四層商住樓平移頂升設(shè)計與施工

黃啟平

【摘要】由于歷史原因，許多城市的規(guī)劃還相對比較落后，國家對舊城改造和道路拓寬勢在必行，許多仍具使用價值或保留價值的建筑物面臨拆除威脅，這將給國家和個人造成很大的浪費和經(jīng)濟損失。因此，建筑物移位設(shè)計與施工這種特種工程已成為建筑業(yè)日益受到重視的問題，研究和解決建筑物移位施工中的技術(shù)問題，對成功保留仍具價值的建筑物進行移位、避免拆除再建而造成的巨大浪費，加快城市規(guī)劃建設(shè)速度、促進經(jīng)濟建設(shè)發(fā)展都具有重大的實際意義。

【關(guān)鍵詞】平移；頂升；托換；軌道梁；地基；基礎(chǔ)

[概況] ：該商住樓建于1999年，長12.5米，寬14.4米，四層框架結(jié)構(gòu)，鋼筋混凝土片伐基礎(chǔ)，總建筑面積720平方米。因廠區(qū)總體規(guī)劃需要，須拆除該商住樓，若拆除重建同樣的商住樓（含裝修）約需160萬元，而移位頂升并恢復(fù)只需60萬元，且施工工期只要三個月，即可符合總體規(guī)劃需要，也能節(jié)省費用，所以決定在公司場區(qū)內(nèi)將該為商住樓向西平移36米，并頂升60厘米。擬移商住樓所處平面位置如圖1。

1 、平移與頂升方案選擇

平移與頂升設(shè)計應(yīng)對原建筑物的現(xiàn)狀和場地地質(zhì)情況有較詳細的了解，才能制定合理的施工組織設(shè)計方案，以確保平移與頂升過程中建筑物和人員的安全，同時能縮短工期、降低造價、保證質(zhì)量。

1.1樓房結(jié)構(gòu)及場地工程地質(zhì)情況

1.1.1樓房結(jié)構(gòu)：原建筑物基礎(chǔ)平面如圖2，鋼筋混凝土片伐基礎(chǔ)，厚度30厘米，基礎(chǔ)梁截面為300×700，混凝土強度較高，結(jié)構(gòu)鋼度較好，對平移與頂升較為有利。

1.1.2 場地工程地質(zhì)情況：場地工程地質(zhì)情況如圖3，基礎(chǔ)持力層為淤泥質(zhì)粘土，承載力標準值低，且下臥層為地質(zhì)性能差的淤泥層，厚度較厚，這些均對平移、頂升較為不利。本場地屬興化濱海相平原地貌單元，地層自上而下分別為：

①、素填土：褐灰～褐黃色，稍濕～濕，呈松散或可塑狀態(tài)，主要由坡殘積粘性土及少量碎石等組成，平均厚度1.4米。

②、淤泥質(zhì)粘土：灰色～灰褐色，濕，呈軟塑～可塑狀態(tài)，主要成份為粘土礦物，平均厚度1.8米，具一定的強度，為本次平移基礎(chǔ)持力層。

③、淤泥：深灰色，飽和，呈流塑狀態(tài)，主要成份為粘性土，含少量朽木腐殖質(zhì)，平均厚度10.0米，屬高含水量、高壓縮性、低強度的軟弱土層。

④、砂礫石：桔黃～灰黃色，飽和，呈稍密狀態(tài)，主要成份為圓礫、中粗砂及少量粘性土組成。其中園礫含量占50%～60%，中粗砂含量占20%～30%，粘性土含量占10%～20%，厚度大了4.0米，工程地質(zhì)情能較好，為本次錨桿靜壓樁加固持力層。

1.2平移與頂升方案選擇依據(jù)

由于該商住樓需平移36米、頂升60厘米，所以應(yīng)對該建筑物平移與頂升施工的先后順序進行可行性驗算。

1.2.1、先頂升后平移

該建筑物總荷重為11536KN，托換基礎(chǔ)A、B、C、D軸上枕木尺寸為200×200×2000，托換長度為12.5米，按四條橫基軸線緊密均勻輔設(shè)，基礎(chǔ)底面處平均壓力計算如下：

1.2.2、先平移后頂升

平移到位后新基礎(chǔ)為條形鋼筋混凝土基礎(chǔ)，長14.5米，寬2.5米，厚度45厘米，按A、D軸和B、C軸的橫基近似均衡受力計算，新基礎(chǔ)底面處平均壓力計算如下：

說明平移到位后新基礎(chǔ)可滿足頂升所需的反力要求，但不能作為永久性基礎(chǔ)，需進行地基補強加固，本例采用錨桿靜壓樁為復(fù)合基礎(chǔ)。

2、平移方案制定

制定平移方案前，應(yīng)對移位裝置、場地地基承載力及建筑物的結(jié)構(gòu)、受力持性進行分析。

2.1移位裝置設(shè)計

移位裝置如圖4所示，自下而上分別為下軌道、下軌道梁、鋼柱滾筒、上軌道梁、反力架、全液壓千斤頂頂推系統(tǒng)及平移限制裝置等。

2.2移位軌道及千斤頂配置

建筑物平移時軌道沿著橫基輔設(shè)，縱向基懸空。鋼筋混凝土片伐基開挖均按基礎(chǔ)梁兩側(cè)各1.0米進行鑿空，以便鋪設(shè)平移軌道，同時保留大部分鋼筋混凝土片伐基礎(chǔ)，以增加平移頂升過程中建筑物的鋼度。建筑物總荷重為11536KN，它分攤在四條橫基上的荷重及各軸平移時所需的推力、千斤頂配置情況如表1所示：

