Способы разрушения конструкций зданий и сооружений

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ  И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

Федеральное государственное  бюджетное образовательное учреждение

высшего профессионального  образования

"МОСКОВСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ  СТРОИТЕЛЬНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ"

(ФГБОУ ВПО "МГСУ")

Национальный исследовательский  университет

 

Институт строительства и архитектуры (ИСА)

 

Кафедра: Организации строительного  производства (ОСП)

 

 

РЕФЕРАТ НА ТЕМУ:

 

Способы разрушения конструкций  зданий и сооружений

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Выполнил: Новиков О.Р.

ПГС 4-12

 

Принял: Жадановский

 

 

 

 

 

 

 

 

 

г. Москва, 2013

 

Введение

Научно-технические исследования, проведенные в последние десятилетия, показали, что в связи с расширяющейся  реконструкцией промышленных предприятий  и переоборудованием внутригородских  районов объемы и значение работ  по разрушению зданий и сооружений (в дальнейшем - "объекты") возрастают.

Однако при этом необходимо, чтобы  в процессе выполнения этих работ  производительность труда неуклонно  повышалась. Все эти требования могут  быть достигнуты только при разработке и внедрении новых научно-технических  достижений.

 

Основные  понятия

Снос - полная или частичная разборка объекта или его элементов путем демонтажа или разрушения.

Частичный снос - разборка отдельных элементов или деталей объекта с сохранением функциональной способности остающихся элементов.

Обычно такой снос осуществляется с предварительным устройством  разделительной щели между сносимой и сохраняемой частями объекта  или его элемента.

Общий снос - полная разборка объекта путем демонтажа или разрушения.

Демонтаж - разборка элементов, предварительно освобожденных от соединений с сохраняемыми частями объекта, с сохранением их формы и возможности функционального использования в будущем.

Снос путем разрушения - разборка объекта путем его опрокидывания или обрушения на предварительно отведенную площадь.

Работы по сносу проводятся преимущественно  в целях реконструкции объектов при их перестройки и новом  строительстве, а также для получения  свободных площадей (рис.1).

 

 

Рис.1 Основные взаимосвязи  и цели выполнения работ по сносу

 

Между строительными материалами, из которых построен сносимый объект, способом сноса и дальнейшим использованием материалов от разборки существует определенная взаимосвязь (рис.2).

 

 

 

Рис.2 Взаимосвязь между  строительными материалами сносимого  объекта, способом сноса и дальнейшим использованием этих материалов

 

При выборе способа разрушения объекта необходимо учитывать также многочисленные факторы, влияющие на его возможность применения и экономичность (рис.3).

 

 

 

Рис.3. Факторы, влияющие на возможность и экономичность разрушения объекта

 

Кроме того, необходимо учитывать  различные варианты расположения сносимых объектов и площадок сноса (рис.4).

 

 

 

Рис.4. Варианты расположения сносимых объектов и площадок сноса: а- свободно расположенный объект сноса и свободная площадка; б- ограниченный объект сноса и свободная площадка; в- свободно расположенный объект сноса и ограниченная площадка; г- ограниченный объект сноса и ограниченная площадка; 1- территория строительной площадки; 2- объект сноса; 3- соседнее сохраняемое здание; Н- высота объекта сноса

 

Взаимосвязи и факторы, изложенные выше, нельзя рассматривать как единственные. Однако они обуславливают необходимость  оценки условий и требований, связанных  со сносом объектов, в их совокупности и взаимозависимости.

 

 

Технология  выполнения работ по разрушению объектов

Работы по сносу объектов и отдельных  конструкций выполняют различными способами с помощью различных  машин и механизмов в зависимости  от конструктивных решений, материалов, габаритов и с учетом возможного воздействия на прилегающие объекты и производства, а также на окружающую среду (рис.5).

 

 

Рис.5. Способы разрушения объектов и применяемое оборудование

 

Разрушение объектов, а также отдельных конструкций является комплексным процессом, который состоит из двух периодов производства работ.

