Устройство для разрушения железобетонных конструкций, использующее энергию пороха. Спецтехника и оборудование для разрушения зданий и сооружений Установка для разрушения
Кандидаты техн. наук А. К. ПОСТОЕВ, В. А. ЗИМНИЦКИЙ, В. А. БРЫЗГАЛОВ (проблемная лаборатория электрогидравлического эффекта, Ленинград)
Реконструкция действующих цехов и предприятий требует большого объема работ по разрушению старых бетонных и железобетонных фундаментов и других строительных конструкций. Эти работы, как правило, выполняют с применением ручного труда, так как использование.взрывчатых веществ и различных механизмов ударного действия ограничивается спецификой проведения работ и требованиями техники безопасности.
В проблемной лаборатории электрогидравлического эффекта разработаны четыре модели электрогидравлических установок типа «Вулкан», повысивших производительность работ по разрушению конструкций. Работа установок основана на использовании высоких давлении, возникающих в жидкости при высоковольтном импульсном разряде между двумя электродами. Технология производства работ по электрогидравлическому разрушению включает следующие операции: бурение шпуров диаметром 25 мм, глубиной 300-700 мм; установку электрогидравлического взрывателя в шпур; осуществление высоковольтного разряда между электродами взрывателя и разрушение конструкций; разборку разрушенной конструкции.
Преимущества электрогидравлического разрушения в малом радиусе опасной зоны (10 м), отсутствии разлета осколков и выделения ядовитых газов, а также возможности управления разрушающим усилием.
Для изучения технических возможностей электрогидравлических установок для раскола камней их применяли при разрушении бетонных и железобетонных объектов в различных условиях.
В 1972 г. на Ленинградском кирпичном заводе в условиях действующего цеха, в непосредственной близости от работающего конвейера, был разобран железобетонный фундамент печи обжига кирпича объемом 30 м3 с применением экспериментальной электрогидравличеокой установки «Вулкан», состоящей из двух блоков размером 1500Х Х800Х800 мм. Работы были выполнены бригадой из четырех человек. Фундамент разрушали в следующей последовательности: в теле фундамента на расстоянии 200-250 мм друг от друга при помощи пневмоперфораторов марки ПР-20Л бурили шпуры диаметром 25 мм на глубину 300-700 мм; в них заливали воду, вставляли проволочный взрыватель и осуществляли высоковольтный импульсный разряд конденсаторной батареи. Под действием возникающего при этом давления бетонные куски откалываются, а при наличии стальной арматуры появляются трещины. Применяя отбойные пневматические молотки, арматуру обнажали по трещинам и пережигали электрической дугой. Энергия импульса электрогидравличеокой установки «Вулкан» определяет максимальный объем откалываемого за один импульс куска бетона до 0,2 м3. Глубина трещин в железобетоне достигает 500- 900 мм.
Электрогидравлическая установка «Вулкан-1», состоящая из пяти блоков размером 800X700X940 мм, предназначена для работ в стесненных условиях подземных тоннелей диаметром более 2 м и других помещений с повышенной влажностью. Ее применяли для разборки кессонных бетонных перемычек в подземном тоннеле и разрушения замороженного грунта при проходке. При разборке кессонных перемычек сроки выполнения работ сокращены в 3 раза по сравнению с разборкой отбойными пневматическими молотками. -Разрушение замороженного грунта при проходке тоннеля электро гидравлической установкой «Вулкан-1» малоэффективно, так как требует вспомогательного времени для удаления установки из забоя после каждой серии разрядов и специального инструмента для скоростного бурения в мерзлом грунте шпуров диаметром 25 мм.
Наибольшая эффективность достигнута при разрушении старых фундаментов электрогидравлической установкой «Вулкан-2» па Ленинградском заводе гипсомраморных изделий и Целлюлозно-бумажном комбинате в г. Зугдиди объемом 220 и 540 м3 соответственно. Работы выполняли комплексные бригады, состоящие из 2 взрывников, обслуживающих установку «Вулкан-2», и 4-8 чел., обеспечивающих бурение шпуров и разборку конструкции после серии электрогидравлических расколов.
Применение электрогидравлических взрывателей многоразового действия увеличило среднюю производительность по разрушению и уборке фундаментов на каждого члена бригады за 1 ч сменного времени до 0,15-0,25 м3/ч железобетона и 0,6 ,м3/ч неармированного бетона.
Во всех случаях применения электрогидравлических установок типа «Вулкан» для разрушения бетонных и железобетонных объектов сокращены сроки выполнения работ в 1,5-3 раза и значительно облегчен труд рабочих.
Экономический эффект с учетом досрочного введения в действие нового оборудования достигал 2,5-70,7 тыс. р.
