Последовательность расчета завалов
На основании анализа материалов натурных завалов зданий установлено, что завалы зданий можно упрощенно представить как обелиски – геометрические фигуры с прямоугольными основаниями, расположенными в параллельных плоскостях. Противоположные боковые грани обелиска наклонены к основанию. Основными данными для построения этой фигуры являются размеры основания здания А и В, высота завала h и дальность разлета обломков L. Характерными геометрическими показателями завала также являются длина и ширина завала.
Длина завала – геометрический размер завала в направлении наибольшего размера А здания:
AЗАВ = 2L + A
Ширина завала – геометрический размер завала в направлении наименьшего размера В здания
BЗАВ = 2L + B
где L - дальность разлета обломков, L = Н/2 … Н.
Расчетные схемы завалов зависят от воздействия поражающего фактора. Принимается, что при аварии со взрывом внутри здания, обломки разлетаются в стороны равномерно, а при взрыве вне здания обломки смещаются по направлению действия воздушной ударной волны.
Рис. 1. Расчетные схемы завалов: а – при взрыве внутри здания; б – при взрыве вне здания; в – при землетрясении.
h – высота завала;
l – дальность разлета обломков;
А, В, Н – длина, ширина, высота здания;
АЗАВ, ВЗАВ – длина, ширина завала;
------ 1 - контур здания до разрушения;
—— 2 - контур завала.
Характерный размер завала по направлению действия воздушной ударной волны в последнем случае равен
BЗАВ = B + L или AЗАВ = A + L
Верхняя грань расчетного обелиска при авариях со взрывом принимается равной площади основания здания. При землетрясениях площадь верхней грани обелиска по размерам меньше площади основания здания. Длина и ширина верхней грани обелиска, для этого случая, соответственно равна:
A1 = A – 2L; B1 = B – 2L.
завал разрушение обломок взрыв
Дальность разлета обломков при взрывах:
Рассмотрим методику определения дальности разлета обломков при взрывах, приняв следующие предпосылки:
– волна мгновенно обтекает обломки вследствие их небольших размеров;
– вращения обломков при разлете и изменения за счет этого лобовой площади FЛ (миделя) не происходит.
Дальность разлета обломков (L) – расстояние от контура здания до основной массы обломков.
Смещение обломков можно описать уравнениями движения в горизонтальном и вертикальном направлениях. Рассмотрим сначала горизонтальное движение обломков с учетом сопротивления воздуха.
Силу, создаваемую скоростным напором воздушной ударной волны действующим на обломок, вычисляют по формуле
,
где СХ – коэффициент лобового сопротивления, который для обломков принимают равным 1,5;
rФ(t) и UФ(t) – плотность и скорость воздушного потока в момент времени t;
FЛ – площадь лобового сечения обломков.
По мере увеличения скорости обломков возрастает сопротивление воздушного потока горизонтальному движению обломка
,
где х (t) - горизонтальная скорость обломка в момент времени t.
Теперь рассмотрим вертикальное движение обломков с учетом сопротивления воздуха. Нагрузка, создаваемая силой тяжести, составит
P = FЛ*d*r*g,
где d – толщина стены здания;
r – плотность материала;
g – ускорение свободного падения.
Сопротивление воздушного потока вертикальному движению можно описать зависимостью ,
где Су – коэффициент сопротивления (Су = СХ);
FH – площадь горизонтального сечения обломка;
y2(t) – вертикальная скорость обломка в момент времени t.
Тогда движение обломка можно описать системой уравнений:
,
где m = FЛ * d * r – масса обломка.
Расчеты по формуле (9) и данные натурных завалов показывают, что дальность разлета обломков при минимальном давлении, вызывающем полное разрушение стен зданий, приближенно составляет:
, (Н - высота здания).