Первый период - подготовительный, в процессе которого должны быть решены следующие вопросы:

- получение производственно-технической  документации (утвержденный проект  производства работ (ППР), смета,  ситуационный план подземных  коммуникаций, наряд-заказ на ведение  работ);

- изучение инженерно-техническими  работниками и ознакомление их  со всеми проектными решениями  и методами безопасного ведения  работ;

- отселение жильцов или рабочего  персонала за 2 недели до начала  производства работ;

- повторный осмотр дома комиссией  в составе заказчика, проектировщика  и генподрядчика с целью уточнения  степени износа конструкций, определения  способов крепления конструкций  на период производства работ;  выявление дополнительных или  пропущенных видов работ для  включения их в смету;

- устройство временных дорог,  заборов и тротуаров;

- доставка на стройплощадку  инвентаря, приспособлений, механизмов;

- прокладка временных инженерных  коммуникаций и подключение их  к постоянным источникам;

- демонтаж энерго-, газо-, сантехоборудования и их разводок;

- при необходимости выполнение  ряда работ согласно ППР по  усилению и обеспечению устойчивости  стен и других несущих и  ограждающих конструкций (заделка  проемов стен, подведение балок  и т.д.);

- составление акта генподрядчиком  и заказчиком об окончании  подготовительного периода и  получение разрешения на производство  работ;

- получение наряд-допуска на производство работ.

В основной период выполняются работы по сносу зданий и сооружений, а  также отдельных конструкций  согласно утвержденного ППР по захваткам  с соблюдением технологической  последовательности.

В зависимости от физического износа конструкций зданий и сооружений применяются следующие виды сноса:

- обрушение стен без предварительной  разборки и вывозки внутренних  инженерных систем и оборудования, а также конструкций (оконных  и дверных блоков, перегородок  и т.п.);

- обрушение стен с частичной  разборкой внутренних инженерных  систем и оборудования; конструкций  (инженерное оборудование, дверные  и оконные блоки и т.п.);

- обрушение стен после полного  демонтажа и вывоза инженерных  систем, оборудования и конструкций.

Демонтаж и вывоз всех внутренних инженерных систем и оборудования может  выполнять заказчик до передачи объекта  генподрядчику или генподрядчик по наряд-заказу в подготовительный период.

 

Разрушение вручную

Данный способ выполнения работ, учитывая его низкую производительность, применяется  в основном в следующих случаях:

- в стесненных условиях, когда  невозможно использовать машины  и механизмы из-за условий стройплощадки;

- для понижения высоты конструкций,  например, стен с последующим  их обрушением;

- для разрушения конструкций при малых объемах работ.

Работы выполняют с помощью  ручного инструмента. Из элементов  здания последовательно извлекаются  отдельные составные части: кирпичи, камни или бетонные элементы. При  этом необходимо обеспечить устойчивость и несущую способность оставшихся элементов. Снос, как правило, осуществляется сверху вниз.

При выполнении работ необходимо уделять  особое внимание строгому выполнению требований техники безопасности и  производственной санитарии.

Для сноса применяют следующий  инструмент и приспособления: бетоноломы, отбойные молотки, кувалды, клинья, зубила, ломы и т.п.

Недостатки способа: низкая производительность (табл.1), тяжелый ручной труд, зависимость  от погодных условий, повышенные требования безопасности.

 

 

Таблица 1. Технико-экономические  показатели при разрушении зданий и их элементов вручную

Наименование объекта сноса	Производительность труда на 1 рабочего, м /ч
	с помощью ручного инструмента	с помощью бетононасосов (отбойных молотков)
1. Кирпичная или каменная кладка  толщиной более 200 мм	0,7...1,2	1,4...1,7
2. Железобетонные перекрытия толщиной 100...300 мм	0,15....0,45	0,65...0,85
3. Бетонные неармированные стены  (В 15):
толщиной до 300 мм;	0,35...0,4	0,5...0,7
толщиной более 300 мм	0,15...0,25	0,3...0,35
4. Прочие бетонные конструкции:
армированные (В 20);	0,12...0,25	0,15...0,3
неармированные (В 15)	0,2...0,3	0,85...0,9

 

 

Механизированная  валка стен с помощью трактора или лебедки

Применяется для сноса любых  кирпичных стен, которые не имеют  конструктивной связи с другими  стенами, при условии наличия  свободной территории не менее трех высот стены сносимой конструкции.

При наличии проемов валка стен осуществляется следующим образом (рис.6). На захватке заводят тросы  за нижние простенки стен с их перекидкой через верх стены. Длина троса  должна быть не менее

 

 

 

высоты заваливаемой стены, где - необходима на обвязку простенка. Количество тросов определяется количеством простенков, расположенных на захватке.

Причем тросы необходимо заводить по центру каждого заваливаемого  участка стены. Затем производят раскачку стены по вертикали и  при необходимости производят подрубку стены на уровне I этажа в виде горизонтальной штрабы сечением 250x250 мм.

