某博物馆改造工程中的拆除技术

张培龙，陈 伟

(杭州市京杭运河综合保护委员会，浙江 杭州 310007)

1 工程概况

中国刀剪剑博物馆是国家级专题性博物馆，馆址位于浙江省杭州市。

作为刀剪剑展厅的2号楼，原为杭州市土特产公司的仓库，建筑面积4156 m2，二层内框架砌体结构，横向柱网6 m，纵向柱网8 m，长60 m，宽23.97 m，砖砌承重墙，设有钢筋混凝土抗风柱，二层有砖砌填充墙。并且二层为240 mm厚多孔板，楼面为60 mm厚细石混凝加钢筋网，二层楼面标高为6.05，屋面为大型槽形屋面板。

原建筑具有鲜明的工业厂房特点，反映了当时工业厂房的建筑时代特点，有较高的保留价值。但由于这些建筑已使用四、五十年以上，加之以前对老建筑保护的忽视，缺乏必要的保护和维修，建筑物损坏严重。底层大部分又未设置防潮层，粉刷及砌体表面已有剥落现象，粉化严重，已不能满足现有规范的要求。

为保护工业遗产，经过专家的反复研究论证，决定在不改变老工业遗产建筑主体外观的情况下，通过改建进行功能性改造，使之成为刀剑博物馆的展厅。改建中保留建筑四周原有墙体、室外楼梯、滑道等特色构件外，内墙、屋面结构、楼面结构及梁柱结构等全部拆除重建。

2 工程难点与技术措施

2.1 工程难点分析

建筑物拆除包括整体拆除和局部构件拆除。前者属于破坏性拆除，重点在于保证拆除过程的施工安全和周边建筑物、设施的安全，而无需考虑对拆除建筑物自身的保护;而后者属于保护性拆除，在拆除局部构件时，必须保证原建筑物的结构安全，本项目建筑加固改造工程中的拆除就属于后者。整个工程施工难度大，原有结构由于设计强度偏低，施工工艺落后，结构耐久性、老化问题突出，钢筋严重锈蚀，混凝土碳化、氯离子含量高、疏松开裂，使得建筑物的安全性、耐久性和适用性达不到现行的国家标准的要求。原建筑业已达到原设计的使用寿命，结构本身已很脆弱，保证拆除过程中老结构安全是施工的难点。

2.2 技术措施分析

根据结构受力特点，为了保持结构的稳定性，本工程采取先新建后拆除的施工顺序。设计的原理是，在既有剪力墙的两侧加双梁，在墙上开洞，在洞口里绑筋并浇筑，形成一个连接键，间距500 mm，将剪力墙两侧的梁与墙体连接成一个整体，共同受力，承担上部的荷载。但是为了使新建工作顺利进行，要进行必要的选择性的拆除。经专家讨论对拆除提出了如下技术要求:

(1)先支后拆，从上至下，严禁掏拆，严禁野蛮拆除损害结构。

(2)拆除施工要求振动小、噪声低，不允许对非拆除构件造成结构性损伤，采取对相邻构件不产生不良影响的静力拆除。

(3)拆除时不得损坏要保留的墙堤。因此拆除工作开始时，要对原外墙加以保护。

(4)由于此次改造要保留四周外墙，并在原外墙内侧增设剪力墙并拆除部分过于厚重的墙体内侧粉刷层，同时须保证原墙外侧粘结的粉刷层牢固和完整，施工难度极大。

(5)原结构构件长细比较大，且混凝土浇筑质量较差，露筋、蜂窝甚至穿透情况严重，要采取措施保证施工的安全。

2.3 施工顺序

进行拆除前，应先对保留部分采取必要的加固措施。本工程采用手动工具进行人工拆除建筑，施工程序应从上至下，分层拆除，按板、非承重墙、梁、承重墙、柱顺序依次进行或依照先非承重结构后承重结构原则进行拆除。屋檐、雨棚等在拆除施工中容易失稳的外挑构件，先予拆除。拆除框架结构建筑，必须按楼板、次梁、主梁、柱子的顺序进行施工。拆除建筑的栏杆、楼梯、楼板等构件，应与建筑结构整体拆除进度相配合，不得先行拆除。建筑的承重梁、柱，应在其所承载的全部构件拆除后，再进行拆除。

