建筑物拆除方案選擇與實(shí)例分析

葉洲元 周志華

1 概述

目前，國(guó)內(nèi)正大興土木，特別是汶川大地震后，許多建筑物受到破壞，但尚未倒塌，成為危房，急切需要對(duì)破舊建筑物進(jìn)行拆除，為新城鎮(zhèn)建設(shè)騰出空間。合理地選擇拆除方法可以降低成本、縮短工期、實(shí)現(xiàn)廢舊材料的回收利用、獲得較好的經(jīng)濟(jì)效益?，F(xiàn)在比較成熟的較常用的有以下幾種拆除方法:手工拆除、機(jī)械拆除、控制爆破拆除及聯(lián)合拆除等。建筑物拆除方法的選擇，要根據(jù)建筑物的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)、周邊環(huán)境的限制條件、工期的要求與業(yè)主的個(gè)人要求等因素來(lái)決定，應(yīng)保證施工安全的前提下經(jīng)濟(jì)上最優(yōu)。

2 拆除方法

2.1 手工拆除

手工拆除就是依靠人工利用大錘、鑿子、風(fēng)鎬、滑輪(組)等工具將建筑物解體的方法。采用這種方法來(lái)拆除建筑物，對(duì)其周圍環(huán)境來(lái)說(shuō)，無(wú)較大影響，并可充分回收有用材料，如磚、鋼筋等，給建設(shè)單位帶來(lái)明顯的回收節(jié)支效益。但是拆除過(guò)程耗時(shí)較長(zhǎng)，如果拆除的是強(qiáng)度較高的鋼筋混凝土的建筑，所需時(shí)間會(huì)更長(zhǎng)，且對(duì)拆除的工人具有一定的危險(xiǎn)性。適用于強(qiáng)度低、樓層少的建筑物，如磚結(jié)構(gòu)的平房。

2.2 機(jī)械拆除

機(jī)械拆除即工人操縱起重裝置、大型液壓沖擊錘等機(jī)械將建筑物拆除的方法。利用此種方法拆除對(duì)建筑物周圍的環(huán)境也無(wú)較大影響，并部分回收有用材料，而且由于機(jī)械的破碎能力遠(yuǎn)強(qiáng)于工人的敲擊，因此其拆除速度較人工拆除快。受所用機(jī)械的能力限制，其拆除高度也有一定的限制。一般的，當(dāng)使用大型機(jī)械時(shí)，可適用于高度在15 m以下的建筑物。

2.3 控制爆破拆除[1，2]

控制爆破拆除是在建筑物的主要承重部位布置炮孔，裝藥，利用炸藥爆破釋放的能量破壞建筑物的主要承重位置，使其失去承載能力而逐漸傾斜。在傾斜過(guò)程中，建筑物獲得一定速度，最后觸地解體。在此過(guò)程中倒塌方向、破壞范圍、破碎程度及爆破危害得到控制。這種拆除方法勞動(dòng)強(qiáng)度低、施工進(jìn)度快、成本低、經(jīng)濟(jì)效益好。但技術(shù)含量高，需要鉆眼裝藥，并且爆破過(guò)程中伴隨五大公害——爆破震動(dòng)、噪聲、空氣沖擊波、飛石和有毒氣體，如果處理不當(dāng)，有一定危險(xiǎn)性。

2.4 聯(lián)合拆除[3-5]

1)手工+機(jī)械聯(lián)合拆除。它的存在，主要在于機(jī)械的破碎能力強(qiáng)，用于強(qiáng)度較大的部位，如圈梁、立柱等，而手工拆除用于強(qiáng)度弱的部分，如磚墻等。這種方法具有手工拆除和機(jī)械拆除兩者的優(yōu)點(diǎn)，同時(shí)降低了手工拆除的強(qiáng)度，提高了手工拆除的速度。2)手工+爆破聯(lián)合拆除。此時(shí)的手工拆除就是所說(shuō)的控制爆破前預(yù)處理。一般的，先利用手工拆除掉待拆建筑物的墻體，然后進(jìn)行控制爆破技術(shù)拆除，有可能再進(jìn)行二次破碎。此種方法利用了手工拆除，降低了爆破難度，在實(shí)際中使用的較多。3)爆破+機(jī)械聯(lián)合拆除。即先用控制爆破的方法將待拆建筑物坍塌，然后利用機(jī)械進(jìn)行二次破碎，或利用機(jī)械方法進(jìn)行預(yù)處理，之后用控爆方法將待拆建筑物坍塌，有可能存在塊度過(guò)大的部分就需要再進(jìn)行二次機(jī)械破碎，從而達(dá)到將待拆建筑物拆除的目的。4)手工+機(jī)械+爆破聯(lián)合拆除。這種方法在現(xiàn)實(shí)中使用的比較頻繁，一般都是先用手工機(jī)械方法進(jìn)行預(yù)處理，然后用控爆方法將待拆建筑物坍塌，再進(jìn)行二次機(jī)械破碎。它主要適用于樓群保護(hù)性部分拆除或?qū)K度有特別要求的建筑物拆除。

