Монтаж высотных сооружений – Мачт, башен, труб

1. Общие положения

Высотными называют сооружения, высота которых намного превышает их размеры в поперечном сечении. Такие сооружения работают на восприятие преимущественно горизонтальных нагрузок, основной из которых является ветровая (70-80%). К высотным сооружениям относятся вытяжные трубы (дымовые и вентиляционные), опоры антенных сооружений, метеорологи-ческие вышки, опоры воздушных линий электропередач и др. высота радио и телевизионных опор обычно 180…380м, вытяжных труб – 90…180м, радио-релейных опор – 50…120м, молниеотводов -170…230м. Конструктивно такие сооружения разделяются на стальные мачты и башни.

Мачта – вертикальное высотное сооружение, шарнирно или защемлено опирающееся на фундамент и удерживаемое натянутыми и наклонно идущи-ми к земле стальными канатами-оттяжками в один или несколько ярусов. Мачты имеют решётчатую конструкцию трёх- или четырёхгранного сечения или листовую в виде сплошной трубы. Мачты монтируются из секций 6…12м и соединяются между собой сваркой или на болтах.

Башня – вертикальное, свободно стоящее сооружение, жёстко защем-лённое в основании, что достигается надёжной анкеровкой ствола башни к фундаменту. В большинстве случаев башни выполняются в виде простран-ственных конструкций, имеющих форму призмы или пирамиды, часто с не-большими переломами в очертании поясов по высоте. Башни представляют собой решётчатые конструкции из трубчатых, прокатных или сварных профи-лей. Трубчатое сечение экономичнее, так как у труб аэродинамическое сопро-тивление ветру меньше, что позволяет выполнить более тонким сечение кон-струкции. Поперечное сечение – треугольник, квадрат, шестигранник, восьми-гранник. По центру башен предусматриваются вертикальные конструкции для шахт лифтов, лестниц, технологических устройств. Стыки поясов и решётки башен могут быть сварными или болтовыми.

Мачты экономичнее башен по расходу металла и стоимости. При высоте до 150м стоимость мачт на 25…30% ниже.

При возведении высотных сооружений наиболее распространены следу-ющие методы:

• наращивание конструкций в проектном положении – поярусное воз-ведение снизу вверх;
• монтаж поворотом – предварительная сборка сооружения на земле в горизонтальном поолжении с последующим поворотом вокруг шарнира в вертикальное проектное положение;
• подращивание конструкции – сборка в вертикальном положении, начиная с самых верхних секций, их подъём, подведение под них последующих секций, их общий подъём до полного выдвижения всего сооружения.

2.Монтаж башен и мачт наращиванием

Наращивание – поярусный монтаж секций (или элементов) от нижних отметок к верхним с использованием различных монтажных механизмов. Этот метод широко распространён при устройстве башен высотой до 100м. При наращивании монтаж ведут до определённых отметок монтажным кра-ном, установленным на земле А затем другим механизмом, установленным или закреплённом на смонтированных конструкциях. Этот механизм после-довательно перемещается по смонтированным конструкциям по мере возве-дения башни и осуществляет поэлементный монтаж.

Монтаж наращиванием осуществляется при помощи следующих мон-тажных механизмов (рис.15.1.):

• переставным краном типа кран-укосина, состоящий из стойки дли-ной 8,5м, которая нижней и верхней частями крепится к элементам возводимой башни, и стрелы длиной 28м, шарнирно соединённой с нижней частью стойки и с верхней частью – полиспастом. Грузо-подъёмность крана до 6.5т. недостатки крана-укосины заключаются в невозможности монтировать башню пространственными блоками, частых и трудоёмких перестановках механизма по высоте;
• универсальными подвесными самоподъёмными кранами – все мон-тажные работы выполняют только на высоте, для использования крана требуется свободное от конструктивных элементов внутреннее пространство башни;
• ползучими самоподъёмными кранами, которые опираются на уже смонтированные ими конструкции и по мере возведения сооружения перемещаются по вертикали на вновь установленные секции. Кран конструктивно решён в виде решётчатого ствола со стрелой и пере-мещающейся обоймой. Она служит для закрепления крана в рабочем положении на сооружении и для перемещения стола крана по верти-кали на следующую стоянку. Перемещение крана осуществляется с помощью специальных блоков и лебёдок.

В условиях стеснённой площадки возможен монтаж сооружений с помощью приставных кранов. Устойчивость крана обеспечивается специаль-ными опорными рамками, которыми кран крепится к смонтированной части сооружения. Ствол крана выдвигают вверх по мере монтажа башни с помо-щью полиспастов, расположенных в опорном устройстве крана. При подъёме полиспастами он скользит вверх по направляющим, находящимся в верхней части опорного устройства и на опорных рамках.

Для монтажа крупноблочных конструкций башни, установки и замены технологического оборудования, верхних частей высотных сооружений используют вертолёты. Часто применяются вертолёты при монтажных рабо-тах в труднодоступной местности и стеснённых строительных площадках. Широкое использование вертолётов для монтажных работ сдерживается их недостаточной грузоподъёмностью и высокой стоимостью в эксплуатации. 

