某博物館改造工程中的拆除技術

張培龍，陳 偉

(杭州市京杭運河綜合保護委員會，浙江 杭州 310007)

1 工程概況

中國刀剪劍博物館是國家級專題性博物館，館址位于浙江省杭州市。

作為刀剪劍展廳的2號樓，原為杭州市土特產公司的倉庫，建筑面積4156 m2，二層內框架砌體結構，橫向柱網6 m，縱向柱網8 m，長60 m，寬23.97 m，磚砌承重墻，設有鋼筋混凝土抗風柱，二層有磚砌填充墻。并且二層為240 mm厚多孔板，樓面為60 mm厚細石混凝加鋼筋網，二層樓面標高為6.05，屋面為大型槽形屋面板。

原建筑具有鮮明的工業廠房特點，反映了當時工業廠房的建筑時代特點，有較高的保留價值。但由于這些建筑已使用四、五十年以上，加之以前對老建筑保護的忽視，缺乏必要的保護和維修，建筑物損壞嚴重。底層大部分又未設置防潮層，粉刷及砌體表面已有剝落現象，粉化嚴重，已不能滿足現有規范的要求。

為保護工業遺產，經過專家的反復研究論證，決定在不改變老工業遺產建筑主體外觀的情況下，通過改建進行功能性改造，使之成為刀劍博物館的展廳。改建中保留建筑四周原有墻體、室外樓梯、滑道等特色構件外，內墻、屋面結構、樓面結構及梁柱結構等全部拆除重建。

2 工程難點與技術措施

2.1 工程難點分析

建筑物拆除包括整體拆除和局部構件拆除。前者屬于破壞性拆除，重點在于保證拆除過程的施工安全和周邊建筑物、設施的安全，而無需考慮對拆除建筑物自身的保護;而后者屬于保護性拆除，在拆除局部構件時，必須保證原建筑物的結構安全，本項目建筑加固改造工程中的拆除就屬于后者。整個工程施工難度大，原有結構由于設計強度偏低，施工工藝落后，結構耐久性、老化問題突出，鋼筋嚴重銹蝕，混凝土碳化、氯離子含量高、疏松開裂，使得建筑物的安全性、耐久性和適用性達不到現行的國家標準的要求。原建筑業已達到原設計的使用壽命，結構本身已很脆弱，保證拆除過程中老結構安全是施工的難點。

2.2 技術措施分析

根據結構受力特點，為了保持結構的穩定性，本工程采取先新建后拆除的施工順序。設計的原理是，在既有剪力墻的兩側加雙梁，在墻上開洞，在洞口里綁筋并澆筑，形成一個連接鍵，間距500 mm，將剪力墻兩側的梁與墻體連接成一個整體，共同受力，承擔上部的荷載。但是為了使新建工作順利進行，要進行必要的選擇性的拆除。經專家討論對拆除提出了如下技術要求:

(1)先支后拆，從上至下，嚴禁掏拆，嚴禁野蠻拆除損害結構。

(2)拆除施工要求振動小、噪聲低，不允許對非拆除構件造成結構性損傷，采取對相鄰構件不產生不良影響的靜力拆除。

(3)拆除時不得損壞要保留的墻堤。因此拆除工作開始時，要對原外墻加以保護。

(4)由于此次改造要保留四周外墻，并在原外墻內側增設剪力墻并拆除部分過于厚重的墻體內側粉刷層，同時須保證原墻外側粘結的粉刷層牢固和完整，施工難度極大。

(5)原結構構件長細比較大，且混凝土澆筑質量較差，露筋、蜂窩甚至穿透情況嚴重，要采取措施保證施工的安全。

2.3 施工順序

進行拆除前，應先對保留部分采取必要的加固措施。本工程采用手動工具進行人工拆除建筑，施工程序應從上至下，分層拆除，按板、非承重墻、梁、承重墻、柱順序依次進行或依照先非承重結構后承重結構原則進行拆除。屋檐、雨棚等在拆除施工中容易失穩的外挑構件，先予拆除。拆除框架結構建筑，必須按樓板、次梁、主梁、柱子的順序進行施工。拆除建筑的欄桿、樓梯、樓板等構件，應與建筑結構整體拆除進度相配合，不得先行拆除。建筑的承重梁、柱，應在其所承載的全部構件拆除后，再進行拆除。

