建筑平移后千斤頂卸載及托盤軌道梁拆除施工技術(shù)*

陳蕃鴻，許錦林，于三力，盧浩星，劉 炎

(中建一局華江建設(shè)有限公司，北京 100161)

0 引言

如今建筑物平移技術(shù)越來越成熟，絕大多數(shù)建筑物平移的軌道梁及托盤梁在平移完成后需進(jìn)行卸載及切割拆除。目前，傳統(tǒng)的切割拆除方法采用盤鋸、風(fēng)炮等工具，在拆除托盤梁這種懸空結(jié)構(gòu)和軌道梁時(shí)工具無法架設(shè)使用，施工極不方便。本文中使用的繩鋸切割法適應(yīng)性強(qiáng)，靈活性高，具有高效快捷、噪聲低、振動(dòng)小、切割面平直易修等優(yōu)點(diǎn)。采用的簡易泵站，提高了施工過程的靈活性，相比于大型泵站安裝更加快捷，可以靈活適應(yīng)現(xiàn)場的施工環(huán)境。本文采用的卸載方式結(jié)合了應(yīng)力應(yīng)變監(jiān)測設(shè)備，不同于其他卸載方式，在保證卸載過程中建筑物結(jié)構(gòu)安全性的同時(shí)，又保證了施工人員的操作安全。

1 工程概況

廈門后溪長途汽車站主站房平移項(xiàng)目，平移主站房長162m，寬33.6m，總面積為2.28萬m2，重3.018萬t，從地下室2層進(jìn)行切割分離，采用交替步履頂推方式，帶地下室整體旋轉(zhuǎn)平移90°，一次性移至新址。平移托換結(jié)構(gòu)采用托盤梁設(shè)計(jì)，上托盤梁為框架柱邊雙梁設(shè)計(jì)，托盤梁雙梁間增加250mm厚的板，托盤梁截面尺寸為500mm×1 200mm(混凝土強(qiáng)度等級C40)，部分受力較大處截面增加為600mm×1 200mm，托盤梁與柱接觸面采用鑿毛植筋的方式連接。平移托換新址下滑梁為在地下室底板上澆筑650mm×1 000mm滑道梁(混凝土強(qiáng)度等級C40),鋼筋埋入地下室底板內(nèi)，在下滑道梁與上托盤梁之間設(shè)置步履行走器。平移完成后，柱采用杯口連接方式，待混凝土強(qiáng)度達(dá)到要求后，用繩鋸切割方式對托盤梁及軌道梁進(jìn)行切割拆除。

2 技術(shù)原理

使用智能化設(shè)備及應(yīng)力應(yīng)變儀，實(shí)時(shí)監(jiān)測千斤頂卸載過程中的應(yīng)力應(yīng)變。卸載時(shí)利用PLC設(shè)備，相鄰千斤頂向上頂升，使中間部位的千斤頂泄壓，從而拆除中間的千斤頂；在頂升千斤頂?shù)倪^程中，設(shè)置的應(yīng)力應(yīng)變監(jiān)測點(diǎn)能夠?qū)⒒炷恋膽?yīng)變情況反映到計(jì)算機(jī)終端，一旦發(fā)現(xiàn)異常即可做出調(diào)整，避免結(jié)構(gòu)受到破壞。切割采用的金剛石繩鋸能夠很好地對托盤梁軌道梁進(jìn)行切割，切割托盤梁時(shí)，只需將繩鋸圍繞托盤梁切割，在切割軌道梁時(shí)，先使用鉆機(jī)在軌道梁底部穿孔，再用繩鋸穿過孔道進(jìn)行切割。切割托盤梁時(shí)，采用鋼板凳及汽車輪胎置于下方，防止托盤梁切斷時(shí)從高處墜落損傷結(jié)構(gòu)。

3 施工操作要點(diǎn)

