静态破碎技术在现浇混凝土结构拆除施工中的应用

静态破碎技术在现浇混凝土结构拆除施工中的应用

杨光旭 ,蒋家梁,宋俊成,张洪涛,夏勇

中建八局第三建设有限公司 江苏南京 210046

摘要：随着我国城镇化进程的不断推进，人们居住、生活空间和服务设施的刚性需求剧增，同时，随着我国城市产业结构的不断调整升级和经济社会发展要素在空间上的重新配置，很多城市老旧区域的活力丧失和空间价值弱化，城市自身发展亦在经历吐故纳新的阶段。在城市用地存量博弈的基础上，城市更新的概念应运而生，而城市更新的类型主要包括三大类：综合整治、功能改变、拆除重建。拆除重建以其彻底性更是超大城市释放土地潜能、优化城市结构、提升城市功能及破解发展瓶颈的主要途径之一。但是现浇钢筋混凝土的拆除有事高耗能、高污染的工程，在城市及对环境影响要求较高的地区的拆除就必须优先考虑低振动、无扬尘、较小噪音的静态破除施工技术。

关键词：静态破碎；现浇钢筋混凝土；拆除施工；环境影响

一、引言

城市既有建筑结构拆除不同于普通建构筑物拆除工作，其特点是：1、结构拆除往往是局部拆除，且拆后重新建造，原结构类型多样，工作环境不同等因素，导致拟拆除结构的安全评估不足；2、市内结构拆除环境复杂，往往在繁华商业区、旅游区、居民区附近，对安全文明施工的要求极高。因此，必须探索应用现浇钢筋混凝土结构静态破除施工相关技术，在此基础上，笔者作为深耕基础设施施工技术领域的从业者，结合相关工程实践经验，总结应用了对拆除结构承载力要求低，施工震动小，噪声、扬尘控制相对简单的静态破碎施工技术，用于对安全文明施工影响较为敏感的无筋或有筋混凝土、石结构建构筑物拆除[1]。

二、工程概况/研究的目的

重庆市朝天门广场位于重庆市两江交汇处的朝天门广场，是重庆市两江四岸的核心区域,北侧为两江交汇点，南侧为重庆地标建筑来福士广场，西侧为嘉陵江码头，东侧为长江码头。待拆除改造的朝天门广场（即原重庆市规划展览馆）建筑面积60673m2。改造后建筑功能以配套共享空间为主，面向市民及游客开放，建筑内部空间与朝天门广场空间将为市民及游客提供休闲、娱乐、体验、观江、码头客运等服务功能。

图2.1.1 拆除范围轴侧图

原结构为地上四层钢筋混凝土框架结构，最大建筑高度为21.1m，基础采用桩基础，结构重要性系数为1.1，抗震设防烈度为6度。项目拆除工程涉及原有结构、建筑装饰、门窗、设备、机电管线、通风、给排水、屋面附属等拆除工作，拆除范围内已进行了商铺搬迁，已进行断电、断水处理，剩余物品不存在危险化学品、爆炸物等危害性大的物品。拟拆除部分结构设计主要参数信息见表2.1.1所示。

表2.1.1 拟拆除部分结构设计主要参数信息

项目地处重庆市的核心商业旅游文化区，人流量大，周边环境复杂。其结构拆除对安全、噪声、扬尘、环境保护等控制及其严格，严重制约其拆除施工进度，需把其作为重要控制指标。由于是局部改造，在结构改造过程中势必会对拆除界面位置的结构、钢筋、防水等造成破坏，其后期施工时与原结构相接处的防渗漏等措施是关键点。板、梁局部改造，需要拆除梁板的支撑，使板、梁形成悬挑构件，然而原设计不是以悬挑构件配筋，涉及结构反向支撑，防止梁和板根部开裂而影响结构安全和使用功能。

三、工程重难点/研究的方法

拆除施工前，先拆除既有结构装饰层及分隔墙，如属于局部拆除的，尚需将拆除区域与保留结构完全分隔，再在拆除区域内搭设满堂模板支撑架，支撑架设计需考虑结构自重及施工荷载，搭设支模架的目的是承接破碎的混凝土块。

