Вопросы обеспечения качества бетонных работ при возведении фундаментов монолитных зданий на слабых грунтах

ВЕСТНИК 3/2009

ВОПРОСЫ ОБЕСПЕЧЕНИЯ КАЧЕСТВА БЕТОННЫХ РАБОТ ПРИ ВОЗВЕДЕНИИ ФУНДАМЕНТОВ МОНОЛИТНЫХ ЗДАНИЙ

НА СЛАБЫХ ГРУНТАХ

С.И. Шумилов, М.А. Селиванов, А.В. Коренков

ГАСИС

При возведении фундаментов монолитных зданий на слабых грунтах часто устраиваются различные виды искусственных оснований. Если эти грунты водонасыщены то для устройства искусственных оснований эффективным является применение песчаных подушек, песчаных дрен и песчаных свай и т.д. На таких площадках часто при устройстве подземных частей зданий применяется водопонижение и в проектах предусматриваются дренажные системы. От качества выполнения этих работ зависит качества устройства фундаментов, особенно при устройстве монолитных фундаментов.

При монолитном строительстве более 30 % монолитного бетона расходуется на возведение фундаментов под здания и сооружения и технологическое оборудование. Поэтому повышение уровня технологичности монолитных фундаментов - один из факторов снижения трудовых и материальных затрат производства.

Как показывает изучение практики строительства эффективность применения монолитного железобетона возрастает при унификации типоразмеров фундаментов и высокой степени повторяемости конструкций.

Исследования показали, что наибольшие резервы снижения стоимости и трудоемкости монолитного строительства в совершенствовании опалубочных работ, трудоемкость которых составляет 35-60 %, а стоимость выполнения 15-25%. При возведении фундаментов на 1 м3 железобетонных конструкций в среднем требуется установка 5 м2 опалубки и затрачивается на их установку и разборку 0,7-1,3 чел.-дня.

На многих строительных площадках возведение столбчатых и ступенчатых фундаментов производится с использованием разборнопереставной, крупнощитовой, блочной и несъемной опалубок. Эффективность применения каждого вида опалубок зависит от объема выполняемых работ, повторяемости конструкций и общего технического уровня работ. На крупных объектах строительства число однотипных фундаментов достигает 60-70%, что позволяет широко использовать высокооборачиваемую опалубку в виде блокформ.

Интенсификация ведения бетонных работ во многом определяется общим техническим уровнем. Основной путь повышения технического уровня:

- развитие механизированных и автоматизированных предприятий по производству товарного бетона, опалубки, арматуры;

- использование эффективных типов опалубочных систем;

- механизация процессов подачи, распределения и укладки бетонной смеси;

- применение эффективных средств теплового воздействия при производстве работ в зимнее время.

Исследования показали, что повышение технического уровня ведения работ приводит к снижению себестоимости работ на 18-24,4% и трудоемкости на 35,4-48,2%.

Наблюдениями установлено, что большие резервы интенсификации работ заложены в совершенствовании организационных форм и четкого материально-технического обеспечения производства. Современное производство основано на поточной организации работ, когда выполнение работ по отдельным процессам производится со сдвигом

во времени на некоторый срок, называемый шагом потока. Этот прием позволяет сократить продолжительность возведения конструкций и повысить качество за счет узкой специализации работ и комплексной механизации. Так, при возведении фундаментов можно выделить три потока. Первый поток - армирование фундаментов, второй - установка опалубки, третий - бетонирование.

Как известно ведущий процесс в устройстве фундаментов - процесс бетонирования, поэтому число рабочих в каждом потоке рассчитывают таким образом, чтобы их работа не отставала и не опережала работы ведущего потока. При ритмичных поточных процессах время работы звеньев на каждом процессе должно быть одинаковым.

При расчете потока следует учитывать сроки распалубки фундаментов, так как они определяют общую продолжительность работ и необходимое число комплектов опалубки. Для сокращения сроков распалубки применяют методы ускоренного твердения бетона.

