СПОСОБ ОБЕСПЕЧЕНИЯ ЖИВУЧЕСТИ АВАРИЙНОГО ЗДАНИЯ ИЛИ СООРУЖЕНИЯ И БЕЗОПАСНОСТИ ПРОВЕДЕНИЯ РЕМОНТНО-ВОССТАНОВИТЕЛЬНЫХ РАБОТ
METHOD FOR ENSURING SURVIVABILITY OF DAMAGED BUILDING OR STRUCTURE AND SAFE CONDUCT OF THE REPAIR WORKS

Изобретение относится к области строительства и, в частности, к восстановлению или реконструкции жилых, общественных и административных, в том числе памятников истории и культуры, аварийных зданий, сооружений с частичным или прогрессирующим обрушением, обеспечению живучести аварийного здания или сооружения в процессе восстановления или реконструкции и безопасному проведению ремонтно-восстановительных работ, включая усиление строительных конструкций с обеспечением их эксплуатационной надежности.
Известен способ возведения, восстановления или реконструкции зданий, сооружений (патент RU №2285771, Е04B 1/20, Е04В 5/16, 2005 г.), включающий подготовку основания, возведение фундамента, возведение, или восстановление, или реконструкцию каркаса или его части, включая колонны, ригели и плиты перекрытий, а также монтаж или разборку и замену инженерных систем. Способ направлен на улучшение совместной работы конструкций каркаса здания путем создания омоноличенной пространственной конструкции. Для этого каркас выполняют сборно-монолитным. Омоноличивают стыки колонн. Нижнюю часть ригелей (сборную и верхнюю часть, монолитную) выполняют с полками, к которым примоноличивают плиты перекрытий.
Недостатком известного способа является то, что восстановление или реконструкция здания, сооружения могут быть осуществлены только для аварийных зданий, сооружений с незначительными повреждениями, однако при наличии одного или нескольких локальных очагов повреждения и обрушения здания, сооружения, более того, с прогрессирующим обрушением всего здания, сооружения не может быть применен.
Прототипом заявляемого изобретения является способ восстановления или реконструкции многоэтажного здания или сооружения (патент RU №2382859, Е04G 23/00, 2010 г.), заключающийся в том, что усиливают зоны обрушения и осуществляют поэлементное восстановление конструкций. Усиление осуществляют с помощью временных конструкций, а именно посредством установки с примыканием к продольному вертикальному элементу с возможностью сборки и разборки, по крайней мере, закрепление одной колонны, которую выполняют сквозной, проходящей через перекрытия, по крайней мере, на один этаж выше и ниже зоны обрушения. Осуществляют закрепление концов колонны к неповрежденным продольным вертикальным элементам выше и ниже расположенных этажей временными связями. На участке колонны, расположенной в зоне обрушения, устанавливают силовой механизм для разгружения поврежденного продольного вертикального элемента, обеспечивающий возможность передачи предварительно рассчитанной нагрузки, величина которой не должна превышать усилие, действующее в вертикальном продольном элементе до его повреждения. Осуществляют ремонт или удаление поврежденных элементов. После проведения ремонтно-восстановительных работ разгружают колонну и проводят ее демонтаж.
Применение способа позволяет восстанавливать только вертикальные элементы каркаса многоэтажного здания или сооружения. Однако способ не может быть применен для восстановления зданий и сооружений с прогрессирующим обрушением, применение способа требует дополнительного разрушения участков перекрытий, что снижает эксплуатационную надежность здания или сооружения на период проведения восстановительных работ и создает повышенный риск при проведении восстановительных работ и требует дополнительных материальных затрат. Кроме того, при применении способа обеспечивается только локальная безопасность людей и предотвращаются только локальные обрушения здания или сооружения.
Задачей заявляемого изобретения является обеспечение живучести аварийного здания или сооружения при наличии одного или нескольких локальных очагов повреждения и обрушения здания или сооружения, в том числе с прогрессирующим обрушением всего здания, сооружения, в процессе его восстановления или реконструкции и обеспечение безопасности проведения ремонтно-восстановительных работ. Технический результат при реализации способа заключается в разгружении и перераспределении нагрузки на участках поврежденных элементов и блокировании развития процесса прогрессирующего обрушения.
