Опыт сноса домов с последующей переработкой строительных отходов

к.т.н. В.Я. Балагула, к.т.н. О.Л. Санько

В соответствии с Постановлением Правительства Москвы ¦ 844 к 2005 г. должно быть снесено около 10 млн м² ветхого жилого фонда, что соответствует примерно 10-12 млн т строительного лома и мусора. При условии глубокой утилизации этого объема материала будет получено 4-5 млн т вторичного щебня для различных технологических нужд. Тем самым будет сохранено такое же количество естественного нерудного материала и, кроме того, отпадает необходимость в его перевозке.

При производстве 1 млн т в год вторичного щебня из грузопотоков исключается до 120 тыс. машино-рейсов доставки нерудных материалов и столько же холостых рейсов. При этом экономятся природные и минеральные ресурсы и сокращаются площади под свалки стройотходов.

ЗАО ?АРМСТРОЙ¦ является участником Программы Правительства Москвы по реконструкции жилого фонда, предусматривающей снос устаревших пятиэтажных железобетонных домов первых промышленных серий. В 1995-1996 гг. произведен снос нескольких железобетонных пятиэтажек как способом ?мягкого взрыва¦, так и механическим способом.

Снос пятиэтажных железобетонных зданий (ЖБЗ) механическим способом при кажущейся его простоте в реальной производственной практике представляет собой сложную инженерно-технологическую задачу, сопряженную с решением ряда нестандартных технических или социальных проблем. Прежде всего это обусловлено тем, что снос всегда происходит в районах сложившейся , плотной городской застройки с сетью изношенных инженерных коммуникаций.

Для сноса здания достаточно задействовать следующий состав оборудования: один экскаватор-драглайн с рабочим оборудованием ?клин-баба¦, один экскаватор гидравлический с емкостью ковша 1 м³ и гусеничный бульдозер Т-300. Для резки арматуры и помощи при загрузке материала в кузов автомобиля достаточно двух рабочих со специализированным инструментом. Как показал опыт вывоза строительного лома в 1995-1997 гг., при погрузке одним экскаватором и среднем ?плече¦ пробега 25-40 км достаточно иметь 7-10 автосамосвалов типа ?КамАЗ¦, ?Урал¦ или ?КрАЗ¦.

Необходимо отметить, что снос пятиэтажных зданий различных серий требует различного подхода, обусловленного конструктивной жесткостью сооружения. Для правильного выбора технологии разрушения ЖБЗ в нем вскрывают (отбойными молотками) конструктивные несущие узлы и анализируют их состояние. Попутно разрезают соединительную арматуру в узлах, предварительно ослабляя прочность и жесткость здания. Экскаватор с ?клин-бабой¦ устанавливают фронтально перед торцом здания и начинают последовательно наносить удары на уровне несущих конструкций 3-го этажа.

Практика сноса показывает, что момент фронтального обрушения элементов здания внешне совершенно непредсказуем, и первое торцевое обрушение может последовать лишь через 30-40 мин после серии целенаправленных ударов вдоль продольной оси здания,

Обычно в первую очередь происходит обрушение крайних торцевых квартир, в результате которого оголяется жесткая конструкция лестничных маршей. После первого значительного обрушения необходимо расчистить площадку для последующей установки на ней драглайна, которую выполняют гидравлический экскаватор и бульдозер. Рухнувшая часть дома образует 1,5-2-этажный завал хаотически нагроможденного лома, который становится новой исходной площадкой для экскаватора. Для обрушения дома требуется 3-5 рабочих смен.

Паспортная производительность экскаватора, рассчитанная под однотипный материал, непригодна для расчета производительности при разборке и погрузке железобетонного лома, загрязненного гидро- и теплоизоляцией, битумом, коммуникационными трубами, чугунными ?стояками¦ и т. д.

Непосредственная (после сноса) погрузка разновеликого строительного лома оказалась малоэффективной. Опыт показал необходимость предварительного перелопачивания строительного лома ковшом экскаватора. В реальной обстановке производительность не превышала 30 т/ч по строительному лому.

Появление значительных объемов строительных отходов разного размера, состоящих из различных материалов, потребовало наличия машин, способных на первой стадии просто измельчить их и утилизировать, а на второй ? обеспечить повторное их использование. Оборудования, отвечавшего этим требованиям, в тот момент просто не существовало.

Для реальной переработки (ри-сайлинга) разнообразного строительного лома пригодны только два типа дробилок - щековые и роторные. Остальные типы - молотковые, конусные, валковые - не могут использоваться для первичной переработки засоренного арматурой бетона.

