蘭州大學至公堂、觀成堂及衡鑒堂維修工程主體結構整體頂升工法

胥明智

【摘要】隨著社會的發(fā)展，城市地表在逐年升高，由于古建筑年代久遠，古建筑維修保護施工過程中經(jīng)常會出現(xiàn)古建筑比周圍建筑地面低洼現(xiàn)象，木構架整體頂升在古建筑維修中是一項不可或缺的工藝，安全、高效率的古建筑木構架頂升施工工法會周而復始的運用。

【關鍵詞】維修;頂升工法

1、引言

2015年3月，我單位在2個月時間內(nèi)經(jīng)過詳細勘察蘭州蘭大二院內(nèi)的至公堂、觀成堂建筑木構架整體結構的實際情況后，按照勘察的木構架實際尺寸、木構架結構形式、單柱所承受壓力、原建筑基礎形式等基礎資料，詳細制定了頂升方案。2015年5月，甲方單位聘請專家組對頂升方案評審，經(jīng)評審通過，我單位開始安照施工方案準備材料、人員進行頂升方案的實施，根據(jù)頂升方案的技術要求、材料要求、做法要求等，完成了至公堂和觀成堂木構架的整體頂升，在頂升過程中，數(shù)據(jù)控制和質(zhì)量控制合理有效，并按設計計劃如期完成頂升。每個細節(jié)、每個工序經(jīng)過反復測算論證，整個頂升施工合理、有效。沒有對文物造成破壞堅持了“最小干預”原則。被業(yè)主及專家一致好評本施工工法已成熟。

2、工法特點

2.1節(jié)約人工、工期

蘭州大學至公堂、觀成堂修繕工程建筑面積720㎡，在大體量古建筑不落架頂升施工中，我單位僅用18日歷天將至公堂木構架頂升了136cm，而且在頂升施工過程中將基礎工程穿插施工，完成了頂升分項工程及基礎分項工程的同時施工任務，比傳統(tǒng)落架施工、頂升方法節(jié)約了40日歷天工期，人工也大量減少。

2.2保證質(zhì)量

頂升完成后經(jīng)查驗，分項工程所含的檢驗批均符合工程合格質(zhì)量的規(guī)定，檢驗批質(zhì)量驗收記錄完整。分部工程所含分項工程的質(zhì)量均驗收合格，質(zhì)量控制資料完整。分部工程有關安全及功能的檢驗和抽樣檢測結果符合規(guī)范規(guī)定，觀感質(zhì)量驗收合格。

原材料復試均進行了工廠和現(xiàn)場見證取樣，并出具檢測報告。各分部各分項工程質(zhì)量均符合規(guī)范要求，質(zhì)量控制資料完整，有關安全及功能的檢驗和見證檢測結果符合規(guī)范要求。

2.3保證文物建筑結構安全及施工人員安全

本工程涉及到文物建筑結構安全及施工人員安全，頂升方案的各個環(huán)節(jié)以古建筑安全及施工人員的安全意識，在施工前制定相應保護措施。嚴格按照《中華人民共和國文物保護法》組織施工，沒有對文物造成直接或二次破壞，在設計制作頂升架及腳手架搭設時，充分考慮到文物建筑結構安全及施工人員安全，作業(yè)平臺提前考慮，保證了安全施工的特點。

3、適用范圍

由于文物古建筑年代久遠，隨著周邊城市發(fā)展、市政道路的修建、農(nóng)田耕地、自然地面經(jīng)長期雨水的沖擊，建筑周邊地面逐年升高。根據(jù)文物保護的原則“最小干預”和“不改變文物原狀”的文物保護原則，整體抬升是比較合理有效的措施。不管是在城市中的文物古建筑，還是在荒野之中的古建筑，只要面臨周邊地面高，進行抬升措施的建筑都將運用這種工法，木構架整體頂升在古建筑維修中是一項不可或缺的工藝，安全、高效率的古建筑木構架頂升施工工法會周而復始的運用。

