既有建筑斜向交叉異形GRC板保護性拆除施工技術

武念鐸 孫 璠 董俊杰 余少樂 呂 奎

中國建筑第八工程局有限公司總承包公司 上海 200240

隨著我國科學技術和經濟建設的快速發展、人們生活水平的提高，人們越發關注建筑物的安全、環保、經濟耐久等問題。然而，隨著時間的推移，既有建筑的結構與功能無法滿足人們的需求。因此，如何高效進行既有建筑的加固、改造及修復，是結構工程領域的熱點問題之一[1]。

現階段，對于既有住宅、酒店及辦公樓的改造，國內研究成果較多。吳二軍等[2]針對城市老舊小區改造，提出了首層頂升增層、地下和地下一體空間開發、社區綠色與智能改造等改造新模式[2]；張玉明等[3]針對砌體結構房屋加固改造中拆墻托換問題，提出了一種新型托換結構體系；魯曉通等[4]介紹了針對砌體結構的鋼筋網-砂漿加固法的設計思路和施工方法；文獻[5-8]則對既有框架結構的改造進行了研究。

然而，目前國內對于既有公共建筑和歷史保護性建筑的研究較少[9-10]，且公共建筑和歷史保護性建筑的造型奇異、結構復雜、施工難度大，故對于該類工程的施工，可借鑒的案例少、借鑒意義有限。

為填補既有公共建筑改造技術領域的空白，以上海世博會法國館改造工程為依托，總結了斜向交叉異形GRC板的拆除技術，以期為相似工程提供參考依據。

1 工程概況

法國館總建筑面積7 620 m2，高20 m，局部21 m，局部地下1層，地上4層，局部5層；平面形式為“回”字形（圖1），外立面的斜向交叉異形GRC板（圖2）總尺寸為64.4 m×70.4 m。

圖1 法國館

圖2 斜向交叉異形GRC板

為建設世博文化公園，提升空間品質，延續世博精神，需在保持法國館建筑外觀的情況下，對其進行改造和修復。因此，需對既有斜向交叉異形GRC板進行保護性拆除，對外觀和力學性能的檢測與鑒定以及對破損板件進行修復。本文總結了GRC板的保護性拆除技術。

2 拆除順序

經現場復核，多塊GRC板老化嚴重，并存在裂縫、缺角等破損情況。為防止在GRC板拆除過程中，由于GRC板老化、破損等導致的板件脫鉤，從而對未拆除的GRC板造成破壞，故應從下層至上層，分層拆除GRC板，且拆除的GRC板應直接緩慢地落于地面，而非采用汽車吊從上部吊出。為了實現該拆除順序，需要先拆除頂層GRC板，并將自制的由卷揚機和輔助支架組成的拆除裝置固定在承重鋼結構的上弦桿上（圖3），從而實現對其余GRC板的保護性運送。綜上，拆除順序為：先拆除頂層GRC板，隨后從下層至上層，分層拆除。

法國館外立面的斜向交叉異形GRC板數量多、形狀復雜，為保證GRC拆除并修復后，可順利在原位安裝，采用犀牛軟件建立了法國館的數字化模型（圖4），并對GRC板進行編號。現場保護性拆除施工時，每拆除一塊GRC板，需對應數字模型對板塊進行編號。

圖3 自制外立面拆除裝置

圖4 法國館數字化模型

3 拆除工藝

基于既有GRC板與承重鋼結構的連接現狀，確定的拆除流程如下：設備蓋板拆除、鋼結構背板拆除、斜向交叉異形GRC板拆除、GRC板保護性運送。

3.1 設備蓋板拆除

設備蓋板如圖5所示。由圖5可見，設備蓋板通過螺栓與焊接在承重鋼結構上的L形板件相連，L形板件通過焊接與承重鋼結構連接。因此，為拆除設備蓋板，只需拆除設備蓋板與L形板的連接螺栓即可。

圖5 設備蓋板拆除

然而，經現場探查，由于結構使用年限較久，且設備蓋板長期暴露在自然環境中，設備蓋板與L形板的連接螺栓銹蝕嚴重，無法擰動。考慮到后續將更換外立面燈光設備，L形板亦可拆除，因此，現場采用切割機沿L形板與承重鋼結構連接處，將L形板與設備蓋板一起拆除。

3.2 鋼結構背板拆除

原設計采用塑料板作為承重鋼結構的防護材料（圖6），且塑料板與承重鋼結構通過膨脹螺栓連接。然而，經現場勘查，所有塑料板與承重鋼結構均通過膠黏合。針對實際情況，采用撬棍對承重鋼結構的塑料背板進行破壞性拆除。

