大型体育场馆拆除建筑垃圾零排放技术研究_王猛.pdf

第 53 卷 第 6 期2023 年 3 月下建 筑 结 构Building StructureVol.53 No.6Mar.2023DOI:10.19701/j.jzjg.ZJ220113 第一作者:第一作者:王猛,学士,高级工程师,主要从事大型体育场馆施工工作,Email:13693637969 。通信作者:通信作者:庄宝潼,博士,高级工程师,主要从事机械连接、材料加工研究,Email:zbt115 。大型体育场馆拆除建筑垃圾零排放技术研究王 猛1,李 欣1,庄宝潼2,3,王文婷1(1 北京建工集团有限责任公司,北京 100055;2 河北省土木工程灾变控制与灾害应急重点实验室,廊坊 065201;3 华北科技学院建筑工程学院,廊坊 065201)摘要:对以北京工人体育场为代表的大型体育场馆拆除施工方案进行研究,浅谈了关于我国现阶段体育场馆拆除的方案选型及施工工艺;基于待拆除主体结构各部位混凝土强度与配楼结构形式分析,提出了基于分类处置与再利用的建筑垃圾零排放技术路线,基于砖瓦类垃圾高混杂特性采用了精细化分选功能化利用技术,针对不同强度混凝土类垃圾采用分级处置高值化利用技术,实现分类处置的经济效益最优化;对建筑垃圾分类再利用技术进行了研究,包括砖瓦类再生骨料技术、流态回填材料的技术、再生混凝土制品的产品开发技术、再生道路材料的开发技术等,其中预拌流态固化应用于工体肥槽回填,再生混凝土用于工体预制构件看台板、市政砖等,实现了建筑垃圾循环利用。关键词:建筑垃圾;绿色建筑;海绵城市;零排放;分类再利用 中图分类号:TU746,X799.1 文献标志码:A文章编号:1002-848X(2023)06-0012-06引用本文 王猛,李欣,庄宝潼,等.大型体育场馆拆除建筑垃圾零排放技术研究J.建筑结构,2023,53(6):12-17,11.WANG Meng,LI Xin,ZHUANG Baotong,et al.Research on zero emission technology of demolition construction waste of large stadiumJ.Building Structure,2022,53(6):12-17,11.Research on zero emission technology of demolition construction waste of large stadium WANG Meng1,LI Xin1,ZHUANG Baotong2,3,WANG Wenting1(1 Beijing Construction Engineering Group Co.,Ltd.,Beijing 100055,China;2 Hebei Key Laboratory of Civil Engineering Catastrophe Control and Disaster Emergency Response,Langfang 065201,China;3 Architectural Engineering College,North China Institute of Science and Technology,Langfang 065201,China)Abstract:The demolition construction scheme of large stadium represented by Beijing Workers Stadium was studied.The selection and construction technology of the demolition of stadium in China at the present stage were discussed.Based on the analysis of the concrete strength of each part of main structure to be dismantled and the structure form of annex building,the zero emission technology route of construction waste was proposed based on classified disposal and reuse.Fine separation and functional utilization technology was adopted based on high hybrid characteristics of brick and tile waste.According to concrete garbage of different strengths,the high value utilization technology of classification disposal was used to optimize the economic benefit of classified disposal.The construction waste classification and reuse technologies such as brick and tile recycled aggregate technology,flow backfill material technology,recycled concrete products development technology,recycled road materials development technology were studied.The construction waste recycling was realized by using the pre-mixed flow curing in fertilizer trough backfilling of stadium and using recycled concrete in statium table board of prefabricated components and municipal bricks.Keywords:construction waste;green building;sponge city;zero emission;classification and reuse 0引言 建筑垃圾指人们在从事拆迁、建设、装修等建筑业的生产活动中产生的渣土、废旧混凝土、废旧砖石及其他废弃物的统称。