Технологическое проектирование

Целью технологического проектирования является разработка рациональных организационно-технологических решений для выполнения строительных процессов, обеспечивающих выпуск строительной продукции в планируемые сроки и при минимальном использовании всех ресурсов.

Технология производства работ по реконструкции существенно отличается от нового строительства. Прежде всего, это связано с необходимостью использования существующих частей зданий, как правило, имеющих определенную степень физического износа. Это обстоятельство требует принятия мер по усилению или замене несущих или ограждающих конструкций, что, в свою очередь, влечет к комплексу работ по демонтажу и разборке частей зданий. Стесненные условия производства работ не позволяют в полной мере использовать средства механизации, что приводит к увеличению доли ручного труда. Снижение несущей способности конструктивных элементов требует как временного, так и постоянного их усиления для обеспечения устойчивости зданий и безопасности производства работ.

Реконструкции зданий базируется на эффективном использовании капитальных вложений, инвестиций трудовых и материально-технических ресурсов, прогрессивных организационно-технологических решений. Она требует системного подхода, учитывающего организационно-техническую, технологическую и экономическую надежность производства, обеспечивающую снижение сроков строительства и максимальную прибыль от реализации проектов.

Методы организации и технологии реконструктивных работ должны быть адаптированы к условиям городской застройки и оптимизированы по основным показателям. При этом должен быть достигнут высокий уровень инженерно-технологической подготовки строительного производства.

Проекты производства работ

Одним из основных этапов подготовки строительного производства является разработка проектов организации реконструкции (ПОР) и проектов производства работ (ППР). Они разрабатываются на базе рабочей документации, отражают качество организационно-технологического проектирования и включают подготовку и создание производственной базы, управление процессами реконструкции с учетом потребностей в материально-технических ресурсах, рабочих кадрах, складских и административно-бытовых помещениях, разработку прогрессивных методов ведения работ и технологий, базирующихся на создании долговременных строительных потоков и т.п.

Проект организации реконструкции квартала микрорайона застройки или отдельно стоящего здания включает:

календарный или сетевой график производства работ с определением очередности реконструкции отдельных зданий и комплексов;

строительные генеральные планы на основные периоды реконструкции;

организационно-технологические решения для конкретных зданий, включая схемы производства работ;

потребность в конструкциях, материалах и полуфабрикатах с распределением материально-технических ресурсов по календарным срокам с учетом очередности реконструкции зданий;

потребность в основных машинах, механизмах, инвентаре и транспортных средствах, привязанных к календарному плану производства работ;

потребность в основных категориях рабочих кадров и их распределение во времени в общем цикле реконструктивных работ;

обоснование решений, принятых в проекте организации реконструкции. Основным документом, отражающим технологию производства работ, является ППР. Проекты производства работ разрабатываются на отдельные строительные циклы: разборка и демонтаж отдельных конструктивных элементов здания; усиление или восстановление несущей способности фундаментов и других конструктивных элементов; производство работ по замене перекрытий, пристройке и надстройке, специальных и отделочных работ.

В состав ППР входят технологические карты.

Технологические карты разрабатывают на отдельные или комплексные процессы, результатом выполнения которых являются законченные конструктивные элементы или части зданий. Технологические карты предусматривают применение новых технологических процессов или адаптацию известных к условиям реконструкции зданий, определяют уровень качества работ, совмещение строительных процессов, соблюдение правил охраны труда и безопасного производства работ.

Технологические карты, адаптированные к реконструируемому объекту и местным условиям, включают следующие разделы: область применения; технология и организация строительного процесса; контроль качества работ; технико-экономические показатели; материально-технические ресурсы.

Технологические карты сопровождаются схемами и графиками производства работ, где отражаются особенности и технологические регламенты выполнения наиболее сложных строительных процессов.

Особое внимание уделяется разработке документации, направленной на контроль качества работ. При этом предпочтение отдается инструментальным методам контроля как наиболее эффективным и достоверным.

