淺析混凝土結構靜力無損拆除施工技術

陳文華 中國水利水電第十一工程局有限公司高級工程師

1 工程概況

某市商務中心區市民中心及配套工程屬于續建、改造工程，由原來的市民中心改建為商務酒店、大數據中心、檔案館、行政審批服務中心、公共資源交易中心等。工程總建筑面積9.6 萬平方米，已建3.2 萬平方米，續建約6.4 萬平方米。拆除工程建筑面積約14 531 m2，拆除構件包括梁（預應力梁）、柱、墻、樓板及樓梯等構件。

2 混凝土結構拆除作業施工前的準備工作

2.1 基礎防護準備工作

針對基礎防護，應作如下準備工作[1]。

設立警戒區域。在建筑物拆除作業范圍內，用易于拆卸的工具式圍欄設置警戒區域，懸掛易于識別的、明顯的警示標志，嚴禁無關人員進入施工區域。

搭設臨邊防護。根據現場實際情況，在待拆部位周圍或預留洞口邊采用工具式圍欄搭設臨邊防護，高度為1.2 m，擋腳板高0.2 m，底部采用膨脹螺栓或后植鋼筋固定。必要時加設斜撐，以防臨邊防護松動或傾覆。防護欄桿上掛設禁止、提示等標志、標牌。

搭設±0.000 等部位后澆帶盤扣式支撐架。本工程±0.000 樓面和車庫頂板設有后澆帶，未封閉，底部支撐架需加固處理。應順后澆帶長度方向立桿間距0.9 m，垂直后澆帶方向立桿間距0.9 m，搭設5 排立桿支撐架，掃地桿距地面0.3 m，橫桿間距1.2 m（距頂板最后一排橫桿加密）；頂托外露絲桿不超過20 cm，調節頂托螺栓，使支撐100 mm×100 mm 方木或10 號工字鋼與樓板受力貼緊，確保后澆帶盤扣式支撐架的強度、剛度及穩定性。

在車庫頂板上規劃好汽車吊和叉車行走路線，搭設加固支撐架。如汽車吊、叉車需在車庫頂板上行走、站位吊裝切割塊體，當施工荷載超過樓板的承受荷載時，需根據結構對樓板底部計算，提前搭設盤扣式支撐架進行加固處理，以免樓板產生裂縫或破壞。行走路線加固寬度不小于6 m，汽車吊裝根據吊車支腿寬度確定加固范圍。

2.2 合理規劃拆除順序

根據施工現場總體進度安排，合理規劃拆除順序[2]。每棟建筑物的拆除順序是先上層后下層；每一樓層的拆除順序是分區、分段，先外圍后里邊，先懸挑構件、后非懸挑構件，先非承重構件、后承重構件；每一樓層構件的拆除順序是先板后梁，先次梁后主梁，先非預應力構件、后預應力構件，最后拆除柱。樓層改建工程應先加固構件，后拆除不用構件，對于局部拆除影響結構安全的，也應先加固后再拆除。

2.3 圖紙上分塊、現場做標記

根據圖紙結構構件尺寸要求，結合汽車吊站位及吊車性能參數，在圖紙上對板、梁、柱等拆除結構進行拆除分塊。切割前應正確放樣，在現場彈線、做標記，使切割后的混凝土塊體與理論計算值大致相符，不致吊運時超載，造成安全隱患。

3 施工工藝流程

不需搭設支撐架拆除的工藝流程為：拆除樓層周邊搭設防護→結構計算（拆除梁懸臂端不需搭設支撐）→按圖紙分塊彈線、標記→切割、吊裝樓板→切割、吊裝混凝土次梁→切割、吊裝混凝土主梁→切割、吊裝混凝土柱（墻）→切割、吊裝混凝土樓梯→清理現場→下一層。

需搭設支撐架拆除的工藝流程：拆除樓層周邊搭設防護→結構計算（拆除梁懸臂端需搭設支撐）→按圖紙分塊彈線、標記→預應力梁、大跨度梁工具式支撐架→切割、吊裝樓板→切割、吊裝次梁→切割、吊裝普通外圍主梁→切割、吊裝大跨度主梁（預應力梁）→切割、吊裝柱（墻）→進行下一道工序。

4 混凝土結構拆除施工

4.1 樓板切割

4.1.1 尺寸核對

切割前，根據樓板的厚度、吊運設備的選擇，核對計算分塊的尺寸，保證切割后構件的重量在吊車允許范圍內。梁邊線可按結構尺寸外加100 mm。同一梁跨中，當板要分多塊時，板塊尺寸盡量均勻，懸挑尺寸不宜過大。吊裝孔布置應均勻，以利鋼絲繩就位，吊裝時不歪斜[3]。

