Obecnie ma miejsce wiele rozbiórek budynków w gęstej zabudowie miejskiej, związanych z realizacjami inwestycji plombowych.
Zły stan techniczny oraz potrzeby restrukturyzacji i modernizacji obiektów o konstrukcji żelbetowej wymagają zazwyczaj niszczenia fragmentów lub ich całości. Potrzebę takich robót często determinują także zagrożenia i awarie budowlane, a na ich zakres wskazują też analizy zagrożeń, awarii i katastrof, prowadzone od 50 lat przez Instytut Techniki Budowlanej [1]. Przykładowe rodzaje konstrukcji oraz materiałów (w tym betonu) ulegających katastrofom, awariom i zagrożeniom podają rys. 1 i 2.
Rozbiórka obiektu budowlanego jest – podobnie jak była jego budowa – procesem skomplikowanym, kosztownym, a często również niebezpiecznym. Jest regulowana przez ustawę – Prawo budowlane [2] i przepisy z nią związane. Zasady postępowania przy rozbiórkach są w większości przypadków analogiczne jak przy realizacji budów [3].
Roboty budowlane, do których również zaliczają się prace polegające na rozbiórkach obiektów budowlanych (Prawo budowlane art. 3 pkt 7), mogą być rozpoczęte jedynie na podstawie ostatecznych decyzji o pozwoleniu na budowę (art. 28). Do wniosku o pozwolenie na rozbiórkę powinny być dołączone (art. 33):
1) zgoda właściciela obiektu budowlanego;
2) szkic usytuowania obiektu budowlanego;
3) opis zakresu i sposobu prowadzenia robót rozbiórkowych;
4) opis sposobu zapewnienia bezpieczeństwa ludzi i mienia;
5) pozwolenia, uzgodnienia lub opinie innych organów, a także inne dokumenty wymagane przepisami szczególnymi;
6) w zależności od potrzeb, projekt rozbiórki obiektu.
Tok postępowania i niezbędne dokumenty, jakie są wymagane do uzyskania decyzji o rozbiórce obiektu, określa rozporządzenie Ministra Infrastruktury w sprawie warunków i trybu postępowania w sprawach rozbiórek nieużytkowanych lub niewykończonych obiektów budowlanych [4]. W rozporządzeniu tym w określonych przypadkach wymaga się m.in. opracowania ekspertyz technicznych przez osoby z odpowiednimi kwalifikacjami. Ekspertyzy techniczne wraz z innymi wymienionymi tam dokumentami (m.in. rysunki) są niezbędne do uzyskania pozwolenia na rozbiórkę lub zmianę sposobu użytkowania obiektu budowlanego lub jego części.
Rys. 1 Udział procentowy awarii i katastrof w latach 1962–2012 wg podziału na technologie wykonanego obiektu
Przy rozbiórkach należy stosować rozporządzenie Ministra Infrastruktury w sprawie informacji dotyczącej bezpieczeństwa i ochrony zdrowia oraz planu bezpieczeństwa i ochrony zdrowia [5] stanowiące akt wykonawczy do art. 21a ustawy – Prawo budowlane. Rozporządzenie to określa zakres i formę informacji oraz zawiera szczegółowy zakres m.in. rozbiórkowych robót budowlanych, których charakter, organizacja lub miejsce prowadzenia stwarzają szczególnie wysokie ryzyko powstania zagrożenia bezpieczeństwa i zdrowia ludzi. Rozporządzenie określa również szczegółowo wymagania, jakie nałożone są na uczestników procesu budowlanego w związku z wykonywaniem robót budowlanych. Szczególne obowiązki nałożone są na kierownika budowy. Specyfice robót rozbiórkowych poświęcony jest w tym rozporządzeniu oddzielny rozdział.
Ponadto przy rozbiórkach należy stosować rozporządzenie Ministra Infrastruktury w sprawie dziennika budowy, montażu i rozbiórki, tablicy informacyjnej oraz ogłoszenia zawierającego dane dotyczące bezpieczeństwa pracy i ochrony zdrowia [6], określające sposób prowadzenia dziennika budowy, montażu i rozbiórki, osoby upoważnione do dokonywania w nich wpisów, dane, jakie zawiera tablica informacyjna, oraz ogłoszenie zawierające dane dotyczące bezpieczeństwa pracy i ochrony zdrowia. Stosowany dziennik rozbiórki jest przeznaczony do rejestracji, w formie wpisów, przebiegu robót budowlanych oraz wszystkich zdarzeń i okoliczności zachodzących w toku ich wykonywania i mających znaczenie przy ocenie technicznej prawidłowości wykonywania rozbiórki.
