某博物館改造工程中的拆除技術(shù)

張培龍，陳 偉

(杭州市京杭運河綜合保護(hù)委員會，浙江 杭州 310007)

1 工程概況

中國刀剪劍博物館是國家級專題性博物館，館址位于浙江省杭州市。

作為刀剪劍展廳的2號樓，原為杭州市土特產(chǎn)公司的倉庫，建筑面積4156 m2，二層內(nèi)框架砌體結(jié)構(gòu)，橫向柱網(wǎng)6 m，縱向柱網(wǎng)8 m，長60 m，寬23.97 m，磚砌承重墻，設(shè)有鋼筋混凝土抗風(fēng)柱，二層有磚砌填充墻。并且二層為240 mm厚多孔板，樓面為60 mm厚細(xì)石混凝加鋼筋網(wǎng)，二層樓面標(biāo)高為6.05，屋面為大型槽形屋面板。

原建筑具有鮮明的工業(yè)廠房特點，反映了當(dāng)時工業(yè)廠房的建筑時代特點，有較高的保留價值。但由于這些建筑已使用四、五十年以上，加之以前對老建筑保護(hù)的忽視，缺乏必要的保護(hù)和維修，建筑物損壞嚴(yán)重。底層大部分又未設(shè)置防潮層，粉刷及砌體表面已有剝落現(xiàn)象，粉化嚴(yán)重，已不能滿足現(xiàn)有規(guī)范的要求。

為保護(hù)工業(yè)遺產(chǎn)，經(jīng)過專家的反復(fù)研究論證，決定在不改變老工業(yè)遺產(chǎn)建筑主體外觀的情況下，通過改建進(jìn)行功能性改造，使之成為刀劍博物館的展廳。改建中保留建筑四周原有墻體、室外樓梯、滑道等特色構(gòu)件外，內(nèi)墻、屋面結(jié)構(gòu)、樓面結(jié)構(gòu)及梁柱結(jié)構(gòu)等全部拆除重建。

2 工程難點與技術(shù)措施

2.1 工程難點分析

建筑物拆除包括整體拆除和局部構(gòu)件拆除。前者屬于破壞性拆除，重點在于保證拆除過程的施工安全和周邊建筑物、設(shè)施的安全，而無需考慮對拆除建筑物自身的保護(hù);而后者屬于保護(hù)性拆除，在拆除局部構(gòu)件時，必須保證原建筑物的結(jié)構(gòu)安全，本項目建筑加固改造工程中的拆除就屬于后者。整個工程施工難度大，原有結(jié)構(gòu)由于設(shè)計強度偏低，施工工藝落后，結(jié)構(gòu)耐久性、老化問題突出，鋼筋嚴(yán)重銹蝕，混凝土碳化、氯離子含量高、疏松開裂，使得建筑物的安全性、耐久性和適用性達(dá)不到現(xiàn)行的國家標(biāo)準(zhǔn)的要求。原建筑業(yè)已達(dá)到原設(shè)計的使用壽命，結(jié)構(gòu)本身已很脆弱，保證拆除過程中老結(jié)構(gòu)安全是施工的難點。

2.2 技術(shù)措施分析

根據(jù)結(jié)構(gòu)受力特點，為了保持結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性，本工程采取先新建后拆除的施工順序。設(shè)計的原理是，在既有剪力墻的兩側(cè)加雙梁，在墻上開洞，在洞口里綁筋并澆筑，形成一個連接鍵，間距500 mm，將剪力墻兩側(cè)的梁與墻體連接成一個整體，共同受力，承擔(dān)上部的荷載。但是為了使新建工作順利進(jìn)行，要進(jìn)行必要的選擇性的拆除。經(jīng)專家討論對拆除提出了如下技術(shù)要求:

(1)先支后拆，從上至下，嚴(yán)禁掏拆，嚴(yán)禁野蠻拆除損害結(jié)構(gòu)。

(2)拆除施工要求振動小、噪聲低，不允許對非拆除構(gòu)件造成結(jié)構(gòu)性損傷，采取對相鄰構(gòu)件不產(chǎn)生不良影響的靜力拆除。

(3)拆除時不得損壞要保留的墻堤。因此拆除工作開始時，要對原外墻加以保護(hù)。

(4)由于此次改造要保留四周外墻，并在原外墻內(nèi)側(cè)增設(shè)剪力墻并拆除部分過于厚重的墻體內(nèi)側(cè)粉刷層，同時須保證原墻外側(cè)粘結(jié)的粉刷層牢固和完整，施工難度極大。