 

Рис.6. Валка стен с проемами методом опрокидывания 1- стена; 2- трактор; 3- трос; 4- штраба; 5- проемы; 6- перекрытие; 7- накладки

 

При валке стен без проемов ("глухих") (рис.7) предварительно производят расчленение  стены на отдельные участки путем  пробивки вертикальных штраб шириной не менее 250 мм на всю толщину и высоту стены. Вертикальные штрабы пробивают в соответствии с проектом последовательно по ходу валки.

 

 

Рис.7. Валка "глухих" стен: 1- стены; 2- штраба вертикальная; 3- трос тягового устройства; 4- граница опасной зоны

 

Штрабы пробивают с внутренней стороны здания с подмостей, устанавливаемых на специально оставленных балках перекрытия. При необходимости для обеспечения устойчивости стен устанавливают дополнительные стойки-подпорки.

Далее валка стен осуществляется аналогично, как для стен с проемами, только трос пропускается через специально пробитое в нижней части стены  отверстие. Его закрепляют на наружной поверхности стены с помощью  надежных деревянных или металлических  накладок.

При наличии проемов может применяться  способ разрушения ("вырывания") простенков. Обрушение осуществляется за счет тягового усилия трактора с помощью стального  троса диаметром не менее 32 мм, причем его диаметр указывается в  ППР.

В этом случае возможны два варианта:

- обрушение стен при опирании балок перекрытия на внутренние стены;

- обрушение стен при опирании балок перекрытия на наружные стены.

В первом варианте осадка стены происходит с одновременным ее отклонением  от вертикали (рис.8). Поэтому данный способ возможен только при наличии  свободной территории, обеспечивающей безопасное расстояние от стены не менее трех ее высот.

 

 

 

Рис.8. Валка зданий с  самонесущими наружными стенами: 1- наружная стена; 2- балки перекрытия; 3- зона возможного падения обломков; 4- тяговый трос

 

При необходимости направление  троса можно изменить с помощью  системы блоков, место и способ крепления которых указывается  в ППР.

Во втором варианте осадка стены  происходит при незначительном разлете  осколков за счет сопротивления несущих  балок перекрытий, заделанных в обрушаемые стены (рис.9). В этом случае также  одновременно со стеной происходит частичное  обрушение крыши и перегородок.

 

 

Рис.9. Валка зданий с  несущими наружными стенами: 1- наружная стена; 2- перекрытие; 3- зона возможного падения обломков; 4- тяговый трос

 

Технологическая последовательность производства работ следующая. В  соответствии с ППР здание разбивается  на захватки с обозначением границ опасных зон с помощью плакатов, надписей, ограждений, знаков безопасности и т.п. С целью устранения взаимного  зависания обрушаемых конструкций  на первом этаже разбирают деревянные и кирпичные перегородки. Если перекрытие над первым этажом выполнено в  виде сводов, то перегородки разбивают  на втором этаже. Затем на захватке обрушаемой стены за простенки заводят  тросы и их концы выносят за границу опасной зоны, чтобы предохранить их от засыпки материалами обрушения.

При толщине стен кирпича и более  или ширине простенка более 1 м  предварительно выполняется подруб простенков в нижней их части на глубину не менее 250 мм (рис.10).

 

Рис.10. Устройство подруба в простенках шириной более 1 м и для кирпичных стен толщиной кирпича и более: 1- проем; 2- простенок; 3- подруб; 4- направление валки стены

 

В случае неудовлетворительного состояния  простенков и стен (значительного  их физического износа) в проемах  первого и второго этажей необходимо установить разгрузочные стойки-подпорки диаметром не менее 16 см.

 

Разрушение зданий с помощью стальной бабы

Стальная (шарообразной, грушевидной, клиновидной формы) баба подвешивается  к стреле экскаватора или крана  и может использоваться для разборки отдельно стоящих зданий высотой  не более двух этажей, т.е. высотой  не более 8 м (см. рис.3).

Масса стальной бабы определяется несущей  способностью механизма.

Технологическая последовательность работ следующая (рис.11):

- рабочий механизм с подвижной  стальной бабой устанавливается  на расстояние не менее 7 м  от разрушаемого здания или  в соответствии с ППР;

- снос здания ведется по захваткам,  сверху вниз, причем разрушаются  как вертикальные, так и горизонтальные  конструкции здания;

- после сноса части здания  на первой захватке производится  извлечение длинномерных элементов  (балок) с помощью трелевочного  трактора и экскаватора с окучиванием  материалов обрушения.

В зависимости от формы стальной бабы различают два способа сноса  зданий и сооружений:

- снос вертикальных элементов  с помощью шаровидной или грушевидной  стальной бабы, когда она раскачивается  в горизонтальном направлении;

- снос горизонтальных элементов  с помощью стальной бабы клиновидной  формы, когда она поднимается  на определенную высоту и сбрасывается  вниз на сносимый объект.

