Содержание к диссертации
ВВЕДЕНИЕ 8
ГЛАВА 1. НАУЧНО-МЕТОДИЧЕСКИЕ И ИНЖЕНЕРНО - ТЕХНИ
ЧЕСКИЕ ОСНОВЫ ПРОЕКТИРОВАНИЯ МНОГОЭТАЖНЫХ ЖИ
ЛЫХ ЗДАНИЙ 14
Методика проектирования многоэтажных жилых зданий 14
Конструктивные системы многоэтажных жилых зданий 19
Выводы по главе 1 28
ГЛАВА 2. ОСОБЕННОСТИ ПРОЕКТИРОВАНИЯ И СТРОИТЕЛЬ
СТВА МНОГОЭТАЖНЫХ ЖИЛЫХ ЗДАНИЙ НА СЛАБЫХ ГРУН
ТАХ В СТЕСНЕННЫХ УСЛОВИЯХ 30
Основные требования нормативных документов по архитектурно-планировочным решениям многоквартирных жилых зданий 30
Особенности выбора видов оснований и фундаментов и вопросы обеспечения качества работ в процессе строительства многоэтажных зданий в городских условиях 37
Выводы по главе 2 49
ГЛАВА 3. ИССЛЕДОВАНИЕ ОСОБЕННОСТЕЙ ВЫБОРА ТЕХНО
ЛОГИЙ СТРОИТЕЛЬСТВА МНОГОЭТАЖНЫХ ПОЛНОСБОРНЫХ
ЖИЛЫХ ЗДАНИЙ НА СЛАБЫХ ГРУНТАХ 50
Общие положения 50
Анализ технологий возведения подземной части многоэтажных жилых зданий в сложных инженерно-геологических условиях 50
Индустриальные технологии возведения надземной части многоэтажных жилых зданий 55
Особенности проектирования технологий строительства многоэтажных жилых зданий на слабых грунтах 61
Вводы по главе 3 69
ГЛАВА 4. ИССЛЕДОВАНИЕ ТЕХНОЛОГИЙ СТРОИТЕЛЬСТВА
МОНОЛИТНЫХ МНОГОЭТАЖНЫХ ЖИЛЫХ ЗДАНИЙ НА СЛА
БЫХ ГРУНТАХ В СТЕСНЕННЫХ ГОРОДСКИХ УСЛОВИЯХ 70
Изучение технологий приготовления, транспортировки и укладки бетонной смеси при монолитном многоэтажном домостроении 70
Арматурные работы при строительстве многоэтажных монолитных жилых зданий 87
Оценка технологий производства работ при'монолитном многоэтажном домостроении в стесненных городских условиях 93
Выводы по главе 4 103
ГЛАВА 5. ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ИССЛЕДОВАНИЯ ПРОГРЕВА БЕ
ТОНА МОНОЛИТНЫХ КОНСТРУКЦИЙ ЗДАНИЙ 104
Общие положения 104
Исследование формирования температурных полей при прогреве греющими проводами 107
Температурные поля в сечении бетонной конструкции обогреваемой греющими проводами 119
Выводы по главе 5 130
ГЛАВА 6. ЭФФЕКТИВНЫЕ ТЕХНОЛОГИИ ВСЕСЕЗОННОГО БЕ
ТОНИРОВАНИЯ С ПРИМЕНЕНИЕМ ГРЕЮЩИХ ПРОВОДОВ НА
ОБЪЕКТАХ МНОГОЭТАЖНЫХ МОНОЛИТНЫХ ЖИЛЫХ ЗДА
НИЙ 131
Оценка эффективности применения греющих проводов при зимнем бетонировании монолитных конструкций многоэтажных монолитных жилых зданий 131
Эффективность применения способа обогрева бетонных и железобетонных конструкций многоэтажных монолитных жилых зданий греющими проводами 133
Учет технических требований к нагревательным проводам и силовому электрооборудованию при обогреве бетона монолитных конструкций греющими проводами 134
Электрический расчет греющих проводов 137
Разработка технологии производства работ при бетонировании железобетонных монолитных конструкций с использованием греющих проводов 142
Методика выбора и расчета технологических параметров электрообогрева бетона 142
Особенности производства работ по электрообогреву монолитных железобетонных конструкций 147
6.6. Результаты экспериментальных исследований эффективности
применения греющих проводов при возведении монолитных конст
рукций многоэтажных жилых зданий 149
6.7. Выводы по главе 6 158
ГЛАВА 7. ИССЛЕДОВАНИЕ ПРИЧИН НИЗКОЙ ПРОЧНОСТИ БЕ
ТОНА КОНСТРУКЦИЙ МОНОЛИТНЫХ МНОГОЭТАЖНЫХ ЗДА
НИЙ НА СЛАБЫХ ГРУНТАХ 160
7.1.Основные причины низкой прочности бетона конструкций моно
литных зданий 160
7.2. Изменение содержания воды в бетоне конструкций зданий при
его тепловой обработке 161
7.3. Влияние влагопотерь из свежего бетона на его структуру и проч
ностные характеристики 169
7.4. Способы предотвращения влагопотерь из бетона конструкций
при термообработке 172
