РЕКОНСТРУКЦИЯ 9-ЭТАЖНЫХ ЖИЛЫХ ЗДАНИЙ 5 страница

Современные технологии предусматривают также использование специальных баллонов, размещаемых в нишах и наполняемых под давлением водой. Они служат опорными элементами, воспринимающими давление от деформируемой части здания на фундамент. После демонтажа фундаментной стены до проектной отметки осуществляется синхронное снижение давления в баллонах путем выпуска воды. В результате этого достигаются плавное снижение части здания и восстановление вертикальности стен. Затем осуществляется последовательное удаление баллонов с омоноличиванием участков ниш и проемов.

ГЛАВА 13

ДЕМОНТАЖ И СНОС СТРОЕНИЙ

Одними из технологических приемов реконструкции жилой застройки и зданий являются снос, разборка и демонтаж строений, имеющих высокую степень физического или морального износа. Снос зданий, как правило, преследует кроме решения градостроительных экономические задачи, когда на освободившейся площади возводятся современные строения с более высокими показателями по строительному объему и качеству архитектурно-планировочных решений.

Отечественный и мировой опыт работ по сносу зданий насчитывает несколько методов, включающих:

- разрушение зданий направленным или камуфлетным взрывом;

- поэлементную разборку зданий с применением башенных, стреловых и крышевых кранов;

- разрушение несущих и ограждающих конструкций зданий механическим способом с применением гидравлических экскаваторов, оснащенных специальным оборудованием.

Демонтаж и снос строений независимо от технологии производства работ включают несколько циклов.

Подготовительный период

До начала работ по демонтажу (разрушению) должны быть выполнены организационно-подготовительные мероприятия в соответствии со СНиП 3.01.01-85 «Организация строительного производства»:

обеспечивается «степень готовности» объекта к демонтажу (разрушению);

контролируется документальное и фактическое отселение всех жильцов из демонтируемого дома;

обеспечивается и контролируется фактическое отключение коммуникаций;

согласовывается и контролируется защита сквозных действующих коммуникаций, проходящих через площадку производства работ;

организуется защита зеленых насаждений, не вошедших в перечень ликвидируемых;

организуются временные стоянки крупногабаритных механизмов с их охраной и освещением в темное время суток.

В подготовительный период выполняется временное ограждение площадки производства работ с указанием и обеспечением беспрепятственного въезда и выезда транспортных средств.

Разрабатываются схема движения транспорта по объекту и границы опасных зон; на выезде устраивается экологический пост подготовки транспорта к движению по городу - пункт мойки автосамосвалов; в случае необходимости на отдельных участках площадки производства работ устраиваются временные проезды из ж/б плит; организуется оперативно-диспетчерская связь; размещаются средства пожаротушения, сигнализации и аварийного освещения; обеспечиваются санитарно-бытовые условия для персонала.

При расположении демонтируемого здания вблизи существующих осуществляется их защита от динамических воздействий путем усиления фундаментов, повышения пространственной жесткости закладкой оконных проемов и устройством специальных стяжек и др. приемами.

Основной период разделяется на три этапа.

1-й этап состоит в демонтаже инженерного оборудования, систем отопления, водоснабжения и канализации, разборке встроенных помещений, полов, оконных заполнений и др.

Производство работ этого этапа преимущественно выполняется вручную с использованием индивидуальных средств механизации, газосварочного оборудования и т.п. Демонтируемые элементы перемещаются с помощью грузовых подъемников и размещаются в зоне складирования. Одновременно с данным видом работ производят демонтаж кровельного покрытия.

2-й этап основного периода состоит непосредственно из демонтажа или слома конструкций надземной части, складирования или погрузки боя в автотранспортные средства. В зависимости от принятой схемы производства работ формируется комплект средств механизации, инвентаря, ручного и вспомогательного инструмента.

3-й этап включает работы, связанные с демонтажом подвальной части зданий и фундаментов. Для панельных домов с ленточными фундаментами из блоков и плит процесс демонтажа осуществляется с использованием мобильных кранов, специальных строповочных приспособлений, гидравлических клиньев для отрыва блоков от постели кладки, экскаваторов, оснащенных специальным навесным оборудованием и др.