Dziennik rozbiórki powinien stale znajdować się na terenie rozbiórki i powinien być dostępny dla osób upoważnionych.
Rozporządzenie to określa również, jakie informacje ma zawierać tablica informacyjna oraz ogłoszenie zawierające dane dotyczące bezpieczeństwa i ochrony zdrowia.
W przypadku obiektów zabytkowych realizacje robót budowlanych, w tym rozbiórkowych, muszą spełniać dodatkowe wymagania, co wynika z Prawa budowlanego, a także z ustawy o ochronie zabytków i opiece nad zabytkami [7]. Na przykład prowadzenie robót budowlanych przy obiekcie budowlanym wpisanym do rejestru zabytków wymaga każdorazowo uzyskania pozwolenia na prowadzenie tych robót, wydanego przez właściwego wojewódzkiego konserwatora zabytków (art. 39 ustawy – Prawo budowlane oraz art. 36 ustawy o ochronie zabytków).
Natomiast w stosunku do obiektów budowlanych niewpisanych do rejestru zabytków, ale objętych ochroną konserwatorską na podstawie miejscowego planu zagospodarowania przestrzennego, pozwolenie na rozbiórkę obiektu budowlanego wydaje właściwy organ w uzgodnieniu z wojewódzkim konserwatorem zabytków.
Artykuł 39 ustawy – Prawo budowlane stanowi, że pozwolenie na rozbiórkę obiektu budowlanego wpisanego do rejestru zabytków może być wydane po uzyskaniu decyzji Generalnego Konserwatora Zabytków.
W obszarze robót publicznych zasady przeprowadzania rozbiórki podaje ponadto ustawa o zamówieniach publicznych [8], która odnosi się do robót budowlanych, w tym rozbiórkowych. Ponieważ roboty takie stanowią znaczny zakres robót budowlanych oraz niekiedy stają się wzorcem postępowania także dla działań spoza tego obszaru, warto zwrócić uwagę przynajmniej na problem niezbędnych specyfikacji technicznych.
Szczegółowy opis zakresu i formy specyfikacji technicznych wykonania i odbioru robót budowlanych przy realizacji określony został w rozporządzeniu Ministra Infrastruktury w sprawie szczegółowego zakresu i formy dokumentacji projektowej, specyfikacji technicznych wykonania i odbioru robót budowlanych oraz programu funkcjonalno-użytkowego [9].
Rys. 2 Udział procentowy awarii i katastrof w latach 1962–2012 według podziału na typy konstrukcji budowlanych
Metody rozbiórki obiektów budowlanych
W zależności od wielkości obiektu i jego lokalizacji wyróżnia się następujące metody niszczenia betonu [10]:
– mechaniczne (przewracanie za pomocą lin, uderzenia masywną kulą, niszczenie za pomocą szczęk lub dźwigników hydraulicznych, cięcie piłami itp.);
– termiczne (cięcie palnikami plazmowymi, wiązką laserową, tzw. lancami tlenowymi lub proszkowymi, niszczenie na skutek rozgrzewania zbrojenia prądem elektrycznym itp.);
– wybuchowe (niszczenie za pomocą odpalanych ładunków materiałów wybuchowych lub gwałtownie rozprężającego się gazu);
– wykorzystujące inne czynniki niszczące (np. zastosowanie specjalnych mas pęczniejących lub wysokiego ciśnienia wody).
Mogą być i są również stosowane kombinacje wymienionych metod, zwłaszcza w obiektach o dużej kubaturze. Wybór odpowiedniej metody zależy od rodzaju konstrukcji i stanu technicznego obiektu, obecności innych obiektów w otoczeniu miejsca rozbiórki, rodzaju i położenia infrastruktury technicznej itp., wpływających na bezpieczeństwo prac, czas ich realizacji i efektywność ekonomiczną.
Każda z wymienionych metod zawiera elementy ryzyka mogącego zagrażać zdrowiu i życiu ludzi, stateczności pozostałej części budynku oraz obiektom sąsiadującym. Zagrożenia te powinny być zidentyfikowane w fazie projektowania rozbiórki. Projekt rozbiórki powinien zawierać odpowiednie zabezpieczenia techniczne.