Особое внимание уделяется безопасным методам производства работ, защите жильцов, эффективной работе грузоподъемных, землеройных и других строительных машин в стесненных условиях.

Отдельным разделом разрабатываются мероприятия и документация на обеспечение экологической безопасности производства работ: рекультивация земли; применение технологий, снижающих или исключающих пыление, вибрации и шумы в ночное время; работа машин и механизмов.

Вариантное проектирование. Особое место в организации реконструктивных работ отводится вариантному проектированию. Используя принципы организационно-технологического моделирования, осуществляется оптимизация конструктивно-технологических решений по критериям общей продолжительности, уровню механизации, рациональному использованию ресурсов и другим параметрам.

Вариантное проектирование технологии и организации реконструктивных работ должно производиться на стадиях ТЗ и технико-экономического обоснования. С учетом полученных результатов осуществляется разработка рабочей документации. Все стадии проектирования должны осуществляться с участием архитекторов, конструкторов и технологов.

По данным состояния реконструируемого объекта или группы зданий осуществляется оптимизация конструктивных и организационно-технологических решений. На процесс оптимизации решающее влияние оказывает ряд факторов, из числа которых следует выделить уровень реконструктивных работ: с сохранением объема здания; с увеличением объема, надстройкой этажей и перепланировкой помещений; с отселением или без отселения жильцов; с освоением подземного пространства; с частичной или полной заменой инженерных сетей и оборудования и т.п.

На рис. 5.9 приведена принципиальная схема вариантного проектирования реконструкции квартала застройки. Она включает несколько блоков технического, организационного и экономического плана. Каждый из перечисленных блоков преследует цель оптимизировать технические и организационно-технологические решения с обеспечением требуемого уровня надежности и доходности проектов.

Рис. 5.9. Вариантное проектирование реконструкции квартала застройки

Решение задач каждого из перечисленных блоков требует проведения оптимизационных исследований с учетом постоянных факторов и факторов, носящих случайный характер. В качестве постоянных следует выделить градостроительные факторы, определяющие объемно-планировочные и конструктивные решения. К числу случайных факторов следует отнести изменения интенсивности технологических процессов и сроков выполнения отдельных видов работ, влияние инфляционных процессов и т.п. Значительное влияние на экономическую эффективность проектов оказывают организационно-технологические факторы. Они оцениваются определенным блоком, включающим технологичность конструктивных решений и организационно-технологическую надежность. Как правило, приведенные факторы включают параметры случайных воздействий. Их учет и оценка на основе принятия вероятностно-статистических моделей позволяют оптимизировать конечную цель проектов.

Результатами маркетинговых исследований являются выбор приоритетных объектов реконструкции, определение продолжительности и этапов реализации проектов. Непосредственная связь специалистов различного профиля позволяет максимально учесть особенности реализации проектов в условиях квартальной застройки, применить наиболее прогрессивные архитектурно-конструктивные и организационно-технологические решения, обеспечивающие надежность и доходность проектов.

Этапы реализации проектов предусматривают разработку долгосрочной программы, требуют принятия организационно-технологических решений, обеспечивающих непрерывность производства, ритмичность и экономическую надежность.

Поквартальная комплексная реконструкция жилого фонда городов является наиболее рациональной формой восстановления, обновления и продления жизненного цикла зданий, более рационального использования наземной территории, подземного пространства и инженерных сетей. Как правило, квартальная застройка различных периодов возведения имеет свои специфические особенности и по многим показателям не отвечает современным требованиям.

Исследования по реализации проекта реконструкции представляют собой достаточно сложную многофакторную задачу, решение которой зависит от положения квартала в городской застройке, уровня реконструктивных работ, полноты информационного обеспечения, глубины маркетинговых исследований при формировании строительных программ, обладающих высокой экономической надежностью. Немаловажную роль при разработке проектов отводится фактору риска, основанному на финансовом прогнозировании инвестиций. Положительный результат маркетинговых исследований по инвестиционному строительству проекта реконструкции в условиях конкуренции и инфляции может быть получен при надежном финансовом прогнозировании, учитывающем ретроспективные данные оценки инфляционных процессов и ценовой ситуации в строительстве, строительной техники, производстве материалов, конструкций и др.