4.1.2 鉆吊裝孔

根據設計的十字孔位，校正空心鉆頭位置。采用膨脹螺栓固定小型鉆機，鉆吊裝孔位每塊樓板4 個。

4.1.3 切割機啟動切割

樓板切割采用液壓碟式切割機或混凝土電動切割機。根據樓板設計的切割順序，移動切割機，使其鋸片正對切割線，設置、固定好切割機的行走路線或軌道。啟動后，切割機應空載試運轉，檢查并確認鋸片運轉方向正確，升降機構靈活，冷卻水通暢，保護接地良好，防護裝置安全有效。試運轉正常后，使鋸片緊貼混凝土面，直至切透，然后勻速推進切割機，沿著設定線路完成切割面。

切割過程中，三人一組，一人操作切割機，一人牽引電纜線，一人現場指揮、監控。切割時，先切經過吊裝孔的切線，每側端頭預留10 ～15 cm 暫不切割，待吊索安裝完成、吊穩受力后，再行切除或鑿除。切割厚度不能超過規定，工作時如果出現異常聲響，操作人員應立即停機檢查，排除故障后再繼續作業。

4.1.4 板分塊切割順序

遇到同一梁跨中板分多塊，要先切割最中間的塊，再切靠梁邊的塊，減小板的懸挑長度，如果板與梁的連接為單邊連接，懸挑長度不宜大于2 m。

4.1.5 切割塊吊裝

采用兩根等長的鋼絲繩，套掛在吊裝孔凹陷部位，使其受力均勻。因樓板切割板塊重量相對較小，可采用汽車吊或塔吊吊裝，轉運到塊體集中存放地點。

4.2 梁體切割

4.2.1 梁體分塊

根據切割梁的跨度、截面尺寸，將梁分割成奇數段，計算切割后懸挑部分的穩定性。

4.2.2 捆綁和預吊

根據計算結果，待切割梁底不需搭設支撐架時，采用兩根鋼絲繩和卡環，對稱捆綁梁最中間一段，將構件鎖定牢固。起初使鋼絲繩受力，待起重機吊穩后，方可進行切割作業。

4.2.3 液壓繩鋸切割機安裝

根據繩鋸切割機固定位置的不同，繩鋸切割機可采用兩種系統：一種為繩鋸組合飛輪系統，另一種為繩鋸架系統。

繩鋸組合飛輪系統由驅動機頭、軌道系統、大飛輪及金剛石繩等組成，應和混凝土液壓切割機動力站安裝、設置在待切割梁兩側下一層的樓面上，軌道和金剛石繩應與梁垂直設置。為了操作安全，需要的金剛石繩較長。

繩鋸架系統如圖1 所示，由行走軌道系統、上驅動輪組、下輔助輪組及金剛石繩等組成。繩鋸架應安裝在待切割梁切割部位上表面，混凝土液壓切割機動力站可設置在待切割梁下一層樓面上，金剛石繩與梁長方向垂直，需要的金剛石繩較短

圖1 繩鋸架系統

4.2.4 調試與切割

起動之前，需要檢查液壓油的刻度、油溫表、液壓表和電壓表的電壓等是否正常；然后將用于冷卻繩的可撓性專用水管連接在機頭專用接頭上；打開電源總開關，打開高壓總球閥，再慢慢旋轉多路閥上的微調流量五星油門開關，直到合適的流量方可進行切割施工。

同時啟動2 臺繩鋸切割機勻速切割梁中第一段。施工過程中，可根據切割的負荷大小來調整液壓油門。負荷過大，可稍微調小油門；負荷過小，可稍微調大油門，根據繩鋸實際運轉情況而定。梁鋸斷時，起重機司機、指揮人員、操作繩鋸切割機人員應密切配合，使切割塊體平穩分離，避免塊體受沖擊力過大而引起事故。

4.2.5 梁分塊切割順序

以已拆原K、L、M 樓梁的最大截面尺寸（400 mm×700 mm）為例進行計算，無需梁底支撐架，梁的最大懸挑長度4.2 m。

當待切割梁跨度較大、截面尺寸較大、線荷載較大，切割第一段后，懸挑部分較長引起后續結構破壞時，需要先搭設梁體支撐架，再進行切割。梁體支撐架采用易拆卸的盤扣式或定型的工具式支撐架。本工程預應力梁凈跨24.5 m，其的截面尺寸為700 mm×1 800 mm，梁體支撐架采用螺栓連接，易安裝、拆卸的工具式支撐架，架體方鋼為100 mm×100 mm×8 mm，架體寬度為1.5 m，間距0.9 m。梁體分塊長度為1.8 m，梁體切割順序為1-2/3-4/5-6/7-8/9-10/11-12/13（圖2）。

圖2 大跨度預應力梁體分塊切割順序

4.3 墻體切割

墻體豎向切割采用液壓墻鋸機，根部水平切割采用繩鋸組合飛輪系統。根據墻體的高度、厚度、截面尺寸以及吊車的起重量對待切割墻體進行彈線分塊。切割前，采用金剛石空心鉆在每個塊體上鉆吊裝孔，穿鋼絲繩，做好起吊準備。