2.3 Основные технологические схемы ведения АСР в разрушенных зданиях и сооружениях
В общем виде процесс спасания пострадавших может быть представлен как комплексный технологический процесс, включающий следующие этапы:
1. общая специальная разведка очага поражения и объекта работ;
2. подготовительные работы;
3. аварийно-технические работы;
4. поисково-спасательные работы;
5. работы по деблокированию и извлечению пострадавших;
6. оказание первой медицинской и врачебной помощи, медицинская эвакуация раненых;
7. эвакуация, опознание и захоронение погибших.
На каждом из приведенных технологических этапов производятся соответствующие виды работ, а они, в свою очередь выполняются определенными способами. Наиболее сложным технологическим этапом при обрушении зданий и сооружений являются инженерные работы по деблокированию и извлечению пострадавших.
Работы по деблокированию и извлечению пострадавших целесообразно разделить на виды работ:
—деблокирование и извлечение пострадавших, находящихся в завалах строительных конструкций;
—деблокирование и извлечение пострадавших, находящихся в замкнутых, изолированных помещениях;
—деблокирование и спасение пострадавших, находящихся на верхних этажах (уровнях) полуразрушенных и горящих зданий.
Работы по деблокированию и извлечению пострадавших, находящихся в завалах строительных конструкций, являются самыми трудоемкими и сложными. Деблокирование пострадавших в завалах выполняется в два этапа:
на первом — обеспечивается доступ к пострадавшему, проникновение спасателей к месту блокирования; на данном этапе допускается выполнение технологических операций, связанных с разрушением, дроблением обломков завалов;
на втором — осуществляется высвобождение пострадавших от элементов завала, при этом операции, связанные с ударными нагрузками, создающими угрозу сдвига, смещения элементов завала должны быть исключены, так как представляют собой повышенную опасность для находящихся в завале пострадавших.
Деблокирование пострадавших в завалах осуществляется следующими способами:
—последовательно-поэтапной горизонтальной разработки;
—последовательно-поэтапной вертикальной разработки;
—проходки галерей в завале;
—устройства галерей в грунте под завалом;
—устройства вертикальных или наклонных колодцев;
—устройства лаза.
Каждый способ может выполняться с применением различных комплектов аварийно-спасательного инструмента, видов инженерной техники, материалов и оборудования.
Работы могут производиться силами различных по составу подразделений (расчетов, звеньев, отделений, взводов и т.д.) спасателей.
2.4 Принципы проведения аварийно спасательных работ при разрушений зданий
Деблокирование в завале строительных конструкций с применением аварийно-спасательного инструмента чаще всего осуществляется разборкой сверху вниз с целью обеспечения доступа к пострадавшим и последующего их высвобождения из-под обломков строительных конструкций, от арматурных связей и других элементов завала, препятствующих деблокированию.
Разборка завала предполагает выполнение следующих основных технологических операций:
—резка металлоконструкций и арматуры;
—подъем (перемещение), сдвиг (смещение) элементов завала;
—дробление крупных обломков строительных конструкций;
—резка (разделение) железобетонных, бетонных и кирпичных обломков;
—резка деревянных конструкций;
—выборка обломков мелкой фракции вручную;
—крепление, фиксация неустойчивых элементов завала.
Для выполнения этих технологических операций может быть применен комплект аварийно-спасательного инструмента, в состав которого должны входить:кусачки, разжимы, разжим-кусачки, домкраты, цилиндры, цепные пилы для резки деревянных конструкций, дисковые пилы для резки стали и бетона, шлифовальные (отрезные) машины, отбойные молотки, насосы и насосные станции, катушки и шланги, дополнительные принадлежности и комплектующие.
Кроме того, в состав комплекта должны входить пневмоподушки высокого и низкого давления, баллоны со сжатым воздухом для пневмоподушек и компрессорные установки.
Деблокирование пострадавших в завале строительных конструкций способом разборки с применением аварийно-спасательного инструмента выполняется двумя отделениями спасателей по 7 человек в каждом.