3.3 斜向交叉異形GRC板拆除

根據斜向交叉異形GRC板的尺寸，板件的每一肢上均預埋了2～4個連接鍵，承重鋼結構在對應位置上亦有連接鍵，承重鋼結構的連接鍵通過對穿螺栓與承重鋼結構連接，GRC板的連接鍵通過螺栓與承重鋼結構的連接鍵連接（圖7）。因此，拆除GRC板與承重結構所有連接鍵上的螺栓，即可拆除GRC板。

圖6 鋼結構背板拆除

圖7 GRC板與鋼結構連接

為防止在拆卸螺栓或連接鍵的過程中，連接鍵受力不均衡或連接鍵受力集中導致螺栓無法拆卸或連接鍵損壞的情況，在GRC板拆卸前，需進行以下措施：

1）在GRC板上部兩肢和交叉處的下方搭設共3根輔助鋼管，輔助鋼管與GRC板緊密貼合，并與內、外腳手架臨時連接固定（圖8）。在拆除GRC板與承重鋼結構的連接后，GRC板的自重由輔助鋼管承擔，而非其余未拆除的連接承擔，保證其余未拆除連接可順利拆除施工；在拆除GRC板與承重鋼結構的所有連接后，可由2名工人將GRC板沿輔助鋼管挪離承重鋼結構，并綁扎吊帶，省工省力。

2）在拆除某一肢的一個螺栓或連接鍵后，沿順時針或逆時針方向，拆除下一肢的一個連接鍵。不應一次性拆除斜向交叉異形GRC板某一肢的全部螺栓或連接鍵。

根據現場探勘，部分承重鋼結構的連接鍵、斜向交叉異形GRC板的連接鍵及二者的連接螺栓存在銹蝕。根據銹蝕嚴重情況，現場拆除施工辦法如下：

1）螺栓和連接鍵銹蝕情況較輕，可擰動螺栓，采用套筒扳手將螺栓拆除。

2）螺栓和連接鍵銹蝕情況較重，此時，由于無法擰動螺栓，且GRC板的連接鍵為預埋件，若損壞，后期的修補工作將耗時費力，故采用切割機切除承重鋼結構上的連接鍵。

由于GRC板在更換或修復后，要重新安裝復位，故針對上述第2種情況，若承重鋼結構上的對穿螺栓銹蝕情況較輕，則采用套筒扳手拆除對穿螺栓，更換連接鍵；若對穿螺栓銹蝕情況較重，則平行于被破壞的連接鍵補焊一個連接鍵。通過上述措施，保證GRC板在更換或修復后，能夠精準安裝復位。

GRC板拆除后，顯露出的承重鋼結構及連接鍵如圖9所示。

圖8 輔助鋼管

圖9 鋼結構和連接鍵

3.4 GRC板保護性運送

由于GRC板在修復后會繼續使用，故要嚴格保證GRC板在拆除后運輸至堆場的過程中無磕碰，避免GRC板破損。現場采取的措施如下：

1）在斷開GRC板與承重鋼結構的連接后，由2名工人拖住GRC板，并將GRC板沿輔助鋼管方向緩慢向外移動，直至GRC板與承重鋼結構完全脫開。

2）采用毛毯等織物對GRC板進行包裹（圖10），以防在運送過程中的磕碰導致GRC板破損；綁扎吊帶，綁扎時需在吊帶與GRC板兩肢接觸處添加L形鋼板，將GRC板承受的集中力變為均布力，防止GRC板被壓壞，同時，防止吊帶被GRC板磨壞。

3）對于頂層GRC板，直接采用汽車吊緩慢地將其運送至地面；對于其余GRC板，采用自制外立面拆除裝置將其從承重鋼結構和留有足夠空隙的雙排腳手架之間緩慢地送至地面。

4）在地面采用勞動車將GRC板運至堆場，GRC板置于墊木之上，并上覆地毯，對GRC板進行保護（圖11）。

圖10 GRC板保護性運送

圖11 GRC板堆場

4 結語

既有建筑的拆除、加固及改造技術是城市更新中的核心技術之一，然而現有針對公共建筑的拆除、加固及改造技術的研究成果較少。上海世博會法國館外立面斜向交叉異形GRC板數量多、形狀多變、年久失修、老化嚴重，且由于板件修復后繼續使用，需保護性拆除，故工程施工過程復雜、難度大。

本文以該上海世博會法國館改造工程為依托，詳細介紹了GRC板的拆除順序、拆除方法及拆除后保護性運送等保護性拆除施工全過程。

經上海世博會法國館改造工程的實際驗證，拆除施工過程順利，板件拆除后幾乎無損傷，故該施工過程可為相似工程的施工提供參考。