4、工藝原理

木結構建筑當出現(xiàn)周邊地面比建筑地坪高，在沒辦法降低周邊地坪或降低周邊地坪代價比較大的情況下，采用一套合理有效保護古建筑結構榫卯的情況下，采用現(xiàn)代頂升設備將其建筑抬升，在頂升到設計標高后完成建筑基礎施工及墻體、地面、屋面的施工。

5、施工工藝流程及操作要點

5.1施工工藝流程

木構架頂升的工藝流程為：原建筑測量--支撐架荷載計算--支撐架設計制作--木構架束緊--打牮撥正--水平頂升檢測儀器安裝--第一次頂升--基礎加固--第二次頂升--基礎加固--柱頂石安裝--支撐架拆除--下道工序。

頂升要點為水平整體頂升，每個觀測點均水平安裝在頂升區(qū)間位置，必須滿足頂升完成前頂升檢測需要;每個頂升的機械千斤頂按照口令同時發(fā)力，32臺機械千斤頂水平頂升，觀測人員及千斤頂操作人員協(xié)調(diào)一致;腳手架上的支撐人員隨著木構架的升高，將木構架支撐牢固;達到預期頂升高度后所有柱子頂部進行統(tǒng)一加固，防止回落，在千斤頂拆除前要詳細檢查柱體回落系數(shù)1-5mm，回落的數(shù)量大于5mm應千斤頂重新加壓，重新支撐加固。

每次頂升高度不能大于100mm，否則導致加固難度增加，千斤頂行程過高導致不穩(wěn)定。

5.2操作要點

A.測量標記

對所有的梁面、柱頭、柱腳抄平測量是否在同一水平面，標記原始柱位的沉降數(shù)據(jù)，以便在頂升過程中逐步矯正。測量標記所有檁架榫卯部位的脫落數(shù)據(jù)和榫卯的殘損狀況，逐一做好榫卯間隙的雜質(zhì)雜物的清理工作，保證加固過程中更好的歸位。

B.大屋架的束緊

對所有大屋架的軸線部位用緊繩器束緊，脫落或松動榫卯盡量歸位，采用φ8的鋼絲繩和花籃螺絲緊固。開始束緊時適當松開椽架和其他加固構件，在緊繩器與木構件連接部位作保護處理，采用柔性材料墊牢，再逐步收緊，收緊過程中做到協(xié)調(diào)統(tǒng)一。做到先梁架后檁架的順序，準備麻繩和鐵扒鋦，歸位后進行固定。

C.支撐架及基礎制作

在支撐架制作前詳細測量每個木構架的數(shù)據(jù)，計算出單個柱子所支撐的重量，根據(jù)計算的數(shù)據(jù)設計制作支撐架。

支撐架選用的材料鋼結構栓接。柱子為4根直徑120mm/4mm的圓鋼管，支撐架頂部采用12#工字鋼做成井口架。支撐架的構造剖面圖（見圖1），根據(jù)實際情況進行調(diào)整，要求所有支撐架柱位避開基礎施工邊線，以免基礎施工時有合理的作業(yè)面。支撐架基礎采用原有地面，柱根與原有砼地面螺栓連接。在原有砼地面上放出基礎開挖線，地面按線切割后開挖。支撐架以木柱為單位形成獨立的井架，屋架與支撐架的受力點（見圖2），在所有梁底和額枋底，額枋和梁所有空隙必須墊實，以便于逐層受力均勻，否則造成單一構件集中受力。

D.柱網(wǎng)固定

在標高2.400m和3.600m平面上對柱網(wǎng)井字形固定，采用腳手架和扣件加固（見圖3：井字形柱加固管A管加固平面圖）。所有腳手架與木柱保留的間隙以便頂升不受阻，所有間隙準備木楔，隨時固定。改造保護棚腳手架立桿，原有立桿落在屋架上，逐一換打在3.600m標高的水平架桿上，立桿不落地，保證地面施工作業(yè)面不受干擾。完畢后支撐架以屋架墊牢。

E.準備材料

準備墊墩，墊墩采用100mm厚450mm寬600mm長的松木。木材含水率25%以上。準備規(guī)格不一的木材隨機使用，準備千斤頂40頂，起重量為20T。千斤頂鋼板頂蓋板頂蓋400mm見方，厚10mm。千斤頂行程100mm，激光水平儀5臺。