ИЗОБРЕТЕН ИЯ
Союз Советских
Социалистических
Гоеударстевнный комитет
СССР (53) УДК 66.066. .5(088.8) до делам изобретений и открытий (72) Авторы. изобретения
Ф. Л. Саяхов, B. С. Хакимов, A. И. Арутюнов, А. А. Демьянов и Ф. Л. Минхайров
Башкирский государственный университет им. 40 петия Октября (71) Заяви ель (54) УСТАНОВКА ДЛЯ РАЗРУШЕНИЯ ЭМУЛЬСИИ
Изобретение относится к устройствам для разделения жидких смесей и может, в частности, найти применение при обез.воживании нефтей и разрушении водосодержащих масляных эмульсий, Известны установки термохимическо5
ro обезвоживания, на которых разрушение агреративно устойчивых водонефтяных эмульсий осуществляется с использованием электродегидраторов и других устройств для ускорения процесса коалесценции капель эмульгированной воды 1).
Процесс разрушения эмульсий в таких установках происходит с большими затратами тепла и реагента, что в конечном счете, повышает экституатацион, ные затраты и влияет на качество продукта.
Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату являет- 2О ся установка для разрушения эмульсии, включающая корпус, по оси которого расположен высокопотенциальный электрод, покрытый диэлектриком (2), 2
Недостатком установки является то,. что несмотря на возможность интенсификации процесса коалесценции капель эмульгированной воды, в ней не происходит одновременного нагрева глобул воды, т. е. не достигается снижение агрегативной устойчивости эмульсии, что не позволяет обойтись без стадии термохимической обработки.
Цель изобретения - повышение эффективности разрушения путем снижения агрегативной устойчивости эмульсии.
С этой целью установка снабжена
СВЧ генератором и волноводом прямоугольного сечения, один конец которого выполнен с прорезями и размещен внутри электрода, а другой - соединен с генератором, причем электрод выполнен с продольными щелями.
Целесообразно выполнить волновод с покрытием из диэлектрика с целью герметизации и изоляции.
На фиг. 1 изображена установка для разрушения эмульсий, общий вид; на фиг.
2 - сечение А-А на фиг. 1; на фиг. 3часть Вопновода.
Установке содержит корпус 1, внутри которого соосно размещен покрытый диэлектриком высокопотенциальный электрод, *выполненный в виде трубы 2, на поверхности которой размещены продольные щели 3. Внутри электрода 2 с одного (или двух) торца размещен конец прямоугольного волновода 4 с воздушным, 10 заполнением, который выполнен с проре зями 5 и закрыт заглушкой 6 для осуществления электрического согласования СВЧ генератора 7 с волноводом. Излучающим, является конец 4 волновода, 15 который переходит далее в волноводный изгиб 8 и жестко соединяется, например, сваркой с составной частью корпуса 1 — " и далее с выходом сверхвысокочастотного генератора 7, например магнетрона, с частотой генерации более 10000 Мгц.
Излучающая часть волновода покрыта высокочастотным диэлектриком 9, который исключает электрический контакт между заземленным волноводом и высокопотенциальным электродом и одновременно исключает попадание во внутреннюю полость волновода эмульсии из рабочего объема установки.
Подача высокого напряжения низкой частоты на высокопотенциальный электрод осуществляется через патрубок 10„ который одновременно служит и подвесом наряду с волноводными изгибами.
Для ввода водонефтяной эмульсии в рабочий объем, а также отвода обезвоженной нефти служат соответственно отверстия 11 и 12. Отвод воды из водосборника 13 осуществляется через отверстие 14.
Установка работает следующим образом, Эмульсию, предварительно смешанную с деэмульгатором, вводят через отверстие
ll в рабочий объем установки, где она
45 подвергается одновременному воздействию низкочастбтного и сверхвысокочастотного полей высоких напряжений с помощью высокоцотенциального электрода с продольными щелями, внутри которого расположен волновод с прорезями. После этого обезвоженная нефть через отверстие 12 направляется в отстойник, а отделенная от эмульсии вода через отверстие 14 водосборника поступает в дренажную систему.
Предлагаемое решение позволяет объединить две стадии (разрушение бронирующих оболочек капель воды и коалесценция), положительный эффект возникает при одновременном действии двух полей и связан с механизмом действия СВЧ поля соответствующей частоты на агрегативную устойчивость водонефтяных эмульсий, и с механизмом действия низкочастотного поля (промышленной частоты) на процесс коалесценции капель воды с разрушенными бронирующими оболочками.
