四层商住楼平移顶升设计与施工

黄启平

【摘要】由于历史原因，许多城市的规划还相对比较落后，国家对旧城改造和道路拓宽势在必行，许多仍具使用价值或保留价值的建筑物面临拆除威胁，这将给国家和个人造成很大的浪费和经济损失。因此，建筑物移位设计与施工这种特种工程已成为建筑业日益受到重视的问题，研究和解决建筑物移位施工中的技术问题，对成功保留仍具价值的建筑物进行移位、避免拆除再建而造成的巨大浪费，加快城市规划建设速度、促进经济建设发展都具有重大的实际意义。

【关键词】平移；顶升；托换；轨道梁；地基；基础

[概况] ：该商住楼建于1999年，长12.5米，宽14.4米，四层框架结构，钢筋混凝土片伐基础，总建筑面积720平方米。因厂区总体规划需要，须拆除该商住楼，若拆除重建同样的商住楼（含装修）约需160万元，而移位顶升并恢复只需60万元，且施工工期只要三个月，即可符合总体规划需要，也能节省费用，所以决定在公司场区内将该为商住楼向西平移36米，并顶升60厘米。拟移商住楼所处平面位置如图1。

1 、平移与顶升方案选择

平移与顶升设计应对原建筑物的现状和场地地质情况有较详细的了解，才能制定合理的施工组织设计方案，以确保平移与顶升过程中建筑物和人员的安全，同时能缩短工期、降低造价、保证质量。

1.1楼房结构及场地工程地质情况

1.1.1楼房结构：原建筑物基础平面如图2，钢筋混凝土片伐基础，厚度30厘米，基础梁截面为300×700，混凝土强度较高，结构钢度较好，对平移与顶升较为有利。

1.1.2 场地工程地质情况：场地工程地质情况如图3，基础持力层为淤泥质粘土，承载力标准值低，且下卧层为地质性能差的淤泥层，厚度较厚，这些均对平移、顶升较为不利。本场地属兴化滨海相平原地貌单元，地层自上而下分别为：

①、素填土：褐灰～褐黄色，稍湿～湿，呈松散或可塑状态，主要由坡残积粘性土及少量碎石等组成，平均厚度1.4米。

②、淤泥质粘土：灰色～灰褐色，湿，呈软塑～可塑状态，主要成份为粘土矿物，平均厚度1.8米，具一定的强度，为本次平移基础持力层。

③、淤泥：深灰色，饱和，呈流塑状态，主要成份为粘性土，含少量朽木腐殖质，平均厚度10.0米，属高含水量、高压缩性、低强度的软弱土层。

④、砂砾石：桔黄～灰黄色，饱和，呈稍密状态，主要成份为圆砾、中粗砂及少量粘性土组成。其中园砾含量占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，工程地质情能较好，为本次锚杆静压桩加固持力层。

1.2平移与顶升方案选择依据

由于该商住楼需平移36米、顶升60厘米，所以应对该建筑物平移与顶升施工的先后顺序进行可行性验算。

1.2.1、先顶升后平移

该建筑物总荷重为11536KN，托换基础A、B、C、D轴上枕木尺寸为200×200×2000，托换长度为12.5米，按四条横基轴线紧密均匀辅设，基础底面处平均压力计算如下：

1.2.2、先平移后顶升

平移到位后新基础为条形钢筋混凝土基础，长14.5米，宽2.5米，厚度45厘米，按A、D轴和B、C轴的横基近似均衡受力计算，新基础底面处平均压力计算如下：

说明平移到位后新基础可满足顶升所需的反力要求，但不能作为永久性基础，需进行地基补强加固，本例采用锚杆静压桩为复合基础。

2、平移方案制定

制定平移方案前，应对移位装置、场地地基承载力及建筑物的结构、受力持性进行分析。

2.1移位装置设计

移位装置如图4所示，自下而上分别为下轨道、下轨道梁、钢柱滚筒、上轨道梁、反力架、全液压千斤顶顶推系统及平移限制装置等。

2.2移位轨道及千斤顶配置

建筑物平移时轨道沿着横基辅设，纵向基悬空。钢筋混凝土片伐基开挖均按基础梁两侧各1.0米进行凿空，以便铺设平移轨道，同时保留大部分钢筋混凝土片伐基础，以增加平移顶升过程中建筑物的钢度。建筑物总荷重为11536KN，它分摊在四条横基上的荷重及各轴平移时所需的推力、千斤顶配置情况如表1所示：

