Технологии реконструкции зданий с уширением корпусов и надстройкой этажей

Тенденция повышения плотности застройки привела к техническим решениям, основанным на расширении корпусов и надстройке зданий на 4-5 этажей.

Основная идея такого способа реконструкции состоит в создании самостоятельных конструктивных элементов обстройки, которые воспринимают нагрузки от надстраиваемых этажей. При этом существующая часть здания изолируется и функционирует как самостоятельный объем.

Имеют место конструктивные решения с асимметричным и симметричным уширением корпусов, где в качестве несущих элементов надстройки выступают пилоны, пристраиваемые объемы, рамы, фермы продольного и поперечного расположения, перекрытия в виде монолитного диска. Надстраиваемая часть здания выполняется по различным конструктивным схемам: в виде стеновой конструкции с монолитными несущими стенами и перекрытиями; с подвесными перекрытиями из сборно-монолитного железобетона; рамных конструкций с продольными и поперечными фермами и стенками жесткости и др. вариантов.

Основным условием сохранения несущей способности реконструируемого здания является передача нагрузок от надстраиваемых этажей на выносные конструктивные элементы с самостоятельными фундаментами. Это обстоятельство снижает ограничения по количеству надстраиваемых этажей.

В то же время работа пристраиваемой и надстраиваемой частей существенно отличается от существующего здания, склонна к дополнительным осадкам и воздействиям на реконструируемую часть вследствие механических связей между ними. Поэтому совместная работа конструкций может вызвать ряд негативных моментов, связанных с перераспределением нагрузок и вовлечением обстраиваемого здания в общую систему. Этот фактор необходимо учитывать при выполнении расчетов на прочностные характеристики, устойчивость и деформативность системы в целом.

Применение односторонней схемы уширения зданий создает асимметричные нагрузки, что требует устройства дополнительных конструктивных элементов в неуширяемой зоне, воспринимающей воздействия от надстраиваемых этажей. Для пристраиваемой части ими являются конструкции наружных и внутренних стен, а с противоположной стороны - пристроенные пилоны в виде колонн на всю высоту здания с промежуточными горизонтальными связями, выступающими в роли балконных плит. На уровне перекрытий 5-го этажа опорные части в виде пристраиваемых стеновых конструкций и пилонов объединяются путем устройства монолитной плиты или балочного пояса. Такое решение обеспечивает геометрическую неизменяемость реконструируемого объема и исключает передачу на него дополнительных нагрузок. Практически имеет место своеобразная пространственная обойма с самостоятельными фундаментами, воспринимающая нагрузки от надстраиваемых этажей и нагрузки, связанные с изменением поэтажных планировочных решений.

Расширение корпуса позволяет осуществить частичную перепланировку помещений реконструируемого здания, что, несомненно, улучшает комфортность квартир и повышает эксплуатационную надежность жилых домов (рис. 10.66). В то же время одностороннее уширение корпусов зданий, несомненно, приводит к некоторым техническим трудностям, связанным с обеспечением пространственной жесткости пилонов, устройством специальных фундаментов, исключающих неравномерные осадки, и т.п.

Рис. 10.66. Конструктивная схема (а) и планировочное решение (б) одностороннего уширения жилых домов серии 1-464 с надстройкой четырех этажей

1 - свайные фундаменты; 2 - монолитные железобетонные пилоны; 3 - пристраиваемые объемы; 4 - надстраиваемая часть в монолитном железобетоне; 5 - лифтовая шахта

Наиболее рациональным является симметричное расширение корпусов с двух сторон (рис. 10.67). Это решение создает условия равномерного распределения дополнительных нагрузок от пристраиваемых объемов и надстраиваемых этажей. Оно позволяет разнообразить технологии производства работ и может быть выполнено в монолитном, сборно-монолитном и сборном вариантах. Двустороннее увеличение ширины корпуса до 16-18 м позволяет коренным образом провести цикл перепланировки для большинства реконструируемых серий.

Рис. 10.67. Надстройка зданий с сохранением наружных стен (а) и расширением корпуса на всю высоту надстройки (б)

1 - свайные фундаменты; 2 - монолитные железобетонные пилоны; 3 - демонстрируемые наружные стеновые панели; 4 - пристройка объемов из монолитного железобетона; 5 - надстройка этажей

В зависимости от конструктивной схемы здания возможно использование двух вариантов реконструкции: 1 - при сохранении наружных несущих стен возводятся монолитные железобетонные пилоны, которые являются несущими элементами надстройки и стенами лоджий реконструируемого здания; 2 - уширение корпуса на всю высоту здания путем демонтажа ограждающих панелей стен и пристройки объемов в монолитном варианте при узком шаге внутренних несущих стен. В том и другом случаях достигается улучшение планировочных решений, а в результате надстройки и пристройки объемов к торцевым частям зданий - получение дополнительных площадей, превышающих суммарную площадь реконструируемых зданий. Планировочное решение надстраиваемых этажей может быть индивидуальным независимо от конструктивного решения реконструируемого здания. Высота надстройки, как правило, ограничивается условиями инсоляции соседних зданий.

Технология одностороннего расширения корпусов и надстройки зданий

Технологическая последовательность выполнения работ при одностороннем уширении и надстройке дополнительными этажами включает: подготовительный период; нулевой цикл; возведение пристроек; устройство пилонов, распределительной плиты или балочной системы обвязочного пояса; надстройку этажей; перепланировку помещений; цикл специальных и отделочных работ.

Подготовительный этап состоит из работ по превращению зоны, прилегающей к реконструируемому объекту, в строительную площадку. С учетом сложившейся планировки территории, прилегающей к реконструируемому зданию, выделяются: зоны расположения кранов; движения машин и механизмов; складские площадки; зона размещения бытовых помещений; временное водо-, электроснабжение и т.п. В зависимости от типа квартальной застройки и расположения здания относительно магистральных дорог решение стройгенплана может существенно отличаться. При свободной дворовой территории расположение кранов может осуществляться со стороны дворового фасада и в радиусе его действия - размещение необходимых площадок и зон. Если реконструируемое здание посажено торцевой частью к магистральной дороге, то возможно расположение кранов и соответствующих площадок с двух продольных сторон. В каждом конкретном случае производится принятие решения с учетом оптимальных параметров прилегающей зоны, степени озеленения, наличия дополнительных построек, расположения инженерных коммуникаций.

