Выбор оптимальной опалубки для эффективного поднятия щитов с помощью системы домкратов

Поднятие щитов за счет системы домкратов производится в опалубке, специальной конструкции, созданной для формирования бетонных конструкций. Домкраты устанавливаются в определенных точках опалубки и служат для поднятия и фиксации щитов до нужной высоты перед заливкой бетона.

Скользящая опалубка

Использование скользящей опалубки позволяет строить вертикальные элементы зданий и сооружений (башен, ядер жесткости зданий и стен зданий) из монолитного железобетона с постоянным, переменным или ступенчато-переменным поперечным сечением путем непрерывного бетонирования.

Одним из ключевых аспектов в процессе производства бетонных работ является скорость передвижения опалубки, которая определяет ритм остальных работ. Подъем опалубки происходит с использованием гидравлических или электромеханических домкратов, установленных на домкратные стержни (см. рисунок 28).

Скользящая опалубка представляет собой два ряда щитов, закрепленных на домкратной раме, к которым крепятся несущие конструкции рабочего настила, к которым подвешиваются подмости. Средняя скорость бетонирования при использовании скользящей опалубки составляет 1—3 м/сутки.

Основные компоненты опалубки включают в себя щиты, домкратные рамы, рабочий пол, подмости, домкраты и домкратные стержни. Однако основным несущим элементом является домкратная рама, которая выдерживает нагрузки от давления бетонной смеси, рабочего пола и подвесных подмостей.

Рамы бывают двух-, трех- и четырехстоечные. Трех- и четырехстоечные рамы устанавливаются на пересечении или примыкании стен и используются при возведении сооружений с большим количеством углов, а также проемов в стенах.

Стойки крепятся к ригелям рамы либо жестко, либо на болтах, что позволяет переставлять их для бетонирования стен различной толщины, а также менять наклон для изменения уклона щитов опалубки.

Щиты закрепляются к стойкам домкратных рам и устанавливаются под углом (конусностью) к вертикальной оси возведенных стен. Обычно угол составляет 1/500 или 1/200 высоты щита для стандартной высоты 1.1-1.2 метра. Угловые щиты изготавливаются с необходимым уклоном перед установкой.

Имеются определенные виды щитов: металлические, деревянные и комбинированные. Полностью металлические щиты следует использовать в умеренных климатических условиях, поскольку при сильном нагреве могут происходить неравномерные тепловые деформации и «прилипание» слоев бетона к щитам. Полностью деревянные щиты, несмотря на их более низкую стоимость и более гибкую структуру, что уменьшает вероятность отклонений, применяются редко из-за ограниченного срока службы. Для повышения гибкости металлические щиты могут быть закреплены на стойках рамы при помощи пружин или других гибких прокладок.

Существует также мелко- и крупнощитовая опалубка, при этом в крупных щитах встроены окна.

Щиты могут быть плоскими, криволинейными или иметь иные формы.

Подготовку рабочего пола можно выполнить неразборным и разборным способами, что поможет провести бетонирование перекрытий нижних этажей. Для создания рабочего пола используют несущие прогоны, опирающиеся на круглые балки или домкратные рамы, и настил из досок. Прогоны целесообразно устанавливать с шарнирным соединением, чтобы предотвратить скручивание и защемление щитов опалубки при неровностях.

Вокруг строящегося здания устанавливают козырек с ограждением.

Для подъема опалубки в основном используют гидравлические и электромеханические домкраты. Наиболее простым в конструкции является гидравлическое оборудование для подъема, позволяющее осуществлять полуавтоматический и автоматический подъем. Для полуавтоматического режима применяются домкраты ОГД-61А с регулятором горизонтальности РП-67.

Поднять автомобиль можно при помощи насосной станции ПНС-IB или ПНС-ПВ. Дополнительная приставка к домкрату позволяет делать подъем "шаг за шагом". Для извлечения стержней используется домкрат РП-60.