国外对建筑垃圾的定义大致相似,都是指建设、整改、拆除、扩建而形成的废弃物料1,德国将其定义为建造、拆除建筑物时出现的被污染的、较大的废物,日本将其定义为建筑物拆卸时产生的废弃物,并称其为副产物2。据统计,截止到 2020 年,我国每年产生的建筑垃圾总量已超过 15 亿 t,占城市垃圾总量的 30%40%3。随着国家对建筑拆除环境指标的制定,绿色拆除的理念应运而生,即建筑拆除“零排放”,以最大限度减少建筑物拆除整个过程对环境的污染4。第 53 卷 第 6 期王 猛,等.大型体育场馆拆除建筑垃圾零排放技术研究我国建筑垃圾资源化起步较晚,在管理和技术上还存在很多问题,建筑垃圾的资源化率尚不足5%5,在美国、英国、日本等一些发达国家,建筑垃圾的循环利用率大多都在 85%以上,有些国家甚至接近 100%6。国内外已有研究人员在研究建筑垃圾资源化利用,并对节约建筑材料以及建筑全寿命周期内建筑材料的减量和循环利用等内容进行了较为深入的研究。但是,将建筑材料资源循环过程作为一个完整系统进行构建的研究较少7。随着国家经济和发展进入新阶段,一批早期建设的城市核心区标志性建筑物也逐步接近或已经超过设计使用年限,这些建筑建于二十世纪五六十年代,大都未进行过抗震设计或者虽进行了抗震设计,但 不 符 合 现 行 建 筑 抗 震 设 计 规 范(GB 500112010)的要求8;尤其是北上广深等一线城市的大型体育场已经进行了多次加固整修,完成了多次重大体育及文艺盛事。同时钢结构作为主流建筑结构类型之一,建筑用钢量接近总体量的三分之一,现已逐步面临大量拆除9。北京工人体育场(图 1)于 1959 年 8 月正式竣工,被评为 1959 年第一届“北京十大建筑”10;北京工人体育场原设计未考虑抗震设防,结构材料的强度也相对较低,基础为木桩加毛石基础;原北京工人体育场于 1990 年亚运会前进行了全面加固,后来又在 2001 年大运会期间进行过局部结构加固,后作为 2008 年奥运会重要的比赛场馆,再一次加固改造,以满足抗震设计的要求11;考虑其作为已使用超过 60 年的标志性建筑,已经不能满足现代化足球场的需求,需对其进行改造12。图 1 北京工人体育场为保证工期计划,传统拆除方式多为大型机械整体或分批次推平,使得产生的建筑垃圾组分极其复杂,资源化处置与再生利用困难。随着工业化、城市化进程的加速,建筑业也同时快速发展,相伴产生的建筑垃圾日益增多,建筑垃圾的处理与利用已刻不容缓。建筑垃圾按组成成分可分为:渣土、混凝土块、碎石块、砖瓦碎块、废砂浆、泥浆、沥青块、废塑料、废金属、废竹木等。建筑垃圾产量巨大,在世界许多地区,最普遍的做法是回填13。Yazdanbakhsh A14认为使用填埋等传统的处理手段,不仅是对资源的浪费,还使得建筑垃圾对社会自然、人文环境造成严重的危害。大量的建筑垃圾最直观的影响就是需要占用大量的土地,而且其中含有建筑用胶、油漆、塑料等这些有害化学物质的建筑垃圾,如果直接埋入地下,会对土壤、地下水造成严重的污染,甚至危害人们的健康15。本文对以北京工人体育场为代表的大型体育场馆拆除施工方案进行研究16,基于待拆除主体结构各部位混凝土强度与配楼结构形式的分析,提出了基于分类处置与再利用的建筑垃圾零排放技术路线,基于砖瓦类垃圾高混杂的特性采用了精细化分选功能化利用技术,针对不同强度混凝土类垃圾采用了分级处置高值化利用技术,实现分类处置的经济效益最优化。图 2 爆破拆除体育场1拆除大型体育场的可靠技术方案及施工1.1 拆除方案的确定 (1)爆破拆除施工利用爆破技术,只破坏关键的承重结构,让建筑可控制地倒塌,在重力的作用下尽可能地破碎成小块儿,如图 2 所示。拆除前,应对爆破对象进行勘测,对爆区影响范围内地上、地下建筑物、构筑物、管线等进行核实确认。爆破拆除可以降低建筑物高度,工期进程快,但需要严格繁琐的审批手续,周期长、扬尘大,同时还要考虑爆破引起的振动危害17。此方案适用于临近郊区的高大建筑物拆除,当周圈是商业综合体及附属居民楼时,会产生一定的影响,尤其是在一线城市。(2)静力拆除施工31建 筑 结 构2023 年静力拆除主要是通过一些专业设备(例如液压墙锯机、电动绳锯机、水钻或者马路切割机等)对混凝土构件、墙体、路面等进行切割的施工技术,它具有切割能力强、静力无损、对结构无影响、效率高、采用水冷却、无施工粉尘等特点18,但吊卸作业多、工期长、造价高。对建筑物、构筑物的整体拆除或承重构件拆除,均不得采用静力破碎的方法拆除,此方案适合局部拆除的建筑物,例如天津市某高层框架结构、密肋楼板结构写字楼外立面改造项目,将由斜梁、水平次梁、面板组成的局部斜坡面通过静力拆除后改造为阶梯面19。(3)机械拆除施工机械拆除顾名思义就是使用机械设备进行的拆除,原理是利用拆除机械对建筑物做功,破坏建筑物的结构体系,以实现对建筑物的拆除20;机械拆除中使用的机械设备应符合施工组织设计要求,严禁超载作业或任意扩大使用范围。供机械设备停放、作业的场地应具有足够的承载力。施工中机械作业多、施工人员少、工期快、造价低,但施工过程中需采取洒水降尘等措施,安全文明施工需重点加强。此方案在房屋拆除领域得到了广泛地应用,尤其是在一些繁华的闹市区。考虑到北京工人体育场位于市中心繁华地段,周