При бетонировании фундаментов большого объема и площади предусматривают максимально возможное повышение интенсивности бетонирования. Конструкцию разбивают на одновременно бетонируемые захватки таким образом, чтобы окончить процесс укладки и уплотнения без перерывов и рабочих швов. Для этой цели используют комплекты механизированных средств доставки и укладки: автобетоносмесители, бетононасосы, ленточные питатели, виброжелоба и другую технику.

Общей технической задачей при бетонировании массивных фундаментов, различных по объему, форме и назначению, является выбор оптимальной разбивки на блоки бетонирования и порядка производства работ. Технология ведения работ принимается в зависимости от возможной интенсивности подачи бетонной смеси, применяемого вибрационного оборудования, степени армирования конструкций, климатических условий, термонапряженного состояния конструкций и других факторов.

Как правило, массивные конструкции бетонируют полностью. Толщина слоев определяется техническими возможностями применяемых вибраторов. При использовании ручных вибраторов толщина слоев составляет 0,3-0,5 м, а при механизированном уплотнении мощными вибропакетами - 1 м и более.

Наиболее распространенной является схема бетонирования при укладке смеси горизонтальными слоями по всей площади бетонируемой конструкции. Для крупных, протяженных в плане, неармированных и слабоармированных конструкций фундаментов применяют ступенчатый метод укладки смеси. При этом появляется возможность варьировать шириной ступени, что позволяет обеспечить заданный интервал перекрытия слоев в зависимости от принятой технологии средств механизации.

Анализ технологических схем производства работ показывает, что определяющим фактором интенсификации работ является максимальное использование производительности машинных комплексов, например при выполнении арматурных работ - применение укрупненных армоопалубочных блоков, обеспечивающих повышение производительности труда в 2-2,6 раза и коэффициент использования по грузоподъемности кранов до 0,6-0,7. При укладке бетонной смеси ритм бетонирования назначается таким образом, чтобы себестоимость выполнения работ была как можно ниже. Из этого условия подбирается состав бетоноукладочного комплекса машин.

Эксплуатационную производительность автобетононасоса определяют отношением объема выполненных работ ко времени чистой работы. Подвижность бетонной смеси по величине осадки стандартного конуса рекомендуется в пределах 6-8 см, а водоце-ментное отношение - не выше 0,6.

ВЕСТНИК 3/2009

Распределяют бетонную смесь в конструкции горизонтальными слоями одинаковой толщины и в одном направлении. Наибольшая толщина укладываемого слоя - 500 мм. Перекрытие предыдущего слоя последующим осуществляется до начала схватывания цемента.

Автобетононасос движется попеременно с двух сторон фундаментной плиты со сменой стоянок не реже чем через два часа. Размер захваток определяется из условий эксплуатационной производительности бетононасоса, сменной выработки бригады и геометрических размеров бетонируемой плиты.

Эффективность уплотнения бетонной смеси существенно повышается при использовании пакета вибраторов на манипуляторе. При этом трудовые затраты снижаются в 2,4-3,2 раза. Глубина погружения вибратора должна обеспечивать частичное углубление его в ранее уложенный, незатвердевший слой бетона. Разборку опалубки производят после набора распалубочной прочности.

При возведении ленточных фундаментов под жилые и общественные здания применяют типовую унифицированную опалубку. До монтажа опалубки выполняют работы по разбивке осей, планировке площадки, устройству площадок для складирования, подъездов и проходов. Монтаж опалубки производится с установки маячных щитов по обе стороны фундамента в углах и через каждые 3 м на прямых участках. Шаг маячных щитов должен быть кратен ширине щитов. Маячные щиты закрепляют подкосами, объединяют схватками и стяжками с клиновыми зажимами. Затем монтируют рядовые щиты опалубки.

За состоянием установленной опалубки в процессе бетонирования ведется наблюдение. Не допускается деформация и смещение опалубки, щели в стыках и другие дефекты.