F.拆除柱頂石

待所有柱子的支撐重量轉(zhuǎn)移到支撐架后，拆除所有柱頂石，步驟統(tǒng)一，逐一按順序挖取。原有柱基礎承載力良好，作為千斤頂頂升的基礎。開挖柱基礎至足夠放置千斤頂和鋼板頂蓋。

G.安裝千斤頂和激光水平儀

每個木柱底部安裝一頂千斤頂，安裝方法見圖四。千斤頂?shù)撞繅|墊墩，頂部安裝鋼板頂板，擴大受力面積和增強千斤頂穩(wěn)定性。開間中部空曠地方安裝激光水平儀，五臺水平儀均能測到角柱，以便測量控制。

H.頂升

（1）第一次頂升每個柱位有一人負責操作千斤頂和測量工作。

統(tǒng)一口令和操作規(guī)程。首次活動頂升20mm，檢查所有加固設施是否有異常，逐一排查確保無誤后再次頂升20mm。在進行檢查。首次完成100mm頂升。

（2）支撐架和梁架空隙部位安裝墊墩，檢查墊墩牢固穩(wěn)定后千斤頂回油，再在千斤頂?shù)撞考訅|墩，墊墩安裝牢固穩(wěn)定后逐步頂升，再頂升100mm后在支撐架與梁架部位加墊墩，重復操作頂升600mm后加固梁架和支撐架，做好固定。

（3）在重復頂升的過程中逐步矯正柱腳的高差，最終完成頂升前使所有柱腳水平，柱頂石在同一個設計標高上。

（4）在2.400m和3.600m標高處的水平桿和木柱進行錨固。檢查全部支撐的牢固性。確保無誤后進行下一道工序。

I.基礎施工

取出千斤頂，基礎按設計放線，按線切割砼地面，開挖至設計標高，基礎按設計施工圖作業(yè)，基礎施工至原有地面以上600mm時做回填土施工，按設計要求基礎施工到原有地面600mm時停止基礎作業(yè)。

J.再次頂升

再重復頂升作業(yè)工序。頂升至設計標高時停止頂升，加固支撐架和屋架。檢查全部支撐的牢固性。確保無誤后進行下一道工序。按基礎設計要求進行剩余部分基礎施工。

K.安裝柱頂石

基礎頂部預留50mm厚的砂漿墊層，柱頂石擺放就位，放出柱頂石的十字線并在柱根部做好標記，頂升柱頂石后在柱頂石底部做干硬性膨脹水泥砂漿，待砂漿達到一定強度后再一次檢查全部柱頂石，檢查柱頂石是否坐實，達到設計強度后松開墊墩。進行最終測量。達到設計要求后進行下道工序的施工。

6、材料與設備

7、質(zhì)量控制

重視做好施工準備工作，以利工程有序而高效進行，開工前及時組織技術人員熟悉頂升要點，參加集體培訓，認真進行方案優(yōu)化，確定合理而先進的施工方案，同時結合工程特點和現(xiàn)場條件進一步編制作業(yè)指導書，保證施工過程質(zhì)量控制嚴密而有序進行。

每個參加頂升工程施工人員根據(jù)單位工程中關鍵的、復雜的、特殊的分部工程或分項工程進一步詳細領會作業(yè)指導書，并負責向作業(yè)班組進行交底，對分項中的關鍵、主要、一般的工序分別設置停工待檢點、書面見證點，全過程實施質(zhì)量監(jiān)督。

認真做到施工區(qū)域測量坐標和標高控制點的保護和復測工作，做到定期檢查和隨機檢查相結合，并作好記錄，以確保工程控制點的正確性，嚴格按設計和規(guī)范進行。

施工作業(yè)中，施工人員要認真操作，隨時自檢。每日收工和完成一個分項工程后，由班組長組織自檢、互檢，發(fā)現(xiàn)質(zhì)量問題，及時糾正或處理。

認真對待每道工序、每個環(huán)節(jié)進行監(jiān)督檢查，重點做好：

測量定位及頂升標高準確，各個環(huán)節(jié)符合設計要求。

8、安全措施

（1）牢固樹立安全第一的思想，認真貫徹遵守《安全操作規(guī)程》嚴格執(zhí)行建設部頒布的相關標準的有關規(guī)定，成立以公司經(jīng)理、項目部、班組主要領導成員為主的三級安全管理體系，全面負責工地安全管理的領導、監(jiān)督、檢查、指導工作。

（2）建立24小時巡查值班制度，發(fā)現(xiàn)隱患及時向項目部反映。

（3）施工人員持證上崗，禁止非工作人員在現(xiàn)場游覽，嚴格按施工操作規(guī)程施工。

（4）所有車輛、機械設備不得帶病作業(yè)，機械設備使用時要按時檢查，嚴禁非專業(yè)人員操作。

（5）各種原材料、器械在施工間歇時要定位放置、專人看管，以防被盜。

（6）嚴格按《中華人民共和國消防條例》的規(guī)定，在施工現(xiàn)場建立和執(zhí)行防火管理制度，消防設施設置符合消防要求，并保持良好的備用狀態(tài)。

9、環(huán)保措施

（1）認真學習合作市有關環(huán)境保護、道路設施保護、防止環(huán)境污染、施工現(xiàn)場管理等規(guī)定和文件，制定相應的措施和辦法，并貫穿于施工全過程。

（2）將環(huán)境保護納入施工管理，安排專人負責。

（3）對于施工場地周邊的設施進行保護，使用臨時用地，合理規(guī)劃，珍惜每一寸土地，切實做到不亂棄廢物。施工中認真做好防護工程。

（4）棄土、棄碴、排污等按設計文件辦理，并與當?shù)丨h(huán)保等有關部門簽訂協(xié)議，按規(guī)定進行處理。

（5）施工中的建筑垃圾、機械油污、生活污水、生活垃圾等事先合理規(guī)劃排放處理地點，不得污染當?shù)厮磁c環(huán)境。

（6）隨著工程進度的推進，及時清理施工現(xiàn)場，盡量維持現(xiàn)有渠道、道路暢通，派專人在施工現(xiàn)場、施工道路上灑水和清掃，防止揚塵;保護生態(tài)平衡。

（7）采取有效措施控制現(xiàn)場的各種粉塵、廢氣、污水、固體垃圾及噪聲振動對環(huán)境的污染和危害，不在現(xiàn)場燃燒各種有毒的物質(zhì)，盡量不在夜間組織帶有噪聲的作業(yè)。

（8）頂升工程完工后，清除各種垃圾、廢油、廢渣。對臨時用地進行恢復工作。

（9）施工場地設置必要的臨時圍欄、平交路口、大門口設置明顯的標志，使施工場盡可能自成一體，以減少和外界的相互干擾。

10、效益分析

10.1節(jié)約工期

采用這種工法進行古建筑木構架的整體頂升，有利于按預定工期完工。蘭州大學至公堂修繕工程建筑面積604.06㎡，在大體量古建筑不落架頂升施工中，我單位僅用18日歷天將至公堂木構架頂升了136cm，而且在頂升施工過程中將基礎工程穿插施工，完成了頂升分項工程及基礎分項工程的同時施工任務。

10.2操作簡單、節(jié)約開支

采用這種工法進行古建筑木構架的整體頂升，施工人員工種廣泛，有利于施工人員的配置;節(jié)約了施工開支，所用頂升材料在施工時可以重復利用，有利于項目財務開支。

結語：

我公司使用的古建筑木結構整體頂升工法，2015年頂升了至公堂和觀成堂，至公堂頂升604.06㎡，觀成堂頂升395.8㎡，均抬高136cm，已成為成熟的先進工法。隨著時間的推移，古建筑遇到周邊地面升高的越來越多，該工法在以后的古建筑整體頂升施工中會廣泛使用。

參考文獻：

[1]陳志華.文物建筑保護的方法論原則[J].中華遺產(chǎn)，2005，（3）.