Первыми по хронологии московского рисайлинга были приобретены щековые дробилки (фирмами САТОРИ и СУ-155). Это были практически однотипные машины, хотя и разных фирм, соответственно Parker (Великобритания) и Maschinenfabrik Liezen (Австрия). Они представляют собой мобильные механизмы, устанавливаемые непосредственно на месте переработки материала и состоящие из вибропитателя с колосниками (или перфорированным днищем), с помощью которого производится предварительный отбор мелких фракций, самой щековой дробилки, отгрузочного транспортера и установленного над ним магнитного ленточного сепаратора.

И если на фирме САТОРИ, работающей сейчас на ?чистом¦ граните, такая установка действует практически безупречно, то СУ-155 столкнулась с серьезной проблемой образования арматурных пробок на отгрузочном конвейере.

Первые шаги по использованию роторных дробилок для рисайлинга в Москве следует отнести к 1996 г., когда на территории Очаковского кирпичного завода (предприятие ?Промстройпереработка¦) была смонтирована и запущена в эксплуатацию линия по рисайлингу с роторной дробилкой СМД-86А в качестве первичного дробильного агрегата. Опасения относительно невозможности разрубки арматуры диаметром 15 мм на такой высокодинамичной мощной машине не оправдались, и устойчивая работа СМД-86А подтвердила возможность ее использования на рисайлинге железобетонного лома.

Разновеликий размер загружаемых в дробилку кусков строительного бетонного лома,хаотично скрученные прутья арматуры, тепло- и гидроизоляционные материалы 30-40-летнй давности - вот тот ?салат¦, который попадает в камеру дробления при переработке пятиэтажек. На практике это приводит к фактически двукратному снижению производительности по сравнению с паспортной, рассчитанной на дробление однотипных горных пород.

Можно ли повысить производительность известных дробильных машин на рисайлинге строительного лома? Да, безусловно, можно. Первый путь - предварительная подготовка материала; второй путь - использование уникальной шахтной ударно-валковой дробилки фирмы ?Westfalia and Braun¦ (см. ниже).

Предварительная подготовка материала включает в себя раздробление негабаритных кусков, срезку прутьев арматуры, изъятие недробимых материалов (гудрон, изоляция, металл). Говоря о подготовке материала, необходимо упомянуть и о способе сноса дома, который определяет размер, форму и качество исходного материала.

Если дом аккуратно разбирался попанельно башенным краном, то складированные панели предпочтительно подготавливать (ломать), раздавливая их дробителем (ножницами) гидравлического экскаватора. Несколько ниже эффективность работы навесного гидромолота. Если дом снесен механическим способом при помощи клин-бабы или путем ?мягкого¦ взрыва, то также хорошо использовать упомянутое оборудование. На практике при разгребании строительного лома и его погрузке гидравлическим экскаватором попутно обеспечивается передавливание исходного материала гусеницами экскаватора.

Фирма ?АРМСТРОЙ¦ при последовательном поподъездном сносе домов серии К-7 устанавливает отгрузочный экскаватор (на гусеничном ходу) непосредственно уже на обрушенной части дома. Вместе с ним работает бульдозер. При операциях погрузки лома на автотранспорт эти машины вынуждены передвигаться по уже снесенной части здания. Такие передвижения экскаватора и бульдозера достаточны для весьма значительного перемалывания исходного материала и подготовки его для приема в такую дробилку, как роторная СМД-86А.

С нашей точки зрения наиболее технически оправданным и безусловно перспективным, хотя и значительно более дорогим является совмещение процесса сноса здания и предварительной подготовки материала. Из известных машин это могут осуществлять только тяжелые экскаваторы IV-V размерных групп, оснащенные дробите-лями (ножницами). Такая машина выполняет снос дома высотой до шести этажей самостоятельно и в процессе разлома существенно измельчает его конструкцию. А целиком обрушенную панель эта машина передавливает гусеницами уже при повторном проходе по фронту обрушения дома.

Рассмотрим наиболее эффективное оборудование для сноса зданий и последующей переработки строительного лома и мусора.

1. Экскаваторы с навесным дробяще-режущим оборудованием фирм ?Caterpillar¦, ?Liebherr¦, ?Hitachi¦, ?Atlas¦ или специализированный экскаватор ?Nobas¦. Смонтированные на шасси тяжелых экскаваторов IV-V размерных групп, все они снабжены удлиненными стрелами.

Наибольшее многообразие дробителей-ножниц предлагает фирма ?Vibra-Ram Wack GmbH¦. Практически все они имеют ротатор, обеспечивающий возможность вращения рабочего органа относительно собственной продольной оси, что существенно повышает потенциальную маневренность рабочего органа, а значит, и его производительность.

2. При переработке строительного лома используются три типа загрузочных питателей для дробилки ? пластинчатые, вибрационные и цепные.

