混凝土无损切割技术在建筑改造中的应用.pdf

402010(07)CONSTRUCTION MECHANIZATION 建筑机械化2010(07)41 采用了混凝土无损切割技术，即采用墙锯或链锯 系统（利用金刚石锯片或金刚石链锯）所产生的 一种对结构无损的混凝土切割技术。该技术产生 于20世纪80年代初的欧洲，90年代陆续进入中国 市场，并在2002年之后的中国许多重点工程中得 到普遍应用。如德国、美国、瑞典、瑞士等在墙 体改造和加固方面已研制出多种成套设备，包括 有液压墙锯、电动墙锯、钻石线锯等等，但价格 昂贵，每台设备在2080多万元。 使用上述设备的切割工艺和传统的敲、凿、 砸和破孔等方法相比有以下几个方面的优点： 技术领先，速度快、切割效率高，遥控操作可实 现水下、危险区域的切割作业；应用范围广， 金刚石绳锯切割不受切割物大小的限制，可任意 方向切割；工艺先进，切口平直，无须后续工 序，对建筑物结构影响小；环境影响小，无震 动、噪声低、无灰尘污染。 2国外主要无损切割设备技术性能 2.1墙锯 如图1所示，墙锯主要由金刚石锯片切割系 统、导向进给系统、操纵控制系统、冷却系统和 动力驱动系统等组成。目前，国外先进国家墙锯 采用的金刚石锯片直径为6001600mm，动力驱 动功率从332kW，最大混凝土切深达730mm， 主要由德国、美国、瑞典、瑞士等国生产。 2.2金刚石绳锯 如图2所示，金刚石绳锯主要由金刚石绳锯 切割系统、导向张紧系统、操纵控制系统、切割 进给系统和动力驱动系统等组成。目前，国外先 进国家绳锯采用的驱动轮直径为280500mm， 动力驱动功率为315kW，绳锯线速度为 2027m/s，最大混凝土切深不限，主要由德 1概述 随着我国城市建设的不断发展，建筑物的 装饰与修缮工作越来越多，如旧城改造、老建筑 物的加固改造、建筑物的移位等等。由于我国这 方面的机械化水平很低，此项工作大部分还停留 在手工作业基础上，特别是建筑物构件的改造和 加固等，主要还是采用手工作业的土办法（敲、 凿、砸和破孔等工艺或开排孔工艺），劳动强度 大、作业效率低、施工进度慢、施工质量差等。 目前国外发达国家在既有建筑改造方面普遍 概要介绍了国外混凝土无损切割技术的发展状况、主要切割设备的技术性能、切割工艺和传统工 艺的比较及在既有建筑改造中的应用示例等。 无损切割；建筑改造；墙锯；金刚石绳锯 混凝土无损切割技术在 建筑改造中的应用 Application of concrete nondestructive cutting technology in building renovation 张华，李鹏 ZHANG Hua，LI Peng (中国建筑科学研究院 建筑机械化研究分院，河北 廊坊 065000) 摘 要 关键词 图1墙锯 国、美国、瑞典、瑞士等国生产。图3所示为金 刚石绳锯的原理图。在绳轮驱动系统中，驱动绳 轮通过液压动力单元驱动绳轮液压马达，使绳链 锯张紧并作往复回转，以切割混凝土。绳锯导向 系统可根据所要切割位置的尺寸结构任意调整并 预先用锚栓固定到建筑结构上。安装在机架上的 各导向轮可根据不同位置的切割需要360方向任 意旋转，以实现金刚石锯绳方向的调整。导向轮 固定在整个机架上，并使金刚石锯绳处于张紧状 态，完成其进给动作。 图2金刚石绳锯 图3金刚石绳锯原理图 1绳锯导向系统；2机架；3绳轮驱动系统； 4液压动力单元 及土体在不同深度的水平位移量，在每层支撑拆 除前后各观测一次，用以监测基坑支护结构和土 体的变形，并目测维护桩的表面有无裂纹产生。 2）纪念馆原馆：目测墙面有无裂纹产生。 3）水西门大街、茶亭东街：临近基坑范围每 隔30m设一沉降点，共布设了13个观测点。 4）北侧两栋住宅楼、云锦博物馆、办公楼： 每个建筑物布设8个沉降观测点，共布设了32个观 测点。 