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既有建筑改造中的应用示例,通过对无损切割工艺和传统工艺进行比较,验证了无损混凝土切割工艺在医疗建筑改造中的应用优越性。

一、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,医疗建筑物的装饰与修缮改造工作越来越多,大型医疗设备的进场前,医疗建筑物的加固改造也是一项大工程。我国这方面的机械化水平并不高,加固改造的大部分工作还停留在手工作业的基础上,目前主要还是采用敲、凿、砸和破孔等手工作业的工艺或开排孔工艺,不仅劳动强度大、作业效率低、施工进度慢,而且施工质量差,严重制约着既有建筑改造施工技术的进步。

目前国外发达国家在既有建筑改造方面普遍采用了无损切割技术,即采用墙锯或链锯系统(利用金刚石锯片或金刚石链条)所产生的一种对结构无损的砼切割技术。

该技术产生于20世纪80年代初的欧洲,90年代陆续进入国内市场,2002年之后在国内许多重点工程中得到普遍应用。与此同时,德国、美国、瑞典、瑞士等在墙体改造和加固方面己研制出多种成套设备,包括液压墙锯、电动墙锯和钻石线锯等。

二、主要无损切割设备的技术性能

1.墙锯

墙锯(图1)主要由金刚石锯片切割系统、导向进给系统、操纵控制系统、冷却系统和动力驱动系统等组成。

目前,国外先进国家墙锯采用的金刚石锯片直径为600~1600mm,动力驱动功率从3~32kw,最大混凝土切深到730mm。

图1 墙锯

2.金刚石绳锯

金刚石绳锯主要由切割系统、导向张紧系统、操纵控制系统、切割跟给系统和动力驱动系统等组成(图2)。目前,国外先进国家绳锯采用的驱动轮直径为208~550mm,动力驱动功率从3~15kw,切割速度最高达到27m/s,最大砼切深不限。

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马达,使绳链锯张紧并作往复回转,以切割砼。绳锯导向系统可根据所要切割位置的尺寸结构任意调整并预先用锚栓固定到建筑结构上,安装在机架上的各导向轮可根据不同位置的切割需要360°方向任意旋转,以实现金刚石锯绳方向的调整。导向轮固定在整个机架上并使金刚石锯绳处于张紧状态,完成其进给动作。

图2 金刚石绳锯

三、无损切割工艺和传统工艺比较

无损切割工艺和传统工艺比较见表1。从表1可看出,无论是从施工效率和速度、施工安全性、对结构的影响、后期修补方面,还是从环保性、噪声、污染等方面相比,无损切割工艺较传统工艺相比有很大的优点。

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,1台专业切割机当于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

经过合理的计划以及完善的施工方案组合 , 没有安全隐患。

砼碎片飞溅 , 大块砼掉落 ,对施工人员和周围环境有极大的安全,一般需要封闭施工场地。

对结构

影响

切割是一种无损无振动方式,对结构没有破坏。

过多的敲击会对结构造成隐患破坏和直接破坏,易产生裂缝,对建筑物产生长久损坏。

后期

修补

无需后期修补 , 直接成型

需要钢筋剥离工作和后期正平工作。

环保、噪声、污染

少粉尘、低噪音

大震动、大粉尘、大噪音

表1 无损切割工艺和传统工艺比

四、无损切割技术在医院建筑改造中的应用示例

北京朝阳医院加建核磁机房项目,位于院内门诊楼与核磁医疗大厅之间。本工程占地面积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,旧楼改造建筑面积151.89m²。本次砼无损拆除施工方案是针对拆除医院门诊楼西侧原地下室钢筋混凝土坡道和钢筋混凝土坡道墙体。

图3 砼坡道原状

图4 砼坡道拆除剖面图

1.砼拆除方案确定

为减少墙体拆除噪音,混凝土墙体破碎采取静力破碎,先将坡道混凝土墙体采用静力压力钳静力破碎,混凝土墙体破碎完后将墙体钢筋割除干净。

因原坡道与现有核磁机房筏板基础相连,故在拆除坡道西侧时考虑采用墙锯进行施工,利用墙锯将原有筏板基础与混凝土坡道切除,保证原有筏板基础的独立性与完整性。

现有混凝土坡道按照原有图纸示意厚度约为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,故混凝土坡道决定采用金刚石绳锯切除。

图5 砼坡道及墙体拆除范围

2.切割线路设计以及操作程序

①施工前准备工作

  • 现场应有380v电源和照明,干净水源(流量14L/min);

  • 施工设备进场调试,安全防护设备架设,做好设备冷却水的收集外排措施。

  • 清理现场,移走或拆除管道及线缆,对现场人员进行安全交底及技术交底。

  • 现场周围做好隔板及警示标志,悬挂安全带。

②切割路线及操作

  • 首先使用墙锯对坡道西侧进行切割,使坡道与原有核磁机房筏板基础断开。

图6 筏板基础与坡道断开图

  • 使用金刚石绳锯对坡道进行切豆腐式切割

底板切割采取分块切割,每块不大于2m²。先在分块交点用水钻钻孔,底板底部采用洛阳铲平行掏孔与交点钻孔掏通,将切割绳带通过底板底部平行孔穿入钻孔至绳锯轮,绳锯机底部与砼底板采用胀栓固定在底板上,绳锯与绳锯轮呈垂直状态,方可作业。

拆除顺序由底板中心部位向两侧进行,布置2台绳锯机横向作业,搭配12台水钻排孔作业。绳锯切割用水集中排放到所拆除的东侧,在东侧中间和南侧布置两处集水坑,水坑底铺设塑料布,预防切割用水渗入地基土层。两个集水坑放入2台污水泵,排入地上院内污水井内。底板混凝土切割分块完成后开始用小型反铲机械装车清运。

图7 金刚石绳锯现场施工图

五、无损切割技术的应用将愈发广泛

从上可看到,无损切割设备在医院既有建筑改造中应用越来越广,无论是墙锯还是金刚石绳锯,与传统的敲、凿、砸等工艺相比均具有明显的优势。与其他金刚石工具相比较,金刚石绳锯是柔韧性工具,不仅可用于切割直板,还可切割异形板材,不受物体表面形状限制,工作场地要求简单,可以进行大面积切割;可以提高资源利用率,减少对环境的污染。由于具备这些优势,无损切割技术的应用范围越来越广,高性能金刚石绳锯的大规模使用对于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和保护生态环境具有十分重要的意义。

参考文献略

作者简介:

梁   雷

首都医科大学附属北京朝阳医院

规划建设处副处长

国家注册一级建造师,中央军委后勤保障部军队采购专家库专家。

其他任职:

北京市医管局基建专业技术工作专班施工管理组副组长,中国医学装备协会医用洁净装备工程分会洁净装饰材料学组常务委员。

项目经验:

作为甲方代表完成了朝阳医院CT机房改造、彩钢板更换工程、杂交手术室及净化空调改工程、东广场改造工程、采血室改造工程、直加机房改造工程、DR机房改造工程等,每年完成各类大型改造工程近十项。提升了患者的就医体验和医护的工作环境,满足了医疗科室一线及患者的需求。