3 拆除方法

3.1 保留外墻的加固措施

按照先加固后拆除的原則，對保留墻體及構件進行加固支護。因原有框架結構在施工時暫時保留，所以框架構件的穩定安全性能夠得到保證，只需對保留的四周圍護墻體進行支護加固，為了不破壞原有的墻體結構，采用內支護和外支護雙面支護加固的方法(圖1)。

圖1 墻體支護

3.1.1 內側支護

由于拆除順序是自上而下，而修建的順序是自下而上，從拆除到修建結構封頂相距時間較長約60 d，且3～4月份是大風季節，建筑物層高在4.6 m。為了保證拆除房間相鄰墻體及樓板的整體穩定性，在被臨時加固墻體上鑿出水平間距2.0 m的孔洞，在墻體的內外側用豎向鋼管與水平鋼管擰緊，保證墻體穩定。施工時在框架柱上用植筋法預埋100×100×10鋼板，結構膠植筋，間距1m，焊接50鋼管，長度500 mm，再用鋼管加扣件錨鋼支護，錨固支護系統再與室內滿堂腳手架連接，以保證支撐系統的剛度及強度，確保施工安全(圖2)。

圖2 新舊墻體連接

3.1.2 外側支撐

外側支撐系統采用搭設雙排腳手架支護。腳手架與框架柱植筋錨固拉結，以保證外腳手架的穩定性。外圍護腳手架的搭設:沿建筑物周圍設置間距1.5 m，距建筑物外墻0.2 m長短錯開。將立桿的底座壓在木板上，確保架體穩定。大橫桿水平間距1.5 m，在建筑物轉角處均設置剪刀撐，在建筑物每面均設置兩道十字撐(跨間均分)，在轉角處及每隔4～5個跨間設置一道拋撐。為保證整體的穩定，每綁扎起一層大橫桿及時用小橫桿進行連接，小橫桿間距1.0 m，腳手架每隔2步架，4.5 m長(一個窗間垛)設置一道與墻錨拉的連墻桿。連墻桿的設置:考慮到建筑物設連墻桿有困難，在外墻連接桿位置設置膨脹螺栓預埋件與架體連接。膨脹螺栓選用12，高度間距為3 m設置一道，角鋼∟50，角鋼上兩肋各鉆一個13孔洞。首先搭設臨時腳手架，用12沖擊鉆頭在墻面預埋位置成孔，將角鋼一側緊貼墻面用12膨脹螺栓擰緊固定，用雙股8#低碳鍍鋅鋼絲一端固定于角鋼另一孔內，另一端拉緊腳手架大橫桿，防止架體向外傾斜。在同一位置設置一小橫桿，一端緊靠墻面，另一端與架體用扣件固定，防止架體向內傾斜。腳手架搭設高度要搞出建筑物2.0 m以上，用環保密目網封閉，以減少建筑物在拆除時產生灰塵、噪聲的影響。

3.2 樓板拆除

主要介紹二層樓板的拆除。先沿保留墻體四周對拆除樓板進行鉆孔拆除，使拆除的樓板與墻體分離，為了保證山墻的側向支撐，山墻處采用隔二塊拆除二塊的方法進行局部拆除，現澆鋼筋混凝土樓板應粉碎拆除;將預制板塊逐塊分離，用手拉葫蘆或繩索將板吊起，下放到低層樓面再破碎。

樓層板拆除時按照先拆板、后拆梁的順序進行，具體拆除步驟如下:先搭設48 mm鋼管和50 mm厚墊板的落料架，所搭設架體必須牢固可靠。在需要切割的部位彈出控制線，對擬開板洞的范圍予以確定。用金剛石鉆在板中部切開一塊1000 mm×1000 mm的洞口。用液壓鉗沿洞口四邊分別開始破碎，使混凝土廢渣料落于落料架上，直至將混凝土樓板破碎完畢。用金剛石鉆機對擬拆除梁實行分段隔離，樓板捶擊粉碎后應暫時保留其鋼筋網，待切割放梁前割除。破碎混凝土梁時應該根據梁的截面尺寸選擇不同規格的液壓鉗進行破碎，必要時可借助風鎬。將用液壓鉗粉碎的混凝土清除后，用氣焊工具將鋼筋割斷。使用鋼鏨對切割后的原結構外邊線余根進行剔除修平處理(圖3)。

圖3 樓板支撐架立面

3.3 樓梯拆除

本工程原有樓梯全部拆除。為防止拆除過程中因構件間失去聯系而導致坍塌，施工中采取對柱先支頂，再從上至下分塊切割梯段、梯梁的順序。每層樓梯的拆除分三步，首先用水鉆拆除踏步及休息平臺，其次拆除樓梯梁，然后拆除樓梯柱，最后用汽車起重機將混凝土塊吊至地面。

