ВЫБОР МЕТОДА ДЕМОНТАЖА ПРОМЫШЛЕННЫХ ДЫМОВЫХ ТРУБ С УЧЁТОМ ЗАДАННЫХ ОГРАНИЧЕНИЙ Текст научной статьи по специальности «Строительство и архитектура»

ТЕХНИЧЕСКИЕ НАУКИ

УДК 69.05 А. И. Бурман

ВЫБОР МЕТОДА ДЕМОНТАЖА ПРОМЫШЛЕННЫХ ДЫМОВЫХ ТРУБ С УЧЁТОМ ЗАДАННЫХ ОГРАНИЧЕНИЙ

В статье рассмотрено применение методов демонтажа промышленных дымовых труб в условиях различных ограничений. По результатам проведённого исследования можно сделать вывод, что наименьшую продолжительность выполнения работ по демонтажу даёт комбинированный метод.

Ключевые слова: демонтаж, методы демонтажа, промышленные трубы, дымовые трубы. DOI: 10.24412/2227-1384-2023-453-98-103

Выбор метода демонтажа осуществляется с учётом индивидуальных характеристик сооружения, его масштабности, место нахождения и материала, из которого оно построено [1].

Существует семь основных методов демонтажа промышленных дымовых труб:

1. Метод подрубки;

2. Метод направленного взрыва;

3. Метод с применением роботов-манипуляторов;

4. Метод с применением машин с алмазными инструментами (дисками, канатами);

5. Метод с применением оборудования для демонтажа, подвешенного на кране;

6. Механизированный метод при помощи экскаватора с навесным оборудованием;

7. Метод промышленного альпинизма [2; 3].

Для определения возможности применять тот или иной метод демонтажа необходимо проанализировать основные существующие для этих методов ограничения:

Бурман Алина Игоревна — магистр (Санкт-Петербургский политехнический университет Петра Великого, Санкт-Петербург, Россия); e-mail: alina-burman@mail.ru.

© Бурман А. И., 2023

98

- наличие площадки для опрокидывания;

- материал (ж/ б, кирпич, металл);

- высота (до 30 м, от 30 м до 100 м, от 120 м до 370 м);

- толщина стенки ствола трубы;

- техническое состояние конструкций ствола трубы;

- погодные условия;

- необходимость сохранения конструкций для повторного использования.

В разных ситуациях при демонтаже промышленных дымовых труб может быть как одно ограничение, так и несколько.

Для создания алгоритма выбора метода демонтажа сведём известные нам данные в таблицу 1.

Таблица 1

Анализ ограничений для демонтажа промышленных дымовых труб

Ограничение Условие Метод подруба Метод направленного взрыва Применение роботов-манипуляторов Машины с алмазным инструментом (дисками, канатами) Оборудование для демонтажа, подвешенное на кране Демонтаж механизированным методом при помощи экскаватора с навесным оборудованием Метод промышленного альпинизма

самоходные на подъемнике самоходные на подъемнике

Площадка для опрокидывания да ✓ ✓

нет X X

Материал ж/ б ✓ ✓ ✓ ✓ ✓ ✓ ✓ ✓ ✓

кирпич ✓ ✓ ✓ ✓ ✓ ✓ ✓ ✓ ✓

металл ✓ X X X X X ✓ ✓ ✓

Высота до 30 м ✓ ✓ ✓ ✓ ✓ ✓ ✓ ✓ ✓

от 30 до 120 м ✓ ✓ ✓ ✓ ✓ ✓ ✓ X ✓

от 120 до 370 м X ✓ ✓ ✓ ✓ ✓ X X ✓

Толщина стенки ствола трубы до 0,45 м ✓ ✓ ✓ ✓ ✓ ✓ ✓ ✓ ✓

от 0,45 м ✓ ✓ X X ✓ ✓ ✓ ✓ X

Техническое состояние конструкций ствола трубы исправное ✓ ✓ ✓ ✓ ✓ ✓ ✓ ✓ ✓

аварийное ✓ X X ✓ X ✓ ✓ ✓ X

Погодные условия да ✓ ✓ ✓ ✓ ✓ ✓ ✓ ✓ ✓

нет ✓ ✓ ✓ ✓ ✓ ✓ ✓ ✓ X

Необходимость сохранения конструкций для повторного использования да X X ✓ ✓ ✓ ✓ ✓ X ✓

нет ✓ ✓ ✓ ✓ ✓ ✓ ✓ ✓ ✓

99

Так, мы видим, что наиболее универсальным методом, который можно использовать при большинстве ограничений, является метод с применением машин с алмазным инструментом. По конструктивным ограничениям (материал, высота) мы видим, что железобетонные и кирпичные трубы можно демонтировать любым методом. Также для труб высотой до 120 м практически нет ограничений при выборе метода демонтажа.

