四層商住樓平移頂升設計與施工

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濟損失。因此，建筑物移位設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)劃建設速度、促進經濟建設發(fā)展都具有重大的實際意義。

【關鍵詞】平移；頂升；托換；軌道梁；地基；基礎

[概況] ：該商住樓建于1999年，長12.5米，寬14.4米，四層框架結構，鋼筋混凝土片伐基礎，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

平移與頂升設計應對原建筑物的現(xiàn)狀和場地地質情況有較詳細的了解，才能制定合理的施工組織設計方案，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、保證質量。

1.1樓房結構及場地工程地質情況

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

1.1.2 場地工程地質情況：場地工程地質情況如圖3，基礎持力層為淤泥質粘土，承載力標準值低，且下臥層為地質性能差的淤泥層，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，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，基礎底面處平均壓力計算如下：

1.2.2、先平移后頂升

平移到位后新基礎為條形鋼筋混凝土基礎，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，新基礎底面處平均壓力計算如下：

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

2、平移方案制定

制定平移方案前，應對移位裝置、場地地基承載力及建筑物的結構、受力持性進行分析。

2.1移位裝置設計

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，縱向基懸空。鋼筋混凝土片伐基開挖均按基礎梁兩側各1.0米進行鑿空，以便鋪設平移軌道，同時保留大部分鋼筋混凝土片伐基礎，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梁，規(guī)格大（300×700），強度高，可支承框架柱的結構荷載；下部基礎梁即為新鋼筋混凝土條形基礎，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，先編制施工組織設計方案，設置監(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置10個沉降觀測點，隨時檢查觀測基礎開挖、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施工，而后進行待移建筑物鋼筋混凝土片伐基礎開挖，使基底與地基脫開，并使用托換技術。每條橫基先托換1/4長度，當鋼筋混凝土片伐基礎開挖達到要求尺寸后，及時進行枕木鋪設，并用枕木及契形墊塊打入結構柱下與平移軌道成正交的縱向基礎梁下進行加固保護，而后進行下一結構柱下鋼筋混凝土片伐基礎開挖及枕木鋪設，侍整條平移軌道開挖及枕木鋪設完后，及時進行上下軌道及滾筒鋪設（見圖4），待全部軌道鋪設完后，拆去縱向基礎梁下的契形墊塊，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，所以應及時調整滾筒方向，確保建筑物直線平移，整個平移施工共用15天。

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

建筑物頂升前設置經緯儀觀測站，觀測頂升全過程，并設置頂升標尺，標在每個支承點上。頂升到達預定高度后，及時進行結構柱下支墩連接，并分期分批拆除千斤頂，而后進行回填夯實及室內修復，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。經業(yè)主使用二年后，未發(fā)現(xiàn)不均勻沉降，施工質量較好。

結語：

通過本例商住樓平移頂升設計與施工，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，水平鋪設的枕木產生明顯的不均勻沉降，說明框架結構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，應使用250×250×2500以上枕木或鋼筋混凝土條型基礎。

（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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