航站樓技改工程結構無損靜力拆除技術

中建八局第三建設有限公司 江蘇 南京 210046

0 引言

隨著城市化進程提速與人民對美好的物質生活追求的提高，城市及建筑原有的功能逐漸無法滿足人民的需求。一段時間內，人們通過拆建、新建來滿足城市需求。而隨著建設成本地不斷增加，在部分或大部分保留既有建筑的基礎上進行的改擴建工程，因能夠縮短工期，減低成本而成為了城市發展的新思路。

近年來建筑工程行業面臨的改擴建工程越來越多，越來越復雜。諸如機場、車站等大型公共建筑的改擴建工程，因為其特殊功能要求，在工程建設期間也需保證一定程度地正常運行。這對施工安全、工期，綠色施工等提出了更高要求，具有施工工期緊、綠色環保要求高、鋼絞線預應力釋放復雜等難點，不宜采用控制爆破、靜態破碎和機械破碎等傳統的拆除方法。與此同時，國內建筑拆除過程中，綠色、環保、可持續理念的實踐仍然較為落后[1]。安全事故時有發生。

因此，探索如何安全、經濟、高效、綠色地進行既有建筑的改擴建工程顯得尤為重要。本文將以南京祿口國際機場T1航站樓改擴建工程為例，主要就公共建筑如何安全、綠色拆除等問題，從方案選擇、施工工藝、安全環保等方面展開分析。

1 工程概況

南京祿口國際機場T1航站樓改擴建工程，航站樓部分地下1層，地上5層，總建筑面積159447平方米(其中新建面積45708平方米，改造面積113739平米)。新建范圍包括北指廊上部結構、南連廊與北連廊，登機橋。拆除范圍包括航站樓與南連廊的屋蓋、鋼結構挑檐、砌體及隔斷、混凝土構件、幕墻、安裝。其中混凝土構件拆除體量最大，達3100立方米。

2 技改工程結構拆除方案思路

結構拆除遵循先非承重后承重，先次要后主要，先加固后拆除，對稱拆除的原則自上到下拆除。同時堅持安全第一、綠色環保的方針。

2.1 鋼筋混凝土梁板拆除 航站樓混凝土結構計劃采用盤踞切割樓板，局部有次梁、井字梁區域采用繩鋸切割配合。預先對需切割的混凝土樓板用打孔吊，使混凝土樓板受力。盤踞切割完成后，將混凝土塊吊至切割樓板的下一層，用吊車將混凝土塊吊至室外堆放場地，炮頭機破碎后外運。

2.2 鋼筋混凝土柱拆除 鋼筋混凝土柱拆除自上至下進行，拆除前其支撐的其余梁板結構需拆除完成。候機廳7.9m以上Q軸鋼筋混凝土立柱待屋面拆除完成后進行拆除，計劃采用登高車對立柱打吊裝孔(分段，每段不超過7.5噸)，采用鋼絲繩分段對立柱進行固定，固定完成后用液壓繩鋸對已固定好的立柱進行切割，切割完成后利用25T汽車吊直接將立柱吊至室外地面上，炮頭機破碎后外運。其余部位鋼筋混凝土立柱拆除均參照此方法。

2.3 結構加固 與設計院復核拆除、改建方案，對拆除后結構應力進行分析，并對重要結構構件與應力變化點進行加固。

對于軸壓比超限的既有框架柱采用粘貼纖維復合材料的方法進行加固；

對于截面配筋不足的既有框架柱采用增大截面的方法進行加固；

對于上部需與新增鋼梁連接的框架柱采用外包鋼管的方法進行加固；

對于縱筋配筋不足的原框架梁采用粘貼纖維復合材料或粘鋼進行加固；

對于正截面抗彎承載力不足的原混凝土板采用粘貼纖維復合材料或鋼板的方法進行加固。

3 施工工藝

3.1 工藝流程 SAP2000拆除模擬分析，確定切割順序→定位放線、尺寸和位置驗收→板、柱水鉆打吊裝孔固定、梁采用吊繩固定→卷揚機或吊車起吊→盤鋸、繩鋸分層、分塊靜力切割→ABAQUS對結構保留部分模擬分析，保證穩定性→吊車、叉車運至堆放場地→切除塊體破碎、外運

3.2 SAP2000拆除模擬分析，確定切割順序 從檔案館中找出原結構圖紙，認真研閱后到現場進行查勘核對。再利用SAP2000有限元分析軟件對拆除工況進行計算機模擬分析，找出傳力路徑從而確定構件拆除方向和流程，避免拆除時失穩，出現坍塌。

按照模擬分析結果，確定拆除順序。首先根據樓層將整個結構拆除分為六個部分進行，順序由高層往低層拆除，先切割樓板，再切割次梁，然后切割主梁，最后切割柱子。

每個部分的拆除進行對稱切割施工。以主樓3.43m結構層拆除為例，拆除板、梁、柱時南北以28軸、東西以N軸為對稱軸兩個施工隊伍同時施工，避免拆除時失穩，出現坍塌的現象。主樓拆除順序詳見圖1。

圖1 主樓拆除順序

3.3 定位放線、尺寸和位置驗收 對區域范圍內拆除結構板、梁、柱進行現場彈線、標識；定位放線完成后，組織監理單位、設計單位以及總包技術、質量等部門對結構拆除的界線根據設計圖紙尺寸及軸線位置核對確認。

