Методы, состав и оценка монтажа строительных конструкций

1. Состав процесса монтажа строительных конструкций

Монтаж строительных конструкций является комплексным трудовым процессом.

Комплексный процесс монтажа строительных конструкций состоит из следующих простых процессов: транспортного, подготовительного и собственно монтажного.

Транспортными процессами являются доставка, разгрузка, складирование, приемка и складирование конструкций, а также доставка конструкций в зону монтажа со складов или площадок укрупнительной сборки. При складировании конструкций проверяют их качество, размеры, маркировку и комплектность.

Подготовительные процессы состоят из проверки состояния конструкций, контрольной и укрупнительной сборки, усиления конструкций, оснастки конструкций приспособлениями для временного их закрепления и безопасности работ, нанесения установочных рисок на монтируемые элементы, навески подмостей и лестниц.

Монтажные процессы включают строповку (захват) монтажных элементов, подъем (перемещение), наводку и установку их на опоры, выверку с временным креплением, расстроповку, окончательное закрепление конструкций в проектном положении и снятие временных креплений.

В зависимости от вида монтируемых конструкций, применяемой монтажной оснастки, типа применяемых стыков и условий обеспечения устойчивости конструкции выверку их можно осуществлять в процессе установки, когда конструкция удерживается краном, или после установки при временном их закреплении.

Организационно монтаж строительных конструкций может быть осуществлен по двум схемам – монтаж «со склада» и монтаж «с колес», т. е. с транспортных средств.

При организации монтажа со склада все вышеуказанные технологические процессы и операции выполняются непосредственно на строительной площадке.

При организации монтажа «с колес» на строительной площадке выполняют только собственно монтажные процессы. В этом случае полностью подготовленные к монтажу конструкции поставляют на строительную площадку с заводов-изготовителей и непосредственно с транспорта с помощью строительных кранов подают к месту установки в проектное положение. При этом должна быть соблюдена комплектная и ритмичная доставка только тех конструкций, которые намечены к монтажу в данный день, час, минуту. Монтаж «с колес» позволяет исключить промежуточные перегрузки сборных элементов, отпадает необходимость в приобъектных складах, создаются благоприятные условия для производства работ в стесненных условиях, организация труда приближается к заводской технологии сборочного процесса, обеспечивающей устойчивость потока в строительстве.

2. Оценка монтажной технологичности сборных конструкций

Технологичность строительных конструкций определяется целым рядом факторов, основными из которых являются их проектирование, производство и эксплуатация. Между этими факторами всегда существует взаимосвязь. Улучшение одних показателей технологичности может вызвать ухудшение других. Поэтому технологичность строительных конструкций следует оценивать с учетом их изготовления, транспортирования, монтажа и эксплуатации.

Интегральным показателем монтажной технологичности является коэффициент технологичности, отражающий увеличение или уменьшение стоимости (а иногда и трудоемкости) возведения продукции монтажного процесса.

Технологичность, как правило, оценивают сопоставлением показателей планируемой к применению конструкции с эталонным образцом. В качестве последнего принимается типовая либо новая конструкция. Коэффициент технологичности вычисляется по следующему выражению:

к_т = 1 + Д_с / С_э,

где Д_с – увеличение или уменьшение расчетной стоимости возведения здания по сравнению с эталонным образцом;

С_э – стоимость возведения эталонного варианта.

При значениях к_т > 1 рассматриваемый вариант считается более технологичным.

Частными показателями монтажной технологичности служат ряд коэффициентов, оценивающих количественную связь между трудоемкостью операций, процессов, затрат труда, материалов и средств труда.

К ним относятся:

• коэффициент равновесности конструкций, который выражает отношение средней массы монтируемых элементов к максимальной. Чем выше этот показатель, тем выше уровень использования грузоподъемности крана;
• коэффициент расчлененности сооружения на монтажные единицы, характеризующий крупность монтажных элементов:

к_р = п_у / п < 1,

где п_у, п – количество укрупненных монтажных элементов и общее количество отправочных марок в сооружении соответственно;

• степень укрупнения конструкций, характеризующая отношение общей массы сборных элементов m_{с б} к их количеству N:

к_у = т_{с б} / N;

• коэффициент блочности конструкций, определяемый отношением массы конструкций m_б, собранных в укрупненные блоки, к общей массе монтируемых конструкций m_к:

к_б = т_б / т_к < 1;

• степень заводской готовности конструкции, определяемая отношением трудоемкости изготовления ее Т_з на заводе к общей трудоемкости изготовления Т_и, транспортирования Т_т и монтажа Т_м:

к_з._г = Т_з / (Т_и + Т_т + Т_м);

• коэффициент технологичности установки конструкций — отношение продолжительности временного закрепления конструкций Т_{в з} к общей продолжительности устройства стыка Т_{у с}:

к_с = Т_{в з} / Т_{у с};

• коэффициент технологичности выполнения стыков, определяемый отношением трудоемкости устройства стыка Т_с к общей трудоемкости монтажа конструкции Т:

к_с = Т_с / Т.