Формула изобретения
1, Установка для разрушения эмульсии, включающая корпус, по оси которого расположен высокопотенциальный электрод, покрытый диэлектриком, о т— л и ч а ю щ а я с я тем, что, с целью повышения эффективности разрушения путем снижения агрегативной устойчивости эмульсии, установка снабжена СВЧгенератором и волноводом прямоугольного сечения, один конец которого выполнен с прорезями и размещен внутри электрода, а другой соединен с СВЧ-генератором, причем электрод выполнен с продольными щелями.
2. Установка поп. 1, отл ичаю щ а я с я тем, что, с целью герметизации и изоляции, волновод выполнен с покрытием из диэлектрика.
Изобретение относится к гидротехническим сооружениям и взрывной технике, а именно к разрушению льда на реках при ледоходах. Установка включает опорную площадку, подводящие газопроводы, контактирующий с кабелем электроразрядник. На опорной площадке шарнирно закреплена соединенная с газопроводами трубчатая штанга, снабженная возвратным механизмом, зацепом фиксатора положения и закрепленным на конце штанги электроразрядником. Опорная площадка снабжена защитным обтекателем, анкерами и захватом фиксатора положения, выполненного в виде закрепленных на опорной площадке жесткого кронштейна и упругой защелки, снабженной натяжным тросом. При этом трубчатая штанга выполнена в виде пакета труб, соединенных с подводящими газопроводами через гибкие патрубки, коллектор воздуха и коллектор горючего газа, а на выходе пакета труб последние снабжены обратными клапанами. Пакет труб выполнен из труб одинакового диаметра, закрепленных стяжками, при этом три трубы - для горючего газа, а две - для воздуха. Возвратный механизм выполнен в виде пары пружин кручения с зацепами, закрепленными на стяжке и на опорной площадке. Электроразрядник выполнен в виде упругой стальной линейки с закрепленными в перфорациях последней коннекторами с электродами подводящего кабеля. Технический результат заключается в предотвращении образования ледяных заторов, повышении уровня безопасности, производительности при дроблении крупных льдин во время ледохода, снижении энергозатрат и повышении экологичности. 6 з.п. ф-лы, 8 ил.
Изобретение относится к взрывной технике, а именно к разрушению льда на реках при ледоходах.
Предотвращение ледяных заторов, инициирующих наводнения, в значительной мере решается разрушением крупных льдин и ледовых полей. Однако такие меры трудоемки, часто сопряжены со значительной опасностью для людей, экологически вредны и обременены значительными транспортными затратами. Использование течения реки как механизм перемещения ледовых полей в зону разрушения наиболее экономически предпочтителен, а использование для взрывов газовых смесей наиболее экологично при всех взрывных работах.
Известно устройство для снижения нагрузки на гидротехнические сооружения от действия льда, включающее магистрали для подачи взрывчатых газов в подледное пространство через выходные патрубки и средство для воспламенения газов, при этом средство для воспламенения газов выполнено в виде дополнительной магистрали с выходными патрубками, соединенными с источником инициирующего взрыв газа, при этом выходные патрубки магистралей выполнены из эластичного материала и размещены вертикально над магистралями /SU A.C. №1629400, 1991 г./.
Это устройство предполагает использование только на гидротехнических сооружениях при малоподвижных массах льда, что малопроизводительно и не решает проблем заторов в русле рек, особенно на поворотах и отмелях, устройство малотехнологично и малоэкологично, т.к. предполагает использование окиси фтора.
Известно устройство для разрушения льда на воде, включающее генератор взрывчатой газовой смеси, генератор электроимпульсов, взрывную емкость, отличающееся тем, что взрывная емкость выполнена в виде рулона из трубчатой газонепроницаемой оболочки, соединенной с одного конца с генератором взрывчатой газовой смеси газопроводным шлангом, а с другого конца - герметизированной, при этом внутри взрывной емкости размещены пировоспламенители, а снаружи закреплен вытяжной трос. /RU Патент №2322548, 2005/.
Известное устройство малопроизводительно, предполагает присутствие людей при подготовке взрыва на поверхности ледяного покрова, не решает проблему разрушения льда во время ледохода.
Наиболее близкой является установка для разрушения льда при ледоходе, включающая газопроводы, соединенные с источниками избыточного давления, электроразрядник с источником высокого напряжения, один газопровод соединен с источником избыточного давления горючего газа, а другой - с источником избыточного давления воздуха, а вторые концы обоих газопроводов совместно с электроразрядником закреплены на установочной площадке, зафиксированной на дне водоема, при этом электроразрядник выполнен в виде упругой штанги с возможностью контакта с нижней плоскостью льда, снабжен разрядными электродами и соединен кабелем с источником высокого напряжения. /RU Заявка №2002107060/.
Известная установка недостаточно технологична в использовании и хранении и в режиме «ожидание», недостаточно экономична и не обеспечивает высокой степени использования взрывчатой газовой смеси, ограничено применима для инициирования серии мелких взрывов вдоль движущихся ледяных полей.