3.1 千斤頂卸載

千斤頂卸載前，上部結(jié)構(gòu)荷載由頂升設(shè)備支撐，原結(jié)構(gòu)立柱均不受力，卸載過程就是將頂升設(shè)備上的荷載逐步轉(zhuǎn)移至原結(jié)構(gòu)立柱上的過程。在拆除千斤頂時(shí)，應(yīng)根據(jù)建筑物受力情況進(jìn)行對稱拆除。

混凝土立柱連接完成并驗(yàn)收合格后即可進(jìn)行上部結(jié)構(gòu)荷載轉(zhuǎn)換。通過PLC同步控制設(shè)備逐軸進(jìn)行卸載，將結(jié)構(gòu)上部荷載轉(zhuǎn)移給連接完成的立柱。由于千斤頂卸載前被壓死卡住，無法直接卸載，需要先對千斤頂加壓，千斤頂加壓按由小到大逐級加壓，直到千斤頂螺旋可以松開時(shí)停止加壓。

當(dāng)千斤頂螺旋松開后就可以對千斤頂進(jìn)行卸載，卸載按加載過程中各千斤頂壓力值(P)作為基數(shù)，分別按75%P，50%P，25%P及0%P四級卸載，每級卸載完成后采集一遍各控制點(diǎn)的壓力及應(yīng)力應(yīng)變數(shù)據(jù)，記錄在卸載分級表內(nèi)(見表1)。

表1 卸載分級(部分)

當(dāng)千斤頂加壓超過限定條件而千斤頂螺旋又不能松開時(shí)，則不再加壓，采取直接鑿除千斤頂上部灌漿料或者切割下滑梁的形式進(jìn)行泄壓拆除千斤頂。

3.2 過程監(jiān)測

3.2.1監(jiān)測原理

監(jiān)測原理如圖1所示。

圖1 監(jiān)測原理

3.2.2監(jiān)測部位

由于各結(jié)構(gòu)立柱已經(jīng)連接完成，且達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度，原結(jié)構(gòu)與新址底板形成整體框架共同受力，因此各立柱的不均勻沉降、平面形狀、加速度等平移施工中的動(dòng)態(tài)過程監(jiān)測數(shù)據(jù)均已固化，不會產(chǎn)生額外變化。本次卸載過程主要以應(yīng)力應(yīng)變作為主要監(jiān)測對象，卸載過程是原結(jié)構(gòu)立柱從不受力到承擔(dān)上部結(jié)構(gòu)荷載的過程，因此應(yīng)力應(yīng)變監(jiān)測點(diǎn)均布設(shè)在各立柱上，如圖2所示。

圖2 應(yīng)力應(yīng)變片粘貼位置

3.2.3監(jiān)測限值設(shè)定

以立柱C40混凝土為例，連接高度約為1m，進(jìn)行荷載轉(zhuǎn)換時(shí)，按立柱100%達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度混凝土壓縮0.58mm，縱向軸線的轉(zhuǎn)換對相鄰立柱產(chǎn)生的影響極小，因此卸載過程中需對立柱進(jìn)行應(yīng)力監(jiān)測，預(yù)警值設(shè)定為設(shè)計(jì)強(qiáng)度的50%(300με)，報(bào)警值設(shè)定為設(shè)計(jì)強(qiáng)度的80%(480με)。

同時(shí)，在千斤頂加壓過程中需要滿足以下條件，否則不得繼續(xù)加壓：①故需保證原框架柱的拉應(yīng)變不超過90；②千斤頂加載壓力不能超過60MPa。

3.2.4監(jiān)測頻率

PLC同步控制卸載按75%P，50%P，25%P，0%P四級卸載，每級卸載完成后進(jìn)行設(shè)備數(shù)據(jù)采集，監(jiān)測頻率也按75%P，50%P，25%P，0%P四級進(jìn)行采集。