3 拆除方法

3.1 保留外墙的加固措施

按照先加固后拆除的原则，对保留墙体及构件进行加固支护。因原有框架结构在施工时暂时保留，所以框架构件的稳定安全性能够得到保证，只需对保留的四周围护墙体进行支护加固，为了不破坏原有的墙体结构，采用内支护和外支护双面支护加固的方法(图1)。

图1 墙体支护

3.1.1 内侧支护

由于拆除顺序是自上而下，而修建的顺序是自下而上，从拆除到修建结构封顶相距时间较长约60 d，且3～4月份是大风季节，建筑物层高在4.6 m。为了保证拆除房间相邻墙体及楼板的整体稳定性，在被临时加固墙体上凿出水平间距2.0 m的孔洞，在墙体的内外侧用竖向钢管与水平钢管拧紧，保证墙体稳定。施工时在框架柱上用植筋法预埋100×100×10钢板，结构胶植筋，间距1m，焊接50钢管，长度500 mm，再用钢管加扣件锚钢支护，锚固支护系统再与室内满堂脚手架连接，以保证支撑系统的刚度及强度，确保施工安全(图2)。

图2 新旧墙体连接

3.1.2 外侧支撑

外侧支撑系统采用搭设双排脚手架支护。脚手架与框架柱植筋锚固拉结，以保证外脚手架的稳定性。外围护脚手架的搭设:沿建筑物周围设置间距1.5 m，距建筑物外墙0.2 m长短错开。将立杆的底座压在木板上，确保架体稳定。大横杆水平间距1.5 m，在建筑物转角处均设置剪刀撑，在建筑物每面均设置两道十字撑(跨间均分)，在转角处及每隔4～5个跨间设置一道抛撑。为保证整体的稳定，每绑扎起一层大横杆及时用小横杆进行连接，小横杆间距1.0 m，脚手架每隔2步架，4.5 m长(一个窗间垛)设置一道与墙锚拉的连墙杆。连墙杆的设置:考虑到建筑物设连墙杆有困难，在外墙连接杆位置设置膨胀螺栓预埋件与架体连接。膨胀螺栓选用12，高度间距为3 m设置一道，角钢∟50，角钢上两肋各钻一个13孔洞。首先搭设临时脚手架，用12冲击钻头在墙面预埋位置成孔，将角钢一侧紧贴墙面用12膨胀螺栓拧紧固定，用双股8#低碳镀锌钢丝一端固定于角钢另一孔内，另一端拉紧脚手架大横杆，防止架体向外倾斜。在同一位置设置一小横杆，一端紧靠墙面，另一端与架体用扣件固定，防止架体向内倾斜。脚手架搭设高度要搞出建筑物2.0 m以上，用环保密目网封闭，以减少建筑物在拆除时产生灰尘、噪声的影响。

3.2 楼板拆除

主要介绍二层楼板的拆除。先沿保留墙体四周对拆除楼板进行钻孔拆除，使拆除的楼板与墙体分离，为了保证山墙的侧向支撑，山墙处采用隔二块拆除二块的方法进行局部拆除，现浇钢筋混凝土楼板应粉碎拆除;将预制板块逐块分离，用手拉葫芦或绳索将板吊起，下放到低层楼面再破碎。

楼层板拆除时按照先拆板、后拆梁的顺序进行，具体拆除步骤如下:先搭设48 mm钢管和50 mm厚垫板的落料架，所搭设架体必须牢固可靠。在需要切割的部位弹出控制线，对拟开板洞的范围予以确定。用金刚石钻在板中部切开一块1000 mm×1000 mm的洞口。用液压钳沿洞口四边分别开始破碎，使混凝土废渣料落于落料架上，直至将混凝土楼板破碎完毕。用金刚石钻机对拟拆除梁实行分段隔离，楼板捶击粉碎后应暂时保留其钢筋网，待切割放梁前割除。破碎混凝土梁时应该根据梁的截面尺寸选择不同规格的液压钳进行破碎，必要时可借助风镐。将用液压钳粉碎的混凝土清除后，用气焊工具将钢筋割断。使用钢錾对切割后的原结构外边线余根进行剔除修平处理(图3)。

