(1)利用預先施工的托換梁作為支架,利用置於支架與基礎或平移軌道之間的行走機構,在外力的推動下進行水平位移;或者利用設置在支架和基礎之間的頂升機構垂直移動。
(2)托換梁沿壹定水平面切割建築物,形成平面支架,將上部結構的荷載傳遞給支架,使上部結構與基礎分離,形成可移位的整體。托換梁壹般為鋼筋混凝土結構,分段施工。
(3)托換梁與基礎或平移軌道之間放置滾輪,施加的外力克服負力後即可實施水平位移。在建築物和該位置之間設置臨時平移軌道,並且在該位置建造永久基礎,以將建築物水平移位到該位置。
(4)在托換梁與基礎之間放置千斤頂後,當頂力大於建築物總荷載時,即可實施豎向位移。
(5)建築物就位後,進行可靠的連接處理。
4、施工流程
4.1整體移位相關工程資料收集整體移位的整體處理流程——整體移位可行性分析評估——整體移位方案設計——施工前準備——軌道平移、建築物托換、新基礎施工——整體移位——建築物連接就位——建築物修復驗收。
4.2鋼筋混凝土托換梁施工工藝找平-室內外土方開挖-施工放樣控制標高-施工段劃分-墻體開挖-基礎梁找平、修補-預留頂升孔-鋪設隔離層-綁紮焊接鋼筋-支模、混凝土澆築-混凝土養護、拆模。以上是後行走機構和頂升機構的施工程序。將行走機構放在前面時,將程序中的“預留頂孔-鋪設隔離層”修改為:鋪設下走道板-放置鋼輪-鋪設上走道板。
4.3建築物水平整體位移施工流程:整體位移準備-整體頂升-安放行走機構-整體下降-設置反力支座-安裝液壓千斤頂-確定頂升力參數-平移推進(千斤頂推進、千斤頂返回、安放墊箱、安裝反力座)-撓度監測-撓度調整-定位。
4.4建築豎向整體位移施工流程為:整體位移準備-切斷上下接縫,設置頂升秤,安裝千斤頂,砌築材料就位-確定頂升量和頂部構件-設置監測系統-設置整體頂升(頂升、千斤頂返回、墊箱內放置、砌築墻體)-垂直度監測-就位-臨時支撐。
5.建築物整體搬遷前應進行建設可行性分析和綜合經濟評價的要點。根據國家現行的相關規範和標準進行檢測、審查和鑒定,經綜合評估,適合整體移位的建築物可進行移位設計。
建築物整體移位設計應包括:托換、移位線路和軌道、頂升高度、臨時加固和支撐、新新基礎、就位後的連接等。位於地震區的建築物要按抗震鑒定標準進行鑒定,不滿足的要進行加固。
5.1托換梁施工利用人力或機械在整體位移所需的某壹水平面上對梁底進行處理,然後在單元梁段內綁紮鋼筋、支撐、澆築混凝土,完成壹個單元梁段。單元梁段相互連接,最終形成封閉的托換梁支架。
(1)托換染色單元分割單元梁段越長,連接處理越少,可以降低工程造價,提高施工效率,提高托換染色整墻開挖長度。不可能無限增加。壹般要根據建築層數、樓層結構、墻體承重主次關系、砌體本身強度等因素將墻體分成若幹單元,每個單元的長度壹般為1500。橫墻是壹個獨立的單元,每個單元的梁段要間隔施工,相鄰單元梁段的混凝土強度達到砌築強度後才能開始施工。
(2)連接單元梁之間的主筋采用雙面焊接,施工縫的處理應嚴格按照相關施工規範執行。在單元梁上澆築混凝土前,應清除施工縫表面的垃圾、水泥薄膜、松散的砂和松軟的混凝土層,並將表面鑿毛,用水沖洗並充分濕潤,壹般濕潤時間不少於24h。垂直移位時,千斤頂位置應避開施工縫,壹般應設置在單元梁的中間。
(3)混凝土現澆單元梁段頂面應與墻體緊密連接。應采用模板、沖洗口,並應澆築200mm高的混凝土。
(4)框架柱托換施工時,應間隔進行框架柱托換。為了保持原框架的柱網尺寸,在切斷柱子之前應設置水平桿定位。相鄰立柱不得同時托換。必要時應設置磚柱或鋼管等臨時支撐措施。由於框架柱主要傳遞上部結構的荷載,其托換依賴於後澆帶支架。因此,後澆支架應考慮新老混凝土的配合,在鋼筋布置、鋼筋錨固或焊接長度等方面加強處理措施。
框架柱托換完成後,待達到設計強度後,即可切除後澆混凝土部分。壹般采用人工開挖,輔以機械鉆孔,防止大的震動。切斷立柱後,應迅速移動,防止過度變形。
