既有建筑物整体平移施工控制技术

□文/李文丽

工程概况

天津塘沽医院发热门诊楼为2层钢筋混凝土框架结构建筑，柱断面多为550mm×600mm，楼顶东西两侧有高约3.80 m的装饰墙。建筑物东西长54.5 m，南北长22.15 m，总建筑面积约2 671.28 m2。门诊楼总高8.7 m。见图1。

图1 天津塘沽医院发热门诊楼

该楼使用时间较短，结构情况较好，室内墙面装修涂层有少许细小裂缝，未见大的结构开裂。根据规划需要，大楼整体向东偏北7°平移124 m。

难点分析

（1）地基承载力低，平移过渡段需采用桩基础，平移时需要考虑新旧基础不同带来的不利影响。

（2）承台承载力不一致，设计滑道及新基础时需要考虑这一点。

（3）该房屋为门诊大楼，里面的医疗设备昂贵，平移时应避免有较大震动，以防损坏器材。

（4）楼体较狭长，过渡段中间址旋转难度较大，第二次平移对同步性要求较高。

关键控制点

平移路线

移位拟定采用先沿横轴向向东平移121.82 m到达中间址，再顺时针旋转7°，最后沿竖轴向向北平移7.97 m到达新址的路线。见图2。

图2 平移路线

基础施工

新址及过渡段基础均采用预制预应力管桩，桩径400mm。采用物性指标经验公式估算单桩承载力，结合标贯经验公式的计算方法加以验证。估算方法采用JGJ 94-94《建筑桩基技术规范》的经验公式。

式中：Quk——单桩极限承载力标准值，kPa；

qsik——第i层土桩的极限侧阻力标准值，kPa；

u——桩周长，m；

qpk——极限端阻力标准值，kPa；

li——桩穿越第i层土的厚度，m；

AP——桩截面积，m2。

根据式（1）计算，过渡段桩长20 m，新址桩长均采用同原基础的24 m桩长，过渡段及新址桩基施工完成后，采用小应变法对压桩进行检测。

托换体系设计

下托盘梁设计

下托盘梁由下滑道和连系梁组成，是整个建筑物移位的基础，用来承受滑动面以上的全部动静荷载。下托盘梁作为房屋行走的轨道，按位置可分为原址段、过渡段和新址段。

下托盘梁钢筋混凝土强度等级为C30，顶面用2 cm的砂浆找平，采用1∶2水泥砂浆。

下滑梁布置

下滑梁设计为双肢梁。钢筋混凝土部分梁高1 050mm，宽300mm。过渡段及新址承台底面标高同原基础承台。原址、过渡段及新址段下滑梁底面标高与承台底面标高相同。原址段下滑梁与承台结合的部位，将承台部分凿除，以增强新旧混凝土的结合力并且增强下滑梁的抗剪能力。

为了增加平移时原址段下滑梁与承台间的锚固力，承台凿除工作完成后，在凿除面上植筋。植筋采用φ20mm螺纹钢，植入深度及外露长度均为200mm，每肢下滑梁与承台连接处每侧植筋4根。如果承台凿除工作完成后，凿出的钢筋超过3根则不用再植筋。

轨道的平整是移位行走的关键，滑动面标高和平整度要严格控制，钢板分段连接，接头不得错牙并打磨平整光滑。为消除水平阻力，下滑道要尽力保持水平，轴向水平误差＜5mm。

下滑道水平段设置好后，铺设300mm×10mm的钢板，钢板与下滑道用螺栓固定或与预留钢筋焊接固定，钢板上铺设1mm厚不锈钢板。

上托盘梁设计

上托盘梁由上滑梁、夹墙梁、抱柱梁和连系梁等组成，上滑梁用于承受移动部分的全部荷载，因此它应具有足够的强度、刚度及稳定性。横向布置4条上滑梁，竖向布置9条上滑梁。上滑梁高度650mm，宽250mm。采用夹墙梁对墙体进行托换，夹墙梁施工时应将墙体表面凿毛并冲洗清理干净，以便混凝土与墙体良好结合。

