CC BY
23УДК 69.05.9.7
ОБОСНОВАНИЕ И РАЗРАБОТКА ТЕХНОЛОГИИ И ОРГАНИЗАЦИИ ВОССТАНОВИТЕЛЬНЫХ РАБОТ ПО РЕКОНСТРУКЦИИ ВОДОНАПОРНОЙ БАШНИ
«БЕЛЫЙ БАССЕЙН» В Г. ФЕОДОСИЯ
Василий Шаленный, Никита Кощеев.
Крымский Федеральный Университет им. В.И. Вернадского
Академия Строительства и Архитектуры, Крым
295943 г. Симферополь, ул. Киевская, 181
Кафедра ТОУС, eop-napks@yandex.ua
Аннотация. Приведено обоснование актуальности реконструкции объектов коммунального хозяйства, исследование состояния и характеристик объекта, выявлен комплекс необходимых мероприятий по восстановлению функций объекта, выбор и обоснование организационных решений производства восстановительных работ по реконструкции водонапорной башни, направленных на уменьшение себестоимости производства работ, затрат труда и времени на реконструкцию выбранного объекта, детальная разработка выбранной технологии и организации производства работ и целесообразности ее применения на стройплощадке.
Ключевые слова: технология и организация, памятник промышленной архитектуры, реконструкция, организационно-технологические схемы, восстановительные работы, эффективность, водонапорная башня.
ПОСТАНОВКА ЗАДАЧИ ИССЛЕДОВАНИЙ
До 2014 года обеспечение водой Республики Крым на 86,7% осуществлялось за счет днепровской воды, поступающей по СевероКрымскому каналу. В силу климатических особенностей, водоснабжение на полуострове также обеспечивалось за счет подземных источников - на 5,8%, местного стока - на 7,2%, а также морской воды путем опреснения - на 0,3%. Однако, в 2014 году в результате прекращения поступления воды по Северо-Крымскому каналу, на полуострове возник существенный дефицит водных ресурсов (Рис.1).
Цабрйноюды Мстиаыоеэыовод.ы »Потери йоды
Рис.1. Динамика водопотребления в Республике Крым за период 2004-2014 годы, млн. куб. м (данные Министерства экономического развития Республики Крым [1])
В этих условиях возрастает актуальность таких сооружений как водонапорные башни, существенным преимуществом которых является создание резервного запаса воды в емкостях. В случае обстоятельств непреодолимой силы, таких как незапланированное прекращение подачи
электроэнергии, существующего объема воды в резервуарах башни должно хватить, как минимум, на период подключения насосно-силового оборудования к альтернативным источником питания.
Цель научно-исследовательской
квалификационной работы - сократить дефицит и повысить надежность водоснабжения, с минимизацией затрат на производство работ по восстановлению несущих, ограждающих конструкций и отделочных покрытий, а также инженерного оборудования водонапорной башни «Белый бассейн» в г. Феодосия.
Задачи работы:
1. Анализ состояния вопроса и объекта исследования с оценкой возможности его дальнейшего использования по прямому назначению и как памятника промышленной архитектуры конца XIX века; рассмотреть и сравнить возможные к применению и эффективные по стоимости, трудоемкости и продолжительности производства организационно-технологические решения, реализующую намеченную цель работы;
2. Выбор эффективного решения по организации производства строительных и инженерных работ по восстановлению памятника промышленной архитектуры конца XIX века -водонапорной башни «Белый бассейн» в г. Феодосия с дальнейшей детальной разработкой выбранного.
АНАЛИЗ ИССЛЕДОВАНИЙ И ПУБЛИКАЦИЙ
С развитием технического прогресса, водонапорные башни, служившие
для регулирования напора воды и создания её запаса, постепенно утратили свои первоначальные функции.
Учитывая архитектурные особенности этих сооружений и сочетание их с городскими пейзажами, башни прошлого века до сих пор продолжают вызывать огромный интерес общественности. Сегодня путем реконструкции водонапорным башням придают различные функции и назначение, обычно не изменяя их первоначального облика. Таким образом, пытаясь сохранить историческое и культурное наследие, придают данным объектам другое целевое назначение.
Так, к примеру, в Санкт-Петербурге, по ул. Шпалерная, 56, в ходе проведения реконструкции, водонапорная башня была переоборудована под «Музей воды» [2, с.8-9], а в Томске водонапорной башне продлили жизнь, реконструировав ее под жилой дом [3], или в г. Владимир в 1975 году, здание водонапорной башни было реконструировано и приспособлено под музей-экспозицию «Старый Владимир» [4].
