книги из ГПНТБ / Михно Е.П. Восстановление разрушенных сооружений

Ликвидация завалов от разрушенных зданий и наземных сооружений

Завалы, образующиеся при разрушении зданий и наземных сооружений (рис. 1.4), представляют собой хаотическое нагромож­ дение крупных и мелких обломков конструкций стен, перекрытий, перегородок, крыш, санитарно-технического и технологического оборудования, мебели и т. п. Размеры завалов в плане и по высоте при разрушении сооружений зависят от объема материала, попав­ шего в завал, и от дальности разлета обломков. С увеличением давления во фронте ударной волны и высоты зданий (рис. IV.5) * дальность разлета обломков увеличивается, а высота завалов в контурах зданий уменьшается. При полном разрушении жилых и промышленных сооружений на каждые 1000 м3 их объема обра­ зуется соответственно от 350 до 500 м3 завала. Объем пустот составляет 30—40% общего объема завала для кирпичных и 40— 50% для панельных, деревянных и каркасных зданий.

Состав и структура завалов зависят от конструкции зданий, вида и количества материалов и характеризуются размерами обломков и их процентным содержанием. Ориентировочные дан­ ные о составе завалов при разрушении различных зданий приве­ дены в табл. 8.

Т а б л и ц а 8

* При обрушении девятиэтажного здания в г. Лахти (Финляндия) в 1963 г. вследствие некачественного зимнего бетонирования верхняя половина южной части его упала на расстояние 16 м, а северная — на расстояние 7 м от фундамента здания.

И З

/-Ч .-Л

Рис. IV.5. Завал от обрушившегося современного девятиэтажного здания башенного типа в г. Лахти (Финляндия):

и величины давления во фронте ударной волны завалы могут быть местными или сплошными с равномерной и неравномерной высотой

(рис. IV.6).

Двусторонние завалы образуются на дорогах или проездах объекта, ось которых составляет с направлением ударной волны угол менее 50°, а односторонние — при угле более 50°. Улица счи­ тается пригодной для краткосрочного проезда, если на период ин­ женерно-спасательных и аварийно-восстановительных работ на ней остается свободной от завала полоса шириной не менее 3,5 м. На­ пример, при распространении ударной волны с давлением 0,5 кгс/см2 вдоль улицы шириной 20—30 м, застроенной пятиэтаж­ ными кирпичными домами с толщиной стен 51 см, могут образо­ ваться двусторонние завалы вблизи зданий, а на середине улицы останется проезд шириной более 3 м. В этих же условиях улица шириной 15 м будет завалена полностью. При распространении

И З

такой же ударной волны поперек этой же улицы образуются только односторонние завалы и проезд по ней возможен.

Наибольшую сложность представляет ликвидация завалов, образующихся при разрушении современных крупнопанельных зда­ ний, так как при этом создается хаотическое нагромождение круп­ ных железобетонных глыб, соединенных между собой металличе­ ской арматурой. В зависимости от поставленных задач и харак­ тера завала при его разборке выполняются следующие виды ра-

114

бот: расчистка проезжей части улицы от завала, планировка поверхности завала, извлечение из поверхностного завала длинно­ мерных или крупноразмерных элементов конструкций (балок, колонн, элементов металлических конструкций, глыб, кладки, плит), мешающих проезду, разрезание арматуры, удаление метал­ лических и деревянных элементов конструкций, труб и т. п., а так­ же ликвидация очагов пожара. При разборке завалов применяется оборудование:

— автогенное — для резки металлических элементов (ацетиле­ но-кислородные и бензо-кислородные аппараты);

—пневматическое — для разбивки бетонных и каменных кон­ струкций;

—подъемное — для подъема обрушенных элементов (автомо­ бильные, гусеничные краны);

— буровзрывное — для производства буровзрывных работ. Завалы в зависимости от вида восстановительных работ уби­

раются полностью или частично.

П о л н а я ликвидация завалов может потребоваться при инже­ нерно-спасательных работах, а также при уборке обрушенных конструкций в процессе восстановления зданий. При полной раз­ борке завалов в ходе восстановления принимаются меры к сохра­ нению материалов в целях использования их для восстановитель­ ных работ.

