25/07/2018
Монтаж металлических конструкций
Монтаж металлоконструкций – кульминация всего цикла, когда изготовленные элементы соединяются на строительной площадке в единый каркас здания или сооружения. Для заводов этот этап хотя и выполняется сторонней монтажной организацией (либо собственным строительно-монтажным управлением, если оно есть у завода), однако имеет прямое отношение: неправильно смонтированная конструкция может свести на нет все усилия проектировщиков и производителя. Кроме того, успешность монтажа – витрина качества завода: если “железо” собирается как конструктор без проблем, значит завод сработал отлично.
Процесс монтажа металлоконструкций:
1. Подготовительные работы. До начала сборки проверяется готовность фундамента или опорных частей: точность установки анкерных болтов, ровность опорных плит, отсутствие мусора. Если основания не выверены, первый же установленный колонный станет криво. Монтажники при необходимости выполняют юстировку: очищают поверхности, выравнивают уровнем раствора или подкладывают регулируемые шайбы под опорные плиты колонн.
2. Монтаж несущих элементов. Установку обычно начинают с колонн: краном поднимают колонну, устанавливают на анкерные болты фундамента, временно раскрепляют (расстроповка после закрепления). Затем навешивают ригели, балки перекрытий или фахверковые фермы. Все соединения сразу фиксируют на прихваточные болты – то есть вставляют болты, но не делают окончательную затяжку, либо прихватывают сваркой (если соединение сварное) лишь точечно. Это дает возможность “сыграть” при подгонке.
3. Выверка геометрии и постоянное крепление. После того как основной “скелет” фрагмента каркаса собран вчерне (например, каркас одного шага здания), бригада производит геодезическую выверку: проверяют отвесность колонн (допуски по СНиП, скажем 1/500 от высоты), горизонтальность балок, прямоугольность пролетов. Если что-то отклонено – применяют домкраты, растяжки для корректировки положения. Далее, соединения окончательно закрепляют: все болты затягиваются нормативным моментом (ключом с динамометром), сварные швы полностью провариваются согласно чертежам.
4. Монтаж связей и второстепенных элементов. Устанавливаются связевые элементы – вертикальные и горизонтальные связи, раскосы жесткости. Они придают пространственную неизменяемость, после чего конструкция становится самоподдерживающейся. Также монтируются второстепенные конструкции: кронштейны, закладные детали, лестницы, площадки обслуживания и т.п. Эти элементы легче, обычно крепятся после того, как каркас уже выровнен и зафиксирован.
5. Контроль и приемка. Завершающий этап – контроль качества монтажа. Технадзор проверяет все болтовые соединения (количество болтов соответствует проекту, гайки затянуты, при необходимости залокированы), сварные швы – на отсутствие видимых дефектов, размеры – на соответствие чертежам (пролет, высота, расположение узлов). Проводятся, если предусмотрены, испытания монтажных соединений (к примеру, испытание высокопрочных болтов крутящим моментом). После этого составляется акт о приемке смонтированных металлоконструкций. При выявлении отклонений – их устраняют: подтягивают болты, проваривают пропуски, правят положение элементов.
Нормативные требования к монтажу. Основной документ – СНиП 3.03.01-87 (актуализирован как СП 70.13330), где прописаны правила производства и приемки работ по монтажу стальных конструкций. Там регламентированы допуски на монтажные отклонения, требования к болтовым соединениям (например, не менее двух монтажных болтов временно на элемент до постоянного крепления), последовательность затяжки, шаг сварки при временном закреплении и т.п. Также действует ГОСТ 24297-2013 (контроль качества строительно-монтажных работ) – им руководствуются технадзор и авторский надзор при проверках.
Типичные проблемы и узкие места при монтаже:
· Несоответствие отверстий и размеров. Самая распространенная беда – нестыковка элементов на месте. Причина может быть и в чертежах (ошибки КМД), и в производстве (не по чертежу сделали). Проявляется это, когда кран подает балку к колоннам, а ее болты не лезут в дырки – отверстия не совмещаются на сантиметр. Или две смежные балки оказываются длинее, чем пролет – не входят между колонн. Монтажники в такой ситуации вынуждены искать выход: либо рассверливать отверстия (что ослабляет соединение), либо греть и гнуть элемент, либо вообще работу останавливать в ожидании переделанной детали. Все варианты плохи: тратится время, нарушается защита металла (сгоревшее покрытие, открытая свежая резка), а главное – увеличивается нагрузка на другие части конструкций, пока узел не собран.
