超高層建筑玻璃幕墻快速拆除更新綜合施工技術(shù)*

華裕奇，劉 揚(yáng)，馬國(guó)鑫

(中建三局集團(tuán)有限公司，北京 102600)

0 引言

從全國(guó)范圍來(lái)看，目前我國(guó)已進(jìn)入城鎮(zhèn)化進(jìn)程中后期，城鎮(zhèn)化發(fā)展趨緩。據(jù)測(cè)算，2020—2030年我國(guó)城鎮(zhèn)化率每年提升約0.85%，顯著低于過(guò)去10年1.27%的年均升速。從重點(diǎn)城市群城鎮(zhèn)化水平來(lái)看，珠三角、長(zhǎng)三角、京津冀整體城鎮(zhèn)化率已超過(guò)國(guó)家“十四五”規(guī)劃確定的常住人口城鎮(zhèn)化率65%的目標(biāo)，其中，珠三角城鎮(zhèn)化水平超過(guò)80%。主要城市發(fā)展模式由大規(guī)模增量建設(shè)轉(zhuǎn)為存量提質(zhì)改造和增量結(jié)構(gòu)調(diào)整并重。其中，國(guó)家層面要求加快轉(zhuǎn)變城市發(fā)展方式，統(tǒng)籌城市規(guī)劃建設(shè)管理，實(shí)施城市更新行動(dòng)，推動(dòng)城市空間結(jié)構(gòu)優(yōu)化和品質(zhì)提升。目前，城市更新多圍繞城鎮(zhèn)老舊小區(qū)、大城市老舊廠區(qū)、大型老舊街區(qū)、城中村進(jìn)行，超高層建筑品質(zhì)提升項(xiàng)目較少，在此背景下，本文圍繞建筑功能重新定位，對(duì)超高層建筑玻璃幕墻快速拆除更新進(jìn)行研究。

1 工程概況

本工程位于北京市朝陽(yáng)區(qū)東四環(huán)路與朝陽(yáng)路交匯(慈云寺橋)西南角慈云寺1號(hào)院內(nèi)，東臨東四環(huán)輔路，北臨朝陽(yáng)路輔路，西、南側(cè)為東區(qū)國(guó)際小區(qū)，以圍墻及小區(qū)道路為分隔線?？偨ㄖ娣e8.8萬(wàn)m2，地上建筑面積6.5萬(wàn)m2，共35層，高158m，地下建筑面積2.3萬(wàn)m2，共3層。

1.1 拆除前幕墻設(shè)計(jì)概況

本工程外立面幕墻分為單元體式幕墻、框架式幕墻及屋頂塔冠幕墻(見(jiàn)圖1)，現(xiàn)階段塔冠幕墻未施工，單元體式幕墻、框架式幕墻部分施工完成。

圖1 拆除前幕墻分布示意

1)單元體式幕墻

單元體式幕墻由正三角形和倒三角形單元組成，每個(gè)三角形單元由7個(gè)板塊組成，板塊最大尺寸為4 250mm×2 100mm(長(zhǎng)×寬)，重750kg。

2)框架式幕墻

鋁包鋼框架式幕墻系統(tǒng)位于空中大堂外立面，由正三角形和倒三角形單元組成，每個(gè)三角形單元由7個(gè)板塊組成，板塊最大尺寸為4 250mm×2 100mm(長(zhǎng)×寬)，重750kg。

本工程拆除幕墻面積約1.57萬(wàn)m2，包括7 000m2單元體式幕墻、1 200m2框架式幕墻、5 700m2鋁合金框架、1 300m2裝飾鋁板、500m2巖棉。

1.2 更新后幕墻設(shè)計(jì)概況

更新后幕墻外立面分為裝配式幕墻、框架式幕墻及屋頂塔冠全玻璃幕墻、內(nèi)側(cè)裝飾格柵，內(nèi)外立面鋁板幕墻收口，外立面裝飾格柵、少量通風(fēng)百葉、首層入口門(mén)及雨棚、首層坡道及屋面內(nèi)幕墻等。層間高4.25m，周長(zhǎng)192m，樓高158m，幕墻面積約5萬(wàn)m2。更新后幕墻安裝范圍如表1所示，幕墻完工效果如圖2所示。

