高层建筑垃圾垂直运输通道设计探微

高层建筑垃圾垂直运输通道设计探微

论文栏目:高层建筑论文

1设计原则
要以设置垂直运输通道的方式解决建筑垃圾垂直运输问题，首先是要确保有上下贯通的井道或者孔洞可供选用，其次是要解决块状垃圾在绝对高度下重力势能的释放问题，第三是要考虑垃圾垂直下降通道的立面防护问题。通过上述分析，只要在设计中的垂直运输通道内设瓣膜式缓冲层，限制重物自由下落的高度，就能有效释放重力势能，完成有序缓冲，控制重物落点处的冲击力；并且通过斜向转运通道的引导设计，将建筑垃圾滑落至指定位置。
2位置选择
根据原结构设计，本建筑核心筒内有六处呈矩形的电梯井道和六处呈三角形的管井上下贯通；核心筒外的框架结构中有若干矩形的竖向风井（图1）。由于核心筒内5#、6#原井道拆除和重建工作占用施工周期较长，是本工程的关键路线，所以拆除作业从平面划分上分为核心筒内拆除作业和核心筒外拆除作业两个区域段，且核心筒内拆除提前于核心筒外拆除。因此，在选择垂直运输通道时，需充分考虑各区域段的实际拆除进度情况，分别布置垂直通道。
2.1核心筒内垂直通道位置选择
核心筒内主要拆除内容为受5#、6#井道移位所影响的剪力墙及结构梁板。因原5#、6#井道上下贯通，可充分利用原井道设置垂直运输通道（图2（a））。
2.2核心筒外垂直通道位置选择
利用15T、16T轴原结构4F~30F板面预留的管弄孔洞，组建上下贯通的垂直运输通道（图2（b））。
3构造方式
3.1核心筒内垂直通道构造
核心筒内垂直运输通道依靠原电梯井道四壁剪力墙为外围体系，并以3层为一个悬挑段（共分9段），分段搭设井道内的瓣膜式缓冲层。悬挑段起始处使用16#工字钢搁置在核心筒壁上，再以钢管与扣件组成架体。架体顶部构成45°斜向坡度，坡型架体上满铺木脚手板基层和九夹板面层，缓冲层下口侧距井道剪力墙为650mm。组成的瓣膜式缓冲层起到缓冲建筑垃圾垂直下落的冲力，使得建筑垃圾沿预留的空间有组织地滑落至下一斜向坡道。最高层（即30层）的建筑垃圾经9次缓冲后，滑落至2层斜向转运通道再下落至室外建筑垃圾堆场。
3.2核心筒外垂直通道构造
核心筒外垂直运输通道利用原楼面预留孔洞，先将孔洞四周使用钢管扣件围护起来，内衬木方与九夹板，构成上下贯通的竖向空间。以5个楼层作为一个缓冲标准段（共分5个标准段），上3层为竖直井道、下2层为一组左（右）瓣膜式缓冲井道。缓冲段坡度20°左右，缓冲井道以钢管扣件作支架，坡型架体上满铺木脚手板基层和九夹板面层。由于20层以下原有管弄存在位置转移，即在20～21层之间设置斜向转运通道贯通上下段管弄。以最高层（30层）计算，建筑垃圾经5组缓冲段滑落至4层斜向转运通道再下落至室外建筑垃圾堆场。
3.34层以下斜向转运通道
4层以下斜向转运通道坡度视现场实际情况取定，构造与20~21层间斜道类似（平面位置与剖面略）。
4缓冲受力分析
本次计算目的为证实构造的缓冲能力和验证冲击荷载下缓冲构件的有效性，因此去繁存简，根据弹性理论和机械能守恒定理简化计算方法，假设条件如下：（a）冲击荷载在缓冲构件的弹性范围之内，缓冲构件不发生破坏；（b）忽略缓冲构件的质量，认为冲击载荷引起的应力和变形，在冲击瞬时遍及缓冲构件，并假设缓冲构件仍处在弹性范围内；（c）冲击过程中没有其它形式的能量转换，机械能守恒定理仍成立。现以图2（b）为分析场景，简化重物下坠撞击一组瓣膜式缓冲板时的势能损耗（图3），经计算：5处缓冲组共可消耗势能总量的69.3%，起到了有效的缓冲作用。