Технический результат, позволяющий решить поставленную задачу, достигается следующим образом. Как и прототип, способ обеспечения живучести аварийного здания или сооружения и безопасности проведения ремонтно-восстановительных работ включает укрепление очага или очагов обрушения с помощью временных конструкций и силового механизма, например домкрата, поэлементное восстановление разгруженных поврежденных конструктивных элементов здания или сооружения, их усиление и демонтаж временных конструкций после восстановления. В отличие от прототипа согласно заявленному способу для блокирования развития процесса прогрессирующего обрушения здания, сооружения укрепление очагов обрушения производят с помощью создания резервных временных конструкций, которыми укрепляют в диагностированном аварийном положении конструкции, примыкающие ко всем очагам частичного повреждения и обрушения здания или сооружения, при этом сначала укрепляют конструкции, примыкающие к очагам частичного повреждения или обрушения, наиболее близко расположенным от входа в здание или любого другого места доступа в здание, начиная от уровня грунта с последовательным выполнением работ по укреплению в других очагах частичного повреждения или обрушения, наиболее близко расположенных от предыдущего в пределах первого этажа, и по окончании временного укрепления на первом этаже переходят последовательно на вышележащие этажи, при этом установку резервных временных конструкций на каждом вышележащем этаже продолжают в той же последовательности, начиная с предыдущего укрепленного конструктивного элемента в диагностированном аварийном положении, путем установки резервных временных конструкций на их поверхности с учетом фактического положения в пространстве аварийных плит или балок, далее после укрепления очагов частичного повреждения или обрушения проводят восстановление и усиление фундамента или основания и конструктивных элементов здания, расположенных по контуру резервных временных конструкций, проводят восстановление рабочего положения всех частично или полностью разрушенных и/или обрушенных плит перекрытий, балок, ригелей и консолей и их усиление для всех очагов частичного повреждения и обрушения здания, сооружения. В качестве резервных временных конструкций используют ряжевые опоры, или стойки, или подкосы, или сборно-разборные конструкции, при этом используют временные конструкции с минимальными расчетными величинами давления на грунт. После демонтажа временных конструкций осуществляют восстановление инженерных систем здания или сооружения. В случае ускорения развития процесса прогрессирующего обрушения здания, сооружения или включения в работу резервных временных конструкций с возникновением возможной ситуации, связанной с риском для жизни людей, подают экстренную команду на прекращение работ и эвакуацию людей, ведущих работы внутри здания, сооружения, проводят диагностику здания на проверку несущей способности строительных конструкций и включившихся в работу резервных временных конструкций и, в случае обеспечения требований безопасности, работы по восстановлению аварийного здания, сооружения продолжают в той же последовательности.
Указанная совокупность технических признаков в известных технических решениях не обнаружена, что подтверждает новизну изобретения.
Обеспечение живучести аварийного здания или сооружения при наличии одного или нескольких локальных очагов повреждения и обрушения здания, сооружения, в том числе с прогрессирующим обрушением всего здания, сооружения, достигается за счет укрепления и фиксации его конструктивных элементов в диагностированном аварийном положении резервными временными конструкциями, которые примыкают к очагам частичного повреждения и обрушения здания, тем самым блокируя развитие процесса прогрессирующего обрушения здания. С помощью сооружения резервных временных конструкций создаются резервные ключевые элементы, которые согласно теории надежности технических систем по схеме параллельного резервирования (Справочник по теоретическим основам радиоэлектроники. Под ред. Б.Х.Кривицкого, В.Н.Дулина. В 2-х томах. Том 1. М., Энергия, 1977, с. 463) практически в 2 раза повышают надежность здания (сооружения) и обеспечивают его живучесть на время и в процессе проведения ремонтно-восстановительных работ. При этом включение в работу резервных временных конструкций может произойти при ускорении развития процесса прогрессирующего обрушения здания, сооружения, это позволяет воспринять и перераспределить нагрузки за счет включения в работу резервных временных конструкций и таким образом обеспечить необходимое время для эвакуации людей и диагностики здания, сооружения на возможность безопасного продолжения проведения ремонтно-восстановительных работ и воспрепятствовать полному разрушению здания, сооружения, что в свою очередь позволяет безопасно провести работы по усилению всех разрушенных конструктивных элементов здания, сооружения и восстановить их рабочее конструктивное положение и в итоге полностью восстановить аварийное здание, сооружение с обеспечением безопасности проведения ремонтно-восстановительных работ на всех этапах восстановления или реконструкции здания или сооружения.