表1 更新后幕墻安裝范圍

圖2 幕墻完工效果

2 玻璃幕墻快速拆除更新綜合施工技術(shù)

2.1 技術(shù)特點(diǎn)

本工程工期緊張，外立面幕墻節(jié)點(diǎn)做法多，斜交叉網(wǎng)格主結(jié)構(gòu)單元內(nèi)三角異形單元體板塊多且零碎，場(chǎng)地周邊緊鄰居民生活區(qū)、城市主干道，安全風(fēng)險(xiǎn)突出。為此，采用新技術(shù)、新工藝、新設(shè)備進(jìn)行幕墻快速拆除安裝，形成超高層建筑玻璃幕墻快速拆除更新綜合施工技術(shù)，該技術(shù)具有以下特點(diǎn)。

1)使用定制夾具拆除單元體式幕墻，具有易安裝、可周轉(zhuǎn)、質(zhì)量小、造價(jià)低的特點(diǎn)。

2)幕墻拆除時(shí)采用“卷?yè)P(yáng)機(jī)+吊籃+定制夾具”吊拆體系，使拆改項(xiàng)目現(xiàn)場(chǎng)無(wú)塔式起重機(jī)、施工電梯等大型垂直運(yùn)輸機(jī)具。

3)由于本工程幕墻主要由三角形單元組成，單元體均為異形板塊，組裝廠加工產(chǎn)量低，因此將原單元體式、框架式幕墻體系調(diào)整為裝配式無(wú)序安裝幕墻體系，使組裝廠和施工現(xiàn)場(chǎng)分?jǐn)偘惭b工作量，并形成流水作業(yè)，縮短加工周期，以有效避免工期延長(zhǎng)，使施工組織更合理。

4)幕墻安裝時(shí)采用“卷?yè)P(yáng)機(jī)+環(huán)軌+電動(dòng)吸盤(pán)+卡鉗式吊籃”安裝體系，最大限度提高工具利用率，安裝速度由200m2/d提升至300～500m2/d，工期效益顯著，質(zhì)量控制較好。

2.2 單元體式幕墻快速拆除技術(shù)

通過(guò)使用卷?yè)P(yáng)機(jī)、吊籃、定制夾具等設(shè)備，在不使用大型垂直運(yùn)輸工具的前提下，實(shí)現(xiàn)單元體式幕墻的快速拆除。通過(guò)在板塊上增加1組吊點(diǎn)，兩側(cè)使用纜風(fēng)繩輔助板塊運(yùn)輸，確保安全。

2.2.1工藝原理

1)“卷?yè)P(yáng)機(jī)+吊籃+定制夾具”吊拆體系

本工程因未使用塔式起重機(jī)等大型起重吊裝設(shè)備，為保證幕墻單元體板塊快速順利拆除，特設(shè)計(jì)“卷?yè)P(yáng)機(jī)+吊籃+定制夾具”吊拆體系，于35層設(shè)置4臺(tái)起吊量為5t的卷?yè)P(yáng)機(jī)。對(duì)于卷?yè)P(yáng)機(jī)的吊裝機(jī)構(gòu)，主挑梁采用前梁200mm×150mm×8mm和后梁150mm×100mm×8mm矩形鋼管，支撐結(jié)構(gòu)前立柱采用140mm×140mm×5mm方形鋼管，支撐結(jié)構(gòu)后立柱采用140mm×140mm×5mm方形鋼管，頂部采用φ14mm鋼絲繩張緊，將各構(gòu)件組焊成空間機(jī)構(gòu)進(jìn)行吊裝，各鋼件通過(guò)6mm滿焊及螺栓連接。鋼架后端配重≥1t，采用額定荷載5t的卷?yè)P(yáng)機(jī)，后端與立柱相連。吊籃根據(jù)具體單元體板塊尺寸進(jìn)行設(shè)計(jì)，本工程吊籃長(zhǎng)3 130mm，鋼框選用100mm×100mm×6mm方形鋼管，材質(zhì)為Q235鋼。吊籃上焊接耳板尺寸為120mm×80mm×10mm，中間開(kāi)φ20mm孔洞，方便鋼絲繩穿過(guò)。進(jìn)行吊籃設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)對(duì)吊籃承載力、剛度、穩(wěn)定性進(jìn)行復(fù)核，并結(jié)合吊裝工況對(duì)耳板孔局部承壓、耳板根部焊縫進(jìn)行驗(yàn)算。

