建筑機(jī)械拆除施工方法研究

周 洲

(四川蜀渝石油建筑安裝工程有限責(zé)任公司，四川 成都 610017)

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建筑機(jī)械拆除施工方法研究

周 洲

(四川蜀渝石油建筑安裝工程有限責(zé)任公司，四川 成都 610017)

簡(jiǎn)要分析了目前國(guó)內(nèi)外建筑常見(jiàn)的拆除機(jī)械以及一些先進(jìn)的機(jī)械拆除施工方法，并以具體工程為例，對(duì)機(jī)械拆除的施工方法進(jìn)行了探討，指出我國(guó)拆除施工方法比較落后，需要大力發(fā)展拆除施工技術(shù)。

拆除機(jī)械，共振法，氣切法，達(dá)摩落施工法

隨著我國(guó)近三十年來(lái)城市建設(shè)的不斷發(fā)展，建筑物總量在不斷增加的同時(shí)，廢舊建筑物所占的比例也在逐步上升，每年都有大量的廢舊建筑物需要被拆除。傳統(tǒng)建筑拆除過(guò)程中很少考慮環(huán)保等因素，隨著社會(huì)的發(fā)展，人們也越來(lái)越認(rèn)識(shí)到保護(hù)生態(tài)環(huán)境的重要性，由此可見(jiàn)，傳統(tǒng)拆除行業(yè)中的過(guò)度資源消耗已經(jīng)落后，著眼未來(lái)，逐漸會(huì)被淘汰。機(jī)械拆除法應(yīng)用于拆除行業(yè)在近年來(lái)已經(jīng)被國(guó)內(nèi)外專家，學(xué)者以及拆除公司證實(shí)是一種環(huán)保，可持續(xù)，并且在噪聲，揚(yáng)塵控制等方面有著先天優(yōu)勢(shì)的方法。

1 國(guó)內(nèi)外建筑機(jī)械拆除現(xiàn)狀

1.1 國(guó)內(nèi)外拆除機(jī)械的發(fā)展現(xiàn)狀

目前國(guó)內(nèi)外常見(jiàn)的拆除機(jī)械有起重機(jī)，重錘擊，挖掘機(jī)，鏟運(yùn)機(jī)等。專業(yè)拆除裝置包括液壓破碎鉗，混凝土破碎鉗，液壓剪，液壓鉆等[1]。全球知名工程機(jī)械商例如CAT，沃爾沃，日立，現(xiàn)代均有生產(chǎn)。在我國(guó)，規(guī)模最大也最具有代表性的機(jī)械廠商例如三一重工，徐工集團(tuán)等也能生產(chǎn)，但生產(chǎn)出來(lái)產(chǎn)品的技術(shù)水平及利潤(rùn)都落后于國(guó)外。

1.2 智能機(jī)器人用于機(jī)械拆除施工

機(jī)械拆除隸屬于建筑工程，也是高危作業(yè)。國(guó)外經(jīng)過(guò)多年發(fā)展，最早研究出拆除智能機(jī)器人，能夠用于拆除工程，冶金工業(yè)等行業(yè)。瑞典布魯克公司開發(fā)研制的多功能機(jī)器人各項(xiàng)技術(shù)處于世界領(lǐng)先地位，是目前世界上最大的拆除機(jī)器人供應(yīng)商[2]。

智能拆除機(jī)器人的優(yōu)勢(shì)在于能夠節(jié)能，安全的完成拆除作業(yè)中的危險(xiǎn)工作，能夠適應(yīng)沙土地面，泥濘地面以及坎坷不平的廢墟地面等各種地形。智能拆除機(jī)器人最關(guān)鍵技術(shù)是拆除作業(yè)能力，能夠根據(jù)拆除對(duì)象自我調(diào)整拆除方案，提高拆除效率，并且保證機(jī)器人穩(wěn)定，高效率的進(jìn)行工作。

隨著國(guó)內(nèi)拆除行業(yè)設(shè)備逐漸朝著機(jī)械化，智能化發(fā)展，智能機(jī)器人能夠勝任的工作更多，能夠適應(yīng)的作業(yè)環(huán)境會(huì)越來(lái)越廣。部分構(gòu)筑物如橋梁，海底隧道等涉及到水下施工作業(yè)，水下拆除施工也是未來(lái)機(jī)器人的發(fā)展方向。

