Что такое тоннельная опалубка в строительстве

Тоннельную опалубку применяют для одновременного возведения стен и перекрытий за один цикл бесшовного бетонирования. Такой метод снижает риски деформации конструкций, обеспечивает точную геометрию и гладкость монолитных элементов. Данная система была разработана для быстрой прокладки транспортных коммуникаций и подземных сооружений. В настоящее время это оборудование используют при возведении тоннелей, в строительстве зданий и объектов с типовой архитектурой, где планировкой предусмотрено минимальное количество проемов. В статье рассмотрим, что такое тоннельная опалубка в строительстве, особенности и преимущества конструкции.

Определение и назначение

Крупноразмерные блоки, предназначенные для одновременного бетонирования двух противостоящих стен и перекрытия, собирают в модули из П-образных или Г-образных секций. Тоннельная опалубка позволяет за один цикл заливать горизонтальные и вертикальные элементы. Такой подход обеспечивает формирование прочных железобетонных сооружений без холодных швов, с высокой несущей способностью. Стальные модули используют многократно, оборачиваемость составляет более 800 циклов заливки раствора.

Технологию используют в строительстве тоннелей различных типов, в возведении водоводов и гидротехнических объектов. Опалубка способна выдерживать давление бетонной массы до 90 кН/м², применяется при открытом и закрытом способах бетонирования. Весь процесс заливки стен и перекрытий занимает минимум времени. Одна захватка длиной в 12 м требует всего 1-2 дня работы. Система получила название «тоннельная», потому что была разработана для строительства тоннелей круглого и прямоугольного сечения. В настоящее время систему используют для возведения типовых зданий, включая высотки с минимальным количеством технологических проемов, строительства длинных пролетов и коридоров.

Конструкция тоннельной опалубки

Система тоннельной опалубки проектируется с достаточной для давления бетонной массы несущей способностью, что достигается за счет ребер жесткости (дополнительных поперечных балок). Для возведения более высоких потолков применяются специальные щиты и дополнительные фиксирующие опоры. Перед формированием монолитной конструкции закладывается арматурный каркас. Основные элементы тоннельной опалубки:

1. Вертикальные и горизонтальные щиты, которые формируют опалубочную геометрию. Изготавливаются из стали, алюминия или фанеры.
2. Каркас из продольных балок, поперечных связей и стоек, которые обеспечивают прочность конструкции.
3. Соединительные элементы для крепления щитов к каркасу (шпонки, замки, шкворни и стяжки).
4. Опорные домкраты и винтовые стойки, которые фиксируют конструкцию на основании и обеспечивают устойчивость всей конструкции.
5. Шарнирно-ломающиеся подкосы для точной юстировки конструкции под проектные размеры.
6. Дополнительная оснастка (ригели, распалубка) для формирования различных конфигураций щитов под особенности проекта.

В комплект входит металлический формообразователь, оснащенный специальным оборудованием для подачи бетона, контролем уровня раствора (окна и клапаны для бетонирования) и электровибраторами для уплотнения бетонной смеси. Для перемещения формообразователя используется механизированная тележка. Самодвижущаяся система автоматической подачи цементной массы, установленная на рельсовом ходу, работает на верхнем уровне рабочих подмостей, что значительно упрощает процесс.

Виды опалубки

Объемно-переставная тоннельная опалубка собирается в модули в виде цельных П-образных или половинчатых Г-образных конструкций (для сооружений круглого сечения используют блоки в виде сферы или полусферы):

1. П-образная (сферическая). Цельная конструкция, предназначенная для одновременной заливки двух стен и перекрытия. Такой подход позволяет сократить количество технологических операций.
2. Г-образная (полусферическая). Каждый модуль состоит из двух полусекций, которые соединяются между собой, образуя необходимую форму. Такая конфигурация удобна при работе в условиях ограниченного пространства.

Использование сборных модулей позволяет ускорить строительство и формировать пролеты значительной протяженности. Длина одного модуля составляет 1,25-2,5 м. Из нескольких секций собирается захватка длиной до 12 м. При применении стандартной оснастки высота перекрытий, как правило, не превышает 2,5 м.

