古建筑平移的施工技術及質量控制

本文介紹古建筑平移過程的施工技術及質量控制要點,為類似工程提供借鑒經驗。

  前 言
  建筑物的整體平移是一項技術要求較高,風險性較大的工程,但具有顯著的社會效益和經濟效益,特別是一些古建筑,還具有一定的人文價值。我國20世紀90年代開始應用這項技術,至今已平移了上百棟建筑物,也制定了建筑物移位糾傾增層改造技術規范CECS 225:2007,但建筑物平移的設計和施工還較多地依靠經驗,本文以某古建筑平移為例,介紹平移過程的施工技術和質量控制,為類似工程提供借鑒。
  1.工程概況
  位于江門市某單位大院內的一棟建筑物建于1904年,于2001年經過安全鑒定后進行了屋面維修,于2008年經廣東省文化廳定為廣東省文物保護建筑物。該建筑物為單層磚木結構、木屋架、平瓦屋面,檐口高約4.8米,鋼筋混凝土地板面標高1.20米,半地下室底板面標高-0.30米,建筑物長約23.7米,寬約14.8米。設計要求將建筑物臨時加固后,原位頂升600mm,然后縱向平移約42米,橫向平移約6米。
  2.建筑物平移的基本原理
  通過在建筑物底部增設鋼筋混凝土梁(帶斜撐的結構),形成一個堅固的托盤結構體系,既托住上部的建筑物,又作為一個剛性整體與上部建筑物一起移動。另一方面,在托盤結構體系下及相鄰的地基上設置供上部建筑物行走的下軌道梁(托盤結構體系下的部分下軌道梁在建筑物頂升后施工),將托盤結構體系及上部建筑物頂升后,在托盤結構體系下安裝上軌道,在下軌道梁上安裝下軌道,在上、下軌道間放入鋼滾軸,將水平頂推力作用在托盤上,使建筑物沿下軌道緩緩移向目的地,再將建筑物與新基礎連接固定。
  3.質量控制要點
  3.1建筑物的臨時加固
  拆除所以附著物后,以原有鋼筋混凝土地板為基礎,采用?48腳手架鋼管按滿堂紅的形式搭設臨時加固體系,墻體采用兩邊夾緊(局部開洞拉結)的形式加固,柱子采用加套箍的形式加固,屋架采用托與夾的形式加固,門、窗洞口采用上、下對頂的形式加固。臨時加固體系與建筑物間采用木板分隔,避免對建筑物產生傷害。臨時加固體系增設斜撐,部分鋼管的下端錨入新建的底盤,使臨時加固體系與底盤構成一個剛性整體,對建筑物起到加固作用。加固情況見圖1:
  3.2下軌道基礎的施工及質量控制
  下軌道基礎的施工分三個部分:建筑物新址處的基礎、建筑物新址和舊址間的基礎、建筑物原位處的基礎(在頂升后施工)。
  1)建筑物新址處的基礎施工
  建筑物新址處的基礎采用筏板基礎,筏板下采用注漿鋼管樁增加基礎的承載力。注漿漿液采用42.5R普通硅酸鹽水泥按水灰比0.8制備,當注漿總量和注漿壓力均達到設計要求時,才停止注漿;或當注漿總量達到設計值的75%,且注漿壓力超過設計值時,才停止注漿。本工程因工期較緊,在漿液中加入早強劑(摻量按水泥重量比2.5%摻加),完成注漿15天后進行承載力檢驗。新建筏板基礎的頂面標高0.30米,施工時重點控制其板厚、標高、平整度。
  2)建筑物新址和舊址間的基礎施工
  建筑物新址和舊址間的基礎分縱向和橫向兩部分,縱向基礎按軸線位置設5道鋼筋混凝土梁,近新基礎的4米及橫向部分基礎為了減少沉降,利于與新基礎的接順,改為滿鋪200mm厚8%水泥穩定石屑層(壓實),在軌道位橫向滿鋪枋木100mm×100mm×2000mm,枋木上鋪混凝土墊層?;炷翂|層和鋼筋混凝土梁頂面用2m直尺檢查,平整度偏差控制在±2mm以內,且整體高差不超過5mm;平直度按不超過10mm控制。
  3.3托盤結構體系的施工及質量控制
  1)置換墩安裝
