Phá dỡ công trình bằng máy đục phá thủy lực: Vận hành an toàn và hiệu quả

Tại sao trình tự thực hiện quan trọng hơn công suất trong phá dỡ kết cấu?

Việc phá dỡ công trình bằng máy đục thủy lực không phải là vấn đề về năng lượng va chạm. Phần lớn các máy đục thuộc phân khúc trung cấp đều cung cấp năng lượng va chạm vượt xa mức cần thiết để làm vỡ bất kỳ cấu kiện bê tông nào mà chúng gặp phải trong một tòa nhà tiêu chuẩn. Vấn đề nằm ở trình tự — thứ tự loại bỏ các cấu kiện kết cấu và cách mỗi lần loại bỏ làm thay đổi sự phân bố tải trọng lên toàn bộ phần còn lại của công trình. Một công trình duy trì trạng thái ổn định nhờ sự cân bằng giữa các thành phần cấu tạo: tải trọng truyền từ bản sàn sang dầm, từ dầm sang cột, và từ cột xuống móng. Nếu loại bỏ bất kỳ cấu kiện nào theo trình tự sai, bạn sẽ không chỉ phá hủy riêng cấu kiện đó — mà còn tái phân bổ tải trọng do nó chịu sang các thành phần lân cận, vốn có thể không được thiết kế để chịu tải trọng bổ sung này.

Đây là lý do vì sao OSHA yêu cầu tiến hành khảo sát kỹ thuật trước khi bắt đầu bất kỳ công việc phá dỡ cấu trúc nào, và cũng là lý do vì sao phương pháp thi công từ trên xuống (top-down) là quy trình mặc định đối với các tòa nhà nhiều tầng. Việc thi công theo trình tự từ trên xuống giúp duy trì đường truyền tải trọng trong thời gian dài nhất có thể, với từng tầng được dọn dẹp xong trước khi các cấu kiện nằm bên dưới nó bị tác động. Người vận hành máy phá dỡ nếu không tuân thủ trình tự đã được phê duyệt — ví dụ như tháo dỡ phần chân cột chỉ vì vị trí này dễ tiếp cận hơn, hoặc phá kết nối dầm trước khi toàn bộ bản sàn mà dầm đó đỡ chưa được dọn dẹp hoàn toàn — thực chất đang đưa ra một quyết định về kỹ thuật kết cấu mà không có tính toán đi kèm, điều vốn phải được thực hiện trước đó. Hậu quả không diễn ra từ từ. Sự mất ổn định của đường truyền tải trọng trong một tòa nhà đang được phá dỡ một phần xảy ra đột ngột và không thể phục hồi.

Hiệu quả trong phá dỡ có ý nghĩa khác với hiệu quả trong khai thác đá hoặc xây dựng đường. Trong khai thác đá, người vận hành hiệu quả là người tối đa hóa lượng vật liệu được đập vỡ mỗi giờ. Trong phá dỡ công trình xây dựng, người vận hành hiệu quả là người di chuyển lượng vật liệu lớn nhất ra khỏi sàn mà thiết bị nâng đang đứng trên đó, đồng thời duy trì độ nguyên vẹn cấu trúc của toàn bộ phần nằm bên dưới. Việc dọn dẹp liên tục mảnh vụn — thay vì đập các khối lớn rồi mới dọn — không chỉ là một sự tiện lợi; đây còn là một chiến lược quản lý tải trọng sàn. Một thiết bị nâng cộng với lượng mảnh vụn do nó tạo ra trên một sàn có thể dễ dàng vượt quá tải trọng làm việc an toàn của sàn bên dưới nếu việc dọn dẹp bị trì hoãn.

Bốn yếu tố cấu trúc — Trình tự, Lý do, Yêu cầu vận hành

Mỗi hàng đề cập đến một loại yếu tố, trình tự đúng để phá dỡ yếu tố đó, lý do cơ học khiến trình tự đó là bắt buộc, và yêu cầu vận hành cụ thể thường bị bỏ qua nhất khi chịu áp lực về thời gian.

Quản lý phế thải như một vấn đề kết cấu, chứ không chỉ là nhiệm vụ vệ sinh thông thường

Mối liên hệ giữa việc tích tụ mảnh vỡ và khả năng chịu tải của sàn được các kỹ sư kết cấu hiểu rõ, nhưng lại bị nhiều người vận hành bỏ qua. Trên một bản sàn có khả năng chịu tải định mức 5 kN/m², một máy đào nặng 15 tấn đã tạo ra áp lực phân bố trên diện tích tiếp xúc khiến khả năng chịu tải còn lại cho mảnh vỡ là rất hạn chế. Một mét khối bê tông cốt thép vỡ có trọng lượng khoảng 2.400 kg. Ba mét khối đá vụn đã được dọn sạch chất đống bên cạnh vị trí làm việc của máy nâng — hiện tượng phổ biến tại các công trường phá dỡ, nơi việc dọn dẹp thường bị hoãn đến cuối ngày — tương đương với 7.200 kg tải tập trung không dự kiến, đặt trực tiếp ngay phía trên cấu trúc sàn mà sắp tới sẽ bị phá dỡ. Trong tình huống đó, hệ số an toàn chống quá tải có thể bằng không hoặc âm, và sàn ở tầng dưới thậm chí đã bị suy yếu một phần do các công việc trước đó.

Việc bảo vệ các cấu trúc liền kề là một yếu tố hiệu quả khác, nhưng có thời hạn áp dụng dài hơn so với chu kỳ đập phá. Một máy đục thủy lực hoạt động gần tường ngăn chịu lực, gần đường dây tiện ích đang vận hành hoặc gần nền móng của tòa nhà liền kề sẽ tạo ra rung động lan truyền qua mặt đất và qua chính cấu trúc đó. Tổn hại không xuất hiện ngay lập tức. Các vết nứt vi mô trên tường liền kề, sự dịch chuyển của nền móng chịu lực, hoặc hiện tượng lỏng lẻo của thanh neo gạch — những hư hỏng này xuất hiện dần dần trong vòng vài giờ đến vài ngày, chứ không xảy ra trong suốt quá trình đập phá đang diễn ra. Thực tiễn tốt nhất là sử dụng mức năng lượng đầu đục thấp nhất có thể gây nứt vỡ được cấu kiện mục tiêu, duy trì khoảng cách tối thiểu từ vị trí làm việc đến cấu trúc chịu lực, đồng thời ghi chép hàng ngày mọi vết nứt quan sát được trên các cấu kiện liền kề kể từ ngày bắt đầu thi công.

Bê tông ứng lực trước và bê tông ứng lực sau đòi hỏi cách xử lý riêng biệt mà bảng trên không đề cập đến. Các thanh cáp ứng lực trước tích trữ một lượng năng lượng đàn hồi đáng kể; việc cắt đứt một thanh cáp hoặc làm vỡ một phần bê tông đã được ứng lực trước mà chưa xác nhận rõ thanh cáp đã được giải ứng lực sẽ giải phóng năng lượng đó một cách đột ngột, không báo trước. Tốc độ của một thanh cáp khi giải ứng lực đã gây ra các ca tử vong tại các công trường phá dỡ. Bất kỳ công trình nào được xây dựng sau năm 1960 đều phải được giả định là chứa các cấu kiện ứng lực trước cho đến khi một cuộc khảo sát kết cấu xác nhận điều ngược lại. Vai trò của người vận hành máy đục thủy lực khi phát hiện các cấu kiện ứng lực trước là dừng ngay công việc và chờ phê duyệt biện pháp thi công tạm thời. Không phải tiến hành cẩn trọng hơn. Mà là dừng lại.