Скользящая опалубка

Скользящая опалубка — это разборная, перемещаемая в вертикальном направлении конструкция, предназначенная для формования бетонных и железобетонных сооружений непрерывным способом. Относится к классу подъёмных (переставных) опалубочных систем и применяется при возведении высотных зданий, башен, дымовых труб, силосов, ядерных реакторов, мостовых опор и других объектов с постоянным или малоизменяющимся поперечным сечением. Основное отличие от других типов опалубки — возможность вести бетонирование без остановки процесса на протяжении всей высоты сооружения, что обеспечивает высокую скорость строительства и монолитность конструкции.

История

Первые упоминания о скользящей опалубке относятся к началу XX века. В 1903 году американский инженер Джеймс Мак-Клюр запатентовал систему для возведения элеваторов и силосов, которая позволяла поднимать опалубку с помощью домкратов, установленных на стержнях, заделанных в бетон. В 1910-х годах технология получила развитие в США при строительстве зернохранилищ и угольных башен.

В СССР скользящая опалубка начала применяться в 1930-х годах. Первым крупным объектом, возведённым с её использованием, стал элеватор в Ростове-на-Дону (1931). В 1950–1960-е годы технология активно внедрялась при строительстве дымовых труб, градирен и телевизионных башен. Значительный вклад в развитие метода внесли советские инженеры В. В. Михайлов, А. Ф. Головин и И. Г. Сова. В 1967 году с помощью скользящей опалубки была возведена Останкинская телебашня (высота 540 м) — на тот момент самое высокое сооружение в мире.

В 1970–1980-е годы технология была усовершенствована за счёт внедрения гидравлических домкратных систем и автоматизации управления подъёмом. В XXI веке скользящая опалубка применяется во всех странах с развитой строительной индустрией, включая Россию, Китай, США, Германию и Японию.

Устройство и принцип работы

Скользящая опалубка состоит из нескольких основных элементов:

• Опалубочные щиты — стальные или алюминиевые панели, образующие внутреннюю и наружную поверхности будущей стены. Высота щитов обычно составляет 1,1–1,3 м.
• Домкратная рама (каретка) — несущая конструкция, на которой закреплены щиты. Рама передаёт усилие от домкратов на опалубку.
• Домкраты — механизмы, обеспечивающие вертикальное перемещение системы. Различают ручные, электрические и гидравлические домкраты. В современных системах используются гидравлические домкраты с усилием от 3 до 10 тонн.
• Домкратные стержни — металлические стержни (обычно диаметром 25–50 мм), которые заделываются в бетон и служат направляющими и опорами для домкратов.
• Рабочий пол (настил) — площадка, на которой находятся рабочие и оборудование. Располагается на уровне опалубки или чуть выше.
• Подвесные подмости — дополнительные площадки, закреплённые под опалубкой, для отделки и контроля качества бетона.

Принцип работы

Процесс бетонирования ведётся непрерывно или с минимальными перерывами. После установки опалубки на нулевую отметку производится укладка бетонной смеси в щиты. Через определённое время (обычно 3–6 часов), когда бетон набирает начальную прочность, домкраты поднимают всю систему на 20–30 см. Затем цикл повторяется: укладка бетона, выдержка, подъём. Скорость подъёма составляет от 15 до 30 см в час в зависимости от температуры воздуха, состава бетона и сложности конструкции.

Важное условие — бетон должен схватываться ровно настолько, чтобы выходить из-под щитов, не деформируясь, но при этом не прилипать к опалубке. Для этого используются специальные добавки, замедляющие или ускоряющие схватывание.

Классификация

Скользящая опалубка классифицируется по нескольким признакам.

По типу привода

• Ручная (винтовая) — подъём осуществляется вручную с помощью винтовых домкратов. Применяется для небольших объектов (высота до 20 м). Требует значительных трудозатрат.
• Электрическая — подъём производится электромеханическими домкратами. Обеспечивает равномерное перемещение, но требует электропитания.
• Гидравлическая — наиболее распространённый тип. Используются гидроцилиндры, работающие от насосной станции. Позволяет поднимать тяжёлые системы (до 100 тонн и более) с высокой точностью.

