Новая технология демонтажа металлических пролетных строений основана на методе направленной энергии взрыва

Современный мир диктует свои условия: необходимы новые технологии не только для созидания, но и для разрушения. Это еще более сложная задача. Надо разрушать дешево, быстро, безопасно. Безопасно для всех: окружающей среды, действующих объектов инфраструктуры железнодорожного транспорта, людей.

ЗАО «ОЦВ» применило технологию, совместно разработанную с Горьковской железной дорогой и научно-производственным предприятием ООО «ВНИИЭФ-ЭНЕРГИЯ» под руководством бывшего начальника ГЖД, а в настоящее время Первого вице-президента ОАО «РЖД» доктора технических наук Х.Ш. Зябирова.

Новая технология демонтажа металлических пролетных строений основана на методе направленной энергии взрыва. «Взрывные» ножницы разрезают старое металлическое сооружение за доли секунды, позволяя на свободное место быстро установить новое сооружение, находившееся до этого рядом со старым.

Новая технология значительно снижает стоимость строительно-монтажных работ по замене пролетного строения, не ограничена временем года и климатическими условиями, а главное, минимизирует нарушение графика движения поездов, а с ним и убытки.

В настоящее время содержание мостов является затратной частью для всех дорог. Большинство мостов требует реконструкции по сроку службы и состоянию. Причем смета для каждого из них индивидуальна и составляет от 3-5 до нескольких сотен миллионов рублей. В общей сумме до 30% приходится на демонтаж старого пролетного строения.

Кроме того, при замене пролетных строений неизбежны ограничения движения поездов - «окна». В ряде случаев перекрывается движение полностью или ограничивается до минимальной скорости - 15-20 км/ч. Сроки доставки грузов до пункта назначения значительно увеличиваются. Выплаты за задержку грузов достигают десятков миллионов рублей.

Приведем простой пример. По данным Горьковской железной дороги, стоимость «окна» простоя пути железнодорожного моста составляет около 9500 рублей в час. Не сложно посчитать: при перерыве в движении на 5 месяцев, когда демонтаж моста осуществляют по традиционной схеме, потери дороге обойдутся в 35 млн. рублей.

Предлагаемая технология сокращает «окно» до 10 суток, для Горьковской дороги это составит около трех миллионов рублей. Таким образом, суммарные потери могут быть сокращены на 27 миллионов рублей с учетом затрат на демонтаж пролета методом направленной энергии взрыва. При замене в год хотя бы 5-10 пролетных строений по новой технологии экономия составит в среднем 200 миллионов рублей.

Очевидно, более грузонапряженные дороги значительнее сократят свои потери по сравнению с традиционными способами замены пролетов.

Что такое традиционная технология?

При демонтаже малых мостов с помощью консольно-балочного крана, передвигаемого локомотивом, прокладывают рельсовые пути на обоих берегах реки и устанавливают под демонтируемым пролетным строением сборно-разборные башни, подъемные балки и гидродомкраты.

Пролетное строение поэтапно поднимают гидродомкратами, закрепляют в специальном устройстве и в нем перемещают по рельсовым путям.

В многопролетных мостах пролетные строения заменяют поперечной передвижкой или с использованием плавучих средств (съем на баржи).

Сравним эти технологии с новой. Замена поперечной передвижкой не может обойтись без дорогостоящей монтажной техники. Рельеф местности не всегда позволяет строительство временных опор для старого пролета для дальнейшего его съема (например, опрокидыванием).

Причем при определенных обстоятельствах дорогостоящая техника может простаивать. Например, из-за внезапного изменения погодных условий. Использовать баржи в ряде случаев невозможно из-за недостаточной глубины реки, а также в зимнее время.

Конечно, каждый мост - индивидуален. И ситуации бывают разными. Однако применение этих способов в ряде случаев дорого не только из-за технических средств. Большие убытки связанны с длительным перекрытием движения. На период работ необходимо прорабатывать маршруты в обход ремонтируемого участка. Это связано с увеличением времени доставки грузов.

Кроме того, вопрос об утилизации старого пролета требует достаточно быстрого решения. Длительное нахождение громоздкого сооружения может оказывать влияние на местное экологическое равновесие. Традиционные методы разделки пролета трудоемки и длительны.

Необходима новая технология, которая в кратчайшие сроки, без привлечения ручного труда обеспечит разделку снятого пролетного строения. Метод направленной энергии взрыва решает эту задачу.

Проводя дальнейшее сравнение с традиционными технологиями, следует выделить метод так называемых «песочниц». Этот метод применяется в любое время года. Идеально - и при наличии вблизи песчаных карьеров.

«Песочницы» - старый способ съема пролетного строения, но с новейшими приспособлениями. Его применяют при невозможности использования монтажной техники (например, кранов).

