本文介绍了国外无损切割技术的发展现状。无损切割技术在医院现有建筑改造中的应用示例,验证了无损混凝土切割技术在医疗建筑改造中的应用优势。
混凝土无损切割技术的发展历史
随着我国医疗卫生事业的不断发展,医疗建筑的装修改造越来越多。在大型医疗设备进入现场之前,医疗建筑的加固改造也是一个大项目。我国这方面的机械化水平不高,加固改造的大部分工作仍停留在手工作业的基础上,主要采用敲、凿、冲、冲孔等手工作业工艺或排孔工艺,不仅劳动强度高、作业效率低、施工进度慢,施工质量差,严重制约了现有施工技术的进步。
目前,国外发达国家在现有建筑改造中普遍采用无损切割技术,即墙锯或链锯系统(金刚石锯片或金刚石链)产生的混凝土切割技术。
该技术产生于20世纪80年代初的欧洲,并于20世纪90年代进入国内市场。2002年以后,它在许多国内重点项目中得到了广泛的应用。同时,德国、美国、瑞典、瑞士开发了各种墙体改造加固设备,包括液压墙锯、电动墙锯、钻石线锯等。
主要无损切割设备的技术性能
墙锯
墙锯主要由金刚石锯片切割系统、导向进给系统、控制系统、冷却系统和动力驱动系统组成。
目前,国外先进国家墙锯使用的金刚石锯片直径为600~1600mm,动力驱动功率从3~32kw,最大混凝土切深730mm。
墙锯
金刚石绳锯
金刚石绳锯主要由切割系统、导向张紧系统、操作控制系统、切割跟进系统和动力驱动系统组成(图2)。目前,国外先进国家绳锯的驱动轮直径为208~550mm,动力驱动功率从3~15kw,最高切割速度27m/s,最大混凝土切割深度无限。
在绳轮驱动系统中,驱动绳轮通过液压动力单元驱动绳轮液压电机,使绳锯张紧并往复旋转,以切割混凝土。绳锯导向系统可根据所需切割位置的尺寸结构进行调整,并提前用锚栓固定在建筑结构上。安装在框架上的导向轮可根据不同位置的切割需要进行调整360°金刚石锯绳刚石锯绳的方向,任意旋转方向。导轮固定在整个框架上,使金刚石锯绳处于张力状态,完成进给动作。
金刚石绳锯
比较无损切割工艺和传统工艺
与传统工艺相比,无损切割工艺见表1。从表1可以看出,无损切割工艺在施工效率和速度、施工安全性、对结构的影响、后期维修、环保、噪声和污染等方面都比传统工艺具有很大的优势。
无损切割工艺与传统工艺相比
工艺比较
无损切割工艺
传统敲凿砸和破孔工艺施工效率和速度
切割速度快,专业切割机1台10~15台水钻排孔速度。
施工速度慢,完全靠人海战术。
施工安全性
无安全隐患规划和完善的施工方案组合 ,无安全隐患。
混凝土碎片飞溅 ,大块混凝土 ,对施工人员和周围环境有很大的安全性,一般需要关闭施工现场。
对结构影响切割是一种无损、无振动的方法,对结构。
敲击过多会对结构造成隐患和直接损坏,容易产生裂缝,对建筑物造成长期损坏。
后期修补
无需后期修补 ,直接成型
后期需要钢筋剥离和正平工作。
环保、噪声、污染
粉尘少,噪音低
大振动、大粉尘、大噪音
医院建筑改造中无损切割技术的应用示例
位于医院门诊楼与核磁医疗大厅之间的北京朝阳医院附加核磁机房项目。本项目占地面积290.58m2,新建总建筑面积578.34m2,其中地上290.58m2,地下287.76m2。建筑高度5.5m,地下层高5.3m,地上层高4.4m,旧建筑改造建筑面积151.89m2。混凝土无损拆除施工方案是拆除医院门诊楼西侧原地下室的钢筋混凝土坡道和钢筋混凝土坡道墙。
混凝土坡道原状
1. 确定混凝土拆除方案
为降低墙体拆除噪声,混凝土墙体破碎采用静态破碎,坡道混凝土墙体采用静压钳静态破碎,混凝土墙体破碎后,墙体钢筋拆除。
由于原坡道与现有核磁机房筏板基础相连,在拆除坡道西侧时考虑采用墙锯施工,用墙锯切除原筏板基础和混凝土坡道,确保原筏板基础的独立性和完整性。
根据原图,现有混凝土坡道的厚度约为0.45m,现场多处钻孔后,发现混凝土厚度多为0.7~0.75mm,最厚处达到1.5m。因此,墙锯不能满足施工要求,因此混凝土坡道决定用金刚石绳锯切除。
图5 混凝土坡道及墙体拆除范围
2. 切割线路设计及操作程序
①施工前的准备工作
现场应有380v电源和照明,清洁水源(流量14l/min);
施工设备进场调试,安全防护设备安装,采取设备冷却水收集排放措施。
清理现场,拆除或拆除管道和电缆,对现场人员进行安全和技术交底。
隔板和警示标志应在现场周围悬挂安全带。
②切割路线和操作
首先用墙锯切割坡道西侧,使坡道与原核磁机房筏板基础断开。
筏基和坡道断开
使用金刚石绳锯对坡道进行切豆腐式切割
底板分块切割,每块不大于2m2。首先,在块交点用水钻孔。底板底部采用洛阳铲平行钻孔和交点钻孔。切割绳带通过底板底部的平行孔穿透到绳锯轮。绳锯机底部和混凝土底板用膨胀螺栓固定在底板上。绳锯与绳锯轮垂直,方可操作。
拆除顺序由底板中心向两侧进行,布置两台绳锯机水平作业,12台水钻排孔作业。绳锯切割用水集中排放到拆除的东侧,两个集水坑布置在东侧中部和南侧,塑料布铺设在水坑底部,防止切割用水渗入基础土层。两个集水坑放入两个污水泵,排入地上医院的污水井。底板混凝土切割块完成后,开始装载小型反铲机械。
金刚石绳锯现场施工
无损切割技术的应用将越来越广泛
从上面可以看出,无损切割设备在医院现有建筑改造中的应用越来越广泛,无论是墙锯还是金刚石绳锯,与传统的敲击、凿子、砸碎等工艺相比都具有明显的优势。与其他金刚石工具相比,金刚石绳锯是一种灵活的工具,不仅可用于切割直板,还可以切割不同的板,不受物体表面形状的限制,工作场所要求简单,可大面积切割;可提高资源利用率,减少环境污染。由于这些优点,无损切割技术的应用越来越广泛,高性能金刚石绳锯的大规模使用对提高医疗建筑结构资源的利用率,降低单位面积的切割成本,保护生态环境具有重要意义。