· Ошибки при возведении. Бывает и так, что комплект МК идеальный, а проблемы создает человеческий фактор монтажников. Например, перепутали элементы: не глядя на маркировку, установили балку не в тот пролет (они могут отличаться по длине незначительно). Потом выясняется несоответствие, приходится демонтировать обратно – лишняя работа, потеря времени. Либо монтажники пренебрегают временными связями – “и так стоит” – а порыв ветра смещает не закрепленный каркас, что приводит к деформациям. Бывали случаи, когда погоня за скоростью заставляла монтажников нарушать технологию: например, не выставив колонны строго вертикально, сразу затягивали все болты – затем не могли состыковать перекрытие, получались щели в узлах. Приходилось расслаблять все и возвращаться назад, теряя часы.
· Погодные условия и организация работ. Монтаж стальных конструкций чувствителен к погоде – сильный ветер (>10 м/с) или обледенение могут остановить подъем элементов. Если график проекта не оставляет буфера, затяжные дожди или морозы приведут к отставанию. Плохая организация на площадке тоже мешает: например, захламленность – когда склад материалов мешает подъезду крана, или нехватка людей – бригада слишком мала, не успевает за смену закрепить всё, что кран подал.
· Отсутствие взаимодействия с проектировщиком и заводом. На монтаже почти всегда всплывают вопросы или мелкие несоответствия: скажем, столкнулись две детали, которых не было на одной схеме (коллизия между конструкцией и трубопроводом), или нужно уточнить, допустимо ли заменить один тип болта на другой (если часть метизов потерялась). Если нет оперативной связи с автором проекта (авторским надзором), бригада решает на месте своими силами, иногда неграмотно. Например, недостающие косынки могут “сварить из того, что было” без расчета – а потом выяснится, что ослабили конструкцию. Также если нет связи с заводом, а обнаружен бракованый элемент, монтажники могут просто сваркой нарастить кусок или вырезать отверстие автогеном, чтобы подогнать – но это нарушение технологии и проекта, снижающее надежность.
Последствия монтажных сбоев:
· Во-первых, срыв сроков строительства. Если стальной каркас не собран вовремя, следом задерживаются все остальные работы (кровля, стены и т.д.). Простой крана – это прямая финансовая потеря, простой бригады – тоже. Подрядчик может попасть на штрафы перед заказчиком, а завод – на штрафы перед подрядчиком, если виноват брак деталей.
· Во-вторых, увеличение стоимости. Любые переделки на монтаже (сверлить новые отверстия, варить дополнительные пластины) – это незапланированные работы, за которые кто-то платит. Если в контракте с заводом прописана ответственность за качество, то заводу могут выставить счет за дополнительные работы на площадке. Если же нет – все равно общая экономика проекта ухудшается, а заказчик запоминает негатив.
· В-третьих, риск травматизма и аварий. Металлоконструкции монтируются часто на высоте, подъем тяжелых элементов – опасное занятие. Когда что-то идет не по плану (элемент не встает, его долго удерживают краном, рабочие суетятся пытаясь пристыковать) – повышается риск несчастного случая. Плюс, временно недокрепленный каркас может обрушиться. В истории строительства есть примеры, когда из-за неустановленных временных связей рама здания сложилась под ветром; или из-за неверной последовательности монтажа упал пролет моста. Это крайние случаи, но они underscore важность следовать проекту и технологии.
· В-четвертых, повреждение конструкций. При грубом обращении на монтаже металл также страдает: удары кувалдой по фланцам, чтобы “втянуть” отверстия, ведут к деформациям; сварка в полевых условиях, особенно на сквозняке, грозит трещинами, если не соблюсти технику. Всё это снижает качество конечного сооружения, приводит к тому, что потребуется усиление или ремонт еще новому каркасу.
Как обеспечить успешный монтаж:
· Тщательная подготовка. До старта работ должно быть проведено совещание с участием всех сторон: проектировщик (автор), производитель (если возможно) и монтажная организация. Обсуждаются узкие места проекта, порядок надвижки конструкций, тяжелые узлы. Готовится Проект производства работ (ППР) на монтаж, где прописан поэтапный план: какие элементы в какой последовательности устанавливаются, какие краны применяются, где временные подпорки и растяжки. Монтажники, имея ясный ППР, реже совершают ошибки.