2)定制夾具設(shè)計(jì)及技術(shù)原理

本工程設(shè)計(jì)了幕墻單元體板塊快速拆除夾具，板塊頂端設(shè)有卡槽，卡槽槽口口沿處設(shè)有向下彎折的溝槽部，夾具本體頂部開(kāi)設(shè)用于與起重機(jī)掛鉤掛接的吊孔，夾具本體底部外緣處設(shè)有向上彎折的掛鉤部，掛鉤部與溝槽部掛接(見(jiàn)圖3)。夾具工作原理如下：首先將2個(gè)對(duì)稱(chēng)構(gòu)件推入單元體式幕墻頂部槽內(nèi)，構(gòu)件端部設(shè)有向上翹起類(lèi)似于鉤狀的構(gòu)造，使夾具與單元體緊密連接；然后通過(guò)螺栓將二者固定，夾具間距可根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)施工單元體板塊具體尺寸及受力要求設(shè)置，依據(jù)單元體頂部槽寬設(shè)置對(duì)稱(chēng)構(gòu)件的具體尺寸及末端彎鉤的詳細(xì)尺寸；最后通過(guò)末端彎鉤實(shí)現(xiàn)夾具與單元體的連接固定，頂部圓孔用于與垂直運(yùn)輸設(shè)備連接。

圖3 單元體式幕墻快速拆除夾具

2.2.2工藝流程

單元體式幕墻快速拆除工藝流程為：施工準(zhǔn)備→確定首件拆除單元→手動(dòng)倒鏈安裝就位及連接件、插接件切割→夾具安裝、固定→夾具與吊具連接→幕墻玻璃板塊間膠條切割→手動(dòng)倒鏈慢速提升板塊→卷?yè)P(yáng)機(jī)運(yùn)輸板塊落地→單元體解體。

2.2.3施工方法及操作要點(diǎn)

1)完成拆除吊裝準(zhǔn)備工作，在準(zhǔn)備拆除部位上方35層位置架設(shè)卷?yè)P(yáng)機(jī)，驗(yàn)收合格后方可進(jìn)行單元體板塊拆除。首先對(duì)拆除單元所在樓層及上層臨邊拉設(shè)鋼絲繩，作為臨邊防護(hù)措施；然后將鋼絲繩兩端固定在結(jié)構(gòu)柱上，將工作人員安全帶系掛在鋼絲繩上，臨邊作業(yè)小車(chē)及工具等均需做好臨邊安全防護(hù)，與臨邊鋼絲繩連接固定。

2)進(jìn)行三角形頂部及中間位置單元體板塊拆除與提升，使用吊籃通過(guò)3t吊裝帶或φ14mm吊裝鋼絲繩在三角形主鋼梁與樓板橫向鋼梁交界處(或通過(guò)5t工字鋼夾具夾在工字鋼橫梁上)固定3t手動(dòng)倒鏈或3t電動(dòng)倒鏈，使用3t U形卡扣連接。單元體三角形尖角部位有2個(gè)長(zhǎng)條孔，將0.5t吊鉤和1t U形卡扣掛在兩側(cè)長(zhǎng)條孔部位。使用等離子切割技術(shù)將連接件與鋼結(jié)構(gòu)切割，慢慢提升單元體，至單元體與下方插接框脫離5～10cm。此時(shí)，將吊籃提至上層停放，緩慢下降三角形單元體至首層存放。