6.2 相关监测结果 基坑：拆撑前后的累计最大水平位移为 32.1mm（小于报警值3挖深）出现在基坑北 侧；其余各点位移均在15.317.2mm之间，均 未超过报警值。 纪念馆原馆：墙壁无新增裂纹产生。 水西门大街、茶亭东街：拆撑前后的道路最 大沉降为36.23mm（小于报警值）出现在茶亭东 街，各点沉降均未超过报警值。 建筑物：建筑物最大沉降为28.2mm，出现 在基坑北侧的住宅楼，各点沉降均在规范范围 内，建筑物表面无明显裂纹产生。 各监测点的监测数据表明，爆破没有对基坑 和周边建筑产生不良影响。 7 结 语 本次爆破共耗费炸药约2t，使用非电导爆 雷管4 000发、导爆管15 000m，爆破总方量约 2 500m3。由于现场精心组织，指挥得当，爆炸中 无哑炮现象，成功率达到了100%，且没有对周边 环境造成不良影响，取得了较好的经济效益和社 会效益，为类似工程的施工积累了经验。 （编辑羌荣生） 中图分类号 TU746 文献标识码 B 文章编号 1001-1366(2010)07-37-03 收稿日期 2010-07-07 3无损切割工艺和传统工艺比较 混凝土无损切割工艺和传统工艺比较见表1。 从表1可看出，无论是从施工效率和速度上、施工 安全性上、对结构影响上、后期修补以及环保、 噪声、污染等方面相比，无损切割工艺较传统工 艺都有很大的优点。 4建筑改造中的应用示例 混凝土无损切割技术在建筑改造中的应用示 Special Topics 专题策划专题策划 Special Topics 402010(07)CONSTRUCTION MECHANIZATION 建筑机械化2010(07)41 采用了混凝土无损切割技术，即采用墙锯或链锯 系统（利用金刚石锯片或金刚石链锯）所产生的 一种对结构无损的混凝土切割技术。该技术产生 于20世纪80年代初的欧洲，90年代陆续进入中国 市场，并在2002年之后的中国许多重点工程中得 到普遍应用。如德国、美国、瑞典、瑞士等在墙 体改造和加固方面已研制出多种成套设备，包括 有液压墙锯、电动墙锯、钻石线锯等等，但价格 昂贵，每台设备在2080多万元。 使用上述设备的切割工艺和传统的敲、凿、 砸和破孔等方法相比有以下几个方面的优点： 技术领先，速度快、切割效率高，遥控操作可实 现水下、危险区域的切割作业；应用范围广， 金刚石绳锯切割不受切割物大小的限制，可任意 方向切割；工艺先进，切口平直，无须后续工 序，对建筑物结构影响小；环境影响小，无震 动、噪声低、无灰尘污染。 2国外主要无损切割设备技术性能 2.1墙锯 如图1所示，墙锯主要由金刚石锯片切割系 统、导向进给系统、操纵控制系统、冷却系统和 动力驱动系统等组成。目前，国外先进国家墙锯 采用的金刚石锯片直径为6001600mm，动力驱 动功率从332kW，最大混凝土切深达730mm， 主要由德国、美国、瑞典、瑞士等国生产。 2.2金刚石绳锯 如图2所示，金刚石绳锯主要由金刚石绳锯 切割系统、导向张紧系统、操纵控制系统、切割 进给系统和动力驱动系统等组成。目前，国外先 进国家绳锯采用的驱动轮直径为280500mm， 动力驱动功率为315kW，绳锯线速度为 2027m/s，最大混凝土切深不限，主要由德 1概述 随着我国城市建设的不断发展，建筑物的 装饰与修缮工作越来越多，如旧城改造、老建筑 物的加固改造、建筑物的移位等等。由于我国这 方面的机械化水平很低，此项工作大部分还停留 在手工作业基础上，特别是建筑物构件的改造和 加固等，主要还是采用手工作业的土办法（敲、 凿、砸和破孔等工艺或开排孔工艺），劳动强度 大、作业效率低、施工进度慢、施工质量差等。 目前国外发达国家在既有建筑改造方面普遍 概要介绍了国外混凝土无损切割技术的发展状况、主要切割设备的技术性能、切割工艺和传统工 艺的比较及在既有建筑改造中的应用示例等。 