2.3移位过程中的持力层验算

本例选用同一规格枕木，其长度即为平移基础宽度，施工开挖深度为1.5米，平移持力层厚度H=3.2-1.5=1.7米，地基承载力本例对持力层和下卧层均取承载力极限值（2倍承载力标准值），各地层承载力标准值见图3，各横轴荷重近似认为沿横基12.5米长上均布，按各轴力的大小分二个荷载范围值，经验算基底压力和下卧层顶面反力均未超过各轴极限承载力值，计算如下：

3、顶升设计

建筑物顶升与顶升纠偏原理相同，都必须通过上部钢筋混凝土顶升梁与下部基础梁组成一对上、下受力梁系，中间采用千斤顶进行顶升。本例顶升受力梁即为建筑物基础梁，规格大（300×700），强度高，可支承框架柱的结构荷载；下部基础梁即为新钢筋混凝土条形基础，各轴顶升点数（个）按下式估算：

各轴荷重及千斤顶数量见表 2，顶升千斤顶布置平面见图 5，顶升装置剖面见图 6

4、施工简介

施工前，先编制施工组织设计方案，设置监测及指挥系统，在远离场地四周选定4个控制基准点，并在侍移建筑物各轴设置10个沉降观测点，随时检查观测基础开挖、铺轨、平移及顶升过程中该楼的沉降情况，精确观测、计算和分析，正确指导工程施工。

施工的第一步是拟平移到位的新钢筋混凝土条型基础施工，而后进行待移建筑物钢筋混凝土片伐基础开挖，使基底与地基脱开，并使用托换技术。每条横基先托换1/4长度，当钢筋混凝土片伐基础开挖达到要求尺寸后，及时进行枕木铺设，并用枕木及契形垫块打入结构柱下与平移轨道成正交的纵向基础梁下进行加固保护，而后进行下一结构柱下钢筋混凝土片伐基础开挖及枕木铺设，侍整条平移轨道开挖及枕木鋪设完后，及时进行上下轨道及滚筒铺设（见图4），待全部轨道铺设完后，拆去纵向基础梁下的契形垫块，此时整个建筑物荷载完全由横基轨道承担，建筑物己放在移位装置上待移。

建筑物移位行走有直线平移、斜向平移和转向平移，这三种平移都是通过滚筒与上下轨道的不同排列实现的。本例为直线平移（见图7），平移时滚筒与上下轨道呈垂直状态，但移位过程中滚筒会不断改变位置，所以应及时调整滚筒方向，确保建筑物直线平移，整个平移施工共用15天。

建筑物平移到预定位置后，再次使用托换技术，将平移轨道、滚筒及大部分枕木拆出，并进行新基础锚杆静压桩施工，待封桩混凝土达到一定强度后再进行顶升。

建筑物顶升前设置经纬仪观测站，观测顶升全过程，并设置顶升标尺，标在每个支承点上。顶升到达预定高度后，及时进行结构柱下支墩连接，并分期分批拆除千斤顶，而后进行回填夯实及室内修复，整个移位、顶升即告完成，平移及顶升施工均符合国家规范、规程要求。经业主使用二年后，未發现不均匀沉降，施工质量较好。

结语：

通过本例商住楼平移顶升设计与施工，得到以下几点体会：

（1）平移轨道使用22#槽钢，平移时部分槽钢出现弯曲，强度不够，宜使用25#～28#槽钢。

（2）当建筑物平移时，水平铺设的枕木产生明显的不均匀沉降，说明框架结构的下轨道梁平移时不可能均匀受力。选用200×200×2000枕木规格偏低，应使用250×250×2500以上枕木或钢筋混凝土条型基础。

（3）本次地基承载力对持力层和下卧层均采用2倍地基承载力标准值为极限值，平移时出现整体下沉，说明承载力极限值选用2倍承载力标准值偏高，宜选用1.5倍承载力标准值。

（4）选用0.1倍垂直荷载力确定的水平推力，在平移时虽然轨道呈微波浪型，但水平推力可满足直线行进的各种阻力。

参考文献：

[1]中华人民共和国行业标准，《既有建筑地基基础加固技术规范》JGJ123—2000 ，中国建筑工业出版社 ，2000北京

[2]中华人民共和国行业标准，《建筑地基基础设计规范》GB50007—2002 ，中国建筑工业出版社 ，2002北京

[3]中华人民共和国行业标准，《岩土工程勘察规范》GB50021—2001 ，中国建筑工业出版社 ，2002北京

[4]彭振斌，《托换工程设计计算与施工》 ，中国地质大学出版社，1997.7

[5]张永均、叶书麟，《既有建筑地基基础加固工程实例应用手册》，中国建筑工业出版社，2002.1