3)進(jìn)行三角形剩余單元體板塊拆除與提升，使用卷?yè)P(yáng)機(jī)、吊籃配合的施工方法拆除單元體板塊，將φ14mm吊裝鋼絲繩通過(guò)3t U形環(huán)固定在三角形主鋼梁與樓板橫向鋼梁交界處(或通過(guò)5t工字鋼夾具夾在工字鋼橫梁上)進(jìn)行拆除。通過(guò)3t手動(dòng)倒鏈連接吊裝夾具，將夾具固定在單元體上口公框橫框上。通過(guò)手動(dòng)倒鏈勻速提升單元體板塊，提升5～10cm后，轉(zhuǎn)換到卷?yè)P(yáng)機(jī)吊裝掛鉤上。單元體與卷?yè)P(yáng)機(jī)掛鉤通過(guò)夾具和吊具連接，為保證吊裝安全，采取二次保護(hù)措施，利用φ14mm鋼絲繩與單元體掛鉤相連。起吊前需將吊籃提升至拆除單元體的上層停留，單元體拆除時(shí)通過(guò)撬棍撬動(dòng)插芯，敲擊至水槽內(nèi)，錯(cuò)開(kāi)2塊單元體連接部位，以避免吊裝時(shí)帶起側(cè)面單元體板塊，發(fā)生墜落。

4)吊裝夾具固定牢固后松開(kāi)單元體式幕墻連接件頂絲，拆除的螺栓通過(guò)專(zhuān)用鐵桶存放。手動(dòng)倒鏈勻速提升單元體板塊，單元體掛件脫離幕墻連接件后，為保證單元體垂直運(yùn)輸?shù)陌踩裕扇《伪Ｗo(hù)措施，將備好的鋼絲繩固定在單元體掛件掛鉤上，然后進(jìn)行單元體板塊垂直運(yùn)輸。

5)單元體板塊垂直運(yùn)輸前，在單元體兩側(cè)掛鉤處綁扎纜風(fēng)繩，安排2名專(zhuān)業(yè)人員通過(guò)纜風(fēng)繩控制板塊運(yùn)輸穩(wěn)定性，避免板塊在垂直運(yùn)輸過(guò)程中旋轉(zhuǎn)。將卷?yè)P(yáng)機(jī)吊鉤固定在連接夾具的鋼絲繩上，利用手動(dòng)倒鏈勻速下降單元體板塊，在手動(dòng)倒鏈鏈條所受荷載為零的狀態(tài)下取下掛鉤，此時(shí)控制卷?yè)P(yáng)機(jī)勻速下降，將單元體板塊通過(guò)卷?yè)P(yáng)機(jī)垂直運(yùn)輸至地面。在現(xiàn)場(chǎng)指定的拆解區(qū)進(jìn)行二次拆解，并將拆除后的材料分類(lèi)辦理退場(chǎng)手續(xù)。

6)首先進(jìn)行玻璃拆除工作，單元體板塊玻璃與型材通過(guò)結(jié)構(gòu)膠進(jìn)行固定，其他框架采用螺栓連接固定，使用美工刀割膠取下玻璃，分別對(duì)螺栓進(jìn)行拆除解體，完成玻璃單元體拆解工作。

7)幕墻拆除完成后，對(duì)原有臨邊防護(hù)進(jìn)行修復(fù)。

8)進(jìn)行單元體和框架拆除時(shí)，正下方須設(shè)置警戒區(qū)域，并由看護(hù)人員監(jiān)督。

2.3 裝配式幕墻快速安裝技術(shù)

采用裝配式幕墻快速安裝技術(shù)時(shí)，需依托裝配式幕墻體系設(shè)計(jì)、無(wú)序快速安裝施工工藝及“卷?yè)P(yáng)機(jī)+環(huán)軌+電動(dòng)吸盤(pán)+卡鉗式吊籃”安裝體系，實(shí)現(xiàn)快速安裝更新，保證工期。

2.3.1工藝原理

1)無(wú)序安裝技術(shù)

裝配式幕墻無(wú)序安裝技術(shù)原理為：保持原有板塊劃分，僅進(jìn)行微調(diào)，并在工廠組裝成梯形板塊和三角形板塊，剩余部分板塊采用現(xiàn)場(chǎng)安裝的方式，玻璃全部現(xiàn)場(chǎng)安裝。將1個(gè)三角形大板塊劃分為5個(gè)小板塊+現(xiàn)場(chǎng)安裝部分，現(xiàn)場(chǎng)按照板塊編號(hào)吊裝安裝，一方面可保證組裝質(zhì)量，解決了異形單元體板塊零散放樣難度大的問(wèn)題，另一方面可使現(xiàn)場(chǎng)實(shí)現(xiàn)多點(diǎn)施工，充分利用工作面，加快施工速度。