Преимущества способа: высокая  производительность; отсутствие ручного  труда; независимость от погодных условий.

Основные недостатки способа: сравнительно большая площадь для установки  основного механизма; ограниченная высота сноса; невозможность сноса  зданий, примыкающих к соседним; неэкономичность при сносе отдельных элементов; большой шум.

Наиболее рекомендуемые области  применения этого способа:

- комплексный снос каменных  или деревянных зданий;

- снос заполнений в каркасных  зданиях;

- размельчение большого числа  элементов зданий, расположенных  близко друг к другу;

- разрушение горизонтальных бетонных  конструкций.

Средняя производительность на одного рабочего составляет:

- при сносе каменных или кирпичных  стен (без учета обрушения перекрытий) - 30...50 м /ч;

- то же с учетом обрушения  ребристых железобетонных перекрытий - 20...40 м /ч;

- при сносе каменных или кирпичных  зданий - 15...25 м /ч.

 

 

 

Разрушение с помощью экскаватора, оснащенного грейферным оборудованием

Способ применяют для обрушения 1...2 этажных каменных и деревянных зданий. В этом случае экскаватор одновременно выполняет также функцию погрузочного механизма.

Снос осуществляется сверху вниз, с последовательным устранением  горизонтальных и вертикальных конструктивных элементов. Следует избегать самопроизвольного  обрушения элементов, особенно в  противоположную сторону от направления  сноса. Масса отделяемых конструктивных элементов не должна превышать грузоподъемности экскаватора, а их габариты - ширину открытого ковша грейферного  оборудования.

Преимущества способа:

- работы по сносу и погрузке  мусора выполняются одновременно;

- высокая производительность труда;

- отсутствие ручного труда;

- независимость от погодных  условий.

Недостатки способа:

- ограниченная высота сноса;

- нельзя применять для разрушения  прочных конструкций, например, бетонных  и железобетонных.

Производительность труда при  данном способе значительно зависит  от типа и вида сносимого объекта  и колеблется в значительных пределах:

- при сносе каменных или кирпичных  конструкций толщиной до 510 мм - 5...50 м /ч;

- одно- или двухэтажных каменных  зданий - 2...30 м /ч;

- деревянных одно- или двухэтажных  зданий - 1...20 м /ч.

 

Разрушение зданий и сооружений с помощью канатной тяги

Разрушение зданий осуществляется путем приложения силы тяги от тали, лебедки, бульдозера, экскаватора и стальных канатов, закрепляемых на объекте сноса.

Число и места закрепления канатов  зависят от вида сносимого объекта  и определяются расчетом, а их диаметр  при использовании лебедок и  бульдозеров составляет соответственно 16 и 28 мм.

В случае необходимости могут предварительно выполняться подрубки или демонтажные  отверстия, а для увеличения тягового усилия могут применяться системы блоков-полиспастов. При сносе вертикальных железобетонных элементов необходимо предварительно разрезать рабочую арматуру в области точки опрокидывания.

Для работ по отделению и последующему размельчению конструктивных элементов  зданий и сооружений применяются  также аппараты для газовой резки, отбойные молотки (перфораторы) и компрессоры.

Область применения: каменные или  кирпичные стены толщиной до 400 мм; бетонные стены толщиной до 300 мм; вертикальные элементы зданий и каркасные конструкции.

Преимущества способа заключаются  в следующем: высокая производительность; возможность заранее определить массу и направление падения  обломков; незначительная шумовая нагрузка.

Недостатки способа следующие: быстрый износ канатных тяг; значительные затраты ручного труда; повышенные требования безопасности труда.

Средняя производительность труда  при сносе каменных или кирпичных  зданий составляет:

- с помощью лебедки - 2...3 м  /ч;

- с помощью строительных механизмов - 5...10 м /ч.

 

Снос зданий и сооружений с помощью взрыва

Данный способ применяется для  разрушения высотных зданий и сооружений (башни, трубы и т.п.), бетонных и  железобетонных конструкций, а также  зданий, обладающих высокой прочностью. При этом происходит полный или частичный  их снос путем подрыва заряда взрывчатых веществ (ВВ) или частичное разрушение при предварительном устройстве разделительной щели между сносимым и оставляемым участками.

Вначале производят бурение шпуров вручную или механизированным способом, причем длина шпуров составляет 0,6...0,75 толщины сносимых конструкций.