3 建筑群的類型

根據(jù)不同的劃分標(biāo)準(zhǔn)，建筑物可以有不同的類型。以建筑材料結(jié)構(gòu)的不同作為標(biāo)準(zhǔn)，可以將建筑物分為以下幾種類型:磚(砌石)結(jié)構(gòu)、磚混結(jié)構(gòu)、鋼筋混凝土、鋼結(jié)構(gòu)以及鋼骨、鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)。一般磚(砌石)結(jié)構(gòu)和磚混結(jié)構(gòu)建筑物的強(qiáng)度較低，鋼筋混凝土和鋼結(jié)構(gòu)建筑物強(qiáng)度較高，鋼骨、鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)建筑物強(qiáng)度最高。按照建筑高度分類，以住宅建筑為主要參照，一般1層～3層為低層建筑，4層～6層為多層建筑，7層～9層為中層建筑，10層以上為高層建筑。其中10層～17層建筑高度一般低于50 m，可稱為小高層建筑，18層～34層建筑可稱為(一般)高層建筑，35層以上建筑高度一般高于100 m，可稱為超高層建筑[6]。我國(guó)規(guī)定超過(guò)100 m的為超高層。高層建筑的土地使用率高、可利用空間較小，拆除對(duì)技術(shù)質(zhì)量、安全要求較高，難度大。低層、多層一般采用磚混結(jié)構(gòu)，少數(shù)采用鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，強(qiáng)度相對(duì)較低;中高層多是采用鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，甚至是鋼結(jié)構(gòu)等，強(qiáng)度高。

4 建筑群拆除方法的選擇

一般地，人工拆除方法適用于強(qiáng)度低、高度低的建筑物。多用人工拆除方法來(lái)拆除磚(砌石)結(jié)構(gòu)或磚混結(jié)構(gòu)的平房或2層、3層左右高度的樓房。而鋼筋混凝土、鋼結(jié)構(gòu)或鋼骨、鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的建筑物或高層建筑物最好采用機(jī)械拆除、控制爆破方法或聯(lián)合拆除方法等來(lái)拆除。人工拆除或機(jī)械拆除對(duì)比控制爆破拆除，由于沒(méi)有爆破震動(dòng)、爆破飛石或粉塵、有毒氣體等，對(duì)建筑物周圍環(huán)境影響較小。采用控制爆破拆除方法，需充分考慮建筑物周圍環(huán)境，確定建筑物倒塌方向、安全距離，選擇合理的爆破施工方案，爆破前要做好充分的安全保障措施。如果對(duì)安全保障沒(méi)有較大的把握，最好采用人工拆除或機(jī)械拆除。從塊度方面考慮，人工拆除或機(jī)械拆除后廢渣的塊度大小較一致，而爆破拆除后廢渣的塊度大小懸殊，有時(shí)還需二次破碎。

5 工程實(shí)例[7]

某公司因二期基礎(chǔ)建設(shè)急需將其附近磚廠內(nèi)的建筑群拆除。建筑群包括兩棟平房、一棟4層鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)廠房和一棟磚混結(jié)構(gòu)廠房，見(jiàn)圖1。兩棟廠房相距2 m，中間由工字形角鋼連成一整體。4層框架結(jié)構(gòu)廠房拆除面積，長(zhǎng)×寬=13 m×8 m，高18 m，各層高度不盡相同，第4層無(wú)樓板。每層頂部長(zhǎng)度方向上有4根相互平行的橫梁，寬24 cm，高40 cm;寬度方向上有3根相互平行的橫梁，寬 35 cm，高60 cm;由6根立柱支撐，立柱長(zhǎng)50 cm，寬50 cm;其具體位置和相互間距離詳見(jiàn)圖1。磚混結(jié)構(gòu)廠房拆除面積，長(zhǎng)×寬=6 m×5.8 m，高12 m，整體為一長(zhǎng)方體，內(nèi)部中空。兩棟平房中，一棟與框架結(jié)構(gòu)廠房緊密挨著，另一棟與其相距5 m。待拆建筑群周邊環(huán)境具體見(jiàn)圖1，其東面和南面由圍墻所包圍，兩者最小距離為29 m;在東面圍墻內(nèi)側(cè)，距圍墻6 m，距磚混結(jié)構(gòu)樓24 m處有1根電線桿，其上有架空電線;南面存在一鋼架梁，距待拆平房2 m;北面為一開(kāi)闊地帶，地下有一暗溝與磚混結(jié)構(gòu)樓相距1 m;東北方向上30 m處有一臨時(shí)施工工棚;西面有兩個(gè)轉(zhuǎn)爐，距平房 10 m，距框架結(jié)構(gòu)廠房20 m。整個(gè)工程要求3 d內(nèi)完成。