1.3 兩種國(guó)內(nèi)新興的機(jī)械拆除技術(shù)

1)共振法用于機(jī)械拆除。國(guó)內(nèi)有一種新技術(shù)進(jìn)行建筑物的機(jī)械拆除，采用共振[3]的方法，在待拆除墻體上安裝共振器，測(cè)出墻體的自振頻率，然后利用共振器使墻體振動(dòng)，當(dāng)施加的外荷載頻率與墻體達(dá)到一致時(shí)，引起墻體的共振，破壞墻體，導(dǎo)致墻體脫落。共振法的使用過(guò)程中，鋼筋和墻體能夠比較輕易分開，這給廢舊建筑材料的回收帶來(lái)極大的便利。共振激振器在工作中能夠多次重復(fù)使用，成本能夠多次少量分?jǐn)偟讲鸪^(guò)程中。不過(guò)目前共振法拆除建筑物處于實(shí)驗(yàn)室理論當(dāng)中，還處于理論階段，大規(guī)模商用還有待進(jìn)一步的研究。共振法與傳統(tǒng)的機(jī)械拆除，爆破拆除相比較，不會(huì)產(chǎn)生粉塵，也不會(huì)產(chǎn)生噪聲。系統(tǒng)達(dá)到共振時(shí)，激勵(lì)輸入機(jī)械系統(tǒng)的能量最大，墻體達(dá)到最大的位移變化，能夠充分利用共振器釋放的能量，能量的利用效率達(dá)到最高。

2)氣切法用于機(jī)械拆除。氣切法原理是采用氧—乙炔或者氧氣通過(guò)割矩燃燒產(chǎn)生的高溫融化混凝土，然后切割混凝土。氣切法目前廣泛應(yīng)用于金屬的切割，通過(guò)改進(jìn)，可以用于切割磚石，混凝土等。乙炔燃燒中心溫度可以高達(dá)3 600 ℃，超過(guò)了混凝土的熔點(diǎn)。氣切法是采用高溫融化進(jìn)行切割，不會(huì)產(chǎn)生噪聲，也不會(huì)有爆破法產(chǎn)生的煙塵，屬于可持續(xù)發(fā)展的拆除工藝。但是目前這種技術(shù)只是在小范圍內(nèi)應(yīng)用，如果未來(lái)有大量采用這種技術(shù)的拆除實(shí)例，有可能改變國(guó)內(nèi)拆除作業(yè)方法的現(xiàn)狀。

1.4 國(guó)外機(jī)械拆除的運(yùn)用

1)“TECOREP”拆除系統(tǒng)。大成建設(shè)的“TECOREP”系統(tǒng)[4]，首先在酒店的頂樓通過(guò)搭設(shè)圍護(hù)結(jié)構(gòu)，類似于給酒店大樓搭設(shè)一頂帽子。在帽子中通過(guò)操作液壓千斤頂來(lái)控制帽子的升降。根據(jù)數(shù)據(jù)的統(tǒng)計(jì)，采用這種施工方法，可以在無(wú)損大樓外觀的前提下，緩慢的拆除了這棟大樓。跟傳統(tǒng)拆除施工方法相對(duì)比，幾乎沒(méi)有揚(yáng)塵，并且降低了噪聲，對(duì)周圍居住區(qū)的影響大大降低。千斤頂控制的垂直下落裝置還裝配有電力回收裝置，將帽子下落過(guò)程中的重力勢(shì)能轉(zhuǎn)換為電能。重力勢(shì)能跟帽子的質(zhì)量成正比，也跟產(chǎn)生的電力成正比關(guān)系。如果用直觀的數(shù)據(jù)，噪聲比傳統(tǒng)施工方法降低20 dB，節(jié)約的電力可利用于垂直運(yùn)輸。