При этом весь личный состав отделений должен быть распределен на расчеты:
—расчет резчиков арматуры и обломков завала — 3 человека;
—расчет эластомерных домкратов (пневмоподушек) — 3 человека;
—расчет подъема и перемещения обломков — 5 человек;
—расчет дробления обломков - 3 человека.
Состав расчета определяется с учетом особенностей применения технических средств.
Непосредственно с техническим средством работает 1 человек, а еще один (двое) спасателей, как правило, выполняют вспомогательные работы. Кроме того, еще один спасатель управляет работой средства энергообеспечения, которое осуществляет подачу рабочей жидкости или воздуха, соответственно на гидро- и пневмоинструмент. Порядок выполнения работы следующий.
Мотористы-операторы запускают высоконапорную гидравлическую станцию, компрессорную установку и обеспечивают подачу рабочей жидкости и воздуха на гидро- и пневмоинструмент.
При необходимости в качестве источника питания используются ручной насос и баллоны со сжатым воздухом.
Одновременно расчет резчиков арматуры и обломков приступает к перерезанию арматурных связей, препятствующих доступу. Эта технологическая операция выполняется с применением гидравлических кусачек, разжим-кусачек или ручной шлифовальной отрезной машины. Наряду с этим производится резка (расчленение) крупных обломков железобетонных, бетонных, кирпичных конструкций на более мелкие блоки с использованием дисковой алмазной пилы для резки стали и бетона.
Работы по резке арматуры и расчленению обломков выполняют двое спасателей. Моторист-оператор в это время обеспечивает подачу рабочей жидкости на гидроинструмент, управляя работой насосной станции (ручного насоса).
С помощью силовых эластомерных домкратов производится подъем и пе-рермещение элементов завала. Для этого двое спасателей расчета заводят элас-томерные домкраты в расщелину (зазор) под обломок. Третий спасатель в это время подсоединяет элементы арматуры, подключая источник питания (переносную компрессорную установку) к потребителям — эластомерным домкратам (подушкам).
Подъем и перемещение обломков производится в заданном направлении на требуемое расстояние. После этого первому и второму спасателям расчета следует установить под обломок крепежную стойку, а третьему спасателю — медленно опустить домкратом обломок так, чтобы он устойчиво встал на крепежную стойку, для чего сбросить давление в эластомерном домкрате.
Для подъема и перемещения обломков используются гидроинструмент (разжимы, разжим-кусачки, домкраты и цилиндры и др.). При этом двое спасателей расчета выполняют подъем и перемещение обломков с использованием домкратов и цилиндров с односторонним и двусторонним ходом поршня, расширяя тем самым систему естественных полостей (пустот). В то же время двое спасателей осуществляют перерезание перекусыванием арматурных связей кусачками, разжим-кусачками, а также, если это требуется, выполняют отжим, смещение, сдвигание элементов завала разжимом (разжим-кусачками). Моторист-оператор (пятый спасатель) управляет работой насосной станции, подключает арматуру технологической оснастки, следит за правильной эксплуатацией оборудования. Он же, кроме того, совместно с другими спасателями расчета участвует в прокладке питающих коммуникаций (шлангов) от насосной станции (ручного насоса) к потребителям.
При отсутствии фронта работ личный состав расчетов производит выборку и вынос обломков мелкой фракции за пределы рабочего места, оказывает при необходимости помощь спасателям других расчетов по указанию командира отделения. Допускается взаимная смена спасателей при выполнении технологических операций.
В целом работы по деблокированию выполняются в два этапа.
На первом этапе — обеспечивается доступ к пострадавшему, проникновение спасателей к месту его блокирования. На данном этапе допускается выполнение технологических операций, связанных с разрушением, дроблением обломков завала.
На втором этапе — осуществляется высвобождение пострадавших в месте их непосредственного размещения от арматуры, металлоконструкций, обломков и других элементов завала, препятствующих извлечению и выносу спасаемых людей на пункт сбора.
