绳锯无损切割技术在混凝土结构拆除中的应用.pdf

浙江建筑， 第 3 0卷 ， 第 1 1期 ， 2 0 1 3年 1 1月 Z h e j i a n g C o n s t r u c t i o n，Vo 1 3 0，No 1 1，No v 2 0 1 3 绳锯 无损切割技术在混凝土结构 拆除 中的应用 Th e Ap p l ic a t io n o f No n De s t r u c t i v e R o p e Sa w Cu t t i n g Te c h n ol o g y i n De mo l it i o n o f Co n c r e t e St r u c t u r e 卢彬 荣， 潘海龙 LU Bi n r o n g，PAN Ha i l o ng ( 腾达建设 集团股份有限公 司， 浙江 杭州 3 1 0 0 0 9 ) 摘耍 ： 以杭州地 铁 1 号线文化广场站 临时封堵墙拆除工程为例 ， 介绍了绳锯无 损切割技 术的施工工艺和 方法。该方法快速 高效 、 无 震动、 噪声 低 、 无粉尘 污染、 不受形 状限制 ， 具有较高 的推广价值 。 关键词 ： 绳锯无损 切割技术 ； 结构拆 除 ； 深基坑 中图分类号 ： U 2 3 1 3 文献标志码 ： B 文章编号： 1 0 0 83 7 0 7 ( 2 0 1 3 ) 1 1 0 0 4 1 0 3 1 工 程 概 况 杭 州地 铁 1号线 文 化广 场站 位于杭 州 西湖 文化 广 场东 北 侧 ， 中 山 北 路 地 下 ( 文 晖 路 与 朝 晖 路 之 间) ； 该 站为 地 下 3层 上 下 平 行 双 岛 重 叠 式 换 乘 车 站 ， 主体结构 型式 为地 下 3层 单柱 双跨 一 双柱 三 跨现 浇钢筋 混凝土箱 型结构 ， 地铁 1 号 和 3号线 位 于站 台 一 侧 上 下 布 置 ， 同 站 台进 行 换 乘 ； 车 站 设 计 总 长 为 2 7 2 0 8 m， 内净宽 1 9 0 2 6 2 m， 深 2 3 8 2 6 5 m； 车 站共 设 4个 出入 口通 道及 2个 风亭 。 车 站周 边 环 境 及 地下 管 线 复 杂 ， 基 坑两 侧 地 下 管线共有 9类 1 8条( 煤气 、 给水、 电力 电信、 雨污水 管线等) ， 距基坑 1 5 7 m； 东侧建筑物主要为 7层 住宅 ， 其裙 楼为 2层商铺 ( 条 形基 础 ) ， 距基 坑 约 6 m； 西侧为高层或多层建筑 ， 距基坑最近的建筑约 为 8 m。该站 基 坑 基 本 位 于淤 泥 质 粉 质 黏 土 中 ， 底 板位于 一1层淤泥质粉质黏土层 内， 地质条件较 差 。鉴于 车站周 围环境保 护要求 高 ， 主体 基坑 设置 四 道临时封堵墙将长条形大基坑化成五个小基坑， 充分 发挥 小基坑施 工 的“ 空 间效 应 ” ， 并 合 理 安 排施 工 顺 序 ， 以降低对周围环境的影响。总平面图见图 1 。 收稿 日期 ： 2 0 1 3 0 7 0 8 作者简介 ： 卢彬荣 ( 1 9 8 1 一 ) ， 男 ， 浙江 台州人 ， 工程师 ， 从事施工管理工作 。 图 1车站总平面图 基 坑施 工顺序 ： 先开 挖施 工 A、 c、 E基 坑 ， 待 A、 c、 E段 内部结 构顶 板 施 工 完 成并 达 到 设 计 强度 后 ， 再 开挖施 工 B、 D基坑 。 