交替式步履走行器在廈門后溪長途汽車站主站房平移工程中的應用

邱會安

上海天演建筑物移位工程股份有限公司 上海 200336

廈門后溪長途汽車站新建成不久，該建筑所在地塊與新規劃的福夏高鐵相沖突，建筑主體大部分位于新規劃的福夏高鐵主干線上。在拆除、保留等多種解決方案中，綜合各種因素對比考慮，為避免拆除和重復建設，決定在一定工期內將主站房平移出原址，為新規劃“讓路”。

根據實際工程工序需要以及以往類似平移工程案例，在給出的最終限定時間內都難以將該建筑平移出原址。經過對現有的平移技術進行研討[1]，從國內傳統的頂鐵式平移、牽拉式平移，到國外的夾軌式平移，綜合創新研發出了交替式步履走行器平移技術。采用該種技術能夠將傳統的平移工期極大地縮減，同時也減少了對勞動力的依賴。

1 工程概況

廈門后溪長途汽車站位于廈門市集美后溪鎮，廈門北站西北側。建筑物性質為交通類公共建筑。后溪長途汽車站是服務島外集美、同安大部分地區的一級客運站。主站房總用地面積35 281.841 m2，總建筑面積61 709.327 m2。綜合樓總用地面積8 455.102 m2，總建筑面積57 352.613 m2。地下2層，深度為8.85 m，地上主站房2層，建筑高度19.00 m。到站發車平臺2層，建筑高度19.00 m，綜合樓25層，建筑高度99.95 m。

本次主站房平移部分長軸長度162.2 m，短軸方向長度33.8 m，地下2層，地上2層（局部3層）。總建筑面積為22 728.270 m2，其中地下2層面積5 482.360 m2、地下1層面積5 482.360 m2、±0 m面積5 454.361 m2、2層面積5 032.713 m2、局部3層面積949.060 m2、局部3層屋頂面積327.416 m2。總質量約30 000 t，將主站房從地下2層切割分離，繞虛擬旋轉中心旋轉平移90°（圖1、圖2）。

2 平移重、難點及應對措施

2.1 工期緊迫，施工復雜，技術難度大

主站房建筑平移的成功與否是關系本項目成敗的關鍵，選取恰當的平移方案，是本項目的核心。平移的主站房裝修較多，且柱距較大，若選擇在首層切斷將會對裝修造成較大破壞，且給托換增加難度，從何處切斷以保證被平移結構的整體剛度，亦成為難題。

圖 1 建筑原狀

圖2 新址效果圖

對策：經過慎重的安全性、經濟性及工期的詳細評估比選，確定在地下2層切割分離的方案，可以確保安全和工期，并取得較好的經濟效果，同時，對主站房上部結構和裝修的影響最小。采用上托盤梁桁架梁及頂升移動裝置對框架柱進行主動卸載，從而保證了主站房切割及平移各工況的安全性。

2.2 平移滑道平整度

旋轉平移下滑道梁共設置26條，下滑梁長度最長達285 m。為保證上部結構在平移過程中的安全，下滑道梁標高及平整度要求誤差不超過±3 mm。若平移過程中下滑道的平整度誤差超標，或者下滑梁受壓后發生不均勻沉降，則會由此引起的上托盤梁強制位移將會導致房屋的開裂和損壞。

對策：大范圍下滑道標高的施工精度完全靠土建措施很難保證平整度滿足要求，所以采用將由液壓千斤頂組成的步履式行走器作為滑腳的懸浮滑動平移方式。當滑道不平整時，通過豎向液壓千斤頂的自動伸長或縮短適應滑道的高低不平，保證上部結構的水平（最大調整高度±40 mm），從而避免由于下滑道不平整產生強制位移而導致的房屋損壞。

2.3 平移體系

平移主站房建筑物體量大，長162.2 m，寬33.8 m，柱間距較大，滑道梁數量為26條，平移支撐點共有129處，托換梁平面框架的平面內剛度相對較弱，建筑物旋轉時各滑道頂推力與阻力的不協調將會引起建筑物的整體及局部的累積變形，從而會引起上部結構及裝飾裝修的破壞。