Опыт реконструктивных работ показывает, что более высокую доходность приносят объекты офисного и торгового назначения, мини-производств и индивидуальной трудовой деятельности, гостиницы. Поэтому при проектировании реконструктивных работ целесообразно перепрофилирование зданий с превращением первых этажей в нежилые помещения с пристройкой и надстройкой дополнительных объемов.

Повышенный интерес к спортивно-оздоровительным мероприятиям делает экономически целесообразным возведение объектов данного профиля. При этом могут использоваться наземные спортивные площадки с комплексом сооружений подземного размещения, включающих тренировочные залы, бассейны, массажные, сауны и др. Их подземное размещение позволяет снизить эксплуатационные затраты, повысить рентабельность и сократить период окупаемости.

Реконструкция объектов жилого фонда с внутриквартальным расположением позволяет получить жилье с повышенным уровнем комфортности. Это обстоятельство обеспечивает его коммерческую значимость и ликвидность. Подобную картину наблюдаем для вновь возводимых зданий в результате сноса морально и физически изношенных строений. Высокая рыночная стоимость единицы продукции за счет создания более качественного жилья повышает доходность инвестиций и снижает степень риска.

Строительные генеральные планы

Стройгенпланы являются частью ППР и разрабатываются в пределах технических параметров генерального плана объекта на все этапы реконструкции: подготовительный период, устройство подземной части, включая усиление фундаментов, надстройка этажей и пристройка объемов. Разрабатываются, а по существу детализируются, планы на выполнение отдельных видов работ: геодезические, санитарно-технические, электромонтажные, отделочные, утепление фасадов и др.

На стройгенплане приводятся итоговые решения как результат расчетов и обоснований. К ним относятся границы участка и опасные зоны, расположение грузоподъемных машин и механизмов, временные дороги для автотранспорта и самоходных кранов, зоны и площадки складирования, санитарно-бытовые помещения, временное энергоснабжение, канализация, водопровод и др.

Стройгенпланы на реконструкцию зданий, в силу стесненности площадок и функционирования прилегающих зданий, могут иметь различные технические решения, хотя основные принципы и нормы расчета остаются такими же, как при новом строительстве.

В общем цикле формирования стройгенплана к параметрам, требующим оптимизации, относятся условия производства работ и степень механизации технологических процессов. В то же время они взаимосвязаны с конструктивно-технологическими решениями, которые, в свою очередь, непосредственно зависят от уровня стесненности площадки. Взаимосвязь указанных параметров и технических решений определяет организационно-технологическую надежность производства работ. На рис. 5.10 приведена схема формирования стройгенпланов, которая включает блок решений, требующих расчета параметров, а также оптимизационный блок, учитывающий конструктивно-технологические параметры и внешние факторы. Определяющими из них на принятие организационно-технологических решений являются показатели объектного строительного генерального плана, вызванные уровнем стесненности строительной площадки. Как правило, объектные стройгенпланы включают территории, непосредственно примыкающие к реконструируемым объектам. Проектные организации согласовывают стройгенпланы с заказчиком и генподрядной организацией. Они согласуются с органами санитарно-эпидемиологического контроля, пожарного надзора, службами безопасности движения, отделами подземных сооружений, энергоснабжающими организациями, административной инспекцией и др.

Рис. 5.10. Блок-схема формирования стройгенпланов

При проектировании стройгенпланов должны устанавливаться зоны, в пределах которых могут действовать опасные для жизни жильцов производственные факторы. Это приобретает особое значение, когда реконструкция зданий осуществляется вблизи заселенных зданий, и еще большее значение, когда работы ведутся без отселения жильцов.