Для фундаментов свайного типа осуществляются разборка ростверка и последующее извлечение свай с использованием вибропогружателей.

Для выполнения работ по демонтажу и сносу зданий разрабатываются проекты производства работ на различные стадии. Особое внимание уделяется безопасным методам производства работ.

§ 13.1. Взрывной метод разрушения зданий

Взрывной метод разрушения зданий применяется при массовом сносе кварталов застройки или отдельных зданий при реконструкции городской застройки. Это связано с прокладкой автомагистралей, возведением современных комплексов вместо ветхих строений, использованием подземного пространства и др. целями.

Основной принцип взрывного метода состоит в создании динамических нагрузок, обеспечивающих разрушение несущих конструкций нижнего и вышележащих этажей, в результате чего достигаются потеря устойчивости здания и его обрушение.

Преимущественно используется технология направленного взрыва, снижающая разлет элементов разрушения.

Для производства взрывных работ осуществляют расчет количества ВВ в зависимости от сечения несущих конструкций, класса бетона и степени армирования, определяют схему расположения зарядов и последовательность их действия.

Опыт разрушения жилых домов первых массовых серий в Москве показал, что в условиях плотной застройки взрывной метод имеет ряд недостатков, к которым следует отнести: негативное влияние динамических нагрузок на соседние здания; высокую запыленность прилегающих территорий и строений в результате аэродинамического эффекта оседания продуктов разрушения; неоднородное измельчение армоконструкций, что в последующем требует больших трудозатрат на ликвидацию связей между продуктами разрушения; затрудняется процесс экскавации и транспортирования разрушенных элементов вследствие различных габаритов, наличия арматурных связей, металлоконструкций от инженерных сетей, разнородных материалов; исключается или затрудняется утилизация продуктов разрушения, что требует высокой трудоемкости по сортировке.

§ 13.2. Поэлементная разборка зданий

Поэлементный демонтаж предусматривает повторное использование конструктивных элементов для возведения малоэтажных зданий, снижения этажности жилых домов, а демонтаж наружных стеновых панелей преследует цель пристройки эркеров и расширения корпусов. Внутренние стеновые панели и панели перекрытий могут использоваться при устройстве временных и постоянных дорог.

Для демонтажа элементов крупнопанельных и каркасных зданий используются башенные, самоходные стреловые и крышевые краны в комплекте с технологическим оборудованием, средствами малой механизации и механизированным ручным инструментом.

Для поэтажной разборки зданий разрабатываются проекты производства работ, включающие: строительный генеральный план с размещением средств механизации, временных дорог, площадок складирования, закрытых складов, временных сетей, инвентарных бытовых помещений; графики производства работ на подготовительный и основной циклы; технологические карты на выполнение основных процессов по демонтажу конструкций; технологические расчеты по обеспечению устойчивости элементов зданий и последовательности их демонтажа; обеспечение условий производства работ путем использования инвентарных средств строповки, временного крепления и перемещения демонтируемых элементов.

Принципиальная схема организации строительной площадки приведена на рис. 13.1. Она включает: размещение и привязку башенного крана; грузопассажирских подъемников; зоны складирования и размещения бытовых помещений; временные сети и ограждение площадки.

Рис. 13.1. Фрагмент стройгенплана на демонтаж крупнопанельного жилого дома

1 - башенный кран; 2 - грузоподъемник; 3 - подкосы для обеспечения устойчивости демонтируемых конструкций; 4, 5, 6 - разборка кровельного покрытия и демонтаж парапетных плит; 7 - демонтаж ж/б плит покрытия; 8 - складирование конструкций; 9 - бытовые помещения; 10 - тепловой пункт; 11 - гаражи; 12 - автотранспорт для перевозки демонтируемых конструкций; 13 - примыкающее здание

В отличие от нового строительства наличие зеленых насаждений, различных площадок дворового пространства, гаражей, тепловых пунктов и магистральных сетей требует принятия решений, исключающих вырубку деревьев, а также максимального использования существующих дорог и площадок. В условиях стесненности необходимо обеспечить не только процесс демонтажа конструкций, но их складирование и вывозку.