Для автоматического подъема можно использовать гидравлический домкрат ОГД-64У и автоматические регуляторы горизонтальности АРГ-64У. Питание осуществляется от насосной станции АНС-125У с приставкой для подсчета импульсов. Для извлечения стержней используется реверсивный домкрат РГД-66.

Установленный на раме домкрата, он опирается на специальный стержень при подъеме, который проходит через канал в забетонированной стене. Канал образуется благодаря защитной трубке, устанавливаемой под домкратом (таблица 14).

В последнее время за рубежом все больше используются домкраты повышенной грузоподъемности (10 тонн и более). Применение таких домкратов позволяет увеличить расстояние между рамами, что облегчает механизированную подачу бетонной смеси и установку арматуры крупноразмерными каркасами и сетками (особенно на открытых площадках). Это повышает производительность труда за счет увеличения материалоемкости опалубки.

В России такие домкраты были разработаны ЦНИИЭПсельстроем и ЦНИИОМТП (таблица 15).

Для монтажа гидроразводки необходимо следовать проекту. Установка домкратов должна быть точной по отношению к осям стен, а оси самих домкратов должны быть строго вертикальными (за исключением специальных случаев, оговоренных в проекте). Штуцера гидросистемы соединяются с домкратами не плотно, чтобы иметь возможность удалить воздух при опрессовке. До того, как начать заряжать домкраты, необходимо опрессовать гидравлическую систему с помощью стержней, в процессе которого воздух удаляется из системы путем поочередного открытия клапанов у каждого домкрата, пока рабочая жидкость не начнет появляться через не плотное соединение штуцера. После этого штуцеры закрывают герметично.

Установка домкратных стержней производится за день до начала бетонирования. Сначала устанавливаются стержни разной длины (2, 4 и 6 м), затем наращивание производится отрезками стержней длиной 3 м. Это позволяет варьировать уровень наращивания стержней на разных отметках бетонирования (таблица 16).

Унифицированная скользящая опалубка ЦНИИОМТП (видео 28) предназначена для строительства зданий с изменением модульных расстояний в осях 30 см. Толщина внутренних стен может быть от 12 до 24 см, а наружных — от 30 до 40 см.

Крупногабаритные панели выполнены с круглями и торцевыми опорными плитами для соединения по длине. Высота панелей составляет 1,1 м, длина — от 1,8 до 3,3 м с шагом в 30 см. Помимо плоских панелей используются изогнутые и угловые панели, как внутренние, так и внешние.

Домкратные рамы могут быть двух-, трех- или четырехстоечными. Для образования технологических отверстий в рабочем полу предусмотрены съемные панели.

• сборка панелей по проектному контуру поверхности конструкции;
• установка домкратных рам;
• сборка наружных площадок и установка навеса;
• сборка рабочего пола;
• Монтаж оборудования для подъема;
• Установка подвесок наружных и внутренних подмостей после подъема опалубки до уровня перекрытия первого этажа.

Для получения стен проектной толщины (которую проверяют посредине высоты щитов) между коробами устанавливают шаблоны-фиксаторы; смонтированные короба до установки домкратных рам объединяют струбцинами.

Конусность щитов при сборке прямоугольной опалубки определяют угловыми щитами, выполненными с уширением, регулирование наклона щитов производят с помощью прокладок. Конусность криволинейных щитов обеспечивают установкой между щитами прокладок, имеющих различную толщину по высоте.

После того, как внутренние короба по всему периметру здания будут смонтированы, устанавливают внешнюю опалубку. Затем, после установки, проверки и зафиксирования досок опалубки, устанавливают домкратные рамы. Собранные домкратные рамы опираются своими упорными уголками на верхние кружала досок, при этом кронштейны рам должны быть опущены или сняты.

Затем поднимают и устанавливают кронштейны, после чего рама подтягивается вверх до упора. После установки и закрепления рам производят дополнительную проверку и выравнивание опалубки. Ригели всех домкратных рам должны находиться на одной отметке. Убирают временные связи между досками и еще раз проверяют конусность (табл. 17).