Обеспечение трещиностойкости бетона конструкций в условиях сухого жаркого периода года в зависимости от различных технологических факторов 178
Выводы по главе 7 183
ГЛАВА 8. ВЛИЯНИЕ ПЛЕНКООБРАЗУЮЩИХ СОСТАВОВ НА
СТРУКТУРУ И СВОЙСТВА БЕТОНА ПРИ ВОЗВЕДЕНИИ МНО
ГОЭТАЖНЫХ МОНОЛИТНЫХ ЗДАНИЙ 184
Качественное определение скорости испарения влаги из бетона монолитных конструкций зданий 184
Количественная оценка влагопотерь из бетона монолитных конструкций зданий 186
Исследование влияния пленкообразующего покрытия на прочность бетона конструкций 193
Исследование влияния пленкообразующего покрытия на морозостойкость бетона конструкций монолитных зданий 194
8.5.Определение влияния пленкообразующего покрытия на припо
верхностную гидратацию бетона конструкций зданий 198
8.6. Выводы по главе 8 205
ГЛАВА 9. ОЦЕНКА ЭФФЕКТИВНОСТИ ТЕХНОЛОГИЙ УСТРОЙ
СТВА СВАЙНЫХ ФУНДАМЕНТОВ МНОГОЭТАЖНЫХ ЖИЛЫХ
ЗДАНИЙ НА СЛАБЫХ ГРУНТАХ 206
Задачи исследований 206
Инженерно-геологические условия опытной площадки 208
Методика исследований технологий устройства свайных фундаментов многоэтажных зданий на водонасыщенных глинистых и насыпных грунтах 210
Результаты исследования изменения во времени несущей способности свай фундаментов зданий на слабых грунтах 214
Результаты проведенных исследований эффективных технологий погружения свай вдавливанием вблизи существующих зданий на слабых фунтах 219
Выводы по главе 9 226
ГЛАВА 10. ИССЛЕДОВАНИЕ ВЛИЯНИЯ КОЛЕБАНИЙ ГРУНТА ПРИ ЗАБИВКЕ СВАЙ НА ЗДАНИЯ НА СЛАБЫХ ГРУНТАХ
СЕЙСМОМЕТРИЧЕСКИМ МЕТОДОМ 228
Задачи исследований 228
Инженерно-геологические условия опытной площадки 229
Аппаратура и методика измерений 231
Состав измерительного комплекса и его параметры 231
Подбор сейсмометра для регистрации на объекте 232
Выбор методики обработки сейсмических записей 237
Схема наблюдений на экспериментальном объекте 237
10.4. Характеристики ударных воздействий на грунте 238
Картина колебаний при забивке соседних свай 238
Характеристики сигналов: абсолютные уровни, спектры и поляризация колебаний при забивке сваи 239
Изменение параметров ударов во времени и затухание воздействий после остановки забивки 249
10.5. Воздействие ударов на существующее здание 251
Распределение воздействий по высоте здания 251
Измерения в точках возможных максимальных воздействий 251
Распределение воздействий по плану здания 255
10.6. Выводы по главе 10 256
ГЛАВА 11. НАТУРНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ ЭФФЕКТИВНЫХ
ТЕХНОЛОГИЙ ВОЗВЕДЕНИЯ МНОГОЭТАЖНЫХ МОНОЛИТ
НЫХ ЗДАНИЙ НА СЛАБЫХ ГРУНТАХ 257
11.1. Изучение особенностей производства строительных работ в
стесненных условиях 257
Исследование эффективных технологий возведения многоэтажных монолитных жилых зданий в стесненных городских условиях 263
Выводы по главе 11 285
ОСНОВНЫЕ ВЫВОДЫ 286
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ 291
СПРАВКА
о внедрении результатов научно-исследовательской работы 313
Введение к работе
В нашей стране проблема жилья в основном была решена благодаря индустриальным методам домостроения (крупнопанельный, крупноблочный, объемноблочный и др.) К началу 1970 - х годов все большие и маленькие города и поселки городского типа по всей территории СНГ, в том числе РФ, были застроены, в основном, этими типами зданий.
Начиная с 1970 - х годов, наряду со сборным домостроением из неизменяемых конструктивных элементов, приведших к некоторому однообразию в архитектуре все большие и малые города, начинается внедрение монолитного железобетона, возводимого непосредственно на стройплощадке в индустриальных, многократно оборачиваемых опалубках.