3. Методы монтажа строительных конструкций

Применяемые методы монтажа конструкций зависят: от степени укрупнения монтажных элементов, последовательности установки конструктивных элементов в пролетах и по вертикали, способа и точности наводки конструкций на опоры, средств, временного крепления и выверки, конструктивных особенностей зданий и работы конструкций в процессе монтажа.

В зависимости от степени укрупнения различают:

• монтаж элементами конструкций основан на сборке конструкций в проектное положение из отдельных элементов. Этот метод характеризуется значительной трудоемкостью и неполной загруженностью из-за большой разницы в массах различных элементов кранового оборудования;
• монтаж конструктивными элементами или узлами – базируется на подъеме и установке в проектное положение отдельных крупных конструктивных элементов (панели, колонны, плиты, фермы, балки и т. д.), требует минимума затрат на подготовительные работы, широко применяется при возведении промышленных и гражданских зданий, особенно эффективен при монтаже «с колес»;
• блочный монтаж характеризуется тем, что возведение зданий и сооружений осуществляется из геометрически неизменяемых плоских или пространственных блоков, предварительно собранных из отдельных элементов на земле. Массу блоков доводят до максимально возможной грузоподъемности монтажных механизмов. В процессе укрупнения конструкций в блоки на земле выполняют целый ряд работ, технологически следующих за монтажом конструкций, это антикоррозийная защита и окраска конструкций, устройство кровли, остекление фонарей, электротехнические работы и др.

За счет выполнения целого ряда технологических процессов на земле уменьшается объем вспомогательных работ (устройство подмостей, лесов и др.), повышаются производительность труда и качество выполнения работ, что приводит к сокращению продолжительности и стоимости строительства в целом.

В зависимости от конструктивных особенностей зданий и сооружений и условий работы конструкций различают следующие методы монтажа:

• на сплошных подмостях, поддерживающих конструкцию в процессе монтажа и воспринимающих нагрузку от ее массы, осуществляют монтаж большепролетных арок, сводов, оболочек;
• с использованием временных стационарных или передвижных опор производится монтаж из отправочных марок (отдельных пролетных элементов конструкции) конструкций больших пролетов и большой массы – трехшарнирных арок, металлических распорных конструкций;
• полунавесная сборка, которая базируется на том, что в процессе монтажа конструкция удерживается временными растяжками или частью устанавливается на поддерживающие опоры, например, монтаж куполов, пологих арок, многопролетные конструкции балочного типа;
• навесная сборка осуществляется без дополнительных опор, образуя временную консольную систему. Применение такого способа возможно только для таких сооружений, конструктивные особенности которых обеспечивают необходимые в процессе монтажа прочность и устойчивость собираемых консолей большого вылета.

В зависимости от последовательности установки отдельных монтажных элементов различают следующие методы монтажа:

• раздельный (дифференцированный) метод монтажа, который предусматривает последовательную установку временного и окончательного закрепления всех однотипных конструктивных элементов в пределах захватки и только после этого монтаж конструкций другого типа. Например, сначала монтируют колонны на всей захватке, подкрановые балки, затем балки (фермы), после этого – элементы покрытия. Раздельный метод обеспечивает высокую производительность труда (монтаж ведется без смены технологической оснастки) и хорошее качество монтажа однотипных конструкций, но в то же время имеет ряд недостатков: большое количество монтажных стоянок крана, при использовании одного крана на монтаже всех конструкций каркаса здания будет иметь место неэффективное его использование по грузоподъемности;
• комплексный метод монтажа предусматривает установку и окончательное закрепление всех конструктивных элементов одной ячейки здания, образующих жесткую устойчивую систему – «ядро жесткости». То есть, вначале устанавливают четыре колонны, затем две подкрановые балки, после этого – две фермы (балки) и, в последнюю очередь плиты покрытия (перекрытия). При комплексном методе монтажа быстрее открывается фронт работ для последующих строительных процессов, а также для монтажа технологического оборудования, благодаря чему сокращаются общие сроки строительства. Эффективное применение этого метода монтажа возможно при обеспечении требуемой прочности стыка колонн с фундаментами в кратчайшие сроки;
• комбинированный (смешанный) метод монтажа представляет собой сочетание раздельного и комплексного методов. Отдельным монтажным потоком устанавливают все колонны на захватке, а затем с учетом обеспечения безопасных условий труда, осуществляется монтаж всех остальных конструкций комплексным методом. Этот метод монтажа является наиболее эффективным, так как позволяет при минимальном количестве монтажных стоянок крана обеспечить ритмичную работу полного монтажного потока.