2)鋁龍骨體系

依據(jù)施工圖紙，裝配式幕墻以三角形為單位分布，以滿足外飾板塊效果尺寸。每個(gè)三角形板塊面積約46m2，重644kg?？紤]實(shí)際情況，安裝框架龍骨時(shí)，可先將裝配式桁架單獨(dú)吊裝完成后，再進(jìn)行剩余豎、橫框安裝。也可在首層同時(shí)拼裝裝配式桁架及剩余框料，再吊裝至安裝樓層。

3)玻璃面板體系

正三角形節(jié)點(diǎn)玻璃在三角形中軸偏位分格，并在上下層間樓板部位和可視部位劃分玻璃分格，每個(gè)三角形面板設(shè)置5層玻璃，層間樓板部位玻璃分格長(zhǎng)1.5m，高1.25m，層間可視部位玻璃分格長(zhǎng)1.5m，高3m。倒三角形節(jié)點(diǎn)玻璃在三角形中間分格，并在上下層間樓板部位和可視部位劃分玻璃分格，每個(gè)三角形面板設(shè)置5層玻璃，層間樓板部位玻璃分格長(zhǎng)1.5m，高1.25m，層間可視部位玻璃分格長(zhǎng)1.5m，高3m。

4)橫向龍骨銷(xiāo)軸體系

本工程采用“銷(xiāo)軸+前端固定限位角片”體系安裝橫向龍骨，可加快安裝速度。

2.3.2工藝流程

裝配式幕墻快速安裝工藝流程為：測(cè)量、定位→后補(bǔ)埋件施工→桁架板塊和龍骨安裝→框架調(diào)整→層間封修→連接件施工→玻璃幕墻板塊安裝→膠縫填充→鋁合金外飾扣板安裝→打膠、修膠→清理。

2.3.3施工方法及操作要點(diǎn)

1)測(cè)量、定位

建立水準(zhǔn)測(cè)量控制點(diǎn)和平面控制網(wǎng)，復(fù)核現(xiàn)有結(jié)構(gòu)尺寸偏差、后補(bǔ)埋件偏差、建筑高差及建筑沉降差，采取有效措施，以滿足設(shè)計(jì)偏差要求。

2)后補(bǔ)埋件施工

埋件與結(jié)構(gòu)連接須牢固平整，在結(jié)構(gòu)不平整位置進(jìn)行剔鑿處理，平整度需滿足安裝要求，埋件施工位置需與深化圖紙對(duì)應(yīng)，藥劑、脹栓錨固深度需滿足設(shè)計(jì)要求，藥劑、脹栓錨固時(shí)不允許破壞結(jié)構(gòu)。

3)桁架板塊和龍骨安裝

使用叉車(chē)將板塊運(yùn)送至吊運(yùn)點(diǎn)位，通知板塊吊機(jī)卷?yè)P(yáng)機(jī)操作人員將吊鉤放下，板塊通過(guò)3t吊裝帶和3t綁扎帶固定，玻璃通過(guò)800kg 4爪電動(dòng)吸盤(pán)和3t綁扎帶固定，使用5t U形卡扣與軌道吊機(jī)掛鉤相連，軌道吊鉤上吊掛3t手動(dòng)葫蘆，便于微調(diào)。使用卷?yè)P(yáng)機(jī)吊機(jī)將板塊運(yùn)輸至安裝樓層后，通過(guò)屋面軌道吊機(jī)在安裝樓層進(jìn)行換鉤轉(zhuǎn)換，轉(zhuǎn)換完成后，通過(guò)軌道水平移至安裝點(diǎn)位進(jìn)行安裝。板塊下行至掛點(diǎn)與連接件相對(duì)高度為200mm時(shí)，命令板塊停止下行，安裝點(diǎn)位的吊籃操作人員和樓層內(nèi)安裝人員共同將板塊移至安裝位置，卸除防護(hù)纜風(fēng)繩，安裝板塊桁架，并使用吊籃與樓層內(nèi)安裝人員配合安裝豎框，豎框通過(guò)連接件與埋板連接，最后安裝橫框，橫框通過(guò)銷(xiāo)軸及前端角片固定。

