浅析混凝土结构静力无损拆除施工技术

陈文华 中国水利水电第十一工程局有限公司高级工程师

1 工程概况

某市商务中心区市民中心及配套工程属于续建、改造工程，由原来的市民中心改建为商务酒店、大数据中心、档案馆、行政审批服务中心、公共资源交易中心等。工程总建筑面积9.6 万平方米，已建3.2 万平方米，续建约6.4 万平方米。拆除工程建筑面积约14 531 m2，拆除构件包括梁（预应力梁）、柱、墙、楼板及楼梯等构件。

2 混凝土结构拆除作业施工前的准备工作

2.1 基础防护准备工作

针对基础防护，应作如下准备工作[1]。

设立警戒区域。在建筑物拆除作业范围内，用易于拆卸的工具式围栏设置警戒区域，悬挂易于识别的、明显的警示标志，严禁无关人员进入施工区域。

搭设临边防护。根据现场实际情况，在待拆部位周围或预留洞口边采用工具式围栏搭设临边防护，高度为1.2 m，挡脚板高0.2 m，底部采用膨胀螺栓或后植钢筋固定。必要时加设斜撑，以防临边防护松动或倾覆。防护栏杆上挂设禁止、提示等标志、标牌。

搭设±0.000 等部位后浇带盘扣式支撑架。本工程±0.000 楼面和车库顶板设有后浇带，未封闭，底部支撑架需加固处理。应顺后浇带长度方向立杆间距0.9 m，垂直后浇带方向立杆间距0.9 m，搭设5 排立杆支撑架，扫地杆距地面0.3 m，横杆间距1.2 m（距顶板最后一排横杆加密）；顶托外露丝杆不超过20 cm，调节顶托螺栓，使支撑100 mm×100 mm 方木或10 号工字钢与楼板受力贴紧，确保后浇带盘扣式支撑架的强度、刚度及稳定性。

在车库顶板上规划好汽车吊和叉车行走路线，搭设加固支撑架。如汽车吊、叉车需在车库顶板上行走、站位吊装切割块体，当施工荷载超过楼板的承受荷载时，需根据结构对楼板底部计算，提前搭设盘扣式支撑架进行加固处理，以免楼板产生裂缝或破坏。行走路线加固宽度不小于6 m，汽车吊装根据吊车支腿宽度确定加固范围。

2.2 合理规划拆除顺序

根据施工现场总体进度安排，合理规划拆除顺序[2]。每栋建筑物的拆除顺序是先上层后下层；每一楼层的拆除顺序是分区、分段，先外围后里边，先悬挑构件、后非悬挑构件，先非承重构件、后承重构件；每一楼层构件的拆除顺序是先板后梁，先次梁后主梁，先非预应力构件、后预应力构件，最后拆除柱。楼层改建工程应先加固构件，后拆除不用构件，对于局部拆除影响结构安全的，也应先加固后再拆除。

2.3 图纸上分块、现场做标记

根据图纸结构构件尺寸要求，结合汽车吊站位及吊车性能参数，在图纸上对板、梁、柱等拆除结构进行拆除分块。切割前应正确放样，在现场弹线、做标记，使切割后的混凝土块体与理论计算值大致相符，不致吊运时超载，造成安全隐患。

3 施工工艺流程

不需搭设支撑架拆除的工艺流程为：拆除楼层周边搭设防护→结构计算（拆除梁悬臂端不需搭设支撑）→按图纸分块弹线、标记→切割、吊装楼板→切割、吊装混凝土次梁→切割、吊装混凝土主梁→切割、吊装混凝土柱（墙）→切割、吊装混凝土楼梯→清理现场→下一层。

需搭设支撑架拆除的工艺流程：拆除楼层周边搭设防护→结构计算（拆除梁悬臂端需搭设支撑）→按图纸分块弹线、标记→预应力梁、大跨度梁工具式支撑架→切割、吊装楼板→切割、吊装次梁→切割、吊装普通外围主梁→切割、吊装大跨度主梁（预应力梁）→切割、吊装柱（墙）→进行下一道工序。

4 混凝土结构拆除施工

4.1 楼板切割

4.1.1 尺寸核对

切割前，根据楼板的厚度、吊运设备的选择，核对计算分块的尺寸，保证切割后构件的重量在吊车允许范围内。梁边线可按结构尺寸外加100 mm。同一梁跨中，当板要分多块时，板块尺寸尽量均匀，悬挑尺寸不宜过大。吊装孔布置应均匀，以利钢丝绳就位，吊装时不歪斜[3]。