Niszczenie za pomocą powtarzalnych uderzeń realizuje się:
– o niskiej częstotliwości – najczęściej kulą stalową o masie 500–2000 kg zawieszoną na linie, np. żurawia samojezdnego; kula wprowadzana jest w ruch wahadłowy przy rozbijaniu elementów pionowych lub swobodnie spada na element poziomy; element niszczony jest dzięki energii kinetycznej kuli wyzwalającej się w chwili jej zetknięcia się z elementem;
– o wysokiej częstotliwości – najczęściej za pomocą popularnych młotów o napędzie pneumatycznym lub hydraulicznym, a niekiedy spalinowym; poza działaniami udarowymi urządzenia te mają także możliwość wiercenia.
Oprócz młotów ręcznych coraz częściej stosowane są uniwersalne agregaty samojezdne, zazwyczaj zdalnie sterowane, przeznaczone do wyburzeń, wyposażone – w zależności od potrzeb – w narzędzia robocze, jak łyżki, szczęki, łopaty, płetwy, do odspajania cienkich warstw betonu lub tynku, a także młoty o masie do 1200 kg. Narzędzia te służą do kruszenia, rozbijania, odłupywania materiałów oraz do wykonywania różnego rodzaju przebić, otworów i bruzd.
Do niszczenia można stosować urządzenia dźwigniowe, które wprowadzają obciążenia momentami zginającymi lub siłami ściskającymi najczęściej za pomocą:
– haków w kształcie litery J powodujących poddanie fragmentu płyty działaniu momentu zginającego;
– szczęk hydraulicznych do miażdżenia betonu w wybranym przekroju, nawet o grubości 50 cm, stosowane zwłaszcza w warunkach wykluczających dynamiczne oddziaływania na konstrukcje.
© route55 – Fotolia.com
Można też stosować niszczenie przez rozpieranie polegające na wprowadzeniu do wybranych przekrojów niszczonego elementu sił rozpierających powodujących pęknięcie materiału, podobnie jak w przypadku stosowania klina do dzielenia bloków skalnych. W celu wprowadzenia urządzenia rozpierającego w niszczonym elemencie wykonuje się bruzdę lub kanał o głębokości zależnej od wymiarów stosowanego urządzenia (płaska prasa lub urządzenie prętowe) oraz grubości niszczonego elementu.
Wymienione wcześniej cięcie betonu może odbywać się:
– piłami tarczowymi o średnicy tarczy 100–1000 mm (tarcze wykonane z wysokojakościowej stali, części tnące stanowią segmenty lub ciągłe obręcze diamentowe), chłodzonymi wodą;
– piłami koronowymi (wiertnicami) o zasadzie działania identycznej z piłami tarczowymi, z tym że segmenty diamentowe osadzone są na krawędzi rury stalowej lub ze stopu aluminiowego; średnica wiertła koronowego (koronki) 20–500 mm, głębokość wiercenia do ok. 70 mm;
– piłami linowymi, w których narzędziem tnącym jest ciągła lina składająca się z połączonych przegubowo segmentów diamentowych o średnicy ok. 5–7 mm i długości ok. 20–25 mm, stosowane głównie do przecinania elementu o dużych wymiarach przekroju poprzecznego.
Dotychczas stosowane metody termiczne wykorzystujące lance tlenowo-rdzeniowe lub lance proszkowe znajdują zastosowanie do wykonywania otworów (cięcie przez wykonywanie otworów położonych blisko siebie i usuwanie betonu znajdującego się między otworami). Lance proszkowe stosowane są ze względu na warunki ekonomiczne do przegród o grubości powyżej 35 cm.
Stosowane rozbiórki metodami wybuchowymi są w większości przypadków atrakcyjne ekonomicznie, szczególnie w zastosowaniu do rozbiórek obiektów o dużej sztywności przestrzennej oraz obiektów o dużych gabarytach (obniżają koszty nawet dziesięciokrotnie w stosunku do metod tradycyjnych), i zdecydowanie przyspieszają czas wykonania rozbiórek [11]. Mogą one być stosowane zarówno na otwartej przestrzeni, w gęstej zabudowie, jak i wewnątrz obiektów. Czynnikami destrukcyjnymi w takich metodach jest energia powstająca albo w wyniku detonacji materiału wybuchowego (metody minerskie), albo nagłego rozprężenia ciekłego dwutlenku węgla (czynnikiem powodującym rozprężenie CO2 jest ciepło pochodzące ze spalania mieszanki o dużym cieple spalania). Przy prowadzeniu rozbiórkowych robót budowlanych z wykorzystaniem metod wybuchowych spełnione muszą być wszystkie wymagania jak dla robót typowych (projekt, pozwolenie, dziennik budowy, tablice informacyjne itp.). Dodatkowo muszą być spełnione wymagania podane w rozporządzeniu Ministra Infrastruktury w sprawie rozbiórek obiektów budowlanych wykonywanych metodą wybuchową [12]. Roboty strzałowe nie mogą stanowić zagrożenia dla osób trzecich, a wykonywane na części lub pojedynczym elemencie obiektu budowlanego nie mogą powodować uszkodzeń zagrażających stateczności i nośności pozostałych części lub elementów tego obiektu. Do ich realizacji niezbędne są specjalistyczne uprawnienia budowlane [2].