2)達(dá)摩落施工法。鹿島建設(shè)公司開發(fā)的達(dá)摩落施工法是從建筑物的底層開始對(duì)建筑物進(jìn)行拆除，建筑會(huì)緩慢地越變?cè)桨?。達(dá)摩落施工法的主要思路是在建筑底層的所有框架柱上面安裝液壓千斤頂，并在拆除之前對(duì)建筑物安裝圍護(hù)墻，圍護(hù)墻的作用是提高建筑物的橫向抗傾覆能力。眾所周知，日本是島國(guó)，整個(gè)國(guó)家處于太平洋地震帶上，每年會(huì)發(fā)生大量的中等及以上有感地震，施工期間樓層的安全性系數(shù)需要驗(yàn)證。提高橫向抗傾覆能力能有效抵抗拆除過(guò)程中地震對(duì)建筑物安全的影響。核心墻體安裝之后，將建筑物的每個(gè)框架柱由液壓千斤頂立起來(lái)，降低其中一個(gè)，然后將框架柱切掉，又將液壓千斤頂升上去，如此重復(fù)，直到樓層降低，這種方式拆除建筑對(duì)周圍建筑影響較小。

根據(jù)數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)，采取達(dá)摩落施工法最多降低的揚(yáng)塵量在10%～50%之間。因?yàn)槭窃诘孛媸┕?，不?huì)有建筑廢料從拆除層拋下，幾乎不會(huì)有噪聲和震動(dòng)。這種施工方法能夠提高機(jī)械的使用效率，降低二氧化碳的排放量，而且能夠極大提高廢舊建筑材料的利用率。

2 工程實(shí)例

2.1 工程概況

主體結(jié)構(gòu)6層，局部六躍七框架結(jié)構(gòu)，建筑高度22.54 m?？偨ㄖ娣e5 613.29 m2(商場(chǎng)面積1 729.28 m2)，此建筑屬于商住兩用樓，1層及2層為商鋪，3層以上為住宅樓，中間部分單體跨7層。按照7度抗震設(shè)防，建筑類別為三類，工程等級(jí)為三級(jí)，耐火等級(jí)為二級(jí)。

2.2 基本拆除方案的選擇

該單元樓總高23 m左右，呈左右對(duì)稱結(jié)構(gòu)。總高約24 m的樓房，其拆除方案可以使用大型機(jī)械進(jìn)行逐層拆除，人工清除廢渣的施工方法。因?yàn)槟壳暗拇笮蜋C(jī)械最高可以達(dá)到30 m左右，本套樓房符合大型機(jī)械的拆除要求，因此施工方案采用大型機(jī)械破拆。

2.3 拆除前的準(zhǔn)備工作

小區(qū)處在市中心位置，處于交通要道，拆除施工前應(yīng)該做好建筑周邊的構(gòu)筑物處理工作。建筑物周邊的構(gòu)筑物除了必須保留的以外，應(yīng)該盡可能在進(jìn)場(chǎng)時(shí)將其拆除。

2.4 施工作業(yè)

1)標(biāo)準(zhǔn)層的拆除。拆除時(shí)根據(jù)JGJ 147—2004自上而下，分段拆除，先承重結(jié)構(gòu)，后非承重結(jié)構(gòu)[5]。該樓屬于框架結(jié)構(gòu)，拆除的順序應(yīng)選擇為屋頂→板→墻→梁→柱→基礎(chǔ)。

房屋的高度約為23 m，拆除高度小于ZAXIS450最大工作高度，因此不需要采用墊高法增加工作高度，挖掘機(jī)采用ZAXIS450。

大型拆除工具進(jìn)場(chǎng)前，先對(duì)該樓采取室內(nèi)拆除。室內(nèi)拆除包括不能帶走的如裝修，水，電，燃?xì)夤艿?，網(wǎng)線等。管道網(wǎng)絡(luò)拆除時(shí)應(yīng)當(dāng)請(qǐng)專業(yè)公司的人來(lái)審核改造設(shè)計(jì)的線路并且截?cái)喙芫€，保證拆除時(shí)安全。

拆除施工隊(duì)進(jìn)場(chǎng)，挖掘機(jī)前安裝加長(zhǎng)臂液壓剪，機(jī)械拆除躍層部分屋頂。拆除屋架之后，拆下的屋架混凝土塊要用普通液壓剪進(jìn)行二次粉碎，并剝離出里面的鋼筋，回收。頂層屋架拆除后，先將躍層部分鋼筋混凝土柱，梁先拆除掉。

