某建筑上部高聳構筑物拆除施工工藝

王瀚張

（甘肅省建筑科學研究院有限公司，甘肅 蘭州 730070）

0 引言

隨著城市建設發(fā)展及可開發(fā)空間減少，既有建筑的改造逐漸在建筑市場占據一席之地[1-5]。基于建筑加層技術日益成熟，為了獲得更大的可用加層空間，建筑頂部高聳構筑物的拆除也逐漸進入人們的視線，而傳統(tǒng)的施工工藝已無法保障在拆除過程中及拆除完成后建筑物的安全，相對靈活的汽車式起重機配合高效的金剛石繩鋸越來越多被接受。本文以某建筑上高聳構筑物部分拆除工程為例，介紹復雜工況下的高聳構筑物保護性拆除關鍵施工工藝。

1 工程概況

某建筑為鋼筋混凝土框架結構，建筑面積為14670.88m2，由平臺以下商鋪和平臺以上大殿兩部分組成。其中，平臺以下為地下一層、地上兩層，建筑高度9.15m；平臺以上大殿為四層，建筑高度22.25m。大殿頂部建有四根禮塔和一個穹頂結構，塔的高度為37.5m，由下部28.0m高的鋼筋混凝土結構和上部9.5m高的鋼結構組成；穹的高度為17.49m，由下部4.5m高的鋼筋混凝土結構和上部12.99m高的鋼結構組成。根據要求，需保留下部主體結構，拆除大殿上部塔、穹頂及女兒墻等構件。該建筑南側為地下室頂板及在建建筑；北側為地下室頂板，距離城市主干道約35m，高差約12米；西側緊貼用地內圍墻，圍墻外為小路及2層民房；東側為建筑正門，約20m處為辦公樓及在建建筑。

2 工程特點及方案確定

2.1 工程特點

該工程周邊環(huán)境復雜，施工區(qū)域有限，材料及設備存放受限，在改造施工過程中需靈活機動調用物質及機械設備；拆除上部禮塔、穹頂時，電纜錯綜復雜，拆除難度高，同時建筑四周人員密集，如何確保安全拆除為工程重點、難點；作業(yè)層分別位于地下室頂板和屋面頂板，在屋面頂板拆除和搭設腳手架時，由于作業(yè)面距地面較高，操作空間相對狹小，高處作業(yè)時風力較大，施工難度大，在地下室頂板作業(yè)時，受周邊場地限制，無法架設塔吊，垂直運輸方面只能采用汽車式起重機進行作業(yè)，同時可支設起重機的場地極少，且與建筑水平距離較大，起重機型號的選用及起重量的控制要求極為嚴格。

2.2 方案選取

結合現場實際情況，禮塔及穹頂拆除作業(yè)時，采用汽車式起重機配合金剛石繩鋸的方法，上部拆除部分與主體結構相連，為不影響主體結構質量，連接部位全部采用金剛石繩鋸進行切割。利用多排滿堂腳手架、維護架、雙立桿滿堂操作平臺等措施，滿足金剛石繩鋸作業(yè)條件；采用大噸位吊車進行吊裝作業(yè)，保證施工安全。

2.3 汽車式起重機型號及位置選取

汽車吊的起吊噸位與主副臂臂長、起重幅度、仰角等有關，參考相關汽車起重機參數，計算選取相應的起重機型號。

2.3.1 起吊負荷率

2.3.2 就位負荷率

式中，Q額：本工況下額定起重量；Q計：計算值；Q凈：塔筒凈重；q：吊鉤、索具等重量；K：動載荷系數；K1：不均衡載荷系數。

最終確定第一層起重上限為1.0t，第二層起重上限為2.0t，隨著拆除高度的下降，起重量逐漸增加，第三、四層起重量達3.5t以上，因此下部兩層不影響起重機型號的選取。最終位置選取為建筑物南側高臺處（水平距離30米，最大52米垂直高差）、北側坡道處（水平距離20米，最大高差68米），吊車采用160T型汽車式起重機，同時加裝加長臂以確保吊裝高度。

3 施工關鍵技術

3.1 腳手架搭設

3.1.1 技術參數

腳手架采用雙排腳手架搭設，整體高度為31m，鋼管類型為Φ48×2.6。腳手架立桿步距為1.8m，立桿縱距為1m，立桿橫距為1m，內立桿與建筑物距離為0.8m。主梁離地高度為24m，懸挑方式采用普通鋼梁懸挑。鋼梁水平間距為1m，與原結構采用U型錨固螺栓方式固定在樓板上，錨固螺栓直徑為18mm。鋼梁建筑物外部懸挑1.8m，外錨固點距建筑物邊緣0.1m，鋼梁在建筑物內部的錨固長度為2.7m，梁/樓板混凝土強度等級C30，混凝土與螺栓表面的容許粘結強度為2.5MPa，錨固螺栓抗拉強度設計值為50MPa，結構重要性系數γ0為1。

