Организационно-технологическая модель скоростного строительства жилых зданий из монолитного железобетона

Практика показывает, что на сегодняшний день основная тенденция развития современной строительной отрасли связана с расширением применения монолитного железобетона. Во многих случаях монолитный железобетон имеет лучшие строительно-технологические свойства (по сравнению со сборным железобетоном, металлом) и позволяет с экономической выгодой свободно реализовывать разнообразные архитектурные решения. В связи с этим возрастает объем монолитного домостроения и потребности в монолитном железобетоне [6,16,29,57].

В середине 90-х гг. в Москве объем монолитного домостроения составлял около 60%, сборного — 40%, а в настоящее время строящиеся здания и сооружения из монолитного железобетона составляют соответственно 70% и 30% [29,71]. За короткий срок в России удалось организовать массовое производство бетонов нового поколения — высокой прочности, низкой проницаемости, повышенной коррозионной стойкости и морозостойкости. Достаточно отметить, что в период 2000;2005 гг. только на о объектах ЗАО «Моспромстрой» было возведено более 750тыс. м о железобетонных конструкций, из которых: 50тыс. м — из высокопрочного о бетона классов В50-В60 и выше- 250тыс. м — из бетонов высокой плотности и о коррозионной стойкости- 450тыс. м — из бетонов классов В30. В45 [36]. На объектах ОАО «Концерн МонАрх» в период 2005;2009 гг. было возведено более 965тыс. м3. При этом решались разные технологические задачи: обеспечение низкой экзотермии, связности-нерасслаиваемости высокоподвижных бетонных смесей, обеспечение высокой ранней прочности бетона без тепловой обработки и др.

Монолитное домостроение имеет ряд преимуществ по сравнению со сборным [13,29,30,71]. К этим преимуществам относят следующие:

— срок службы зданий и сооружений из монолитного железобетона составляет порядка 100.150лет, а конструктивные особенности материала дают возможность выдержать землетрясение силой до 9 баллов;

— более высокая конструктивная жесткость и прочность зданий и сооружений;

— индивидуальность фасада каждого здания;

— снижение расхода материалов (бетона и стали) за счет более полного использования преимуществ неразрезных систем;

— отсутствие стыков конструкций;

— менее жесткая унификация объемно-планировочных параметров зданий, сооружений и отдельных конструкций;

— снижение затрат на создание базы по производству конструкций и материалов и ускорение начала работ по возведению основных конструкций;

— скорость монолитного домостроения уже не уступает сборному железобетону и др.

Что касается скорости строительства, то постоянное сокращение сроков возведения объектов в монолитном строительстве является сложившейся тенденцией. В монолитном домостроении тому показателем является сокращение времени на возведение одного этажа — в настоящее время этаж в монолитном исполнении возводится за срок до 4-х дней [25,43]. Такому быстрому темпу способствует:

— строительство, ведущееся специализированными бригадами;

— применение поточного метода строительства;

— проведение предварительного обучения рабочих технологиям и методам ведения строительных работ;

— обязательное использование инновационной техники и технологий. Кроме того, основой быстрого и качественного выполнения монолитных железобетонных работ является наличие современной опалубочной системы.

Из выше изложенного не трудно предположить, что монолитное домостроение переходит на скоростной уровень. Скоростное монолитное домостроение предполагает комплекс организационных и технологических мероприятий, с помощью которых можно сократить сроки производства работ и при неизменном качестве снизить трудоемкость. Скоростное строительство представляет собой организацию работ в круглосуточном и круглогодичном режиме [62].

Следует отметить,. что в России скоростное монолитное домостроение (СМД) сосредоточено, в основном, в Московском регионе, где работают строительные организации, достаточно хорошо освоившие современные технологии и оборудование. Из отечественных компаний первым освоил технологию СМД «Концерн КРОСТ» (3−4 дн/эт, 1998;2004гг), используя тоннельную опалубку. Сегодня признанным лидером в скоростном домостроении считается «Концерн МонАрх», которому удалось сократить время на возведение этажа до 2 дней при использовании разборно-переставной опалубки (2007г) [7,8,25,43,45].