Преимущества системы

Конструкция отличается простой сборкой и демонтажем за счет модульного принципа, все манипуляции занимают минимум времени. Щиты и отбортовку изготавливают и оснащают под требования конкретного проекта с расчетом несущей способности, что исключает риск деформации из-за чрезмерной перегрузки. Обогрев рабочей зоны организуется быстро: достаточно закрыть периметр пологом и установить тепловую пушку.  Основные плюсы тоннельной опалубки:

1. Демонтаж осуществляется краном, ослабляют фиксацию и извлекают формообразующие элементы. Повторная установка не требует доработок, достаточно очистить поверхности и нанести смазку.
2. Одновременное бетонирование стен и перекрытий позволяет полностью завершить один этаж за один цикл заливки. В сравнении с щитовой опалубкой, темпы строительства ускоряются до двух раз.
3. Цельность конструкции с минимальным количеством холодных швов обеспечивает высокую прочность монолитных элементов и долгий срок службы возводимого объекта.
4. Система подходит для всепогодного применения. Металлические палубы хорошо поддаются прогреву, что позволяет сохранять рабочие условия даже при температуре до −25°C. Внутренний обогрев выполняется с малыми потерями тепла, способствует набору прочности бетона.
5. Опалубка подходит для строительства в условиях ограниченного пространства, что особенно важно при застройке в городской среде.
6. Конструкция распределяет нагрузку равномерно по периметру, что необходимо для строительства в сейсмоопасных регионах.
7. Заливка допускается в совмещении с электромонтажными работами, чтобы ускорить темпы реализации проекта.
8. Отклонение геометрии возводимых помещений по высоте и ширине составляет не более 5 мм.

Экономической эффективности тоннельной опалубки способствует многократная оборачиваемость металлических элементов (до 1000 циклов без ремонта). Облегчается монтаж, снижается потребность в дополнительной крановой технике. Металлические щиты обеспечивают высокую точность заливки, что уменьшает объем отделочных работ.

Области применения

Тоннельная опалубка подходит для реализации проектов, где требуется высокая скорость строительства и минимальное количество технологических швов. За счет одновременного формирования стен и перекрытий технология обеспечивает сокращение сроков и устойчивость конструкций при равномерной нагрузке. Систему используют в строительстве сооружений, для которых важна жесткость железобетонных элементов, повторяемость геометрии и минимизация ручных операций:

• в жилищном строительстве применяется при возведении типовых многоэтажных домов с небольшим числом проемов;
• на промышленных объектах используется для сооружений с длинными коридорами и пролетами, где важны прочность и скорость выполнения работ;
• в транспортной инфраструктуре подходит для устройства подземных коммуникаций, включая тоннели и коллекторы.

Система удобна для застройки в условиях тесной городской среды, благодаря компактности и возможности работы на ограниченной площади. Применение металлических модулей делает технологию пригодной для повторного использования на нескольких типовых объектах. Высокая точность отливки позволяет обойтись без трудоемкой доработки поверхности, что особенно важно при серийном строительстве.

Технология сборки и демонтажа

Установка и разборка тоннельной опалубки включают несколько последовательных этапов, каждый из которых требует точного соблюдения проектных решений и применения грузоподъемной техники. Перед началом работ определяют объем конструкции, разрабатывают схему сборки, рассчитывают количество щитов и крепежных элементов. Установка выполняется прямо на строительной площадке.

1. Работы начинаются с подготовки основания, площадку выравнивают, уплотняют. 
2. Выполняют гидроизоляцию, наносят осевые разметки и монтируют опорные элементы, включая стойки и подъемные домкраты.
3. Затем переходят к сборке, устанавливают вертикальные щиты, соединяют с потолочными с помощью стяжек и других фиксаторов. Для придания жесткости монтируют подкосы. 
4. После чего укладывают и закрепляют внутри формы арматурный каркас, устанавливают закладные элементы, выпуски под технологические отверстия.
5. Приступают к поэтапной заливке бетона, уплотняя смесь с помощью вибраторов.

Когда бетон наберет не менее 80% проектной прочности, выполняют демонтаж для повторения цикла заливки на последующем участке. Сначала снимают распалубочные элементы и ослабляют крепеж между щитами. Затем разбирают щиты, начиная с верхнего уровня, и последовательно удаляют все вспомогательные компоненты (стойки, домкраты, ригели). После очистки оборудования от налипшего раствора и смазки палубы, конструкцию переносят на следующую захватку.

Ограничения и недостатки

Применение тоннельной опалубки допускается с определенными ограничениями, связанными с техническими особенностями самой системы и с архитектурой возводимого объекта. Главным недостатком можно назвать необходимость придерживаться типовых проектных решений, при переходе к объектам других серий застройщику потребуется повторное изготовление элементов под новые размеры.

Железобетонные элементы со сложной формой, блоки с большим количеством нестандартных проемов, разнообразие планировок на этаже существенно снижают эффективность применения технологии. Другим минусом является потребность в тяжелой грузоподъемной спецтехнике. Модули отличаются большой массой и габаритами, требуют привлечения кранов для сборки, перемещения и демонтажа, что усложняет организацию работ на участках с ограниченным доступом.

В типовом строительстве тоннельная опалубка является оптимальным решением для быстрого и качественного возведения монолитных конструкций. Применение системы позволяет значительно сократить сроки строительства, повысить прочность сооружений и оптимизировать затраты, благодаря чему технология приобрела большую популярность в современной строительной отрасли.