(5)原結(jié)構(gòu)構(gòu)件長細(xì)比較大，且混凝土澆筑質(zhì)量較差，露筋、蜂窩甚至穿透情況嚴(yán)重，要采取措施保證施工的安全。

2.3 施工順序

進(jìn)行拆除前，應(yīng)先對保留部分采取必要的加固措施。本工程采用手動工具進(jìn)行人工拆除建筑，施工程序應(yīng)從上至下，分層拆除，按板、非承重墻、梁、承重墻、柱順序依次進(jìn)行或依照先非承重結(jié)構(gòu)后承重結(jié)構(gòu)原則進(jìn)行拆除。屋檐、雨棚等在拆除施工中容易失穩(wěn)的外挑構(gòu)件，先予拆除。拆除框架結(jié)構(gòu)建筑，必須按樓板、次梁、主梁、柱子的順序進(jìn)行施工。拆除建筑的欄桿、樓梯、樓板等構(gòu)件，應(yīng)與建筑結(jié)構(gòu)整體拆除進(jìn)度相配合，不得先行拆除。建筑的承重梁、柱，應(yīng)在其所承載的全部構(gòu)件拆除后，再進(jìn)行拆除。

3 拆除方法

3.1 保留外墻的加固措施

按照先加固后拆除的原則，對保留墻體及構(gòu)件進(jìn)行加固支護(hù)。因原有框架結(jié)構(gòu)在施工時暫時保留，所以框架構(gòu)件的穩(wěn)定安全性能夠得到保證，只需對保留的四周圍護(hù)墻體進(jìn)行支護(hù)加固，為了不破壞原有的墻體結(jié)構(gòu)，采用內(nèi)支護(hù)和外支護(hù)雙面支護(hù)加固的方法(圖1)。

圖1 墻體支護(hù)

3.1.1 內(nèi)側(cè)支護(hù)

由于拆除順序是自上而下，而修建的順序是自下而上，從拆除到修建結(jié)構(gòu)封頂相距時間較長約60 d，且3～4月份是大風(fēng)季節(jié)，建筑物層高在4.6 m。為了保證拆除房間相鄰墻體及樓板的整體穩(wěn)定性，在被臨時加固墻體上鑿出水平間距2.0 m的孔洞，在墻體的內(nèi)外側(cè)用豎向鋼管與水平鋼管擰緊，保證墻體穩(wěn)定。施工時在框架柱上用植筋法預(yù)埋100×100×10鋼板，結(jié)構(gòu)膠植筋，間距1m，焊接50鋼管，長度500 mm，再用鋼管加扣件錨鋼支護(hù)，錨固支護(hù)系統(tǒng)再與室內(nèi)滿堂腳手架連接，以保證支撐系統(tǒng)的剛度及強度，確保施工安全(圖2)。