К таким объектам относится и водонапорная башня "Белый бассейн", 1898 года постройки и являющаяся памятником промышленной архитектуры конца XIX века. Сооружение расположено в г. Феодосия по ул. Русская 77-а, на перекрестке Симферопольского шоссе и улицы Боевая, известная среди местных жителей, как «Белый бассейн» (Рис. 2).
Рис.2. Общий вид объекта модернизации
Водонапорная башня сегодня
функционирует и используется для производственно-хозяйственных нужд Крымской железной дороги, а также снабжения части города водой на прилегающей к ней территории. В 1979 г. решением Крымского облисполкома от 22.05.1979г., № 284 поставлено на учет как памятник архитектуры и строительства.
В 2012 г. объект внесен в государственный реестр недвижимых памятников Украины, охр. № 4827-АР. Принимая к вниманию изложенные факты, целесообразно продлить жизненный цикл рассматриваемого объекта, не меняя его первоначального назначения и внешнего облика.
ОСНОВНОЙ РАЗДЕЛ
Результаты обследования
конструктивного решения и технического состояния. Водонапорная башня шатрового типа,
наполняется от самотечного водовода. Внешняя поверхность опорной части (ствола) выполнена в виде восьмиугольной призмы. Внутренняя -цилиндрическая, с переменным сечением по высоте несущей стены. Башня разделена на три этажа устройством перекрытий, с площадок которых производится обслуживание запорной арматуры трубопровода и осмотр опорных конструкций резервуаров. Резервуары металлические с цилиндрической стенкой и несущим днищем. Междуэтажная лестница расположена внутри сооружения и опирается на консоли, заделанные в кладку стены. Конструкции лестницы металлические, проступи - деревянные. По первому этажу выполнена наружная облицовка общей толщиной 300 мм. Второй и третий этаж оштукатурены с последующей окраской. По внутренней поверхности стен надземной части осуществлена многослойная окраска известковыми составами. Несущими конструкциями для нижнего резервуара V = 90 м3 является плоская горизонтальная рама из составных двутавров с заклепочными соединениями. Расстояние между главными балками - 4520 мм, между второстепенными - 4460 мм. Главная балка: высота - 840 мм; - толщина стенки - 14 мм; - уголок для поясов - 85 х 85 х 12 мм. Сверху на раме расположено металлическое опорное кольцо (швеллер Н = 500 мм), на которое и установлен нижний металлический резервуар.
Основываясь на заключении о техническом состояние несущих конструкций водонапорной башни, проведенных в 2013 году институтом «КрымНИИпроект», а также на визуальном осмотре сооружения, был установлен комплекс необходимых мероприятий по усилению и замене отдельных конструкций водонапорной башни с учетом архитектурных особенностей сооружения и заключающийся в следующем:
1) Восстановить техническое состояние железобетонных площадок в следующей последовательности:
- очистить поверхностные участки перекрытия от отслаивающихся частей бетона;
- оголившуюся арматуру и метал несущих балок очистить от коррозии с последующим нанесением защитного состава;
- восстановить защитный слой бетона специальным раствором;
2) Заменить ветхие и поврежденные деревянные элементы кровельной стропильной системы.
3) Провести очистку метала балок, поддерживающих нижний резервуар, от продуктов коррозии с последующей антикоррозионной защитой. Предварительно выполнить усиление поврежденных конструкций, обеспечив при этом несущую способность, соответствующую первоначальному уровню.
4) Исходя из состояния нижнего металлического резервуара, следует предусмотреть замену существующей емкости V = 90 м3 на полипропиленовую аналогичного объема, усиленную металлическими бандажами. Для усиления поддерживающей конструкции бака предполагается в качестве основания выполнить железобетонную монолитную плиту, с опиранием на существующую раму из составных двутавров. Плиту выполнить из тяжелого бетона класса В25 W4 плотностью не менее 2400 кг/м3. Армирование выполнить отдельными стержнями и сетками из стали, горячекатаной арматуры А400С (основная арматура) или из стали ГОСТ 5781-82, АШ (основная арматура) и А1 (поперечная рабочая и конструктивная). Арматуру соединять вязальной проволокой.
5) Учитывая плачевное состояние фасада сооружения, а также тот факт, что объект является памятником промышленной архитектуры конца Х1Х века, необходимо произвести работы по поддержанию архитектурно-художественного убранства фасада.
