建筑物帶地下室整體平移技術結構安全性與經濟性分析*

許祎斌，于三力，孫 睿，賴福文祥，李健男

(中建一局華江建設有限公司，北京 100161)

1 平移工程概述

世界上最早的平移工程出現在1873年的新西蘭(見圖1a)，采用從農房基礎下分離，使用蒸汽牽引的方式平移到位。1983年，英國沃靈頓市的學校歷史建筑平移15m(見圖1b)。移位前在基礎下設置鋼筋混凝土軌道梁，上下軌道梁之間放置鋼滾軸，用卷揚機和鋼絲繩做牽引裝置。在隨后的若干年內，樓房平移方法主要采用在基礎下部修建新基座，然后在基座下修建滑道并頂推平移至新址。直到1992年，技術人員提出將上部結構與基礎分離，單獨將上部結構平移至新址然后再進行連接的方式。該方式的出現，取代了一部分平移建筑的移位方法。

平移工程在我國的發展雖然起步較晚，但是近年來發展迅速。2000年，山東省臨沂市辦公大樓平移工程(見圖1c)，采用從建筑1層中間切割分離，在切割位置上下設置軌道梁及托盤梁的分離方式平移到位。2006年，萊蕪高新區管委會綜合樓平移工程(見圖1d)，該工程地下1層，主樓15層，裙樓3層。采用從地下1層切割分離的方式，將建筑物平移至新址。

圖1 平移工程實例

2 工程概況

后溪長途汽車站主站房平移工程位于廈門市集美區后溪鎮(見圖2)，總建筑面積6.82萬m2，其中平移的主站房長162m，寬33.6m，總面積為2.28萬m2，重3.018萬t，從主站房地下2層進行切割分離、帶地下室整體旋轉90°，首次采用交替步履式頂推平移技術將主站房一次性旋轉平移到新址，最長平移距離達288m。是國內迄今為止體量最大、移位距離最長的旋轉平移工程，并于2019年9月6日創建筑物旋轉平移弧度最長的吉尼斯世界紀錄。工程的實施縮短了工期、降低造價，有效避免了因拆建產生的建筑垃圾和建材浪費，大幅度降低粉塵和噪聲污染。

圖2 平移主站房

3 平移方案比選

3.1 首層切割

在不考慮平移的安全性和可操作性時，采用首層切割的方式，優勢在于避免了在平移結構原址處開挖基坑的施工步驟(同時節省了基坑圍護降水等費用)，可以迅速進行建筑物的切割分離工序，開展后續工作，從而縮短平移工期。同時，平移結構質量也將大大減輕(約1.5萬t)。

然而，對于平移新址需要新建地下室而言，還需考慮新址地下室的建設工期。采用正負零板切割的方式，直接降低了平移工程作為節約建材避免環境污染的意義。在操作層面，由于1層大廳最大柱間距高達18m，托換時所考慮的單柱承載力尤其是柱彎矩非常大，經計算，Mx達1 300～1 600kN·m，共計12根，My達700～900kN·m，共計4根，很難滿足要求。其次，首層柱間距大，整體穩定性也差，不利于移位安全。且移位建筑主體重約1.5萬t，正負零板承載力不足，無法作為建筑移位的基礎。首層作為原建筑的工作大廳，其裝修較為精美，從首層切斷還會對首層的精裝修造成破壞，大大提升了后期恢復的成本。

3.2 地下1層切割

該方式平移建筑質量介于首層切割與地下2層切割，達2.25萬t。施工前需要開挖基坑至地下1層處，將同樣面臨地下1層板面承載力不足難以作為建筑物移位基礎的問題(需先進行支撐)，以及托換時單柱承載力的問題。

3.3 地下2層切割

該方式缺點在于平移前需先開挖基坑至基地，在平移路徑上開挖基坑，需要耗費一定的工期，平移質量達3萬t以上。其優勢也特別明顯，采用地下2層的切割方式，該層柱距較小，且底板下具有穩定的基礎，經計算，原Mx降低為<100kN·m，原My為470kN·m。將上部結構帶地下室進行整體移位，能夠保障平移安全。從經濟角度出發，選用地下2層切割，完好地利用2層地下室，避免了重建與拆除，且能比較好地保護上部的精美裝修、增大平移面積，大幅減少平移后的修繕工作。

3.4 基礎位置切割

采用從基礎位置進行切割分離的方式施工更加復雜，該方法目前主要應用在一些小型民用建筑或歷史建筑物的平移工程。在施工前，首先需要開挖基坑至原建筑底板基礎以下，露出原基礎，再采用托換技術將建筑物托換在穩固的新建軌道梁上，最后切割分離建筑物平移至新址。這種方法的優點在于最大程度地保護了原建筑整體性，對一些具有保護價值的歷史建筑意義重大。

然而，在后溪長途汽車站平移工程中，由于原建筑含2層地下室，底板底深度達9.35m，廈門市地下水位常年處于-1.000m左右深度，加之施工時處于廈門市臺風季節，暴雨帶來的高水位將使得施工極不便利(選擇其他層切割有效避免在施工托盤梁軌道梁時這一問題)。另一方面，不同于民用淺基礎，該工程基礎采用的是預應力管樁承臺基礎，平移至新址需要考慮如何在新址處建立一個具有足夠承載力的基礎并連接。根據地勘情況，勢必需要另外在新址上打樁，新打的樁基如何與平移過來的建筑物底板連接，目前仍難以尋找到經濟可靠的解決辦法。

4 經濟性對比

根據以上分析，選擇前3種方案進行經濟性分析，如表1所示。

由表1可以看出，方案3與方案1相比造價節省2 540萬元，選方案1與方案2相比較造價節省1 275萬元。方案3平移到位工期最短，較方案2提前60d，較方案1提前100d。

表1 3種方案經濟性對比

5 結語

綜上，針對廈門后溪長途汽車站平移工程施工工況，選擇從地下2層切割分離經濟性最佳，降低成本，縮短工期，極大保護了建筑物的完整性。同時在安全施工方面，具有施工操作簡單、安全的特點，是最適宜平移的切割分離位置。類似工程在進行切割分離位置選擇時可以參考。