宝龙山矿井主井井塔整体平移施工技术

2014-04-16郝明

建筑与预算 2014年4期

郝明

（铁法煤业集团建设工程有限责任公司，辽宁调兵山 112700）

1 工程概况

内蒙古科尔沁左翼中旗宝龙山金田矿业有限公司宝龙山矿井主井井塔工程为框架剪力墙结构，塔身截面尺寸为13.0×13.0米（46.640米以下）、13.0×15.0米（46.640米以上），女儿墙顶面标高60.140米。为缩短施工工期，主井井塔-3.3米以下基础在原设计的位置施工，-3.3米以上井塔主体工程在主井设计位置的南侧施工，主井井塔基础和主井井塔主体在异地施工完成后，再将63.440米高的主井井塔直向平移25m至设计基础位置连接好。

2 施工技术

2.1 荷载估算

根据现有结构形式与荷载水平，采用建筑结构PKPM软件建模计算,得到框架柱传到基础上的荷载，做为设计依据。在平移过程中上部结构没有活荷载，所以可不计活载值。恒载分项系数1.2，计算得结构总重5000t，单柱最大荷载180t，墙荷载70t/m。

2.2 柱托换技术

目前柱的托换方法有多种，如打洞穿钢筋、植筋等，本工程出于尽量减少对结构影响的考虑，采用混凝土抱柱梁式托换方法。

2.2.1 采用此方法优点如下：

（1）尺寸灵活不受限制，适用性广，可以根据空间限制和托换力的大小确定尺寸；

（2）传力明确，牢固，且质量容易保证，其他托换方法对施工质量的要求较高；传力方向为：柱——抱柱梁——新持力构件（柱下悬浮千斤顶或滑块）；

（3）承受荷载的范围大，且对原柱承载力没有消弱。

2.2.2 托换过程

首先在浇筑柱抱柱梁及联系梁体系，组成整体托换底盘。托换结构达到强度后，安装悬浮千斤顶和滑块，切割柱及墙体。原来由柱承担的荷载被托换至柱两侧的悬浮千斤顶和滑块上，最后传递至地基基础。传力过程如下：

上部结构荷载——托换梁——千斤顶——托换承台——受力基础。

2.3 临时基础及过渡段基础的处理

本高耸结构在平移过程中对不均匀沉降特别敏感，所以要严格控制地基的沉降，临时基础及过渡段基础采用桩基。

2.4 平移轨道

本工程中的轨道梁可分为三部分：临时基础段、过渡段与永久基础段。

2.5 限位装置

为确保平移按设计循序推进，顶推时必须设限位装置。以达到有控制地逐步推进。限位包括行进方向和侧向两个方向。侧向限位可由倾斜量控制。而行进方向的限位则可用专门的限位装置控制。限位装置的作用，限制柱子在平移过程中出现侧向的绝对位移，保证井塔沿推进方向前进。

2.6 顶推千斤顶的选用

据初步计算，考虑不可预计因素，井塔平移可动体的总重量取为5000t，启动摩擦系数为0.06，则所需总推力约为300t。选择50t千斤顶提供顶推力，总共用12台，可提供600t的总顶推力，完全能够克服启动阻力。

2.7 顶推反力后背

由于本工程中井塔结构自重较重，所以采用顶推方案。轨道梁端的反力后背座设置为混凝土反力支座，轨道梁中部的反力后背设置为可拆卸的型钢反力支座。

2.8 竖向悬浮千斤顶水平调整及控制

上部井塔与下面临时基础完全脱离，原来由墙柱承担的上部荷载转移至下部滑动支座及竖向悬浮千斤顶，由于不同位置的滑动支座及悬浮千斤顶所承担的荷载不同，会出现不同程度的沉降，产生沉降差。采用液压式悬浮千斤顶滑动平移方式，可以在上部结构行走过程中自动调整滑动支座高度及额定反力，使上部结构保持水平道状态。

2.9 平移同步控制措施

同步移动控制是成功平移和准确就位的关键，采用 PLC液压同步顶升控制系统实施平移，该系统可精确实现平移同步性，确保平移过程中原结构不出现过大的附加应力，为平移工程的顺利完成提供了保障。系统精度为≤±2mm。

自动控制液压同步系统由液压系统（油泵、油缸等）、检测传感器、计算机控制系统等几个部分组成。液压系统由计算机控制，可以全自动完成同步位移，实现力和位移控制、操作闭锁、过程显示、故障报警等多种功能。

3 监测方案

3.1 监测目的

建（构）筑物整体平移技术作为一种建筑新技术，其中一些施工步骤可能对结构安全产生不利影响。在施工过程中，还可能出现一些不可预见的因素对施工产生影响，为此，施工中采用现场实时监测的方法进行质量控制，以保证结构安全和平移工程的顺利进行。此外，对于整体平移改造后的建筑物目前尚缺乏竣工验收标准，监测数据可作为整体平移改造工程科学验收的依据。对于井塔整体平移工程来说，建筑物高度高，底面面积小，因此进行全过程的实时监控是十分必要的。

