既有建筑斜向交叉異形GRC板保護(hù)性拆除施工技術(shù)

武念鐸 孫 璠 董俊杰 余少樂 呂 奎

中國(guó)建筑第八工程局有限公司總承包公司 上海 200240

隨著我國(guó)科學(xué)技術(shù)和經(jīng)濟(jì)建設(shè)的快速發(fā)展、人們生活水平的提高，人們?cè)桨l(fā)關(guān)注建筑物的安全、環(huán)保、經(jīng)濟(jì)耐久等問題。然而，隨著時(shí)間的推移，既有建筑的結(jié)構(gòu)與功能無法滿足人們的需求。因此，如何高效進(jìn)行既有建筑的加固、改造及修復(fù)，是結(jié)構(gòu)工程領(lǐng)域的熱點(diǎn)問題之一[1]。

現(xiàn)階段，對(duì)于既有住宅、酒店及辦公樓的改造，國(guó)內(nèi)研究成果較多。吳二軍等[2]針對(duì)城市老舊小區(qū)改造，提出了首層頂升增層、地下和地下一體空間開發(fā)、社區(qū)綠色與智能改造等改造新模式[2]；張玉明等[3]針對(duì)砌體結(jié)構(gòu)房屋加固改造中拆墻托換問題，提出了一種新型托換結(jié)構(gòu)體系；魯曉通等[4]介紹了針對(duì)砌體結(jié)構(gòu)的鋼筋網(wǎng)-砂漿加固法的設(shè)計(jì)思路和施工方法；文獻(xiàn)[5-8]則對(duì)既有框架結(jié)構(gòu)的改造進(jìn)行了研究。

然而，目前國(guó)內(nèi)對(duì)于既有公共建筑和歷史保護(hù)性建筑的研究較少[9-10]，且公共建筑和歷史保護(hù)性建筑的造型奇異、結(jié)構(gòu)復(fù)雜、施工難度大，故對(duì)于該類工程的施工，可借鑒的案例少、借鑒意義有限。

為填補(bǔ)既有公共建筑改造技術(shù)領(lǐng)域的空白，以上海世博會(huì)法國(guó)館改造工程為依托，總結(jié)了斜向交叉異形GRC板的拆除技術(shù)，以期為相似工程提供參考依據(jù)。

1 工程概況

法國(guó)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(guó)館

圖2 斜向交叉異形GRC板

為建設(shè)世博文化公園，提升空間品質(zhì)，延續(xù)世博精神，需在保持法國(guó)館建筑外觀的情況下，對(duì)其進(jìn)行改造和修復(fù)。因此，需對(duì)既有斜向交叉異形GRC板進(jìn)行保護(hù)性拆除，對(duì)外觀和力學(xué)性能的檢測(cè)與鑒定以及對(duì)破損板件進(jìn)行修復(fù)。本文總結(jié)了GRC板的保護(hù)性拆除技術(shù)。

2 拆除順序

經(jīng)現(xiàn)場(chǎng)復(fù)核，多塊GRC板老化嚴(yán)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(dǎo)致的板件脫鉤，從而對(duì)未拆除的GRC板造成破壞，故應(yīng)從下層至上層，分層拆除GRC板，且拆除的GRC板應(yīng)直接緩慢地落于地面，而非采用汽車吊從上部吊出。為了實(shí)現(xiàn)該拆除順序，需要先拆除頂層GRC板，并將自制的由卷?yè)P(yáng)機(jī)和輔助支架組成的拆除裝置固定在承重鋼結(jié)構(gòu)的上弦桿上（圖3），從而實(shí)現(xiàn)對(duì)其余GRC板的保護(hù)性運(yùn)送。綜上，拆除順序?yàn)椋合炔鸪攲覩RC板，隨后從下層至上層，分層拆除。

法國(guó)館外立面的斜向交叉異形GRC板數(shù)量多、形狀復(fù)雜，為保證GRC拆除并修復(fù)后，可順利在原位安裝，采用犀牛軟件建立了法國(guó)館的數(shù)字化模型（圖4），并對(duì)GRC板進(jìn)行編號(hào)。現(xiàn)場(chǎng)保護(hù)性拆除施工時(shí)，每拆除一塊GRC板，需對(duì)應(yīng)數(shù)字模型對(duì)板塊進(jìn)行編號(hào)。

圖3 自制外立面拆除裝置

圖4 法國(guó)館數(shù)字化模型

3 拆除工藝

基于既有GRC板與承重鋼結(jié)構(gòu)的連接現(xiàn)狀，確定的拆除流程如下：設(shè)備蓋板拆除、鋼結(jié)構(gòu)背板拆除、斜向交叉異形GRC板拆除、GRC板保護(hù)性運(yùn)送。

3.1 設(shè)備蓋板拆除

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

圖5 設(shè)備蓋板拆除

然而，經(jīng)現(xiàn)場(chǎng)探查，由于結(jié)構(gòu)使用年限較久，且設(shè)備蓋板長(zhǎng)期暴露在自然環(huán)境中，設(shè)備蓋板與L形板的連接螺栓銹蝕嚴(yán)重，無法擰動(dòng)。考慮到后續(xù)將更換外立面燈光設(shè)備，L形板亦可拆除，因此，現(xiàn)場(chǎng)采用切割機(jī)沿L形板與承重鋼結(jié)構(gòu)連接處，將L形板與設(shè)備蓋板一起拆除。