Данную таблицу, учитывающую все ограничения для демонтажа промышленных дымовых труб, можно использовать как алгоритм выбора метода демонтажа. Он подходит для выбора метода демонтажа любых промышленных дымовых труб.

Рассмотрим применение данного алгоритма на примере выбора метода демонтажа промышленной дымовой железобетонной трубы высотой 330 м.

Основные характеристики:

1. Назначение сооружения — для выброса в атмосферу газа из производственных помещений;

2. Расположение — территория завода;

3. Стеснённость условий — близлежащие здания и сооружения завода, действующая эстакада газопровода, проходящая в зоне действия планируемых работ;

4. Эксплуатация — выведена из эксплуатации;

5. Высота ствола — 330 м;

6. Верхний наружный диаметр устья ствола — 13,44 м;

7. Нижний наружный диаметр ствола — 32,00 м;

8. Уклон наружной поверхности ствола г = 0,08;

9. Количество поясов бетонирования — 132 шт.;

10. Материал ствола — монолитный железобетон марки М300;

11. Толщина ствола — переменная от 0,80 м внизу и до 0,25 м вверху;

12. Объём железобетона ствола — 1806,7 м3.

Для этого используем таблицу 1. По данной таблице видно, что для трубы высотой 330 м по ограничению «высота» нельзя применить метод подрубки, метод с применением оборудования, подвешенного на кране, и демонтаж механизированным методом при помощи экскаватора с навесным оборудованием.

Далее определим территориальное расположение. Объект находится в стеснённых условиях на территории завода, отсутствует площадка для опрокидывания. Помимо этого, в предполагаемой зоне демонтажа проходит действующая эстакада газопровода. В связи с этим применение метода направленного взрыва невозможно, так как падение трубы окажет сильное сейсмическое воздействие на данные сооружения и может привести к печальным последствиям, если не проработать данный вопрос.

Материал трубы — железобетон. Конструкции трубы в результате технического обследования могут быть признаны аварийными или огра-

100

ниченно работоспособными, что позволяет применить роботов-манипуляторов только с использованием подъёмных сооружений (мачт, платформ). Применение самоходных роботов в данном случае невозможно. Толщина стенки ствола таких труб ближе к основанию может достигать метра в ширину, что также является ограничением для метода с применением роботов-манипуляторов из-за уменьшения их выработки.

Так, при толщине конструкции до 0,45 м выработка техники составляет 6,5 м3 в смену, при толщине свыше 0,45 м — 1,3 м3 в смену.

Исходя из характеристик по выработке, условно делим демонтируемую трубу на участки:

1. с отм. +330,0 до отм. +120,0 (объём — 4749,6 м3);

2. с отм. +120,0 до отм. +30,0 (объём — 4515,7 м3);

3. с отм. +30,0 до отм. 0,0 (объём — 2541,4 м3).

Определим срок производства работ при работе двух роботов-манипуляторов путём деления объёма работ на выработку роботов-манипуляторов и их кол-во:

1. 4749,6/6,5/2 = 366 дней;

2. 4515,7/1,2/2 = 1737 дней;

3. 2541,4/1,3/2 = 978 дней.

Итого: 3081 день.

Для применения метода с использованием машин с алмазным инструментом на подъёмной площадке ограничений нет. Производительность работ не зависит от толщины конструкций, поэтому можно выполнить сегменты любых габаритов.

Так, выработка канатной машины при резке на сегменты до 0,5 т на любую толщину — 2 м3 в смену.

Для сравнения сроков производства работ по аналогии с предыдущим методом условно делим демонтируемую трубу на участки:

1. с отм. +330,0 до отм. +120,0 (объём — 4749,6 м3);

2. с отм. +120,0 до отм. +30,0 (объём — 4515,7 м3);

3. с отм. +30,0 до отм. 0,0 (объём — 2541,4 м3).

Определим срок производства работ при работе двух канатных машин путём деления объёма работ на выработку канатных машин и их количество:

1. 4749,6/2/2 = 1188 дней;

2. 4515,7/2/2 = 1129 дней;

3. 2541,4/2/2 = 636 дней.

Итого: 2953 дня.

Далее по таблице 1 видно, что применение метода промышленного альпинизма ограничено толщиной стенки ствола из-за снижения выработки при увеличении толщины. Также производство значительно ограничено погодными условиями.

Так, при толщине конструкции до 0,45 м выработка составляет 0,7 м3 в смену, при толщине свыше 0,45 м — 0,3 м3 в смену.

101

Исходя из характеристик по выработке, условно делим демонтируемую трубу на участки:

1. с отм. +330,0 до отм. +120,0 (объём — 4749,6 м3);

2. с отм. +120,0 до отм. +30,0 (объём — 4515,7 м3);

3. с отм. +30,0 до отм. 0,0 (объём — 2541,4 м3).