(5)整體水平位移軌道基礎的選擇應根據現場工況、地質勘察資料、建築物總荷載、結構狀況和重要等級等進行。其材料可選自結構、鋼筋混凝土結構、石材結構、木結構及各種組合結構。其要求是能滿足結構的承載能力,便於施工,可重復使用。根據整體移位方案設計,每隔壹定距離在基礎中預埋50mm管道,以固定行走機構。
(6)整體水平位移的軌道基礎地基處理在長距離位移過程中,當軌道基礎缺乏詳細的地質勘察資料時,應在基礎施工前進行詳細了解,采用鉆探、勘探等方法查明是否有孔洞、涵洞。軟基處理應通過現場載荷試驗。
(7)在鋼筋混合結構建築平移前,應對門窗采取側向剛度加強措施;在框架結構中,可采用填充墻、磚柱、鋼筋混凝土柱或鋼管進行臨時加固,以分解集中力。
5.2整體水平位移(整體平移)
(1)行走機構的擺放按工作程序可分為前部式和後部式兩種。預留型應在托換梁施工時放置,並與托換梁施工同時進行。托換梁施工完成並達到設計強度後,後置式采用整體豎向位移,使托換梁與基礎之間留有壹定空間,以便進行壹次性整體放置。
前置式行走機構施工時,托換梁單元的梁段劃分應考慮行走機構中走道板的長度,並保證走道板的水平壹致。後置式行走機構施工時,由於垂直位移的需要,應預留機械千斤頂頂起洞口,保證洞口有壹定的高度。預留孔洞的數量應根據建築物的總荷載計算確定。
行走機構中的滾輪應承受上部的所有荷載,其數量和間距應根據建築物的荷載確定。考慮到滾筒材料的長距離位移或重復使用,壹般選用實心鋼滾筒。後置式行走機構施工時,行走機構安裝後需要降低整棟建築,千斤頂操作要統壹平衡,防止局部千斤頂超載損壞。
(2)液壓千斤頂系統應優先考慮外接電源的應用,並進行千斤頂和壓力表的匹配標定。外力按實際作用點分配,分配原則是施加在每個作用點上的外力必須與建築物上部結構傳遞給托換梁的重力成正比。外部動力作用點必須盡可能與建築物的各軸線重合,所有使用點的分布應根據托換梁的布置綜合考慮,以對稱統壹為原則。
(3)上下走道的水平誤差率差異及處理措施建築物在托換時壹般分成幾十個單元進行施工,必然存在壹定的累積誤差。實際施工最大誤差可達20mm,其處理措施主要是加強水準測量,反復校核,多點標定。對於長距離的水平位移,在條件允許的情況下,優先選用後行走機構,其水平誤差率差可在放置行走機構時用墊子調節。
(4)整體位移及校正由於上下走道板局部不平行,滾輪受力不均,導致位移時滾輪與軌道板軸線不垂直,造成建築物位移。出現偏差後,應根據偏差方向用滾輪進行校正。換擋時要進行監控,及時糾正偏差,防止偏差過大。
(5)在轉向過程中更換行走機構,需要在整體水平位移中改變方向時,可采用更換行走機構的方法。平移軌道的換向區域應預留千斤頂孔。建築物就位後,可采用機械千斤頂進行局部或整體頂升,局部換向可代替行走機構。當行走機構換向完成後,可以通過局部或整體下降來解除千斤頂載荷,從而將托換梁支撐在行走機構上。
(6)位移時的監測當全身水平運動時,應觀察並記錄外力各作用點實際施加的力,根據外力的變化判斷位移時的異常情況。同時用直尺和經緯儀監測位移過程中建築物的偏差,用水準觀測監測平移軌道基礎的沈降。同時要加強對上部結構的觀測,及時發現安全隱患。
5.3整體垂直位移(整體頂升)
(1)頂升機構頂升機構由機械螺旋千斤頂、支撐墊箱和鐵板組成,部分區域可使用液壓千斤頂進行輔助操作。
(2)頂升點的布置原則可按線性荷載分布或集中受力位置布置。混合結構中,插孔間距壹般為1.5-1.7m,沿墻分布,應避開墻的洞口。工作負荷大的千斤頂可以在負荷相對集中時適當加密或更換。在框架結構中,千斤頂的布置主要集中在柱的四周,有條件時可將千斤頂布置在柱的底部。
(3)頂升作業應確保同步頂升和穩定墊層。當累計頂升高度超過千斤頂行程時,千斤頂應返回。在回程中,應註意相鄰千斤頂不應同步。回程前要用楔子保護支撐墊,受力要穩定。頂升到設計高度後,應立即在主要受力部位用墊塊支撐,並迅速進行結構連接處理。結構連接完成並達到壹定強度後,即可批量拆除千斤頂。