Нулевой цикл.

При одностороннем уширении корпусов и надстройкой 4-5 этажей наиболее рациональной конструктивной схемой является устройство фундаментов из буронабивных свай с ростверком. Эта технология обеспечивает требуемый технологический эффект без значительных затрат на производство земляных работ.

Свайное поле рассчитывается таким образом, чтобы оси свай проходили по осям внутренних несущих стен. Это обстоятельство позволяет снизить осадки пристраиваемых объемов и обеспечить центральное нагружение свай. Создание единого ростверка объединяет элементы свайного поля и является достаточно надежным фундаментом для пристраиваемой части. Параметры свайного поля определяются характеристиками грунтового основания, нагрузками от пристраиваемой и надстраиваемой частей и принимаются по расчетным данным с учетом запаса прочности и обеспечения требуемого уровня надежности системы в целом.

В зависимости от инженерно-геологических условий площадки используются методы бурения скважин, исключающие обрушение стенок. Это особенно важно для мест примыкания новых фундаментов со старыми, где в результате обратной засыпки структура грунтов неоднородна. Поэтому глубина заложения свайного основания должна быть ниже подошвы старых фундаментов не менее чем на 0,5-1,0 м.

Наиболее эффективной является буроинъекционная технология, основанная на шнековом разрушении структуры грунта, подаче бетонной смеси бетононасосом через центральное отверстие в шнеке со скоростью, равной скорости извлечения грунта. После окончания цикла бетонирования устанавливается арматурный каркас, который погружается с помощью навесного вибратора. Данная технология не требует устройства обсадных труб, применима для различного состояния грунтов, в том числе водонасыщенных (рис. 10.68).

Рис. 10.68. Технология устройства свайных фундаментов под пристраиваемые объемы

а - план свайного поля; б - технологическая последовательность производства работ; I - шнековое бурение скважины; II - нагнетание бетонной смеси через полость шнека; III - вибрационное погружение армокаркаса; IV - готовая свая

Для устройства ростверка используется инвентарная щитовая опалубка. Армирование производят каркасами или отдельными стержнями с ручной вязкой. Подача и укладка бетонной смеси осуществляются с использованием бетоносмесителей с лотковым питателем или автобетононасосом. Бетонная смесь укладывается слоями с уплотнением вибраторами.

При устройстве свайных опор под пилоны на уровне верха фундаментов реконструируемого здания устанавливается опорная площадка, служащая продолжением монолитных или сборных железобетонных пилонов.

Для зданий с двусторонним уширением корпуса процесс возведения фундаментов осуществляется с каждой стороны здания.

Наземная часть пристроек

Возведение наземной части пристроек осуществляется с использованием различных строительных материалов и конструктивных элементов: из кирпича и мелкоштучных блоков с монолитными или сборными перекрытиями; сборно-монолитных; полностью в монолитном или сборном варианте. Использование того или иного конструктивно-технологического варианта определяется экономическими показателями: стоимостью материалов и конструкций; суммарными трудозатратами; продолжительностью работ; стоимостью эксплуатации грузоподъемных кранов, механизмов и оснастки; условиями производства работ. Слагаемые затрат дают представление о себестоимости продукции.

Основным средством механизации является башенный кран, установка которого осуществляется со стороны максимального уширения здания.

Процесс возведения надземной части разделяется на три этапа. Первый этап предусматривает обсторойку здания до уровня перекрытий 5-го этажа. Второй этап состоит в устройстве диска жесткости или внутренних несущих стен (балок жесткости) с передачей нагрузки на выносные опоры для последующего размещения надстраиваемой части. Третий этап включает возведение надстраиваемых этажей.

Типовые решения реконструируемых зданий позволяют организовать поточное производство работ, что в значительной степени сокращает сроки реконструкции путем максимального совмещения работ во времени и пространстве.

За захватку принимается секция жилого дома. Возможно использование нескольких организационно-технологических моделей: поэтажно с развитием потоков в горизонтальной плоскости, посекционно с развитием потоков по вертикали и комбинированные модели. Область их рационального применения диктуется особенностями использования различных строительных материалов, конструкций и технологий. Так, поэтажное возведение пристроек с развитием потоков по вертикали позволяет в более ранние сроки предоставить фронт работ для сантехнических, электромонтажных и отделочных работ. Такой вариант требует максимального использования сборных конструкций или технологий, позволяющих быстрое нагружение возводимых частей здания.

Модель с горизонтальным развитием объектного потока наиболее рациональна при монолитном решении пристраиваемых объемов, когда компенсация технологических перерывов достигается за счет ведения работ на прилегающих участках здания.

Комбинированная модель более эффективна при сборно-монолитном варианте, когда возведение несущих элементов стен осуществляется в монолитном варианте, а перекрытий - в сборном.

Рациональный выбор средств механизации, состава бригад в соответствии с ритмом ведущего процесса позволяет минимизировать продолжительность реконструкции пятиэтажек во времени.

Эффективность производства работ повышается за счет оптимизации организационно-технологических решений и адаптации новых технологий в строительное производство.

Возведение в монолитном железобетоне пристраиваемых объемов ведется по захваткам, площадь которых принимается исходя из условий поточного ведения работ равной 150-200 м2. При реконструкции жилых крупнопанельных зданий из 3-4 секций за захватку принимается одна секция. Технологическая последовательность выполнения работ состоит в установке щитов опалубки внутренних стен и перекрытий, армировании конструкций и укладке бетонной смеси с послойным уплотнением. Производится интенсивный прогрев бетона с термостным выдерживанием, обеспечивающим получение прочности стен не менее 50 и 70 % для перекрытий. Это позволяет довести цикл возведения пристроек до 7-10 дней на этаж.

