Способы разборки и разрушения конструктивных. элементов зданий и сооружений
В зависимости от применяемого инструмента и средств механизации различают следующие способы разборки и разрушения строительных конструкций и монолитных массивов: немеханизированный (ручной), полумеханизированный, механизированный и специальные.
Немеханизированный способ разборки или разрушения является наиболее трудоемким и сложным. При этом способе используют ручной инструмент (ломы, кирки, зубила, кувалды и т. д.), а также различные простейшие приспособления. Его следует применять при небольших объемах работ, а также в тех случаях, когда все остальные способы по тем или иным причинам не могут быть использованы.
Кирпичные и каменные стены ручным способом разбирают рядами по всему периметру захватки, начиная с верха стены с внутренней стороны кладки. Отбойным молотком или ломом разрушают горизонтальный шов, после чего снимают целые кирпичи или камни, очищают их от раствора и складывают в клетки. Получаемый при разборке шебень убирают (например, опускают полотку в бункер).
До начала разборки сводов и их опорных пят следует предварительно подвести под них кружала и опалубку, чтобы предохранить свод от внезапного обрушения.
Полумеханизировапный способ основан на применении пневматических гидравлических и электрических ручных машин. Это могут быть ломы-лопаты, пневматические бетоноломы, отбойные молотки. Для пневмоинструмента необходим компрессор большой мощности. Гидравлический инструмент приводится в действие насосными станциями с электрическим приводом или бензиновым двигателем. В этом отношении практичнее электроинструменты. Для резки арматуры используют газо — и электрорезательные установки и ручные ножницы с электроприводом.
Полумеханизированный способ включает также обрушение конструкций с помощью ручных лебедок и домкратов, разрушение гидроклиньями. Гидроклинья в количестве до 6 штук подключают к насосной станции. Рабочий наконечник гидроклина вставляют в заранее подготовленное отверстие диаметром 48 мм, и при включении гидроцидиндра раскалывающее усилие гидроклина достигает 150 т. С помощью гидроклиньев можно разрывать монолит «в строчку» как в вертикальном, так и горизонтальном направлениях, т. е. отрывать заданные по размеру и массе части конструкций, обычно в соответствии с грузоподъемностью кранового оборудования цеха.
Полумеханизированный способ, в силу простоты и доступности, находит широкое применение в практике строительства, но также считается трудоемким и дорогим. К тому же производство работ этим способом в основном связано с большим пылевыделением и шумом, вибрационным воздействием на рабочих. Поэтому при реконструкции в условиях действующего производства его применение ограничено.
При механизированном способе разборки строительных конструкций работы выполняют с помощью машин и механизмов. Наиболее широкое применение находят тракторы и бульдозеры с навешенными пневмо — и гидромолотами, экскаваторы, скалоломы, машины для резания конструкций из бетона и железобетона алмазным абразивным и твердосплавным инструментом и др.
Крушитель, дробитель, разрушитель, раскалыватель, рассекатель — зарубежные названия новых строительных машин. По сути эти машины — строительные манипуляторы на экскаваторной базе (гидромолоты или режущие рабочие органы вращательного действия, например, навесные фрезы с высокопрочными режущими элементами, рабочие органы рычажного типа — «зубья крокодила» и др.). Челюстной захват позволяет перекусывать стержни арматуры, другие металлические элементы, развивая при этом усилие до 600—800 кН (60—80 т).
Гидравлические экскаваторы, оснащенные набором специального сменного рабочего оборудования, выполняют все основные технологические операции по разрушению, разделению, перемещению и погрузке строительных конструкций зданий и сооружений, убираемых в процессе реконструкции. Применение такого оборудования сопряжено с высокой энергоемкостью процесса, снижением срока службы базовых машин.
Эффективен метод разрушения и дробления крупных глыб ударными нагрузками с использованием специального оборудования (шар-бабы) массой до 3 т, которое подвешивается при помощи стального троса к стреле самоходного крана или экскаватора. Недостатком этого метода является то, что в результате больших динамических нагрузок происходит быстрое изнашивание механизма и несущих узлов машины.
Обрушение стен и других конструкций может также производиться с помощью тракторов или лебедок, к которым одним концом прикрепляют трос диаметром 19—25 мм и длиной не менее двух высот стены. Другой конец троса крепят к конструкции. Натяжение троса вызывает обрушение стены. Предварительно делают рассечку конструкций по вертикали и подрубку низа стены. Очень опасным моментом является прикрепление троса, что требует особых мер предосторожности и обычно выполняется с использованием выдвижных лестниц или автовышек. Если тяговой машиной служит бульдозер, то им же подгребают обрушенные обломки к экскаватору.
При разборке кирпичных зданий объем годного для вторичного использования кирпича составляет примерно 40—50% общего объема разбираемой кладки, что больше, чем при разборке другими методами.
К специальным способам разрушения зданий и сооружений и их конструкций относятся: взрывной, термический, электрогидравлический и др.
