Квазар-способ демонтажа зданий, сооружений и строительных конструкций

 

Изобретение относится к области взрывного дела и может найти применение в строительстве при демонтаже зданий, сооружений и строительных конструкций при их реконструкции. Сущностью изобретения является ведение демонтажа объектов при их реконструкции взрывным способом с использованием удлиненных кумулятивных зарядов. При этом демонтаж ведут поэтажно сверху вниз, размещая удлиненные кумулятивные заряды или их аналоги по местам стыков отделяемых элементов. В качестве удлиненных кумулятивных зарядов предлагается использовать удлиненные кумулятивные квазар-заряды с взрывчатым веществом жидкого агрегатного состояния (ВВЖИМИ). Изобретение позволяет повысить эффективность работ, снизить их трудоемкость и стоимость, повысить безопасность и экологичность.

Изобретение относится к области взрывных технологий в строительстве, а именно к способам взрывного демонтажа зданий, сооружений, строительных конструкций (объектов) и их элементов и способам взрывной утилизации бывших в употреблении бетонных и железобетонных строительных конструкций, и может быть использовано при разделении бетонных строительных конструкций для их демонтажа и повторного использования.

Использование взрыва в строительстве известно давно и довольно широко распространено [1-7] , в том числе и в целях демонтажа зданий, сооружений и строительных конструкций [1, 4-7], но при их обрушении (разборка, валка).

В последнее время все чаще встает задача: после демонтажа зданий и сооружений повторно использовать элементы строительных конструкций (конструктивные элементы), среди которых можно назвать потолочные и стенные панели, лестничные марши и др.

Еще один круг задач связан с поэтажной разборкой зданий и элементов строительных конструкций с учетом их восстановления в новом архитектурном облике. Так, например, на базе типового пятиэтажного здания после разборки двух верхних этажей возводят здание совершенно новой архитектуры.

И еще одна область утилизации бывших в употреблении и бракованных строительных конструкций связана с их разрушением и последующим использованием получаемой щебенки в строительстве и лома прутьев в металлургии. Обе эти задачи решаются в настоящее время невзрывными способами.

Так, известны способы разборки зданий [8, 9], недостатком которых является "невозможность повторного использования элементов разборки здания в виде готовых изделий для нового строительства". Изобретение [10], принятое за прототип, устраняет этот недостаток, но является очень трудоемким, в частности, за счет необходимости выполнения большого количества сквозных отверстий в перекрытиях и стенах.

Известны также способы разборки перекрытий [11] с помощью башенного крана и без такового, при которых перекрытия размельчаются механическим способом и удаляются соответственно башенным краном или через проемы в стенах. Способ [12] развивает способы [11].

Авторы предлагаемого изобретения считают, что все перечисленные задачи могут быть решены взрывным квазар-способом с использованием удлиненных зарядов направленного (кумулятивного) действия, масса ВВ которых (как твердого так и жидкого агрегатного состояния) распределена по длине зарядов.

Сущность предлагаемого изобретения состоит в использовании для решения задач, связанных со взрывным демонтажем зданий, сооружений и строительных конструкций, при их реконструкции вместо широко известных шпуровых зарядов, действующих одинаково во все стороны, зарядов направленного (кумулятивного) действия, масса ВВ которых распределена по длине обрушаемого объекта, т.е. в использовании удлиненных (шнуровых, линейных) кумулятивных зарядов ВВ.

Общеизвестно использование удлиненных кумулятивных зарядов (УКЗ) [13-17] для решения задач разделения различных и прежде всего металлических преград. При многобразии названий (УКЗ, КУЗ, ШКЗ, ДУЗ, КУКЗ, УККЗ и пр.) и форм общим для них всех является наличие профилированого и распределенного по длине заряда ВВ. Использование кумулятивных зарядов позволяет концентрировать энергию взрыва в нужных направлениях (местах), повышая КПД взрыва.

