Разработка технологии ремонта и реконструкции гидротехнических сооружений с использованием алмазной резки и сверления (стр. 3 )

Для расчета времени производства работ, применительно к канатной резке, можно пользоваться тем же алгоритмом, что применим к дисковой резке, то есть формула (10) справедлива и для канатной резки.

Как показывает практика, зависимость скорости проходки от прочности бетона при канатной резке имеет такой же вид, как и при дисковой резке и ее можно выразить формулой:

= 3,5 - R· 0,00

Для удобства пользования зависимость скорости проходки от прочности бетона при канатной резке приведена в табличной форме (табл. 8).

Таблица 8.

Класс Бетона	Скорость проходки, м. кв./час
В3,5	3,35
В5	3,26
В7,5	3,15
В10	3,03
В12,5	2,91
В15	2,8
В20	2,56
В25	2,33
В30	2,09
В35	1,86
В40	1,62
В45	1,39
В50	1,16
В55	0,92
В60	0,69

При рассмотрении технологии реконструкции гидротехнических сооружений методом алмазных технологий необходимо остановиться на еще одном ее компоненте – на алмазном сверлении. Технологическая последовательность включает в себя выбор оборудования, построение технологической схемы и расчет времени, необходимого для выполнения работ.

Как было сказано выше, влияющие на время производства работ для резки и сверления, одинаковы, таким образом, поправочные коэффициенты, полученные для алмазной резки, будут справедливы и для сверления.

Для расчета времени производства работ необходимо определить время сверления. Общее время сверления есть сумма времени единичных серийных сверлений:

. (12)

Время сверления единичного отверстия, можно записать как:

( ) , (13)

где - время монтажа, - время сверления, - время демонтажа, - время перемещения оборудования и инструмента на следующее место производства работ.

Время монтажа складывается из следующих временных отрезков:

, (14)

где - время необходимое на установку анкера складывается из времени бурения отверстия, продувки и расклинивания анкера, - время, необходимое на установку станины сверлильной машины и электромотора, - время необходимое на подключение воды, - время необходимое на подключение электропитания, - время необходимое на установку сверлильной коронки.

Время сверления зависит от скорости проходки:

, (15)

где - количество удлинителей сверлильных коронок, - время необходимое на остановку процесса сверления, снятие коронки со шпинделя, установку удлинителя сверлильной коронки, установку коронки и возобновление процесса сверления, h - глубина сверления, - скорость проходки по бетону зависит в основном от прочности бетона.

В результате проведенных исследований была установлена зависимость скорости проходки от прочности бетона.

Анализ графика зависимости скорости проходки от прочности бетона наглядно показывает, что между скоростью проходки и возрастанием прочности бетона существует практически линейная зависимость. Эту зависимость можно выразить следующей формулой:

= 5,6 - R· 0,0052

Для удобства пользования данные графика, использованные в таблице приведены к табличной форме зависимости скорости проходки от класса бетона.

Таблица 9.

Скорость проходки в железобетоне с армированием до 1.5%

Класс бетона	Скорость проходки, см/мин.
В3,5	5,3608
В5	5,2620
В7,5	5,0904
В10	4,9188
В12,5	4,7472
В15	4,5808
В20	4,2376
В25	3,8996
В30	3,5564
В35	3,2184
В40	2,8752
В45	2,5372
В50	2,1940
В55	1,8560
В60	1,5128

Время демонтажа складывается из следующих временных отрезков:

(17)

где - время необходимое на демонтаж станины сверлильной; - время необходимое на отключение воды; - время необходимое на отключение электро-питания; - время необходимое на снятие сверлильной машины.

Время перемещения оборудования и инструмента на другую захватку складывается из следующего:

, (18)

где - время на сбор оборудования и инструмента;- время на перенос оборудования, определяется по формуле:

= , (19)

где n – количество пройденных отрезков между захватками; - расстояние между захватками; V – скорость перемещения с грузом; - время на размещение оборудования и инструмента.

При проведении ремонта, реконструкции и демонтажа гидротехнических сооружений с использованием «алмазных» технологий ниже уровня воды, время работ существенно увеличивается. При этом в формулу вводится время подготовительных работ:

= + k(

В связи с повышенной сложностью проведения работ под водой, все предстоящие операции сначала моделируются на суше, поэтому к времени производства основных работ прибавляется величина . По наблюдениям, составляет до 80% от общего времени производства работ, k- повышающий коэффициент, учитывающий сложность проведения работ под водой (k = 3 ÷ 5).