Если в проекте предусмотрены внутренние подвесные подмости, то их необходимо установить в опалубку до монтажа рабочего пола. Рабочий пол поддерживается брусьями размером 180×50 мм или металлическими фермами при пролетах более 3 м, которые опираются на кружала опалубки. Угловые связи монтируются для обеспечения геометрической неизменности опалубки. Затем на брусья (фермы) укладываются балки, на которые устанавливается рабочий настил из досок толщиной 30 мм, затем устанавливаются ограждения по внешнему контуру рабочего пола и монтируются подвески внутренних и внешних подмостей, которые окончательно устанавливаются после подъема опалубки на 3 — 3,5 метра.

После проверки правильности сборки скользящей опалубки и устранения всех обнаруженных дефектов приступают к установке подъемного оборудования в соответствии с проектом.

Группа из четырех строительных слесарей 2-го — 5-го разрядов занимается установкой скользящей опалубки и подъемного оборудования.

Начинают они монтаж мелкощитовой опалубки на месте бетонирования с установки кружал внутренней и наружной опалубок. Для этого используют монтажные стойки и струбцины-фиксаторы.

Домкратные рамы устанавливают на опорные винты и рихтуют их, временно скрепляя соседние рамы. Щиты опалубки навешивают на кружала после установки и выверки каркаса несущих элементов. Затем собирают внутренние и наружные подмости, монтируют несущие элементы и настил рабочего пола, а также устраивают козырьки с ограждением и устанавливают ограждение около люков рабочего пола.

Наружные подмости монтируют после подъема опалубки на высоту 3—3,5 м. Перед монтажом гидрооборудование проходит проверку и испытание на стенде, при давлении 5 МПа для одного типа домкратов и 19 МПа для других.

Перед началом подъема опалубки заполняют бетонной смесью на высоту 60-70 см и выдерживают определенное время по рекомендации строительной лаборатории. После выдержки производится пробный подъем опалубки, чтобы определить способность бетонного слоя сохранить форму. Если бетон не оплывает, то процесс бетонирования и движение опалубки продолжаются.

Для того чтобы внести бетон в конструкцию, чаще всего используются башенные или самоподъемные краны, а также шахтные подъемники. Несмотря на значительные преимущества бетононасосов и пневмонагнетателей перед кранами и подъемниками, в строительстве высотных сооружений они не получили широкого применения. Это объясняется тем, что для выполнения работ на месте требуется не только бетон, но и арматура, опалубка и другие строительные материалы, подача которых осуществляется с помощью кранов. Кроме того, для подачи бетона на большую высоту необходимо устанавливать несколько насосов на разных уровнях.

Для проведения бетонных работ в зимнее время над зоной бетонирования устанавливают тепловые устройства, а с внутренней стороны проводится обогрев горячим воздухом. Также используются различные обогревательные одеяла или короба, которые крепятся к опалубке.

Скорость подъема зависит от материала опалубки, времени, необходимого для набора прочности бетоном, и других факторов. Проектную скорость подъема определяет строительная лаборатория. Скорость подъема опалубки может составлять от 10 до 20 см/час.

При подъеме опалубки необходимо постоянно и внимательно контролировать горизонтальность рабочей площадки. Для контроля отметок подъема опалубки на регулировочные стойки наносятся метки, а на регулирующем оборудовании устанавливаются контрольные рейки. При автоматическом регулировании горизонтальности рабочей площадки регулировочные стойки, достигнув упоров (устанавливаются на одной отметке), переходят на режим "шаг на месте".

Для устранения нарушения горизонтальности необходимо своевременно принимать меры, отключая часть домкратов вручную. Если стены сооружения отклоняются от вертикали, отключают часть домкратов, придают наклонное положение опалубке в противоположную сторону и поднимают опалубку, чтобы выровнять стены.

Если домкратные стержни изогнуты из-за перегрузки (перекосов опалубки, высокой скорости подъема и т. д.), их следует усилить, приварив к ним дополнительные стержни. Домкрат, опирающийся на изогнутый стержень, должен быть отключен на несколько циклов. При устойчивом, неустранимом и изогнутом стержне его следует вырезать.