В результате проведенного поиска технических решений в области ремонта и восстановления аварийных зданий и сооружений не выявлены решения, которые имеют признаки, совпадающие с отличительными признаками заявляемого изобретения. Не выявлено решений, в которых для ремонта аварийных зданий используются резервные временные конструкции. Резервирование (параллельное, последовательное и т.д.) широко используется в электротехнике: в электрических схемах при аварийной ситуации в работу включаются резервные элементы или модули. В заявляемом изобретении резервирование выполняет иную функцию, дает иной технический результат: с помощью резервных конструкций разгружаются поврежденные элементы и блокируется процесс их разрушения и прогрессирующего разрушения здания, сооружения. Таким образом, анализ уровня техники показал, что изобретение соответствует условию изобретательского уровня, поскольку явным образом не следует из уровня техники.
Сущность изобретения поясняется чертежами.
На фиг.1 изображен рабочий план для подвального помещения аварийного здания в осях 1-16, А-В с обозначенными очагами 17-24 частичного повреждения и обрушения здания после диагностики перед началом проведения ремонтно-восстановительных работ. Позициями 17-24 обозначено следующее: 17 - стена полностью разрушена на всю высоту подвала, состояние аварийное, 18 - стена разрушена на глубину от 120 мм до 380 мм, 19, 20 - опорные узлы в недопустимом состоянии: каменная кладка в области ригеля разрушается, 21 - обрушена перемычка над оконным проемом, 22 - аварийно опасный участок, обрушение может произойти в любой момент, 23 - разрушение каменной кладки на глубину до 100 мм, 24 - разрушение каменной кладки на глубину до 200 мм.
На фиг.2 приведена фотография очага 17 фиг.1 частичного повреждения и обрушения аварийного здания после диагностики перед началом ремонтно-восстановительных работ, показан участок обрушения в осях Б-В по оси 6 фиг.1 (вид из подвала), обрушены плиты перекрытий и ригели, разрушена несущая стена.
На фиг.3 - фотография того же очага (фиг.2). Показан участок обрушения в осях А-Б по оси 6 фиг.1 (вид из подвала).
На фиг.4 - фотография того же очага (фиг.2) в процессе проведения ремонтно-восстановительных работ с усилением резервными временными конструкциями, показана фиксация обрушившихся ригелей в осях Б-В с применением ряжевых опор, установленных на грунт (вид из подвала).
На фиг.5 - фотография того же очага в процессе проведения ремонтно-восстановительных работ с усилением резервными временными конструкциями, показана фиксация обрушившихся плит перекрытий (вид из подвала) в осях Б-В с применением ряжевых опор, установленных на грунт.
На фиг.6 - фотография того же очага (фиг.2) в процессе проведения ремонтно-восстановительных работ с усилением резервными временными конструкциями, показана фиксация обрушившихся плит перекрытий первого и второго этажей (вид с первого этажа) в осях Б-В с помощью ряжевых опор и стоек, установленных на плиты перекрытий первого этажа с учетом фактического положения в пространстве обрушившихся плит перекрытий;
На фиг.7 - фотография того же, но уже восстановленного очага 17 фиг.1 частичного повреждения и обрушения аварийного здания после завершения ремонтно-восстановительных работ, показана восстановленная несущая стена по оси Б фиг.1 (в подвале).
Изобретение промышленно применимо, поскольку его можно многократно использовать для восстановления любых аварийных зданий или сооружений при наличии одного или нескольких локальных очагов повреждения и обрушения здания или сооружения, в том числе с прогрессирующим обрушением всего здания, сооружения с достижением указанного технического результата.
Изображенное на плане фиг.1 аварийное здание (в качестве примера) с очагами частичного повреждения и обрушения при наличии прогрессирующего обрушения (с фотографиями (фиг.2-7) очага 17 фиг.1) было восстановлено в г.Томске, ул. Пролетарская, 38 в соответствии с предложенным способом. При этом предложенный способ был многократно апробирован и на других подобных объектах в г.Томске и Томской области с обеспечением живучести аварийного здания на всех этапах восстановления его несущей способности с обеспечением безопасности проведения ремонтно-восстановительных работ.