Do metod wykorzystujących inne czynniki niszczące zalicza się również:
– rozpieranie niszczonego materiału za pomocą mas pęczniejących wykonanych na bazie specjalnych cementów o wysokiej ekspansywności; masę wlewa się do odpowiednio rozmieszczonych kanałów o średnicy od 30 do 40 mm i głębokości 5 średnic, ale nie mniej niż 20 cm;
– cięcie wysokociśnieniowym strumieniem wody (120–200 MPa) lub strumieniem mieszaniny wody i ziarnistego materiału ściernego (ziarna kwarcowe lub karborundowe) pod ciśnieniem od 40 do 100 MPa; średnica strumienia nie powinna być większa niż 0,5 mm.
Stosowanie większości przedstawionych metod niszczenia betonu wymaga zaangażowania wyspecjalizowanych zespołów dysponujących profesjonalnym sprzętem oraz doświadczonymi pracownikami.
Kryteria doboru metody niszczenia
Dobór metody niszczenia elementów lub konstrukcji z betonu powinien być poprzedzony analizą:
– lokalizacji obiektu;
– typu konstrukcji niszczonego obiektu i rodzaju materiałów użytych do jego wykonania (klasa betonu, rodzaj kruszywa, stopień zbrojenia);
– występowania elementów sprężonych (trudne do przewidzenia zachowanie się elementu po przecięciu stali sprężającej);
– zakresu i rodzaju przewidzianych robót (rozbiórka elementów czy całego obiektu) oraz czasu ich wykonania;
– stabilności konstrukcji podczas jej rozbiórki;
– możliwości zapewnienia bezpieczeństwa pracy;
– kosztów zastosowania wybranej metody niszczenia (koszty specjalistycznego sprzętu i jego obsługa).
Rozbiórki istniejących obiektów przy realizacji inwestycji w gęstej zabudowie
W ostatnich latach obserwowany jest duży wzrost rozbiórek budynków w gęstej zabudowie miejskiej, związanych z realizacjami inwestycji plombowych, przy których z reguły występują trudne warunki posadowienia.
Wpływ skutków posadowienia i realizacji budynków plombowych na sąsiednie obiekty należy oceniać na podstawie wyników badań i analiz przeprowadzanych np. wg instrukcji ITB [13] lub pracy [14].
Rozbiórkę obiektów lub ich fragmentów, zlokalizowanych w gęstej zabudowie miejskiej, powinny wykonywać (na podstawie projektu rozbiórki) przedsiębiorstwa posiadające doświadczenie w tym zakresie, po wcześniejszym zabezpieczeniu budynków sąsiadujących.
Rozbiórki obiektów wykonuje się najczęściej podczas modernizacji obiektów oraz zmian formy zabudowy metodami tradycyjnymi, które coraz częściej zastępowane są technikami wybuchowymi.
Wymienione techniki rozbiórek i niszczenia betonu znajdują liczne zastosowanie w praktyce krajowej. Zastosowano je na przykład do zniszczenia:
– w gęstej zabudowie miejskiej – Warszawa:
– szkieletowego garażu wielopoziomowego (przy ul. Stawki) z przeznaczeniem terenu na wieżowiec mieszkalno-biurowy,
– kina Moskwa z przeznaczeniem terenu na centrum handlowo-rozrywkowe;
– fragmentów konstrukcji:
– budynku przemysłowego (zakłady elektrotechniczne przy ul. Kasprzaka w Warszawie) z przeznaczeniem na bank,
– ścian i stropów budynków (m.in. wielkopłytowych na Ursynowie w Warszawie) – przy zmianach funkcjonalnych,
– obiektów przemysłowych, m.in. kominów (Piotrków), bloków energetycznych (Kozienice), chłodni kominowych (Jaworzno) – przy zmianach technologicznych,
– obiektów infrastruktury technicznej przy ich modernizacji.