При проектировании стройгенплана особое внимание уделяется определению мест установки и движению грузоподъемных механизмов в стесненных условиях. При этом возникает необходимость в ограничении поворота стрелы, изменении ее вылета, передвижения грузовой тележки или самого механизма. Условия ограничения рассчитаны на соблюдение правил безопасности машинистами, стропальщиками и строительными рабочими.

Под стесненными понимаются такие условия, при которых в зоне работ башенного крана находятся действующие здания и сооружения, дороги, пешеходные переходы. Они включают такие «зоны потенциально действующих опасных производительных факторов», которыми являются места и траектории перемещения строительных грузов.

Для безопасного строительного производства согласно СНиП 12-03-2001 «Безопасность труда в строительстве. Часть 1. Общие требования» и «Правилами устройства и безопасности эксплуатации грузоподъемных кранов» ПБ-10-382-00 Госгортехнадзора РФ предусматриваются следующие решения:

выселение людей из зданий,находящихся в зоне действия крана;

сооружение дополнительных защитных устройств (козырьков над дорогами, пешеходными путями, ограждений), устройство сигнализации и т.п.

Наиболее эффективным является оснащение башенных кранов системой ограничения зоны работы (СОЗР), разработанной ЦНИИОМТП. СОЗР представляет собой комплект датчиков, электронных блоков и устройств, монтируемых на различных элементах крана (рис. 5.11).

Рис. 5.11. Расположение башенного крана при реконструкции жилого дома в квартале застройки и ограничение зоны его действия (а)
А - зона ограничения поворота стрелы; Б - зона ограничения вылета грузовой тележки; 1 - реконструируемое здание; 2, 3 -жилые дома; 4 -здание школы; блок-схема системы ограничений зоны работы крана (б); ДВГ - датчик ограничения вылета крюка; ДВП - датчик ограничения высоты подъема груза; ДПС - датчик ограничения угла поворота стрелы; БПСП - блок параметров строительной площадки; ДПК - датчик ограничения перемещения крана; А/О - преобразователь аналогового сигнала; РУ - решающее устройство; У - усилитель/согласователь; Р - реле; БУ - блок управления

В блок управления в электронном виде записывается ситуационная обстановка, соответствующая проекту производства работ. В соответствии с этой информацией СОЗР ограничивает перемещение крана по путям, стрелы и груза в вертикальной и горизонтальной проекциях, автоматически блокируя соответствующие приводы.

В состав СОЗР входят: микропроцессорный блок управления (БУ); блок параметров строительной площадки (БПСП); блок питания и реле (БПР); датчик положения крана (ДПК) на крановом пути; датчик углового положения стрелы (ДГТС); датчик вылета груза (ДВГ); датчик высоты подъема крюка (ДВПК).

Функционирование СОЗР осуществляется путем цифровой обработки сигналов аналоговых датчиков и устанавливается на краны заводов-изготовителей РФ и европейских стран.

Зона работы крана осуществляется по минимальным параметрам, при которых обеспечивается строительное производство, а зона ограничения устанавливается с учетом нормативов минимально допустимых расстояний стрелы и груза до выступающих частей зданий и других объектов, находящихся в зоне действия крана. Зона предупреждения устанавливается на расстоянии 1,5-2 м по периметру от зоны ограничения. В зоне предупреждения срабатывают звуковые и световые индикаторы.

Расположение коммуникаций должно обеспечивать подъезд транспортных средств в зону действия грузоподъемных механизмов и средствам вертикального транспорта. Использование существующих дорог и проездов может существенно снизить затраты. Обязательными условиями расположения транспортных зон являются их за-кольцованность, а также возможность беспрепятственного подъезда в экстремальных условиях.

