钢结构网架高空切割的特殊拆除施工方法

钢结构网架高空切割的特殊拆除施工方法

谢诏丰

深圳市福田区住房和建设局   广东 深圳 518000

摘要：建筑物的拆除是一直工程行业所忽视的板块，沿用的仍旧是传统的人工、机械、爆破简单粗暴的施工方式，缺少效益的驱动下，工程拆除往往只考虑使用最低成本，导致工程拆除技术止步不前，缺少与现代化工程技术相匹配的智能化、精细化技术革新，大跨度桥梁、钢构公建拆除研究案例甚少，本文通过笔者所经历的“深圳市体育中心改造提升拆除7·8较大坍塌事故”后续落位处理方案，为读者阐述一种特殊情况下，通过高空切割杆件的实现钢构拆除施工方法，供参考。

关键词：屋面拆除;起重吊装；火焰切割

1、引言

深圳市是大湾区城市建设典型代表，为打造国际一流城市，城市面貌更新迫切，特区早期建成一批建筑物需退役拆除重建，传统的拆除方法、技术已经不能满足日益复杂的建筑物、构筑物需求。同时，由于老旧建筑物原图纸缺失、存在加建改建情况，施工单位又层层分包，真正实施拆除作业的队伍往往缺乏技术积累、流动性大，人员作业素质低，造成安全事故频发。深圳市体育中心改造提升拆除工程的坍塌，在敲醒警钟的同时，推动了《深圳市拆除工程技术指引》的出台，在工程技术方面坍塌后屋面的二次拆除落位，也为钢结构拆除提供了一种新思路，

2、基本情况

2.1建筑物概况。深圳体育馆1985年建成，建筑结构为钢筋混凝土框架结构加网架屋面系统。屋面以下以及看台采用钢筋混凝土框架结构，基础为浅基础；屋面采用复合型压型钢板及三元乙丙橡胶，4.5m×4.5m 的分格，共有球节点882 个，杆件2981 根，钢网架结构平面尺寸为90m×90m，4根钢格构柱支撑的网架结构，柱间距离为63m，每个格构柱由4根直径530 毫米、壁厚16毫米无缝钢管构成，檩条和吊顶以及封檐骨采用A3F钢，周边悬挑为13.5m，格构柱的基础为桩基础，屋面和屋面以下两种结构体系相对独立。

2.2 首次拆除情况。深圳体育馆首次拆除方案（混凝土部分本文不予阐述）为拆除格构柱限位螺栓和之间的拉杆后，在4根钢管柱安装牵引钢丝绳和磁力管道切割机对钢管水平切割，切割完成后采用卷扬机从西面牵引切割段，定向拉倒网架，分解外运。在拆除中，由于磁力管道切割机不到位，炮机牵引无果后，施工方违规安排工人进入第二次人工氧割，期间发生局部倒塌。

3、二次拆除方案

3.1坍塌后结构变形。屋盖西侧发生落位，西侧中部位于4.2m 平台上，西侧两端落于地面。屋盖与地面成13°~15°角倾斜，东侧向北发生偏移，落位不完整。西侧结构网架杆件存在弯折、变形、破坏现象，最西侧网架已经接触到地面，部分网架在4.2m平台上，西侧格构柱上下段已错位分离，上段交叉嵌入下段。东侧柱间网架下弦水平支撑变形，南侧部分下弦杆变形，中部结构完整，结构主要由东侧两格构柱支撑着，其中东北侧格构柱向北倾斜约11°，东南侧格构柱向北倾斜约8°。东北侧格构柱4 个支柱切割口处1处上下分离，其余3处上下顶紧，上端整体往西北倾斜。东南侧格构柱4个支柱切割口处，有3处柱壁撕裂，上下交叉咬合，1处不明确，上段整体往西北倾斜。

3.2二次拆除难点。由于体育馆处于局部倒塌状态，结构稳定无法计算，按照规定和主管部门要求，人员禁止进入体育馆下方区域作业，在不进入体育馆下方的条件下，采取何种施工方法，准确判断倒塌路径方向与范围，安全完成后续落位施工，避免第三次拆除是施工难点。

3.3二次拆除思路。施工采用“东侧网架与格构柱断开”的方式进行落位，断开方式为火焰切割。采用1台200t 履带吊，吊装吊篮在网架上方，施工作业人员通过手持工具和割炬先对东南侧格构区域杆件切割，再对东北侧格构柱区域杆件切割，达到破坏网架传力途径的方式，从而是网架因失去支撑力而失稳落位于4.2m 混凝土平台，实现安全落位目的。