W związku z wprowadzeniem siódmego wymagania podstawowego [15], preferującego budownictwo zrównoważone, niezbędne będzie szerokie wykorzystywanie komponentów z recyklingu. Przyczyni się to do rozwoju metod niszczenia betonu w istniejących konstrukcjach w celu wykorzystania go jako kruszywa do konstrukcji nowych obiektów.
prof. dr hab. inż. Leonard Runkiewicz
Instytut Techniki Budowlanej
Politechnika Warszawska
mgr inż. Jan Sieczkowski
Instytut Techniki Budowlanej
Bibliografia
1. Raporty ITB o zagrożeniach, awariach i katastrofach budowlanych od 1962 r. (gł. referent L. Runkiewicz), Biblioteka ITB.
2. Ustawa z dnia 7 lipca 1994 r. – Prawo budowlane (t.j. Dz.U. z 2010 r. Nr 243, poz. 1623 z późn. zm.).
3. L. Runkiewicz, J. Sieczkowski, Zasady postępowania przy naprawach, wzmacnianiach, nadbudowach i rozbiórkach konstrukcji z betonu, XXIX Ogólnopolskie Warsztaty Pracy Projektanta Konstrukcji, Szczyrk 2014.
4. Rozporządzenie Ministra Infrastruktury z dnia 30 sierpnia 2004 r. w sprawie warunków i trybu postępowania w sprawach rozbiórek nieużytkowanych lub niewykończonych obiektów budowlanych (Dz.U. z 2004 r. Nr 198, poz. 2043).
5. Rozporządzenie Ministra Infrastruktury z dnia 6 lutego 2003 r. w sprawie informacji dotyczącej bezpieczeństwa i ochrony zdrowia oraz planu bezpieczeństwa i ochrony zdrowia (Dz.U. z 2003 r. Nr 120, poz. 1126).
6. Rozporządzenie Ministra Infrastruktury z dnia 26 czerwca 2002 r. w sprawie dziennika budowy, montażu i rozbiórki, tablicy informacyjnej oraz ogłoszenia zawierającego dane dotyczące bezpieczeństwa pracy i ochrony zdrowia (Dz.U. z 2002 r. Nr 108, poz. 953 oraz z 2004 r. Nr 198, poz. 2042).
7. Ustawa z dnia 23 lipca 2003 r. o ochronie zabytków i opiece nad zabytkami (Dz.U. z 2003 r. Nr 162, poz. 1568).
8. Ustawa z dnia 29 stycznia 2004 r. o zamówieniach publicznych (Dz.U. z 2004 r. Nr 19, poz. 177 z póź. zm.).
9. Rozporządzenie Ministra Infrastruktury z dnia 2 września 2004 r. w sprawie szczegółowego zakresu i formy dokumentacji projektowej, specyfikacji technicznych wykonania i odbioru robót budowlanych oraz programu funkcjonalno-użytkowego (Dz.U. z 2004 r. Nr 202, poz. 2072).
10. J. Śliwiński, Niszczenie i cięcie betonu w pracach remontowych i rozbiórkowych, XXIX Ogólnopolskie Warsztaty Pracy Projektanta Konstrukcji, Szczyrk 2014.
11. R. Krzewiński, R. Rekucki, Roboty budowlane przy użyciu materiałów wybuchowych, Polcen, Warszawa 2005.
12. Rozporządzenie Ministra Infrastruktury z dnia 3 lipca 2003 r. w sprawie rozbiórek obiektów budowlanych wykonywanych metodą wybuchową (Dz.U. z 2003 r. Nr 120, poz. 1135).
13. W. Kotlicki, L. Wysokiński, Ochrona zabudowy w sąsiedztwie głębokich wykopów, Instrukcje, Wytyczne, Poradniki nr 376/2002, Wydawnictwo ITB, Warszawa 2002.
14. L. Runkiewicz, Diagnostyka oraz monitoring budynków znajdujących się w sąsiedztwie realizowanych obiektów plombowych w miastach, „Przegląd Budowlany” nr 1/2008.
15. Rozporządzenie Parlamentu Europejskiego i Rady (UE) nr 305 z dnia 9 marca 2011 r. ustanawiające zharmonizowane warunki wprowadzania do obrotu wyrobów budowlanych i uchylające dyrektywę 89/106/EWG, Dziennik Urzędowy UE, 2011.