Ч а с т и ч н а я разборка завалов производится для спасения людей, оказавшихся под обломками разрушенных сооружений и в убежищах с поврежденными и заваленными входами, а также для устройства проездов и извлечения особо ценного оборудования при временном и краткосрочном восстановлении объектов.

восстановительных работ. Полностью завал может быть ликвиди­ рован в процессе собственно восстановительных работ. При устрой­ стве временных проездов проезжую часть улиц расчищают буль­ дозерами на гусеничных тракторах, танковыми бульдозерами и путепрокладчиками. Крупные элементы (балки, колонны, глыбы, железобетонные элементы) извлекают из завалов мощными буль­ дозерами, навесными корчевателями, рыхлителями или растаски­ вают по отдельным элементам тракторами (тракторными лебед­ ками). Для резки арматуры, соединяющей отдельные железобетон­

ческие шар-бабы на экскаваторах с крановым оборудованием. Расчищать проезды целесообразно при высоте завалов, не пре­

вышающей 0,3—0,5 м, т. е. когда он может быть сдвинут эа один, максимум за два прохода бульдозера. Проезд в завале высотой

115

более 0,5 мм расчищают только в том случае, если его длина не пре­ вышает 8—10 м. Расчистку при этом производят бульдозерами путем послойного сдвигания обломков и кирпичного боя с проезжей части. В зоне сплошных высоких завалов временные проезды реко­ мендуется прокладывать поверху путем планировки их поверхно­ сти. Опыт показал, что, если в завале нет крупных обломков желе­ зобетонных конструкций или глыб кирпичной кладки, то поверх­ ность проезда, обеспечивающего движение автомобилей со ско­ ростью 15—20 км/ч, может быть подготовлена за один проход буль­ дозера, путепрокладчика или БАТ (рис. IV.7). Заглубление ножа

Рис. IV.7. Схемы работы бульдозеров при прокладывании проездов в завале для одностороннего движения:

бульдозера устанавливается равным 0,2—0,3 м, при этом часть сдвигаемого кирпичного боя расходуется на засыпку углублений, а часть распределяется в боковые валики. В тех случаях, когда в завале встречаются детали разрушенных конструкций современных крупнопанельных зданий или большие глыбы кирпичной кладки, для планировки проезда приходится делать два и более проходов бульдозером. При этом через каждые 7—8 м надо сдвигать ско­ пившиеся перед отвалом обломки в сторону. Двусторонние про­ езды прокладываются двумя бульдозерами в виде полос на рас­ стоянии 1,5—2 м одна от другой, соединяющихся между собой че­ рез каждые 150—200 м.

Эксплуатационная производительность [км/ч] бульдозеров при прокладывании проездов в завалах определяется по формуле

116

слагается из сопротивления копанию Wu сопротивления переме­ щению призмы волочения (объема материала перед отвалом) W2 и сопротивления перемещению бульдозера W3.

Для бульдозеров при заглублении отвала в пределах от 0,2 до 0,5 м значения Рк соответственно равны 4,5—18 кгс/см, а РПр при том же заглублении и высоте отвала 0,6—0,9 м — соответственно

6—1,5 кгс/см.

Сопротивление перемещению бульдозера определяется по фор­

Если найденное расчетом полное сопротивление движению бульдозера при отвале, заглубленном на минимально допустимую глубину, и высоте завала 0,2 м больше максимальной силы тяги трактора, применять данный тип бульдозера для прокладывания проезда нецелесообразно.

При прокладке проездов на каждый бульдозер для выполнения вспомогательных работ необходимо выделять команду в составе 6—7 человек, оснащенных приспособлениями для производства взрывных работ, простейшими средствами пожаротушения, керо­ синорезами и инструментом для дробления каменных глыб и про­ бивки в них шпуров.

Как показала практика, объем работ при ликвидации завалов с применением бульдозеров на базе тракторов С-100 и Т-140 за 10-часовую смену составляет [30]:

— при прокладывании проездов шириной 3—3,5 м — 5—5,5 км;

— при расчистке проезжей части улиц на ширину 3—3,5 м от завала крупных железобетонных элементов — 0,1—0,2 км;

— перемещение завала высотой 1,5—2 м с проезжей части улицы — 400—500 м3.