В настоящее время в мировой практике строительства соотношение между зданиями и сооружениями из сборного и монолитного бетона складывается в пользу монолитного. Так, в США они составляют соответственно 37 и 63%, в Англии — 32 и 68%, во Франции — 14 и 86%.
Ежегодное производство бетона для монолитного строительства в мире превышает полтора миллиарда кубометров. По объему производства и применения монолитный бетон намного опережает другие виды строительных материалов. В наиболее развитых странах показатель применения монолитного бетона на одного жителя составляет: в США — 0,75 мЗ; в Японии — 1,20; в Германии — 0,80; во Франции — 0,50; в Италии — 1 ДО; в Израиле — 2,00 и т. д. В России, для сравнения, — 0,15 - 0,20.
Экономические преимущества монолитных железобетонных конструкций, по сравнению с кирпичным и полносборным строительством, характеризуются снижением единовременных затрат на создание производственной базы на 20 - 30%), уменьшением расхода стали на 10 - 15%, энергоемкости - до 30% и на 25% меньшими суммарными трудовыми затратами по сравнению с кирпичными зданиями той же этажности.
Несмотря на все достигнутые успехи в монолитном домостроении в Российской Федерации, при строительстве многоэтажных монолитных жилых зданий, до настоящего времени существует большое количество проблем в
обеспечении строительства новыми технологиями, проектировании, и эксплуатации монолитных многоэтажных жилых зданий особенно на слабых грунтах и в стесненных условиях, а также в обеспечении бетонных заводов качественным сырьем для производства бетона, в оснащении строительных организаций современными строительными машинами и оборудованием.
В данной работе исследованы особенности технологий возведения многоэтажных монолитных жилых зданий на слабых грунтах, в стесненных городских условиях. На основе анализа технологий возведения зданий различных конструктивных решений и результатов проведенных теоретических и натурных исследований, предложены эффективные технологии возведения многоэтажных монолитных жилых зданий на слабых грунтах и в сложных грунтовых условиях.
Целью исследований является комплексное решение проблем строительства монолитных многоэтажных зданий в стесненных условиях, на площадках со сложными инженерно-геологическими, гидрогеологическими условиями и создание эффективных технологий производства работ на различных этапах строительства, в совокупности позволяющих повысить уровень производительности труда за счет комплексной механизации процессов и высокое качество строительной продукции.
Для достижения поставленной цели потребовалось выполнить комплекс исследований и решить следующие основные задачи:
исследовать особенности проектирования и строительства многоэтажных жилых зданий на слабых (водонасыщенных глинистых и насыпных) грунтах в стесненных условиях городской застройки;
изучить особенности выбора технологий строительства многоэтажных полносборных жилых зданий на слабых грунтах;
исследовать и оптимизировать технологии строительства монолитных многоэтажных жилых зданий на слабых грунтах в стесненных городских условиях;
разработать эффективные технологии всесезонного бетонирования с
применением греющих проводов на объектах многоэтажных монолитных жилых зданий;
исследовать особенности формирования температурных полей и набора прочности бетоном при прогреве греющими проводами;
исследовать причины низкой прочности бетона конструкций монолитных многоэтажных зданий, возводимых на слабых грунтах;
провести оценку влияния пленкообразующих составов на структуру и прочность бетона при возведении многоэтажных монолитных зданий;
разработать технологии устройства свайных фундаментов многоэтажных жилых зданий на слабых грунтах в стесненных условиях городской застройки;
исследовать влияние колебаний при забивке свай на существующие здания на слабых грунтах сейсмометрическим методом;
провести натурные исследования эффективных технологий возведения многоэтажных монолитных зданий на слабых грунтах;
провести оптимизацию технологии производства работ на базе современных технологических комплектов средств механизации бетонных работ с учетом круглогодичного строительства.
Научная новизна работы состоит в комплексном исследовании проблем строительства уникальных объектов в стесненных условиях, на площадках со сложными инженерно-геологическими, гидрогеологическими условиями и в создании научно обоснованных эффективных технологий производства работ на различных этапах строительства, в совокупности позволяющих обеспечить высокий уровень производительности труда за счет полной механизации процессов и высокое качество строительной продукции.
Теоретически исследованы и экспериментально доказаны эффективные технологии устройства свайных оснований зданий на слабых водонасыщен-ных глинистых и насыпных грунтах вблизи существующих сооружений.
Разработаны новые технологии производства опалубочных, арматурных и бетонных работ, а также предложены модели взаимоувязки работ строи-
тельных машин и оборудования в процессе строительства, обеспечивающих сокращение сроков производства работ без снижения качества.
Для реализации технологий разработаны математические модели температурных полей твердеющего бетона с применением греющих проводов и проведена оптимизация технологических режимов, обеспечивающих высокую степень однородности физико-механических характеристик бетонов при производстве работ, включая период положительных температур.