Демонтаж конструкций предусматривает определенную технологическую последовательность производства работ, обеспечивающую минимальное применение вспомогательных инвентарных средств для обеспечения устойчивости конструктивных элементов, а также создание безопасных условий производства работ.

В зависимости от применяемых средств вертикального транспорта возможно использование посекционного, поэтажного и покомнатного демонтажа конструктивных элементов.

На рис. 13.2 приведена технологическая последовательность производства работ по раздельной технологии демонтажа конструкций.

Рис. 13.2. Технологическая последовательность поэтажного демонтажа конструктивных элементов крупнопанельного жилого дома

I - кровельного покрытия, включая гидроизоляционный ковер и утеплитель; II - плит перекрытия; III - наружных стеновых панелей; IV - внутренних стеновых панелей, вентблоков и лестничных маршей

Началом работ является демонтаж кровельного покрытия. Технологические процессы включают разрезку многослойной рулонной кровли на отдельные карты с погрузкой в емкости и перемещением в бункеры или автосамосвалы. Производятся сортировка материалов кровельного покрытия и утеплителя и их раздельное транспортирование для последующей утилизации.

Следующим этапом является демонтаж конструктивных элементов кровельной части - парапетных плит и плит покрытия. Для их демонтажа осуществляют высверливание отверстий с помощью кернообразователей для последующей установки распорных анкеров и строповоч-ных устройств. При этом сварные соединения деталей разрезаются механическими средствами или газосварочным способом.

Демонтаж плит покрытия открывает доступ к узловым соединениям стеновых и внутренних несущих перегородок. До их освобождения производится временное крепление демонтируемых конструкций наружных и внутренних стен с использованием инвентарных подкосов и струбцин (рис. 13.3). Крепление подкосов осуществляется также с использованием распорных анкеров.

Рис. 13.3. Временное крепление панелей перед монтажом

1 - наружная стеновая панель; 2 - внутренняя несущая панель; 3 - сварной узел крепления; 4 - пропил омоноличенного участка; 5 - подкосы; 6 - монтажная траверса; 7, 8 - распорные анкеры для крепления подкосов

Наиболее рациональным является демонтаж по ячейкам жилого дома: сначала освобождается наружная панель от связей с внутренними стенами и производят ее демонтаж. В качестве строповочного устройства используется траверса, обеспечивающая захват панели за перемычечную часть. После ее наклона во внешнюю сторону на угол 15-20° достигаются разрушение сил сцепления в горизонтальном шве, свободное отделение и перемещение к месту складирования.

С использованием грузозахватного устройства в виде гибких тросов и захватов осуществляется демонтаж внутренних стеновых панелей.

Опыт разборки крупнопанельных зданий в районе Черемушек показал, что максимальная трудоемкость зафиксирована на процессах удаления узловых связей в виде сварных полос и накладок. Суммарные трудозатраты и продолжительность демонтажа конструкций в 1,2-1,4 раза превысили аналогичные показатели при возведении новых зданий. В то же время подтверждены высокая эксплуатационная надежность стыковых соединений и отсутствие коррозии закладных деталей и накладок. Испытания кернов, выбранных в различных конструктивных элементах, показали прирост прочности бетона до 30 % за период эксплуатации около 40 лет.

Полученные результаты свидетельствуют о высокой конструктивной надежности крупнопанельных зданий и целесообразности проведения реконструктивных работ.

Экономический анализ затрат на демонтаж зданий показал высокие расходы, связанные с установкой и эксплуатацией кранов, транспортированием конструкций, невозможностью их повторного использования в результате нарушения положения закладных деталей, появления трещин, сколов и др. дефектов, несоответствия габаритных размеров современным конструктивным схемам зданий и т.п.

§ 13.3. Технология сноса крупнопанельных зданий

Технология демонтажа зданий методом разрушения базируется на использовании мощных экскаваторов, оснащенных многосекционными стрелами с гидроприводом и специальными рабочими органами, обеспечивающими механическое разрушение конструктивных элементов из кирпича, бетона и железобетона. Для производства работ используют экскаваторы Hitachi EX-400, Liebherr 942, обеспечивающие разрушение зданий высотой до 20 и глубиной до 3 м.