图3 楼板支撑架立面

3.3 楼梯拆除

本工程原有楼梯全部拆除。为防止拆除过程中因构件间失去联系而导致坍塌，施工中采取对柱先支顶，再从上至下分块切割梯段、梯梁的顺序。每层楼梯的拆除分三步，首先用水钻拆除踏步及休息平台，其次拆除楼梯梁，然后拆除楼梯柱，最后用汽车起重机将混凝土块吊至地面。

(1)支撑架的搭设:为确保拆除过程中的楼梯不致因断开连接而断落，要先利用钢管脚手架对楼梯踏步及平台进行支撑。

(2)安全防护架的搭设:为确保拆除时施工人员的安全，楼梯内侧、工人操作面四周边要做好临边防护，并挂设密目安全网。安全防护设施必须由专业架子工搭设，并经过相关各方验收合格后方可进入下一道工序。

(3)切除块的块度划定:整层梯段切除块的块度划分，不能仅以汽车起重机的吊重为依据，还要从结构安装的角度考虑，因此，楼梯切除的块度应尽量小。原施工方案采用将一整层的踏步梯段和休息平台分别整体吊下，这样不利于对周边相连结构的保护，且吊运的上出口较小，吊出困难。故从结构安全角度考虑，最终将整层梯段划分为6块，既有利于从屋面吊出，又可以减小碰撞框架柱的危险。

(4)切割块分离带用水钻切割:水钻是以电机带动金刚石合金刀头的钢筒形钻头，具有强度高、转动平稳、无冲击、钻孔断面光滑的特点，是在钢筋混凝土结构上规则成孔的首选机械。孔与孔相交排列即可形成分离带，对柱体的切割以108 mm钻头排孔，孔与孔相交不小于10～20 mm。

(5)分离结构的吊运拆除:在吊运拆除切割前，必须精心计算并反复验算额定吊运重量;吊运分割构件的重量不得大于额定吊运重量的80%，吊装钢丝绳索的受力点确保在3个以上，以保证吊运过程中分割构件的平稳，吊索紧固力应和被吊构件的重量相当(控制在1%)以防构件切割分离后晃动幅度过大造成危险。楼梯为悬挂结构，为防止结构倾覆，拆除过程应严格遵循“先非承重结构，后承重结构”的原则，即先拆除吊运梁板结构(台阶)，再拆除吊运支撑受力结构(平台)，不得逆向施工。

(6)拆除钢筋混凝土块的二次破碎:现场选择液压锤施工作业的场地，将拆除结构吊运至作业场地内，用液压锤对其进行二次破碎;由于场地有限，破碎后的渣土要及时清运。为减小剔凿、破碎、拆除过程中扬尘污染，施工过程中应在作业区喷洒水。

3.4 原有框架梁柱的拆除

暂留部分混凝土梁、柱、板，待新的框架结构强度达到100%及锚杆静压桩施工完成后，拆除暂留部分的混凝土梁、柱、板。按先拆板、次梁、主梁、柱的施工顺序施工。采用人工粉碎性凿除，暂留钢筋不切割，待拆除的混凝土全部破碎后再切割。

(1)次梁拆除:将梁的二端各凿一条宽0.1 m的切割缝，割断一端钢筋(先下层，后上层)，使次梁一端自然向另一端倾斜后，割断另一端钢筋(先上层，后下层)，用绳索将次梁放到下层路面破碎。

(2)主梁拆除:将梁的二端斜向设置割离缝，用起重机吊住主梁，割断钢筋后，将梁放到下层破碎。

(3)立柱拆除:为防止立柱倒塌时的冲击力对结构造成破坏，立柱倒塌方向应选择在下层梁或墙的位置上;将立柱切断部分的钢筋剥出，将反方向的钢筋和两侧的构造筋割断，向倒塌方向拉断。撞击点设置建筑垃圾或草袋，做好缓冲防震措施。

构造柱、圈梁、过梁等混凝土构件的拆除先用液压钳借助电锤、撬棍等设备将混凝土剪碎，再人工清运。清除保留墙体的内墙砂浆饰面，并将灰缝内的砂浆清除掉，一般20 mm左右深即可，其次按图纸要求施工穿墙拉结锚栓(砖墙外锚的端头待衬墙混凝土强度达到100%后再紧固刷漆)。

［1］吕西林.建筑结构加固设计［M］.北京:科学出版社，2001

［2］殷惠君，王玉岭，齐亚峰，等.中国国家博物馆加固改造工程保护性拆除施工［J］.施工技术，2009，38(2)