Рассказываем о технологиях возведения монолитных конструкций ударными темпами
Скорость возведения дома зависит в основном от того, как именно вы его строите. При панельном строительстве надземная часть дома может вырасти и на 10 этажей за месяц, но вот с монолитом все немного сложнее. О том, с какими технологическими особенностями приходится сталкиваться еще на этапе свайного основания и котлована, мы уже писали, теперь пришло время рассказать о том, как дом растет вверх. Нормальными темпами строительства монолитных домов считается возведение четырех этажей за месяц, однако в одной из башен жилого комплекса «Level Амурская» строители смогли построить за месяц целых семь этажей. В этом материале мы вместе с Level Group объясним, каким же образом можно «разогнать» стройку.
О компании
Строительство само по себе процесс сложный и запутанный, а уж ускоренное возведение монолита и вовсе задача сложная, но разбивается на понятные ключевые проблемы. Если совсем просто, то можно ускорить поставку материалов, оптимизировать работу с опалубкой, распараллелить процесс подготовки арматурных каркасов и даже ускорить застывание бетона — для всего этого можно найти технологичные решения. И еще нужны люди, которые знают свою работу и делают ее нормально — вот тогда можно «разогнать» даже возведение монолитных конструкций. Но обо всем по порядку.
Самое главное для стройки, чтобы на объект своевременно приезжали все, кто нужен, и всё что нужно: бетон, металл и опалубка. Неважно, насколько у вас квалифицированные бригады и качественные материалы, если людям прямо сейчас не с чем работать. Поэтому логистика всегда играет важнейшую роль при строительстве, и особенно — в крупных городах. Москва, как известно, представляет собой сплошные пробки, а бетон пробки переносит не очень хорошо и за считанные часы начинает расслаиваться (кстати, именно поэтому бетонирование часто делают ночью, чтобы избежать возможных задержек в пути). Конечно, можно поставить свой бетоносмесительный узел, но это хорошо подходит для очень больших объектов, находящихся далеко от бетонных заводов, а также для объектов со специфическими требованиями к бетону — например, при строительстве тоннелей метро. В Москве же никаких проблем с закупкой бетона нет, поэтому Level Group заказывает смесь с трех разных близлежащих заводов и специалисты компании хорошо планируют сроки и маршруты доставки бетона на площадку.
Понять масштабы работ очень легко — для заливки только одной плиты межэтажных перекрытий нужно около 20 автобетоносмесителей (да, на самом деле именно так официально называются грузовики-бетономешалки, но строители называют их проще — «миксера»), каждый из которых везет по пять кубометров смеси по Москве. Если это двухметровая плита фундамента, то там может быть и 500, и 1000 кубометров, один корпус «Level Амурская» — больше 20 тысяч кубометров бетона, а весь объект целиком почти 120 тысяч кубометров — это 24 тысячи «миксеров». Каждый день на объект прибывает сотня-полторы единиц транспорта, и весь этот поток нужно грамотно распределить, причем из этих машин 100 могут быть «миксерами» — при заливке массивного объекта (например, той же фундаментной или межэтажной плиты) очень важно заливать бетон равномерно, но к этому мы еще вернемся позже.
Бетон застыл в бетономешалке?
Если вдруг у вас сломалась в пути бетономешалка и «миксер» больше не вращается, то бетон действительно может застыть — в зависимости от условий это может произойти уже за три часа. Никакого удобного и быстрого решения здесь нет, и если вы не успели вовремя слить бетон, это форс-мажор. Нужно брать в руки перфоратор и долбить пять кубов бетона.
Как заливают бетон? Классический способ приемки бетона выглядит не слишком современно — берется емкость на два-три куба, туда заливается бетон, емкость поднимается наверх и бетон заливается в нужное место. Несмотря на простоту и распространенность такого метода, он плохо подходит для масштабных работ — одна плита перекрытия в небоскребах «Level Амурская» требует около 100 кубометров бетона и обычную емкость с бетоном пришлось бы поднимать и опускать 30–40 раз. Для того чтобы ускорить подачу бетона, используется стационарный бетононасос — система, название которой говорит само за себя. В верхней части монолитной конструкции устанавливается бетонораспределительная стрела, способная дотянуться до любой точки, а через весь дом сквозь технологические отверстия подведен специальный трубопровод из металлических и металлопластиковых труб, по которому под давлением подается бетонная смесь. Такая стационарная система может выдавать пиковую производительность до 300 кубометров бетона в час, но в реальности от бетононасоса обычно не требуется такой производительности (если вы, конечно, не строите космодром в сжатые сроки).