3.4拆除的合规性。对于此种采用起吊设备载运人员的施工方式，在JGT-100-1999《塔式起重机操作使用规程》5.2.13条中提出“不得起吊带人的重物，禁止用起重机吊运人员。只有在极为特殊的或为了完成其他安全的作业情况下，风力不超过 4 级，在起重机吊具上设有专用乘人装置并采取措施时方可运送人员”。结合屋面特殊条件及现状，可将施工情况定性为“极为特殊的作业情况”，遵循上述规程中相关规定以及其他相关规范情况下，可采用履带吊吊具上设置特定设计的吊篮方式调运人员进行施工作业。

4、拆除准备及施工流程

4.1设备器具选型。选用1台QUY200型200T履带吊，工况选择为35m主臂+36m塔臂的塔式工况，最大吊装半径为50m，在最大吊装半径下额定起重量为12.9t，最小吊装半径为40m，在最小吊装半径下额定起重量为16.8t；

吊篮设计定制为6m（长）×4m（宽）×2m（高），框架材料使用型钢 HW150

×150×7×10、型钢 HW100×100×6×8、角钢 L75×75×5×5 焊接而成，吊篮所有焊接点采取角焊缝，总重约6.232t。底部及四周围护结构采用10mm厚钢板，与吊篮采用每200mm进行50mm的跳焊，吊篮顶部设置 HW100×100×6×8 斜撑，并设置12mm厚吊耳，吊耳与吊篮采用角焊缝焊接，焊角高度为板厚12mm。吊篮两侧各开设一个操作孔（500╳500mm），通过设置转轴方便操作口的挡板开关；，另需准备长柄斧头、镰刀、撬棍、弯钩、镰斧刀以及特制长柄锂电池往复锯、5m、2.5m 加长特殊定制割炬等机具用于屋面破拆。

   4.2施工流程。①200t 履带吊将吊篮吊装至指定位置，作业人员使用手持拆除工具对屋面板进行破拆；②作业人员使用割炬按照顺序对东南侧格构柱上弦、斜腹杆进行切割，直至东南侧下落；③作业人员使用割炬按照顺序对东北侧格构柱上弦、斜腹杆进行切割，直至东北侧下落。

  4.3施工注意要点

   4.3.1切割顺序。上弦杆件与其投影下方斜腹杆的截面相同，沿拆除方向切割施工时，先切割断开上弦杆与再切割断开斜腹杆，在切割过程中再根据现场情况确定是否切割下弦。

   4.3.2切割站位。由于部分杆件受力状态已经无法判断，部分杆件已不再是原设计的二力杆，而是存在附加弯矩的复杂受力状态。为避免施工作业人员在切割断开杆件的瞬间，被切割杆件发生“弹崩”现象而伤及吊篮及作业人员，应将吊篮及施工作业人员布置于被切割杆件对侧的焊接球后方，避开杆件“弹崩”路径及范围，保证施工作业人员的施工安全。

   4.3.3消防安全。切割作业要严格遵照动火作业安全规程要求，吊篮内应配备消防水桶、灭火器等消防设施，物资设备、材料均需与吊篮固定堆放。

   4.3.4断口顺序。切割时采用先在上半部分管壁沿纵向切割 4 道口，再依次切除上部“瓦片”状管壁，对杆件进行一定程度的应力释放，待杆件应力重新分配好之后，再切割杆件下半部分管壁。

  4.3.5位移观测。切割过程中，中部节点、悬挑节点均为监测关键点，根据现场施工条件，选取网架外缘点位作为网架监测点，共计9个，监测频率切割前每小时1次，切割次要杆件1次/1个杆件且1次/小时，切割重要受力杆件2次/1个杆件且1次/半小时，切割杆件至累积位移超过 500mm，可能发生屋盖落位现象，应及时做好安全防护措施。

结束语

深圳市体育中心改造提升拆除7·8较大坍塌事故作为全国拆除事故典型案例，付出了3死3伤的惨痛代价，值得我们警惕。在拆除技术上，履带吊运工人空中切割，对每步切割后杆件正应力及位移变化分析，又如“工程手术”般精细值得借鉴，面对越来越复杂的建筑物，只要拆除工程的技术不断提高，拆除工程才有可能确保安全，减少事故的发生。