Определим срок производства работ при работе трёх альпинистов путём деления объёма работ на выработку альпинистов и их количество:

1. 4749,6/0,7/3 = 2262 дня;

2. 4515,7/0,3/3 = 5018 дней;

3. 2541,4/0,3/3 = 2824 дня.

Итого: 10 104 дня.

В результате поэтапного выбора метода демонтажа по таблице 1 можно сделать вывод о возможности применения метода с использованием робота-манипулятора, метода с использованием машин с алмазным инструментом и метода промышленного альпинизма, но стоит учесть следующие особенности:

- при первых двух методах необходимо использовать подъёмную площадку;

- при демонтаже с использованием робота-манипулятора на этапе, когда толщина стенки ствола становится больше 0,45 м, выработка техники снижается. Это приводит к увеличению сроков работ, что является нерациональным;

- срок демонтажа методом промышленного альпинизма превышает другие два больше, чем в три раза, а также может зависеть от погодных условий;

- при демонтаже последних 30 м ствола трубы нерационально использовать вышеописанные методы, так как можно использовать оборудование, работающее с земли и имеющее большую производительность.

Так, если использовать экскаватор с навесным оборудованием гидромолот с выработкой 50 м3 в смену для демонтажа последних 30 м ствола трубы, то срок производства работ с отм. +30,0 до отм. 0,0 составит:

2541,4/50 = 51 день.

Данные из выполненных расчётов сведём в таблице 2 для сравнения сроков работ каждым методом.

В результате применения алгоритма выбора метода демонтажа промышленной дымовой железобетонной трубы высотой 330 м с учётом всех ограничений можно сделать вывод, что наиболее рациональным будет использовать комбинированный метод разборки, а именно:

- демонтаж от отм. +330,000 до отм. +120,000 при помощи робота-манипулятора, до утолщения стенки ствола трубы;

- демонтаж от отм. +120,000 до отм. +30,000 при помощи канатной алмазной резки;

- демонтаж от отм. +30,000 до отм. 0,000 при помощи экскаватора-разрушителя.

102

Таблица 2

Расчёт продолжительности демонтажа

Этапы демонтажа Метод демонтажа

Робот-манипулятор Алмазная канатная резка Промышленный альпинизм Экскаватор с навесным оборудованием гидромолот

С отм. +330,0 до отм. +120,0 366 дней 1188 дней 2262 дня неприменимо

С отм. +120,0 до отм. +30,0 1737 дней 1129 дней 5018 дней неприменимо

С отм. +30,0 до отм. 0,0 978 дней 636 дней 2824 дня 51 день

В результате проведённых расчётов можно сделать вывод, что ориентировочный срок производства работ составит 1546 дней.

Список литературы

1. Гончарова Т. К., Билюшова Т. П. Современные методы передвижки, демонтажа зданий и сооружений / / Архитектура и дизайн: история, теория, инновации. 2017. № 2. С. 194-198.

2. Ельшин А. М. Дымовые трубы / А. М. Ельшин, М. Н. Ижорин, В. С. Жолудов, Е. Г. Овчаренко; под ред. С. В. Сатьянова. М.: Стройиздат, 2001. 296 с.

3. Пергаменщик Б. К., Лесников И. А. Газоотводящие (дымовые) трубы ТЭС: возведение, ремонт, реконструкция, демонтаж. 2-е изд. М.: МИСИ-МГСУ, 2017. 202 с.

* * *

Burman Alina I.

SELECTION OF THE METHOD OF DISMANTLING INDUSTRIAL SMOKE PIPES WITHIN GIVEN CONSTRAINTS

(Peter the Great St. Petersburg Polytechnic University, St. Petersburg, Russia)

The article considers the application of methods dismantling industrial smoke pipes within given constraints. According to the results of the study, it can be concluded that the combined method gives the shortest duration of dismantling work.

Keywords: dismantling, dismantling methods, industrial pipes, smoke pipes. DOI: 10.24412/2227-1384-2023-453-98-103

References

1. Goncharova T. K., Bilyushova T. P. Modern methods of moving, dismantling buildings and structures [Sovremennye metody peredvizhki, demontazha zdaniy i sooruzheniy], Arkhitektura i dizain: istoriya, teoriya, innovatsii, 2017, no. 2. pp. 194—198.

2. Elshin A. M., Izhorin M. N., Zholudov V. S., Ovcharenko E. G., Satyanova S. V. (ed.). Dymovye truby (Smoke pipes), Moscow, Stroyizdat Publ., 2001. 296 p.

3. Pergamenshchik B. K., Lesnikov I. A. Gazootvodyashchie (dymovye) truby TES: vozvedenie, remont, rekonstruktsiya, demontazh (Exhaust (smoke) pipes of thermal power station: construction, repair, reconstruction, dismantling), 2nd ed., Moscow, MISI-MGSU Publ., 2017. 202 p.

•Jc -Jc -Jc

103