拆除方案確定:1)從圖1中可以看出，建筑群中既存在磚結(jié)構(gòu)平房和磚混結(jié)構(gòu)廠房，又存在混凝土框架結(jié)構(gòu)廠房。磚結(jié)構(gòu)平房高僅3 m，磚混結(jié)構(gòu)廠房高12 m，鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)廠房高18 m。由于磚結(jié)構(gòu)平房和磚混結(jié)構(gòu)廠房不是很高，既可用控制爆破方法拆除，也可用機(jī)械拆除，還可用人工拆除。但磚結(jié)構(gòu)平房若用控爆方法拆除，其工效反而低于機(jī)械拆除方法。因而磚結(jié)構(gòu)平房選用機(jī)械拆除。2)由于框架結(jié)構(gòu)中鋼筋密集，整體強(qiáng)度高，拆除的困難度也很大，而且所需時(shí)間較長(zhǎng)，故最好是采用控制爆破方法拆除。由于工期短，決定采用機(jī)械和控制爆破聯(lián)合拆除——磚結(jié)構(gòu)平房和磚混結(jié)構(gòu)廠房利用機(jī)械拆除方法，鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)廠房利用機(jī)械和控制爆破聯(lián)合控制拆除。3)控制爆破時(shí)倒塌方向的確定:由于平房的頂板為混凝土預(yù)制板需回收，樓房的拆除時(shí)間安排在兩棟廠(樓)房拆除之后;而且距爆破施工廠房20 m處存在兩個(gè)轉(zhuǎn)爐，故南面和西面不能作為倒塌方向。而東面有電線桿，倒塌時(shí)難度較大，不能很好控制其倒塌的準(zhǔn)確性;最好朝南面的暗溝方向倒塌，這時(shí)水溝需要重點(diǎn)保護(hù)。4)鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)第4層墻壁為20 cm厚的現(xiàn)澆墻體，且無(wú)地板，給為充分解體而在四樓打眼的工作造成了困難，因此最后需機(jī)械法充分破碎。5)經(jīng)研究決定:磚結(jié)構(gòu)平房采用人工拆除，利用小型起重機(jī)將頂部混凝土預(yù)制板吊起移開(kāi)，待鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)廠房爆破之后再人工將墻推倒;與此同時(shí)，對(duì)鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)廠房設(shè)計(jì)爆破方案，并根據(jù)設(shè)計(jì)方案鉆孔;待設(shè)計(jì)的爆破鉆孔完成后，利用大型液壓沖擊錘拆除磚混結(jié)構(gòu)廠房，再利用推土機(jī)將拆除后的碎渣推至暗溝上方，作為緩沖層起到保護(hù)作用。之后裝藥堵塞，爆破拆除鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)廠房。由于鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)廠房高度僅18 m，倒塌觸地時(shí)的沖擊能量不能將其上部破碎，再利用大型液壓沖擊錘二次破碎。6)按此安排進(jìn)行施工，保證了在工期要求的3 d之內(nèi)完成了任務(wù)，且對(duì)周邊環(huán)境特別是地下暗溝未產(chǎn)生破壞，施工效果特別好。此工程既節(jié)約了時(shí)間，降低了成本，又有效回收利用了廢舊材料，達(dá)到了較好的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。

[1] 馮叔瑜.城市控制爆破[M].北京:中國(guó)鐵道出版社，1996:119-129.

[2] 段寶福，畢衛(wèi)國(guó)，高文樂(lè)，等.鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)高層建筑物的爆破拆除[J].爆破器材，2007(4):20-23.

[3] 馬建軍，黃風(fēng)雷，楊 軍，等.大型筒倉(cāng)的機(jī)械與爆破綜合控制拆除技術(shù)[J].武漢科技大學(xué)學(xué)報(bào)，2000(4):369-372.

[4] 馬建軍，熊祖釗，黃風(fēng)雷，等.機(jī)械與爆破相結(jié)合的大型樓群保護(hù)性部分拆除[J].工業(yè)建筑，2002(1):70-72.

[5] 馬建軍，段衛(wèi)東.采用機(jī)械與爆破聯(lián)合作業(yè)對(duì)建筑物進(jìn)行控制拆除[J].建筑技術(shù)，2003(6):430-432.

[6] JG 37-87，民用建筑設(shè)計(jì)通則[S].

[7] 葉洲元，李 鋒，王 斌，等.小型建筑群的機(jī)械與爆破聯(lián)合控制拆除技術(shù)[J].煤炭科學(xué)技術(shù)，2004(5):20-22.