3.3 軌道梁拆除

3.3.1準(zhǔn)備工作

1)380V三相電源、長度符合防水要求的電纜線，用于金剛石繩鋸切割機(jī)。

2)220V電源及長度符合防水要求的電纜線，用于金剛石筒鋸水鉆機(jī)。

3)用于切割時(shí)的冷卻水流。

3.3.2軌道梁打孔

1)切割軌道梁時(shí)，應(yīng)沿軌道梁底部水平鉆孔。

2)根據(jù)場地實(shí)際情況選擇切割長度。將金剛石筒鋸水鉆機(jī)支架固定在軌道梁上，鉆頭需與地面保持平行并盡可能貼近地面，連接好冷卻水管。

3)安裝完成并檢查后方可接通電源。

4)鉆孔時(shí)施加在鉆頭上的力要均勻，不可過大。根據(jù)鉆進(jìn)深度，隨時(shí)連接延長桿。鉆頭退出時(shí)仍需保持旋轉(zhuǎn)，完全退出后才可關(guān)閉電源。

3.3.3安裝繩鋸

1)安裝繩鋸前要確認(rèn)繩鋸的方向，保證繩鋸上的箭頭和鋸切方向一致。使用過的繩鋸有可能看不清橡膠上的箭頭方向，可以根據(jù)串珠上金剛石顆粒方向來識別。從已鉆好的孔中穿入繩鋸，注意在切割垂直面時(shí)，繩鋸的運(yùn)行方向必須沿著水平孔進(jìn)入，從垂直孔中穿出。切割水平面時(shí)根據(jù)實(shí)際位置確定穿入方向。如果反穿使用，繩鋸將有報(bào)廢的可能。

2)繩鋸需使用專用的鋁制內(nèi)螺紋繩鋸接頭。在連接前根據(jù)繩鋸新舊使用程度要先將繩鋸逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)，新繩旋轉(zhuǎn)1圈/m，舊繩根據(jù)使用程度增加圈數(shù)，最多不超過3圈/m。

3)將繩鋸兩端的橡膠部分剝除，使兩端裸露出的鋼絲長度相加等于接頭長度。兩端裸露的鋼絲插入接頭，接頭應(yīng)和橡膠緊密連接無縫隙。用手動(dòng)液壓壓接鉗將接頭扣壓緊?？蹓簳r(shí)，先將接頭中部置于扣壓鉗內(nèi)扣壓，每轉(zhuǎn)動(dòng)90°扣壓1次;然后將接頭兩端置于扣壓鉗中依次扣壓;最后，將接頭中部再次置于扣壓鉗中扣壓。

3.3.4繩鋸機(jī)安裝

1)將繩鋸機(jī)放置于待切割面前端約1～3m處。安放時(shí)應(yīng)保證導(dǎo)軌與地面均勻接觸，不能有明顯的扭曲變形，保證導(dǎo)軌工作面無明顯的水平誤差，兩邊導(dǎo)軌無明顯直線度誤差。

2)在繩鋸機(jī)側(cè)后方約6～10m的位置放置操作臺，要求操作員能清楚觀察到繩鋸機(jī)的運(yùn)行情況。

3)安裝完成后連接360V主電纜線和控制電纜線，要求牢固連接，不得松動(dòng)。

4)將繩鋸套在主飛輪上，通過控制臺控制導(dǎo)向電機(jī)將主電機(jī)調(diào)整到合適位置，使繩鋸在主飛輪上張緊。

3.3.5切割

1)首先應(yīng)開始水平切割。如果先垂直切割，待垂直切割完成后，水平切割將因混凝土的自重往下壓，導(dǎo)致無法再完成水平切割。

2)在切割時(shí)要時(shí)常檢查冷卻水的供應(yīng)情況，一旦出現(xiàn)冷卻水供應(yīng)不到位，應(yīng)立即停止切割，避免損壞串珠繩。