В зависимости от сборки конструкций по вертикали различают методы монтажа:

• наращивание – последовательный монтаж элементов конструкции снизу вверх. Это традиционный метод возведения многоэтажных зданий;
• подращивание – заключается в том, что на земле сначала собирают самый верхний ярус сооружения и приподнимают его на отметку, несколько превышающую высоту нижележащего яруса; нижележащий ярус собирают уже под поднятым ярусом или подают, предварительно собранный и стыкуют его с верхним. Далее секция из двух ярусов приподымается на отметку, соответствующую высоте третьего яруса; последующий (третий) ярус также собирается на земле и аналогично монтируется к первым двум. Так продолжается до возведения сооружения на всю высоту.

В зависимости от способа установки конструкций в проектное положение (на опоры) наиболее часто используют следующие методы монтажа:

• подъем поворотом используется при монтаже сооружений, имеющих большую высоту: опоры линий электропередачи, радио и телевизионные мачты, дымовые трубы, и др. Суть метода: сооружение собирают в горизонтальном (или близком к нему) положении у места установки, опорную часть его закрепляют с использованием поворотного шарнира к фундаменту и поворотом устанавливают в проектное положение;
• надвижка – способ монтажа конструкций, предварительно собранных вблизи места их установки и перемещенных на место установки по направляющим рельсам. Надвижка осуществляется преимущественно с помощью лебедок или горизонтальных домкраты. Методом надвижки монтируют конструкции покрытий зданий, пролетные строения мостов, доменные печи. Этот метод позволяет выполнить работы в кратчайшие сроки, совмещая подготовку к надвижке с другими работами.

Реже для установки конструкций в проектное положение используют:

• накатку по направляющим роликам, применяется для монтажа покрытий зданий и горизонтальных цилиндрических конструкций;
• стягивание противоположных опор конструкций, выполняется с помощью полиспастов или гидравлических домкратов, монтируют блоки деревянных полуарок;
• метод скольжения для установки блоков полуарок и полностью собранные в блоки инженерные сооружения: вертикальные аппараты нефтеперерабатывающих и химических заводов.

В зависимости от способа наводки монтируемого элемента на опоры различают следующие способы:

• свободный монтаж, основанный на наводке конструкции на опоры направляющими движениями в процессе ее свободного перемещения. Недостатком данного способа является повышенная сложность и высокая трудоемкость работ, возникающих за счет необходимости выполнения выверочных, крепежных и других операций на высоте;
• ограниченно-свободный монтаж выполняется с применением различных монтажных приспособлений (индивидуальные и групповые кондуктора, упоры, фиксаторы), облегчающие наводку конструкции в одном или нескольких направлениях. Благодаря этому обеспечивается снижение трудозатрат на временное крепление и выверку, достигается повышение производительности кранового оборудования за счет снижения монтажного цикла;
• принудительный способ монтажа конструкций достигается полным ограничением их проектного положения применением фиксирующих и соединительных устройств, в стыках элементов.

В зависимости от точности установки конструкций на опоры применяют:

• монтаж с выверкой конструкций перед постановкой постоянных монтажных креплений в узлах. Такой метод применяют при монтаже сборных железобетонных конструкций: колонн, балок, ферм, стеновых панелей бескаркасных зданий и др.;
• безвыверочный метод монтажа – состоит в установке элементов без последующей их рихтовки, что возможно при повышенной точности изготовления отправочных элементов конструкций, применения фиксирующих и соединительных устройств, в стыках элементов, подготовке опорных поверхностей фундаментов или применение специальной технологической оснастки, обеспечивающей наиболее высокие темпы и качество монтажа. Таким методом монтируют стальные конструкции: колонны, балки, фермы и др.

Методы монтажа конструкций являются определяющими при разработке технологии производства монтажных работ.

Выбор методов монтажа производится путем технико-экономического анализа с учетом определяющих факторов: конструктивных особенностей здания, массы элементов, рельефа площадки и требуемых площадей, наличия монтажного оборудования, директивных сроков строительства.