對策：平移采用PLC移位電腦控制技術，精確控制各頂推點的頂推位移，通過反饋的位移信號自動精確調整各點頂推力，保證頂推力與摩擦力阻力的動態平衡，精度控制在2 mm以內，確保建筑物的線形及空間變形在彈性范圍內變化。同時，本次平移所采用的步履走行器為滑靴與懸浮千斤頂間的自平衡體系，將平移水平力分散到129個平移支撐點上，減弱了以前傳統平移方式對上部托盤梁的水平集中作用力，消除了因水平作用力而對托盤產生的局部變形和對建筑物的破壞。

2.4 偏位控制

本工程為大體量建筑物的旋轉平移，而且旋轉中心位于建筑物外。這種無固定軸的旋轉沿徑向的偏差難以控制和避免，需要采取特殊措施；旋轉到位后，就位連接的構件為框架柱與剪力墻，對旋轉平移的就位精度要求較高，就位前需要精確糾偏、對中調整。

對策：對于可能出現的沿旋轉中心的徑向偏差，平移采用的步履式走行器平移設備可以通過調整平移頂推角度達到糾偏目的，同時預設2條限位梁作為備用輔助糾偏措施，采用雙向保險措施保證平移就位精確。當旋轉平移過程中發現建筑累計偏差大于允許值時，通過調整步履走行器的頂力施加角度可實現糾偏效果，確保就位連接前的偏差在±5 mm以內。

3 平移方案設計

本次平移采用液壓懸浮千斤頂步履式走行器交替平移到新址，與新址地下2層底板進行連接。根據對原主站房結構的建模分析，在地下2層進行切割時各柱底釋放彎矩較小，主站房分離部分的主體結構整體剛度較大，能提高本次平移過程中的安全性。

平移過程中的上托盤梁體系采用雙夾梁桁架結構形式，夾梁與墻柱的接觸部分進行鑿毛，且植入構造鋼筋，整體托盤梁承擔上部主站房自重荷載以及平移過程中的次應力。

下滑道共設置26條同心圓弧，根據其部位分為原址、扇形過渡段及新址筏板三部分（圖3、圖4）。原址下滑梁為底板上植筋加做400 mm×1 000 mm滑道梁，與原址底板形成疊合梁；扇形過渡段采用PHC預應力管樁受力，樁頂設置1 000 mm×1 000 mm滑道梁；新址底板設置500 mm×1 000 mm滑道梁，與新址底板形成疊合梁共同受力，所有滑道頂均為同一標高。為防止旋轉過程中產生偏位，在整體旋轉范圍內另增設了2條1 000 mm×1 400 mm斷面的限位滑道，可在平移過程中對整個建筑進行糾偏。

圖3 下滑梁示意

3.1 下滑梁

下滑梁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。下滑梁作為房屋行走的軌道，按位置可分為原址下滑梁、過渡段下滑梁及新址下滑梁。下滑梁頂標高均為－8.50 m。本工程無固定旋轉軸，且為旋轉90°平移，平移設備已具備糾偏功能，但為更大地增加平移糾偏保證力度，設置2條限位梁作為備用糾偏措施，采用雙重保證措施為平移施工的順利實現保駕護航。

圖4 下滑梁整體剖面示意

1）原址下滑梁：地下2層底板澆筑400 mm×1 000 mm的C40滑道梁。

2）過渡段下滑梁：在φ500 mm的PHC樁頂澆筑1 000 mm×1 000 mm的C40滑道梁。

3）新址下滑梁：新建地下室底板上澆筑650 mm× 1 000 mm的C40滑道梁，并將鋼筋埋入地下室底板內。

4）限位梁：所有位置的限位梁上皮標高均比下滑梁高400 mm，限位梁底標高與同位置處的下滑梁底標高相同，限位梁截面寬度均為1 000 mm。

原址下滑梁采用原結構板上疊合梁的形式作為平移整體受力體系，而地下室在室外土方開挖到位后需進行基坑降水，同時會把原建筑底板下的水位降低，造成地下室底板與下部土層分離。為避免這一懸空情況以及充分利用土承載力，原址下滑梁施工完畢，且室外基坑開始降水后，在原址下滑梁處采用板底注漿形式進行加強。