3)導(dǎo)向電機(jī)會根據(jù)預(yù)先設(shè)置參數(shù)在切割進(jìn)行時(shí)不斷調(diào)整驅(qū)動(dòng)電機(jī)的位置，使繩鋸始終保持張緊狀態(tài)。操作人員要時(shí)刻注意驅(qū)動(dòng)電機(jī)位置，在驅(qū)動(dòng)電機(jī)即將到達(dá)導(dǎo)軌終點(diǎn)時(shí)停止切割；向后移動(dòng)導(dǎo)軌后將驅(qū)動(dòng)電機(jī)復(fù)位，重新開始切割。

3.4 托盤梁拆除

3.4.1施工順序及部署

托盤梁按每延米進(jìn)行切割，每個(gè)節(jié)段質(zhì)量最大為3t；下滑道梁切割節(jié)段為2m，質(zhì)量為2.5t；限位梁切割節(jié)段為1.2m，質(zhì)量為3t。

托盤梁切割拆除前需先在托盤梁下設(shè)置鋼板凳，鋼板凳與托盤梁底間隙可用木模板或楔形塊塞死，防止產(chǎn)生沖擊。切割完成后利用叉車將節(jié)段外運(yùn)，鋼板凳再安裝到下一需切割的部位，鋼板凳如圖3所示。

圖3 鋼板凳放置示意

在一些空間狹小部位，當(dāng)制作的鋼板凳無法布置時(shí)，應(yīng)當(dāng)在其下方使用汽車輪胎等減振物體，布置的數(shù)量及面積應(yīng)使托盤梁卸載時(shí)不觸碰到原結(jié)構(gòu)，達(dá)到軟著陸的目的。

托盤梁與柱連接節(jié)點(diǎn)位置預(yù)留5～10cm間距，防止切割時(shí)對立柱產(chǎn)生損壞，切割完成后由人工用空壓機(jī)、電錘等機(jī)具對接合面進(jìn)行鑿除，然后修補(bǔ)。切割位置如圖4所示。

圖4 切割位置

3.4.2定位放線

對混凝土托盤梁及下軌道梁的割線位置進(jìn)行定位放線，并對切割點(diǎn)進(jìn)行標(biāo)記，各切割段的標(biāo)記點(diǎn)偏差不得超過20mm。

3.4.3割槽

在金剛繩掛牢的割線位置用工具掏一個(gè)能放進(jìn)金剛繩的小槽，方便切割。

3.4.4固定繩鋸機(jī)及導(dǎo)向輪(如需要)

用M16化學(xué)錨栓固定繩鋸主腳架及輔助腳架,導(dǎo)向輪安裝要穩(wěn)定，輪的邊緣一定要和穿繩孔的中心線對準(zhǔn)，以確保切割面的有效切割速度，嚴(yán)格執(zhí)行安裝精度要求。

3.4.5安裝繩索

根據(jù)已確定的切割形式將金剛石繩索按一定順序穿入繩鋸切割孔內(nèi)，然后纏繞在主動(dòng)輪及輔助輪上,注意繩子的方向應(yīng)和主動(dòng)輪驅(qū)動(dòng)方向一致。

3.4.6相關(guān)操作系統(tǒng)連接及安全防護(hù)技術(shù)措施

根據(jù)現(xiàn)場情況,水、電、機(jī)械設(shè)備等相關(guān)管路的連接應(yīng)正確規(guī)范、相對集中，走線擺放嚴(yán)格執(zhí)行安全操作規(guī)程。繩索切割過程中，繩的運(yùn)動(dòng)方向前面一定用安全防護(hù)欄防護(hù)，并在一定區(qū)域內(nèi)設(shè)安全標(biāo)志。