В ходе отработки второго этапа технологические операции, связанные с ударными нагрузками, создающими угрозу жизни пострадавших, должны быть исключены. Особое внимание уделяется безопасности пострадавших.
На протяжении всего процесса производства спасательных работ должна соблюдаться строгая последовательность действий спасателей.
В первую очередь необходимо осуществлять надежную фиксацию, крепление тех элементов завала, которые подлежат разрушению (дроблению), расчленению или перемещению (смещению, сдвигу и т.д.). Эта операция может не выполняться лишь в том случае, когда очевидна надежная связь с другими элементами завала. При этом у обломка должно быть не менее 3-х точек опоры, обеспечивающих его устойчивость.
После фиксации элемента завала производят, если это необходимо, его дробление, расчленение, перерезание одновременно по мере надобности арматуры его конструкции (только для первого этапа).
В последующем устраняют арматурные связи обломка с другими элементами завала и осуществляют его перемещение (сдвигание, смещение) или же выполняют аналогичные технологические операции с его составными частями. Затем в такой же последовательности проводят работы со следующим обломком. Где это требуется, производят резку металлоконструкций и деревянных элементов завала, ведут выборку обломков мелкой фракции, убирают строительный мусор, т.е. устраняют все предметы, препятствующие продвижению к очередному обломку. Изложенный процесс повторяется до тех пор, пока пострадавший не будет деблокирован.
В ходе проведения работ должен осуществляться своевременный переход расчетов спасателей с одного рабочего места на другое. В этом случае должны быть исключены простои спасателей. По завершении одной технологической операции должна немедленно выполняться следующая технологическая операция. Расчет спасателей, завершивший выполнение технологической операции на одном месте, должен сразу же приступить к отработке такой же операции на другом.
Задачей старшего на рабочем участке является своевременное определение очередного участка работ, а также типа подлежащей выполнению очередной технологической операции и оперативное принятие решений на использование того или иного расчета спасателей, применение конкретного типа технических средств. Это позволит сохранить высокую динамичность технологического процесса, обеспечить его цикличность.
Разборку завалов следует вести сверху вниз и по периметру. Удаляя отдельную часть какого-либо конструктивного элемента, действуют так, чтобы не вызвать обрушения другой его части. Горящие или тлеющие предметы извлекают из завала в первую очередь и немедленно тушат. При невозможности немедленного тушения завал поливают водой постоянно, до окончательной ликвидации возгорания. При использовании механизмов и машин необходимо следить за тем, чтобы они работали в пределах допустимых нагрузок и с соблюдением мер безопасности.
При использовании тяжелой техники нужно соблюдать определенные правила:
—не выдергивать автокраном длинные конструкции из завалов;
—при уборке фрагментов завала по его периметру с помощью экскаватора (погрузчика) необходимо вести постоянное наблюдение за состоянием завала; при возникновении какой-либо опасности следует немедленно прекратить работы и вывести людей и технику в безопасное место;
—в условиях слабой освещенности, задымления, запыления при ведении работ с применением тяжелой техники по границам завала и на завале, когда на нем одновременно работает большое количество спасателей, необходимо, чтобы возле каждого оператора-механика находился спасатель с радиостанцией; он должен хорошо видеть стропальщиков и координаторов, дублировать для оператора-механика сигналы координаторов и стропальщиков.
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
Разрушения зданий и сооружений являются, как правило, следствием возникновения аварий, катастроф, стихийных бедствий, совершения террористических актов или воздействия современных средств поражения вероятного противника в ходе военных действий. Ликвидация чрезвычайных ситуаций, связанных с разрушениями зданий и сооружений, представляет собой сложный процесс, включающий организационные и технологические вопросы. Одним из важных направлений является планирование, подготовка и проведение аварийно-спасательных работ (АСР).