Задачей изобретения является предотвращение образования ледяных заторов, при этом повышение уровня безопасности, технологичности и производительности при дроблении крупных льдин, движущихся ледяных полей во время ледохода, снижение энергозатрат и повышение экологичности.
Задача решается тем, что в установке для разрушения льда при ледоходе, включающей опорную площадку, подводящие газопроводы, контактирующий с кабелем электроразрядник, согласно решению на опорной площадке шарнирно закреплена соединенная с газопроводами трубчатая штанга, снабженная возвратным механизмом, зацепом фиксатора положения и закрепленным на конце штанги электроразрядником, опорная площадка снабжена защитным обтекателем, анкерами и захватом фиксатора положения, выполненного в виде закрепленных на опорной площадке жесткого кронштейна и упругой защелки, снабженной натяжным тросом, при этом трубчатая штанга выполнена в виде пакета труб, соединенных с подводящими газопроводами через гибкие патрубки, коллектор воздуха и коллектор горючего газа, а на выходе пакета труб последние снабжены обратными клапанами, вместе с тем, пакет труб выполнен из труб одинакового диаметра, закрепленных стяжками, при этом три трубы - для горючего газа, а две - для воздуха, возвратный механизм выполнен в виде пары пружин кручения с зацепами, закрепленными на стяжке и на опорной площадке, а электроразрядник выполнен в виде упругой стальной линейки с закрепленными в перфорациях последней коннекторами с электродами подводящего кабеля, при этом каждый электрод экранирован защитным токопроводящим козырьком, закрепленным на стальной линейке.
Отличительными признаками являются:
На опорной площадке шарнирно закреплена соединенная с газопроводами трубчатая штанга, снабженная возвратным механизмом, зацепом фиксатора положения и закрепленным на конце штанги электроразрядником (обеспечение подачи взрывчатой смеси газов непосредственно под кромку движущегося льда и надежность воспламенения даже мелких взрывных объемов, экономичность расхода газовой смеси);
Опорная площадка снабжена защитным обтекателем, захватом фиксатора положения и анкерами (обеспечение надежности, долговечности функционирования, повышение технологичности использования);
Захват фиксатора выполнен в виде закрепленных на опорной площадке жесткого кронштейна и упругой защелки, снабженной натяжным тросом (повышение технологичности и безопасности процесса трансформации из режима «ожидание» в рабочее состояние);
Трубчатая штанга выполнена в виде пакета труб, соединенных с подводящими газопроводами через гибкие патрубки, коллектор воздуха и коллектор горючего газа, а на выходе пакета труб последние снабжены обратными клапанами (обеспечение необходимой производительности при подаче газовой смеси, повышение надежности функционирования);
Пакет труб выполнен из труб одинакового диаметра, закрепленных стяжками, при этом три трубы - для горючего газа, а две - для воздуха (повышение технологичности изготовления, надежности функционирования, возможность автоматически попадать в оптимальное стехиометрическое соотношение подаваемой смеси газов при одинаковом давлении последних);
Возвратный механизм выполнен в виде пары пружин кручения с зацепами, закрепленными на стяжке и на опорной площадке (повышение технологичности, трансформации из режима «ожидание» в рабочее состояние, «надежность копирования» нижней поверхности льдин);
Электроразрядник выполнен в виде упругой стальной линейки с закрепленными в перфорациях последней коннекторами с электродами подводящего кабеля, при этом каждый электрод экранирован защитным токопроводящим козырьком, закрепленным на стальной линейке (повышение надежности функционирования при взрывах газовой смеси, долговечность узла электроразрядника).
Таким образом, заявляемое решение соответствует критерию «новизна».
Сравнение заявляемого решения с аналогами не позволило выявить в них признаки, отличающие заявляемое решение от прототипа, что позволяет сделать вывод о соответствии его критерию «изобретательский уровень».
Изобретение поясняется чертежами, где на фиг.1 - установка на виде сбоку, фиг.2 - установка на виде сверху, фиг.3 - разрез по А-А установки в режиме «ожидание», фиг.4 - возвратный механизм, вид Б, фиг.5 - обратный клапан, фиг.6 - установка в режиме «ожидание», вид сбоку, фиг.7 - узел электроразрядника, фиг.8 - разрез по В-В электроразрядника.
Установка для разрушения льда содержит опорную площадку 1 с защитным обтекателем 2 и анкеры 3, кабель 4, подводящие газопровод 5 горючего газа, газопровод 6 воздуха, гибкие патрубки 7, коллектор воздуха 8 и коллектор горючего газа 9, опоры 10, возвратный механизм 11 с зацепами 12, трубчатую штангу 13, зацеп 14 фиксатора положения, электроразрядник 15, стяжки 16, 17, 18, упругую линейку 19, коннекторы 20 с электродами 21, защитные токопроводящие козырьки 22, обратный клапан 23 с перфорационными окнами 24, пружиной 25 и шариком 26, захват фиксатора 27 с жестким кронштейном 28, упругой защелкой 29 и натяжным тросом 30.