4)框架調(diào)整

根據(jù)穩(wěn)定的標(biāo)高基準(zhǔn)點(diǎn)，利用水準(zhǔn)儀進(jìn)行復(fù)測(cè)，旋轉(zhuǎn)高度調(diào)節(jié)螺栓，對(duì)重新安裝的幕墻框架進(jìn)行調(diào)整，使其達(dá)到設(shè)計(jì)標(biāo)高。查看現(xiàn)場(chǎng)框架安裝質(zhì)量是否滿足幕墻安裝施工驗(yàn)收規(guī)范要求，如不滿足要求，通過(guò)調(diào)整幕墻螺栓等進(jìn)行微調(diào)，裝配式框架調(diào)整完成后進(jìn)行固定焊接。

5)層間封修

需根據(jù)設(shè)計(jì)要求的尺寸進(jìn)行防火巖棉加工，并將其安裝于層間背襯鋼板內(nèi)，不得在雨、雪天氣下施工，且施工完成后應(yīng)及時(shí)用鋼板封閉，防止巖棉受潮。

6)連接件施工

連接件定位后需通過(guò)點(diǎn)焊進(jìn)行臨時(shí)固定，在連接件與埋板連接處兩側(cè)各點(diǎn)焊2，3處，確保連接件焊接牢固。

7)玻璃幕墻板塊安裝

使用800kg 4爪電動(dòng)吸盤(pán)吊裝玻璃，并使用3t綁扎帶進(jìn)行二次捆綁，防止因吸盤(pán)失效發(fā)生墜落，使用臨時(shí)壓板固定。

8)膠縫填充

在膠縫兩側(cè)玻璃、型材上粘貼30mm寬保護(hù)膠帶，防止密封膠污染玻璃和型材，影響視覺(jué)效果。使用易揮發(fā)的清潔劑擦拭硅酮密封膠表面灰塵，防止密封膠因粘貼不牢出現(xiàn)滲漏。

9)鋁合金外飾扣板安裝

鋁合金外飾扣板一端插接在已安裝完成的鋁板副框上，板縫調(diào)整完成后通過(guò)機(jī)制螺絲釘將扣板另一端定距壓緊在橫、豎框上。

10)打膠、修膠

在膠縫兩側(cè)型材、鋁板上粘貼30mm寬保護(hù)膠帶，然后注膠，密封膠表面使用刮板修整至光滑、平整、均勻。

11)清理

對(duì)玻璃幕墻進(jìn)行清洗，確保玻璃整潔，同時(shí)撕掉保護(hù)膜。

3 施工效果分析

采用“卷?yè)P(yáng)機(jī)+吊籃+定制夾具”吊拆體系及“卷?yè)P(yáng)機(jī)+環(huán)軌+電動(dòng)吸盤(pán)+卡鉗式吊籃”安裝體系，用時(shí)45d完成2.4萬(wàn)m2玻璃幕墻拆除，在最大限度上提高了卷?yè)P(yáng)機(jī)吊運(yùn)效率，將安裝速度提高至300～500m2/d，節(jié)省3～5個(gè)月工期，施工質(zhì)量控制良好。將原幕墻體系改為裝配式幕墻無(wú)序安裝體系，解決單元體須按層依次施工的問(wèn)題，實(shí)現(xiàn)了作業(yè)面充分利用。

4 結(jié)語(yǔ)

當(dāng)前，城市更新已成為建筑市場(chǎng)新的發(fā)展導(dǎo)向，傳統(tǒng)老舊小區(qū)改造以多層、高層住宅建筑外墻面保溫涂料更新為主。本工程圍繞158m超高層建筑外立面玻璃幕墻改造更新，解決了超高層建筑垂直運(yùn)輸距離長(zhǎng)、耗時(shí)長(zhǎng)的問(wèn)題，提出“卷?yè)P(yáng)機(jī)+吊籃+定制夾具”吊拆體系及“卷?yè)P(yáng)機(jī)+環(huán)軌+電動(dòng)吸盤(pán)+卡鉗式吊籃”安裝體系，對(duì)幕墻快速拆除、幕墻拆除配套夾具、裝配式幕墻無(wú)序安裝等進(jìn)行介紹，形成超高層建筑玻璃幕墻快速拆除更新綜合施工技術(shù)。