既有建筑物整體平移施工控制技術

□文/李文麗

工程概況

天津塘沽醫院發熱門診樓為2層鋼筋混凝土框架結構建筑，柱斷面多為550mm×600mm，樓頂東西兩側有高約3.80 m的裝飾墻。建筑物東西長54.5 m，南北長22.15 m，總建筑面積約2 671.28 m2。門診樓總高8.7 m。見圖1。

圖1 天津塘沽醫院發熱門診樓

該樓使用時間較短，結構情況較好，室內墻面裝修涂層有少許細小裂縫，未見大的結構開裂。根據規劃需要，大樓整體向東偏北7°平移124 m。

難點分析

（1）地基承載力低，平移過渡段需采用樁基礎，平移時需要考慮新舊基礎不同帶來的不利影響。

（2）承臺承載力不一致，設計滑道及新基礎時需要考慮這一點。

（3）該房屋為門診大樓，里面的醫療設備昂貴，平移時應避免有較大震動，以防損壞器材。

（4）樓體較狹長，過渡段中間址旋轉難度較大，第二次平移對同步性要求較高。

關鍵控制點

平移路線

移位擬定采用先沿橫軸向向東平移121.82 m到達中間址，再順時針旋轉7°，最后沿豎軸向向北平移7.97 m到達新址的路線。見圖2。

圖2 平移路線

基礎施工

新址及過渡段基礎均采用預制預應力管樁，樁徑400mm。采用物性指標經驗公式估算單樁承載力，結合標貫經驗公式的計算方法加以驗證。估算方法采用JGJ 94-94《建筑樁基技術規范》的經驗公式。

式中：Quk——單樁極限承載力標準值，kPa；

qsik——第i層土樁的極限側阻力標準值，kPa；

u——樁周長，m；

qpk——極限端阻力標準值，kPa；

li——樁穿越第i層土的厚度，m；

AP——樁截面積，m2。

根據式（1）計算，過渡段樁長20 m，新址樁長均采用同原基礎的24 m樁長，過渡段及新址樁基施工完成后，采用小應變法對壓樁進行檢測。

托換體系設計

下托盤梁設計

下托盤梁由下滑道和連系梁組成，是整個建筑物移位的基礎，用來承受滑動面以上的全部動靜荷載。下托盤梁作為房屋行走的軌道，按位置可分為原址段、過渡段和新址段。

下托盤梁鋼筋混凝土強度等級為C30，頂面用2 cm的砂漿找平，采用1∶2水泥砂漿。

下滑梁布置

下滑梁設計為雙肢梁。鋼筋混凝土部分梁高1 050mm，寬300mm。過渡段及新址承臺底面標高同原基礎承臺。原址、過渡段及新址段下滑梁底面標高與承臺底面標高相同。原址段下滑梁與承臺結合的部位，將承臺部分鑿除，以增強新舊混凝土的結合力并且增強下滑梁的抗剪能力。

為了增加平移時原址段下滑梁與承臺間的錨固力，承臺鑿除工作完成后，在鑿除面上植筋。植筋采用φ20mm螺紋鋼，植入深度及外露長度均為200mm，每肢下滑梁與承臺連接處每側植筋4根。如果承臺鑿除工作完成后，鑿出的鋼筋超過3根則不用再植筋。

軌道的平整是移位行走的關鍵，滑動面標高和平整度要嚴格控制，鋼板分段連接，接頭不得錯牙并打磨平整光滑。為消除水平阻力，下滑道要盡力保持水平，軸向水平誤差＜5mm。

下滑道水平段設置好后，鋪設300mm×10mm的鋼板，鋼板與下滑道用螺栓固定或與預留鋼筋焊接固定，鋼板上鋪設1mm厚不銹鋼板。

上托盤梁設計

上托盤梁由上滑梁、夾墻梁、抱柱梁和連系梁等組成，上滑梁用于承受移動部分的全部荷載，因此它應具有足夠的強度、剛度及穩定性。橫向布置4條上滑梁，豎向布置9條上滑梁。上滑梁高度650mm，寬250mm。采用夾墻梁對墻體進行托換，夾墻梁施工時應將墻體表面鑿毛并沖洗清理干凈，以便混凝土與墻體良好結合。