5建筑垃圾垂直运输通道的使用与管理
5.1搭设与验收
本垂直运输通道缓冲层支架及竖向井道围护骨架选用Φ48mm×3.5mm钢管，配以扣件组建。缓冲层、竖向井道围护板和各楼层卸料口防护板均采用九夹板衬木方，与钢管支架采取模板夹具或多股铅丝绑扎的方式固定。为防止竖向井道或缓冲标准段受冲击而产生位移，各楼层的垂直运输通道段均采用在围护立杆顶部加设可调节螺杆，通过调节螺杆使钢管架体在楼层顶底间固定。垂直运输通道搭设完成后，由项目总工程师负责组织验收。除按《规程》表6.2.7验收外，重点验收各项细部节点是否满足运输通道深化要求、瓣膜缓冲层角度是否符合设计要求、卸料口功能和防护性能是否满足设计要求等。
5.2投料控制
控制投料时的单块建筑垃圾质量是确保本建筑垃圾垂直运输通道正常工作的最重要的环节。经换算，2kg重物约等于10cm3单件混凝土碎块。若出现工人违规操作，将大于2kg单件混凝土块从30层楼面卸料口投入，可能会引发落地处缓冲层被冲击破坏的后果。为防止该类事件的发生，对于拆除作业人员进行严格的拆除技术交底，明确破碎后的混凝土粒径要求不超过10cm。
5.3安全管理
由于垃圾通道设计时，每一楼层均设有卸料口。因此卸料过程中必须保证卸料层以下的所有卸料口处于关闭状态下，才能保证本通道的安全使用。针对上述安全管理要点，本建筑垃圾垂直运输通道在使用的过程中执行控制单点卸料、班前巡查、日常巡检等管理措施，确保垃圾垂直运输通道的安全使用。一旦发现局部破损现象发生，立即通知卸料口停止卸料，及时抢修完成后才能继续投入使用。
5.4扬尘控制
首先在卸料口对运输车辆内的建筑垃圾进行浇水湿润，避免干燥建筑垃圾直接倒入卸料口；其次，在运输通道末端出口处设置防尘隔离棚，使用防尘网进行棚体围护，避免尘土扬起。
6运用成效及缺陷分析
6.1整体有效性
经工程实践，以图2（b）剖面构造的核心筒外垂直运输通道承担了除电梯井道拆除之外的超过6190t建筑垃圾输送任务，历经整个过程垂直运输通道未见缓冲板（或围护板）被击穿或断裂情况，通道外观完好率95%以上，木材基层板完好率99%以上。由此可见，建筑垃圾垂直运输通道在本工程中已基本实现预计中的使用功能。
6.2提高施工效率
从工期上来看，本工程的结构改建在施工现场仅配备一台施工升降机的情况下，凭借该建筑垃圾垂直运输通道，顺利地解决了繁重的垃圾垂直运输问题。
6.3解决场地问题
通过建筑垃圾垂直运输通道出料口的合理布置，整个拆除阶段的建筑垃圾堆放点设置在不影响场内运输的临时道路末端。解决了本工程施工场地狭小的问题，盘活了场内交通，为其他建筑材料通过施工升降机垂直运输至各楼层创造了有利条件。
6.4经济效益对比
经大致计算，使用建筑垃圾垂直通道运输的成本仅为使用施工升降机垂直运输成本的23.2%，共可节约总运输成本20万元左右。
6.5缺陷分析
（a）由于设计时垂直运输通道是通过重物撞击瓣膜缓冲板消减能量的，在本次设计中未使用有效的消音装置，所以在使用时产生了较大的噪音。经实测数据表明，卸料时离通道出口1m处的瞬时噪音达到65dB左右。（b）由于本工程拆除作业期间正值盛夏，水分蒸发量大。虽然对卸料处建筑垃圾作了一定的浇水湿润处理，但仍无法使垂直运输通道内原有管壁的积灰完全湿润，在出料口处仍激起较大灰尘。