Главной особенностью подводной резки и сверления является использование мощных гидравлических агрегатов. Это продиктовано тем же, что и при сверлении, обстоятельством, поскольку для вращения алмазного инструмента под водой требуется много большая мощность, чем при выполнении этих работ на воздухе. При дисковой резке дополнительные нагрузки также возникают из-за того, что при вращении диска внутренние пазы и торцевые поверхности сегментов вызывают завихрения воды, препятствующие его вращению. Для того, чтобы избежать этого, применяются диски с толщиной корпуса меньше стандартной, соответственно и более тонкие алмазные сегменты, что снижает площадь поверх-ности диска и снижает сопротивление воды его вращению.

При использовании «алмазных» технологий под водой на выполнение тех же операций уходит больше времени, чем при работе в надводном положении.

Коэффициент k, так же, как и при проведении работ выше уровня воды, определен на основании практического опыта и зависит от глубины места произ-водства работ. Максимально возможная глубина, при использовании стандартного оборудования, составляет 16 метров. Это ограничение вызвано максимальной длиной гидравлических шлангов, идущих от гидроагрегата к рабочему органу, приводящему в движение алмазный инструмент. По наблюдениям, значение коэф-фициента k находится в диапазоне от 3 до 5. Для более точного определения k не хватает ряда наблюдений.

Необходимо отметить, что применение алмазных технологий на гидротехни-ческих объектах в их подводной части является единственно возможным методом проведения работ по изготовлению отверстий и проемов при ремонте и рекон-струкции гидросооружений.

Четвертая глава посвящена экономической эффективности применения «алмазных» технологий в гидротехническом строительстве Использование тяжелой техники и пневмоотбойников для ремонта и демонтажа строительных конструкций в гидротехническом строительстве имеет одно существенное огра-ничение - динамические нагрузки, которые могут привести к трещинообразо-ванию и потере монолитности сооружения. Поэтому, как правило, тяжёлая тех-ника на сооружениях напорного фронта не применяется, а использование пневмо-отбойников – ограниченно.

Тем не менее, интересно провести сравнение результатов использования двух технологий.

В качестве примера можно сравнить работы по разрушению бетона объемом 10 м³ методом алмазной резки и с помощью пневмоотбойника. Исходя из норма-тивных документов (Территориальные Строительные Нормы), при работе пневмо-отбойником стоимость составит 211 152 рублей, а стоимость алмазной резки того же объема будет 78 535 рублей. Трудозатраты по данному объему при работе пневмоотбойником составят 26,18 человеко-часа, а при алмазной резке 12,46 человеко-часа. Таким образом, выполнение работ методом алмазной резки имеет себестоимость и трудозатраты ниже, чем при работе отбойным молотком (рис.1).

Пневмоотбойник Алмазная техника

Рис. 1. Сравнение трудозатрат и стоимости выполнения работ алмазной техникой и пневмоотбойником.

Аналогичный результат был получен при изготовлении отверстия большого диаметра на Акуловском гидроузле. При использовании алмазного сверления объем удалённого железобетона составил 9,49 м³. В случае же, когда работы проводились отбойным молотком, для получения отверстия необходимого размера вынималось 25,75 м³ только из-за того, что изготовить цилиндрическое отверстие по данной технологии технически невозможно. Сроки проведения работ алмазной техникой составили 10,5 рабочих дней, а отбойным молотком 29 дней, что практически в три раза дольше.

Альтернативу «алмазным» технологиям при ремонте и реконструкции гидро-сооружений может составить технология «микровзрывания». Однако, и в этом случае, как правило, «алмазные» технологии имеют преимущество за счёт скорости производства всего комплекса мероприятий, с учетом одинаковой «чистоты» строительной площадки после их окончания, при несравнимо большей безопасности проведения работ.

Так, при замене лицевого слоя бетона на противоположных стенках шлюза Яхромского гидроузла использовались две указанные технологии. В том случае, когда работы проводились буровзрывным методом, при равной стоимости работ (80 000 руб.), время их выполнения отличалось более чем в три раза (10 дней заняли микровзрывы и 3 дня - алмазный метод).

В главе также показаны преимущества технологии с использованием алмазной резки и сверления в области экологии и производственной безопасности. При помощи этой технологии можно обеспечить наивысшую точность в работе с соблюдением самых жестких допусков. Последующая чистовая обработка поверхности среза не требуется, что позволяет избежать большого объема пылеобразования, возникающего при выравнивании поверхностей и шлифовании бетона.

Также необходимо сказать о полном отсутствии строительного мусора при производстве работ по ремонту, реконструкции и демонтаже с использованием алмазной резки и сверлении. Весь объем демонтируемых конструкций представляет собой набор элементов в виде прямоугольных параллелепипедов. Это позволят временно складировать и транспортировать демонтированные элементы с помощью крана и грузовиков, а не экскаваторами и самосвалами.

Рис.3. Соотношение максимального уровня шума алмазной техники и максимально допустимого уровня шума.

