Возведение нового здания Национальной библиотеки Беларуси – в числе приоритетных объектов. Министерство архитектуры и строительства Республики Беларусь, понимая сложность и важность этого строительства, выполняет координирующую и направляющую роль в решении поставленных задач. При министерстве создана рабочая группа, состоящая из ученых, проектировщиков и строителей. Строительство здания включено в отраслевую программу проектирования и строительства экспериментальных объектов на 2003 г. Цель эксперимента – отработка новых проектных и технологических решений по монолитному каркасу.
Без привлечения современных технологий интенсивного строительства мононолитных конструкций построить комплекс быстро и качественно невозможно. Поэтому разработка и внедрение технологии возведения монолитных конструкций столь сложного объекта было поручено специалистам УП "Институт БелНИИС", которые осуществляют научное сопровождение строительства. Сложные геометрические формы монолитных конструкций 24-этажного главного корпуса как в плане, так и по высоте существенно усложняют технологию их возведения (рис.1). Установленные директивные сроки возведения объекта – 32 месяца при нормативном сроке в 71 месяц – требуют скоростных технологий строительства монолитных конструкций.
Необходимо было учесть и то, что проектирование и строительство должны выполняться параллельно. Столь сжатые сроки строительства выдвигают на первый план технологичность возведения монолитных конструкций с обеспечением высокого качества лицевых поверхностей конструкций (перекрытий, стен, колонн и т.п.) с целью исключения дополнительной отделки в виде штукатурки. Самым сложным является возведение высотного главного корпуса библиотеки. Примыкающая, стилобатная часть здания должна возводиться практически параллельно с главным корпусом.
По первоначальному замыслу конструкторов проекта предполагалось вначале возвести центральное ядро размером 24х24 м с диафрагмами жесткости на всю высоту главного корпуса – 72 м, и далее осуществлять строительство этажерки каркаса "сверху вниз" с выступающей консольной частью 18 м от центрального ядра. У специалистов-технологов возникли большие сомнения в скоростных возможностях предлагаемой технологии.
В результате обсуждений и консультаций Министерство архитектуры и строительства поддержало концепцию возведения здания "снизу вверх", разработанную специалистами БелНИИС. Концепция базируется на следующих принципах:
1. Высокие темпы строительства являются отправной точкой, которая должна определять конструктивные и технологические решения монолитных конструкций. Ввиду ограниченности фронта работ основу должны составлять интенсивные, а не экстенсивные технологии.
2. Конструктивное решение каркаса здания должно обеспечивать его возведение "снизу вверх" отработанными опалубочными технологиями, при которых нижележащие возведенные конструкции являются опорами опалубки вышележащих конструкций.
3. Особое внимание должно уделяться технологичности проектных конструктивных решений. Технологичность подразумевает геометрические формы конструкций, узлы примыканий, армирование, возможность устройства технологических швов, распалубочную прочность, технологические проемы и т.п. Опыт внедрения опалубочных систем МОДОСТР на стройках Москвы и Беларуси показывает, что наилучшие результаты были достигнуты при максимальном учете требований опалубочных технологий еще на стадии рабочего проекта, позволивших достигнуть высоких темпов строительства – 2–4 этажа в месяц.
4. Без применения современных опалубочных систем возведение монолитных конструкций просто невозможно. Объект характеризуется широкой гаммой конструкций, их форм и требует применения различных опалубочных систем. Основу составляют следующие опалубки:
– опалубка прямолинейных стен;
– опалубка криволинейных стен с различными радиусами изгиба;
– опалубка прямоугольных и круглых колонн;
– опалубка перекрытий с различной высотой опорной системы;
– опалубка шахт лифтов;
– опалубка монолитных перекрестных балок;
– опалубка круглых ядер жесткости и т.д.
5. Внедрение всепогодной технологии бетонирования и выдерживания бетона (в летних и зимних условиях) должно обеспечивать поддержание заданного темпа строительства. Применение литых бетонных смесей позволит качественно выполнять бетонирование густоармированных конструкций.
6. Повышение производительности труда на арматурных работах связано с повсеместным переходом на вязанную арматуру. Это обеспечивает и высвобождение кранового времени, и снижение отходов арматуры, и уход от сварочных работ, которые не совместимы с опалубкой.
7. Опалубочная технология включает несколько этапов.
Фундаментную плиту и сам фундамент от отметки –15.400 м до отметки –5.400 м возводят по традиционной технологии с применением щитовой опалубки стен и балочно-стоечной опалубки перекрытия. При этом возведение центрального ядра жесткости и лестнично-лифтового блока выделяется в специализированные потоки. Для обеспечения доступа при распалубке перекрытия в конструкциях подвальной части необходимо устраивать технологические проемы. Поскольку практически невозможно обеспечить водонепроницаемость наружных стен по технологическим швам и в местах прохождения тяжей опалубки, упор следует сделать на оклеечную гидроизоляцию. Для возведения конструкций первых этажей до отметки 12.600 м необходимо применять опалубочную технологию поярусного возведения по высоте монолитных стен и технологию возведения колонн и перекрытий с высотой опорной системы до 8 м.
Возведение монолитных конструкций главного корпуса и примыкающего лестнично-лифтового блока с поэтажными переходами необходимо синхронизировать. Контурное кольцо, опирающееся на круглые колонны, следует возводить с применением мелкощитовых опалубок и опорной несущей системы высотой до 8 м. Начиная со второго этажа формируются новые специализированные потоки с применением высококачественной опалубки стен, колонн, перекрытий и центрального ядра жесткости. Часть высвобождаемой опалубки переориентируется на возведение малоэтажной за- стройки стилобата.
Наиболее сложно с технологической точки зрения возведение конструкций расширяющихся в плане этажей с четвертого по десятый, размерами от 24х24 до 60х60 м. Требуется разработка специальной опалубочной технологии после уточнения самого конструктивного решения этой части каркаса.
Типовые этажи с десятого по восемнадцатый и далее до верхнего перекрытия (двадцать третий этаж) необходимо возводить с темпами три и более (!) этажа в месяц. Для этого рекомендуется применять каскадную технологию возведения каркаса с ранней распалубкой и пошаговой синхронизацией работ (арматурные, бетонные, опалубочные и т.п.) с тактом в 1–2 суток.
8. Предварительная расчетная оценка с учетом накопленного нами опыта возведения монолитных зданий и в России, и в Беларуси показывает, что при такой технологии можно ориентироваться, по самому оптимистичному прогнозу, только на срок 15–16 месяцев для возведения монолитных конструкций этого корпуса без учета времени на разработку котлована, т.е. на возведение конструкций главного корпуса отводится 45–50% времени строительства всего комплекса. При таком раскладе времени стилобат следует возводить практически параллельно с главным корпусом и выделять в специализированный поток.
При возведении столь сложных и уникальных объектов период технологической подготовки и разработки реальных технологий скоростного возведения монолитных конструкций должен начинаться как минимум за полгода до начала строительства. К сожалению, это время упущено. Поэтому неизбежны потери рабочего времени строительными и проектными организациями. Период выхода на проектный ритм строительства не должен превышать 3–4 месяца, поскольку отсутствует резерв времени. И наконец, при слаженной работе проектировщиков, строителей и представителей строительной науки на данном этапе можно с оптимизмом рассматривать реальность ввода объекта в установленные сроки.