3.4.7切割

啟動(dòng)電動(dòng)機(jī)，通過控制盤調(diào)整主動(dòng)輪提升張力，保證金剛石繩適當(dāng)繃緊，供應(yīng)循環(huán)冷卻水，再啟動(dòng)另一個(gè)電動(dòng)機(jī)，驅(qū)動(dòng)主動(dòng)輪帶動(dòng)金剛石繩索回轉(zhuǎn)切割。切割過程中必須密切觀察機(jī)座的穩(wěn)定性，隨時(shí)調(diào)整導(dǎo)向輪的偏移，以確保切割繩在同一個(gè)平面內(nèi)。

3.4.8切割參數(shù)選擇

切割過程中通過操作控制盤調(diào)整切割參數(shù)，確保金剛石繩運(yùn)轉(zhuǎn)線速度在20m/s左右，另一方面切割過程中應(yīng)保證足夠的沖洗液量，以保證對金剛石繩的冷卻，并把磨削下來的粉屑帶走。切割操作要做到速度穩(wěn)定、參數(shù)穩(wěn)定、設(shè)備穩(wěn)定。

3.4.9切割過程中應(yīng)注意的問題

如遇到發(fā)生卡繩、斷繩等現(xiàn)象要有相應(yīng)措施解決。安全防護(hù)措施一定要嚴(yán)格，避免斷掉的金剛石繩索上的金剛石串珠飛出傷人。金剛石繩鋸使用前須連接一個(gè)閉合的循環(huán)，其操作方法及步驟如下。

1)兩頭裸露鋼絲繩長度=接頭長度。

2)將兩頭裸露鋼絲繩插入鋼質(zhì)接頭，接頭和相鄰的串珠應(yīng)無縫隙。

3)采用金剛石繩鋸專用液壓鉗，將接頭扣壓緊?？蹓簳r(shí)，先將接頭中部置于液壓鉗內(nèi)扣壓，每轉(zhuǎn)動(dòng)90°扣壓1次；然后將接頭兩端置于液壓鉗中依次扣壓；最后，將接頭中部再次置于液壓中扣壓。

4)扣壓后檢查接頭，用角磨機(jī)等將飛邊和毛刺去除干凈。

3.5 墻柱修復(fù)

托盤梁拆除后人工將托盤梁保留的混凝土殘?jiān)M(jìn)行鑿除，截面清洗干凈并涂刷界面劑后用砂漿進(jìn)行修補(bǔ)，修補(bǔ)完成后按原房屋要求進(jìn)行粉刷。

3.6 洞口修補(bǔ)

原結(jié)構(gòu)外墻及內(nèi)部剪力墻與托盤梁沖突位置處，在原結(jié)構(gòu)墻開設(shè)有結(jié)構(gòu)孔，待托盤梁拆除完成后需要對原孔洞進(jìn)行修補(bǔ)。

洞口采用人工風(fēng)鎬鑿出原結(jié)構(gòu)鋼筋≥12d，然后進(jìn)行焊接連接，鋼筋焊接接頭滿足規(guī)范單面焊10d、雙面焊5d要求，采用C40細(xì)?；炷吝M(jìn)行澆筑，澆筑口設(shè)置在模板內(nèi)側(cè)，高于切割面以上0.3m，混凝土澆筑時(shí)可利用混凝土泵管將混凝土導(dǎo)至澆筑位置，然后用混凝土裝料箱進(jìn)行盛接，運(yùn)輸至洞口后從上往下進(jìn)行澆灌，然后用振搗棒進(jìn)行振搗，保證澆筑面密實(shí)，如圖5所示。

圖5 結(jié)構(gòu)修補(bǔ)示意

4 結(jié)語

平移后托盤梁及軌道梁拆除施工不同于普通建筑拆除施工，需要保證相鄰建筑結(jié)構(gòu)的安全性及外觀的完整性。為了達(dá)到這一要求，需要做好拆除過程中的結(jié)構(gòu)安全性監(jiān)測及后期結(jié)構(gòu)的恢復(fù)工作。本文基于這兩點(diǎn)提出了解決方案，同時(shí)可為類似保護(hù)性拆除施工提供一定的參考。