За рубежом СМД в основном применяется на уникальных высотных объектах. Так, например, к зарубежному строительству в скоростном режиме можно отнести: башни Петронас (в столице Малайзии Куала-Лумпуре, 4дн/эт, 1998 г, 450м), Тайбей-101 (в столице Тайваня, бдн/эт, 2005 г, около 500м), Бурж-Дубай (в столице ОАЭ Дубае, Здн/эт — св. бООм, строительство ведется). В условиях севера с темпами 7дн/эт возводилась Шведская «Витая колонна» высотой 190 м. В Украине американо-канадская фирма «Aluma System International 1пс» показала пример скоростного домостроения при строительстве многоэтажного жилья в районе Острой Могилы (Луганск, 4дн/эт, 2007г), после чего была принята программа по возведению монолитно-каркасных многоэтажных домов в скоростном режиме для социальных нужд (в Луганской, Хмельницкой и Киевской областях) [24]. В Ереване монолитное домостроение стало развиваться с конца 90-х гг. и уже в 2005 г появилась возможность возводить здание с площадью этажа 2100 м со скоростью 10 дн/эт (в Москве этаж площадью 1100м — за 4 дня), что для монолитного домостроения Армении является своеобразным рекордом и подтверждает актуальность перехода к скоростным темпам строительства. После землетрясения 1988 года 99% всего строительства в Армениимонолитное. И только в прошлом году одно панельное здание в Черемушках было построено из конструкций ДСК.

Необходимо отметить, что каждая фирма строит с использованием разных технологий. Например, «Концерн КРОСТ» строит с применением Lego-технологии, которая является ноу-хау для монолитно-панельного домостроения (впервые применена при строительстве бывшего ВТЦ в Нью-Йорке (башни-близницы, 1977 г, 417м) при металлическом несущем каркасе). Эта технология весьма схожа с принципом строительства из конструктора Lego и позволяет из одинаковых «деталей» возводить здания различной конфигурации и объема. Надежной основой такого дома служит каркас из монолитного железобетона. Как отмечалось, монолитный каркас при этом может возводиться в тоннельной опалубке, а снаружи на каркас монтируются навесные трехслойные панели, чем и достигается высокая скорость строительства.

За рубежом основой технологии скоростного строительства при производстве монолитных работ является использование самоподъемной (реже скользящей) опалубки. Связано это с тем, что применение данной опалубки при возведении высотных объектов точечного типа очень эффективно — в ней обычно возводится наиболее трудоемкая частьмонолитное ядро. Эта же технология использовалась при строительстве многих высотных объектов в Москве, например башни «Федерация» ММДЦ «Москва-Сити» — 5дн/эт, 365 м.

Тем не менее, для строительства зданий, не относящихся к классу высотных (св. 25эт или св. 75м) использование самоподъемной опалубки не всегда экономически оправданно, а применение тоннельной опалубки все же остается ограниченным для некоторых объемно-планировочных решений (например, где основной является каркасная система). В связи с этим, для массовой застройки в скоростном режиме «Концерн МонАрх» применяет универсальную разборно-переставную опалубку. Кроме того, применяются усовершенствованные технологии опалубочных, арматурных и бетонных работ, которые были рассмотрены и получили развитие в настоящей диссертационной работе.

Целью диссертационной работы является разработка организационно-технологической модели скоростного строительства многоэтажных жилых зданий из монолитного железобетона, позволяющей сократить сроки возведения монолитного каркаса здания, повысить окупаемость монолитного жилищного домостроения и эффективность строительства из монолитного железобетона. у.

Научная новизна работы заключается в следующем:

— предложена организационно-технологическая модель возведения многоэтажных зданий в разборно-переставной опалубке в скоростном режиме;

— произведено формирование и оптимизация специализированных звеньев и бригад по составу и квалификации с учетом предлагаемой технологической последовательности выполнения операций по возведению монолитных конструкций в СМД;

— теоретически и экспериментально подтверждена возможность значительного снижения трудоемкости и стоимости строительства при выполнении основных видов работ за счет их рационализации и введения новых норм времени выполнения.

На защиту выносятся следующие организационные и технологические принципы модели скоростного монолитного домостроения и результаты исследований:

— принципы формирования ритмичного строительного потока;

— новые значения норм рабочего времени при выполнении опалубочных работ в современной разборно-переставной системной опалубке, при выполнении арматурных и бетонных работ- 1 9.

— принципы подбора специализированных звеньев и бригад по составу и квалификации;

— принципы выполнения опалубочных и арматурных работ;

— способ бетонирования с применением нескольких бадей;

— рекомендации по выдерживанию бетона в условиях СМД. Практическая значимость работы заключается в разработке организационно-технологической модели возведения жилых многоэтажных зданий в разборно-переставной опалубке в скоростном режиме на основе:

— формирования ритмичного строительного потока из условия выполнения работ за сутки;

— оптимизации состава специализированных звеньев и введения новых норм времени выполнения основных работ;

— оптимизации опалубочных работ;

— совершенствования организации арматурных и бетонных работ и обосновании ее эффективности.