Бетононасос существенно экономит время при высотном строительстве — чем выше здание, тем больше времени занимает подъем бетона краном при традиционном подходе. К тому же башенные краны запрещено применять при сильном ветре, так что стационарный бетононасос и здесь позволяет ускорить процесс. Заодно бетононасос позволяет снизить количество перерывов в заливке, ведь каждый существенный перерыв приводит к тому, что образуется так называемый холодный шов — стык частей монолита, одна из которых была залита раньше и успела существенно застыть к тому моменту, когда начали заливать следующую порцию бетона.
Бетононасос, впрочем, требует отдельного ухода, причем как до начала использования, так и после. При начале работы по системе прогоняют специальную пусковую смесь, которая снижает адгезию внутренней поверхности трубопровода — это нужно, чтобы бетон легче проходил по трубам и не прилипал к ним изнутри. А после того, как заливка закончилась, трубопровод нужно прочистить от оставшейся бетонной смеси — для этого используется специальный металлический шар, подогнанный под диаметр всех сочленений. Снизу трубопровода ставят ловилку, сверху опускают шар, подают сжатый воздух, — и шар просто выталкивает остатки смеси из системы.
Бетон состоит из четырех компонентов: цемент нужной марки, крупный заполнитель (щебень или гранит), песок и вода. Несмотря на кажущуюся простоту этой смеси, с ней нужно работать точно и быстро — по нормам бетон годится к использованию только в первые два часа после замешивания, а дальше может пойти расслоение на составляющие, поэтому когда «миксеры» приезжают на объект, состояние бетона проверяется — возможно, его уже нельзя использовать.
При этом на самом объекте долгое время застывания бетона может быть невыгодно — по нормам необходимо ждать, пока бетон наберет 50 процентов прочности перед снятием опалубки, а на это уходит семь дней. Заливка этажа происходит в два этапа (сначала перекрытия, потом вертикальные элементы конструкции), поэтому в реальности никто не ждет семь дней перед снятием опалубки — иначе стройка будет идти со скоростью два этажа в месяц. Для того чтобы ускорить застывание бетона, специалисты Level Group подогревают уже залитую конструкцию. Но делается это не тепловыми пушками, дующими на стены, — бетон греют специальным нагревательным кабелем. Кабель укладывается вместе с арматурой и остается внутри колонн и плит при заливке, после чего на концы кабеля подается напряжение и он нагревает бетон изнутри. Вообще, прогрев бетона обязательно применяется при низкой температуре воздуха (нормы требуют, чтобы подогрев шел при так называемых мокрых процессах уже при температуре ниже +5 градусов), но в реальности прогрев можно использовать и при более высоких температурах окружающей среды для ускорения высыхания бетона (но тут главное не переборщить, потому что пересушенный бетон потрескается). Специалисты Level Group, например, начали прогревать бетон в щадящем режиме уже при температуре ниже +15 градусов Цельсия.
Процесс можно ускорить и по-другому. Например, использовать специальные добавки-пластификаторы, которые ускоряют застывание бетона, но с ними слишком легко допустить ошибку и все-таки получить застрявший в пробке «миксер», полный затвердевшего бетона (а это потери порядка 25–30 тысяч рублей — именно столько стоят пять кубов бетона в Москве). Еще можно использовать опалубку с подогревом (что на сегодняшний день технологично, но дорого) и специальную сеть электродов для прогрева бетона, но тут тоже есть свои технологические сложности, и в реальности все равно чаще используется именно технология с кабелем.
В любом случае, на 28 день после заливки бетон должен набрать проектную мощность, чтобы конструкция соответствовала заявленным характеристикам. Чтобы убедиться, что это произошло, используются разрушающие и неразрушающие методы. С неразрушающими методами все понятно — обычно это ультразвуковое изучение конструкции, позволяющее выявить перекосы арматуры или внутренние дефекты застывшей смеси, а вот разрушающие методы поинтереснее. Во-первых, при заливке конструкции из той же партии бетона заливаются специальные тестовые кубики, которые потом давят прессом, измеряя прочность бетона, который должен выдержать нагрузку не меньше заявленной.
Еще один популярный разрушающий метод — отрыв со скалыванием. Прямо в залитую конструкцию засверливается анкер, на котором устанавливается специальный прибор. Он одновременно тянет анкер на себя и фиксирует прикладываемое усилие, и когда кусок бетона откалывается, становится понятно, отвечает ли он запланированным показателям.
