混凝土結構無損切割技術的應用與研究

中國建筑第四工程局有限公司 廣州 518000

1 工程背景

莆田萬達廣場綜合體是由于未滿足消防審核而需拆除。需拆除的部位位于大商業裙樓2 層裙樓屋面圓弧采光棚的正下方，總拆除面積約1 500 m2，1、2、3層層高分別為5.7 m、5.4 m和5.1 m，且在拆除之前2、3層的精裝修吊頂龍骨已安裝完成，屋面圓弧采光棚也已安裝完成。

像大多數在建項目的拆除工程一樣，莆田萬達廣場拆除工程施工時，不僅要保證拆除作業自身和整個在建工程的工期，而且不能對拆除區域周邊結構產生不良影響；拆除作業的部位位于結構的內部，面臨凈空不夠、出入路線受限、結構承重限制吊裝設備的噸位等種種問題；同時拆除后改造的2層圓中庭在整個工程正常投入運營后將是一個人流量密集的區域，該區域施工質量必須保證，安全必須嚴加控制。

2 切割工藝及設備選型

由于本工程所必需的拆除作業的無震動特性，主要有以下無損切割設備：

2.1 蝶式切割機[1]

蝶式切割機是在機器的主軸上安裝圓鋸片，切割機帶動鋸片高速旋轉對墻面或板面進行切割。由于其鋸片的直徑所限，更適合于剪力墻、結構板的切割以及小截面鋼筋混凝土梁、柱的切斷。它的線性切割可以使施工截面更齊整，切割移動時更靈活。

2.2 金剛石繩鋸切割機[2,3]

金剛石繩鋸由鋼絲繩芯、金剛石串珠以及隔離套組成，串珠以一定的間距穿在鋼絲繩芯上，每個串珠由隔離套隔開，工作時，油壓機帶動傳送帶圍繞被切割物體高速旋轉進行切割。作為一種柔性超硬材料切割工具，金剛石繩鋸可以根據工作場合任意調節切割方向，以及通過調節鋼絲繩的長度調節切割深度，操作起來靈活性很大，尤其適合柱、梁等較大截面構件切割。

2.3 水鉆取孔設備[4,5]

水鉆鉆孔設備是在金屬圓筒上焊接金剛石節塊組成鉆頭，再將金剛石鉆頭安裝在各種不同類型的鉆切機的旋轉軸上對混凝土進行取孔。金剛石的鉆頭有不同直徑，可以鉆不同規格的孔，鉆切的深度隨著鉆頭鋼管的長度而變化，通常應用于混凝土結構中安裝線纜、固定螺栓或者較厚的大面積板的排孔式切割，本工程主要用于板的吊裝孔的取孔。

3 切割施工

3.1 切割順序

混凝土結構切割拆除按照板→次梁→主梁→柱的順序進行，與荷載傳遞的順序一致。

3.2 切割單元的劃分

由于切割作業發生在室內，根據樓板的承受力、樓層的層高、凈空以及所選用的吊裝設備、起重量來進行切割單元的劃分。

3.2.1 梁、柱切割單元最大允許質量

由于層高、凈空和結構樓板受力的限制，當吊裝梁、柱這些比較重的混凝土塊的時候主要采用中小型汽車吊進行吊裝。

位于2層的1#汽車吊必須完成1#區域內的梁的吊裝，工作半徑不得小于16 m， 2層圓中庭上空超過高10 m的凈空對吊車吊裝1#區域北側的梁不會產生阻礙；該2層板的區域活荷載為4 kN/m2，根據板的面積計算出吊車活動區域內能承受的荷載約為320 kN，故位于2樓1#汽車吊的噸位不得大于32 t。1層部位為室內步行街（消防通道），其活荷載為20 kN/m2，根據8.4 m×8.4 m的水平柱網推算，1層結構樓板能承受荷載不小于1 000 kN。

2層的吊車主要是用來吊裝梁，選擇25 t吊車在半徑16 m活動區域起吊，質量為不小于1.9 t，且吊車小于2層樓板所能承受的荷載；1層的吊車是用來吊裝梁和柱單元，由于1層板能承受較大的荷載，2#汽車吊選擇50 t的汽車吊在Φ15 m操作半徑下起吊，質量不小于5.1 t。梁切割單元最大允許質量為1.9 t，柱切割單元最大允許質量為5.1 t。

3.2.2 板切割單元最大允許質量

由于板切割后混凝土塊的數量較多，為加快吊裝運輸的進度，板的吊裝采用Φ14 mm鋼絞線織網的方式進行豎直吊運，由5 t重叉車進行水平搬運。Φ14 mm鋼絞線允許的拉力為9.54 kN，板切割單元最大允許質量為0.95 t。

3.2.3 梁、板、柱切割單元劃分

單元劃分如表1所示。

表1 主梁、次梁、柱、板切割單元劃分表

3.3 切割施工

3.3.1 板的切割

板的切割采用碟式切割機，板基本按1.2 m×1.2 m劃分切割單元（圖1）。切割施工前先按照事先劃分好的切割單元將切割線彈在樓板上，然后根據彈好的切割線，固定切割導軌，安裝切割設備。設備安裝完成后，切割施工時一般兩人操作，一人主控，掌握切割方向和深度，一人輔助。 每當切割完1 塊樓板，立即將該處樓板吊運出切割現場（圖2）。