  在建筑物標高-0.08至+0.27段墻體沿水平方向每隔1米放置一個置換墩,置換墩間隔施工,置換墩為?250鋼管,內填充C25微膨脹混凝土,墩高330mm。通過測量放線,定出需拆除墻體的位置(400mm寬,350mm高),用電鉆鉆出邊界,再拆除墻體,安放置換墩:置換墩下面用1:1水泥砂漿找平,置換墩頂面用環氧膠泥填滿。安放時保證墩身垂直,上下位與墻體頂緊,使上下墻體間傳力可靠。
  2)鋼筋混凝土置換梁的施工
  安放好置換墩后,開始鋼筋混凝土置換梁的施工。置換梁采取分段間隔跳開法施工,每段施工長度4米(不足的按實),拆除墻體時,密切關注上部墻體的情況,若出現裂縫,立刻停止拆墻,用預先準備在旁邊的置換墩及鋼板回頂,然后通知設計人員進行處理。當拆開一段墻體后,馬上綁扎鋼筋,安裝模板,澆筑微膨脹細石混凝土。鋼筋安裝時,兩端鋼筋留出搭接位,用與鄰段鋼筋相接。模板安裝時,一側模板上口斜出墻體,高出梁頂面約5cm,澆筑C25微膨脹細石混凝土,混凝土面高出梁頂面5cm,以保證梁頂混凝土與墻體緊密接觸。置換墩包裹在置換梁內,作為托盤結構的一部分。待混凝土強度達到1.2MPa后,拆除兩側模板,并將突出墻體的混凝土修鑿平整。同時,加強混凝土的澆水養護,讓混凝土膨脹,進一步保證梁頂混凝土與墻體的緊密接觸。待混凝土強度達到13MPa后,開始拆除鄰段墻體,進行鄰段置換梁的施工。有斜梁相接時,斜梁同時施工,并加強控制節點縱筋錨固,箍筋加密等施工質量,保證頂升時托盤結構的整體牢固、穩定。置換梁的施工情況見圖2:
  3.4建筑物的頂升
  1)頂升前的準備
  待置換梁的混凝土強度達到設計值后,在千斤頂放置位置(見圖3)的墻體上開鑿400mm×400mm的洞口,放置千斤頂(其位置選擇在避開門窗等地方)。千斤頂上下安放300mm×300mm×20mm鋼板墊塊,與置換梁頂牢后,在洞口間置換梁底鑿一條縫,以期頂升時在該處斷開。
  千斤頂使用20~50T油壓千斤頂,具體的額定功率視所放位置而定。千斤頂在使用前進行調試,保證頂升速度一致。調試后,貼上標簽,同時標注兩軸相交的位置,按標注位置進行安裝使用。   在千斤頂側20~30cm的下部墻體貼上一段刻度尺,在刻度尺側的置換梁上劃一刻度線,并標上刻度尺的對應讀數,用以控制頂升速度。
  頂升前成立頂升指揮部,設總指揮、技術指揮、安全指揮各一名,下設頂升技術組、頂升監測組、突發事件應急組、后勤組、頂升作業隊、軌道維護隊、鋼管墊安拆隊,分別負責技術交底和頂升速度的協調、頂升的位移和裂縫監測、突發事件應急、現場秩序維護、千斤頂的操作和維修、軌道的監測和維護、鋼管墊的安裝和拆除等,并聘請專家作顧問,增強技術力量。
  2)試頂升
  頂升前的準備工作完成并經檢查后,開始試頂升。試頂升以1cm頂升高度為控制目標,分多次動作完成。每次動作后即時收集每一頂升點的頂升高度數據,匯總分析后分派指令,確定每一頂升點的動作幅度(有的需增大動作幅度,有的需減少動作幅度),如此循環,直到完成1cm頂升高度。每次頂升后,在千斤頂間的墻體與置換梁間的裂縫中塞放鋼墊板,用鍥形鋼墊板和平的鋼墊板配合使用,厚的和薄的鋼墊板配合使用,確保在裂縫中塞緊。第一次頂升后,對分離處的開裂情況、置換梁及上部結構的情況進行檢查,確認無異常情況后再頂升。同時,測量組開始對建筑物升高、傾斜情況進行監測,實施對頂升情況的雙重監測。試頂升情況見圖4
  3)頂升
  經過試頂升、情況檢查、分析總結后,開始正式頂升。每次頂升1cm的頂升高度后,作階段性檢查、分析,確認無異常情況后再進行下一步頂升。頂升過程中,在圖3所示置換墩位置加支頂,采用鍥形鋼墊板和平的鋼墊板配合使用,厚的和薄的鋼墊板配合使用,鋼墊塊和鋼墊板配合使用等方法,確保將置換梁頂緊。頂升時也實行頂升處觀察和遠處測量雙重監測。頂升到位后,在支頂的頂部用兩塊鍥形鋼墊板對向頂緊,并用電焊固定。