无损切割；建筑改造；墙锯；金刚石绳锯 混凝土无损切割技术在 建筑改造中的应用 Application of concrete nondestructive cutting technology in building renovation 张华，李鹏 ZHANG Hua，LI Peng (中国建筑科学研究院 建筑机械化研究分院，河北 廊坊 065000) 摘 要 关键词 图1墙锯 国、美国、瑞典、瑞士等国生产。图3所示为金 刚石绳锯的原理图。在绳轮驱动系统中，驱动绳 轮通过液压动力单元驱动绳轮液压马达，使绳链 锯张紧并作往复回转，以切割混凝土。绳锯导向 系统可根据所要切割位置的尺寸结构任意调整并 预先用锚栓固定到建筑结构上。安装在机架上的 各导向轮可根据不同位置的切割需要360方向任 意旋转，以实现金刚石锯绳方向的调整。导向轮 固定在整个机架上，并使金刚石锯绳处于张紧状 态，完成其进给动作。 图2金刚石绳锯 图3金刚石绳锯原理图 1绳锯导向系统；2机架；3绳轮驱动系统； 4液压动力单元 及土体在不同深度的水平位移量，在每层支撑拆 除前后各观测一次，用以监测基坑支护结构和土 体的变形，并目测维护桩的表面有无裂纹产生。 2）纪念馆原馆：目测墙面有无裂纹产生。 3）水西门大街、茶亭东街：临近基坑范围每 隔30m设一沉降点，共布设了13个观测点。 4）北侧两栋住宅楼、云锦博物馆、办公楼： 每个建筑物布设8个沉降观测点，共布设了32个观 测点。 6.2 相关监测结果 基坑：拆撑前后的累计最大水平位移为 32.1mm（小于报警值3挖深）出现在基坑北 侧；其余各点位移均在15.317.2mm之间，均 未超过报警值。 纪念馆原馆：墙壁无新增裂纹产生。 水西门大街、茶亭东街：拆撑前后的道路最 大沉降为36.23mm（小于报警值）出现在茶亭东 街，各点沉降均未超过报警值。 建筑物：建筑物最大沉降为28.2mm，出现 在基坑北侧的住宅楼，各点沉降均在规范范围 内，建筑物表面无明显裂纹产生。 各监测点的监测数据表明，爆破没有对基坑 和周边建筑产生不良影响。 7 结 语 本次爆破共耗费炸药约2t，使用非电导爆 雷管4 000发、导爆管15 000m，爆破总方量约 2 500m3。由于现场精心组织，指挥得当，爆炸中 无哑炮现象，成功率达到了100%，且没有对周边 环境造成不良影响，取得了较好的经济效益和社 会效益，为类似工程的施工积累了经验。 （编辑羌荣生） 中图分类号 TU746 文献标识码 B 文章编号 1001-1366(2010)07-37-03 收稿日期 2010-07-07 3无损切割工艺和传统工艺比较 混凝土无损切割工艺和传统工艺比较见表1。 从表1可看出，无论是从施工效率和速度上、施工 安全性上、对结构影响上、后期修补以及环保、 噪声、污染等方面相比，无损切割工艺较传统工 艺都有很大的优点。 4建筑改造中的应用示例 混凝土无损切割技术在建筑改造中的应用示 Special Topics 专题策划专题策划 Special Topics 422010(07)CONSTRUCTION MECHANIZATION 建筑机械化2010(07)43 a）墙体切割 例见图4所示。 从图4看到，混凝土无损切割设备在建筑改 造中应用越来越广。无论是墙锯还是金刚石绳 锯，比传统的敲、凿、砸等工艺都具有明显的优 势。相比较其它金刚石工具，金刚石绳锯是柔韧 性工具，其不仅可用于切割直板，还可切割异形 板材；不受物体表面形状限制，工作场地要求简 单，可以进行大面积切割；使用金刚石绳锯可以 提高资源利用率，减少对环境的污染。由于具备 这些优势，其市场规模越来越大，应用范围越来 图4混凝土无损切割技术在建筑改造中的应用示例 b）外墙切割 c）平台切割 d）梁柱切割 e）电梯井切割 f）圆形混凝土结构升孔切割 基金项目 国家 “十一五” 科技支撑计划项目(2006BAJ03A09-04) 中图分类号 TU746 文献标识码 B 文章编号 1001-1366(2010)07-0040-03 收稿日期 2010-05-07 （上接第28页） 5）控制系统：铣刨深度可通过液压系统无级 调节；并具有中位启动、工作时防倒退等安全保 护装置，以杜绝事故发生；在更换铣刨刀头时， 可启用铣刨鼓慢转功能，以精确控制铣刨鼓旋转 角度，便于更换刀头。 