Более технологичным является применение тоннельной опалубки, которая позволяет в одном технологическом цикле осуществлять возведение вертикальных и горизонтальных конструкций. Такое решение, в свою очередь, требует использования кранов большей грузоподъемности.

Процесс тепловой обработки производится с использованием теплогенераторов, которые обеспечивают получение распалубочной прочности за 18-24 ч. Их мощность подбирается таким образом, чтобы температура разогрева бетона была не менее 60 °С. При комплекте опалубки на объем секции достигается ритмичный поток возведения пристраиваемых объемов.

Для возведения различных по ширине объемов используются вставки с самостоятельными опорами.

На рис. 10.69 приведены технологические циклы производства работ с использованием тоннельной опалубки. Ее применение позволяется в 1,3-1,5 раза ускорить цикл возведения пристраиваемых объемов.

Рис. 10.69. Технологические схемы обстройки и надстройки зданий с использованием туннельной опалубки

I - пристройка объемов и возведение пилонов; II - устройство монолитного распределительного пояса; III - надстройка этажей в туннельной опалубке

Особое место при выполнении работ отводится организации стыков сборных железобетонных конструкций с монолитными. В первую очередь это относится к элементам перекрытия и внутренних стен.

В случае когда наружные стеновые панели не демонтируются, а только уширяются проемы в зоне стыковых соединений, производится устройство сквозных штраб, обеспечивающих взаимодействие элементов реконструируемого здания с вновь возводимыми. Для обеспечения совместной работы этих элементов применяется система анкерных устройств для вертикальных (внутренних стен) и горизонтальных перекрытий.

Технологическая последовательность выполнения работ при уширении корпуса на 4,0 м и надстройке 4 этажей предусматривает поточное выполнение работ по устройству пристройки, которое достигается использованием двух комплектов опалубочных систем и обеспечивает непрерывность процесса. При общей площади опалубливаемой поверхности в пределах 140-150 м2 и объеме бетонной смеси 30-40 м3 продолжительность работ на захватке составляет 4-5 рабочих смен при цикле тепловой обработки 12 ч.

Для выполнения работ по пристройке объемов формируется комплексная бригада, состоящая из монтажников, слесарей по сборке и демонтажу опалубки, арматурщиков и бетонщиков. Цикл работ рассчитывается таким образом, чтобы строительные потоки не пересекались, а продолжительность технологических перерывов была минимальной. Монтаж опалубочных систем, подача арматуры и бетонной смеси осуществляются башенным краном. Им же осуществляются все транспортные операции по устройству пилонов с фасадной стороны здания. После возведения пристраиваемых объемов производится цикл устройства распределительного балочного пояса или монолитной плиты. Расчеты показывают, что при надстройке до 4 этажей целесообразно устройство балочного пояса. Его основное назначение заключается в перераспределении нагрузок от надстраиваемых этажей на пристраиваемые элементы здания.

Возведение надстраиваемой части осуществляется с учетом поэтажных планировочных решений и может выполняться по стеновой и безбалочной схемам. При производстве работ по стеновой схеме осуществляется возведение внутренних несущих стен с шагом, кратным их расположению относительно реконструируемого здания. Возможен широкий шаг расположения внутренних стен, что создает предпосылки более рационального планировочного решения.

На рис. 10.70 приведена технологическая схема поэтапной реконструкции двух корпусов жилых домов серии 1-464 с их односторонним уширением и возведением вставки между ними.

Рис. 10.70. Технологическая схема и фрагмент стройгенплана на период реконструкции домов серии 1-464 с односторонним уширением корпусов и устройством вставки

1 - башенный кран; 2 - площадка для подготовки туннельной опалубки; 3 - зоны складирования; 4 - бытовые помещения; 5 - бетононасос; 6 - грузопассажирский подъемник

Для производства работ используются башенный кран и комплект туннельной опалубки на две секции жилого дома. Организация строительной площадки осуществлена таким образом, что работа крана обеспечивает поэтапное возведение пристраиваемых объемов и надстройку зданий. Наличие зон складирования, площадок для подготовки полутуннелей опалубки, места установки бетононасосного транспорта и приема бетонной смеси обеспечивает ритмичное производство работ с максимальным совмещением технологических процессов.

Перепланировка помещений осуществляется отдельным технологическим потоком по мере предоставления фронта работ на захватках. Для производства работ по демонтажу панелей наружных и внутренних стен используется мобильный кран, а для подачи строительных материалов - приставные подъемники.

Увязка технологических потоков позволяет создать объектный строительный поток с кратным изменением ритма.

Цикл специальных и отделочных работ выполняется специализированными потоками с совмещением работ в пространстве и времени.

После устройства стеновых элементов производится цикл возведения перекрытий. Используются опалубочные системы, обеспечивающие интенсификацию производства работ путем укрупнения щитов и унифицированных элементов опалубки перекрытий. Возведение наружных стен рационально производить отдельным строительным потоком из мелкоштучных энергоэффективных блоков или трехслойных систем с облицовкой кирпичом.

Реконструкции крупнопанельных зданий с двусторонним расширением корпусов и надстройкой

Преимущества двустороннего расширения корпусов состоят в создании благоприятных условий перепланировки, повышении эксплуатационной надежности по прочностным и теплотехническим характеристикам. Основа конструктивного решения состоит в симметричной передаче нагрузок от надстраиваемых этажей на пристраиваемые объемы, имеющие самостоятельные фундаменты. Опыт реконструктивных работ в Санкт- Петербурге показал, что такая конструктивная схема обеспечивает дополнительную надстройку до 4 этажей. При этом в реконструируемой части здания осуществляются перепланировка помещений, отвечающая современным требованиям, устройство лифтов, мусоропроводов и другого инженерного оборудования. По условиям инсоляции ширина пристраиваемых объемов не должна превышать 2,6 м.

Анализ конструктивно-технологических решений показывает, что, как и при одностороннем уширении зданий, наиболее рациональным является применение буронабивных свайных фундаментов, монолитного или сборно-монолитного варианта надстраиваемой части.