Для поточного производства работ используется комплект машин, включающий автосамосвалы грузоподъемностью до 16,5 т, машинку для очистки канализационных сетей, топливозаправщик, водометную форсунку и шланги для мойки, очистки автосамосвалов и обеспыливания боя конструкций.

В таблице 13.1 приведен перечень основных механизмов машин и оборудования для производства основных видов работ.

Таблица 13.1

Перечень машин и оборудования

Код

Наименование машин, механизмов и оборудования

Тип, марка

Техническая характеристика

Назначение

Количество на звено, шт.

Экскаватор «LIEBHERR»

R942

Вылет стрелы - 20 м

Объем ковша - 0,4 м3

Разрушение конструкций строения

1 шт.

Экскаватор «Hitachi»

ЕХ400

Вылет стрелы - 11 м

Объем ковша - 1 м3

Погрузка боя, дробление панелей

1 шт.

Автосамосвалы

МАЗ 5516

Г/п - 16,5 т, объем к. - 9 м3

Вывоз строительного мусора

По расчету

КРАЗ 6510

Г/п - 13,5 т, объем к. - 8 м3

КАМАЗ 5511

Г/п -13 т, объем к. - 6,6 м3

А/Ц машина для очистки канализационных сетей

Тип КО-502Б

Вместимость цист. - 5,4 м3

Произв. вод. насоса - 10 м3/ч

Рабочее давление - 10 МПа

Чиста радиатора экскаватора, мойка экскаватора и заправка водой пунктов мойки автомобилей

1 шт.

Топливозаправщик

АТЗ-6

Базовое шасси - ЗИЛ-433362

Вместимость цист. - 6000 л

Производительность - 400 л/м

Заправка топливом экскаваторов

1 шт.

Грузопассажирский подъемник

Высота подъема до 20 м

Транспортирование материалов разборки кровли и жилых помещений

1 шт.

Для интенсификации процессов демонтажа используется совместная работа двух экскаваторов, один из которых осуществляет разрушение конструкций, а второй производит погрузку боя в автосамосвалы повышенной емкости кузова и грузоподъемности.

До начала производства работ по разрушению здания оформляется весь комплект разрешительной документации, включающий требования по охране окружающей среды.

При производстве работ соблюдаются требования СНиП «Техника безопасности в строительстве». Безопасность проведения работ обеспечивается: выбором рациональной технологической последовательности демонтажа в зависимости от степени стесненности объекта; подготовкой площадки строительства с выполнением всех мероприятий подготовительного периода; безопасными приемами выполнения рабочих операций; при постоянном контроле за ведением работ со стороны ответственного ИТР; удалением персонала и механизмов, не связанных с демонтажом, из опасной зоны.

Перед началом работ рабочий персонал обязан пройти инструктаж по технике безопасности и медицинский осмотр.

Площадка проведения работ должна быть огорожена и снабжена указателями.

Технология и организация работ при разборке кровли и внутренней части крупнопанельных пятиэтажных домов

Для получения материалов вторичной переработки организуются разборка кровли, внутренней части здания и подготовка его к разрушению. До начала работ по разборке здания выполняются следующие виды работ и мероприятия: демонтируется ограждение балконов с фасада здания в местах установки подъемников; устанавливается и закрепляется подъемник для перемещения демонтируемых материалов; производится приемка по акту безопасности и качества установки подъемника, на его соответствие техническим параметрам; производится проверка отключения всех коммуникаций от демонтируемого здания.

Технология демонтажа кровельного покрытия представлена на рис. 13.4. Она включает нарезку и разделку гидроизоляционного ковра и его удаление с помощью тележек и подъемника с последующим снятием утеплителя и подачей в автосамосвалы.

Рис. 13.4. Технологическая схема разборки кровельного покрытия

Демонтаж кровли, включая утеплитель, производится посекционно от краев секции здания к месту установки подъемника. В пределах секции кровля режется на карты с размерами 1´0,5 м и удаляется вручную. По мере завершения выполнения работ по демонтажу кровли часть бригады переходит на демонтаж полов. Он осуществляется по схеме от дальних комнат к кухонному проему. По аналогичной схеме осуществляется демонтаж сантехоборудования, оконных и дверных блоков.

После завершения работ на первой секции здания подъемник перемещается на следующую стоянку и цикл работ повторяется.