4.1.2 钻吊装孔

根据设计的十字孔位，校正空心钻头位置。采用膨胀螺栓固定小型钻机，钻吊装孔位每块楼板4 个。

4.1.3 切割机启动切割

楼板切割采用液压碟式切割机或混凝土电动切割机。根据楼板设计的切割顺序，移动切割机，使其锯片正对切割线，设置、固定好切割机的行走路线或轨道。启动后，切割机应空载试运转，检查并确认锯片运转方向正确，升降机构灵活，冷却水通畅，保护接地良好，防护装置安全有效。试运转正常后，使锯片紧贴混凝土面，直至切透，然后匀速推进切割机，沿着设定线路完成切割面。

切割过程中，三人一组，一人操作切割机，一人牵引电缆线，一人现场指挥、监控。切割时，先切经过吊装孔的切线，每侧端头预留10 ～15 cm 暂不切割，待吊索安装完成、吊稳受力后，再行切除或凿除。切割厚度不能超过规定，工作时如果出现异常声响，操作人员应立即停机检查，排除故障后再继续作业。

4.1.4 板分块切割顺序

遇到同一梁跨中板分多块，要先切割最中间的块，再切靠梁边的块，减小板的悬挑长度，如果板与梁的连接为单边连接，悬挑长度不宜大于2 m。

4.1.5 切割块吊装

采用两根等长的钢丝绳，套挂在吊装孔凹陷部位，使其受力均匀。因楼板切割板块重量相对较小，可采用汽车吊或塔吊吊装，转运到块体集中存放地点。

4.2 梁体切割

4.2.1 梁体分块

根据切割梁的跨度、截面尺寸，将梁分割成奇数段，计算切割后悬挑部分的稳定性。

4.2.2 捆绑和预吊

根据计算结果，待切割梁底不需搭设支撑架时，采用两根钢丝绳和卡环，对称捆绑梁最中间一段，将构件锁定牢固。起初使钢丝绳受力，待起重机吊稳后，方可进行切割作业。

4.2.3 液压绳锯切割机安装

根据绳锯切割机固定位置的不同，绳锯切割机可采用两种系统：一种为绳锯组合飞轮系统，另一种为绳锯架系统。

绳锯组合飞轮系统由驱动机头、轨道系统、大飞轮及金刚石绳等组成，应和混凝土液压切割机动力站安装、设置在待切割梁两侧下一层的楼面上，轨道和金刚石绳应与梁垂直设置。为了操作安全，需要的金刚石绳较长。

绳锯架系统如图1 所示，由行走轨道系统、上驱动轮组、下辅助轮组及金刚石绳等组成。绳锯架应安装在待切割梁切割部位上表面，混凝土液压切割机动力站可设置在待切割梁下一层楼面上，金刚石绳与梁长方向垂直，需要的金刚石绳较短

图1 绳锯架系统

4.2.4 调试与切割

起动之前，需要检查液压油的刻度、油温表、液压表和电压表的电压等是否正常；然后将用于冷却绳的可挠性专用水管连接在机头专用接头上；打开电源总开关，打开高压总球阀，再慢慢旋转多路阀上的微调流量五星油门开关，直到合适的流量方可进行切割施工。

同时启动2 台绳锯切割机匀速切割梁中第一段。施工过程中，可根据切割的负荷大小来调整液压油门。负荷过大，可稍微调小油门；负荷过小，可稍微调大油门，根据绳锯实际运转情况而定。梁锯断时，起重机司机、指挥人员、操作绳锯切割机人员应密切配合，使切割块体平稳分离，避免块体受冲击力过大而引起事故。

4.2.5 梁分块切割顺序

以已拆原K、L、M 楼梁的最大截面尺寸（400 mm×700 mm）为例进行计算，无需梁底支撑架，梁的最大悬挑长度4.2 m。

当待切割梁跨度较大、截面尺寸较大、线荷载较大，切割第一段后，悬挑部分较长引起后续结构破坏时，需要先搭设梁体支撑架，再进行切割。梁体支撑架采用易拆卸的盘扣式或定型的工具式支撑架。本工程预应力梁净跨24.5 m，其的截面尺寸为700 mm×1 800 mm，梁体支撑架采用螺栓连接，易安装、拆卸的工具式支撑架，架体方钢为100 mm×100 mm×8 mm，架体宽度为1.5 m，间距0.9 m。梁体分块长度为1.8 m，梁体切割顺序为1-2/3-4/5-6/7-8/9-10/11-12/13（图2）。

图2 大跨度预应力梁体分块切割顺序

4.3 墙体切割

墙体竖向切割采用液压墙锯机，根部水平切割采用绳锯组合飞轮系统。根据墙体的高度、厚度、截面尺寸以及吊车的起重量对待切割墙体进行弹线分块。切割前，采用金刚石空心钻在每个块体上钻吊装孔，穿钢丝绳，做好起吊准备。