(1)支撐架的搭設:為確保拆除過程中的樓梯不致因斷開連接而斷落，要先利用鋼管腳手架對樓梯踏步及平臺進行支撐。

(2)安全防護架的搭設:為確保拆除時施工人員的安全，樓梯內側、工人操作面四周邊要做好臨邊防護，并掛設密目安全網。安全防護設施必須由專業架子工搭設，并經過相關各方驗收合格后方可進入下一道工序。

(3)切除塊的塊度劃定:整層梯段切除塊的塊度劃分，不能僅以汽車起重機的吊重為依據，還要從結構安裝的角度考慮，因此，樓梯切除的塊度應盡量小。原施工方案采用將一整層的踏步梯段和休息平臺分別整體吊下，這樣不利于對周邊相連結構的保護，且吊運的上出口較小，吊出困難。故從結構安全角度考慮，最終將整層梯段劃分為6塊，既有利于從屋面吊出，又可以減小碰撞框架柱的危險。

(4)切割塊分離帶用水鉆切割:水鉆是以電機帶動金剛石合金刀頭的鋼筒形鉆頭，具有強度高、轉動平穩、無沖擊、鉆孔斷面光滑的特點，是在鋼筋混凝土結構上規則成孔的首選機械。孔與孔相交排列即可形成分離帶，對柱體的切割以108 mm鉆頭排孔，孔與孔相交不小于10～20 mm。

(5)分離結構的吊運拆除:在吊運拆除切割前，必須精心計算并反復驗算額定吊運重量;吊運分割構件的重量不得大于額定吊運重量的80%，吊裝鋼絲繩索的受力點確保在3個以上，以保證吊運過程中分割構件的平穩，吊索緊固力應和被吊構件的重量相當(控制在1%)以防構件切割分離后晃動幅度過大造成危險。樓梯為懸掛結構，為防止結構傾覆，拆除過程應嚴格遵循“先非承重結構，后承重結構”的原則，即先拆除吊運梁板結構(臺階)，再拆除吊運支撐受力結構(平臺)，不得逆向施工。

(6)拆除鋼筋混凝土塊的二次破碎:現場選擇液壓錘施工作業的場地，將拆除結構吊運至作業場地內，用液壓錘對其進行二次破碎;由于場地有限，破碎后的渣土要及時清運。為減小剔鑿、破碎、拆除過程中揚塵污染，施工過程中應在作業區噴灑水。

3.4 原有框架梁柱的拆除

暫留部分混凝土梁、柱、板，待新的框架結構強度達到100%及錨桿靜壓樁施工完成后，拆除暫留部分的混凝土梁、柱、板。按先拆板、次梁、主梁、柱的施工順序施工。采用人工粉碎性鑿除，暫留鋼筋不切割，待拆除的混凝土全部破碎后再切割。

(1)次梁拆除:將梁的二端各鑿一條寬0.1 m的切割縫，割斷一端鋼筋(先下層，后上層)，使次梁一端自然向另一端傾斜后，割斷另一端鋼筋(先上層，后下層)，用繩索將次梁放到下層路面破碎。

(2)主梁拆除:將梁的二端斜向設置割離縫，用起重機吊住主梁，割斷鋼筋后，將梁放到下層破碎。

(3)立柱拆除:為防止立柱倒塌時的沖擊力對結構造成破壞，立柱倒塌方向應選擇在下層梁或墻的位置上;將立柱切斷部分的鋼筋剝出，將反方向的鋼筋和兩側的構造筋割斷，向倒塌方向拉斷。撞擊點設置建筑垃圾或草袋，做好緩沖防震措施。

構造柱、圈梁、過梁等混凝土構件的拆除先用液壓鉗借助電錘、撬棍等設備將混凝土剪碎，再人工清運。清除保留墻體的內墻砂漿飾面，并將灰縫內的砂漿清除掉，一般20 mm左右深即可，其次按圖紙要求施工穿墻拉結錨栓(磚墻外錨的端頭待襯墻混凝土強度達到100%后再緊固刷漆)。

［1］呂西林.建筑結構加固設計［M］.北京:科學出版社，2001

［2］殷惠君，王玉嶺，齊亞峰，等.中國國家博物館加固改造工程保護性拆除施工［J］.施工技術，2009，38(2)