· Опытная бригада и оснащение. На такие работы ставят квалифицированных специалистов, лучше с опытом аналогичных сооружений. У бригадира должен быть полный комплект чертежей КМД и умение их читать. Инструмент – от нивелира и теодолита до динамометрических ключей – обязателен к применению. Нет смысла экономить на паре человек: лучше 8 монтажников, чем 5, потому что вдвоем не разнести 20-метровую связевую решетку и не прикрутить ее на высоте безопасно.
· Авторский надзор и связь с заводом. Обязательное условие качественного монтажа – оперативная поддержка проектировщика. Об этом подробнее в следующем разделе, но и здесь отметим: автор проекта должен периодически присутствовать или быть на связи для решения возникающих вопросов. Если же обнаружен производственный дефект (бракованный элемент), завод-изготовитель должен тоже подключиться – либо прислать замену, либо предложить способ исправления, согласованный с ГИПом. Когда все стороны в контакте, большинство проблем на монтаже решаются быстро и правильно.
· Контроль качества по ходу. Не ждать финала, а контролировать на каждом шаге – девиз хорошего монтажа. Прораб или инженер технадзора проверяют, плотно ли посажены элементы, все ли временные болты поставлены, нет ли прогибов или перекосов. Если, например, заметили растяжение отверстий при подтяжке болта – сигнал, что что-то не так, лучше сразу остановиться и выяснить. По завершении участка каркаса – промежуточная приемка: убедиться, что до зашивки конструкций в обшивку всё сделано по проекту.
Пример из практики (монтаж): При сборке одного цехового здания обнаружилось несовпадение отверстий между колонной и крановой балкой на высоте. Монтажники, не желая снимать обратно тяжелую балку, приняли решение расширить отверстия газорезкой прямо на весу. Балку прикрутили, но позже при проверке авторским надзором выяснилось, что размеры отверстий превысили допустимое – возникла овальность, и часть болтов почти не несла нагрузку. Пришлось потом усиливать соединение накладками, нанимать сварщика на высоте – то есть устранять дефект долго и дорого. Если бы завод оперативно привез нормальную пластину или монтаж отложили до согласования решения, было бы проще. Другой случай – более позитивный: на объекте столкнулись с тем, что в проекте не были учтены технологические проемы для монтажа оборудования, и одна из колонн мешала проносу крупногабаритного бака внутрь здания. Благодаря постоянному присутствию инженера авторского надзора решение нашли тут же: колонну временно не устанавливали, через проем завезли оборудование, а затем колонну смонтировали и приварили специальные усиления (по проектному решению, согласованному на месте). Таким образом, гибкость и коммуникация позволили избежать переделки всей конструкции.
Процесс монтажа металлоконструкций:
1. Подготовительные работы. До начала сборки проверяется готовность фундамента или опорных частей: точность установки анкерных болтов, ровность опорных плит, отсутствие мусора. Если основания не выверены, первый же установленный колонный станет криво. Монтажники при необходимости выполняют юстировку: очищают поверхности, выравнивают уровнем раствора или подкладывают регулируемые шайбы под опорные плиты колонн.
2. Монтаж несущих элементов. Установку обычно начинают с колонн: краном поднимают колонну, устанавливают на анкерные болты фундамента, временно раскрепляют (расстроповка после закрепления). Затем навешивают ригели, балки перекрытий или фахверковые фермы. Все соединения сразу фиксируют на прихваточные болты – то есть вставляют болты, но не делают окончательную затяжку, либо прихватывают сваркой (если соединение сварное) лишь точечно. Это дает возможность “сыграть” при подгонке.
3. Выверка геометрии и постоянное крепление. После того как основной “скелет” фрагмента каркаса собран вчерне (например, каркас одного шага здания), бригада производит геодезическую выверку: проверяют отвесность колонн (допуски по СНиП, скажем 1/500 от высоты), горизонтальность балок, прямоугольность пролетов. Если что-то отклонено – применяют домкраты, растяжки для корректировки положения. Далее, соединения окончательно закрепляют: все болты затягиваются нормативным моментом (ключом с динамометром), сварные швы полностью провариваются согласно чертежам.
4. Монтаж связей и второстепенных элементов. Устанавливаются связевые элементы – вертикальные и горизонтальные связи, раскосы жесткости. Они придают пространственную неизменяемость, после чего конструкция становится самоподдерживающейся. Также монтируются второстепенные конструкции: кронштейны, закладные детали, лестницы, площадки обслуживания и т.п. Эти элементы легче, обычно крепятся после того, как каркас уже выровнен и зафиксирован.