Архитектурно-планировочное решение реконструкции 4-секционного жилого дома серии 1-464 предусматривает двустороннее уширение корпуса на 2,1 м с каждой продольной стороны и устройство торцевых пристроек глубиной 4,2 м. Такое решение позволило получить планировочные объемы с повышенной комфортностью квартир за счет увеличения площади кухонь до 10,2 м, размещения санузла в прихожей и ванной комнаты в глубине квартир, увеличения площади лоджий, встройки лифтового узла. Общий прирост площади на типовом этаже достигает более 350 м2, что составляет около 46 % к существующей. Это позволило довести площади однокомнатных квартир до 61,4 м2; двухкомнатных - 77,6; трехкомнатных - 93,8; четырехкомнатных - 91,1 м2.

Надстройка этажей дает дополнительно приращение площади в 4030 м2, что составляет более чем двукратное (105,2 %) увеличение.

Пристройка объемов выполняется в монолитном железобетоне с демонтажом наружных стен существующего здания, удалением части ненесущих перегородок с целью объединения и расширения комнат.

Внутренние несущие стены расположены по осям существующих, а наружные стены из монолитного железобетона выполнены также несущими. Это решение позволяет создать геометрически неизменяемую систему пристройки, воспринимающую нагрузки как от пристройки, так и надстройки этажей.

Для перепланировки помещений ряд внутренних несущих панелей укорачивается на '/4- '/2 длины, что обеспечивает получение достаточно просторных помещений без существенного нарушения расчетной схемы здания. Демонтаж части внутренних несущих стен потребует принятия решения по восстановлению несущей способности перекрытий путем подведения металлических балок, объединяющих сборные перекрытия и обеспечивающих передачу нагрузки на пристраиваемые объемы.

Технология и организация производства работ предусматривают использование башенного крана. При монолитном варианте наиболее рациональным является расположение крана с одной стороны. Так, башенный кран Liebgherr 20K с вылетом стрелы 24 м и грузоподъемностью 4 т обеспечивает выполнение всего комплекса работ. Возможно использование двух кранов с их двусторонним расположением. В этом случае загрузка кранов позволяет выполнять кроме цикла уширения демонтаж наружных стеновых панелей.

Учитывая технологические особенности демонтажа панелей и создание специализированного потока по выполнению работ, связанных с разборкой, целесообразно применение самоходного стрелового крана МКА-16, который обладает более высокой маневренностью, с возможностью учета стесненных условий производства работ.

Для подачи бетонной смеси применяется традиционная схема «кран-бадья». Однако для выполнения работ по усилению конструкций и надстройке этажей целесообразно применение автобетононасоса.

При большом объеме работ по разборке перегородок, санузлов, вентблоков, инженерного оборудования и других элементов, а также подаче строительных материалов используются приставные грузопассажирские подъемники грузоподъемностью до 1 т. Комплект механизмов рассчитывается по производительности и в соответствии с этим подбираются состав бригад каждого потока, необходимое количество опалубки и других технических средств.

Технологическая последовательность работ по уширению корпуса предусматривает первоначальное возведение внутренних несущих стен в щитовой опалубке и перекрытий - в столовой с размерами палубы на площадь ячейки пристраиваемого объема. Использование унифицированных щитов и столовой опалубки обеспечивает повышение технологичности производства бетонных работ и снижение общих трудозатрат.

Расчеты показали, что ритмичное производство работ достигается при наличии комплектов опалубки на две секции.

Технологическая последовательность выполнения работ по уширению корпуса приведена на рис. 10.71. Здесь показаны границы захваток и схемы перемещения элементов опалубки. Симметричность планировочных решений позволяет использовать опалубочные щиты и элементы столовой опалубки без их переналадки.

Рис. 10.71. Технологические схемы производства работ по расширению корпуса (а, в) и надстройке этажей в монолитном варианте (б, г). За размер захватки принята секция жилого дома

Горизонтальная схема движения потока по пристройке объемов способствует технологической увязке интенсивности бетонных работ и цикла тепловой обработки до получения распалубочной прочности. Средняя продолжительность работ на этаже достигает 7-10 рабочих дней.

Технология надстройки этажей осуществляется двумя технологическими потоками. В состав работ первого потока входят процессы устройства внутренних несущих стен. Они выполняются с использованием крупнощитовой опалубки, армированием сетками и отдельными стрежнями. Второй поток предусматривает выполнение работ по устройству перекрытий, лестничных маршей, лифтовых шахт и других конструктивных элементов. Используются опалубочные системы перекрытий в виде столовой опалубки, а также доборные элементы из мелкощитовой. Анализ технологичности возведения монолитных перекрытий показал, что при узком шаге расположения стен наиболее эффективным следует считать применение столовой опалубки конструкций Алума-Системс, Хунебек и др. В сочетании с интенсивной технологией тепловой обработки цикл работ по захватке составляет 2-3 сут.

На рис. 10.71, б, г приведена технологическая схема производства работ по устройству опалубки внутренних стен на торцевой секции, перекрытий на рядовой и их перемещения на очередные захватки. Приблизительное равенство объемов работ на захватках позволяет создать условия ритмичного потока с общей продолжительностью работ по возведению каждого этажа в течение 8-10 рабочих дней.

Расчет затрат кранового времени показывает, что при возведении надстраиваемых этажей имеет место его дефицит. Поэтому для сохранения ритма потока процесс подачи и укладки бетонной смеси в перекрытия необходимо производить с использованием бетононасосного транспорта.

Особое место отводится процессу возведения наружных стен. Практика домостроения показала, что для обеспечения нормативных требований по теплотехническим характеристикам возведение наружных стен может осуществляться по следующим технологиям: в монолитном варианте с последующим утеплением теплоизоляционным материалом и защитой из кирпичной кладки или штукатурного покрытия; с применением трехслойных сборных панелей заводского производства; из мелкоштучных материалов с последующими утеплением и защитой тонкостенными панелями из архитектурного бетона; с использованием вентилируемых фасадов.

Возведение стеновых конструкций осуществляется технологическим потоком с оснащением средствами для подъема материалов. Как правило, стеновое ограждение осуществляется в виде самонесущей многослойной кладки с утеплителем. Работы ведутся с перекрытий и совмещаются в пространстве на размер захватки, что обеспечивает условия безопасного производства работ.