Разработана методика мониторинга примыкающих зданий застройки и возводимых объектов с использованием комплекта виброизмерительной регистрирующей аппаратуры. Проведен аналитический и экспериментальный анализ влияния динамических параметров погружения свай на примыкающие здания застройки и установлена динамика развития их колебаний в процессе забивки свай.
Теоретически исследованы и экспериментально доказаны эффективные технологии выдерживания бетона при круглогодичном бетонировании монолитных конструкций зданий и способов защиты свежеуложеиной бетонной смеси, исключающих миграцию влаги и снижающих деструктурные процессы.
Практическое значение диссертационной работы заключается в разработке эффективных технологий, обеспечивающих всесезоиное возведение зданий в стесненных условиях, на площадках со сложными инженерно-геологическими и гидрогеологическими условиями.
Экспериментально доказана эффективность технологии устройства свайных оснований зданий на слабых водонасыщенных глинистых и насыпных грунтах вблизи существующих зданий.
Установлены рациональные пределы использования различных опалубочных систем и оптимизированы технологии производства работ. Реализованы эффективные способы производства арматурных и бетонных работ, а также новые модели взаимоувязки работ строительных машин и оборудования в процессе производства работ, которые обеспечивают круглогодичное возведение монолитных конструкций зданий.
Разработаны мероприятия по управлению технологическими и реологи-
ческими характеристиками бетонной смеси за счет введения химических добавок, обеспечивающих интенсификацию производства работ в зимний и жаркий периоды при строительстве монолитных многоэтажных жилых зданий.
Установлено влияние химического состава цементов на скорость набора прочности бетонов при введении добавок и тепловой обработке.
Исследованы управляемые режимы выдерживания бетона монолитных конструкций зданий с применением греющих проводов, а также защиты све-жеуложенного бетона от влагопотерь с применением пленкообразующих составов.
Разработана и внедрена в производство система инструментального контроля технологических процессов монолитного строительства, обеспечивающая количественную оценку показателей и способствующая повышению качества работ и эксплуатационной надежности зданий.
Использование разработанных технологий при возведении многоэтажных монолитных зданий позволило:
сократить себестоимость бетонных работ от 10 до 20 %;
снизить использование кранового времени 32 %;
увеличить оборачиваемость опалубок до 400 раз;
- сократить общий срок строительства объектов на 1,5- 2,5 месяца.
Апробация работы. Основные результаты исследований опубликованы
в центральных журналах РФ и зарубежных изданиях, а также в монографии «Эффективные технологии возведения многоэтажных монолитных жилых зданий на слабых грунтах» в 2007 г.
Внедрение работы. Основные результаты научных исследований внедрены при разработке проектов и строительстве более тридцати 17-25 - этажных монолитных жилых зданий в Московской области, в т.ч. в г. Химки.
Публикации. Основное содержание выполненных научных исследований по диссертационной работе изложено в 26 работах автора, в том числе в 2-х учебных пособиях, 23-х научных статьях, 5 научных статей из которых опубликованы в журнале «Жилищное строительство» и в монографии «Эф-
фективные технологии возведения многоэтажных монолитных жилых зданий на слабых грунтах» (2007 г.).
Общий объем диссертации. Диссертация состоит из введения, 11 глав, основных выводов, списка использованной литературы, имеющего 251 наименование. Общий объем диссертации 290 страниц, в т.ч. 253 страницы машинописного текста, 52 рисунка и 12 таблиц.
На защиту выносятся следующие положения диссертации:
Разработаны и усовершенствованны технологии круглогодичного индустриального возведения многоэтажных монолитных зданий на слабых грунтах в стесненных городских условиях.
Методы устройства свайного основания, обеспечивающие производство работ в стесненных городских условиях, с меньшими трудовыми и материальными затратами, ударными и вибрационными воздействиями не снижающими эксплуатационную пригодность зданий и сооружений попадающих в зону влияния строительно-монтажных работ.
3. Результаты исследования математических моделей формирования
температурных полей твердеющего бетона с применением греющих проводов,
обеспечивающих высокую степень однородности физико-механических ха
рактеристик бетонов при использовании управляемых режимов температур
ного воздействия.
Комплексные решения повышения качества конструкций из монолитного железобетона путем создания эффективных способов защиты, исключающих миграцию влаги и снижающих деструктурные процессы.
Предложения по снижению общей трудоемкости и повышения производительности работ при возведении монолитных многоэтажных зданий на основе повышения технологичности свайных работ, эффективного выбора опалубок, применения современных инструментов и оборудования при арматурных работах, использования эффективных комплектов машин и оборудования для доставки, укладки бетонной смеси и снижения сроков выдерживания бетона, исключения простоев в процессе строительно-монтажных работ.