5. Контроль и приемка. Завершающий этап – контроль качества монтажа. Технадзор проверяет все болтовые соединения (количество болтов соответствует проекту, гайки затянуты, при необходимости залокированы), сварные швы – на отсутствие видимых дефектов, размеры – на соответствие чертежам (пролет, высота, расположение узлов). Проводятся, если предусмотрены, испытания монтажных соединений (к примеру, испытание высокопрочных болтов крутящим моментом). После этого составляется акт о приемке смонтированных металлоконструкций. При выявлении отклонений – их устраняют: подтягивают болты, проваривают пропуски, правят положение элементов.
Нормативные требования к монтажу. Основной документ – СНиП 3.03.01-87 (актуализирован как СП 70.13330), где прописаны правила производства и приемки работ по монтажу стальных конструкций. Там регламентированы допуски на монтажные отклонения, требования к болтовым соединениям (например, не менее двух монтажных болтов временно на элемент до постоянного крепления), последовательность затяжки, шаг сварки при временном закреплении и т.п. Также действует ГОСТ 24297-2013 (контроль качества строительно-монтажных работ) – им руководствуются технадзор и авторский надзор при проверках.
Типичные проблемы и узкие места при монтаже:
· Несоответствие отверстий и размеров. Самая распространенная беда – нестыковка элементов на месте. Причина может быть и в чертежах (ошибки КМД), и в производстве (не по чертежу сделали). Проявляется это, когда кран подает балку к колоннам, а ее болты не лезут в дырки – отверстия не совмещаются на сантиметр. Или две смежные балки оказываются длинее, чем пролет – не входят между колонн. Монтажники в такой ситуации вынуждены искать выход: либо рассверливать отверстия (что ослабляет соединение), либо греть и гнуть элемент, либо вообще работу останавливать в ожидании переделанной детали. Все варианты плохи: тратится время, нарушается защита металла (сгоревшее покрытие, открытая свежая резка), а главное – увеличивается нагрузка на другие части конструкций, пока узел не собран.
· Ошибки при возведении. Бывает и так, что комплект МК идеальный, а проблемы создает человеческий фактор монтажников. Например, перепутали элементы: не глядя на маркировку, установили балку не в тот пролет (они могут отличаться по длине незначительно). Потом выясняется несоответствие, приходится демонтировать обратно – лишняя работа, потеря времени. Либо монтажники пренебрегают временными связями – “и так стоит” – а порыв ветра смещает не закрепленный каркас, что приводит к деформациям. Бывали случаи, когда погоня за скоростью заставляла монтажников нарушать технологию: например, не выставив колонны строго вертикально, сразу затягивали все болты – затем не могли состыковать перекрытие, получались щели в узлах. Приходилось расслаблять все и возвращаться назад, теряя часы.
· Погодные условия и организация работ. Монтаж стальных конструкций чувствителен к погоде – сильный ветер (>10 м/с) или обледенение могут остановить подъем элементов. Если график проекта не оставляет буфера, затяжные дожди или морозы приведут к отставанию. Плохая организация на площадке тоже мешает: например, захламленность – когда склад материалов мешает подъезду крана, или нехватка людей – бригада слишком мала, не успевает за смену закрепить всё, что кран подал.
· Отсутствие взаимодействия с проектировщиком и заводом. На монтаже почти всегда всплывают вопросы или мелкие несоответствия: скажем, столкнулись две детали, которых не было на одной схеме (коллизия между конструкцией и трубопроводом), или нужно уточнить, допустимо ли заменить один тип болта на другой (если часть метизов потерялась). Если нет оперативной связи с автором проекта (авторским надзором), бригада решает на месте своими силами, иногда неграмотно. Например, недостающие косынки могут “сварить из того, что было” без расчета – а потом выяснится, что ослабили конструкцию. Также если нет связи с заводом, а обнаружен бракованый элемент, монтажники могут просто сваркой нарастить кусок или вырезать отверстие автогеном, чтобы подогнать – но это нарушение технологии и проекта, снижающее надежность.
Последствия монтажных сбоев:
· Во-первых, срыв сроков строительства. Если стальной каркас не собран вовремя, следом задерживаются все остальные работы (кровля, стены и т.д.). Простой крана – это прямая финансовая потеря, простой бригады – тоже. Подрядчик может попасть на штрафы перед заказчиком, а завод – на штрафы перед подрядчиком, если виноват брак деталей.