Ведущими процессами реконструктивных работ являются возведение пристраиваемых объемов и надстройка этажей. Цикл работ на этаже составляет 6-8 рабочих дней. С опережением на две захватки осуществляется процесс демонтажа наружных и внутренних стеновых панелей. Остальные виды работ привязаны к ведущему процессу из условия обеспечения требуемого фронта работ и безопасного производства строительных процессов.

Снижение до технологически необходимого минимума продолжительности работ на захватке (этаже) достигается путем рационального выбора технологий, технологической оснастки и интенсивностью набора прочности бетоном. Требуемая цикличность других видов работ обеспечивается путем формирования комплексных бригад и регулирования числа работающих. Необходимым условием формирования количественного и квалифицированного состава бригад является соответствие численности рабочих объемам (трудоемкости) выполнения на потоке работ. Численный состав бригад в потоках определяется соотношением где V - объем работ; Нвр - норма времени на единицу объема; К - коэффициент, учитывающий стесненность производства работ, равный 1,1-1,3; А - продолжительность смены; п - число смен работы в сутках; tn - шаг потока.

При проектировании состава бригад необходимо обеспечивать непрерывность их работы, а распределение труда между членами бригады должно соответствовать их профессии и уровню квалификации. Особое значение имеют рациональное совмещение профессий, а также согласованность технологической взаимосвязи выполняемых бригадой работ. В условиях реконструкции целесообразно производство работ осуществлять комплексными бригадами.

Оценивая технологический, экономический и социальный эффект данного метода реконструкции, следует отметить:

1 - долговечность и эксплуатационная надежность надстраиваемой части существенно превышают аналогичные показатели обстраиваемых зданий;

2 - наблюдается снижение экономического эффекта по сравнению с малоэтажной надстройкой, не требующей устройства дисков жесткости, усиления отдельных частей здания и производства работ по возведению различного рода пилонов. Выполнение дополнительных объемов работ преимущественно в монолитном железобетоне превышает трудоемкость, продолжительность и себестоимость работ;

3 - при асимметричном уширении здания для исключения неравномерных осадок фундаментов требуется ряд технических решений, существенно удорожающих стоимость работ;

4 - снижается социальный эффект из-за качественного различия в архитектурно-планировочных решениях существующей и надстраиваемой частей зданий.

Реконструкция крупнопанельных зданий с надстройкой этажей в сотовой монолитной системе

Конструктивная система «сотовый монолит» разработана ЗАО «Курортпроект» и обеспечивает работу надстраиваемой части здания как единого целого с опиранием на редко расположенные опоры, не увеличивая сечения монолитных перекрытий и стен.

Размещение сотовых структур вдоль фасадов здания и сотовой структуры надстраиваемых этажей, опирающихся на выносные опоры коробчатого сечения, обеспечивает создание планировочных решений независимо от планировки реконструируемого здания. Это позволяет создавать в надстраиваемой части современные квартиры и получать реконструируемые здания разнообразной архитектурной выразительности.

В качестве выносных опор могут служить лифтово-лестничные узлы, а также пристраиваемые по периметру зданий объемы, выполняемые полностью в монолитном железобетоне. Такое решение позволяет расширить корпуса зданий до 4 м в каждую сторону и таким образом сформировать ширококорпусные дома с надстройкой 5-6 этажей и более.

Отличительной особенностью сотовой системы является совместная работа пристраиваемых и надстраиваемых частей зданий, что исключает устройство балочных или сборно-монолитных перекрытий, разделяющих старую и надстраиваемую части зданий.

В качестве фундаментов под пристраиваемые объемы и системы в целом используются буронабивные сваи, что позволяет до минимума снизить объем земляных работ и исключить негативное влияние на реконструируемое здание.

Архитектурно-планировочное решение зависит от степени уширения корпуса и требований по инсоляции помещений. Наиболее рациональным является размещение лифтового узла в лестничной части секций здания. В зависимости от требований заказчика и градостроительной ситуации целесообразно 1-2 этажа использовать под нежилые помещения. При этом обязательна перепланировка помещений, связанная с переносом санузлов в торцевые элементы секций, расширением прихожих, кухонь, жилых комнат.

Надстраиваемая часть здания может иметь самостоятельную планировку, отвечающую современным нормам и запросам потенциальных жильцов различных слоев населения.

На рис. 10.72 приведен вариант реконструкции жилого дома серии I-515 с надстройкой 4 этажей. Несущие элементы сотовой системы выполнены в виде объемов коробчатого сечения с диафрагмами на уровне каждого этажа, что обеспечивает высокую пространственную жесткость. На уровне 5-го этажа пристраиваемая система объединяется монолитным диском жесткости, который является основой для надстраиваемых этажей. При общей площади квартир 4-секционного жилого дома серии I-515 в 3517 м2 после реконструкции площадь составляет более 8700 м2. Коэффициент прироста площадей превышает 2,5.

Рис. 10.72. Архитектурно-планировочное решение реконструкции 4-секционного жилого дома серии I-515 с пристройкой торцевой секции и надстройкой 4 этажей

а, б - план 1-го и 2-5-го этажей; в - то же, 6-9-го этажей

Технология и организация производства работ

Выбор метода производства работ экономически связан с необходимостью отселения жильцов. Наиболее рациональной формой в данном случае является возведение переселенческого фонда в виде 9-этажной пристройки к торцевой части здания. Это позволяет освободить не менее двух секций реконструируемого здания, что дает достаточный фронт работ по выполнению технологических этапов реконструкции с применением современных средств механизации и технологий монолитного строительства.

Для выполнения комплекса работ по возведению пристройки (переселенческого фонда) и реконструкции с надстройкой этажей используется одна из технологий, наиболее приемлемая по условиям производства работ и стесненности площадки. Наиболее рациональным в данном случае является возведение пристроенного здания в монолитном железобетоне с использованием щитовых унифицированных опалубочных систем, армирования с ручной вязкой, подачей материалов, инвентаря и других приспособлений с использованием легкого башенного крана грузоподъемностью до 3 т, подачей бетонной смеси авто- или стационарным бетононасосом с системой бетоноводов и распределительной стрелой.