Бетон не достиг заявленной прочности?
К сожалению, в реальности бетон не всегда проходит эти тесты, и если обследование выявляет, что бетон прочность не набрал, то нужно проводить демонтаж конструкции. Но это легко звучит на бумаге, а в реальности это не этаж с дефектом, который месяц затвердевал, а строящееся здание, которое уже ушедшее вверх еще на несколько этажей. Как быть в таком случае? Если дом вырос не слишком высоко, то можно использовать специальные строительные домкраты — они подпирают всю новую часть дома, после чего из арматуры высверливается бетон, не прошедший проверку, и доливается заново. Чаще всего используется другое решение — металлическая обойма, которая усиливает колонну снаружи. Обойма работает как «кожух» колонны, уходит в плиту перекрытия и формирует усиленную опорную зону. Если же дефекты при заливке носят массовый характер, можно применить армирование углеволокном. Эта технология, позволяющая с помощью специальной ленты снизить прогибы бетона, была популярна в прошлом, но сейчас применяется реже. И хотя в усилении конструкций при выявлении дефектов нет ничего страшного, на объекте «Level Амурская» эти решения пока что не применялись — бетон успешно проходит все проверки на прочность.
Для заливки бетона нужна опалубка, но что делать, если бетон застывает долго, а опалубка нужна уже сейчас? В таком случае ее снимают, когда бетон начал схватываться, а чтобы компенсировать отсутствие опалубки, на уже залитом участке используются специальные подпорки. Подпорки переопирают конструкцию на 3-4 этажа вниз, что позволяет начать по-новому использовать опалубку, не дожидаясь полного затвердевания бетона.
Кстати, на то, чтобы поднимать-опускать опалубку для разборки, чистки и сборки, уходит ощутимое время, ведь башенный кран — это далеко не самый быстрый механизм, но и здесь нашелся способ ускорить процесс. Строители опускают опалубку не на землю, а на уже возведенную пятиэтажную часть жилого комплекса, что существенно сокращает расстояние, на которое каждый раз путешествует опалубка.
Кстати, существует специальная опалубочная система, позволяющая ускорить процесс строительства высотных зданий, — тоннельная опалубка. Это когда вокруг внешнего контура собирается опалубка, которая не разбирается после заливки фрагмента конструкции, а поднимается с помощью гидравлических подъемников — таким образом, для следующего этапа заливки строителям нужно собрать только внутреннюю часть опалубки, что существенно ускоряет процесс. Такую опалубку Level Group планирует применить при возведении высотных частей «Level Амурская».
Металл может закончиться в самый неподходящий момент, причем это весьма недешевый материал, поэтому его обычно стараются использовать ровно столько, сколько нужно, и не закупают впрок, что иногда может обернуться непредвиденными паузами в строительстве. Так что здесь Level Group применила самый понятный подход — компания просто сразу купила столько арматуры, сколько необходимо по проекту, чтобы никаких проблем с поставками металла на стройплощадку не было. Всего для объекта закуплено 16 тысяч тонн арматуры — если такую массу арматуры представить в виде 12-миллиметровых прутьев (самый распространенный диаметр в монолитном строительстве), лежащих друг за дружкой, то суммарная длина этой стальной нити почти в полтора раза превысит диаметр Земли.
Кроме того, на стройплощадке оптимизировали производство арматурных каркасов. Дело в том, что вертикальные конструкции (колонны) очень трудоемкие, поэтому для того, чтобы ускорить процесс монтажа, каркасы вязали прямо на земле, параллельно несколько колонн сразу, а потом поднимали краном и приживляли к выпускам арматуры из плит перекрытий.
Арматура, кстати, бывает основная и фоновая, и последняя отвечает не за структуру конструкций как таковых, а за общую прочность монолита, и некоторые конструкторы любят перестраховаться и «насыпать» лишнего металла при моделировании здания. Но это ведет к финансовым потерям, и в Level Group стараются избегать таких решений.
Для ускорения строительства можно начинать выполнять остальные работы по мере застывания бетона, а не дожидаться окончательного возведения каркаса здания. В ближайшее время, например, на первой башне поставят специальные защитные экраны на половине высоты, и можно будет вывесить люльки, чтобы, пока верхняя половина будет достраиваться еще месяц-полтора, на нижней уже можно было начинать работы по теплому контуру и фасадные работы. Окончательно жилой комплекс будет готов к четвертому кварталу 2020 года.
Николай Воронцов