Принимая во внимание стесненные условия производства работ внутри объекта, существенной проблемой является замена металлической емкости объемом 90 м3 на полипропиленовую емкость аналогичного объема. Поэтому, для выбора эффективного метода организации производства работ, были рассмотрены следующие возможные варианты организационно-технологических схем:
При помощи башенного крана КБ-674А (Рис.3) демонтировать элементы кровли, затем демонтировать емкость объемом 220 м3, расположенную на отметке 18,950 м относительно пола первого этажа, разобрать технологическое перекрытие на отметке 17.080 м, после чего произвести демонтаж емкости 90 м3 на отметке 11,120 м, далее на отметке 11.110 м, в качестве основания под полипропиленовый бак, выполнить железобетонную монолитную плиту с опиранием на существующую раму из составных двутавров. После набора бетоном прочности, с помощью того же башенного крана установить на перекрытии полипропиленовый бак, дополнительно усилив его металлическими бандажами. Далее, в обратной последовательности, произвести монтаж и установку ранее демонтированных конструкций. Произвести зачистку и гидроизоляцию емкости объемом 220 м3. В завершение реконструкции, с инвентарных лесов, произвести окраску фасада.
Используя автовышку ВС - 22.02Э демонтируем оконную раму на отметке 12.860 м, в оконной раме обустраиваем монтажный проем, после чего, в него, при помощи автокрана КС - 4572 (Рис.4), устанавливаем кран типа «в окно» КОР-200, на отметке 11,120 м, разрезаем емкость объем 90 м3 на листы весом, допустимым к перемещению вручную. Транспортировку листов производим при помощи крана типа «в окно» КОР-200. После
демонтажа емкости, устраиваем перекрытие - опору под полипропиленовую емкость, после набора прочности бетона, краном КОР-200, небольшими сегментами заводского изготовления,
транспортируем и собираем полипропиленовую емкость, которая затем сваривается, устанавливается и испытывается, а также усиливается стальными бандажами непосредственно внутри сооружения. Изоляцию емкости объемом 220 м3 производим используя навесные раздвижные лестницы. По завершению производим демонтаж приспособлений, устанавливаем оконную раму, производим окраску фасада.
С целью выбора эффективного решения по технологии и организации производства работ, учитывая экономические показатели себестоимости производства работ, трудозатраты рабочей силы, а также сроки выполнения работ по реконструкции водонапорной башни «Белый бассейн», были составлены калькуляции трудозатрат и заработной платы, для каждого из представленных вариантов. Результирующие показатели: технологическая схема № 1: - нормативные затраты труда рабочих - 2 625 чел.-час.; - заработная плата рабочих - 484 067 руб.; технологическая схема № 2 - нормативные затраты труда рабочих - 977 чел.-час.; - заработная плата рабочих - 153 753 руб.
Таким образом, для дальнейшей детальной разработки принят второй вариант организационно-технологической схемы с использованием крана типа «в окно» и его установкой при помощи автокрана КС-4572, Рис. 5. Основные указания по производству работ для выбранной схемы кратко сводятся к нижеследующему.
1. Демонтажные (демонтаж емкости на 90 м3) - работы выполняются вручную с монтажных подмостей, изготовленных по индивидуальному заказу, с инвентарных подмостей, с лестницы -стремянки трехсекционной раздвижной, ножки которой можно устанавливать на разной высоте. В качестве подъемного механизма используется упомянутый легкий поворотный кран типа «в окно» КОР-200 с поворотной стрелой Ь = 980 - 1260 мм [8, с. 354].
2. До начала работ по демонтажу металлической емкости в водонапорной башне рекомендуется заменить деревянный настил вокруг емкости. После замены настила приступить непосредственно к демонтажу. Работы веси в следующей последовательности:
- замерить толщину металла и вычислить размеры листа, которые по весу может нести рабочий-мужчина (30-35 кг). Размеры листа также должны быть доступны для переноса вручную;-непосредственно резку металла начинать с верха ёмкости, на стене ёмкости мелом нанести размеры вырезанной части листа;- просверлить отверстия в вырезанном листе и сохраняемой стенке;- после резки одной из вертикальных сторон листа через отверстия скрепить лист и стенку ёмкости.
Рис.3. Организационно технологическая схема производства работа по варианту №1
£цуч£ХО*1гаал
Р/ИИА * Я* Г* ЧЯ
чаыщпЗюяшие на
УН руссиэп
Рис.4. Технологическая схема организации подготовительных работ по варианту №2
Рис.5. Технологическая схема производства монтажно-демонтажных и железобетонных работ с
использованием крана «в окно» (разрез)
- разрезать вторую вертикальную сторону листа и тоже скрепить;
- разрезать нижнюю сторону листа, застропить отрезанный лист, открепить от стенок емкости и опустить на пол (настил), где его принимает другой рабочий и доставляет к монтажному проему;
- у проема на подмостях из лестницы-трансформера должен находиться другой промежуточный рабочий (монтажный проем находится от пола на высоте 1,7 м), который принимает лист и передает непосредственно в проем стропальщику;
- стропальщик стропит один или несколько листов и краном «в окно» спускает вниз через монтажный проем;
- внизу принимают срезанные листы, складируют, затем грузят на машину и вывозят на металлолом.