Рис. 13.5. Схемы установки мачтового грузоподъемника (а) и технологическая схема демонтажа сантехнического оборудования в секции жилого дома (б)

Материалы разборки подаются с помощью подъемника и бункера в автосамосвал для последующих транспортировки и переработки (рис. 13.5).

Используется комплексная бригада в составе 10-12 чел.

Снос зданий методом механического разрушения

В зависимости от положения объекта демонтажа относительно существующих зданий используется схема бокового или осевого движения экскаваторов. При боковой проходке (рис. 13.6) первоначально осуществляется разрушение торцевых наружных стеновых панелей по схеме «сверху вниз». Материалы демонтажа размещаются в непосредственной близости к осевой зоне здания. Затем производится разрушение несущих конструкций: перекрытий и внутренних стеновых панелей. Технологическая последовательность разрушения принимается таким образом, чтобы исключить потерю устойчивости отдельных элементов и их произвольное обрушение.

Рис. 13.6. Технология демонтажа крупнопанельного 5-секционного жилого дома с боковой проходкой экскаватора Liebherr и погрузкой боя экскаватором Hitachi (фрагмент стройгенплана (а) и схема разрушения дома с погрузкой боя (б))

Экскаватором Liebherr осуществляется разрушение конструкций 3-4 верхних этажей. Материалы демонтажа служат основанием для перемещения экскаватора Hitachi, который производит погрузку боя в самосвалы.

Боковая проходка применяется в случаях, когда по условиям стройгенплана невозможно организовать кольцевую дорогу.

Процесс погрузки боя начинается после разрушения одной секции дома, что составляет 3-4 ч работы экскаватора Liebherr. Для обеспечения более полной загрузки механизмов экскаватором Hitachi осуществляется кроме погрузки боя разрушение первого, цокольного этажей и подвальной части. Эти процессы совмещены с работой экскаватора Liebherr. Для повышения производительности работ по экскавации боя осуществляется дополнительное разрушение сборных элементов, что позволяет более полно использовать грузоподъемность автотранспортных средств.

Технологическая последовательность разрушения конструкций элементов здания приведена на схемах, представленных на рис. 13.7.

Рис. 13.7. Технологические этапы сноса крупнопанельного здания

а - демонтаж торцевых наружных панелей; б - слом конструкции 1,2 и цокольного этажей; в - погрузка боя; г - очередность разрушения панелей наружных стен; д - то же, перекрытий и внутренних стен

Она определяется с учетом конструктивных особенностей зданий и должна исключать потерю устойчивости и самопроизвольное падение конструкций.

Совместная работа двух экскаваторов обеспечивает интенсивный процесс демонтажа надземной части зданий.

Для разработки цокольной и подвальной частей используется экскаватор Hitachi. Им же осуществляется отрывка котлована под вновь возводимое здание.

Более технологичной является схема осевой проходки экскаватора. Она обеспечивает непрерывный цикл разрушения этажей здания и погрузки боя, более рациональное использование автотранспортных средств (рис. 13.8). Данная схема производства работ позволяет снизить технологические перерывы в работе экскаваторов и транспортных средств. Кольцевая схема дорог снижает технологические простои самосвалов и обеспечивает более рациональную схему движения транспорта.

Рис. 13.8. Технология демонтажа крупнопанельного 5-секционного жилого дома с осевой проходкой экскаватором Liebherr и погрузкой боя экскаватором Hitachi (фрагмент стройгенплана)

Для оптимизации процессов разрабатываются технологические карты, включающие схемы производства работ, определение стоянок механизмов и продолжительности ведения работ. В технологических расчетах дается анализ себестоимости производства работ, который определяется как сумма эксплуатационных затрат на работу экскаваторов, транспортных средств, подъемников и зарплату рабочих, связанных с демонтажом внутреннего оборудования.

Особое место отводится расчету транспортных средств, обеспечивающих непрерывную работу экскаваторов.

Требуемое число транспортных средств определяется по зависимости где tп - время погрузки транспортной единицы с учетом продолжительности маневров; L - дальность транспортировки боя конструкции; vcp - средняя скорость движения; tp - время разгрузки.