В зависимости от типа используемого УКЗ они могут быть в металлической или пластиковой оболочках, либо быть безоболочечными, выставляться на преграде УКЗ могут на фокусном расстоянии от нее либо непосредственно на ней. Оболочки УКЗ могут быть заполнены ВВ как твердого, так и жидкого агрегатного состояния.

Способ демонтажа строительных объектов при их реконструкции включает отделение конструктивных элементов строительных объектов и их удаление для повторного использования в строительстве либо для утилизации дефектных элементов. Демонтаж ведут поэтажно сверху вниз с использованием взрыва, причем при отделении конструктивных элементов используют удлиненные кумулятивные квазар-заряды, которые размещают в местах стыков конструктивных элементов и формируют на месте ведения взрывных работ путем заполнения предварительно установленных на месте предстоящего взрыва пустых полимерных профилированных оболочек удлиненных кумулятивных квазар-зарядов жидкими компонентами ВВЖИМИ либо самим ВВЖИМИ. При этом при организации электровзрывной цепи используют как штатные средства взрывания, например капсюли-детонаторы, электродетонаторы, детонирующие шнуры, так и взрывобезопасные средства взрывания, например квазар-СВ, причем в последнем случае средства взрывания могут быть помещены в оболочки удлиненных кумулятивных квазар-зарядов и до заполнения их ВВЖИМИ.

Очевидно, что вторичное использование даже незначительной доли выше перечисленных элементов демонтируемых объектов должно заметно сказаться на смете строительства новых объектов, использующих утилизируемые элементы.

К сожалению, несмотря на давнюю известность и преимущества УКЗ, их применение ограничено решением узкоспециальных задач, главным образом из-за их дороговизны. Разработанные в последние годы в НПЦ "Квазар-ВВ" удлиненные кумулятивные квазар-заряды (УККЗ) в полимерных оболочках [16, 17] снимают вопросы стоимости УКЗ и позволяют практически сдвинуть с мертвой точки некоторые "замороженные" проблемы и, в частности, проблему утилизации на металлолом отслуживших свой срок кораблей и судов [18]. Предлагаемые технические решения, по нашему убеждению, могут решить и многие задачи в строительстве, в частности при демонтаже зданий с целью их реконструкции.

Квазар-заряды формируют только на месте ведения взрывных работ путем заполнения пустых оболочек (корпусов) зарядов, предварительно установленных на месте предстоящего взрыва, ВВ жидкого агрегатного состояния, образуемого путем смешения (смешивания) двух порознь взрывобезопасных компонентов (окислителя и горючего).

ВВ на основе четырехокиси азота N₂О₄ (окислитель) и углеводородных горючих (продуктов крекинга нефти) получило название квазар-ВВ или ВВЖИМИ (ВВ жидкое, изготавливаемое на месте использования) прошло серию промышленных испытаний и допущено Госгортехнадзором РФ к постоянному промышленному применению [19].

ВВЖИМИ может быть образовано и путем последовательного и/или одновременного заполнения непосредственно корпусов (оболочек) зарядов составляющими его компонентами.

Важно отметить, что при взрывчатом превращении ВВЖИМИ в газообразных продуктах взрыва практически отсутствуют продукты неполного окисления, что говорит об экологичности взрыва.

Заряды, использующие ВВЖИМИ, носят название квазар-зарядов. Разработаны различные квазар-заряды [15], в числе которых и удлиненные кумулятивные квазар-заряды (УККЗ) [16, 17] и шпуровые удлиненные заряды ВВ [20].