3主要技术特点 1）前轮液压驱动传动路线为：柴油机驱动 行走液压泵，驱动行走轮边减速机。理论爬坡能 力为50%，可轻易的爬上平板车，转移工地非常 方便。 2）单前轮转向XM35外形尺寸小（整机 长度为2820mm，宽度为1225mm），转弯半径 小，机动灵活，非常适合市政施工。采用单前轮 转向，右转向角度可达70，能够轻松实现沿窖 井盖铣刨。 3）全液压传动，可靠性高当碰到钢筋等硬 物时，液压液压系统自动泄压，避免了传动件的 损坏。 4）多功能具有开挖坑槽、水泥路面拉毛、 沿井盖铣刨的功能。经过优化设计的铣刨鼓侧 板，具有优良的路边铣刨性能。通过快换接头， 可连接手持式液压镐，实现路边及边角地方的破 碎。 （编辑吴学松） 中图分类号 U415.52+6 文献标识码 C 文章编号 1001-1366(2010)07-0028-01 收稿日期 2010-05-04 本文详细地叙述了擦窗机设计的基本原则，设计参数的选取；轨道式、轮载式、悬挂式、插杆式 擦窗机的设计要点等。 擦窗机；主参数；设计；风载荷；整机抗倾覆稳定性 擦窗机设计概述 Design of building maintenance units 兰阳春1，薛抱新2 LAN Yang-chun, XUE Bao-xin (1.上海普英特高层设备有限公司，上海 201108；2.北京凯博擦窗机械技术公司，河北 廊坊 065000) 从20世纪80年代开始,我国从德国、日本、 卢森堡等国家进口擦窗机产品。随着我国高层建 筑的不断发展，20世纪90年代开始，我国逐步进 行擦窗机的自主设计和生产。2003年我国颁布了 擦窗机国家标准，为该产品的发展和进步起 到了积极的促进作用。目前国内擦窗机生产厂家 已发展到十多家，形成了轨道式、轮载式、悬挂 式、插杆式4种型式的系列产品，年产量大约为 400500台套，产值34亿。 1 擦窗机设计的基本原则 1）安全性 擦窗机是高空载人的非标设备， 安全性是设计中首要考虑的前提。 2）可靠性 擦窗机一般安装在建筑物的楼 顶，长年风吹雨淋，设计的传动机构、配套动力 元件（电机、减速机）、电气元件等等，必须经 摘 要 关键词 越广。高性能金刚石绳锯的大规模使用对于提高 建筑结构资源的利用率，降低单位面积的切割成 本和保护生态环境具有十分重要的意义。 （编辑贾泽辉） 表1混凝土无损切割工艺和传统工艺比较 工艺比较混凝土无损切割工艺传统敲、凿、砸和破孔工艺开排孔工艺 施工效率和速度 切割速度快，1台专业切割机 相当于1520台水钻钻排孔速度 施工速度慢，完全靠人海战术 施工速度快过传统敲、凿、砸和破 孔工艺，但远低于切割机的速度 施工安全性 经过合理的计划及完善的施工 方案组合，没有安全隐患 混凝土碎片飞溅，大块混凝土掉 落，对施工人员和周围环境有极大的 安全隐患，一般需要封闭施工场地 钻头贯穿后钻头内芯大块混凝土的 掉落，对施工人员和周围环境有安全 隐患 对结构影响 切割是一种无损、无震动的施 工方式，对结构没有任何破坏 过多的敲击会造成结构的直接破坏 和隐患破坏，极易产生裂缝，对建筑 物造成长久的损坏 钻孔时对结构没有震动破坏，但一 般需要后期整平（敲凿），在后期处 理也会对结构造成震动破坏和隐患 后期修补无需后期修补，直接成型需要钢筋剥离工作和后期整平工作需要大量的后期整平工作 环保、噪声、污染少粉尘、低噪声大震动、大噪声、大粉尘后期整平时有大噪声、震动和粉尘 Special Topics 专题策划综述讨论 Summary Discussion