拆除躍層部分外墻，首先用機(jī)械液壓錘拆除外墻，車身在外，錘頭深到建筑物內(nèi)部，拆除外墻體時(shí)嚴(yán)格注意墻體的倒向，渣土和墻體破碎物都嚴(yán)禁向外掉渣。當(dāng)躍層部分外墻拆除完后，再拆除內(nèi)墻。

墻體拆除后開始拆除躍層部分的梁。拆除躍層屋架時(shí)，加長(zhǎng)臂液壓剪破壞掉了部分梁，剩余的小型梁體可以采用液壓錘破壞梁體的一段，將梁四周外皮打掉以后，再使用氧—乙炔切割鋼筋，切斷掉一根梁，如此反復(fù)，直到所有梁體全部掉下。

接下來(lái)拆除躍層部分的柱子。采用液壓剪首先在柱的柱根部分打一個(gè)鍥口，再用液壓錘剪把上段壓倒，最后用鋼絲繩將上段拉倒。依次將所有的柱子都拆倒完畢后將柱子破碎，分離成小的混凝土運(yùn)送至底層。

拆除躍層部分混凝土底板選擇人工風(fēng)鎬敲打拆除，但拆除時(shí)必須非常注意，樓板一旦打通，容易出危險(xiǎn)，因此嚴(yán)禁人員或材料匯集在樓板上，操作人員必須系好安全帶。

躍層部分完全拆除后，拆除躍層部分腳手架，然后開始準(zhǔn)備拆除6層，此時(shí)整個(gè)6層由左部及中部以及右側(cè)組成。左部及右側(cè)的屋架梁尚未拆除，大型機(jī)械不方便開入。

6層樓部分屋架梁尺寸與躍層部分大同小異，為加快拆除進(jìn)度，采用加長(zhǎng)臂液壓剪，剪下框架梁，但注意操作的時(shí)候要特別小心，防止梁臂坍塌。拆下梁體后，采用人工風(fēng)鎬破壞掉梁體，再通過(guò)外掛施工電梯運(yùn)送至底層。

6層屋架梁拆除以后，先用小型液壓錘拆除掉所有墻體。拆除過(guò)程中密切注意墻體的倒向，先拆除內(nèi)墻，最后再拆除外墻體。然后將破碎機(jī)吊運(yùn)至6樓，采用GB501小型破碎機(jī)用于搗碎建筑物的墻，柱，梁等主要承重結(jié)構(gòu)，使其坍塌以及建筑物塌后解體破碎。破碎機(jī)只拆除位于建筑物內(nèi)部的柱子，邊柱仍應(yīng)采取破碎機(jī)打擊柱下部造成鍥口，再采用鋼絲繩把上段拉倒，注意傾倒方向一定要向建筑物內(nèi)部，再剝離掉混凝土，通過(guò)垂直運(yùn)送設(shè)備轉(zhuǎn)運(yùn)至底層。

整個(gè)6層是現(xiàn)澆混凝土板結(jié)構(gòu)，板比較薄，通常厚度在10 mm左右，且人機(jī)都要在板上作業(yè)。一旦樓板被壓垮，人機(jī)都有可能掉到下面一層。我們采用200型的液壓錘進(jìn)行板的拆除作業(yè)。拆除作業(yè)時(shí)，液壓錘的拆除方向從左側(cè)副樓沿著主樓方向行進(jìn)，最后行進(jìn)至拆除右側(cè)副樓，可以利用拆除板作業(yè)時(shí)產(chǎn)生的渣土堆積成堆，最后拆除機(jī)器沿著渣土開進(jìn)至5樓。板拆除作業(yè)時(shí)，先拆除6層與5層之間的樓梯，左右側(cè)副樓均有一部單跑樓梯，可采用的方法是通過(guò)風(fēng)鎬破壞掉樓梯部分混凝土，拆除時(shí)從上到下使用風(fēng)鎬，空壓機(jī)逐段拆除，待樓梯混凝土全部都拆除掉后，再割斷鋼筋，整塊下落至5層。

5層與4層均為標(biāo)準(zhǔn)層，拆除方法和6層一樣。3層有一個(gè)不規(guī)則形狀的露臺(tái)。拆除露臺(tái)時(shí)，因?yàn)槁杜_(tái)部分開間相對(duì)較大，拆除方法與標(biāo)準(zhǔn)層無(wú)異，但露臺(tái)部分沒(méi)有屋頂，拆除順序按照先拆除邊柱，再拆除隔墻，最后液壓錘拆除混凝土板。邊拆除邊清渣。