3. Бетонирование опорной железобетонной плиты на отметке 11.110 м от уровня пола первого этажа, производится вручную из приготовленной в бетоносмесителе на земле смеси. Транспортировка готовой смеси с уровня земли производится в малогабаритных емкостях при помощи того же крана типа «в окно» КОР-200, установленного в монтажном проеме на отметке 12.860 м.
4. Мелкоштучный монтаж и сварка конструкций нижнего резервуара из пластика, испытание на прочность и герметичность, монтаж стальных бандажей.
Кровельные и отделочные работы, устройство технологических трубопроводов и оборудования.
ВЫВОДЫ
В ходе детальной разработки научно обоснованной и выбранной технологии и организации работ по реконструкции объекта культурного наследия, водонапорной башни «Белый бассейн», было установлено, что принятая таким образом организационно технологическая схема соответствует поставленным задачам и, применительно к данному объекту, является эффективным решением по организации производства строительных работ, позволяющим сэкономить время и уменьшить себестоимость реконструкции в целом, при этом, обеспечивая долговременную и безопасную эксплуатацию социально-значимого объекта инфраструктуры коммунального хозяйства Республики Крым.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Концепция разработки стратегии социально-экономического развития Республики Крым на долгосрочный период (промежуточный итог работы по подготовке проекта стратегии) Приложение 1. Анализ социально экономического, ресурсного и экологического состояния Республики Крым /Министерство экономического развития Республики Крым
http://minek.rk.gov.ru/file/File/2015/docs/strateg/st rateg_konc/strateg _pr1.pdf;
2. Пчельников В.Н., Дзюба А.В. Актуальность реорганизации деградирующих территорий //Строительство и техногенная безопасность. - 2014.
- №49. - С.5-11.
3. Знаменитая водонапорная башня в Томске //[электронный ресурс] http://shabanov-f.livejournal.com/259174.html (дата обращения 26.12.2016);
4. Музей «Старый Владимир» в водонапорной башне // [электронный ресурс] http://www.tourister.ru/ world/europe/russia/city/ vladimir/museum/22459 (дата обращения 26.12.2016);
5. Кирнев А.Д. Строительные краны и грузоподъемные механизмы: справочник Ростов н/Д: Феникс 2013. — 666с.
6. Николенко И.В., Котовская Е.Е. Методика и анализ подбора насосных агрегатов для насосных станций подкачки систем водоснабжения -//Строительство и техногенная безопасность. - 2014.
- №51. - С.112-121.
7. Николенко И.В., Котовская Е.Е. Оценка энергетической эффективности работы агрегатов насосных станций //Строительство и техногенная безопасность. - 2016. - №4(56). - С.112-121.
8. Романенко Т.Н., Федоркин С.И., Шаленный В.Т. Утепление ограждающих конструкций. - "East West" Association for Advanced Studies and Higher Education GmbH, Am Gestade 1, 1010 Vienna, Austria, 2016. - 365с.
9. Савйовский В. В. Технология реконструкции /В. В. Савйовский. - Х. : Основа, 1997. - 256 с.
10. Технология и организация монтажа строительных конструкций: Справочник /Под ред. В.К. Черненко, В.Ф. Баранникова. - К.: Будивэльнык, 1988. - 276 с. -ISBN 5-7705-0269.
11. Цопа Н. Особенности управления энергосбережением в инвестиционно-строительном комплексе //Строительство и техногенная безопасность. - 2016. - №2(54). - С.54-59.
12. Шаленный В. Т. Организационно-технологические аспекты энергосбережения при модернизации производства конструкций и зданий из бетона. - Днепропетровск: Наука и образование, 2002. - 200 с.
SUBSTANTIATION AND DEVELOPMENT OF TECHNOLOGY AND ORGANIZATION OF RECONSTRUCTION WORK OF THE WATER TOWER «WHITE POOL»
Summary. The analysis of the current relevance of the reconstruction of utilities, a study of the status and characteristics of the object, the revealed complex of necessary measures on restoration of functions of an object, selection and justification of technical solutions organization of production of restoration works on reconstruction aimed at reducing the cost of production of works, cost of labor and time for the reconstruction of the selected object, the detailed design of the selected technology of the organization of works and confirmation of the possibility of its use on the site.
Key words: technology of the organization, the monument of industrial architecture, reconstruction, organizational and technological scheme, recovery efficiency, water tower.
