Подземное строительство в общем, а горное в особенности, обладает рядом сложностей, отличных от прочих направлений строительной отрасли.
Главными из них являются:
· непростая логистика – залежи находятся не всегда там, где удобно человеку;
· ограниченное пространство для работ – приходится жертвовать сроками для планомерной подачи материалов и соблюдения технологии;
· менее предсказуемое поведение окружающей среды – подвижки породы могут нагрузить конструкцию с любого направления;
· высокая вероятность нештатных ситуаций и несчастных случаев – обвалы, задымления, взрывы метана.
Из этого вытекают специальные требования к горной крепи и материалам для ее устройства, которые часто могут быть взаимоисключающими. Для восприятия нагрузок крепь должна иметь кольцевую или близкую к кольцевой форму, обладать высокой несущей способностью, но вместе с этим иметь определённую степень свободы, чтобы не разрушиться при смещении породы на контуре выработки. При строительстве монолитной крепи и обделки тоннелей одним из ключевых элементов является опалубка, которая должна одновременно быть достаточно легкой для монтажа, малогабаритной для складирования и негорючей для безопасности. Для соблюдения всех этих условий как нельзя лучше подходит технология стальной несъемной опалубки Proster®21.
Что же это такое и чем оно отличается от прочих видов опалубки?
Рис 1-2. Внешний вид опалубки Proster®21
Proster®21 это специальным образом профилированные листы с сетчатыми участками, вытягиваемыми одновременно с прокаткой ребра жесткости. Один квадратный метр готового изделия весит не более 3,5 кг, стандартный лист 2,5*0,6 м – 5,25 кг. Сетчатые участки обеспечивают гибкость опалубки в продольном направлении, а ребра жесткости препятствуют деформациям от давления бетона.
Впервые аналогичная технология появилась в США в начале XX века, под маркой Hy Rib и выпускалась компанией TRUSCON. Сетчатая часть панели выполнялась методом перфорации. Рис 3. Hy Rib производства TRUSCON. Наиболее крупными объектами с применением технологии стали автомобильные заводы GM в Детройте, однако в период Великой депрессии TRUSCON разорилась и была поглощена конкурентами, а технология Hy Rib легла на полку до конца 80-х годов, когда фирмой Alabama Metals был налажен выпуск под брендом StayForm, где, для снижения металлоёмкости был применён способ формирования ячеек путём просечки с последующим вытяжением. Рис. 4-5 Технология изготовления.
В настоящее время технология получила распространение в Европе, Азии и Северной Америке. «Пальма первенства» в прямом и переносном смысле принадлежит строителям из Объединённых Арабских Эмиратов, которые наиболее широко используют аналоги Proster®21. Одним из первых объектов в их практике были монолитные конструкции заглубленной энергетической установки на искусственном архипелаге «Пальмовых островов».
Принцип, используемый в технологии Proster®21, известен и в горном деле, где с 60-х годов прошлого века применяется крепь Бернольда, представляющая из себя массивные перфорированные листы металла. Рис. 6 Крепь Бернольда
Каким же образом описанный выше материал может решить проблемы, встающие перед подземными строителями?
Задача номер один – логистика. Для транспортировки 450 м2 опалубки Proster®21 достаточно малотоннажного автомобиля до полутора тонн грузоподъёмности (для отечественного специалиста наиболее близкий аналог – Газель). Такой же по площади груз обычной щитовой опалубки потребует двух рейсов (ввоз-вывоз) седельного тягача с 12-ти метровым прицепом. Для горных серпантинов и временных дорог с ограниченной несущей способностью, а также для Северного завоза морским и речным транспортом в удалённые районы добычи, это станет ощутимым преимуществом. Кроме того, экологами не поднимется вопрос об утилизации вышедшего из строя оборудования – Proster®21 остаётся в теле конструкции.
Второй проблемой является стеснённость условий работ. В разговорах со специалистами горного дела, неоднократно звучало, что при возведении, ремонте и реконструкции подземных сооружений самым удобным материалом по-прежнему является доска, в силу ее относительной лёгкости и удобства складирования, поэтому базой для сравнения с опалубкой Proster®21 был выбран именно пиломатериал. Стандартная упаковка Proster®21 размерами (Д*Ш*В) 2,5*0,6*1 м позволит опалубить 300 м2 поверхности, тогда как штабель доски толщ. 25 мм тех же габаритов закроет площадь всего лишь 60 м2. Сохранив все преимущества дощатой опалубки – ручной монтаж и переноска в пределах захватки – с Proster®21 мы получим сокращение площадей складирования либо снизим количество пикетов. Плюсом к этому, за счёт меньшего количества подъёмов, снизится нагрузка на вертикальный транспорт.
Для формирования крепи кольцевой, либо другой криволинейной формы, опалубка Proster®21 также подходит как нельзя лучше. Ранее уже говорилось, что в направлении параллельном ребру жёсткости лист опалубки может сгибаться под любым углом за счёт сетчатого участка. При бетонировании ячейки играют так же роль участков, обеспечивающих адгезию и совместную работу Proster®21 с бетоном конструкции. Некоторое количество цементного молока выступает за внешнюю грань и после схватывания позволяет опалубке частично принимать на себя изгибающие нагрузки. Данный эффект был подтверждён натурными испытаниями образцов в ЦНИИСК им. В. А. Кучеренко, отчёт может быть предоставлен по запросу. Несмотря на очевидную негерметичность поверхности Proster®21 потери бетона, при соблюдении технологии монтажа и бетонирования, составляют не более 1,5-2%, что находится в пределах норм.