随着基坑 B、 D的土方 开挖 ， 其基 坑两侧 临时封 堵 墙 紧 跟着 进 行 拆 除 ， 拆 除 深度 同基 坑开 挖深 度 ， 相 应 位 置 支 撑 的转 换 严 格 按设 计 要求 进行 。临时封堵 墙采 用 1 0 m厚 C 3 0钢筋 混凝 土地 下连续 墙 ， 深 4 3 m。拆除 工程 量约 2 0 8 0 m 。 2拆除方案 比选 2 1 风 镐 破 除 法 人 工利 用风 镐进行 混凝 土破 除 ， 其 缺点 为 ： 震 动 4 2 浙江建筑 2 0 1 3年第 3 0卷 大 ， 对原结 构破坏 性 大 ； 碎石 纷飞 ， 现场施 工环 境差 ， 施工噪声及粉尘较大 ； 现场需人员和设备较多， 管理 较 难 ； 作业 效率 低 ， 工 期难 以保证 。 因工 程位 于市 中心 ， 噪声 控制 较为严 格 ， 且 该拆 除 工程工期 紧 、 工程 量大 ， 该 方法对 该项 目封堵 墙拆 除 不适宜 ， 只 能作为 其拆 除时 的辅 助性 措施 。 2 2 定 点 爆 破 优点 ： 费用 低 ， 拆 除较快 。 缺 点 ： 审批 手续 复杂 ； 与周边 单位 及居 民协调 难 度 大 ； 后 期清 理难 度 大 ； 因应 力 突 然 释放 ， 对 基 坑 围 护 结构不 利 。 因审批手 续及协 调难 度太 大 ， 难 以实施 。 2 3 机 械拆 除 利 用大 型工 程机 械 设 备 ， 冲破 碎 。由于 该 工 程 施 工场 地等 限制 ， 此 方案基 本无 法实施 。 2 4 绳 锯 无 损 切 割 技 术 绳锯无损切割技术是专门针对切割分离大型钢 筋混凝 土构 筑物 而设 计 的 ( 图 2 ) ， 其 主 要原 理 是 通 过 液压 马达 高速驱 动带 有金 刚石 串珠 的钢 丝绳 索绕 着 被切 割物 体运转 ， 在一 定张 拉力 的作 用下 ， 高 速磨 削被切割物体 ， 产生的磨屑和热量被冷却水带走 ， 最 终 达 到分离 被切 割物体 的 目的 。其施 工 特点为 切割 面光 滑 ， 不受 被切 割物体 形状 和大小 的 限制 ， 能 切割 和拆 除大 型钢筋 混凝 土 构 筑 物 ； 切 割过 程 中的震 动 和噪 音很小 ， 被切 割 体 能在 平 稳 的情 况 下 被静 态 分 离 ； 可以任意方向地切割， 如横 向、 竖向、 对角线方向 等； 切割速度快 、 功率大。 图 2绳 锯 结构 示 意 图 应 用于 该 工程 临时封 堵 墙拆 除 中的优 点 ： 可 根 据起 重设 备性 能及 现 场施 工 情 况 ， 将 封堵 墙 切 割 成 需 要 的大小 ， 采用起 重设 备 吊出 ， 然后 用运 输车运 出 场外进行破 碎。该技术安 全环保 ( 震 动和 噪音很 小、 无碎石、 无灰尘 、 施工环境好 ) 、 作业效率 高( 可 保证施工进度 ) ， 且拆除过程 中相邻 的基坑 围护结 构 ( 地下 连续 墙 ) 基 本不受 影 响 。 缺 点 ： 费用稍 高 。 2 5 确 定 方 案 综合上述 因素 ， 考虑该工程临时封堵墙拆除工 程量 大 、 工期 紧 、 施 工场 地小 、 拆除 安全施 工要 求高 、 周边环境复杂等特点及难点 ， 决定采用绳锯无损切 割法施 工 。 3 施工方法 3 1 施 工工序 绳锯无 损切 割技术 施工 工序 如下 ： 搭设施 工脚 手架一 墨 斗弹线定 位 切割 面一钻 绳 锯机 切割 工艺孔 及每小 块 吊装孔一 绳锯 无损 切割一 混凝 土块 吊装 、 外 运破 碎 。 