3.3.2 梁的切割

在大部分結構板拆除、清理完畢后才能進行梁的切割（由于汽車吊的臂長有限，3區的梁板在2區梁板切割清理完畢后再進行施工。梁的切割采用金剛石繩鋸來切割（圖3）。梁切割之前，切割單元必須劃分好。根據起重量及梁截面大小，梁切割單元按1～1.5 m不等。在一整根梁全部切割完后進行吊裝，梁每個切割單元分離后，在切割之前必須在梁底搭設好支撐架。沿梁長方向，縱向水平桿設置在兩側離梁出來一定距離，比如10 cm左右，且梁底不得設置縱向水平桿。為便于第1 塊梁混凝土塊的順利吊裝，每根梁必須有1 塊有意切割成“倒梯形”狀，可以通過調整繩鋸的位置實現。

圖1 板切割示意

圖2 板的切割

圖3 梁底支撐架示意圖及梁的切割

3.3.3 柱的切割

混凝土柱采用繩鋸進行切割，由于繩鋸的導軌可以安裝在任意平面上，切割柱時，導軌安裝在柱的側面上。與柱相連的所有梁切割并吊裝完成后進行柱的切割，切割自上而下。柱按2 m劃分1 個切割單元。 繩鋸導軌安裝并檢查完畢后，開始進行試運行，先低速進行切割，將柱上切除一條凹糟后再逐漸加速進行切割，以避免金剛石繩鋸跳鏈。柱子切割下一個單元后，原地待命的吊車立即將柱塊吊離現場（圖4）。

圖4 柱的切割

4 吊裝

4.1 板的吊裝方案

吊裝方案比選如表2所示。

表2 板的吊裝方案

4.2 梁、柱的吊裝方案

（a）停放在2層的汽車吊吊裝1#區域梁體，同時停放在1層的汽車吊吊裝2#區域梁體；

（b）將1#、2#區域的梁拆除完畢、梁底支撐架拆除，運出現場；

（c）停放在2#位的汽車吊進入1層圓形采光頂下方，開始周邊一圈梁以及3區梁板的吊運（圖5）。

柱的吊裝在梁全部吊裝完成以后，現場已沒有任何障礙。此時，吊車停放在1層圓形采光頂部位，使用吊車將2層混凝土塊放置在1層板上，采用小噸位叉車將混凝土塊通過1層南立面步行街入口運送到中間通道，由卡車統一運走。

圖5 梁的吊裝方案及路線示意

4.3 吊裝作業

4.3.1 板的吊裝

針對現場有限的吊裝施工條件，板的吊裝采用“織網”形式，靈活性、多角度吊裝方案（圖6）。

E、F、G、H、I、J、K、L、M、N、O、P、Q點均為可固定懸掛鋼絲繩的結構柱，各點均可連通，吊裝時的方位隨各點的連接不同而發生方位變化，每2 條連接的鋼絲繩交匯處即形成受力點，受力點中心安裝5 t電動葫蘆。吊裝過程中，將每塊切割的混凝土板放在專用承重運輸叉車上，然后運輸至S點。

圖6 圓中庭上空織網示意

為便于板的吊裝，在樓板上采用水鉆取孔設備鉆取2個吊裝孔，用于切割后的樓板吊裝。吊裝孔呈對角狀布置在樓板上，孔徑為80 mm，采用水鉆取孔。

在板的每個單元切割之前，通過吊裝孔穿好鋼絲繩，切割單元分離后，通過電動葫蘆吊運至1層樓面，然后通過叉車運出切割現場。

4.3.2 梁、柱的吊裝

由于結構梁、柱的截面積較大，相應的自重也較大。考慮到起吊安全性等問題，梁與柱均采用汽車吊吊裝。梁底支撐架上的梁塊吊裝時，需要將吊鉤掛點調整到梁體中部，以保證構件能夠垂直起吊，然后用鋼絲繩捆扎梁塊，完畢后將鋼絲繩掛在吊鉤上。此時啟動吊車，將鋼絲繩略微繃直后，觀察起吊重心是否在構件中部，調整后再繼續垂直起吊，直至梁塊或柱塊完全脫離原梁柱體。尤其是整根梁的第1塊梁塊吊裝必須特別注意，除了必須選擇1塊事前有意切割成“倒梯形”狀的梁塊外，在垂直吊裝過程中不得晃動、拉扯其脫離原梁體。

5 結語

綜上所述，著眼于切割工藝與切割設備的合適選型、切割順序、切割單元的劃分、限制條件下的吊裝方案的確定這幾個關鍵點，圓滿地完成了莆田萬達廣場綜合體大商業圓中庭2層結構的拆除工作。隨著鋼筋混凝土材料更加廣泛的應用，以及建設單位對于工程建設項目越來越高的要求，會有越來越多邊施工邊拆改的工程項目，也會遇見各式各樣的現場特有的困難。希望本工程無損切割拆除的思路可以給更多的拆除工程以靈感，圓滿、漂亮地完成我們面前的每一項挑戰。