2)商業(yè)鋪面的拆除。2層與1層均為商鋪，商鋪開間比較大，可以直接用裝載機(jī)吊裝小型改裝破碎錘的挖掘機(jī)至2層樓板。挖掘機(jī)的型號(hào)采用CAT306E2，破碎錘型號(hào)選擇GB120E。

整個(gè)商鋪內(nèi)沒(méi)有隔墻，所以機(jī)械能夠直接在商場(chǎng)內(nèi)部開動(dòng)。此時(shí)2層商鋪內(nèi)，建筑結(jié)構(gòu)僅剩了混凝土柱，起維護(hù)作用的外墻，住宅出入口附近的衛(wèi)生間，以及露臺(tái)東側(cè)客廳，臥室的隔墻。

將改裝后的挖掘機(jī)先開進(jìn)露臺(tái)西側(cè)的衛(wèi)生間，拆除衛(wèi)生間周圍的墻體。然后開至露臺(tái)東側(cè)的住宅部分，用破碎錘拆除掉內(nèi)墻部分。拆除外墻時(shí)，為了保證外墻絕對(duì)向內(nèi)倒，此時(shí)東側(cè)外墻有多根柱子，柱子與柱子之間的間隔在6 m左右，可以先在墻下側(cè)打鍥口，然后用鋼絲綁在液壓錘上，機(jī)械向后退，將外墻向內(nèi)拉倒。

外墻拆除完畢，開始沿著露臺(tái)東側(cè)按順序拆除混凝土柱，拆除的方法仍然是先用破碎錘破碎掉柱子底部的混凝土，再通過(guò)改裝的液壓鉗剪斷部分鋼筋，最后再打掉柱子上側(cè)部分混凝土，再通過(guò)拉倒的方法拆除柱子。柱子拆除后，割掉柱子頭裸露在外的鋼筋，再用破碎錘對(duì)板進(jìn)行破拆，破拆時(shí)，將板劃分成若干個(gè)單元格，由距離機(jī)車最近的地方逐步向前拆，一方塊一方塊的打或者剪。破除后若混凝土塊掉至1樓，鋼筋仍然未斷時(shí)，采用人工割斷鋼筋。拆除時(shí)必須保持一定的角度，破碎塊度不要大，否則會(huì)被砸車，不要過(guò)早的破碎板下的梁柱。當(dāng)最后一個(gè)方格塊被拆除掉，挖掘機(jī)不能開動(dòng)時(shí)，人駕駛挖掘機(jī)從渣土處開至1層。再?gòu)?層對(duì)2層梁進(jìn)行破拆，拆除時(shí)，可以進(jìn)度略快一些，1層樓面能夠承受梁掉下的撞擊。2層梁破拆后，拆除所有的圍擋，并且取掉外掛施工電梯。選用三輛CAT306E2對(duì)1層墻，柱進(jìn)行破拆，柱子拆除時(shí)，剪斷與基礎(chǔ)連接的鋼筋。

3)基礎(chǔ)拆除。地面建筑拆除以后，對(duì)該樓基礎(chǔ)部分進(jìn)行拆除，查詢?cè)O(shè)計(jì)圖紙可以得知，整個(gè)建筑采用鋼筋混凝土柱下獨(dú)立基礎(chǔ)，基礎(chǔ)根據(jù)截面尺寸不同，總共分為14種不同大小的柱基礎(chǔ)。基礎(chǔ)總共個(gè)數(shù)有50個(gè)左右，基礎(chǔ)與基礎(chǔ)之間由現(xiàn)澆地梁相互連接，現(xiàn)澆地梁的截面大小為250×650，梁與基礎(chǔ)之間錯(cuò)落連接在一起?；A(chǔ)最大埋深3.5 m，最小埋深2.5 m。由建筑物的使用性質(zhì)可知，基礎(chǔ)只有建筑物基礎(chǔ)，不包含有設(shè)備基礎(chǔ)。開挖時(shí)，在基礎(chǔ)周圍，每邊至少留出1 m～2 m的空間進(jìn)行開挖基礎(chǔ)，所以開挖寬度經(jīng)過(guò)計(jì)算為32 m左右，開挖長(zhǎng)度為50 m左右，把基礎(chǔ)全部暴露出來(lái)。開挖深度大于基礎(chǔ)的最大埋深，即最小開挖深度大于3.5 m。開挖的土倒在周邊，不至于導(dǎo)致基礎(chǔ)塌方即可。因?yàn)椴鹜昊A(chǔ)之后還要回填基坑，并且還要額外轉(zhuǎn)運(yùn)土填實(shí)挖掉基礎(chǔ)的部分。開挖機(jī)械采用挖掘機(jī)進(jìn)行開挖，具體的機(jī)械選擇根據(jù)周圍環(huán)境，采用正鏟挖掘機(jī)開挖。