圖2 新舊墻體連接

3.1.2 外側(cè)支撐

外側(cè)支撐系統(tǒng)采用搭設(shè)雙排腳手架支護(hù)。腳手架與框架柱植筋錨固拉結(jié)，以保證外腳手架的穩(wěn)定性。外圍護(hù)腳手架的搭設(shè):沿建筑物周圍設(shè)置間距1.5 m，距建筑物外墻0.2 m長短錯開。將立桿的底座壓在木板上，確保架體穩(wěn)定。大橫桿水平間距1.5 m，在建筑物轉(zhuǎn)角處均設(shè)置剪刀撐，在建筑物每面均設(shè)置兩道十字撐(跨間均分)，在轉(zhuǎn)角處及每隔4～5個跨間設(shè)置一道拋撐。為保證整體的穩(wěn)定，每綁扎起一層大橫桿及時用小橫桿進(jìn)行連接，小橫桿間距1.0 m，腳手架每隔2步架，4.5 m長(一個窗間垛)設(shè)置一道與墻錨拉的連墻桿。連墻桿的設(shè)置:考慮到建筑物設(shè)連墻桿有困難，在外墻連接桿位置設(shè)置膨脹螺栓預(yù)埋件與架體連接。膨脹螺栓選用12，高度間距為3 m設(shè)置一道，角鋼∟50，角鋼上兩肋各鉆一個13孔洞。首先搭設(shè)臨時腳手架，用12沖擊鉆頭在墻面預(yù)埋位置成孔，將角鋼一側(cè)緊貼墻面用12膨脹螺栓擰緊固定，用雙股8#低碳鍍鋅鋼絲一端固定于角鋼另一孔內(nèi)，另一端拉緊腳手架大橫桿，防止架體向外傾斜。在同一位置設(shè)置一小橫桿，一端緊靠墻面，另一端與架體用扣件固定，防止架體向內(nèi)傾斜。腳手架搭設(shè)高度要搞出建筑物2.0 m以上，用環(huán)保密目網(wǎng)封閉，以減少建筑物在拆除時產(chǎn)生灰塵、噪聲的影響。

3.2 樓板拆除

主要介紹二層樓板的拆除。先沿保留墻體四周對拆除樓板進(jìn)行鉆孔拆除，使拆除的樓板與墻體分離，為了保證山墻的側(cè)向支撐，山墻處采用隔二塊拆除二塊的方法進(jìn)行局部拆除，現(xiàn)澆鋼筋混凝土樓板應(yīng)粉碎拆除;將預(yù)制板塊逐塊分離，用手拉葫蘆或繩索將板吊起，下放到低層樓面再破碎。

樓層板拆除時按照先拆板、后拆梁的順序進(jìn)行，具體拆除步驟如下:先搭設(shè)48 mm鋼管和50 mm厚墊板的落料架，所搭設(shè)架體必須牢固可靠。在需要切割的部位彈出控制線，對擬開板洞的范圍予以確定。用金剛石鉆在板中部切開一塊1000 mm×1000 mm的洞口。用液壓鉗沿洞口四邊分別開始破碎，使混凝土廢渣料落于落料架上，直至將混凝土樓板破碎完畢。用金剛石鉆機對擬拆除梁實行分段隔離，樓板捶擊粉碎后應(yīng)暫時保留其鋼筋網(wǎng)，待切割放梁前割除。破碎混凝土梁時應(yīng)該根據(jù)梁的截面尺寸選擇不同規(guī)格的液壓鉗進(jìn)行破碎，必要時可借助風(fēng)鎬。將用液壓鉗粉碎的混凝土清除后，用氣焊工具將鋼筋割斷。使用鋼鏨對切割后的原結(jié)構(gòu)外邊線余根進(jìn)行剔除修平處理(圖3)。

圖3 樓板支撐架立面

3.3 樓梯拆除

本工程原有樓梯全部拆除。為防止拆除過程中因構(gòu)件間失去聯(lián)系而導(dǎo)致坍塌，施工中采取對柱先支頂，再從上至下分塊切割梯段、梯梁的順序。每層樓梯的拆除分三步，首先用水鉆拆除踏步及休息平臺，其次拆除樓梯梁，然后拆除樓梯柱，最后用汽車起重機將混凝土塊吊至地面。

(1)支撐架的搭設(shè):為確保拆除過程中的樓梯不致因斷開連接而斷落，要先利用鋼管腳手架對樓梯踏步及平臺進(jìn)行支撐。

(2)安全防護(hù)架的搭設(shè):為確保拆除時施工人員的安全，樓梯內(nèi)側(cè)、工人操作面四周邊要做好臨邊防護(hù)，并掛設(shè)密目安全網(wǎng)。安全防護(hù)設(shè)施必須由專業(yè)架子工搭設(shè)，并經(jīng)過相關(guān)各方驗收合格后方可進(jìn)入下一道工序。

(3)切除塊的塊度劃定:整層梯段切除塊的塊度劃分，不能僅以汽車起重機的吊重為依據(jù)，還要從結(jié)構(gòu)安裝的角度考慮，因此，樓梯切除的塊度應(yīng)盡量小。原施工方案采用將一整層的踏步梯段和休息平臺分別整體吊下，這樣不利于對周邊相連結(jié)構(gòu)的保護(hù)，且吊運的上出口較小，吊出困難。故從結(jié)構(gòu)安全角度考慮，最終將整層梯段劃分為6塊，既有利于從屋面吊出，又可以減小碰撞框架柱的危險。