3.2 上托盤梁

上托盤梁采用框架柱邊雙向雙梁設計，托盤梁與上部框架柱相交處通過抱柱做法將框架柱底內力傳遞至上托盤梁；抱柱四周混凝土鑿毛，根據相關規范計算，鑿毛接觸面摩擦力足夠承擔上部柱底內力，除交界面鑿毛外，采用額外植筋φ12 mm@300 mm的方式增加抱柱節點傳遞內力的可靠性，植筋深度為15倍鋼筋直徑。同時，為了增加平移旋轉時的整體剛度，在托盤梁雙梁間增加厚250 mm的板，以保證平移過程中的水平受力。

上托盤梁底部設置支撐千斤頂，千斤頂的布置位置需保證在整個平移過程中均不與框架柱等沖突。支撐千斤頂作為上托盤梁的底部支座，根據上部結構柱底內力情況進行上托盤梁設計。本項目單根上托盤梁截面為500 mm×1 200 mm（混凝土強度C40），部分受力較大處截面增大為600 mm×1 200 mm，上托盤梁底標高為－8.00 m。上托盤梁底標高根據支撐千斤頂構件的高度要求進行適當調整，上托盤梁底與下滑梁頂之間的凈距必須滿足平移設備的需要，當不滿足時，將上托盤梁整體標高往上抬（圖5）。

圖5 托盤梁布置示意

3.3 切割分離

主站房平面位置切割范圍為A6～A24軸/AA～AE軸范圍。其中A6～A24軸的＋6.50 m標高發車平臺與主站房直接設置沉降縫，可利用該沉降縫做分離線，地下室該軸線范圍需靜力切割拆除。由于該區域AE軸到A1/E軸線間距只有3.6 m，按軸網中線切割分離，一端懸挑不到1.8 m，梁能夠保證結構穩定，故切斷后無需進行支撐加固。

主站房地下1層在南側相較于地下2層有擴充區域，在平移施工過程中，施工作業面在地下2層，而A24軸南側區域只有地下1層，無地下2層，所以該區域必須在平移施工前進行拆除，以滿足A24軸的托盤梁施工要求。

主站房在A6軸北側是汽車坡道，根據托盤梁平面布置圖，地下2層汽車坡道至少需要拆除靠近6軸一側4.5 m寬，其余樓層則可以在切割線位置切割，將主站房與汽車坡道分離。坡道保留部分則在主次梁交叉部位設置支撐體系進行支撐。

主站房地下2層內填充墻、機械設備、水電管網以及裝修構件等影響平移托換施工，需要將其拆除。其余在切割線位置處的管線、填充墻等均需斷開，確保主站房與周邊建筑完全分離（圖6、圖7）。

圖6 平移范圍

圖7 平移范圍三維示意

3.4 旋轉平移

根據構件的受力柱分布情況，考慮到受力的均布需求，本方案采用26條同心圓軌道進行旋轉平移施工。

本工程旋轉平移時采用交替頂推器進行控制，其優點包括：

1）有效減少現場的施工人員需求，步履走行器會跟隨建筑物一起行走，不再需要組織人員對底部軌道和滑移塊進行搬運。

2）降低對底部行走軌道的要求，底部不再需要鋼結構軌道，有效減少了軌道的投入。

3）避免卡軌現象的發生，該設備的頂推方式采用的是自行走方式，底部不存在卡軌的現象。

4）頂升懸浮采用AB兩組頂升的方式，使頂升的安全系數加倍（圖8、圖9）。

圖8 A組懸浮頂推

圖9 B組懸浮頂推

設備工作原理如下：A 組懸浮頂升→A 組頂推150 mm→B組懸浮頂升→A組水平縮回150 mm→B組頂推150 mm→A組懸浮支撐→B組橫向縮回150 mm→重復以上步驟。