Внедрение результатов работы.

Полученные в ходе исследований результаты внедрены при строительстве жилых зданий в ЗАО «АСМИ» и ЗАО «МонАрх и Р», которые входят в состав ОАО «Концерн МонАрх». С применением предлагаемых разработок по технологии СМД были построены следующие здания:

— 24-х этажный жилой дом по адресу: Бескудниково, мкр.4, корп.1 (этаж за два дня, общая площадь типового этажа 700 м, срок строительства надземной части из монолита сентябрь-ноябрь 2007г);

— жилой комплекс (22-х и 25-ти этажные корпуса) по адресу: адресу ул. Солнцевский пр., вл. 6, корп. 2,3, мкр. 1 (этаж за 3−4 дня, общая площадь одного типового этажа 1100 м, срок строительства надземной части из монолита июнь-сентябрь 2008г);

— 22-х этажный жилой дом с 1-м нежилым этажом по адресу: М.О., Люберецкая станция аэрации, квартал 1, корп. 9 (этаж за 4 дня, площадь одного типового этажа 600 м², срок строительства надземной части из монолита март-июнь 2009т).

Апробация и публикация работы.

Материалы основных разделов диссертационной работы докладывались, обсуждались и отмечены дипломами и грамотами на XII Международной научно-технической конференции «Строительство — формирование среды жизнедеятельности» (г. Москва, МГСУ, 2009г), на II Всероссийской научно-практической конференции «Научная инициатива иностранных студентов и аспирантов российских вузов» (г. Томск, 2009г), были одобрены на I Международной научно-практической конференции «Научно-техническое творчество молодежи — пути к обществу, основанному на знаниях».

По результатам исследований и разработок автором опубликовано в печати 7 работ.

Структура и объем работы.

Диссертация состоит из введения, 4 глав, основных выводов, списка литературы из 112 наименований и 5 приложений, содержит 195 страниц машинописного текста, 30 рисунков, 10 таблиц.

ОСНОВНЫЕ ВЫВОДЫ.

1. На основе анализа отечественного и зарубежного опыта монолитного строительства выявлены специфические особенности строительных процессов технологии скоростного монолитного домостроения и показаны:

— направления развития планирования при строительстве по технологии СМД;

— направления развития технологии и организации основных строительных процессов для условий СМД, таких как опалубочные, арматурные и бетонные;

— необходимость введения новых норм времени выполнения работ и пересмотра численно-квалификационных составов работников для условий СМД.

2. Разработана организационная составляющая модели возведения многоэтажных зданий в разборно-переставной опалубке в скоростном режиме, включающая принципы:

— назначения монтажных зон и деления на захватки;

— подбора трудовых и материально-технических ресурсов;

— движения ресурсов по захваткам;

— назначения оптимальной длительности и совмещения строительных процессов.

Данные решения по организации СМД позволяют вести строительство в ритмичном потоке без вынужденных простоев.

3. Разработаны технологические регламенты проведения опалубочных работ для различных видов конструкций, отвечающие принципам модели строительства в условиях СМД.

4. Предложены решения по организации и технологии производства арматурных работ на строительной площадке, позволяющие существенно сократить трудоёмкость и, что не менее важно, длительность арматурных работ непосредственно на монтажном горизонте.

5. Разработан способ бетонирования конструкций с применением нескольких бадей, который увеличивает производительность бетонных работ в 1,5.2 раза, исключая простои монтажного крана.

6. Сформированы основные принципы выдерживания бетона в условиях СМД, обеспечивающие требую интенсивность набора прочности бетоном в конструкциях и их качество.

7. Разработаны новые нормы времени выполнения для основных видов работ с применением современных технических средств и приспособлений применительно к разработанной модели СМД. Также предложены оптимальные численно-квалификационные составы звеньев и бригад.

8. В результате технико-экономического расчета на основе данных сравнения моделей возведения здания показано, что строительство в скоростном режиме (согласно предложенной модели) по сравнению с традиционной моделью возведения здания позволяет существенно снизить затраты по аренде оборудования, получить возможность премировать работников из высвобождающихся средств по зарплате. Эффективность разработанной модели СМД составляет до 30%.