Возведение пристраиваемого жилого дома осуществляется с использованием объектного потока, включающего группу специализированных и частных потоков, обеспечивающих ритмичное возведение этажей с шагом потока Тп = 7-10 дней по захватной системе. Потребное количество рабочих определяется исходя из трудоемкости работ, максимального совмещения технологических процессов и их непрерывности: п = SТ×К/Тп, где SТ - суммарная трудоемкость работ на типовом этаже; Тп - шаг потока или продолжительность работ на этаже. Для Тп в общем специализированном потоке по устройству монолитного каркаса здания учитываются возможные технологические перерывы Dt, связанные с набором прочности бетоном: Тп = Т0 + Dt, а также воздействием случайных факторов.

Отдельными специализированными потоками ведутся циклы работ по заполнению оконных проемов, теплоизоляции стен и устройству фасадов, сантехническим, электромонтажным и отделочным видам работ. Осуществляется их технологическая взаимоувязка с сохранением расчетной продолжительности работ.

Реконструктивные работы

Начало работ осуществляется после переселения двух секций жилого дома в пристройку.

Цикл реконструктивных работ состоит непосредственно из комплекса строительных процессов, связанных с демонтажом конструктивных элементов, перепланировкой помещений и надстройкой здания.

Технологические этапы включают циклы работ, выполняемые частными или специализированными потоками.

Подготовительный период, состоящий из освоения площадки, отключения и переноса сетей, установки бытовых помещений, устройства площадок складирования, стоянок для кранов, бетононасосов, временных подъездных путей, энерго- и водоснабжения.

Нулевой цикл работ состоит в устройстве свайных фундаментов под выносные опоры и возведения ростверка.

Демонтаж парапетных блоков, кровельной части, балконов и плит перекрытия в зоне размещения лифтового узла ведется отдельным технологическим потоком с использованием грузоподъемных и грузозахватных средств, механизмов для разрушения и распиловки железобетонных конструкций и внутренних перегородок для перепланировки помещений.

Устройство выносных опор и лифтовых шахт осуществляется с использованием вертикально извлекаемых и щитовых опалубок с подачей бетонной смеси автобетононасосами. Наличие замкнутых объемов позволяет рационально использовать теплогенераторы для ускорения твердения бетона.

Возведение монолитной плиты перекрытия производится по существующему перекрытию 5-го этажа с устройством сплошного основания из пенополистирольных плит толщиной 40-50 мм. Такое решение позволяет исключить возможную передачу нагрузок от надстраиваемой части и способствует повышению звукоизоляции.

Отличительной особенностью сотовой системы является совместная работа замкнутых железобетонных объемов с передачей нагрузки на выносные опоры. Поэтому особое внимание уделяется процессам армирования и обеспечения высокого качества сопряжений возводимых элементов.

Надстройка этажей осуществляется по независимой от реконструируемого здания планировке с образованием монолитных замкнутых объемов путем использования щитовых легкомонтируемых опалубочных систем.

Технологические схемы процессов устройства свайных фундаментов, демонтажа плит, перегородок, балконов и других элементов, возведения пристраиваемых объемов и надстройки реконструируемого здания приведены на рис. 10.73.

Рис. 10.73. Технологические этапы реконструкции

I - демонтаж элементов кровельного покрытия, плит перекрытий и балконов; II - устройство свайных фундаментов под выносные опоры; III - возведение пристроек в монолитном варианте; IV - надстройка этажей

При сохранении поточного производства работ, где в качестве захватки применяется секция жилого дома, осуществляется расчет состава комплексной бригады из специализированных звеньев. Основной принцип организации поточного производства работ состоит в расчете состава рабочих из условий трудоемкости и выработки при плановой ресурсо- и энергообеспеченности производства. Осуществляется расчет потребности в инвентаре, машинах и средствах механизации. При использовании основного грузоподъемного механизма в виде башенного крана производится оценка его фактической производительности с учетом высоты подъема и числа необходимых циклов для выполнения монтажа и демонтажа опалубочных щитов, подъема арматуры, бетонной смеси и других материалов. Для обеспечения расчетного шага потоков при недостаточной производительности башенного крана используются дополнительные средства механизации - бетононасос, грузопассажирские подъемники, самоходные краны на автошасси и др.

Технологические схемы производства работ по возведению пристройки, перепланировке и надстройке этажей реконструируемой части приведены на рис. 10.74.

Рис. 10.74. Технологические этапы возведения пристройки и надстройки этажей

а - пристройка секции в монолитном железобетоне; б- пристройка объемных элементов; в - устройство монолитного перекрытия; г - возведение вертикальных и горизонтальных конструкций; д - внутренняя планировка и отделочные работы; 1 - башенный кран; 2 - грузопассажирский подъемник; 3 - бетононасос; 4 - автобетоносмеситель; 5 - опалубка стен; 6 - то же, перекрытий; 7 - армирование перекрытий

Выполнение работ по реконструкции жилого дома осуществляется по вертикально восходящей схеме с перемещением башенного крана и другой техники на новые захватки. Особое внимание уделяется безопасным методам производства работ, исключению влияния механизированных строительных процессов на проживающих жильцов в соседних секциях.

Сокращение продолжительности работ может быть достигнуто при переходе на двухсекционные участки, когда захваткой служит секция жилого дома. Это обстоятельство позволяет более рационально формировать специализированные потоки, обеспечивая фронт работ и максимальное совмещение технологических процессов.

Посекционная технология реконструкции позволяет осуществлять цикл работ без отселения жильцов. Первая очередь возведения 9-этажной пристройки с торцевой части здания позволяет расселить одну или две секции реконструируемого здания, что создает достаточный фронт работ.

Последовательное возведение надстроек обеспечивает не только переселение жильцов очередных секций, но и избыток площадей коммерческого назначения.

Рациональные архитектурно-планировочные решения позволяют превратить первый этаж в нежилые помещения, что существенно повышает комфортность проживания.