Установка для разрушения льда при ледоходе используется следующим образом.
Предварительно осенью до образования ледяного покрова установку в собранном состоянии подсоединяют к кабелю 4, подводящим газопроводу 5 горючего газа и газопроводу 6 воздуха, и в компактном виде устанавливают на дно реки в положении режима «ожидание» и закреплением опорной площадки 1 с защитным обтекателем 2 анкерами 3. Возможно укрепление установки для разрушения льда с поверхности ледяного покрова через прорубь перед ледоходом. Подводящие газопроводы 5, 6 подсоединяются к системе питающих ресиверов на берегу, а кабель 3 - к источникам высокого напряжения (не указаны). Натяжной трос 30 выводится по дну реки на берег.
Перед началом подвижки льда установка выводится из режима «ожидание» натяжением троса 30 с отгибом упругой защелки 29 от кронштейна 28 и освобождением зацепа 14 фиксатора положения. Возвратный механизм 11 зацепами 12 поднимает трубчатую штангу 13 на шарнире опоры 10 почти в вертикальное положение. Подводящие газопроводы 5, 6 продуваются соответственно горючим газом и воздухом с поступлением последних в гибкие патрубки 7, коллекторы 8, 9 и далее в пакет труб штанги 13. При движении льда по поверхности реки льдины наклоняют и погружают под лед трубчатую штангу 13, при этом упруго деформируются пружины кручения возвратного механизма 11 и электроразрядник 15 начинает скользить по нижней поверхности движущейся льдины. При этом упругая линейка 19 обеспечивает постоянный прижим электроразрядника, а защитные токопроводящие козырьки 22 предохраняют коннекторы 20 с электродами 21 от повреждения. При достижении положения установки, близкого к центральной области льдины, в системе подачи поднимается давление до значения срабатывания обратных клапанов 23 и порция горючего газа и воздуха, диспергируясь через перфорационные окна 24, смешивается до качественной взрывчатой смеси. Образовавшиеся объемы последней взрываются путем подачи на электроды 21 импульсов высокого напряжения и инициирования тем самым разрядов между электродами и защитными токопроводящими козырьками 22. Материал деталей и узлов установки для разрушения льда выполнен с прочностными характеристиками, многократно превышающими прочность льда, а обратные клапаны 23, работающие в критической зоне давления, снабжены только стальными деталями - пружиной 25 и шариком 26. Подача порций взрывчатой смеси может чередоваться через 5-15 сек и более (в зависимости от площади и скорости движения ледовых полей), а объем взрывчатой смеси (в зависимости от толщины льда) - от 10 до 200 литров. После завершения ледохода установка вновь трансформируется в компактное положение режима «ожидание», а защитный обтекатель 2 предохраняет установку от возможных ударов топляков, коряг и т.п. до следующего ледохода.
Установка для разрушения льда при ледоходе обеспечивает предотвращение образования ледяных заторов, повышение уровня безопасности, технологичности изготовления и использования, производительности при дроблении крупных льдин, движущихся ледяных полей во время ледохода, снижение энергозатрат и повышение экологичности.
Формула изобретения
1. Установка для разрушения льда при ледоходе, включающая опорную площадку, подводящие газопроводы, контактирующий с кабелем электроразрядник, отличающаяся тем, что на опорной площадке шарнирно закреплена соединенная с газопроводами трубчатая штанга, снабженная возвратным механизмом, зацепом фиксатора положения и закрепленным на конце штанги электроразрядником.
2. Установка по п.1, отличающаяся тем, что опорная площадка снабжена защитным обтекателем, захватом фиксатора положения и анкерами.
3. Установка по п.2, отличающаяся тем, что захват фиксатора выполнен в виде закрепленных на опорной площадке жесткого кронштейна и упругой защелки, снабженной натяжным тросом.
4. Установка по п.1, отличающаяся тем, что трубчатая штанга выполнена в виде пакета труб, соединенных с подводящими газопроводами через гибкие патрубки, коллектор воздуха и коллектор горючего газа, а на выходе пакета труб последние снабжены обратными клапанами.
5. Установка по п.4, отличающаяся тем, что пакет труб выполнен из труб одинакового диаметра, закрепленных стяжками, при этом три трубы - для горючего газа, а две - для воздуха.
6. Установка по п.1, отличающаяся тем, что возвратный механизм выполнен в виде пары пружин кручения с зацепами, закрепленными на стяжке и на опорной площадке.