Квазар-заряды различных форм могут быть подорваны как широко известными штатными средствами взрывания (капсюли-детонаторы, электродетонаторы, детонирующие шнуры и пр.) [21], так и находящимися на стадии промышленных испытаний взрывобезопасными средствами взрывания квазар-СВ на основе взрывающегося проволочного мостика, в корпусе которого отсутствует какое-либо ВВ или чувствительный состав, а также устройствами, находящимися на стадии ОКР: с резистивным элементом [22] и с химическим катализатором [23], при этом при использовании квазар-СВ и устройства с резистивным элементом средства взрывания ввиду их инертности могут быть помещены в пустые оболочки (корпуса) зарядов до их заполнения жидким взрывчатым веществом, что существенным образом повышает безопасность взрывных работ за счет устранения необходимости обычного появления взрывника в поле предстоящего взрыва для установки средств взрывания после установки (формирования) зарядов.

Квазар-технология ведения взрывных работ позволяет [24, 25] отказаться от производства, приемки, приобретения, погрузки, транспортировки, разгрузки, складирования и хранения взрывчатых материалов и связанных с ними организационных мероприятий, что ведет к существенному снижению стоимости работ, повышает их эффективность, экологичность и безопасность. Квазар-технология в Решениях III Международной конференции по буровзрывным работам [25] отмечена как перспективная и заслуживающая внимания.

В варианте квазар-способа демонтажа объектов при их реконструкции с использованием взрыва предпочтительнее использовать УККЗ, формируемые на месте ведения взрывных работ путем заполнения предварительно установленных на месте предстоящего взрыва пустых полимерных профилированных оболочек УККЗ жидкими компонентами ВВЖИМИ, при этом при организации электровзрывной цепи используют как штатные средства взрывания, например капсюли-детонаторы, электродетонаторы, детонирующие шнуры, так и взрывобезопасные средства взрывания, например квазар-СВ на основе взрывающегося проволочного мостика, причем в последнем случае средства взрывания могут быть помещены в оболочки УККЗ и до заполнения их ВВЖИМИ.

Таким образом, предлагаемые технические решения при демонтаже объектов с целью их реконструкции позволяют получить следующие результаты: - уменьшить трудоемкость работ и снизить их стоимость; - повысить эффективность использования энергии взрыва; - повысить безопасность взрывных работ; - повысить управляемость и экологичность взрывных работ; - повысить технологичность работ и снизить затраты на организацию и ведение работ; - решить вопросы утилизации элементов строительных конструкций.

Для осуществления предлагаемого технического решения есть все предпосылки. Существующие и хорошо зарекомендовавшие себя в работе УККЗ, в частности при разделке металлических конструкций, при разрушении негабаритов, легко могут быть размещены по местам стыков элементов строительных объектов, начиная с верхнего этажа. Подрыв зарядов позволяет отделить элементы строительных конструкций и использовать их повторно в новом строительстве (если элемент не имеет дефектов) или утилизировать (если дефекты не допускают повторного использования).

Сами УККЗ формируют на месте ведения взрывных работ известным способом. Подрыв УККЗ может быть осуществлен как штатными средствами взрывания, так и взрывобезопасным средством взрывания квазар-СВ, причем в последнем случае квазар-СВ может быть помещен в пустые оболочки УККЗ до их заполнения ВВЖИМИ.

Сведения, подтверждающие возможность осуществления изобретения. Работа УККЗ проверена в производственных условиях, в частности при освобождении от балласта (чугунные чушки, замурованные в бетоне) подводных лодок на заводе "Нерпа" (г. Снежногорск Мурманской области). Технология подтвердила свою эффективность.

Источники информации 1. Афонин В. Г. , Гейман Л. М., Комир В.М. Справочное руководство по взрывным работам в строительстве. Киев: Будивельник, 1974, с. 269-273; 245-249.

2. Технические правила ведения взрывных работ на земной поверхности. М.: Недра, 1972, с. 92-94.

3. Проектирование взрывных работ в промышленности. М.: Недра, 1983, с. 190.

4. Мойже Ю.А., Бородулин Л.Н., Торопов В.В. и др. Направленное обрушение здания мельницы и дымовой трубы с применением буровзрывных работ. //Монтажные и специальные работы в строительстве 11-12/93, с. 12-15.