При такой схеме возможна дополнительная пристройка вдоль фасада здания с целью размещения магазинов и др. объектов инфраструктуры.

Надстройка зданий с передачей нагрузок на монолитные выносные рамные конструкции

Данным способом наиболее рационально осуществлять реконструкцию жилых зданий с наружными несущими стенами (серии домов I-515, I-447 и др.) из керамзитобетонных панелей, кирпича, крупных блоков, что позволяет осуществить перепланировку квартир и доведение площадей до современных требований из расчета 18 м2 на одного проживающего.

В качестве конструктивной схемы используется объемная каркасная система, включающая монолитные железобетонные пилоны, размещаемые с шагом 4,2-4,3 м, объединенные монолитными продольными плитами, используемыми в качестве лоджий. Для обеспечения пространственной жесткости системы в местах размещения лестничных клеток пристраиваются замкнутые объемы лифтовых шахт и площадок мусоропроводов.

Объемные пристраиваемые элементы, как и пилоны, объединяются внутренними стенками жесткости и монолитными перекрытиями, что позволяет передавать нагрузки от надстраиваемых этажей каркасной системе, исключая реконструируемую часть здания (рис. 10.75).

Рис. 10.75. Конструктивная схема надстройки этажей на выносные рамные конструкции (а), поперечные разрезы (б, в)

1 - реконструируемое здание; 2 - торцевая пристройка; 3 - монолитные железобетонные пилоны; 4 - монолитные пристройки лифтовых шахт и мусоропроводов; 5 - балки-стенки для передачи нагрузок от надстраиваемых этажей пилонам и объемным элементам шахт; 6 - монолитные плиты лоджий, объединенные с пилонами

Пространственная жесткость и устойчивость возводимого здания обеспечиваются благодаря совместной работе монолитных железобетонных перекрытий и продольно-поперечных рам. В результате старая и новая части здания образуют единую объемно-пространственную структуру. При этом конструктивно обе части реконструируемого дома при передаче нагрузок на фундаменты «работают» независимо друг от друга. Существующие и вновь возведенные несущие конструкции отделены осадочными швами.

В качестве фундаментов используются буронабивные сваи с ростверком, что обеспечивает передачу нагрузки, исключая контакт с существующими фундаментами.

При расчете таких фундаментов принимается коэффициент условия работ, обеспечивающий минимальную осадку.

Оптимальным решением является надстройка пяти этажей, что определяется условиями инсоляции зданий.

Существенно изменяется архитектурно-планировочное решение реконструируемой части здания. На рис. 10.76 приведено его решение для жилого дома серии I-515.

Рис. 10.76. Планировочное решение 2-5-го этажей реконструируемого здания

В результате обстройки и пристройки торцевых секций достигается перепланировка квартир. В глубине каждой квартиры размещаются просторный холл и второй санузел, на кухне выделяются столовая и рабочая зоны. Трехкомнатные квартиры ориентированы на два фасада и имеют сквозное проветривание. Каждая квартира имеет застекленную лоджию площадью более 6 м2.

Планировочное решение надстраиваемых этажей (рис. 10.77) может быть выполнено с поэтажным и двухуровневым размещением 3-, 4-, 5-комнатных квартир повышенной комфортности. Их коммерческая реализация позволяет распределить затраты по перепланировке реконструируемой части.

Рис. 10.77. Планировочное решение надстраиваемых этажей с поэтажным (а) и двухуровневым размещением квартир (б)

В результате осуществления реконструктивных мероприятий пятиэтажка приобретает потребительские и эстетические качества современного комфортабельного жилья, при этом общая площадь квартир увеличивается более чем в 2 раза.

Учет факторов и моделирование процессов позволяют оптимизировать параметры технологических потоков, обеспечить их ритмичность и снизить продолжительность работ.

Модель производства комплекса работ по реконструкции включает несколько циклов: 1 - подготовительные работы, состоящие из освоения строительной площадки в соответствии со стройгенпланом и ППР; 2 - перенос наружных сетей водоснабжения, теплотрасс и канализации; 3 - выполнение работ нулевого цикла по устройству фундаментов под пилоны и объемные пристраиваемые элементы; 4 - работы по демонтажу и перепланировке существующей части здания; 5 - пристройка и надстройка этажей из монолитного железобетона; 6 - устройство наружного стенового ограждения, замена светопрозрачных конструкций; 7 - кровельные работы; 8 - утепление фасадных поверхностей с облицовкой из керамогранита; 9 - внутренние отделочные и специализированные виды работ; 10 - работы по благоустройству.

В объемы работ по реконструкции существующей части здания входит демонтаж конструкций чердачного покрытия и кровельной части, внутриквартирных перегородок и вентблоков, балконов, инженерных сетей, оконных заполнений, полов и др. элементов, уровень физического износа которых превышает 60-70 %.

Эти виды работ осуществляются специализированным объектным потоком с использованием мобильных крановых средств, грузопассажирских подъемников, алмазного инструмента для разрезки и измельчения.

В соответствии с новой планировочной схемой производится цикл работ по перепланировке помещений. При этом используются индустриальные технологии устройства перегородок из гипсокартонных плит по металлическому каркасу, пазогребневых блоков, газосиликатных блоков и др. материалов, обеспечивающих снижение трудоемкости работ и повышение эксплуатационных параметров квартир (звукоизоляция и теплоизоляция перекрытий и внутриквартирных перегородок).

Производится полная замена инженерного оборудования. Сквозь существующие перекрытия проводятся транзитные трубные разводки отопления, водопровода и канализации. Видоизменяются системы инженерного обеспечения. После модернизации системы старой и новых частей зданий функционируют по единой системе.

Производятся установка приборов регулирования, контроля и учета расхода энергии, потребляемой системой отопления, вентиляции, горячего водоснабжения и освещения, а также автоматизация управления режимами, что позволяет более эффективно использовать топливно-энергетические ресурсы.

Существующие ограждающие конструкции и наружные стены пристраиваемых и надстраиваемых частей здания утепляются с использованием технологий вентилируемых фасадов. Производится замена оконных и балконных заполнений на более современные светопрозрачные конструкции из ПХВ с двухкамерными стеклопакетами.