(4)切割塊分離帶用水鉆切割:水鉆是以電機帶動金剛石合金刀頭的鋼筒形鉆頭，具有強度高、轉(zhuǎn)動平穩(wěn)、無沖擊、鉆孔斷面光滑的特點，是在鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)上規(guī)則成孔的首選機械?？着c孔相交排列即可形成分離帶，對柱體的切割以108 mm鉆頭排孔，孔與孔相交不小于10～20 mm。

(5)分離結(jié)構(gòu)的吊運拆除:在吊運拆除切割前，必須精心計算并反復(fù)驗算額定吊運重量;吊運分割構(gòu)件的重量不得大于額定吊運重量的80%，吊裝鋼絲繩索的受力點確保在3個以上，以保證吊運過程中分割構(gòu)件的平穩(wěn)，吊索緊固力應(yīng)和被吊構(gòu)件的重量相當(dāng)(控制在1%)以防構(gòu)件切割分離后晃動幅度過大造成危險。樓梯為懸掛結(jié)構(gòu)，為防止結(jié)構(gòu)傾覆，拆除過程應(yīng)嚴(yán)格遵循“先非承重結(jié)構(gòu)，后承重結(jié)構(gòu)”的原則，即先拆除吊運梁板結(jié)構(gòu)(臺階)，再拆除吊運支撐受力結(jié)構(gòu)(平臺)，不得逆向施工。

(6)拆除鋼筋混凝土塊的二次破碎:現(xiàn)場選擇液壓錘施工作業(yè)的場地，將拆除結(jié)構(gòu)吊運至作業(yè)場地內(nèi)，用液壓錘對其進(jìn)行二次破碎;由于場地有限，破碎后的渣土要及時清運。為減小剔鑿、破碎、拆除過程中揚塵污染，施工過程中應(yīng)在作業(yè)區(qū)噴灑水。

3.4 原有框架梁柱的拆除

暫留部分混凝土梁、柱、板，待新的框架結(jié)構(gòu)強度達(dá)到100%及錨桿靜壓樁施工完成后，拆除暫留部分的混凝土梁、柱、板。按先拆板、次梁、主梁、柱的施工順序施工。采用人工粉碎性鑿除，暫留鋼筋不切割，待拆除的混凝土全部破碎后再切割。

(1)次梁拆除:將梁的二端各鑿一條寬0.1 m的切割縫，割斷一端鋼筋(先下層，后上層)，使次梁一端自然向另一端傾斜后，割斷另一端鋼筋(先上層，后下層)，用繩索將次梁放到下層路面破碎。

(2)主梁拆除:將梁的二端斜向設(shè)置割離縫，用起重機吊住主梁，割斷鋼筋后，將梁放到下層破碎。

(3)立柱拆除:為防止立柱倒塌時的沖擊力對結(jié)構(gòu)造成破壞，立柱倒塌方向應(yīng)選擇在下層梁或墻的位置上;將立柱切斷部分的鋼筋剝出，將反方向的鋼筋和兩側(cè)的構(gòu)造筋割斷，向倒塌方向拉斷。撞擊點設(shè)置建筑垃圾或草袋，做好緩沖防震措施。

構(gòu)造柱、圈梁、過梁等混凝土構(gòu)件的拆除先用液壓鉗借助電錘、撬棍等設(shè)備將混凝土剪碎，再人工清運。清除保留墻體的內(nèi)墻砂漿飾面，并將灰縫內(nèi)的砂漿清除掉，一般20 mm左右深即可，其次按圖紙要求施工穿墻拉結(jié)錨栓(磚墻外錨的端頭待襯墻混凝土強度達(dá)到100%后再緊固刷漆)。

［1］呂西林.建筑結(jié)構(gòu)加固設(shè)計［M］.北京:科學(xué)出版社，2001

［2］殷惠君，王玉嶺，齊亞峰，等.中國國家博物館加固改造工程保護(hù)性拆除施工［J］.施工技術(shù)，2009，38(2)