5. Азаркович А.Е. Абаткин Ю.В. Любимов B.C. и др. Взрывные способы демонтажа строительных конструкций. //Монтажные и специальные работы в строительстве 9/96, с. 21-23.

6. Ганапольский М.И., Баранов В.Л., Селявина А.И., Кантор В.Х. Взрывные работы при разборке производственного здания табачной фабрики "Дукат". //Монтажные и специальные работы в строительстве 3/97, с. 14-17.

7. Заявка DE 4226088 А1, кл. Е 04 G 23/08, 1994.

8. Заявка Японии 53-217, кл. Е 04 G 23/08, 1978.

9. Заявка Японии 60-35509, кл. Е 04 G 23/08, 1985.

10. Патент РФ 2057235, кл. Е 04 G 23/08, 1996.

11. Указания по технологии ремонтно-строительного производства и технологические карты на работы при капитальном ремонте жилых домов. Книга 1.1. М.: Стройиздат, 1977, с. 101, 124.

12. Патент РФ 2052613, кл. Е 04 G 23/08, 1996.

13. Патент США 427946, кл. F 42 В 1/02.

14. Патент США 3103882, кл. F 42 В 1/02, 1963.

15. Патент РФ 208406, кл. F 42 В 1/02, F 42 D 3/00, 1997.

16. Патент РФ 2094741, кл. F 42 В 1/02, 1997.

17. Патент РФ 2065559, кл. F 42 В 1/02, 1996.

18. Каганер Ю. А. , Шушко Л.А. Квазар-технология взрывных работ и ее применение при разделке судов на металлолом. //Судостроение, 4, 1997.

19. Перечень взрывчатых материалов, оборудования и приборов взрывного дела, допущенных Госгортехнадзором России к постоянному применению. М.: изд-во ГГУ, 1996.

20. Патент РФ 2066837, кл. F 42 D 3/04, 1/2, 1996.

21. Поздняков З. Г. , Росси Б.Д. Справочник по промышленным взрывчатым веществам и средствам взрывания. М.: Недра, 1997, с. 226-235.

22. Патент РФ 2093784, кл. F 42 D 1/045, 1997.

23. Шевчук А. М., Бутенко Г.Г., Бушмарин В.А. Технология разделки корпусов судов с использованием жидких взрывчатых смесей. //Судостроение, 1, 1995.

24. Каганер Ю. А. Квазар-технология ведения взрывных работ // Сб. докладов III Международной конференции по буровзрырным работам. М., 27-28.05.1997.

25. Каганер Ю.А., Шушко Л.А., Давыдов В.И. Квазар-технология взрывного разрушения горных пород. //Сб. докладов Международной конференции по открытым и подземным горным работам. М., 27-28.05.1998.

Формула изобретения

Способ демонтажа строительных объектов при их реконструкции, включающий отделение конструктивных элементов строительных объектов и их удаление для повторного использования в строительстве либо для утилизации дефектных элементов, отличающийся тем, что демонтаж ведут поэтажно сверху вниз с использованием взрыва, причем при отделении конструктивных элементов используют удлиненные кумулятивные квазар-заряды, которые размещают в местах стыков конструктивных элементов и формируют на месте ведения взрывных работ путем заполнения предварительно установленных на месте предстоящего взрыва пустых полимерных профилированных оболочек удлиненных кумулятивных квазар-зарядов жидкими компонентами взрывчатого вещества жидкого агрегатного состояния (ВВЖИМИ) либо самим ВВЖИМИ, при этом при организации электровзрывной цепи используют как штатные средства взрывания, например капсюли-детонаторы, электродетонаторы, детонирующие шнуры, так и взрывобезопасные средства взрывания, например квазар-СВ, причем в последнем случае средства взрывания могут быть помещены в оболочки удлиненных кумулятивных квазар-зарядов и до заполнения их ВВЖИМИ.