為減少平移到位后的地面投入成本、不影響今后的房屋使用，托盤梁布置在室內地坪標高以下。見圖3。

圖3 上托盤梁平面布置

墻柱切割

待托盤梁的混凝土結構達到設計強度后，即可對柱、墻等進行切割，使建筑物的荷載全部轉換到托盤梁上。切割在平移前進行，采用專用工具及人工配合進行切割。切割應間隔對稱進行，切割時應密切觀測夾墻梁與墻體之間是否有位移、建筑物有無沉降、傾斜等情況并密切監測基礎梁及滑動支座的受力變形情況。

摩擦面設計

采用滑動摩擦方式，托盤梁上設置帶自鎖式機械鎖母的單作用千斤頂作為滑腳，這種滑腳方式可以克服由于施工誤差引起的下滑梁不平，使房屋平移時更加平穩。下滑道上鋪設鋼板和不銹鋼板，滑腳與不銹鋼板間涂抹特種摩擦材料，以便降低摩擦系數。

建筑物平移

平移采用PLC液壓同步移位控制系統，每步平移分3個階段，即平移準備階段、試平移階段和正式平移階段。

根據初步計算，房屋遷移總質量約5 000 t，取啟動時滑動摩擦系數為0.1，所需總推力為500 t。因此，第1次平移時擬選用4臺200 t的千斤頂，可提供800 t的總推力，完全可以克服啟動阻力。第2次平移時共布置9臺200 t的千斤頂。

為了觀察和考核整個平移施工系統的工作狀態和可靠性，在正式平移之前，按下列程序進行試平移。

（1）檢查各項準備工作是否已完成，是否具備試平移的條件。

（2）為減少啟動加速度，控制泵流量，將理論平移速度控制在10mm/min。

（3）平移過程中做好觀察、測量、校核、分析工作。

（4）完成一個行程的試平移長度。

（5）收頂，放入頂鐵。

試平移結束后，提供基礎沉降、測點應變、整體姿態、結構變形等情況并檢驗系統的糾偏效果，為正式平移提供依據；觀察若無問題，進行正式平移。

轉向

房屋平移121.82 m后對房屋進行旋轉，轉向時以房屋平面形心為轉軸，沿切線方向施加推力。旋轉移位要立足于平移準確到位的基礎上，當建筑物平移快到位時，應根據基線對房屋的整體姿態稍作調整，使托盤梁上的旋轉中心與旋轉位置上的旋轉點基本對位并在各旋轉點下預鋪滑道。

旋轉時采用頂推方式，頂推千斤頂分別設置在東西向上第 1、2、3、4 上滑梁南側和第 6、7、8、9 上滑梁北側。其中1、2、3、4上滑梁梁端的頂推千斤頂反力后背為跟下滑梁一體的鋼筋混凝土反力后背，6、7、8、9上滑梁梁端的千斤頂采用鋼結構反力后背。這樣頂推千斤頂加力后使房屋在兩側千斤頂頂推力形成的力偶作用下繞旋轉中心進行旋轉。

就位連接

平移到位后，就平面坐標及標高進行確認，確認無誤后就可以進行墻柱連接。

房屋到達新址后，用膨脹混凝土將磚墻下空隙灌滿灌實并用植筋的方法使托盤梁與新址基礎進行連接固定。

監測方案

變形監測

在房屋外立面凸線條上設置4個點用來對平移過程中結構整體姿態進行監測，主要用全站儀監測其垂直度，設定報警值為+0.2%，在平移過程中每天測量一次。

經過跟蹤監測各特征點垂直度，可以判斷在平移過程中各條上滑梁間的平移同步，其偏差在設定的報警值范圍內。

沉降監測

在房屋的四周設置8個點，通過高進度的水平儀測定標高來監測沉降，設定報警值為傾角變化+0.2%，在平移過程中每天測量一次；在結構就位后，對結構進行為期30 d的連續沉降監測。

通過為期30 d的連續監測，建筑物在新址上的沉降不超過設定的報警值，因此判斷新址的地基是安全的。

結語

目前在舊房改造、城市建設、房地產開發等建設活動中，一些具有繼續使用價值的一般建筑或具有歷史保護價值的優秀建筑仍要保留和保護，而建筑物平移技術能使移位部分與原結構部分脫離開，然后通過頂推、牽引等技術手段，使平移物體達到新的預定位置；由于它只需付出新基礎建造費用，成本低廉，可大大節約投資，縮短施工周期，改善自然環境，具有極佳的社會效益與經濟效益。