При движении автотранспортных средств в условиях города определяется оптимальный маршрут, а также учитываются статистические данные по напряженности или загрузке этого маршрута в разное время суток. Эти данные позволяют более точно определить среднюю скорость движения и, соответственно, количество транспортных средств.

Продолжительность погрузки одного самосвала определяется по нормативным данным с учетом массы боя конструкций, грузоподъемности автосамосвала и эксплуатационной производительности экскаватора tn = Нв60Мб/Еп, где Нв - норма времени экскаватора на погрузку; Мб - средняя масса боя, загруженного в автосамосвал; Еп - норма времени, маш.-ч, на погрузку 10 т боя.

В зависимости от крупности разрушения сборных элементов коэффициент использования самосвала по грузоподъемности колеблется в пределах 0,6-0,8. С учетом случайных параметров скорости движения и коэффициента по грузоподъемности, число автомобилей принимается таким образом, чтобы образовалась некоторая очередь под погрузку. Это обстоятельство является необходимым условием непрерывной работы экскаваторов и является фактором, снижающим себестоимость работ.

§ 13.4. Оптимизация работы машин по демонтажу и разрушению зданий

Предположим, что на разрушение объекта привлечены r экскаваторов и п машин для перевозки продуктов разрушения. Среднее время погрузки одной машины равно v-1, а среднее время автосамосвала в пути l-1.

Если в момент прибытия автосамосвала на объект экскаваторы заняты, то машина становится в очередь под погрузку.

Пусть х(t) - количество машин, которые находятся на объекте в момент t. Процесс х(t) является случайным в силу того, что время транспортирования имеет случайный характер в силу технических причин и наличия «пробок», как и сам процесс, из-за различной степени армирования разрушаемых конструкций и их габаритов.

Сделанные предположения означают, что время нахождения автосамосвала в пути и время погрузки имеют показательное распределение соответственно с параметрами l и v. Математическая модель позволяет получать явные формулы для различных характеристик и решать частные задачи при организации производства.

Пусть Pk(t) обозначает вероятность того, что в момент t на объекте имеется к машин.

Тогда для 0 £ к £ п Pk(t + h) = Pk(t)P - за время h ни одна машина не выполнила погрузку; +Pk-1(t)P - одна машина прибыла и стала в очередь под погрузку; +Pk+l(t)P - одна машина выполнила погрузку +о(h).

Это позволяет выявить следующие соотношения:

P0(t + h) = P0(t)(1 - lnh) + P1(t)vh + o(h) для 0 < к < r;

Pk(t + h) = Pk(t)(1 - l(n - k)h - vkh) + Pk-1(t)l(п - к + 1)h + Pk+l(t)(k + 1)vh + o(h)

для r £ к < n,

Pk(t + h) = Pk(t)(1 - l(n - k)h - rvh) + Pk-1(t)l(n - к + 1)h + rvhPk+1(t) + o(h);

Pn(t + h) = Pn(t)(1 - rvh) + (п - 1)lPn-1(t)h + o(h).

Отсюда получаем систему дифференциальных уравнений

P¢k(t) = (-l(п - к) + vk)Pk + l(п - к+ 1)Рк-1 + v(k + 1)Pk+l для 0 < к < r;

P¢k(t) = - (l(п - к) + rv)Pk + l(п - к+ 1)Рк-1+ rvPk+l для r £ к < n;

P¢n = -rvPn(t) + Чп - l(п - 1)Рп-1

При стационарном распределении и получаем систему уравнений, если положим P¢n(t) = 0.

Решение такой системы имеет следующий вид

где

При работе одного экскаватора (r = 1)

В качестве критерия эффективности, по которому можно выбирать оптимальное число машин для данного количества экскаваторов, необходим учет стоимости С0 - простоя экскаватора и С1 - стоимость простоя машин.

Зная вероятность различных состояний Рк, определяем время простоя экскаваторов

а при r = 1 L = Р0.

Среднее время простоя машин

Для одного экскаватора (r = 1)

Средние издержки в единицу времени составят W(n) = C0L + С1М.

Вероятность того, что экскаватор простаивает при времени погрузки r = 0,2, когда число автосамосвалов п = 4, составляет L = 0,1914, а средний простой автосамосвалов М = 0,5810.