Производство взрывных работ связано с повышенной опасностью, требует правильных расчетов зарядов, расчетов глубины и диаметра скважин, шпуров, их размещения в пространстве. В строительстве взрывными работами занимаются специализированные организации при строгом соблюдении правил техники безопасности: установлении опасной зоны вокруг места взрывных работ с ее обозначением флажками и ограждением, подачей звуковых и световых сигналов; организации укрытий для взрывников; устройстве защитных сеток вокруг места взрыва в населенных пунктах; обеспечении строгого хранения взрывчатых веществ.
Взрывным способом здания, сооружения или их отдельные конструктивные элементы могут быть с большой точностью обрушены в заданное место без повреждения находящихся рядом строений. Для уменьшения действия взрыва на окружающие сооружения используются малые заряды, размещаемые обычно в шпурах, с забивкой их песком или грунтом. Выделка шпуров осуществляется пневматическими бурильными молотками, электросверлилками или вручную с помощью шлямбуров и кувалд. Применение накладных зарядов допускается лишь в исключительных случаях, когда выделка шпуров сопряжена с опасностью из-за крена, трещин и повреждений подготавливаемых к взрыву конструкций или сооружений, а ручная разборка или валка механическим способом невозможна.
При обрушении несколькими последовательными взрывами назначается такая очередность взрывания, чтобы обрушенные конструкции стен не мешали дальнейшим взрывным работам. Для облегчения разборки подрываемого здания крыша, перекрытия, дверные и оконные блоки, внутренние перегородки и печи должны быть заранее разобраны и удалены. Здания и сооружения могут быть подорваны таким образом, чтобы они обрушились на свое основание или упали в определенном, заранее выбранном направлении. Заряды в стенах размещают на уровне подоконников, а в глухих стенах — не менее чем на 0,5 м над уровнем земли. В качестве взрывчатого вещества, как правило, применяют аммониты, которые не чувствительны к ударам, трению, пламени; в исключительных случаях — тол и другие взрывчатые вещества нормальной мощности. Аммониты боятся увлажнения, ослабляющего силу взрыва, и поэтому должны заключаться в шпуры в патронированном виде.
Взрывной метод из-за длительных технологических перерывов, взрывной волны, осколков, больших шумовых нагрузок и образования пыли находит незначительное применение при реконструкции предприятий.
Термический способ разрушения монолитных конструкций основан на использовании газового потока («кислородное копье»), или высокотемпературного факела, который образуется при сгорании мелкодисперсной смеси железного и алюминиевого порошков (термитной смеси) в кислородно-ацетиленовой струе. Таким способом можно прожигать отверстия и делать разрезы в бетоне при толщине конструкции до 80 см. Этот метод резания бесшумен и не образует пыль.
Кислородное копье может быть использовано и для резки бетона под водой. Недостаток устройства — большой расход материалов (стальных труб, прутков и кислорода).
Резку бетона осуществляют также электрической дугой, вводя в расплавленный бетон добавку, содержащую металл. В этом случае бетонная конструкция становится одним из электродов. Второй электрод (неплавящийся графитовый) погружают в расплав, как нож в масло. При этом температура достигает 4000 °С. Могут быть использованы и два графитовых электрода. Чтобы между такими электродами возникла дуга, их разводят на расстояние 0,5—1 см.
При работе установок для электродуговой резки бетона, позволяющих резать бетон толщиной до 1000 мм, требуется обеспечить принудительную вентиляцию рабочего места и мероприятия по технике безопасности, аналогичные проводимым при сварочных работах. В закрытых помещениях без проветривания эти установки использовать нельзя, так как образуется много дыма и копоти. Также это относится и к помещениям с повышенной взрыво — и пожароопасностью, действующим производствам.
Электрогидравлический (гидродинамический) способразрушения монолитных конструкций основан на использовании так называемого «электрогидравлического эффекта». Накопленная в конденсаторах энергия при силе тока 0,3—0,4 А и выпрямленном напряжении 15 кВ импульсом подается на электровзрыватель, и между электродами происходит разряд. При этом энергия в единичном импульсе достигает 34 кДж. В зоне разряда мгновенно возникает высокое давление (в десятки тысяч атмосфер), которое через практически несжимаемую воду в шпурах передается на конструкцию и разрушает ее. Вместо электровзрывателя может быть использован закороченный проводник диаметром 0,3-0,5 мм. При замыкании разрядной цепи высоковольтные конденсаторы разряжаются через тонкий проводник, температура среды достигает 5 ООО ‘С, давление в шпуре нарастает до 1 000 МПа. Такой способ называется электродинамическим.
Конструкции при электрогидравлическом и электродинамическом способах можно разрушать даже в действующих цехах, так как не образуется взрывная волна и не разбрасываются осколки, что является положительным фактором при производстве работ на территории действующих предприятий и внутри производственных помещений. Способ безопасен для работающих поблизости людей. Этот метод нельзя применять при реконструкции действующих производств, имеющих автоматические линии или станки с числовым программным управлением.
Для разрушения конструкций применяют также специальные составы, заливаемые в шпуры, которые расширяются при твердении, или известь, засыпаемую в пробуренное отверстие, а затем заливаемую водой. Напряжения, возникающие внутри разрушаемого элемента, вызывают растрескивание монолита. Такое разрушение отвечает требованиям охраны окружающей среды, бесшумно, не требует специальных механизмов и может быть осуществлен неквалифицированными рабочими.