Способ выполняют следующим образом.
Аварийное здание обследуют и диагностируют очаги частичного повреждения и обрушения здания, связанные с изменением положения здания, сооружения либо его элементов относительно грунта. Составляют рабочий план аварийного здания для каждого этажа, на фиг.1 показан пример выполнения плана для подвального помещения аварийного здания с указанием очагов частичного повреждения и обрушения здания. Составляют последовательность работ по укреплению очагов частичного повреждения и обрушения здания с учетом безопасности проведения работ. Для этого вначале укреплению подлежат разрушенные конструкции, начиная с уровня грунта, как показано на примере для подвального помещения фиг.1, укрепляют резервными временными конструкциями очаги частичного повреждения и обрушения здания, наиболее близко расположенные от входа в здание или другого места доступа в здание.
Затем укрепляют разрушенные конструкции здания с последовательным выполнением работ по укреплению в других очагах частичного повреждения или обрушения, наиболее близко расположенных от предыдущего в пределах первого этажа, и по окончании временного укрепления на этом этаже переходят на вышележащий этаж и последующие этажи, при этом установку резервных временных конструкций продолжают с предыдущего укрепленного конструктивного элемента в диагностированном аварийном положении с установкой резервных временных конструкций на его поверхность с учетом фактического положения в пространстве аварийных плит или балок.
После завершения установки всех резервных временных конструкций в той же последовательности производят усиление фундамента и конструктивных элементов здания, расположенных по контуру резервных временных конструкций. Усиливают конструктивные элементы здания расположенных по контуру резервных временных конструкций для расположенных выше этажей. После завершения усиления конструктивных элементов здания на всех этажах начинают восстановление рабочего положения всех частично или полностью разрушенных и/или обрушенных плит перекрытий, балок, ригелей и консолей и их усиление для всех очагов частичного повреждения и обрушения здания, сооружения с помощью домкратной системы, начиная с нижнего этажа.
После завершения работ по восстановлению конструктивных элементов здания демонтируют и убирают резервные временные конструкции во всех центрах частичного повреждения и обрушения здания, сооружения. Далее осуществляют монтаж или разборку и замену инженерных систем здания.
Наиболее наглядно это показано на примере укрепления резервными временными конструкциями очага 17 частичного повреждения и обрушения здания (фиг.1) для подвала и первого этажа многоэтажного здания.
После обследования и диагностики были выявлены участки частичного повреждения и обрушения: участок обрушения в осях Б-В по оси 6 (вид из подвала), на котором обрушены плиты перекрытий и ригели, разрушена несущая стена (фиг.1, 2), участок обрушения в осях А-Б по оси 6 фиг.1, 3 (вид из подвала) обрушившиеся плиты перекрытий первого и второго этажей. После обследования здание признано аварийным, а состояние несущих стен можно охарактеризовать как аварийное или недопустимое, начался процесс прогрессирующего обрушения всего многоэтажного здания.
Укрепление очагов повреждения и обрушения производилось с помощью ряжевых опор и стоек, которые предварительно были рассчитаны на минимальные величины давления на грунт для исключения или минимизации возможных просадок грунта и соответственно аварийного здания под установленными ряжевыми опорами и стойками. Сначала была осуществлена фиксация обрушившихся ригелей в осях Б-В с применением ряжевых опор, установленных на грунт фиг.4, затем фиксация обрушившихся плит перекрытий (фиг.5) в осях Б-В с применением ряжевых опор, установленных на грунт. После окончания работ в подвале производилось укрепление очагов обрушения на первом и втором этажах, осуществлена фиксация обрушившихся плит перекрытий первого и второго этажей (фиг.6) в осях Б-В с помощью ряжевых опор и стоек, установленных на плиты перекрытий первого этажа с учетом фактического положения в пространстве обрушившихся плит перекрытий. Затем после усиления фундамента были проведены работы по восстановлению разрушенных элементов. Подъем и восстановление рабочего положения обрушенных плит перекрытий и ригелей был осуществлен с помощью домкрата, поэтапно. Затем был осуществлен демонтаж временных конструкций.
На фиг.7 приведена фотография уже восстановленного очага 17 частичного повреждения и обрушения аварийного здания после завершения ремонтно-восстановительных работ, показана восстановленная несущая стена по оси Б (в подвале).