7. Установка по п.1, отличающаяся тем, что электроразрядник выполнен в виде упругой стальной линейки с закрепленными в перфорациях последней коннекторами с электродами подводящего кабеля, при этом каждый электрод экранирован защитным токопроводящим козырьком, закрепленным на стальной линейке.
Средства разрушения массивов и конструкций
Для разрушения материалов разбираемых строительных конструкций широко применяются или находятся в стадии разработки и испытания средства разрушения, которые можно классифицировать по виду энергии, воздействующей на материал разрушаемых конструкций, и приложению разрушающих сил. По виду энергии способы разрушения делятся на механические, термические и взрывные, по приложению сил - на контактные и шпуровые средства (табл.
ел).
Контактные средства. Основными недостатками контактных средств разрушения в условиях реконструкции являются большой разлет осколков разрушенного материала, а также значительные габариты установок. По этой же причине ограниченно применяются шпуровые заряды гидровзрыв и другие шпуровые взрывчатые средства на основе взрывчатых веществ. Однако при разрушении ряда конструкций, например фундаментов, можно организовать рабочую зону разрушения (на свободных площадках, в цехах, из которых выведено действующее производство или возможна остановка, отключение или защита действующего оборудования). В этих условиях целесообразно применение таких высокопроизводительных контактных средств разрушения, как гидро- и пневмомолот, взрывогенератор, накладные и кумулятивные заряды.
Шпуровые средства. Преимуществами "шпуровых средств являются относительно малый разлет осколков разрушаемого материала, бесшумность, простота конструкции, надежность в работе, возможность расположения установок разрушения на расстоянии до 30 м от рабочего органа, что позволяет применять их в особо стесненных условиях реконструкции. Недостаток шпуровых средств - необходимость производства трудоемких работ по бурению шпуров.
При разрушении шпуровыми средствами железобетонный массив (например, фундамент) разбивается в плане на технологические захватки или участки разрушения, размеры которых зависят от разрушающей силы применяемых средств и способа уборки разрушенного бетона. Последовательность разрушения по захваткам, а также расстояние между шпурами зависят от числа поверхностей фундамента, освобожденных от земли и примыкающих конструкций, т. е. от свободных поверхностей фундамента (рис. 6.3).
При количестве свободных поверхностей менее трех нецелесообразно производить работы по разрушению фундаментов без освобождения дополнительных свободных поверхностей. Так, разрушение материала фундамента на захватке I обеспечивает образование третьей свободной поверхности на границе с захваткой II и следующими захватками и так далее по ходу разрушения (рис. 6.3, б).
Расстояния между шпурами, которые бурятся по границам захваток, при четырех свободных поверхностях составляют 0,3...0,4 м для бетонных и 0,25...0,3 м для железобетонных фундаментов, при трех свободных поверхностях - соответственно 0,15...0,4 м и 0,12...0,3 м.
При толщине более 1 м фундамент разбивается на вертикальные слои, высота которых для шпуровых средств принимается 0,5...0,8 м.
При разрушении фундамента шпуровыми средствами на первой захватке откалываемая часть обычно имеет форму куба или прямоугольного параллелепипеда. На последующих захватках бетон откалывается по наклонной плоскости,
Причем на каждом последующем отколе уменьшается угол откола частей фундамента. При угле откола менее 60° необходимо бурить дополнительные шпуры, перпендикулярные к плоскости откола, и разрушать бетон, откалывая небольшие куски до получения взаимно перпендикулярных плоскостей откола.
Механический способ. Ручные пневмо- и электромашины применяют при обрушении монолитных бетонных, железобетонных и кирпичных сводчатых покрытий, а также при разрушении монолитных бетонных конструкций небольшого объема. Этот способ является трудоемким и дорогим, поэтому его можно применять только при небольшом объеме работ.
Другие разновидности механического способа разрушения конструкций применяют для разрушения сводчатых кирпичных, бетонных и железобетонных перекрытий (с применением клин-молотов на экскаваторе, кране), для разрушения кирпичных стен и перегородок (с применением шар-молота), разрушения бетонных оснований (автобетоноломы, рыхлители ударного действия, гидро- и пневмомолоты от гидравлических экскаваторов), бетонных и кирпичных конструкций (гидро- и пневмомолоты, гидравлические раскалыватели).