整個(gè)基礎(chǔ)暴露出來(lái)后，對(duì)于鋼筋混凝土基礎(chǔ)的破碎方法，因?yàn)榛A(chǔ)采用的C25等級(jí)的混凝土強(qiáng)度不高，采用GHB900型液壓錘對(duì)基礎(chǔ)進(jìn)行破拆。液壓錘破碎基礎(chǔ)的原則采?。河缮系较?，由邊及內(nèi)，邊破碎邊斷筋。液壓錘盡量打擊自由面多的地方，每次破碎時(shí)不能塊度過(guò)大，鋼筋暴露出來(lái)后，應(yīng)立即由焊工割斷鋼筋并取出來(lái)，防止鋼筋妨礙施工。

現(xiàn)澆地梁因?yàn)榧?xì)長(zhǎng)，破碎方法基本和獨(dú)立基礎(chǔ)方法一致，都是先破碎掉周邊混凝土，邊切斷鋼筋邊清理，直到全部破碎完。

等到基礎(chǔ)破碎完，建渣全部運(yùn)走后，進(jìn)行基礎(chǔ)回填?；靥罨雍螅固钇胶蟮幕痈哂谥車孛?，因?yàn)橥習(xí)探Y(jié)排水，適當(dāng)壓一下，再交付給業(yè)主，該樓拆除整體完工。

3 結(jié)語(yǔ)

現(xiàn)代城市化進(jìn)程中，由于城市空間狹小，建筑物非常密集，采用人工拆除作業(yè)進(jìn)度太慢，爆破作業(yè)污染太大，并且密集的城市也帶來(lái)了各種不可實(shí)施性，研究廢舊高層建筑機(jī)械拆除施工具有很重要的意義。但國(guó)內(nèi)機(jī)械拆除作業(yè)的施工方法仍然處于初級(jí)階段，和發(fā)達(dá)國(guó)家相比仍然還有較大差距。希望國(guó)內(nèi)能加大機(jī)械拆除的研究力度，努力提高我國(guó)的拆除水準(zhǔn)。

[1] 王 瀛.拆除機(jī)械,何時(shí)“撥云見(jiàn)日”[J].建筑機(jī)械化,2010(7):6，34-36.

[2] 劉軍偉.基于虛擬樣機(jī)的智能拆除機(jī)器人工作裝置設(shè)計(jì)與研究[D].西安：長(zhǎng)安大學(xué),2010.

[3] 楊 晨.基于結(jié)構(gòu)共振理論的建筑物拆除新思路[J].科技創(chuàng)新導(dǎo)報(bào),2014(11):43-44.

[4] 郝赤彪,蘇 楠.建筑拆除過(guò)程中的可持續(xù)措施初探[J].中外建筑,2015(2):114-116.

[5] JGJ 147—2004,建筑拆除工程安全技術(shù)規(guī)范[S].

Research on architectural mechanical demolition construction methods

Zhou Zhou

(SichuanShuyuPetroleumBuildingInstallationEngineeringCo.,Ltd,Chengdu610017,China)

Brief analysis of some common removal machinery and advanced mechanical demolition construction methods, and then analysis and discuss the mechanical removal of the construction methods taken to a concrete project. Point out the construction method of our country is still very backward, and it needs to be developed.

removal machinery, resonance method, gas cutting method, Cut & Down construction method

1009-6825(2016)20-0081-03

2016-05-06

周 洲(1989- )，男，工程師

TU607

A