«Алмазные» технологии имеют также большие преимущества перед другими технологиями по уровню производимого на строительной площадке шума. Шум определяют как совокупность апериодических звуков различной интенсивности и частоты. Окружающие человека шумы имеют разную интенсивность. Так, для колеблющегося во времени и прерывистого шума максимальный уровень звука не должен превышать 110 дБ А, а для импульсного шума 125 дБ АI. Примеры: уровень шума в читальном зале библиотеки составляет 60 децибел, шум от движения трамвая - 70...80 дБ А, шум двигателя легкового автомобиля - 80 дБ А, автосирена - 100 дБ А. Максимальный уровень шума алмазной техники равен 89 дБ А. Соотношение максимального уровня шума алмазной техники и максимально-допустимого уровня шума представлено на рис.3.

Полное отсутствие запыленности и вибраций при использовании метода алмазной резки и сверления делает затруднительным сравнение с другими методами, так как сложно сравнивать существующие для этих методов данные с нулевыми показателями в случае алмазных технологий.

Отсутствие мусора и пыли на стройплощадке и возможность аккуратного удаления продуктов резки и сверления делает метод исключительно эко-логичным и предпочтительным с точки зрения охраны окружающей среды.

Общие выводы

1. Проведенный в работе анализ особенностей применения алмазной резки и сверления при решении задач по разрушению и обработке бетона и железобетона в гидротехническом строительстве показал его высокую эффективность и пре-имущества по сравнению с другими методами. Опыт использования метода, как у нас, так и за рубежом, показал, что он может быть рекомендован для широкого внедрения при проведении работ по ремонту, реконструкции и демонтажу гидро-технических сооружений и объектов.

2. Несмотря на то, что объемы работ с применением метода алмазного сверления и резки в гидротехническом строительстве за последнее десятилетие выросли в 1,5 - 2 раза, как за рубежом, так и в нашей стране, технология его использования при ремонте, реконструкции и демонтаже гидротехнических сооружений до настоящего времени не разработана. Об этом свидетельствует отсутствие рекомендаций и нормативных документов, регламентирующих применение этого перспективного метода в гидротехническом строительстве.

3. На основе анализа многолетнего опыта работ соискателя по использованию данного метода на более чем 200 объектах, а также результатов специальных исследований выявлены основные факторы, существенно влияющие на процесс алмазного сверления и резки гидротехнического бетона и железобетона.

В частности, установлены:

- зависимость скорости проходки и расхода алмазного инструмента при сверлении и резке от прочности бетона;

- зависимость от условий выполнения работ;

- зависимость от специфики конструкций и выбора технологической схемы резки и сверления.

4. Разработаны рекомендации по расчету оптимальной длины реза, включающие методику расчета оптимальной длины реза конструкций.

5. Разработаны рекомендации по подбору оборудования необходимого для оптимальной организации процесса производства работ по ремонту и реконструкции с применением метода алмазной резки и сверления в гидротехническом строительстве, включающие таблицы зависимости критериев выбора оборудования от факторов влияния.

6. Разработаны рекомендации по расчету времени необходимого для оптимальной организации процесса производства ремонтных работ, включающие методику расчета времени производства работ.

7. На основе вышеперечисленных рекомендаций разработан технологический процесс ремонта, реконструкции и демонтажа гидротехнических сооружений с применением алмазной резки и сверления.

8. На основе сравнения альтернативных технологий, используемых при ремонте, реконструкции и демонтаже гидротехнических объектов, показано экономическое и организационное преимущество технологии, основанной на алмазной резке и сверлении.

9. Результаты работы могут быть использованы как основа для разработки нормативного документа, регламентирующего технологический процесс, основанный на методе алмазной резки и сверления и используемый при ремонте, реконструкции и демонтаже гидротехнических объектов и сооружений.

Основные положения диссертации

опубликованы в следующих работах:

В ведущих рецензируемых научных журналах и изданиях, определенных ВАК:

1. В. Использование технологии алмазной резки и сверления бетона и железобетона в гидротехническом строительстве / , // Гидротехническое строительство. 2008 №4.

2. Использование алмазной резки и сверления при ремонте и реконструкции гидротехнических сооружений // Вестник МГСУ. 2010 г. № 4 Т.4.

В других научных изданиях:

3. Основы алмазной техники и технологии в строительстве. Учебное пособие. М. АСВ, 2004 г.

4. Kossolapov A. “Basis of concrete drilling and sawing technology in construction” М. АСВ, 2007.

5. « Производство гидротехнических работ. Часть 2. параграф 39.2. /, , // Учебник для вузов. М.: Издательство МГОУ, 2010 г.

6. Использование метода алмазной резки и сверления при ремонте и реконструкции гидротехнических сооружений /, // Тезисы доклада на конференции «Гидроэнергетика. Новые разработки и технологии.». Санкт-Петербург, ВГИИГ. 2010 г.

7. Книга для операторов алмазной техники. М.: Стротекс консалтинг. 2010 г.