Механический и термический способы применяют для разделения конструкций (при их разборке) и устройстве проемов и отверстий в различных конструкциях: механическое сверление, бурение и резка (с использованием ручных сверлильных машин с твердосплавными и алмазными кольцевыми сверлами, сверлильных станков с алмазными кольцевыми сверлами, буровых установок и перфораторов, машин и станков с алмазными отрезными дисками, гидравлического навесного оборудования и установок для срезки голов свай, электрических бороздоделов); газокислородная резка и термическая резка (кислородное копье, газоструйное порошково-кислородное копье, порошково-кислородный резак, реактивно-струйная горелка, термобур); электродуговая, плазменная и лазерная резка (установки электродугового плавления, плазменной и лазерной резки), гидроструйная резка (установки гидроструйного действия).
Взрывной способ при реконструкции промышленных зданий применяется для разрушения или дробления каменных, бетонных и железобетонных конструкций, обрушения старых зданий и сооружений на их основание или в заданном направлении. Взрывной способ может быть также использован при разрушении металлических и железобетонных конструкций на более мелкие части, удобные для перемещения.
Наряду с общеизвестными средствами разрушения в последние годы все более широкое применение находят для разрушения железобетонных и других конструкций такие шпуровые средства, как установки электрогидравлического эффекта (ЭГЭ), гидроклиновой раскалыватель, гидропороховой скалолом, расширяющиеся смеси, а также взрыво-генераторные установки.
Принцип действия электрогидравлических установок (ЭГУ) основан на применении электрогидравлического эффекта Л. А. Юткина. который представляет собой высоковольтный импульсный разряд электрического тока в жидкости, сопровождающийся выделением энергии в виде ударных и акустических волн и др. В электрогидравлическом эффекте (ЭГЭ) используется энергия, накопленная в конденсаторной батарее. В результате электрического разряда, происходящего в жидкой среде, формируется канал, представляющий собой парогазовую полость, расширение которой сопровождается волнами давления и скоростным потоком, образующим электрогидравлический удар, который разрушает материал разбираемой конструкции. Искровой разряд происходит в жидкости, залитой в шпур глубиной 0,3-0,5 м и диаметром 25-42 мм, пробуренный в теле конструкции (например, фундамента).
В настоящее время для разрушения строительных конструкций применяют ЭГУ типа «Вулкан», ЭГУРН, «Базальт» и др.
В технологический комплекс по разрушению железобетонных конструкций ЭГЭ входят: установка ЭГУРН, источник электроэнергий напряжением 380/220 В установленной мощностью 20кВА, источник сжатого воздуха производительностью 5 м3/мии, источник технической воды (водопровод, емкость), аппаратура для резки арматуры (газо- или электросварка), средства бурения шпуров (перфораторы, шланги, буровые штанги), средства разборки бетона (клинья, ломы, пневмомолотки), подъемно-транспортные средства для погрузки и удаления бетонного боя и кусков арматуры.
Гидроклиновой раскалыватель, приводимый в действие с помощью гидроцилиндра, применяется для разрушения бетонных фундаментов с маркой бетона до 300 при любой степени внутренней стесненности реконструируемого здания. Рабочий орган этого устройства представляет собой вертикально стоящий цилиндр, в средней части которого на всю высоту вырезан клин, сужающийся снизу вверх. При подъеме клинообразной части цилиндра вверх боковые части раздвигаются, увеличивая диаметр цилиндра. За счет подбора углов клина усилие, развиваемое цилиндром, увеличивается в несколько раз (до 10) и достигает 1500-2000 кН.
Так, для раскалывания бетонных фундаментов применяют установки, состоящие из маслонасосной станции и нескольких (до 5) клиновых устройств. Для отделения частей бетона в нем бурят шпуры с шагом, зависящим от прочности бетона и составляющим 400-800 мм. Диаметр шпуров на 3-5 мм больше диаметра рабочего органа. Рабочий орган вводится в шпур, затем масло под давлением - в гидроцилиндр. Откалывание кусков бетона происходит без разлета осколков, сопровождается слабым треском. Производительность установки 0,25-0,5 м3/ч.
Гидроимпульсный скалолом, разработанный Украинским отделением института Гидропроект им. С. Я. Жука, относится к взрывным шпуровым средствам, и разрушение им является разновидностью гидровзрыва. В пробуренную в бетоне скважину (шпур) диаметром 43 мм и предварительно залитую водой вставляют скалолом, снабженный охотничьим патроном 12-го калибра, который заряжен бездымным порохом марки «Сокол» или «Беркут», а затем производят выстрел. Разрушение бетона скалоломом происходит в режиме воздействия на стенки скважины гидравлического пресса, возникающего при резком расширении пороховых.
Расширение твердых смесей предварительно пробуренных шпурах представляет большой интерес, особенно расширение смеси типа «Бристар» (Япония) и НРС-1, разработанной НПНПстромом.