3 2搭设 施 工脚 手 架 根据 设计施 工工 况 ， 临时封堵 墙切 割时 ， 封堵 墙 一 侧车站 内部结构 已完成 ， 充分利用已完工的结构 层 ， 施工脚手架搭设在各层 的梁板上。施 工钢管脚 手 架 步 距 不 大 于 2 0 m， 立 杆 间 距 纵 向 不 大 于 1 5 m， 横 向间距 不 大 于 1 5 m， 根 据 现 场 实 际 情 况 设 置不小 于两 个 的拉 结 点 ， 以确 保 脚 手 架 的 稳 定 。 平 台外挂 安全 护 网 ， 每 层 施 工平 台均 采 用脚 手 板 铺 设 ， 确保施工安全。脚手架布置见图 3 。 3 3墨斗 弹线定位切 割 面 根据起 重机具 的技术参数 与运输车辆 载重大小 ， 结合施 工工况及现场实 际情 况 ， 确定封 堵墙切 割分块 大小及切割面的具体位置。每层切割高度见图 3 ， 每 小块切割宽度视起重机具的工作幅度和额定起重量 确定 。绳锯 切割缝 宽 只有 约 1 2 m m， 每一 层 第 一 块 切割宜选择靠 中间位置 ， 并切割成微倒梯形， 以确保 顺 利 吊装 。绘 制 每垛 封 堵墙 的切 割 分块 及 顺 序 图 ， 现场按 图采 用 墨 斗 弹 线 在封 堵 墙 上 ( 操 作 面 一侧 ) 标注定位各切割面位置。 3 4钻切割 工 艺孔及 吊装孔 采用金钢石工程薄壁钻机钻绳锯机切割工艺孔 及每 小块 吊装 孔 。根 据 墨 斗 弹 线 定 位 的切 割 面位 置 ， 在每小块墨线交叉点采用钻机钻 4 , 1 o 8孔 ， 作为 切割 工艺孔 。切 割 的每一混 凝土 小块 中上部 位用 钻 机平行 对称 钻 2个 4,1 0 8孔 ( 间距 根 据 小 块 的 宽 度 确定 ) ， 作 为 吊装 孔 。 第 1 1期 卢彬荣等 ： 绳锯无损切割技术在混凝土结构拆除中的应用 4 3 i 1 ； 一 k 切 割 面 r q 混 犍 顶板 _n 钢支撑 雨 In 出 。 戋 j c J I 篓 方开挖面 。o 下一层 、 n ( 站台层) r 童 一 出 ， 畿一 交 下 二 层 r -n 恻 t ， 十 6 r峨 ! 堂 。 第三层土 仅 景 方开挖面 C N 。 操作平台 麓 ， 串 书 书 n 余同 l J j 下三层 8 。 0 = p 书 书 书 十 n 露 、， 畿 交 钢管脚手架 赛 第五层土f一 0 底板 一 方开挖面 ： ： ： 、 方 开 挖 面 临时封堵墙 图 3施 工 工 况 示 意 图 3 5绳 锯 无 损 切 割 3 5 1切 割顺序 根 据基 坑 土方 开挖 进度 逐层 切 割 拆除 ， 即土方开挖至第二道支撑 ( 钢支撑 ) 位置并架 撑 ， 切割 、 、 层 ( 见图 3， 余 同) ； 土方开挖至第 三道支撑 ( 钢支撑 ) 位置并架撑， 切割层 ； 土方开 挖 至第 四道 支 撑 ( 混 凝 土 支 撑 ) 位 置 并 浇 筑 ， 切 割 、 层 ； 土方开挖至第五道支撑 ( 双拼钢撑 ) 位置 并架撑 ， 切割 、 层 ； 土方 开挖至第 六道 支撑 ( 双 拼钢撑 ) 位置并 架撑 ， 切割 层 ； 土方 开挖至基 坑 底 ， 切割层 ； 剩余至基底段采用风镐破除。 3 5 2 固定 绳锯机 、 安 装绳 索用 M 1 6化 学锚栓 固 定绳锯主脚架及辅助脚架 ， 根据 已确定 的切 割方式 ( 切 割方式根据绳锯机型号及现场施工 条件确定 ) ， 将金 刚 石绳索按一定 的顺序缠绕在主动轮及辅助轮上 。 3 5 3 切割 在切割前对绳锯机进行试转和空转 ， 确定设备运转 、 水源供应正常的情况下 ， 方可切割。 