117

Ликвидация горных завалов

Горные завалы на автомобильных и железных дорогах, а также на улицах населенных пунктов и других объектах в горной мест­ ности образуются в результате каменных обвалов, селевых выно­ сов и снежных лавин. Кроме того, при сильных взрывах (на рас­ стоянии до 1000 м при подземных ядерных взрывах мощностью 1000 т и на расстоянии до 400 м при наземных взрывах таких же зарядов) возможно обрушение крутых горных склонов, образую­ щих с горизонтом угол более 45—50°.

Так, по данным американской печати, при подземных ядерных взрывах происходит растрескивание скальной породы средней прочности на расстояние до 220 приведенных радиусов (отноше­ ние расстояния к радиусу эквивалентного тротилового заряда в форме шара) вблизи горизонтальной поверхности и до 330 приве­ денных радиусов вблизи крутого откоса с углом к горизонту более 45°.

При наземном контактном ядерном взрыве передаваемая скале энергия снижается в 10—100 раз. В результате соответствующие значения приведенных радиусов уменьшаются примерно в 2—5 раз, но обрушение все же возможно. Такие обрушения нередко происходят при землетрясениях в 7 баллов и более. Например, в 1911 г. сильное землетрясение на Памире привело к обрушению скалы, запрудившему реку Мургаб, в результате чего образовалось Сарезское озеро с подъемом уровня воды на 500 м.

а также взрыва ядерных зарядов, заложенных в скважинах, шах­ тах, штольнях и различных горных выработках; учитывая это, весьма важным является прогнозирование вероятных объемов предстоящих работ по разграждению дорог и уборке завалов на наиболее угрожаемых направлениях путем заблаговременного приближенного определения ожидаемых размеров завалов.

При обрушении горного склона образуется завал раздроблен­ ной породы, размер которого по теории проф. Г. И. Покровского можно вычислить как аналитическим, так и графическим методом. Если допустить, что линия откола АА' вертикальна (рис. IV.8, а), а поверхность ВВ, куда падает порода, горизонтальна, то длина завала оказывается равной

118

Рис. IV.8. Вычисление размеров вероятных завалов при обрушении крутых горных склонов:

а — аналитически; 6, в, г — графически

Размеры завала от обрушенного крутого горного склона могут быть определены и графически [43]. При обрушении горного откоса (рис. IV.8, б) перемещается масса породы АВС, центр тяжести которой определяется делением отрезков АВ и ВС на три равные

как координаты центра тяжести Ц в косоугольной системе коор­ динат с началом в точке В. Так как коэффициент разрыхления

параллельном АВ, получая тем самым центр тяжести разрыхлен­ ной, но еще не обрушенной массы Ц'. Порода в таком состоянии в действительности находиться не может, и при обрушении ее центр тяжести перемещается по ветви гиперболы Ц'Ь, проходя­ щей через точку Ц' и построенной в косоугольной системе коор­ динат с осями ВС и ВА и началом в точке В. Если линия ВС горизонтальна, то действие силы тяжести перемещает центр тя­ жести породы до точки F —'Пересечения ветви гиперболы ЦД и прямой U'F, идущей из точки Ц' и образующей с горизонталь­ ной линией ВС угол ср (угол внутреннего трения раздробленной породы). Точка F является центром тяжести завала породы, обра­ зовавшегося в результате обрушения откоса. Абсциссу точки F_

в системе координат с осями ВС и ВА обозначим х, а ординату у. Допуская, что завал породы имеет треугольное сечение, получаем

ординату верхней точки завала, равную 3 — у, и абсциссу головной

части завала, равную 3 — х (рис. IV.8, в). Описанное построение может иметь место и при условия, что направление ВС не гори­ зонтально. Однако в этом случае линию Ц'Р следует проводить

Большие каменные завалы и завалы от обрушения снежных лавин и селевых выносов наиболее целесообразно ликвидировать взрывным способом. За основу может быть принят опыт устране­ ния обвала, запрудившего реку Зеравшан в 1967 г. Тогда в тело завала заложили несколько зарядов и взрывом их создали канал, позволивший спустить воду.

Остатки завала после взрыва удаляют (или поверхность завала планируется при устройстве временного проезда) бульдозерами и

120