· Во-вторых, увеличение стоимости. Любые переделки на монтаже (сверлить новые отверстия, варить дополнительные пластины) – это незапланированные работы, за которые кто-то платит. Если в контракте с заводом прописана ответственность за качество, то заводу могут выставить счет за дополнительные работы на площадке. Если же нет – все равно общая экономика проекта ухудшается, а заказчик запоминает негатив.
· В-третьих, риск травматизма и аварий. Металлоконструкции монтируются часто на высоте, подъем тяжелых элементов – опасное занятие. Когда что-то идет не по плану (элемент не встает, его долго удерживают краном, рабочие суетятся пытаясь пристыковать) – повышается риск несчастного случая. Плюс, временно недокрепленный каркас может обрушиться. В истории строительства есть примеры, когда из-за неустановленных временных связей рама здания сложилась под ветром; или из-за неверной последовательности монтажа упал пролет моста. Это крайние случаи, но они underscore важность следовать проекту и технологии.
· В-четвертых, повреждение конструкций. При грубом обращении на монтаже металл также страдает: удары кувалдой по фланцам, чтобы “втянуть” отверстия, ведут к деформациям; сварка в полевых условиях, особенно на сквозняке, грозит трещинами, если не соблюсти технику. Всё это снижает качество конечного сооружения, приводит к тому, что потребуется усиление или ремонт еще новому каркасу.
Как обеспечить успешный монтаж:
· Тщательная подготовка. До старта работ должно быть проведено совещание с участием всех сторон: проектировщик (автор), производитель (если возможно) и монтажная организация. Обсуждаются узкие места проекта, порядок надвижки конструкций, тяжелые узлы. Готовится Проект производства работ (ППР) на монтаж, где прописан поэтапный план: какие элементы в какой последовательности устанавливаются, какие краны применяются, где временные подпорки и растяжки. Монтажники, имея ясный ППР, реже совершают ошибки.
· Опытная бригада и оснащение. На такие работы ставят квалифицированных специалистов, лучше с опытом аналогичных сооружений. У бригадира должен быть полный комплект чертежей КМД и умение их читать. Инструмент – от нивелира и теодолита до динамометрических ключей – обязателен к применению. Нет смысла экономить на паре человек: лучше 8 монтажников, чем 5, потому что вдвоем не разнести 20-метровую связевую решетку и не прикрутить ее на высоте безопасно.
· Авторский надзор и связь с заводом. Обязательное условие качественного монтажа – оперативная поддержка проектировщика. Об этом подробнее в следующем разделе, но и здесь отметим: автор проекта должен периодически присутствовать или быть на связи для решения возникающих вопросов. Если же обнаружен производственный дефект (бракованный элемент), завод-изготовитель должен тоже подключиться – либо прислать замену, либо предложить способ исправления, согласованный с ГИПом. Когда все стороны в контакте, большинство проблем на монтаже решаются быстро и правильно.
· Контроль качества по ходу. Не ждать финала, а контролировать на каждом шаге – девиз хорошего монтажа. Прораб или инженер технадзора проверяют, плотно ли посажены элементы, все ли временные болты поставлены, нет ли прогибов или перекосов. Если, например, заметили растяжение отверстий при подтяжке болта – сигнал, что что-то не так, лучше сразу остановиться и выяснить. По завершении участка каркаса – промежуточная приемка: убедиться, что до зашивки конструкций в обшивку всё сделано по проекту.
Пример из практики (монтаж): При сборке одного цехового здания обнаружилось несовпадение отверстий между колонной и крановой балкой на высоте. Монтажники, не желая снимать обратно тяжелую балку, приняли решение расширить отверстия газорезкой прямо на весу. Балку прикрутили, но позже при проверке авторским надзором выяснилось, что размеры отверстий превысили допустимое – возникла овальность, и часть болтов почти не несла нагрузку. Пришлось потом усиливать соединение накладками, нанимать сварщика на высоте – то есть устранять дефект долго и дорого. Если бы завод оперативно привез нормальную пластину или монтаж отложили до согласования решения, было бы проще. Другой случай – более позитивный: на объекте столкнулись с тем, что в проекте не были учтены технологические проемы для монтажа оборудования, и одна из колонн мешала проносу крупногабаритного бака внутрь здания. Благодаря постоянному присутствию инженера авторского надзора решение нашли тут же: колонну временно не устанавливали, через проем завезли оборудование, а затем колонну смонтировали и приварили специальные усиления (по проектному решению, согласованному на месте). Таким образом, гибкость и коммуникация позволили избежать переделки всей конструкции.