  3.5建筑物內下軌道基礎梁施工
  建筑物頂升到位后,立即進行建筑物內下軌道基礎梁(C25)的施工,下軌道基礎梁的頂面標高按+0.30米控制,梁寬同墻厚,梁高600mm,梁頂面用2m直尺檢查,平整度偏差控制在±2mm以內,且整體高差不超過5mm;平直度按不超過10mm控制。
  3.6上、下軌道和鋼滾軸的安裝
  上、下軌道采用[28a槽鋼安裝,槽鋼經復核平直度后(不平直的調直后再用),在槽鋼內塞滿1:2干硬性水泥砂漿,下軌道待鋼筋混凝土梁或8%水泥穩定石屑層養護7天后安裝,用1:1水泥砂漿找平、粘合,頂面高差控制在3mm內。下軌道槽鋼每側用短鋼筋焊接連接,縱橫軌道槽鋼交接時,采用單側滿焊焊接連接,但焊縫不能突出頂面。完成下軌道槽鋼安裝后,按平移反力裝置要求在下軌道槽鋼上焊銷板,兩側銷板的受力端面應平整、對齊,且垂直下軌道軸線。上軌道在建筑物頂升到位后立即安裝,安裝位置見圖3的A~E軸和1~9軸(按軸線安裝,僅5軸不安裝),縱橫軌道槽鋼交接時,采用單側滿焊焊接連接。上、下軌道的標高控制見下表:
  下軌道槽鋼安裝完成后,在A~E軸擺放鋼滾軸,間距為30~40cm,鋼滾軸的軸向垂直前進的軸向。
  3.7試平移
  在擺放鋼滾軸后,在A~E軸安裝反力架,安放千斤頂。千斤頂使用5臺100T的電動油壓千斤頂,使用前先調試,保證移動速度一致。千斤頂安裝軸線與下軌道軸線重合,誤差不超過2mm。另一方面,保證千斤頂安裝在同一水平面上。安裝后,給千斤頂稍微加一點力頂緊,避免出現偏位。人員就位后,按試移參數表的參數進行試移,每級試移時,先加50%的理論油壓,然后以10%的步幅緩慢增加,在逐漸加壓的過程中,實時監測平移速度,對每一千斤頂的試移壓力和平移速度進行調整,逐步達到整體的協調工作,為平移提供實際的操作數據和經驗。
  3.8平移
  試平移后,按所得經驗進行平移,并控制平移速度不超過60mm/min。平移過程中,實施多種實時監測,防止建筑物發生扭轉或沿移動方向的軸線間產生位移差,按移動最大行程差小于50mm、扭轉角小于1/1000、軸線偏差小于軌道寬度1/3進行控制。在出現偏差時,通過調整鋼滾軸的方向來減少偏差。平移時通過在千斤頂后放置鋼墊板、鋼墊塊,實現持續位移。每平移1.2m后,需暫停,并將鋼滾軸卡緊,移動反力架、千斤頂,在前一個銷板位安裝,再平移,如此重復,直至建筑物的橫向軸線與新基礎的橫向軸線偏差小于30mm??ňo鋼滾軸,在1~9軸擺放鋼滾軸后,取出A~E軸鋼滾軸,在2、3、7、8軸安裝反力架、千斤頂,按試平移、平移的步驟實施橫向平移,直至建筑物的軸線與新基礎的軸線偏差小于30mm。平移情況見圖5。
  3.9連接
  建筑物平移到位后,復核其軸線、標高情況,調整到軸線偏差小于30mm,標高偏差小于30mm,在置換梁下加入預制的混凝土墊塊,并用薄鋼板墊緊,卸下滾軸,在承重的置換梁下兩側支模,外立面置換梁的外側模板取齊外立面,內側模板在置換梁外側100mm,室內部分置換梁的兩側模板在置換梁外側50mm,澆筑C25微膨脹混凝土,混凝土面高出置換梁底100mm,振搗密實,24小時后拆除側模,澆水養護14天,使混凝土膨脹,與置換梁連接緊密。
  4.修復驗收
  建筑物連接固定后,進行全面檢查,未出現影響結構安全的裂縫。對建筑物原有較深的裂縫用灌漿法修復,較淺的裂縫在抹灰層修復。全面恢復后,進行驗收。
  5.結語
  本工程通過對平移施工的每一工序進行精心計劃,詳細交底,規范操作,突出重點進行管理,順利完成了平移施工。