结构钻孔采用直径38mm的钻头。楼板拆除需在临近梁位置一侧水钻开孔，形成临空面，再在板墙面按照纵横300mm间距，梁顶250mm间距设置装药孔；结构柱装药孔的竖向间距为500mm，每个截面装药孔的间距为150mm～300mm；装药孔深度不小于构件尺寸的3/4 [2]。钻孔内余水和余渣清理干净后装填破碎剂。在容器内添加22-32%（重量比）左右的水，再放入破碎剂拌和均匀成粘稠状，用喷枪将破碎剂注入装药孔内，孔口无需封堵，静置3～10h即可将拆除物胀裂。用焊枪割断钢筋，即可分块吊运出场 。

四、施工工艺流程/研究的过程

（一）施工工艺流程

钢筋混凝土结构静态破除施工技术工艺流程，详见图4.1.1所示。

图4.1.1 钢筋混凝土结构静态破除施工技术工艺流程图

（二）实施工艺要点参数

1.施工准备

正式施工前，需收集拟拆除结构竣工图等资料，了解清楚原结构尺寸、构造等信息。结合结构尺寸、吊装设备型号、建筑高度等选择合适位置利用水钻开设吊装孔，尺寸为4m*4m，将支撑架材料等材料转运至楼层内存放，每层材料运输完成后继续向下开孔吊运下一层材料。满堂支撑架采用盘扣架，立杆规格为Φ60×3.2mm、横杆规格为Φ48×2.75mm、斜杆规格为Φ42×2.75mm及配套顶底托，双钢管背楞，40mmX90mm木方次背楞，15mm厚木模板，模板采用废旧模板即可，支撑架搭设需满足《建筑施工承插型盘扣式钢管支架安全技术规程》JGJ/T231-2021要求。

现场标记出拆除线位置，采用风镐将甩筋位置梁板、剪力墙的混凝土凿出，保留钢筋（钢筋暂不切断），便于后期与新建结构锚固。在阶梯状楼层结构拆除时，可在上下之间搭设滑槽转运建渣，滑槽底部采用棉被做缓冲，下部支架采用型钢焊接，滑槽采用2mm厚钢板焊接，宽600mm，深度300mm。

图4.2.1 滑槽示意图

为减小外墙拆除过程中震动，必要时在外墙内侧设置砂槽，装砂高度300mm，砂槽沿墙长通长设置。同时需对，对保留结构进行支撑加固，设置沉降及位移监控量测点，监测方案报监理单位、设计单位、建设单位共同审核通过后实施，施工加强过程结构变形、开裂的检查[3]。

2.梁板拆除施工

为控制破碎效果，在楼板破碎前以梁跨为单元，距离梁边100mm用φ50水钻钻孔，贯穿楼板，形成楼板膨胀临空面[4]。采用φ38水钻在梁及楼板上开膨胀孔，楼板间距300*300mm，梁顶间距为250mm，膨胀孔深度为不小于构件尺寸的3/4，钻孔内余水和余渣吹扫干净后装填破碎剂。

图4.2.2 楼板开孔示意图

在容器内添加22-32%（重量比）左右的水，再放入破碎剂拌和均匀成粘稠状，用喷枪将破碎剂注入装药孔内，孔口无需封堵，静置3～10h即可将拆除物胀裂。胀裂后的梁板钢筋用氧气乙炔切割，局部需要采用风镐破除，分块人工装运，小推车转运至吊运点，集中吊运出场，或采用溜槽转移至下一层（不影响本层施工），在吊运出场。现浇楼梯拆除采用同楼板拆除方式一样，逐跑破除，先拆除梯步，后拆除纵梁。

3.柱墙拆除施工

破碎前，采用已搭设的盘扣式满堂脚手架铺设钢跳板作为操作平台。结构柱装药孔的竖向间距为500mm，每个截面装药孔的间距为150mm～300mm（确定破碎孔数量），装药孔深度不小于构件尺寸一半的3/4。外墙拆除前先用绳锯或水钻将拆除部分与保留部分分隔开，再利用脚手架在墙面按照纵横300mm间距，深度不小于3/4墙厚设置装药孔，钻孔内余水和余渣吹扫干净后装填破碎剂。