Сложность выполнения работы связана с одновременным опусканием стальных пролетных строений на всех песочницах. Превышение одного из опорных узлов над другим более 5 см может вызвать непредсказуемые последствия. Поскольку сам процесс вынимания песка происходит вручную, то он достаточно длителен. Все зависит от сноровки персонала, выполняющего эту работу.

Новая технология исключает влияние человеческого фактора. Это первое ее преимущество.

Взрывная технология демонтажа металлических пролетных строений универсальна. Она применима ко всем существующим пролетным строениям железнодорожных мостов, независимо от их типа, длины и веса.

Схема производства работ по замене пролета взрывной технологией складывается из следующих этапов: мостостроительная компания устанавливает два комплекта временных опор на расстоянии от действующего моста в 7 м (1) и 12 м (2), осуществляет монтаж на опорах (2) нового пролетного сооружения, сдвигает старый пролет на опоры (1), взрывной технологией производит межопорный сброс старого пролета вниз, надвигает новый пролет с опор (2) через опоры (1) на место старого. Операции с передвижками и сбрасыванием проводятся в течение не более 10 дней.

Основное достоинство нового проекта - применение «метода микровзрывов». Этот метод использует заряды, производящие локализованные в радиусе 2 м взрывы, при этом не вызывая в окружающих функционирующих объектах (в том числе контактной сети) нагрузок, превышающих допустимые.

Для производства работ используют самые обычные промышленные заряды. На мостовых металлических пролетах длиной 130 и более метров общая толщина силовой балки, которую необходимо разрезать, составляет не менее 48 мм. Для резки такой толщины необходимо правильно расположить заряды. С этой целью проводится тщательное обследование пролета, при котором выявляются все дефекты (трещины, щели), исследуется монолитность соединения металлических пластин (выявляются зазоры).

Если при реконструкции моста происходит сбрасывание металлических пролетов между действующих опор («быков») с высоты 20 и более метров и пролет весом порядка 1,5 тыс. т, то чтобы обеспечить их сохранность, необходимо оценить сейсмостойкость опорных сооружений.

Для этого проводят метрологическое обеспечение, позволяющее, во-первых, определить фактическую нагрузку сооружений, окружающих сбрасываемый пролет; во-вторых, статически доказать надежность движения падающих элементов пролета в заданном проектном направлении.

Метрологическое обеспечение взрывных работ осуществляют на уникальном полигоне корпорации «АТОММАШ» на экспериментальных моделях мостовых пролетов, изготовленных в масштабе.

На основании полученных результатов и расчетно-аналитических оценок определяют оптимальное количество зарядов, геометрию сечений в силовых балках для установки взрывных средств, траекторию движения пролета. Эти все параметры определяют безопасность реализуемых динамических эффектов для дальнейшей эксплуатации нового моста и пути в целом.

Таким образом, «правильно» взорвать мост не так просто. Только точный математический расчет, тщательная подготовка пролетного строения, моделирование процессов, специально изготовленные и испытанные взрывные средства гарантируют быстрый и безопасный съем пролета.

Что касается безопасности ведения взрывных работ. Опыт показал, что при кумулятивной резке металлических балок скоростные осколки (скорость движения более 10 м/с) с разрезаемой поверхности на стороне зарядов не появляются. С тыльной стороны выходящей струей могут выносится частицы разрезаемого материала на уровне сотых грамма со скоростями в десятки м/с. Расположенные особым образом режущие заряды предотвращают образование осколочного поля.

Для снижения воздействия ударной волны используют защитные сооружения. Это, как правило, мешки с песком, устанавливаемые на демонтируемый пролет.

Безопасные расстояния по действию ударной волны на человека, как показала практика и математические расчеты, составляют менее 50 метров. Здания и сооружения с остеклением остаются со стеклами в радиусе от 100 метров.

Основной барьер применения «взрывной» технологии - это психологический. Вся технология построена на точных математических расчетах, их апробации на полигоне и на натурных испытаниях.

В настоящее время разрабатывается «взрывная» технология для железобетонных мостов, которые также нуждаются в реконструкции.

Таким образом, новая технология - технология демонтажа металлических пролетных строений методом направленной энергии взрыва актуальна, эффективна, дешева и безопасна.

Технология запатентована. Патент № 2171872. Способ демонтажа металлических пролетных строений моста (Б.В. Багрянов, Х.Ш. Зябиров и др.).

Журнал "СЕВЕР промышленный" № 5 2007 г.

Еще статьи на тему "Технология":

Интегрированная технология для модельных исследований на морских акваториях

Технология работы с "трудным клиентом"

Технология брикетирования мелкодисперсных отходов

Технология улавливания и геологического хранения углекислого газа

Технология управления Хаббарда: система, которая работает