Вот почему важной проблемой становится умение противостоять различным чрезвычайным ситуациям. Первым шагом является прогнозирование. Необходимо выяснить когда, где и какой силы произойдет землетрясение, какие районы могут пострадать от наводнения и т.д. Далее идет предупреждение чрезвычайной ситуации. Необходимо по возможности предотвратить или хотя бы минимизировать их разрушительное действие. И, наконец, третий шаг – ликвидация последствий чрезвычайных ситуаций. Нужно по возможности оперативно ликвидировать опасность, спасти уцелевших и восстановить стабильное существование данного региона.
А для этого необходимо уметь рассчитывать возможные размеры завалов и потери среди населения при различных чрезвычайных ситуациях, для различных зданий и сооружений.
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ
1. Федеральный закон от 21.12.1994г. № 68 – ФЗ «О защите населения и территории от чрезвычайных ситуаций природного и техногенного характера»
2. Федеральный закон от 22.08.1995г. № 151 – ФЗ «Об аварийно-спасательных службах и статусе спасателей»
3. Постановление Правительства Российской Федерации от 30.12.2003г. № 794 «О единой государственной системе предупреждения и ликвидации чрезвычайных ситуаций»
4. Постановление Правительства Российской Федерации от 03.08.1996г. № 924 «О силах и средствах единой государственной системы предупреждения и ликвидации чрезвычайных ситуаций»
5. Руководство по действиям органов управления и сил РСЧС при угрозе и возникновении чрезвычайных ситуаций, М. 1996
6. СНиП 31−03−2001. Производственные здания.
7. Аварии и катастрофы. Предупреждение и ликвидация последствий. — М.: ABC, 1995.
8. Акатьев В. А. Основы взрывопожаробезопасности. / Учебное пособие. — М.: МГТУ, 2004. — 384 с.
9. Бесчастнов М. В. Промышленные взрывы. Оценка и предупреждение. — М.: Химия, 1991. — 432 с.
10. Библиотека экстремальных ситуаций. — М.: ГНПП «Аэрогеология», 1995. № 1–15.
11. В помощь руководителю гражданской обороны (Б-чка журн. «Военные знания»). — М., 1992. №6.
12. Гангнус А. Тайна земных катастроф. — М.: Мысль, 1985.
13. Географический энциклопедический словарь. — М.: Сов.энциклопедия, 1988.
14. Гостюшин А.В. Энциклопедия экстремальных ситуаций. — М.: Зеркало, 1994.
15. Гражданская оборона: Учеб.пособие. — М.: Просвещение, 1991.
16. Дэвис Б. Энциклопедия выживания и спасения. — М.: Вече, 1997.
17. Порфирьев Б.Н. Государственное управление в чрезвычайных ситуациях. — М.: Наука, 1991.
18. Приемы и средства страховки с использованием альпинистской веревки. — М.: Ту-рист, 1989.
19. Руководство по ведению спасательных работ в труднодоступных или заглубленных сооружениях при чрезвычайных ситуациях с опасными веществами. Новомосковск 2014
20. Русак С.Н. Труд без опасности. — Л.: Лениздат, 1986.
21. Спасение и жизнеобеспечение населения при катастрофических землетрясениях, — М., 1992.
22. Справочник спасателя. — М.: ВНИИ ГОЧС, 1995.
23. СПРАВОЧНИК СПАСАТЕЛЯ. Авторский коллектив: к. т. н. Нехорошев С.Н., к. т. н. Ульянов С.В., к. т. н. Зорин Г.Ф., Орешников П.А., Барсков В.В., Чумак С.П.ВНИИ ГО ЧС.
24. Справочник специалиста аварийно-спасательной службы ВМФ. — М.: Воениздат, 1963.
25. Учебник спасателя. Автор: Шойгу С.К., Фалеев М.И., Кириллов Г.Н.ВНИИ ГО ЧС
26. Шойгу С.К., Кудинов С.М., Неживой А.Ф., Ножевой С.А. Учебник спасателя. (Под общ.ред. Ю.Л. Воробьева). — М.: МЧС России, 1997.