Использование вентилируемых фасадов с облицовкой из керамогранита, остекление лоджий и др. технические решения способствуют повышению архитектурной выразительности зданий и эксплуатационной надежности.

Надстройка зданий осуществляется в монолитном варианте. В качестве опалубочных систем для вертикальных конструкций используются щитовые опалубки фирм Мева, Дока, Пашаль и др., уровень технологичности которых достаточно высок и составляет по трудоемкости монтажа 0,23-0,25 чел.-ч на 1 м2 площади.

При возведении горизонтальных конструкций наиболее рационально и экономически целесообразно применение фанерной палубы по инвентарным стойкам, балкам и прогонам (рис. 10.78).

Рис. 10.78. Технологическая схема пристройки монолитных пилонов (I), лифтовых шахт (II), стен (III) и перекрытий надстраиваемых этажей (IV)

Процесс интенсивного набора распалубочной прочности осуществляется за счет использования бетонов классов В25-В30 с внесением в смесь пластифицирующих и ускоряющих твердение бетонной смеси добавок. Наиболее эффективными являются комплексные добавки серии Лингопан, которые обеспечивают твердение бетонной смеси при пониженных температурах.

Более раннее распалубливание горизонтальных конструкций перекрытий достигается при достижении бетоном критической прочности, когда производство работ ведется при пониженных температурах, и достижении бетоном прочности в пределах 25-30 % в летнее время.

Для снижения цикла выдерживания бетона применяют систему переопирания перекрытий на стойках с передачей нагрузки на нижние этажи. Такая технология позволяет существенно снизить сроки выдерживания бетонов, что позволяет довести продолжительность возведения этажей до 5-7 рабочих дней.

Технологический процесс надстройки зданий осуществляют по поточно-восходящей схеме, где в качестве захваток используется одна или две секции жилого дома.

Для выполнения комплексного процесса монолитного строительства проводится расчет состава звеньев бригад по устройству вертикальных и горизонтальных конструкций. При этом используется принцип максимального совмещения технологических процессов: армирования вертикальных конструкций, монтажа опалубочных систем и бетонирования.

В общем плане количество рабочих, занятых на технологических процессах, рассчитывается исходя из расчетной продолжительности цикла, ритма потока и совмещения во времени технологических процессов.

Количество рабочих на каждом процессе определяется исходя из трудоемкости работ и может быть оценено зависимостью п = SТ + DT/tц , где SТ - трудоемкость производства работ; DT - увеличение трудоемкости при выполнении работ в стесненных или зимних условиях, tц - время производства работ технологического цикла.

Параметр DT зависит от уровня квалификации рабочих, степени укрупнения опалубочных систем, использования специальных средств малой механизации для ручной вязки арматуры, временного крепления опалубки, укладки смеси бетононасосным или крановым способом, затрат труда на установку средств прогрева бетонной смеси и контроля технологических режимов твердения.

В общем плане совмещение технологических процессов иллюстрируется графиком производства работ, приведенным на рис. 10.79, который свидетельствует о темпах возведения монолитных конструкций.

Рис. 10.79. Примерный технологический график выполнения бетонных работ на отдельной захватке при 7-суточном темпе возведения этажа

В то же время воздействие различных случайных факторов (отклонение от графика доставки бетонной смеси, увеличение цикла тепловой обработки бетонной смеси в результате среднесуточных колебаний температур, непредвиденные простои средств механизации, некоторые организационные факторы и др.) требует рассмотрения технологических процессов возведения монолитных конструкций с позиций надежности строительного производства. В частности, время tц может иметь значительные отклонения от среднего значения.

Для описания событий, зависящих от многих факторов, используются математические модели распределения вероятности отказов.

В монолитном строительстве наиболее адекватна модель нормального распределения. Количественные показатели надежности позволяют рассчитать уровень организационно-технологической надежности в конкретных условиях производства работ и оптимизировать параметр tц.

Вероятность безотказной работы строительного потока может быть определена по продолжительности простоев, интенсивности производства работ или выработке.

Наиболее характерным примером распределения вероятностей интенсивности монолитного строительства являются зависимости, полученные в результате статистической обработки наблюдений интенсивности возведения монолитных конструкций, и теоретическая кривая, учитывающая вероятность отказов в зависимости от случайных факторов и соответствующее снижение интенсивности производства работ.

Особое влияние на организационно-технологическую надежность оказывают методы и технологии производства работ, уровень ресурсного обеспечения, состояние технических средств и простой машин, резкие колебания температуры наружной среды и др.

Взаимодействие технологических потоков представлено в таблице 10.10 в виде линейных графиков с отражением работ по захваткам на примере 5-секционного жилого дома серии I-515. В качестве захватки принята секция жилого дома. По данным НППО «Тема», максимальное смещение технологических процессов из условия поточного производства работ и применение современных технологий обеспечивают снижение общей продолжительности реконструкции до 14 месяцев против нормативной 20 месяцев.

Таблица 10.10

Технологическая последовательность производства работ при реконструкции 5-секционного жилого дома серии I-515

Стоимость реконструкции жилого дома до 10 % ниже нового строительства с аналогичными объемами.

Достигнуто увеличение общей площади здания в 2,4 раза, число квартир возросло на 22 ед. преимущественно с площадью 95-172 м2, почти в три раза увеличилось число однокомнатных квартир с общей площадью 47,3 против 31,8 (до реконструкции) (табл. 10.11).

Таблица 10.11

Технико-экономические показатели

Рис. 10.80. Общий вид фасадов реконструируемого дома серии I-515

Высокий потребительский спрос на квартиры реконструируемого дома, инвестиционная привлекательность, архитектурная выразительность (рис. 10.80) и возможности гибкой планировки квартир делают данную технологию конкурентоспособной с новым строительством. Она позволяет решить актуальную проблему больших городов по реконструкции пятиэтажного жилого фонда, продлив жизненный цикл зданий, улучшить экологическую ситуацию, исключив процесс сноса и переработки отходов, решить ряд социальных проблем.

ГЛАВА II