在容器内添加22-32%（重量比）左右的水，再放入破碎剂拌和均匀成粘稠状，用喷枪将破碎剂注入装药孔内，孔口无需封堵，静置3～10h即可将拆除物胀裂。胀裂后的梁板钢筋用氧气乙炔切割，局部需要采用风镐破除，分块人工装运，小推车转运至吊运点，集中吊运出场，或采用溜槽转移至下一层（不影响本层施工），在吊运出场。墙面拆除尽量让建渣向结构内侧倾倒，为减小震动，在室内侧设置砂槽，装砂高度300mm，砂槽沿墙长通长设置。最后砂槽内砂及砂槽全部与建渣清运出场。

4.主要施工要点

（1）高效安全的破碎材料，产品执行建材行业标准JC506-2008《无声破碎剂》，性能指标如表4.2.3所示 ：

表4.2.3 破碎剂性能指标

（2）必须了解清楚原结构设计及施工、使用参数，合理安排拆除顺序。

（3）结构拆除前需断水、断电、断气，装饰层（含楼板铺装层）、管线、机电设备等拆除完成，保留结构部分临近跨搭设支撑架进行加固，确保施工安全。

（4）施工过程中支撑架及脚手架搭设应满足《建筑施工承插型盘扣式钢管支架安全技术规程》JGJ/T231-2021要求。

（5）膨胀剂的型号须按施工环境温度、拆除物材质构造选择合适的型号，不得随意互用。检测参数为凝结时间和膨胀压，初凝时间不早于10min，终凝不得迟于120min。存放在干燥处，严防受潮，不开袋不受潮的情况下，保存期为一年。

（6）膨胀剂具有一定腐蚀性，搅拌时的搅拌需用机械或戴橡胶手套，做好个人防护。为加快进度，提高胀裂效果，5℃以下施工可用30℃左右的水拌和[5]，春、夏、秋季不必养护，冬季可用草席等物覆盖保温。

（7）填孔之前必须将孔清理干净，不得有水和杂物，充填作业可以打胶枪，灌孔必须密实，不必堵塞孔口。水平或倾斜要用干稠的胶泥状HSCA搓成条塞入孔中并捣实，搅拌后的浆体必须在10分钟内充填在孔内。

（8）灌浆时到裂纹发生前，施工人员必须戴防护眼镜并不得对孔直视，以防万一发生喷浆伤害眼睛，碰到皮肤或眼睛要立即用水冲洗，到医院就医，并告知被强碱性物质接触，PH=14。

（9）拆除过程中要加强保留部分结构的沉降及位移监测，加强过程结构变形、开裂的检查。

五、结语

应用静态破除的施工技术对钢筋混凝土现浇结构进行拆除，在拆除区域下部搭设模板支撑架，破除物及时吊运，不仅能大大降低对拟拆除结构的承载能力要求，提高施工安全系数，同时，也能减小结构震动带来的安全隐患。利用破碎剂的膨胀作用，经3~24小时即可在无振动、无燥声、无扬尘、无有害气体的状态下将混凝土胀裂。再配合水钻开设吊装孔、临空面及装药孔，剪力墙内侧减震砂槽等措施，极大的减小了噪声及扬尘污染，社会效益显著。

此外，我们还应注意到，静态拆除技术对膨胀剂的类型、施工工艺、施工间歇时间等均提出了较高的要求[6]，如何确保破碎拆除效果，除了选择技术熟练的技术工人、进行拆除工艺试验外，如何建立有效的静态破碎施工技术规程、标准指导施工仍然任重道远。

参考文献

[1]王贵.复杂环境下低层框架结构楼房拆除爆破.王渊.孙国利.马保才.魏正.工程爆破.2022.28(04)

[2]钟振.混凝土静态破碎剂膨胀性能及其破碎孔径优化[J].杨熙华.顾杨圣.娄荣.夏才初.包春燕.三峡大学学报(自然科学版). 2021(04)

[3]王超.混凝土框架结构拆除改造施工模拟及监测研究[J].唐冬玥.黄建锋.李建刚.工业建筑.

[4]薛志翔.钢筋混凝土静态破裂试验研究[D]. 安徽理工大学 2017

[5]姜智盛.混凝土块体静态破碎试验研究[J]. 郑文忠.李瑞森.侯晓萌.哈尔滨工业大学学报. 2020(06)

[6]于永锋.压力作用下的混凝土静态破裂试验研究[D].安徽理工大学 2017