 

 3. Монтаж поворотом вокруг шарнира

Метод поворота вокруг шарнира заключается в установке полностью собранной в горизонтальном положении (на земле) и закреплённой в опорной точке конструкции в вертикальное (проектное) положение, без перемещения по горизонтали.

Наиболее часто этот метод применяется для башен высотой 40…100м; мачт и опор - до 75м. монтаж высотных сооружений методом поворота явил-ся результатом стремления к выполнению основного объёма монтажных ра-бот на низких отметках и в безопасных условиях.

Сборку осуществляют на земле в горизонтальном положении с исполь-зованием автокрана. Пояс нижнего яруса сооружения закрепляют в шарнирах. Которые устанавливают на фундаментах. Подъём в вертикальное положение осуществляют вокруг шарнира с помощью лебёдок тяговых полиспастов и падающей стрелы, которую могут заменить шевры, неподвижные и наклоня-ющееся мачты, краны и другие монтажные механизмы.

Конструкцию (башню, мачту) не только полностью собирают на земле, но и монтируют большую часть технологического оборудования (антенны, кабели, изоляторы, лестницы и др.).

Поворот вокруг шарнира проходит в два этапа: первый – от начала по-ворота до положения неустойчивого равновесия, когда центр тяжести башни проходит через поворотный шарнир, после чего наступает второй этап, когда включаются в работу тормозные оттяжки и полиспасты, обеспечивающие плавное опускание опорных башмаков на фундаменты (рис.15.2.).

Существует несколько разновидностей метода, которые в большей сте-пени зависят от применяемого монтажного оборудования:

• чистый метод поворота, когда одну часть сооружения собирают на собственном фундаменте, а другую монтируют на земле и с помощью такелажного оборудования поворачивают и соединяют с уже смонтиро-ванной частью;
• подъём с дотягиванием полиспастом применим в тех случаях, когда грузоподъёмность и вылет стрелы крана непозволяют поднять и устано-вить конструкцию в проектное положение. С помощью самоходного крана конструкцию, закреплённую на фундаменте, поднимают до про-межуточного положения. Далее включают в работу тяговые полиспасты - это один из самых простых и удобных способов, требующий наличия самоходного крана и минимального такелажного оборудования. Он нашёл самое широкое распространение при возведении опор ЛЭП, теле-башен небольшой высоты, опор радиорелейной связи, наблюдательных вышек;
• монтаж поворотом с помощью падающей стрелы. Осуществляется с использованием специальной стойки, закреплённой на фундаменте или закрепляемой на земле, которая помогает осуществить поворот башни вокруг шарнира. Для монтажа применяют оборудование, состоящее из тяговых полиспастов и «падающей стрелы».
• безъякорный способ – заключается в том, что не требуется устрой-ства якорей на основные усилия. Конструкцию поднимают мачтой, причём устойчивость мачты обеспечивают расчалками, закреплёнными за поднимаемую конструкцию. Низ мачты удерживают от сдвига поли-спастом, соединённым с основанием поднимаемой опоры.в процессе подъёма положение мачты относительно опоры не остаётся неизмен-ным: её поворачивают вместе с поднимаемой опорой, но так точки, во-круг которых они поворачиваются, различны, то положение их отно-сительно друг друга меняются. При подходе к проектному положению опору удерживают тормозным полиспастом. Для этого метода требуется большая территория для расстановки монтажного оборудования.

Все рассмотренные варианты монтажа сооружений поворотом вокруг шарнира используют только для сооружений высотой до 90…120м из-за зна-чительных монтажных усилий, возникающих в момент отрыва конструкции от земли.

4. Монтаж подращиванием

Монтаж методом подращивания заключается в том, что на низких отметках уже частично возведённой конструкции начинают монтаж верхних ярусов. которые циклично выдвигают вверх и по мере их выдвижения, снизу подращивают секции нижерасположенных ярусов.

Применяется для сооружений с высотой до 300…400м.

Для производства монтажных работ сооружение разделяют на два блока: нижний и верхний. Нижний блок (пирамидальный в плане) возводят способом наращивания с помощью башенных или самоходных кранов. Высо-та нижнего блока определяется возможностями монтажных механизмов и техническими решениями по защемлению верхнего блока при выдвижении. Нижний блок при этом становится частью монтажной оснастки, воспринимает монтажные нагрузки и воздействия при выдвижении верхнего блока. На нём закрепляют направляющие и другие монтажные приспособления.

После монтажа нижней, пирамидальной части сооружения, на рельсо-вых путях, в непосредственной близости от возводимого высотного сооруже-ния собирают стенд, на котором осуществляют укрупнительную сборку сек-ций верхнего блока. Собранные на стенде секции подают под основание ниж-него блока с помощью полиспаста и электролебёдки.

Верхний блок собирают частями (секциями) внутри нижнего блока. Выдвижение секции вверх осуществляют с помощью грузовых полиспастов или гидроподъёмников. Поднятую секцию совмещают с нижней частью предыдущей и закрепляют на болтах или сваркой. После подъёма очередной секции собирают и готовят к подъёму следующую. Последовательность работ приведена на рис.15.3.

Подращивание - наиболее технологичный и современный метод монтажа.