3.4 板、柱水鉆打吊裝孔固定、梁采用吊繩固定、卷揚機或吊車起吊打水鉆孔固定，卷揚機或吊車起吊：對需切割的混凝土樓板用水鉆對稱打四個孔，用2根鋼絲繩分別穿已打好的吊裝孔，利用卷揚機起吊使結構樓板受力。結構柱切除前拆除人員利用登高車在柱頂部用水鉆打吊裝孔，插入鋼管防止鋼絲繩發生滑動，汽車吊起吊使結構柱受力。結構樓板、柱切割打孔吊裝如圖2所示。

圖2 結構打孔起吊示意圖

2、吊繩固定，卷揚機或吊車起吊：結構梁切割前吊裝固定，使切除的梁起吊受力。卷揚機起吊結構梁、柱實施效果圖如圖3所示。

圖3 卷揚機起吊結構梁、柱實施效果圖

3.5 盤鋸、繩鋸分層、分塊靜力切割

1.井字梁結構樓板切割步驟：

用盤踞沿已標識好的邊界線切割。單個卷揚機吊運的混凝土重量不宜超過1.2t，故將井字梁樓板分為樓板小方塊與簡支梁小段，現場樓板板厚為150mm，經測算可得知：1.6*1.6*0.15*2.4=0.9216t，故切割尺寸為1.6米*1.6米滿足要求，簡支梁小段高650mm寬300mm，經測算可得知：0.3*0.65*2.2*2.4=1.03t，故按1.6m切割成簡支梁小段基本滿足要求。井字梁結構樓板切割示意圖如圖4所示。

圖4 井字梁結構樓板切割示意圖

2.大尺寸結構梁切割步驟：

2.4 m高大尺寸結構梁分層分塊：因結構梁較高，重量大。考慮安全因素，采用繩鋸分層分塊切除方法。將結構梁分成3層切割，每層高800mm，每層進一步分割為長2000mm的小塊，每小塊側邊水平方向水鉆開孔，穿鋼絲繩對切割小塊預先施力，采用繩鋸進行切割。上、中兩層首先切割拆除，下層由中間向兩側對稱拆除。大尺寸結構梁切割順序示意圖如圖5所示[2]。

圖5 高結構梁切割順序示意圖

3.結構柱切割步驟：

1)按柱高1/3進行分段切除，每段重量約5.2t。采用25t汽車吊起吊(使切除的結構柱受力)：用鋼絲繩穿過打好的吊裝孔，采用25t汽車吊起吊結構柱，使結構柱受力，切除順序按照分段從上而下進行。

2)采用繩鋸按照結構柱分段進行切割，切除時汽車吊作業半徑范圍內拉好警戒線。切割完成后運至堆放場地分解破碎，裝車外運。

3.6 ABAQUS對結構保留部分模擬分析，保證穩定性 使用ABAQUS工程模擬有限元軟件對結構保留部分進行工程模擬分析，以保證結構保留部分的穩定性及拆除的安全性。構件結構保留部分模擬分析圖如圖6所示。

圖6 結構保留部分模擬分析圖

3.7 切除結構柱端部處理 被切割梁端部50mm采用人工鑿除，保留縱筋先采用聚合物砂漿抹平表面，現場依據縱筋位置，對10mm厚圓形鋼板打孔，塞焊。鋼板安裝完成與混凝土封縫后注膠，最后外掛鋼絲網用M10水泥砂漿覆蓋保護。鋼板安裝實施效果圖如圖7所示。

圖7 鋼板安裝實施效果圖

4 安全及環保措施

混凝土切割時應采取靜力無損切割，避免對原有混凝土結構造成擾動和損害。混凝土結構拆除前應根據既有建筑物相關資料和加固改造圖紙，明確其規格尺寸，經測量放線后精確定位，然后對相連受力桿件做好臨時支撐后，方可進行拆除施工。

切割塊或破碎的混凝土的臨時堆放地點必須是樓層能承受荷載較大的地方(如柱梁結合部位)，堆放地點要遠離洞口，混凝土破碎后的垃圾及時運至垃圾堆放點。

混凝土構件拆除前應根據吊裝重量許可的范圍進行分塊切割劃分，以保證吊裝安全。拆除前應設置可靠的支撐平臺，并控制支撐平臺與拆除板的距離。切割時，應控制好切割片與構件距離，避免過度切割。切割塊調運時，需配備專職指揮人員，確保不會因切割塊掉落或碰撞造成既有建筑物損傷。

靜力切割是濕法作業，會產生水泥漿，對周圍環境造成不利影響，需在切割區域下方沿鋸片的切割線布置水槽沉淀池，在水槽內滿鋪油布或彩條布進行水泥漿收集，待水泥漿沉淀后可將上部的清水抽走，下部沉淀的泥漿及時清理至垃圾堆放點。

5 總結

通過本工程拆除案例，混凝土靜力拆除技術避免高空高溫拆除時人員密集作業安全隱患較大、空壓機及炮頭拆除危險性大、保留結構易破壞等問題。拆除過程中不會引起結構擾動、噪音小，拆除面較為完整、結構保留部分安全功能不減弱，減少勞動力的投入、提高拆除效率，減輕拆除過程引起的環境污染。助力行業綠色發展。