При технологии реконструкции зданий с использованием сборных конструкций размеры складских зон определяются интенсивностью производства работ и ритмичной организацией складируемого ресурса. При этом снижение запаса влечет к дестабилизации технологических процессов, а завышение - к увеличению площадей. При обеспечении нормативных запасов конструктивных элементов, соответствующих интенсивности ведения работ, достигается ритмичная работа бригад и сохраняются плановые сроки возведения. При ресурсосбережении, превышающем интенсивность ведения работ, снижение сроков строительства не достигается, а избыток ресурсосбережения приводит к дополнительным затратам.

Более стесненные условия производства работ требуют применения принципиально новых технологий. Так, при надстройке жилого здания двумя этажами из объемных блоков, включая мансардный, процесс их установки достигается методом надвижки с использованием специальных катучих устройств и системы привода в виде лебедок. Такая технология требует минимальных площадей, примыкающих к торцевым участкам здания, и обеспечивает производство работ с сохранением всех мер безопасности. На рис. 5.12 приведен фрагмент стройгенплана, иллюстрирующий данную технологию.

Рис. 5.12. Фрагмент стройгенплана на период возведения мансардного этажа методом надвижки объемных блоков
1 - реконструируемое здание; 2 - лебедки; 3 -направляющие; 4 -объемный блок на тележке; 5 - монтажный кран; 6 -площадка для приведения блоков из транспортного в монтажное состояние;7 - объемный блок на кондукторе; 8 -автотранспортное средство доставки блоков

При надстройке жилых домов серии 1-511 до трех этажей с применением металлических рамных конструкций решение стройгенплана приведено на рис. 5.13. Проведение работ без отселения жильцов потребовало применения специальных ограждений в виде лесов по периметру здания, входных тамбуров с защитными козырьками, ограждения опасных зон работы машин и механизмов и других решений. Особое внимание при этом уделяется созданию условий, исключающих протечки путем попадания атмосферных осадков в процессе производства работ, что достигается устройством перемещаемых временных пленочных покрытий по легкому каркасу. На период производства работ строители не используют для переноса грузов лестничные клетки. Транспортирование грузов и перемещение рабочих выполняются грузопассажирскими подъемниками и по наружным лесам. Бытовые помещения строителей оборудуются автоматической пожарной сигнализацией и снабжаются огнетушителями марки ОГП-10 не менее двух на вагончик. Обязательным является устройство пункта очистки и помыва колес автотранспорта.

Рис. 5.13. Стройгенплан на реконструкцию жилого дома серии 1-511
1 - реконструируемое здание; 2 - грузопассажирский подъемник; 3 -автобетононасос; 4 - наружные леса; 5 - защитные козырьки выходов; 6 - временные дороги; 7 - площадки для складирования;8 - площадка для размещения временных зданий; 9 - площадка контейнеров для мусора; 10 - переносное сигнальное ограждение; 11 - временный забор; 12 - биотуалеты; 13 - пункт очистки и помыва колес автотранспорта

Различные технические решения по реконструкции зданий, особенно их размещению в городской застройке, требуют индивидуального подхода в проектировании строительных генеральных планов.

Наиболее полно процесс формирования стройгенпланов осуществляется с использованием ЭВМ. В этом случае программное обеспечение учитывает координаты постоянных зданий и сооружений, транспортных и инженерных коммуникаций. В зависимости от принятой технологии и средств механизации осуществляется их привязка на местности с определением опасных зон, радиусов действия, ограничений по углу поворота и т.п. С учетом потребностей конструкций, материалов и полуфабрикатов осуществляются расчет площадей складов и их расположение в плане. По количеству работающих определяется потребность в инвентарных бытовых помещениях. Аналогичным путем осуществляется расчет потребностей в электроэнергии, воде, сжатом воздухе т.д. Решение оптимизационных задач включает выбор мест установки машин и механизмов, определение монтажных стоянок и прилегающих площадок для складирования. Определяется взаимосвязь местоположения машин и механизмов с расположением инвентарных зданий. Оптимизируется положение временных инженерных и транспортных коммуникаций.

Особое место в проектировании стройгенплана уделяется возможности использования существующих сетей, дорог и зданий для строительных целей.