Для того чтобы демонтировать опалубку, сначала нужно снять нагрузку с домкратов. Для этого опалубку опирают на уже построенное сооружение или на стойки, которые в свою очередь опираются на забетонированное перекрытие. Чтобы передвинуть опалубку под щиты, устанавливают опоры, которые крепятся к стене. После опирания (см. рисунок 29) домкратные стержни убирают, снимают гидрооборудование и элементы опалубки. Если используется ручное приспособление РП-60, то гидрооборудование можно снимать до извлечения стержней, а при использовании реверсивных гидродомкратов РГД-66А — гидрооборудование снимается после окончательного извлечения домкратных стержней.

Скользящая и горизонтально перемещаемая опалубка

Система скользящей опалубки состоит из щитов, которые прикреплены к домкратным рамам, рабочему полу, домкратам и другим элементам. Она периодически поднимается при помощи домкратов во время заливки бетона. Этот метод применяется для строительства вертикальных зданий и сооружений, высотой более 15 метров.

Скользящую опалубку используют для строительства силосов, рабочих башен, труб, жестких ядер и стен высоких зданий. В отличие от других методов, скользящая опалубка не отделяется от бетонируемой конструкции, а скользит по ее поверхности, перемещаясь в процессе заливки бетона с помощью подъемных устройств. Существуют различные типы скользящей опалубки, но во всех случаях основными элементами являются опалубочные щиты, домкратные рамы, домкратные стержни, домкраты, рабочий пол и подвесные подмости.

Опалубочные щиты обычно имеют высоту 1,1 — 1,2 м и охватывают бетонируемое сооружение снаружи и внутри. Для уменьшения трения при подъеме щитам придают конусообразную форму 1/500 — 1/200 от высоты щита, что делает расстояние между ними вверху на 10 — 12 мм меньше, чем внизу.
Конусообразность уменьшает риск срывов и задиров бетона при подъеме опалубки.
Домкратные рамы и стержни являются основными несущими элементами опалубочной системы. На домкратных рамах расположены кружала, к которым крепятся опалубочные щиты по всему контуру стены здания.

Механизмы подъема, установленные на домкратных рамах в верхней части, представляют собой домкраты, которые одновременно поднимают все элементы скользящей опалубки по домкратным стержням. Эти стержни, диаметром от 22 до 28 мм и длиной до 6 метров, передают все вертикальные нагрузки на опорный массив и наращиваются по мере бетонирования. Для обеспечения удобства и безопасности ведения работ, на домкратные рамы оперты наружные и внутренние подмости, а также устроены подвесные подмости по внутреннему и наружному контуру здания.

Опорные стержни домкратных рам устанавливаются по периметру бетонируемых стен на расстоянии от 1,2 до 2 метров друг от друга, в зависимости от грузоподъемности домкратов, жесткости формы и наличия проемов в стенах.

Для подъема скользящей опалубки используются гидравлические и электромеханические домкраты.

Принцип непрерывного бетонирования, на котором основана горизонтально перемещаемая опалубка, позволяет осуществлять непрерывное бетонирование или бетонирование с незначительными перерывами. Этот принцип может быть реализован как непрерывное скольжение опалубочных щитов по поверхности строящейся конструкции, так и последовательная перестановка с предварительным отрывом щитов от бетона. Такие опалубки эффективны при возведении линейно протяженных конструкций, таких как стены постоянного и переменного сечения.

Современные варианты горизонтально перемещаемых опалубок позволяют перемещать опалубочные щиты вдоль оси бетонируемой стены, поднимать щиты по вертикали для поярусного бетонирования, а также регулировать уклон поверхности бетонируемых стен.

Система опалубки имеет жесткий каркас с вертикальными стойками, двумя тележками и соединительной балкой, которая объединяет всю конструкцию в трехмерную раму. Два металлических опалубочных щита размещаются между вертикальными стойками. Стойки направляют и закрепляют положение щитов, принимают горизонтальные нагрузки от бетона и передают усилия от механизма горизонтального передвижения щитов.