Демонтаж опалубки производят после достижения бетоном прочности, обеспечивающей сохранность поверхности и кромок углов при снятии опалубки, если в проекте сооружения нет иных указаний по этому вопросу. Сроки распалубки принимают согласно указаниям СНиПа.

Повышение технологической эффективности и интенсификация процесса бетонирования связаны с широким использованием бетононасосного транспорта и систем манипуляторов.

Манипуляторы монтируют на конечных участках стационарного бетоновоза, на различных конструкциях башенных кранов или самоходных тележках, что позволяет использовать их при бетонировании конструкции ниже и выше уровня земли.

Один из примеров, повышающих технологичность и позволяющих механизировать процессы укладки и уплотнения бетонных смесей, - использование специальных конструкций арматурных блоков со свободными зонами между ними. В эти зоны подают бетонную смесь и уплотняют ее. Размеры армоблоков принимают из расчета радиуса действия вибраторов и возможностей перекрытия зон уплотнения.

Для некоторых густоармированных конструкций такой подход не всегда возможен и требует использования специальных методов и оборудования для бетонирования, например вибронагнетанием.

Массивные фундаменты, воспринимающие динамические нагрузки, бетонируют непрерывно. Для фундаментов с объемом 2,5-3 тыс. м3 темп бетонирования составляет 300-350 м3 в смену. Технология базируется на поточных методах ведения работ, обеспечивающих ритмичное выполнение отдельных процессов: устройство опалубки, армирование и бетонирование.

Выбор количества автобетоносмесителей производился с учетом городских условий передвижения для каждой смены работ, производительности бетононасоса, объема принимаемой бетонной смеси на захватках и т.д. Проведенные работы показали, что

при большом расходе бетонной смеси при устройстве монолитных плитных фундаментов толщиной от 0,7 до 1,2 м эффективным является использование автобетоносмесителей с большим объемом перевозимой бетонной смеси.

Подача бетонной смеси в места укладки производилась стационарными бетононасосами «Putzmeister», которые предназначены для работы в сложных условиях эксплуатации и отличаются высокой производительностью и надежностью.

Сердцевиной каждого стационарного бетононасоса является S-шибер для высокого рабочего давления, обеспечивающий подачу самых тяжелых бетонных смесей.

Стационарные прицепные бетононасосы «Putzmeister» не предназначены для передвижения по автомобильным дорогам. Шасси прицепа рассчитано на перемещение по стройплощадке. Транспортировка насоса с объекта на объект осуществляется грузовым автотранспортом.

На объектах использовались бетононасосы «Putzmeister» марки BSA 1407 D и BSA 1408 E. В обозначении марки буквы D и E означают дизельный привод и электропривод соответственно. Бетононасос марки BSA 1407 D имеет максимальный объем подачи бетонной смеси 71 м3/час, максимальную высоту подачи бетонной смеси 80 м и максимальную дальность подачи бетонной смеси 170 м. Бетононасос марки BSA1408 E имеет максимальный объем подачи бетонной смеси 79 м3/час, максимальную высоту подачи бетонной смеси 100 м и максимальную дальность подачи бетонной смеси 250 м (рис. 1).

Снятие опалубки перекрытия производилось по достижении бетоном прочности не менее 70% от проектной. При установке промежуточных опор допускалось уменьшение распалубочной прочности бетона. В этом случае такие показатели как прочность бетона, свободный пролет перекрытия, число, место и способ установки промежуточных опор были приняты при комплексном их рассмотрении для конкретных участков.

Рис. 1. Процесс укладки бетонной смеси механизированным способом на перекрытии здания при подаче бетононасосами «Ри12те181ег»

Проведенные работы позволили разработать эффективный метод организации бетонных работ в монолитном домостроении при централизованной поставке бетона с учетом изменения объемов потребления бетона и взаимоувязки разных связанных между собой работ.

Рецензент: профессор, д.т.н. М.Ю. Абелев