2.3移位過程中的持力層驗算

本例選用同一規(guī)格枕木，其長度即為平移基礎(chǔ)寬度，施工開挖深度為1.5米，平移持力層厚度H=3.2-1.5=1.7米，地基承載力本例對持力層和下臥層均取承載力極限值（2倍承載力標準值），各地層承載力標準值見圖3，各橫軸荷重近似認為沿橫基12.5米長上均布，按各軸力的大小分二個荷載范圍值，經(jīng)驗算基底壓力和下臥層頂面反力均未超過各軸極限承載力值，計算如下：

3、頂升設(shè)計

建筑物頂升與頂升糾偏原理相同，都必須通過上部鋼筋混凝土頂升梁與下部基礎(chǔ)梁組成一對上、下受力梁系，中間采用千斤頂進行頂升。本例頂升受力梁即為建筑物基礎(chǔ)梁，規(guī)格大（300×700），強度高，可支承框架柱的結(jié)構(gòu)荷載；下部基礎(chǔ)梁即為新鋼筋混凝土條形基礎(chǔ)，各軸頂升點數(shù)（個）按下式估算：

各軸荷重及千斤頂數(shù)量見表 2，頂升千斤頂布置平面見圖 5，頂升裝置剖面見圖 6

4、施工簡介

施工前，先編制施工組織設(shè)計方案，設(shè)置監(jiān)測及指揮系統(tǒng)，在遠離場地四周選定4個控制基準點，并在侍移建筑物各軸設(shè)置10個沉降觀測點，隨時檢查觀測基礎(chǔ)開挖、鋪軌、平移及頂升過程中該樓的沉降情況，精確觀測、計算和分析，正確指導(dǎo)工程施工。

施工的第一步是擬平移到位的新鋼筋混凝土條型基礎(chǔ)施工，而后進行待移建筑物鋼筋混凝土片伐基礎(chǔ)開挖，使基底與地基脫開，并使用托換技術(shù)。每條橫基先托換1/4長度，當鋼筋混凝土片伐基礎(chǔ)開挖達到要求尺寸后，及時進行枕木鋪設(shè)，并用枕木及契形墊塊打入結(jié)構(gòu)柱下與平移軌道成正交的縱向基礎(chǔ)梁下進行加固保護，而后進行下一結(jié)構(gòu)柱下鋼筋混凝土片伐基礎(chǔ)開挖及枕木鋪設(shè)，侍整條平移軌道開挖及枕木鋪設(shè)完后，及時進行上下軌道及滾筒鋪設(shè)（見圖4），待全部軌道鋪設(shè)完后，拆去縱向基礎(chǔ)梁下的契形墊塊，此時整個建筑物荷載完全由橫基軌道承擔，建筑物己放在移位裝置上待移。

建筑物移位行走有直線平移、斜向平移和轉(zhuǎn)向平移，這三種平移都是通過滾筒與上下軌道的不同排列實現(xiàn)的。本例為直線平移（見圖7），平移時滾筒與上下軌道呈垂直狀態(tài)，但移位過程中滾筒會不斷改變位置，所以應(yīng)及時調(diào)整滾筒方向，確保建筑物直線平移，整個平移施工共用15天。

建筑物平移到預(yù)定位置后，再次使用托換技術(shù)，將平移軌道、滾筒及大部分枕木拆出，并進行新基礎(chǔ)錨桿靜壓樁施工，待封樁混凝土達到一定強度后再進行頂升。

建筑物頂升前設(shè)置經(jīng)緯儀觀測站，觀測頂升全過程，并設(shè)置頂升標尺，標在每個支承點上。頂升到達預(yù)定高度后，及時進行結(jié)構(gòu)柱下支墩連接，并分期分批拆除千斤頂，而后進行回填夯實及室內(nèi)修復(fù)，整個移位、頂升即告完成，平移及頂升施工均符合國家規(guī)范、規(guī)程要求。經(jīng)業(yè)主使用二年后，未發(fā)現(xiàn)不均勻沉降，施工質(zhì)量較好。

結(jié)語：

通過本例商住樓平移頂升設(shè)計與施工，得到以下幾點體會：

（1）平移軌道使用22#槽鋼，平移時部分槽鋼出現(xiàn)彎曲，強度不夠，宜使用25#～28#槽鋼。

（2）當建筑物平移時，水平鋪設(shè)的枕木產(chǎn)生明顯的不均勻沉降，說明框架結(jié)構(gòu)的下軌道梁平移時不可能均勻受力。選用200×200×2000枕木規(guī)格偏低，應(yīng)使用250×250×2500以上枕木或鋼筋混凝土條型基礎(chǔ)。

（3）本次地基承載力對持力層和下臥層均采用2倍地基承載力標準值為極限值，平移時出現(xiàn)整體下沉，說明承載力極限值選用2倍承載力標準值偏高，宜選用1.5倍承載力標準值。

（4）選用0.1倍垂直荷載力確定的水平推力，在平移時雖然軌道呈微波浪型，但水平推力可滿足直線行進的各種阻力。

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