Судя по зарубежным информационным источникам, основным способом подачи материала в дробильную камеру становится использование вибрационного желоба (фирма ?Parker¦), что объясняется существенным повышением долговечности подшипников вибраторов, из-за которых сфера применения вибротранспортирующей техники была раньше ограничена. Одно из основных преимуществ вибротранспортирующих машин ? возможность обеспечения одновременного выполнения различных технологических операций в момент транспортирования (гро-хочение, ориентирование, тепловая и химическая обработка и т. д.). Эта возможность сполна использована в конструкциях, где вибрационные питатели являются также предварительными грохотами, отсеивающими мелкую и загрязненную фракцию.

3. Дробилки. Совершенно особое место в оборудовании для рисайлинга занимает ударно-валковая дробилка фирмы ?Westfalia and Braun¦.

Это дробилка, спроектированная исключительно для горных и даже шахтных условий, известна в мире рисайлинга как агрегат, передробивший историческую Берлинскую стену без ее предварительного измельчения, по-панельно. После катастрофического землетрясения в Кобэ (Япония) также были приобретены такие машины для оперативного дробления сотен тысяч тонн переломанного бетона.

Показанная на рисунке конструкция дробилки состоит из корпуса 1, дробильной камеры 2, ударного ротора 3, цепного конвейера 4, расположенного на лотке 5 корпуса, вибрационного отсыпного конвейера 6 и магнитного сепаратора 7. Главной характеристикой дробилки (типоразмер SB1215) является уникальный размер входного дробимого куска ? 1400х800х5000 мм. Это практически исключает необходимость предварительной подготовки материала, а значит, и сокращает расходы на приобретение экскаватора с дробителем.

Схемадробилки SB1215 фирмы ?Westfalia and Braun¦

Еще одним несомненным достижением этой дробилки является низкий уровень загрузки материала - всего 1 м над землей. Это попутно решает несколько обычных проблем загрузки - погрузчику не надо поднимать ковш, при этом экономится топливо, сокращается рабочий цикл и повышается производительность оборудования. Такой уровень загрузки позволяет вообще исключить из технологической схемы погрузчик ? материал может подаваться непосредственно из кузова автосамосвала.

Материал, поступив на лоток цепного питателя, под действием его ползущих брусьев затягивается под вращающийся ударный ротор, где и раздрабливается.

Камнем преткновения любой дробилки является попадание в камеру дробления либо ?негабарита¦, либо недробимого материала. В данной конструкции эта проблема удачно решена за счет включения в электрическую цепь управления конвейером процессора, получающего управляющие сигналы отдатчика натяжения цепи конвейера. В случае заклинивания материалом цепи конвейера датчик ?сообщает¦ об этом процессору, который сначала останавливает конвейер, а затем включает его задний ход примерно на 1 м. После этого конвейер заново подает материал в камеру дробления, и так продолжается до тех пор, пока материал на конвейере не расположится нужным образом.

Государственное предприятие ?Промотходы¦ совместно с ЗАО ?Армстрой¦ планирует установить на полигоне ?Саларьево¦ (под Москвой) производственный комплекс по переработке строительного лома и мусора. Комплекс будет состоять из дробилки фирмы West-falia and Braun SB 1215 (первичное дробление) и отечественного оборудования производства Выксын-ского предприятия ?Дробмаш¦ (вторичная стадия дробления). На этом же предприятии планируется начать производство отдельных узлов вышеназванной дробилки.

Предусматривается организация производства подобных комплексов на отечественной технологической базе с выпуском 20-25 комплексов ежегодно.

Стоит упомянуть новинку немецкой фирмы ?Teltomat¦ - комплекс ?CoBRA-3000¦, где управление положением отбойных плит дробилки осуществляется компьютером в зависимости от характеристик исходного материала и требуемого товарного щебня. Попутно следует отметить эту конструкцию как наиболее насыщенную технологическими новинками, исключающими просыпь материала и организующими его 100%-й сбор, а также обеспечивающую обеспыливание дробильных камер за счет использования тума-нообразующих гидросистем с давлением воды 200 (!) атмосфер. Последнее обстоятельство в свою очередь требует высокой очистки воды и соответствующей культуры производства.

4. Все перерабатывающие комплексы оснащены магнитными сепараторами, конструкции которых неизменны у различных фирм-поставщиков. Единственное отличие сепараторов состоит в их расположении при использовании на отгрузочном конвейере. В ряде фирм они установлены вдоль отгрузочного транспортера, у других пользователей - поперек транспортера. На наш взгляд, первый вариант более эффективен, так как он обеспечивает больше времени и пространства для отбора металлических предметов.

В Западной Европе проблема переработки строительных отходов изучается и решается совместно государственными органами, промышленными предприятиями и общественностью. На душу населения там приходится 0,7-1,0 т строительного мусора в год. К 2000 г. объем отходов строительства, подлежащих утилизации или переработке, достигнет 215 млн т.

В заключение еще раз подчеркнем, что конечная производительность установки по рисайлингу зависит не от максимальной производительности дробилки, а от эффективности переработки материала на всех стадиях рисайлинга.