切割 时 ， 先 竖 向进 行 切 割 ， 竖 向切 割 完成 后 ， 用 钢 丝 绳从 吊装 孔穿 透挂 至起 重机 吊钩上并 启 动起重 机受 力 ， 才 可开 始 切割该 小块 下方 水 平 向切线 。 在 临 时封 堵墙 拆 除 过 程 中 ， 部 分位 置 混凝 土无 法采用金刚石绳锯机切割( 如紧靠 围护结构和基底 段 ) ， 可采用液压墙锯机切割或人工风镐凿除。 3 6吊装 、 外运破碎 吊装 前 ， 现场施工技 术人 员必须 根据 钢筋混凝 土 块的大小 ， 理论计算出该混凝土块的重量， 以指导起重 机操作员 ， 选择最佳的起 吊方式 ( 即根据工作幅度， 选 择最佳的主臂长度， 以达到最佳 的起重效果) ； 如混凝 土块过重 ， 超 出起 重机 的允许 起重 量 ， 必须 停止 起 吊 ， 选择合适 的起重设备 ， 或减少 单个混凝 土块 的大小 ， 以 符合 吊装要 求。每一块 混凝 土切 割单元起 吊时 ， 速 度 要 均匀 ， 构件要平稳 ， 混凝 土块下放时须慢 速轻放 。每 块 混凝土 块先 吊装 至基坑 一侧 的空 地上临 时堆放 ， 一 层 混凝土 块全部切 割 吊装 完成后 ， 再集 中用 吊车配合 平板车运到场外集中， 用炮锤分解。 4应 用 效 果 文 化 广场 站 共计 4道 临 时封 堵 墙 ， 每 道拆 除工 程 量 约 5 2 0 I n ， 采 用 1台 绳 锯 机 每 层 混 凝 土 ( 高 2 5 m、 宽 2 1 5 m 一层 ， 约 5 4 I n ) 从钻 孔 、 切割 、 吊装 全 过程 平均 约为 23 d ， 基 坑 两 侧 封 堵 墙 拆 除进 度 完全符合土方开挖施工进度并对其不加干扰。切割 过程中不存在震动问题， 对保 留结构无 冲击 ， 不会产 生微细裂缝而影响结构受力和使用寿命 ， 这是 以往 的传统拆 除 办法 无 法 做 到 的 。工 程位 于 闹市 区 ， 切 割 过程 中噪音 很 小 ， 且 无 震 动 、 灰 尘 ， 未 接 到一 起 因 拆 除引起 的投诉 ， 社 会 效 果 良好 。无 损 切 割工 艺 具 有技术可靠 、 工作效率高 、 作业强度低、 文明施工等 诸 多优点 ， 在 该工 程应 用 中均 得 到 了充 分体 现 。 在 经济效 益方 面 ， 如单纯 从拆 除 角度分 析 ， 切割 工 艺较传 统 风镐凿 除 工艺成 本相 对偏 高 。结合 该项 目施工特点综合分析 ， 如采用传统风镐凿除， 因其拆 除进 度较 慢且 干扰 较大 ， 对基 坑 土方开 挖影 响较 大 ， 导致挖土机械停工窝工时间较多， 使用效率大大降 低 ， 增加了工程费用 ； 同时其施工噪声及粉尘较大 ， 周 边居 民投诉 并被 环保 部 门责令 停工 整改 的几 率较 大 ， 由此带来的经济损失不可估量 ， 也带来不 良社会 影 响 ； 以上额 外增加 的费用 ， 采用无 损 切割工 艺则 可 以避免 。 因此 ， 采 用 无损 切 割 工 艺 综 合经 济 效 果 要 高 于人工 风镐 凿 除工艺 。 5 结 语 文化 广场 站临 时封堵 墙拆 除应 用绳 锯无 损切 割 技术 取得 了较 好 的效 果 ， 技 术 上 可 行 ， 经 济 上 合理 。 该工 艺还 应用 于车 站 的钢 筋 混凝土 支撑拆 除 和 出入 口墙体开孔工程 ， 充 分证明 了该项 工艺的先进性。 随着机械制造水平的提高， 它必将替代强击凿破施 工的传统方式 ， 成为类似拆除工程施工的主导力量。