为减少平移到位后的地面投入成本、不影响今后的房屋使用，托盘梁布置在室内地坪标高以下。见图3。

图3 上托盘梁平面布置

墙柱切割

待托盘梁的混凝土结构达到设计强度后，即可对柱、墙等进行切割，使建筑物的荷载全部转换到托盘梁上。切割在平移前进行，采用专用工具及人工配合进行切割。切割应间隔对称进行，切割时应密切观测夹墙梁与墙体之间是否有位移、建筑物有无沉降、倾斜等情况并密切监测基础梁及滑动支座的受力变形情况。

摩擦面设计

采用滑动摩擦方式，托盘梁上设置带自锁式机械锁母的单作用千斤顶作为滑脚，这种滑脚方式可以克服由于施工误差引起的下滑梁不平，使房屋平移时更加平稳。下滑道上铺设钢板和不锈钢板，滑脚与不锈钢板间涂抹特种摩擦材料，以便降低摩擦系数。

建筑物平移

平移采用PLC液压同步移位控制系统，每步平移分3个阶段，即平移准备阶段、试平移阶段和正式平移阶段。

根据初步计算，房屋迁移总质量约5 000 t，取启动时滑动摩擦系数为0.1，所需总推力为500 t。因此，第1次平移时拟选用4台200 t的千斤顶，可提供800 t的总推力，完全可以克服启动阻力。第2次平移时共布置9台200 t的千斤顶。

为了观察和考核整个平移施工系统的工作状态和可靠性，在正式平移之前，按下列程序进行试平移。

（1）检查各项准备工作是否已完成，是否具备试平移的条件。

（2）为减少启动加速度，控制泵流量，将理论平移速度控制在10mm/min。

（3）平移过程中做好观察、测量、校核、分析工作。

（4）完成一个行程的试平移长度。

（5）收顶，放入顶铁。

试平移结束后，提供基础沉降、测点应变、整体姿态、结构变形等情况并检验系统的纠偏效果，为正式平移提供依据；观察若无问题，进行正式平移。

转向

房屋平移121.82 m后对房屋进行旋转，转向时以房屋平面形心为转轴，沿切线方向施加推力。旋转移位要立足于平移准确到位的基础上，当建筑物平移快到位时，应根据基线对房屋的整体姿态稍作调整，使托盘梁上的旋转中心与旋转位置上的旋转点基本对位并在各旋转点下预铺滑道。

旋转时采用顶推方式，顶推千斤顶分别设置在东西向上第 1、2、3、4 上滑梁南侧和第 6、7、8、9 上滑梁北侧。其中1、2、3、4上滑梁梁端的顶推千斤顶反力后背为跟下滑梁一体的钢筋混凝土反力后背，6、7、8、9上滑梁梁端的千斤顶采用钢结构反力后背。这样顶推千斤顶加力后使房屋在两侧千斤顶顶推力形成的力偶作用下绕旋转中心进行旋转。

就位连接

平移到位后，就平面坐标及标高进行确认，确认无误后就可以进行墙柱连接。

房屋到达新址后，用膨胀混凝土将砖墙下空隙灌满灌实并用植筋的方法使托盘梁与新址基础进行连接固定。

监测方案

变形监测

在房屋外立面凸线条上设置4个点用来对平移过程中结构整体姿态进行监测，主要用全站仪监测其垂直度，设定报警值为+0.2%，在平移过程中每天测量一次。

经过跟踪监测各特征点垂直度，可以判断在平移过程中各条上滑梁间的平移同步，其偏差在设定的报警值范围内。

沉降监测

在房屋的四周设置8个点，通过高进度的水平仪测定标高来监测沉降，设定报警值为倾角变化+0.2%，在平移过程中每天测量一次；在结构就位后，对结构进行为期30 d的连续沉降监测。

通过为期30 d的连续监测，建筑物在新址上的沉降不超过设定的报警值，因此判断新址的地基是安全的。

结语

目前在旧房改造、城市建设、房地产开发等建设活动中，一些具有继续使用价值的一般建筑或具有历史保护价值的优秀建筑仍要保留和保护，而建筑物平移技术能使移位部分与原结构部分脱离开，然后通过顶推、牵引等技术手段，使平移物体达到新的预定位置；由于它只需付出新基础建造费用，成本低廉，可大大节约投资，缩短施工周期，改善自然环境，具有极佳的社会效益与经济效益。