3.2 主要监测内容

根据整体平移全过程中可能影响结构安全的施工步骤的分析，确定监测内容为：

（1）沉降观测：包括柱切割阶段、平移阶段、垫块安装完成阶段、就位连接阶段。

（2）井塔倾角测试：包括柱切割阶段、平移阶段、垫块安装完成阶段、就位连接阶段。

（3）平移位移监测。

（4）关键部位裂缝观测：包括柱切割阶段、平移阶段。

3.3 监测方法与测点布置

井塔整体姿态监测主要是包括倾斜测量、各部位行进位移监测，测点主要布置在井塔的墙角和外立面凸线条上以利于观测，测定其倾斜、偏转情况和同步位移情况，测量时每个墙角测定其两个方向的分量，防止其发生倾斜倒塌和整体偏转。监测点采用反射片标志，便于使用电子全站仪测量。每次观测的测站点位置与建筑物相对固定，设置点位时考虑观测视线与反射片的角度。同时，根据现场通视情况，观测点的设置高度尽可能考虑一致。

3.3.1 沉降观测；包括柱切割阶段、平移阶段、垫块安装完成阶段、就位连接阶段。

测试方法：采用水准仪、经纬仪测试。

测点布置：每柱测试，每个阶段1次。

3.3.2 井塔倾角测试；包括柱切割阶段、平移阶段、垫块安装完成阶段、就位连接阶段。

测试方法：设置光栅尺、百分表。

测点布置：二、三层中心点布置纵横向倾角仪各1个。柱切割、每个行程测试1次。

3.3.3 平移位移监测；

测试方法：采用标尺和百分表结合测试方法。每柱设标尺1个，进行位移控制。关键部位柱平移位移采用电子百分表进行监测。

测点布置：每柱设钢尺测点1个。

3.3.4 关键部位裂缝观测；包括柱切割阶段、平移阶段、就位连接阶段。

测试方法：人工观测。

测点布置：托换体系、门窗洞口部位的墙体。具体测点设置需根据现场条件确定。

3.4 平移过程中的变形监测

地基不均匀沉降及液压千斤顶的不均匀会造成托换梁的变形，这种变形使上部结构相邻竖向构件间产生沉降差，沉降差可能引起部分结构发生开裂破坏，在平移过程中须对此类有害变形设置测点进行监测，保证PLC系统平移施工过程中的有效控制及反馈。考虑到作业环境，监测点统一设置在一层混凝土柱上，测站位置设置在井塔内部，需保证视线通透，具体测点及测站位置视现场条件确定。

3.5 测试进程

3.5.1 沉降监测：一周三次。

3.5.2 裂缝监测：重点施工期间，一周三次，如截柱、平移及就位；其它时间，一周二次；

3.5.3 井塔整体姿态监测：在施工托换梁后，平移到位后各监测一次，同时现场的沉降和裂缝值出现异常或到达报警值也要对姿态进行监测。

4 平移就位后连接

移位时已将上部结构与原有基础分离，移位后如何使上部结构与基础重新连接，以保证建筑物具有良好的整体性能和抗震性能是整体移位中的一个关键问题。主井井塔为框架剪力墙结构，由于荷载主要由框架柱及剪力墙承担，框架柱及剪力墙钢筋应与下部结构钢筋进行可靠焊接。当上述要求无法满足现行国家有关规范或规程要求时，应对其进行加固处理。为了不降低原建筑物的抗震能力，在本平移工程中采用混凝土扩大基础法，且在原设计钢筋基础上增加25%的钢筋。

4.1 扩大基础就位连接

扩大基础就位连接方法是一种常规的就位连接方法，做法是直接将柱底钢筋和新基础内预埋钢筋焊接，然后浇筑混凝土的连接方法。此时实际的基础包括新基础和就位连接节点以及与之相连的部分上托架，相当于将基础扩大了，因此称为扩大基础法。

4.2 混凝土浇筑及养护

原立柱的新老砼结合部分采用表面凿毛，以便于新老砼的连接。砼拆除后，须用水清洗，不得留有灰尘及杂物。凿毛深度0.5-1cm。，用冲水冲洗露出的石子原表面，消除表面上松动的砂石和软弱的混凝土层，且应充分润湿，润湿时间不宜少于 24h，残留在混凝土表面的积水应消除。连接混凝土采用比柱混凝土高一个强度等级的微膨胀混凝土,在砼浇筑过程中应缓慢放料,并分层浇捣密实。每隔30cm左右为一层,振动棒振动中应采用快插慢拔使气泡充分逸出，为使砼上下层交接完整，振动棒须插入下层砼面10cm，混凝土灌注完毕后，顶面砼应高出设计标高2－5cm，以确保密实，混凝土强度达到0.2-0.5MPa后，方可脱模，脱膜后采用塑料薄膜包裹。新浇筑砼终凝后开始浇水养护，养护时间至少延续14天。