(4)頂升監控每個頂升點都要配備頂升分力標尺,最大分力不得超過10mm,頂升要統壹指揮,每個頂升點每次都要達到村裏要求的頂升分力值,防止出錯導致上部結構變形。頂升時,設置水準儀和經緯儀進行觀測,以控制建築物的傾斜。
5.4整體位移後的連接處理(1)承重墻體的連接應采用不低於原墻體要求的砌築材料,新墻體頂部與托換梁底之間的砌築砂漿應飽滿。如果間隔小於或等於磚的厚度,應使用細石混凝土填充和壓實。
(2)在整體豎向位移中,由於頂升到位後千斤頂不能壹次性拆除,墻體砌築不能壹次完成。壹般需要分2-3次建成。當相鄰墻體的搭接砌築質量不能保證時,可澆築素混凝土以保證墻體的整體性。
(3)框架柱連接平移到位後,當柱底與基礎面間隙較小時,可采用預埋鋼筋焊接,距離較大且有壹定高度時,可采用鋼筋混凝土連接;整體豎向位移後,連接壹般采用現澆鋼筋混凝土處理。當柱每側主筋不超過4根時,主筋上下焊接,連接區箍筋加密,提高混凝土強度等級;當柱每側有4根以上主筋時,除上述處理外,還應對該段柱進行局部加固處理,可采用截面法或外包鋼加固法。應註意混凝土的澆築和搗固質量,防止新老混凝土之間產生裂縫。
6、主要機具設備
(1)土方開挖挖掘機、裝載機、自卸汽車。
(2)托換梁混凝土切割機、空心壓縮機、空氣錘、電焊機、鋼筋切割機、混凝土振動器、混凝土攪拌機、砂漿攪拌機。
(3)液壓推進系統、電動高壓油泵站、液壓千斤頂、電氣櫃和機械千斤頂。
(4)行走機構系統由組合式下走道板、鋼滾輪、可拆卸式反力架、緩沖箱和後反力架組成。
(5)機械螺旋千斤頂、墊箱等。頂升機構系統。
(6)監控系統水準儀、經緯儀、測力計、標尺、對講機和廣播設備。
7.勞工組織
(1)建築整體移位涉及的水泥工、鋼筋工、管道工、焊工、機械師、測量員、電氣操作工、輔助工、專業技術人員。
(2)土方開挖、托換加固、測量控制、頂升、糾偏、設備搬運、設備維護、整體水平面偏移時壹線作業隊伍的中控。
(3)整體發生豎向位移時的托換加固、測量控制、頂升作業、墻體砌築、設備維護、中控及壹線作業隊伍的輔助雇傭。
8、質量標準
(1)嚴格按照GBJ202-83《地基與基礎工程施工及驗收規範》、GBJ50204-92《混凝土結構工程施工及驗收規範》、GBJ50205-95《鋼結構工程施工及驗收規範》、GBJ203-83《砌體工程施工及驗收規範》及相關標準進行施工。
(2)應嚴格控制托換梁底標高,整體發生水平位移時,水平誤差應控制在5-10 mm以內;當整體垂直位移時,極限可適當放寬。
(3)水平位移時,平移軌道的水平誤差和新建建基面的標高
(4)外電源建設增加值應控制在設計計算值的10%左右。
(5)建築物就位後,除調整原垂直度外,其垂直度不得超過原垂直度的百萬分之壹。如需調整原垂直度,調整後的最終垂直度應符合驗收要求。
(6)建築物就位後,上部結構應與基礎重新連接,並保證建築物具有良好的整體性能和抗震性能。該連接結構傳力路線明確,結構簡單,承載力不低於原結構。
(7)建築物整體位移應保證主要受力構件不開裂,次要構件不損壞,輔助構件可修復。
9、安全措施(略)
10,技術經濟效益分析
(1)節能、低成本、省工省時據統計,建築物整體搬遷需要拆遷重建總費用的20%-60%左右,整體豎向位移壹般為20%,整體水平位移壹般為40%。節約建築材料,減少拆遷造成的環境汙染。整體置換所需時間壹般為60-90天。
(2)建築物整體移位應用於古建築,可保持其原貌和結構完整性。
(3)整個位移過程對建築物本身的結構影響很小,對相鄰建築物和周圍環境沒有影響。
(4)托換梁、移位基礎和新基礎可同時組織。加入添加劑等措施後,可以進壹步縮短工期,滿足各方要求。
(5)采用液壓推進系統,其平移速度比傳統機械式千斤頂提高約30倍。
(6)整體豎向位移可以處理建築物的傾斜,恢復其使用功能。