни могут иметь три основных типоразмера — 0,9, 1,2 и 1,5 м. Помимо ступенчатого, возможно плавное изменение высоты башен от 0 до 420 мм с помощью верхнего или нижнего домкратов.
Башни состоят из опорных рам, соединенных горизонтальными или наклонными раскосами в неизменяемую систему. Снизу и сверху башни устанавливают усиленные распорные раскосы и домкраты. Нижний домкрат шарнирно опирается на пяту, верхний оканчивается вилочным оголовком.

На каждую из башен действуют вертикальные нагрузки от веса бетонируемых конструкций и горизонтальные — ветровые, а также создаваемые усилиями, возникающими в регулируемых подкосах щитовых опалубок.
Для обеспечения устойчивости башен от опрокидывания предусмотрены система горизонтальных связей их между собой и обязательная анкеровка башен к возводимым конструкциям с помощью закладываемых в бетон резьбовых муфт.
Каждая из г-образных в плане центральных колонн окружается пятью башнями.
Опорная башня с навешиваемыми на нее стремянками используется для доступа персонала на рабочие площадки.
Монолитные колонны, расположенные по контуру храма, конструктивно входят в состав его стен и возводятся с опережением кирпичной кладки. Каждый из скошенных углов храма, включающий три наружные монолитные колонны, окружается двадцатью одной башней. Опалубка колонн монтируется из стандартных щитов и доборных элементов.
Возведение монолитных конструкций собора до отметки +29.000 осуществляется в четыре этапа.
Первый включает возведение монолитных колонн и монолитных поясов до низа арок.
Второй — возведение арок №№ 6, 7, 8, 9 и колонн до уровня верха арок.
Третий — возведение монолитных ригелей, колонн, поясов до отметки +23.400 и монолитного перекрытия на отметке +23.500.
Четвертый — возведение арок, колонн и монолитных поясов до отметки +29.000.
Опалубливание арочных конструкций имеет ряд технологических особенностей. Это необходимость обеспечения точности геометрии арки, доступность опалубки при ее демонтаже, возможность осуществления ручной сборки и разборки, а также необходимость обеспечения безопасности работ.

Для восприятия больших распорных давлений бетонной смеси в опалубке арки № 12 предусмотрены дополнительные анкерные тяжи.
Арка №8 отличается массивностью и сложностью геометрических форм поперечных сечений. Фрагмент схемы опалубливания приведен на рис. 4. По сути дела имеет место сложное опалубливание стеновой опалубкой боковых стенок арки, индивидуальной — зон опирания арки на колоннны и криволинейной — низа арки.
Опорная система должна воспринимать все вертикальные нагрузки при бетонировании, обеспечивать установку и выверку боковой опалубки арки, а также доступ рабочих при выполнении опалубочных, арматурных и бетонных работ (рис. 5). Соблюдение геометрических размеров арки обеспечивалось применением балок-шаблонов.
Технология бетонирования арок должна строго выполняться с соблюдением следующих условий.
Во-первых, арки бетонируются синхронно с обеих сторон.
Во-вторых, бетонирование ведется от пят к замку арки.
В-третьих, для обеспечения бетонирования и доступа глубинных вибраторов в стеновой опалубке должны быть предусмотрены технологические проемы.
В-четвертых, скорость бетонирования по высоте ограничивается величиной 3 м/ч.
Демонтаж арок начинается с отвинчивания домкратов в зоне замка, затем следует ослабление их к зоне пяты синхронно с двух сторон. Аналогично возводятся и другие арки.
Кроме того, разработана опалубочная технология возведения монолитных криволинейных лестниц, отличающихся сложной формой в плане и по сечению лестницы. Для опалубливания этих конструкций были применены отдельно стоящие телескопические стойки и индивидуальные подпорки, расставляемые секторно по кривизне лестниц.
Здесь изложена лишь небольшая часть решений в области опалубливания конструкций столь уникального сооружения, каковым является кафедральный собор Христа Спасителя в Калининграде.
Итак, необходимость преодоления технологических сложностей порождает новые нестандартные подходы. А каждый из таких подходов — немаловажный этап на пути развития технологии монолитного железобетонного строительства.

По информации БелНИИС
Подготовил Владимир ДАНИЛОВ