4.3.1 墙锯切割机安装

混凝土液压墙锯机由驱动机头、轨道系统、锯片、保护罩等主要部件组成。轨道安装应牢固、顺直、水平，可采用顶爆螺丝、高度限位螺丝进行调整，使锯片与切割线重合。调整好驱动机头偏心角，使机脚前轮和机头后轮完全咬合在轨道两则的钢凸槽上，避免机头在轨道上摆动，最后接通混凝土液压切割机动力站。

4.3.2 调试与切割

打开电源和冷却水源，调节液压油门，使墙锯切割机进行试运转。检查轨道的松紧情况、锯片的转动情况、行走齿轮和轨道齿条之间咬合情况、甩臂及360°旋转情况、加油孔添加齿轮油情况等，符合要求后，调整使锯片紧贴墙面，直至切透。然后匀速推进切割机，从下往上完成切割面。

4.4 柱体切割

柱体中部水平切割采用绳锯架系统，靠楼面根部切割采用绳锯组合飞轮系统。

根据柱的高度、截面尺寸、吊车的起重量，对待切割柱进行分段、分块。切割前，采用金刚石空心钻在每个预切块体上钻吊装孔，穿钢丝绳，做好起吊准备。

绳锯架系统的安装、切割与梁体切割相同，差别是要将绳锯架固定在待切割柱的侧面，行走轨道系统与柱垂直，方向朝上。

4.5 楼梯切割

楼梯切割主要采用绳锯组合飞轮系统。应按梯段、平台板、梯柱等做好分块，做好相应的吊装工作。

5 质量控制

5.1 质量验收标准

目前，没有国家标准、行业标准及规范对拆除工程进行量化控制。本工程为结构改造工程，拆除部分楼层或结构件后，还需对部分构件进行加固和续建，在混凝土结构静力拆除施工过程中，切割部位、切割后整体尺寸应按照建设单位下发的加固拆除施工图纸、原结构施工图纸执行。

5.2 质量保证措施

拆除、切割施工前，项目技术负责人、施工员应按照经审核、批准的技术方案要求，对管理人员、施工作业人员做好全面的书面质量、技术、安全交底，且应有记录并签字确认，做好施工准备，明确关键环节操作要求。

切割线的控制要准确。对无需保留的构件，允许偏差为±30 mm。对保留的构件，按照《混凝土结构工程施工质量验收规范》要求相应构件截面尺寸的允许偏差为+8 mm、-5 mm 控制，这种偏差包括放线和实际切割偏差。

控制好偏差，可使切割后分离块体和保留块体的自身稳定性得到保障，分离块体的实际重量和预计重量偏差处于可接受水平，起吊块的质心和预计的质心基本吻合，满足起重机的选型、起重稳定力矩、支撑系统允许承载力的要求，使起吊块体平衡性良好，吊装更加安全。

切割分块要适宜，在满足安全的前提下，尽可能使块体最大化，切割总量最小化，以达到最大经济效益和最快施工速度。

绳锯的金刚石绳、导向轮、驱动轮、行走轨道与切割面应保持在同一平面上；墙锯的锯片、行走轨道与切割面应平行，竖向倾角允许偏差控制在±3%。这样可以减少操作的难度，减小切割面积、费用及工期，同时利于切割块体分离。

施工过程应控制好切割面的平整度。按《混凝土结构工程施工质量验收规范》相应构件表面平整度8 mm 控制，需要采取下列措施。

（1）组织好水、电供应，提前规划好工作面，保持切割的连续性，减少切割机械在同一切割面的重复启动次数。

（2）碟锯、墙锯导轨应一次性安装好，以保障切割的连续性。安装完后采用水平尺、水准仪精确找平。

（3）采用钢尺精确定位绳锯的导向轮、定位轮，调整张紧轮位置及金刚石绳的张紧力，控制好金刚石绳的转速。

（4）绳锯架、各类轨道、驱动机头安装应牢固，不得有松动现象。

对于切割后预留需加层或加高的柱、预留增大截面尺寸的梁，应按要求设计具体切割位置，预留钢筋应错开接头，钢筋接头范围内的混凝土采用人工凿除。

对于切割需搭设支撑架的梁，应先验收支撑架。待强度、刚度、稳定性符合要求后，再进行切割。

6 结语

本工程在拆除前，根据吊装设备起重量计算构件分块数量，放出构件分块线。在切割拆除过程中，针对不同的待拆构件形式、受力特点、技术状况、施工环境以及特殊功能要求，选择不同的锯切方式、支撑及吊装方案，解决了施工过程中的各类难题。同时，混凝土结构拆除采用混凝土液压切割机械，对原有结构影响小，有利于提高工程质量。与传统的人工、机械、爆破拆除相比，受环境的影响小，可操作性强，增加了施工和工程的安全性。施工过程的噪音、震动小，产生粉尘少，环境污染小，符合国家绿色施工管理内容。整体具有良好的实践应用效果，有利促进了建筑业新技术的发展与应用。