Щиты поднимаются по вертикали при помощи электрического лебедки, установленного на верхней балке. Выносные консоли на щитах с покрытием и ограждением служат рабочими площадками. К ним подводится металлическая лестница с ограждением. По мере поднятия щитов она удлиняется с помощью добавочных секций. Для приема бетонной смеси на рабочей площадке установлен бункер с вибратором.

После того, как опалубка установлена в начальное положение и бетонирование выполнено на заданную высоту яруса, начинается проведение первого горизонтального пробного движения через 45-60 минут. К этому времени бетон на выходе из опалубки должен иметь "видимую" прочность, то есть высота яруса столба бетона должна самостоятельно нести себя. Если бетон не обваливается и нет видимых трещин, то процесс движения опалубки и укладка бетона продолжаются без перерыва до завершения бетонирования первого яруса. На втором и последующих ярусах опалубка возвращается в исходное положение, и весь процесс повторяется.

Использование опалубки позволяет строить сооружения высотой до 6 м при скорости бетонирования одного яруса 6-8 м/ч.

Особенности щитовых элементов

Для обеспечения гладкой обшивки необходимо перемещать все элементы конструкции на одинаковое расстояние. При этом необходимо использовать подходящие материалы:

• внутренняя поверхность обшивочных панелей может быть выполнена из деревянной клепки, листовой стали или влагостойкой фанеры;
• для настила палубы и подвесных подмостей необходимо использовать древесину;
• домкратные стержни и рамы должны быть изготовлены из металла с достаточным запасом прочности для суммарной нагрузки.

Для увеличения длины домкратных стержней и соединения рам используется резьбовое соединение.

Виды щитовых панелей

Щиты для скользящей опалубки имеют два основных типа:

1. Мелкощитовые щиты, размером до 1,2 м. Их можно увеличивать с помощью специальных соединений — дополнительные элементы крепятся к бортам.
2. Крупнощитовые опалубочные элементы. Они состоят из крупноразмерных панелей, которые несут нагрузку без дополнительных компонентов.

Срок службы скользящих опалубочных щитов зависит от материала, из которого они изготовлены. Деревянная опалубка имеет самый короткий срок, но это компенсируется меньшим количеством брака при заливке бетона.

Домкратные стержни

Эти стержни изготовлены из металлической трубы с диаметром 25 мм и используются для соединения домкрата с опалубкой при подъёме. Их длину можно увеличивать, добавляя буровые штанги.

Настилы устанавливаются сверху балок и рам, а подмости крепятся к рамам домкрата. Эти приспособления предназначены для безопасного и удобного выполнения бетонных, арматурных и наладочных работ.

Синхронный подъём

Выбор домкратного оборудования для подъёма зависит от размеров и массы опалубочных конструкции. Домкратные стержни опираются на арматуру, связанную с фундаментом. Количество, толщина и расположение стержней также зависят от размеров и веса опалубки.

Важным условием является синхронность работы всех задействованных домкратов, независимо от их типа (ручные, электрические или гидравлические). Несоблюдение этого условия может привести к перекосам и деформациям.

Технология

Комплект из двух щитов, соединенных балками-стяжками по всей высоте, образует скользящую опалубку. Каждый щит имеет 2-х уровневые помосты с ограждениями.

Верхние помосты предназначены для подготовки перед заливкой бетоном, а нижние площадки обеспечивают контроль качества заливки и устранение дефектов.

Для подъема конструкции используются домкраты с механическим, электро- или гидроприводом. Направление движения обеспечивают металлические стержни, закрепленные в фундаменте и увеличиваемые по высоте резьбовыми замками.

После заливки уровня они остаются в конструкции в качестве дополнительных армирующих элементов.

Плюсы и минусы

Использование скользящей опалубки при возведении монолитных конструкций позволяет быстро возвести высокие здания. Ее преимущества:

• возможность строительства стен с различной геометрией;
• отсутствие швов и мостиков холода, что делает конструкцию энергоэффективной;
• высокая скорость отливки — до 3-4 метров в высоту за одну смену;
• сокращение затрат на строительство и экономия до 20%.