Сложность и стоимость вентиляции подземных сооружений не всегда положительно влияет на безопасность производства работ. Из последних печальных событий можно выделить аварию на калийной шахте в Соликамске в 2018 году, когда при реконструкции крепи из-за пожара и задымления погибли девять человек. Есть несколько мнений, но главной версией возгорания подрядная организация, проводившая работы, считает возгорание дощатой опалубки при проведении сварочных работ. В случае с опалубкой Proster®21 риски подобного рода сводятся к нолю, т.к. она выполнена из листового оцинкованного металла, относящегося к категории материалов, которые не горят, не поддерживают горение и не выделяют токсичных веществ.
Технология монтажа крайне проста в освоении. На обычных вертикальных монолитных конструкциях Proster®21 вяжется к арматурному каркасу через ребро отожжённой вязальной проволокой, аналогично тому, как стержни вяжутся между собой. Рис. 7. Установка опалубки Proster®21 Шаг узлов – 400 мм по ребру с разбежкой 200 мм в шахматном порядке, стыки, перехлёсты и верхний ряд узлов провязываются с шагом 200 мм. Рис. 8-9. Схемы монтажа Для обеспечения геометрических параметров поперёк рёбер устанавливают бандажи из арматуры с шагом 600 мм. Для возведения крепи с применением кружальных балок монтаж ещё более упрощается – достаточно закрепить Proster®21 на балках и можно приступать к бетонирования.
И в завершении – несколько наиболее часто задаваемых специалистами вопросов.
Выдержит ли такой тонкий лист давление бетона?
Нагрузка от бетонной смеси в стене толщиной 500 мм на опалубку Proster®21 на отметке 5 м составляет 38 кН/м2, для сплошной щитовой опалубки этот показатель равен 116 кН/м2. Кроме того, за счёт снижения гидростатического давления, нагрузка на Proster®21 на отметке 3 м перестаёт расти (см. график) Рис. 10. График давления бетонной смеси.
Как опалубка поведёт себя на горизонтальных конструкциях?
Для перекрытий опалубка Proster®21 зарекомендовала себя удобными и технологичным решением. Особенно интересным стало применение при воссоздании нестандартных перекрытий по стальным балкам, типа «Своды Монье» на объекте «Реконструкция Литературного института» в Москве. Также применялась при работах на монтаже перекрытий подвала, в стеснённых условиях, где был бы невозможен демонтаж опалубки из фанеры. Рис. 11. Своды Монье на опалубке Proster®21
Каким получается качество итоговой поверхности?
Качество поверхности бетона с опалубкой Proster®21 соответствует классу А6-А7 (согласно приложению Ц, СП 70.13330.2012, дополнительное выравнивание требуется в случае, если класс поверхности оговорен в проекте. Для поверхностей, требующих штукатурки или облицовки данный недостаток оборачивается преимуществом, т. к. поверхность получается высокоадгезионной и заранее густо армированной металлической сеткой. Кроме того, такая поверхность будет хорошим основанием для набрызг-бетона (торкрет-бетона).
Как на применение Proster®21 смотрит экспертиза?
Технология испытана в ЦНИИСК им. Кучеренко. Испытания подтвердили рост показателей прочности и трещиностойкости конструкций с ее использованием. Так, перекрытия с Proster®21 на 20-30% прочнее контрольных образцов, момент образования первой трещины под нагрузкой вырос в 1,85 раза, колонны показали рост прочности на 17-20%, несущая способность стен (пилонов) выросла на 20-28%. Увеличение прочности конструкций даёт возможность включать опалубку в расчёт в качестве дополнительного армирования, снижая сечения основного. В 2020 году выпущен стандарт организации Применение несъёмной стальной опалубки Proster®21 в железобетонных конструкциях. Общие технические требования. Проектирование и производство работ, который содержит в том числе рекомендации по расчёту для конструкторов. Контакты с отраслевыми научно-исследовательскими институтами, такими как ЦНИИК, НИИЖБ, МГСУ позволяют оказывать поддержку решений с применением опалубки Proster®21 в экспертизе всех уровней.
В дополнение к изложенному выше нельзя не добавить выгоды организационно-технологического характера, такие как:
· Снижение затрат труда монтажников на 44% в сравнении с традиционными щитами;
· Экономия на складировании, ремонте и доукомплектовании;
· Изготовление опалубки нестандартной длины (до 5 м) в сжатые сроки.
Положительное влияние технологии Proster®21 на сроки возведения, логистику, несущую способность и безопасность при монтаже монолитных конструкций позволяет уверенно рекомендовать ее к внедрению с минимальными затратами на изменение технологических цепочек и переобучение рабочего персонала.
Носков Игорь Владимирович
Офис: +7 (495) 409-36-34
Мобильный/WhatsApp/Telegram: +7 905 762-83-94
E-mail: noskov@npo22.com
Сайт: proster21.ru