4 糾偏措施

旋轉頂推過程中，設備頂推的累計誤差、滑道梁的施工精度誤差、外力作用及其他不可預見因素，均會造成建筑物在平移時與設計軌道產生誤差。當誤差大于預警值時，就應當停止繼續頂推，分析偏差產生的原因，及時調整頂推策略，達到縮小誤差的目的。當采用調整策略仍無法消除誤差時，即應當采取糾偏措施。

根據步履式走行器的功能介紹，走行器可以調整頂推油缸、滑移板、底部安裝板等與弧形下滑梁的角度，進行單行程平移。當平移產生偏位且達到預警值時，可以通過調整頂推油缸頂推方向的角度，從而通過產生的水平分向力達到糾偏效果。同時為了保證平移的就位精準性，在A9～A10、A20～A21軸線之間設置2條輔助混凝土限位梁，限位梁斷面為1 000 mm ×1 400 mm，其鋼筋與底板或PHC預應力管樁進行錨固。可通過在限位梁與托盤梁間設置糾偏設備，使得建筑向預定平移軌道位置偏移，當建筑物回歸設計行走路線時，停止糾偏。

通過步履式走行器設備糾偏和限位梁輔助糾偏的雙重保證措施，保證了平移過程按設計路線行走以及就位的精準性。

5 就位連接

本工程平移范圍包含主站房2層地下室。由于地下2層地震作用極小，故此范圍框架柱及剪力墻以傳遞軸力為主，彎矩極小。這為提高本項目平移后框架柱及剪力墻根部鋼筋與新地下室頂板連接的可靠性提供了便利。

根據JGJ 107—2010《鋼筋機械連接技術規程》：混凝土結構中要求充分發揮鋼筋強度或對延性要求高的部位應優先選用Ⅱ級接頭。當在同一連接區段內必須實施100%鋼筋接頭的連接時，應采用I級接頭。

因為原建筑施工墻柱定位與圖紙存在偏差，以及在施工過程中精確定位的難度很高，需要剝出原結構鋼筋位置進行定位后，再進行新址預埋，這樣無法保證預埋鋼筋與平移到位后的墻柱鋼筋精確對上，所以為了保證新址墻柱鋼筋連接的精確性，新址筏板上采用在底板上預留杯口基礎，平移就位后鋼筋連接并錨入底板上的連接方式（圖10）。

圖10 墻柱連接

6 結語

隨著全國范圍的城市規劃和城市改造熱潮的興起，整體遷移技術在我國取得了空前的發展。目前我國已有上百個成功的工程實例，多用于建筑物的整體遷移，結構形式包括鋼筋混凝土結構、磚混結構、木結構和組合結構，一次又一次地刷新了平移行業內的新紀錄。

廈門后溪長途汽車站主站房平移工程無論是平移面積還是平移荷載，是國內迄今為止最大、最重的單體建筑平移工程，得到了業主和專家的高度重視。本項目采用的步履式走行器平移設備，克服了平移行業內常用的頂推以及牽拉平移的施工短板，不會像頂推平移一樣在平移過程中反反復復地鋪設滑道鋼板和倒換頂鐵，也不會像牽拉平移一樣在克服靜摩擦力的瞬間會有勢能釋放，產生較大的瞬時加速度，對建筑產生不利影響，同時牽拉需設置多個臨時錨點，旋轉平移的精度較差。此次旋轉平移大大降低了施工的難度，同時還提高了平移的精準度，為平移施工提供了一個新的思路和方向。

通過該項目步履走行器平移方式的成功運用，將建筑物移位引導入一個全新的領域，甚至會借此開啟一個全新的“移位”時代。