В массиве бурят шпуры, параметры и расположение которых определяются в зависимости от физико-механических характеристик разрушаемого материала. Глубина шпуров составляет не менее 70 % высоты разрушаемого массива; при этом чем больше диаметр шпура, тем сильнее разрушающее усилие на его стенки. Смесь порошка с водой заливается в пробуренные шпуры до их устья.
Расход порошка, необходимого для приготовления расширяющейся смеси, определяется из расчета 2 г на 1 см3 шпура. Водотвердое отношение по массе должно находиться в пределах 0,30-0,32. Расширяющее усилие увеличивается со временем и за сутки достигает ЗОМПа.
Преимуществами их перед другими средствами являются отсутствие осколков и шума, большое количество одновременно заполняемых шпуров, которые через сутки вызывают растрескивание неограниченных в объеме массивов.
Взрывогенераторную установку типа ВН-2, разработанную ЦНИИподземмашем, целесообразно применять для разрушения фундаментов и других железобетонных конструкций, негабаритных скальных кусков породы и т. д.
Принцип действия ВН-2 заключается в следующем: два жидких компонента (окислитель и горючее) непрерывно поступают из специальных емкостей в струйный взрывной аппарат (форсунку), откуда вытекают отдельными струями. При смешении отдельных струй образуется компактная струя сильнодействующего взрывчатого вещества, направляемая на разрушаемый материал. Инициатором взрыва является жидкий сплав калия с натрием, впрыскиваемый небольшими порциями (0,5 г) в струю взрывчатого вещества с регулируемой частотой (80-1500 в мин).
Бетон и другой материал дробится за счет энергии взрыва, воздействия целого комплекса газодинамических, механических и термических процессов, способствующих интенсивному разрушению.
Разрушение массивов из бетона марки 300 и более, а также густоармированных массивов производится с предварительным бурением вертикальных или наклонных шпуров. При этом увеличивается производительность взрывогенератора, которая в зависимости от прочности разрушаемых конструкций составляет 42... 150 м3/ч.
Недостатками взрывогенераторов являются большой разлет осколков, значительный шум (до 108 дБ в радиусе 50 м) и выделение токсичных газов.
При выборе способов разборки и разрушения конструкций одними из основных показателей являются трудоемкость (табл. 6.2) и сроки выполнения работ, однако эффективность применения того или иного способа существенно зависит также от выхода годных к повторному использованию материалов.
Последние материалы
Основные закономерности татического деформирования грунтов
За последние 15...20 лет в результате многочисленных экспериментальных исследований с применением рассмотренных выше схем испытаний получены обширные данные о поведении грунтов при сложном напряженном состоянии. Поскольку в настоящее время в…
Упругопластическое деформирование среды и поверхности нагружения
Деформации упругопластических материалов, в том числе и грунтов, состоят из упругих (обратимых) и остаточных (пластических). Для составления наиболее общих представлений о поведении грунтов при произвольном нагружении необходимо изучить отдельно закономерности…
Описание схем и результатов испытаний грунтов с использованием инвариантов напряженного и деформированного состояний
При исследовании грунтов, как и конструкционных материалов, в теории пластичности принято различать нагружение и разгрузку. Нагружением называют процесс, при котором происходит нарастание пластических (остаточных) деформаций, а процесс, сопровождающийся изменением (уменьшением)…
Инварианты напряженного и деформированного состояний грунтовой среды
Применение инвариантов напряженного и деформированного состояний в механике грунтов началось с появления и развития исследований грунтов в приборах, позволяющих осуществлять двух- и трехосное деформирование образцов в условиях сложного напряженного состояния…
О коэффициентах устойчивости и сопоставление с результатами опытов
Так как во всех рассмотренных в этой главе задачах грунт считается находящимся в предельном напряженном состоянии, то все результаты расчетов соответствуют случаю, когда коэффициент запаса устойчивости к3 = 1. Для…
Давление грунта на сооружения
Особенно эффективны методы теории предельного равновесия в задачах определения давления грунта на сооружения, в частности подпорные стенки. При этом обычно принимается заданной нагрузка на поверхности грунта, например, нормальное давление р(х), и…
Несущая способность оснований
Наиболее типичной задачей о предельном равновесии грунтовой среды является определение несущей способности основания под действием нормальной или наклонной нагрузок. Например, в случае вертикальных нагрузок на основании задача сводится к тому…
Процесс отрыва сооружений от оснований
Задача оценки условий отрыва и определения требуемого для этого усилия возникает при подъеме судов, расчете держащей силы «мертвых» якорей, снятии с грунта морских гравитационных буровых опор при их перестановке, а…
Решения плоской и пространственной задач консолидации и их приложения
Решений плоской и тем более пространственных задач консолидации в виде простейших зависимостей, таблиц или графиков очень ограниченное число. Имеются решения для случая приложения к поверхности двухфазного грунта сосредоточенной силы (В…