Величина, расположение и количество зарядов ВВ зависят от вида и толщины сносимого объекта, от его габаритов и расположения на местности, степени требуемого разрушения и определяется расчетом.

Различают два вида сноса зданий и сооружений:

- взрыв с направленным падением  обломков (рис.13);

- взрыв с обрушением обломков  внутрь (рис.14).

 

 

Рис.13. Снос зданий с помощью  взрыва с направленным падением обломков: 1- направление падения обломков; 2- здание; 3- обломки; 4- площадь падения  обломков

 

 

Рис.14. Снос зданий с помощью  взрыва с обрушением внутрь: 1- здание; 2- обломки; 3- площадь падения обломков

 

Работы по сносу зданий и сооружений с помощью взрыва должны выполняться  специально подготовленными специалистами  со строгим соблюдением мер безопасности.

Производительность труда зависит  в основном от способа бурения  шпуров и высоты сносимых объектов (табл.2).

 

 

 

Таблица 2. Средняя производительность труда при сносе зданий с помощью  взрыва

 

Вид конструкций	Затраты труда при толщине конструкции, мм
	до 250*	250...500*	500...1000	свыше 1000**
Горизонтальные бетонные поверхности, м /ч	1,8...2	1,2...1,8	-	-
Горизонтальные железобетонные поверхности, м /ч	1,2...1,5	1...1,2	-	-
Бетонные стены, м /ч	1...1,2	0,8...1,2	3...4	2...3
Бетонные фундаменты, м /ч	-	1,3...1,5	3...4	4,5...5,5
Железобетонные фундаменты, м /ч	-	1...1,3	2...2,5	2,5...3,5

 

Преимущества способа: сжатые сроки  работ, достаточно высокий уровень  разрушения, кратковременное воздействие  на окружающую среду и т.п.

Недостатки: необходимость строгого выполнения и соблюдения мер безопасности; воздействие на окружающую среду  ударной волны, шума и пыли.

 

Разрушение зданий и сооружений с помощью гидравлического молота

Гидравлический молот монтируется  на базе экскаватора. Способ применяется  при разрушении конструктивных элементов  из камня, асфальтобетона, бетона и  железобетона. Высота конструкции не должна превышать 6 м, а толщина - не более 0,2...0,5 м.

В процессе производства работ необходимо принимать меры по защите обслуживающего персонала и рабочих от осколков, например, с помощью устройства защитных козырьков. При сносе вертикальных конструкций также необходимо предохранять гидравлические шланги и молот от падающих осколков.

Средняя производительность одного рабочего при разрушении конструкций достигает  для: каменных (толщиной до 500 мм) - 40 м /ч; бетонных (толщиной до 250 мм) - 3...10 м /ч; железобетонных (толщиной до 250 мм) - 2...7 м /ч.

Преимущества: отсутствие ручного  труда; высокая производительность; получение осколков небольших размеров; незначительное воздействие на окружающую среду.

Недостатки: ограниченная высота сноса; значительное снижение производительности при разрушении прочных конструкций.

 

Разрушение с помощью гидравлического расклинивающего устройства

Способ применяется для разрушения бетонных и железобетонных конструкций, обладающих высокой прочностью, например, фундаменты под оборудование и т.п. Особенно эффективно применение этого  способа в условиях действующего производства.

Разрушение конструкций осуществляется в следующей последовательности (рис.17): бурение отверстий (шпуров) диаметром 25...180 мм и длиной 200...800 мм; установка  в отверстия расклинивающих устройств; установка и подключение с  помощью шлангов высокого давления гидравлического агрегата; нагнетание масла в систему и создание высокого давления.

 

 

 

Рис.17. Разрушение конструкций  с помощью гидравлического расклинивающего  устройства: 1- разрушаемая конструкция; 2- шпуры; 3- расклинивающее устройство; 4- шланги высокого давления; 5- агрегат  высокого давления

 

Давление через расклинивающие устройства передается на конструкцию  и происходит ее разрушение в результате появления трещин. Так как арматура при расклинивании не разрывается, то ее необходимо разрезать известными способами (газовых резок и т.п.). Для увеличения величины раскрытия  трещин можно использовать стальные вкладыши, которые устанавливают  вместе с расклинивающим устройством.

Преимущества способа: отсутствие пыли, шума и сотрясений, опасного разлета  осколков; возможность использования  в условиях действующего производства; незначительная потребность в оборудовании.

Основной недостаток заключается  в необходимости бурения отверстий.

Производительность труда одного рабочего зависит от вида материала  конструкции и составляет для: