某酒店建筑群車載移位工程關鍵施工技術*

夏風敏，田增智，賈留東，張 鑫，王繼國，楊立華，傅傳巍

(1.山東建筑大學土木工程學院，山東 濟南 250101； 2.山東建筑大學工程鑒定加固研究院有限公司，山東 濟南 250014；3.國網濟南市長清區供電公司，山東 濟南 250300； 4.山東建固特種專業工程有限公司，山東 濟南 250014；5.中國外運大件物流有限公司，山東 濟南 250300)

1 工程概況

海南某酒店建于2012年，位于海南省文昌市，總建筑面積8 058.59m2，其中地上建筑面積5 234.27m2，地下建筑面積2 824.12m2。建筑整體如圖1所示，1層平面如圖2所示，剖面如圖3所示。

圖1 建筑整體

圖2 酒店1層平面

圖3 酒店剖面

酒店采用鋼筋混凝土框架結構，由3個結構單體組成，分別為1～5，6，7區。1～5區部分有1層地下室，1～4區地上1層，5～7區地上2層。除地下室部分基礎為筏板基礎外，其他部分為柱下獨立基礎。采用天然地基，持力層為中砂層。

2018年3月，因使用功能變化，酒店±0.000m以上部分(含±0.000m標高處地面)需向西偏北方向平移720m，共抬高7m，旋轉35°，如圖4所示。連接就位后滿足8度(0.2g)抗震設防要求，并增加1層地下室。

圖4 酒店移位示意

該建筑體量較大，7個區域僅通過連廊相連，連接較弱，斷開后對結構受力影響較小。因此，將結構沿變形縫和連廊進行分割，分為7個單體分別進行移位。移位步驟為：托換結構施工→原位頂升裝置安裝→豎向構件截斷→原位頂升1.0m→裝車→坡道運輸(平移720m，抬高6m)→就位→連接。同步頂升、坡道運輸、建筑物變形控制是本工程的關鍵點和技術難點。

2 托換結構施工

為最大限度地保留地上建筑物裝飾裝修及結構完整性，并盡量壓縮就位后連接層的層高，同時考慮施工可操作性，結構托換梁頂面標高選擇在地下室頂板以下300mm。采用柱四面包裹式混凝土托換結構[1-3]，托換結構布置如圖5所示。本工程托換結構施工難點主要在于托換梁混凝土澆筑及平整度控制。在每根柱上標注施工控制線，控制線偏差控制在1mm以內，托換梁梁底模板搭設時偏差控制在1mm以內。同時檢查模板搭設牢固程度，避免澆筑混凝土時因混凝土自重作用導致梁底模板變形過大。混凝土澆筑時采用小型振搗設備，減少對模板的干擾。托換結構拆模后，進行二次找平處理，控制梁底整體偏差為±2mm，同一車組受力點偏差為±1mm。

圖5 托換結構平面布置

3 結構頂升

由于建筑物標高變化及場地標高限制，該建筑物需在原位進行頂升，頂升高度1.0m。本工程采用組合式鋼梁托換結構，如圖6所示。頂升施工時，采用PLC液壓伺服多點同步自鎖千斤頂提供頂升反力，通過鋼托換梁與混凝土柱之間的界面摩擦力平衡頂升反力[4-5]。

圖6 組合式鋼梁托換結構

3.1 頂升系統安裝與調試

頂升施工前，需進行頂升系統安裝與調試。鋼結構托換裝置安裝完成后，對結構進行2次預加壓試驗，第1次加壓至結構重力荷載的60%，檢查上、下托換結構變形、裂縫及頂升系統工作性能；第2次加壓至結構重力荷載的80%，然后鎖住千斤頂并持壓24h，確定上、下托換結構及頂升系統均安全可靠后，將豎向受力構件截斷，進行后續的頂升施工。

3.2 頂升施工位移與力控制限值

頂升時受液壓千斤頂回油、施工誤差及施工過程中發生的不利工況等因素影響，不可避免地造成相鄰柱間產生豎向位移差，引起上部結構產生附加內力。如果相鄰柱間豎向位移差過大，會使部分構件開裂甚至破壞。因此，為保證頂升過程中結構構件不開裂或破壞，需確定允許的相鄰柱間豎向位移差。

采用SAP2000軟件進行計算，通過施加不同頂升位移對頂升過程進行模擬分析。允許的最大豎向頂升位移以上部結構構件達其極限承載力為原則，保證頂升過程中結構及構件不被破壞。根據計算結果可知，相鄰柱間豎向位移差由梁端彎矩控制，扣除整體傾斜影響后，1～4區縱向柱列及5～7區相鄰柱允許豎向位移差≤3mm，1～4區橫向柱列允許豎向位移差≤5mm。

為確保結構安全，在頂升過程中采取位移與荷載的雙重控制。由允許最大豎向位移差計算所需的最大頂升力。計算結果表明，角柱、邊柱、中柱由于其所處的結構位置與其連接的梁數量不同，角柱最大頂升力約為其重力荷載的120%，邊柱最大頂升力約為其重力荷載的135%，中柱最大頂升力約為其重力荷載的145%。

3.3 頂升施工過程分析

在實際頂升過程中，嚴格按照前文所述位移與力限值進行控制，并將頂升速度控制為≤10mm/min。當靜止及勻速頂升時，以6區為例，各柱實際頂升力如表1所示。

表1 6區各柱實際頂升力

在頂升過程中，受頂升豎向速度影響，導致總的勻速頂升力略大。同時發現實際頂升過程中角柱柱底壓力略大于理論值，邊柱壓力略小于理論值，中柱基本相同。為研究實際頂升過程中柱底壓力與理論值產生差異的原因，根據地基土層實際分布，利用有限元軟件對移位施工前的原結構進行了沉降分析，由于地基土的變形，各柱基礎產生了不同程度的沉降，如表2所示。由表2可知，柱表現出盆式沉降的規律，即中間柱沉降大，邊柱、角柱沉降小。各柱沉降不同導致了結構內力重分布，因此，角柱實際柱底壓力略大于理論值，邊柱實際柱底壓力略小于理論值，中柱基本相同。

表2 各柱基礎沉降 mm

4 結構運輸

4.1 車輛布置

按照就近受力的原則，將所有車輛均布置于框架柱兩側，并保證每軸車輛平均反力不超過車輛最大承載力的70%，車輛總牽引力不超過總阻力的50%。

4.2 車軸反力與運輸慣性力計算

根據頂升過程中確定的每根框架柱靜止反力，確定結構重心位置。遵循上部結構重心與車軸反力合力中心重合的原則，采用三點式配車，即將每個區塊所有車軸劃分為3個區域，每個區域所有車軸提供相同的反力，3個區域車軸反力合力中心與上部結構重心重合，同時保證穩定角(各區域車軸反力合力中心與上部結構重心在豎向平面內的夾角)>7°，以方便確定各區域車軸反力。同時，根據該反力進行車輛與上部結構協同受力計算，復核車軸橫梁與上部結構承載力。

托車移位時啟動、制動加速度一般控制在0.02g以下，上部結構與車輛之間鋪設5～10mm厚橡膠板，其摩擦系數可達0.3。因此，運輸慣性力滿足要求。

4.3 道路承載力復核與預壓檢驗

計算道路地基承載力時，需根據車輛承載情況下的最大輪壓及分載面積確定。車輛承載情況下的最大輪壓根據布車設計和車輛自重確定。由于輪胎形式不同，接觸面積計算不同。充氣輪胎可根據輪胎內壓Pt及與地面接觸壓力Pd的平衡進行計算[6]。

充氣輪胎與地面接觸長度l計算如下：

(1)

式中：P為輪壓；B為輪胎寬度。

對于高壓充氣輪胎，胎壁受拉，與地面接觸壓力小于輪胎內壓。根據車輛廠商提供的數據，輪胎內壓為lMPa時，地面壓強為0.9MPa，故與地面接觸壓力取輪胎內壓進行計算是偏安全的。

輪胎與地面的接觸面積確定后，輪胎與地面接觸壓力通過接觸面以約45°角向縱、橫向擴散。可根據路面厚度確定擴散面積，進行地基承載力驗算。按計算輪壓進行復核，本工程路面及路基承載力均滿足要求。

為防止道路沉降造成移位過程中建筑物傾斜，建筑物正式移位前，采用≥12軸拖車按移位時布車方式、荷載及行駛速度進行全覆蓋預加載，檢驗道路承載和變形能力，使短期沉降預先完成[7]。加載預壓后，對出現沉降的路段進行修補找平。

4.4 裝車與調試

建筑物頂升到位后，進行運輸前的裝車與調試。車輛按設計位置駛入托換結構下方，同時進行平面位置校準。按20%步長分級加載至上部結構質量的60%，檢查車輛性能、車輛與托換結構接觸狀態，測量車架橫梁變形、建筑物整體傾斜與托換結構變形等。如無異常，減小至10%步長繼續加載，至上部結構與頂升支撐柱脫離，完成裝車。如出現車架橫梁、上部結構變形及建筑物整體傾斜率超過設計值等情況，應對車輛油路、連接、車輛與托換結構接觸面等進行檢查，并對各分區反力進行微調。

4.5 運輸過程控制與監測

運輸過程中，通過傾角儀和水平管裝置，控制建筑物整體傾斜率≤0.4%。采用光纖光柵應變傳感器監測托換結構關鍵截面應變與應力，保證其不超過設計允許值。本工程需在運輸過程中抬升6m，因此部分道路存在1.3%的坡度。為保證車板水平，且上部結構傾斜率不超過要求，車輛在入坡和出坡時，需同步動態調整各軸線離地高度及各分區車軸反力，車軸反力變化量控制在±50kN以內，并控制全程移位速度≤30m/min。

移位過程中，對建筑物傾斜和托換結構關鍵受力點進行全程監控，測點布置如圖7，8所示。各區實際最大傾斜率如表3所示，由表3可知，各值均未超過設計限值4‰的要求。由典型截面應變變化曲線可知，建筑物在裝車時，由于支撐方式改變，托換梁內力變化，應變增大，但在整個運輸過程中，應變變化較小，說明運輸過程中結構未產生明顯的次應力，運輸過程平穩。

圖7 測點整體布置

圖8 局部測點布置

表3 結構振動加速度與傾斜率監測結果

4.6 建筑物就位與控制

在建筑物新址位置預先放置結構臨時支撐柱，并對柱頂標高進行嚴格找平，高差控制在±2mm。車輛駛入后，首先進行平面位置校準，然后分級卸載，使荷載從車輛逐步轉移至支撐柱，此過程全程監測托換結構與支撐柱的接觸狀態、建筑物整體傾斜率、水平位置偏差與托換結構變形等。施工完成后，各豎向構件水平就位偏差控制在±10mm。

5 結語

1)托換結構施工時，為保證移位過程中豎向構件間的變形差盡量小，應采取措施嚴格控制托換結構底面平整性。

2)建筑物頂升施工時，應預先測算結構可承受的最大豎向變形，并在施工過程中進行嚴格控制。實測頂升壓力與預測值之間存在偏差，除頂升過程中同步性造成的干擾外，此偏差主要與頂升過程中加速度及既有基礎沉降差造成的內力重分布有關。

3)應根據結構特點合理布車，運輸前應按實際布車情況和軸載對道路進行預壓。運輸時采用實時監控調整下的逐級分步加載裝車，并基于速度、加速度、傾斜率、托換結構變形與應力等控制運輸過程和高精度就位。