По конструктивному исполнению

• Односторонняя — применяется для стен, примыкающих к грунту (например, подпорные стены).
• Двусторонняя — используется для возведения отдельно стоящих стен и колонн.
• Круглая (кольцевая) — предназначена для сооружений цилиндрической формы (силосы, башни, трубы). Щиты имеют криволинейную форму.
• Прямоугольная — для зданий с прямоугольным сечением.
• Переменного сечения — позволяет изменять размеры опалубки в процессе подъёма за счёт телескопических элементов или сменных вставок.

По способу перемещения

• Непрерывного действия — подъём осуществляется без остановок, бетонирование ведётся круглосуточно.
• Прерывистого действия — система поднимается после затвердевания каждого яруса бетона. Применяется реже, в основном для объектов с большими перерывами в работе.

Применение

Скользящая опалубка используется в различных областях строительства.

Промышленное строительство

• Силосы и элеваторы — хранение зерна, цемента, угля. Благодаря скользящей опалубке возводятся цилиндрические ёмкости высотой до 60 м и диаметром до 30 м.
• Дымовые трубы — бетонные трубы ТЭЦ, котельных, заводов. Высота может достигать 300 м (например, труба ГРЭС в Экибастузе — 420 м).
• Градирни — башенные охладители для электростанций. Скользящая опалубка позволяет формовать конические и гиперболические оболочки.
• Ядерные реакторы — защитные оболочки АЭС. Требуют высокой точности и герметичности.

Гражданское строительство

• Высотные здания — монолитные ядра жёсткости, лифтовые шахты, лестничные клетки. В России с помощью скользящей опалубки возведены многие высотки «Москва-Сити».
• Мостовые опоры — пилоны вантовых мостов и опоры эстакад. Позволяет бетонировать опоры высотой до 200 м без перерывов.

Специальные сооружения

• Телевизионные башни — Останкинская башня, башня в Торонто (CN Tower, 553 м).
• Маяки — бетонные маяки на побережьях.
• Ветряные электростанции — бетонные башни для ветрогенераторов высотой до 120 м.

Преимущества и недостатки

Преимущества

• Высокая скорость строительства — монолитные стены возводятся со скоростью до 3–4 м в сутки.
• Монолитность конструкции — отсутствие швов и стыков повышает прочность и водонепроницаемость.
• Снижение трудозатрат — не требуется сборка и разборка опалубки на каждом ярусе.
• Минимальное количество отходов — опалубка используется многократно на одном объекте.
• Возможность работы в стеснённых условиях — система занимает мало места на стройплощадке.

Недостатки

• Высокая стоимость оборудования — гидравлические домкраты и щиты требуют значительных первоначальных вложений.
• Необходимость непрерывной работы — остановка процесса может привести к схватыванию бетона и повреждению опалубки.
• Сложность контроля качества — требуется постоянный мониторинг прочности бетона и вертикальности подъёма.
• Ограничения по форме — скользящая опалубка эффективна только для сооружений с постоянным или плавно меняющимся сечением.
• Зависимость от погоды — при низких температурах бетон твердеет медленнее, что снижает скорость подъёма.

Интересные факты

• Самое высокое сооружение, возведённое с помощью скользящей опалубки — небоскрёб Бурдж-Халифа (828 м, Дубай). Для его бетонного ядра использовалась гидравлическая система с 12 домкратами.
• В СССР скользящая опалубка применялась при строительстве всех 7 сталинских высоток (1947–1957).
• Рекорд скорости бетонирования с использованием скользящей опалубки составляет 6,2 м в сутки — достигнут при строительстве силоса в США в 1978 году.
• В России технология скользящей опалубки активно используется при возведении объектов атомной энергетики, в том числе на Ленинградской АЭС-2.

Источники

• СНиП 3.03.01-87 «Несущие и ограждающие конструкции» (раздел «Бетонные работы со скользящей опалубкой»).
• Михайлов В. В. «Скользящая опалубка». — М.: Стройиздат, 1965.
• Головин А. Ф. «Технология возведения монолитных сооружений скользящей опалубкой». — М.: Высшая школа, 1979.
• Руководство по проектированию и производству работ со скользящей опалубкой (ЦНИИОМТП). — М., 1986.
• «Formwork for Concrete» (ACI SP-4). — American Concrete Institute, 2014.