4.3.1 墻鋸切割機安裝

混凝土液壓墻鋸機由驅動機頭、軌道系統、鋸片、保護罩等主要部件組成。軌道安裝應牢固、順直、水平，可采用頂爆螺絲、高度限位螺絲進行調整，使鋸片與切割線重合。調整好驅動機頭偏心角，使機腳前輪和機頭后輪完全咬合在軌道兩則的鋼凸槽上，避免機頭在軌道上擺動，最后接通混凝土液壓切割機動力站。

4.3.2 調試與切割

打開電源和冷卻水源，調節液壓油門，使墻鋸切割機進行試運轉。檢查軌道的松緊情況、鋸片的轉動情況、行走齒輪和軌道齒條之間咬合情況、甩臂及360°旋轉情況、加油孔添加齒輪油情況等，符合要求后，調整使鋸片緊貼墻面，直至切透。然后勻速推進切割機，從下往上完成切割面。

4.4 柱體切割

柱體中部水平切割采用繩鋸架系統，靠樓面根部切割采用繩鋸組合飛輪系統。

根據柱的高度、截面尺寸、吊車的起重量，對待切割柱進行分段、分塊。切割前，采用金剛石空心鉆在每個預切塊體上鉆吊裝孔，穿鋼絲繩，做好起吊準備。

繩鋸架系統的安裝、切割與梁體切割相同，差別是要將繩鋸架固定在待切割柱的側面，行走軌道系統與柱垂直，方向朝上。

4.5 樓梯切割

樓梯切割主要采用繩鋸組合飛輪系統。應按梯段、平臺板、梯柱等做好分塊，做好相應的吊裝工作。

5 質量控制

5.1 質量驗收標準

目前，沒有國家標準、行業標準及規范對拆除工程進行量化控制。本工程為結構改造工程，拆除部分樓層或結構件后，還需對部分構件進行加固和續建，在混凝土結構靜力拆除施工過程中，切割部位、切割后整體尺寸應按照建設單位下發的加固拆除施工圖紙、原結構施工圖紙執行。

5.2 質量保證措施

拆除、切割施工前，項目技術負責人、施工員應按照經審核、批準的技術方案要求，對管理人員、施工作業人員做好全面的書面質量、技術、安全交底，且應有記錄并簽字確認，做好施工準備，明確關鍵環節操作要求。

切割線的控制要準確。對無需保留的構件，允許偏差為±30 mm。對保留的構件，按照《混凝土結構工程施工質量驗收規范》要求相應構件截面尺寸的允許偏差為+8 mm、-5 mm 控制，這種偏差包括放線和實際切割偏差。

控制好偏差，可使切割后分離塊體和保留塊體的自身穩定性得到保障，分離塊體的實際重量和預計重量偏差處于可接受水平，起吊塊的質心和預計的質心基本吻合，滿足起重機的選型、起重穩定力矩、支撐系統允許承載力的要求，使起吊塊體平衡性良好，吊裝更加安全。

切割分塊要適宜，在滿足安全的前提下，盡可能使塊體最大化，切割總量最小化，以達到最大經濟效益和最快施工速度。

繩鋸的金剛石繩、導向輪、驅動輪、行走軌道與切割面應保持在同一平面上；墻鋸的鋸片、行走軌道與切割面應平行，豎向傾角允許偏差控制在±3%。這樣可以減少操作的難度，減小切割面積、費用及工期，同時利于切割塊體分離。

施工過程應控制好切割面的平整度。按《混凝土結構工程施工質量驗收規范》相應構件表面平整度8 mm 控制，需要采取下列措施。

（1）組織好水、電供應，提前規劃好工作面，保持切割的連續性，減少切割機械在同一切割面的重復啟動次數。

（2）碟鋸、墻鋸導軌應一次性安裝好，以保障切割的連續性。安裝完后采用水平尺、水準儀精確找平。

（3）采用鋼尺精確定位繩鋸的導向輪、定位輪，調整張緊輪位置及金剛石繩的張緊力，控制好金剛石繩的轉速。

（4）繩鋸架、各類軌道、驅動機頭安裝應牢固，不得有松動現象。

對于切割后預留需加層或加高的柱、預留增大截面尺寸的梁，應按要求設計具體切割位置，預留鋼筋應錯開接頭，鋼筋接頭范圍內的混凝土采用人工鑿除。

對于切割需搭設支撐架的梁，應先驗收支撐架。待強度、剛度、穩定性符合要求后，再進行切割。

6 結語

本工程在拆除前，根據吊裝設備起重量計算構件分塊數量，放出構件分塊線。在切割拆除過程中，針對不同的待拆構件形式、受力特點、技術狀況、施工環境以及特殊功能要求，選擇不同的鋸切方式、支撐及吊裝方案，解決了施工過程中的各類難題。同時，混凝土結構拆除采用混凝土液壓切割機械，對原有結構影響小，有利于提高工程質量。與傳統的人工、機械、爆破拆除相比，受環境的影響小，可操作性強，增加了施工和工程的安全性。施工過程的噪音、震動小，產生粉塵少，環境污染小，符合國家綠色施工管理內容。整體具有良好的實踐應用效果，有利促進了建筑業新技術的發展與應用。