3.2 鋼結(jié)構(gòu)背板拆除

原設(shè)計(jì)采用塑料板作為承重鋼結(jié)構(gòu)的防護(hù)材料（圖6），且塑料板與承重鋼結(jié)構(gòu)通過膨脹螺栓連接。然而，經(jīng)現(xiàn)場(chǎng)勘查，所有塑料板與承重鋼結(jié)構(gòu)均通過膠黏合。針對(duì)實(shí)際情況，采用撬棍對(duì)承重鋼結(jié)構(gòu)的塑料背板進(jìn)行破壞性拆除。

3.3 斜向交叉異形GRC板拆除

根據(jù)斜向交叉異形GRC板的尺寸，板件的每一肢上均預(yù)埋了2～4個(gè)連接鍵，承重鋼結(jié)構(gòu)在對(duì)應(yīng)位置上亦有連接鍵，承重鋼結(jié)構(gòu)的連接鍵通過對(duì)穿螺栓與承重鋼結(jié)構(gòu)連接，GRC板的連接鍵通過螺栓與承重鋼結(jié)構(gòu)的連接鍵連接（圖7）。因此，拆除GRC板與承重結(jié)構(gòu)所有連接鍵上的螺栓，即可拆除GRC板。

圖6 鋼結(jié)構(gòu)背板拆除

圖7 GRC板與鋼結(jié)構(gòu)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(dǎo)致螺栓無法拆卸或連接鍵損壞的情況，在GRC板拆卸前，需進(jìn)行以下措施：

1）在GRC板上部?jī)芍徒徊嫣幍南路酱钤O(shè)共3根輔助鋼管，輔助鋼管與GRC板緊密貼合，并與內(nèi)、外腳手架臨時(shí)連接固定（圖8）。在拆除GRC板與承重鋼結(jié)構(gòu)的連接后，GRC板的自重由輔助鋼管承擔(dān)，而非其余未拆除的連接承擔(dān)，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(jié)構(gòu)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(jié)構(gòu)，并綁扎吊帶，省工省力。

2）在拆除某一肢的一個(gè)螺栓或連接鍵后，沿順時(shí)針或逆時(shí)針方向，拆除下一肢的一個(gè)連接鍵。不應(yīng)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(jù)現(xiàn)場(chǎng)探勘，部分承重鋼結(jié)構(gòu)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(jù)銹蝕嚴(yán)重情況，現(xiàn)場(chǎng)拆除施工辦法如下：

1）螺栓和連接鍵銹蝕情況較輕，可擰動(dòng)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(shí)，由于無法擰動(dòng)螺栓，且GRC板的連接鍵為預(yù)埋件，若損壞，后期的修補(bǔ)工作將耗時(shí)費(fèi)力，故采用切割機(jī)切除承重鋼結(jié)構(gòu)上的連接鍵。

由于GRC板在更換或修復(fù)后，要重新安裝復(fù)位，故針對(duì)上述第2種情況，若承重鋼結(jié)構(gòu)上的對(duì)穿螺栓銹蝕情況較輕，則采用套筒扳手拆除對(duì)穿螺栓，更換連接鍵；若對(duì)穿螺栓銹蝕情況較重，則平行于被破壞的連接鍵補(bǔ)焊一個(gè)連接鍵。通過上述措施，保證GRC板在更換或修復(fù)后，能夠精準(zhǔn)安裝復(fù)位。

GRC板拆除后，顯露出的承重鋼結(jié)構(gòu)及連接鍵如圖9所示。

圖8 輔助鋼管

圖9 鋼結(jié)構(gòu)和連接鍵

3.4 GRC板保護(hù)性運(yùn)送

由于GRC板在修復(fù)后會(huì)繼續(xù)使用，故要嚴(yán)格保證GRC板在拆除后運(yùn)輸至堆場(chǎng)的過程中無磕碰，避免GRC板破損。現(xiàn)場(chǎng)采取的措施如下：

1）在斷開GRC板與承重鋼結(jié)構(gòu)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(dòng)，直至GRC板與承重鋼結(jié)構(gòu)完全脫開。

2）采用毛毯等織物對(duì)GRC板進(jìn)行包裹（圖10），以防在運(yùn)送過程中的磕碰導(dǎo)致GRC板破損；綁扎吊帶，綁扎時(shí)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?yōu)榫剂Γ乐笹RC板被壓壞，同時(shí)，防止吊帶被GRC板磨壞。

3）對(duì)于頂層GRC板，直接采用汽車吊緩慢地將其運(yùn)送至地面；對(duì)于其余GRC板，采用自制外立面拆除裝置將其從承重鋼結(jié)構(gòu)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(dòng)車將GRC板運(yùn)至堆場(chǎng)，GRC板置于墊木之上，并上覆地毯，對(duì)GRC板進(jìn)行保護(hù)（圖11）。

圖10 GRC板保護(hù)性運(yùn)送

圖11 GRC板堆場(chǎng)

4 結(jié)語

既有建筑的拆除、加固及改造技術(shù)是城市更新中的核心技術(shù)之一，然而現(xiàn)有針對(duì)公共建筑的拆除、加固及改造技術(shù)的研究成果較少。上海世博會(huì)法國(guó)館外立面斜向交叉異形GRC板數(shù)量多、形狀多變、年久失修、老化嚴(yán)重，且由于板件修復(fù)后繼續(xù)使用，需保護(hù)性拆除，故工程施工過程復(fù)雜、難度大。

本文以該上海世博會(huì)法國(guó)館改造工程為依托，詳細(xì)介紹了GRC板的拆除順序、拆除方法及拆除后保護(hù)性運(yùn)送等保護(hù)性拆除施工全過程。

經(jīng)上海世博會(huì)法國(guó)館改造工程的實(shí)際驗(yàn)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。