3.1.2 工藝流程

預埋件定位安裝→布置懸挑梁→懸挑梁支撐桿件安裝→確定立桿定位點→固定縱向掃地桿→搭設立桿→固定橫向掃地桿→搭設橫向水平桿→搭設縱向水平桿(格柵)→設置剪刀撐→連墻件→鋪腳手板→扎防護欄桿→扎安全網。

3.1.3 懸挑梁定位安裝

1）測量定位：按照設計要求布置型鋼位置；2）定位開孔：根據設計要求結合實際情況確定開孔位置并開孔；3）型鋼安裝：安裝內容包括型鋼鋼材、U型螺栓、底部受拉鋼筋、角鋼或鋼板、螺帽、墊片、木楔等；4）補強：采用可調節(jié)托撐對型鋼錨固受拉端進行補強，通過木楔將托撐與型鋼、原結構塞緊壓實；5）拉結：每個型鋼懸挑梁外端設置鋼絲繩或鋼拉桿與上層建筑結構斜拉結。如圖1所示。

圖1 懸挑梁定位安裝

3.1.4 內部連墻件設置

由于既有建筑物標準層高較大，同時外立面已全部封閉并裝修，為盡可能避免對原建筑的破壞，連墻件只能從幕墻窗口處傳入，在室內搭設雙排傳力架進行拉結，如圖2所示。

圖2 室內傳力架拉結

3.1.5 外側硬質防護

為避免在拆除作業(yè)期間產生的高空墜物風險，腳手架在搭設完成后舍棄了傳統(tǒng)的平網，采用錦綸材料立網密目安全網（綠色）的安裝形式，在立面防護方面采用鋼制圍擋固定在架體外側，在水平方面采用相連三層滿鋪的防護方式，有效減少了作業(yè)過程中下部空間的安全隱患。立面及水平防護措施如圖3所示。

圖3 立面及水平防護措施

3.2 外立面裝飾拆除

該建筑外立面為干掛石材，在拆除施工過程中采用了人工逐塊拆除的方式，將石材按順序逐片去下后，立即轉運至建筑內部，避免在腳手架上產生二次堆載，最后將鋼架等切割拆除。

3.3 混凝土構件拆除

3.3.1 技術準備

為了減少對原結構的擾動，確保對結構的最大保護，采用金剛石繩鋸輔以水鉆切割分塊的方式進行拆除作業(yè)。繩鋸切割機主要由機架、切割金剛鏈、液壓工作站組成，具有快捷、低噪、無振動、切割口平直易修等優(yōu)點；單刀切割截面積可達4-8m2；被切割物的面積越大，厚度越深，越能顯示其優(yōu)點。

3.3.2 工藝流程

施工準備→基礎放線→切割設備固定→混凝土切割→切割塊吊裝→垃圾清運→施工完畢。

3.3.3 工藝控制

堅持先保護、后拆除，先防護、后施工的原則。拆除前復核構件尺寸，確定切割線路，嚴格按照定位線安裝萬向輪進行切割，確保單塊構筑物重量不超出計算的起重上限。拆除過程開始后，優(yōu)先確定吊裝孔，用于起吊前的穿繩使用，吊裝孔一般設置在切割塊的兩側平行靠上的位置，確保起吊時吊物不會有太大幅度擺動。穿繩完畢并確定起重機械對吊物產生起重量60%的牽引力后方可進行切割作業(yè)。單塊混凝土切割即將結束時，由于汽車式起重機操作平臺處于作業(yè)面下方較遠位置，視野受阻嚴重，操作平臺指揮人員與起重操作人員及時溝通，調整吊鉤位置至吊物正上方，起吊過程中堅決不能碰撞操作架體；切割物與原結構徹底分離后，起重機先緩慢提升50～100mm，觀察吊具是否變形，捆綁是否牢靠，起吊是否平穩(wěn)，確認無誤后再進行起吊作業(yè)。拆除吊裝過程中，嚴禁非施工人員進入拆除區(qū)域；吊裝時作業(yè)半徑下方設置警戒線；拆除的混凝土塊，采取有效的下落控制措施，避免直接下落墜地。

4 結語

該項目工程主要包括周邊防護、保護性拆除及高空吊裝三個部分，在拆除高聳建筑物混凝土及鋼結構部分過程時，需保護下部結構不受損害，同時周邊環(huán)境復雜，相鄰建筑物密集，導致施工空間及場地受限。施工前，針對現場情況進行全面的踏勘與考察，貼合現場實際情況編制施工組織設計、相關設備選用及BIM技術模擬施工等準備工作，通過結構加固技術、超高吊裝技術、成品防護及修復技術等關鍵技術的成功應用，確保了工程的安全實施。