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建筑物整体移位技术施工工法

文章出处:未知 发表时间:2018-06-01 11:24

  建筑整体移位技术得到迅速发展,根据建筑物周围条件与规划要求,在一定范围内实施整体移位,使其得以保留,取得理想的效果,其经济效益十分明显。建筑物整体移位涉及地基基础、钢结构、混凝土结构、砖木结构等领域,它采用托换技术,将上部结构与基础分离,安装行走机构、施加动力后达到水平移位。安装顶升机构达到垂直移位并使倾斜得到调整。利用液压推进系统,提高了水平移位速度,提高了工效,为建筑物整体移位技术的推广应用提供了条件。

  1、特点

  (1)建(构)筑物不需拆除,保持其上部结构原状,保留或恢复其使用功能。

  (2)在整体水平移位中,应用组合式下走道板及活动反力支座能灵活拆装,重复利用;在需转向移位时,可进行局部换向操作,做到安全可靠,方便换向。

  (3)采用液压推进系统及组合式下走道板,可有效地提高工效,缩短工期,降低工程费用。

  2、适用范围

  适用于具有使用价值或保留价值,但因各种原因需全部或局部拆除;因平面位置不妥,需规划调整的建(构)筑物:

  (1)一般工业与发用建筑,其层数为多层,其结构形式可抱括钢结构、钢筋混凝土结构、砖木结构、石结构等;

  (2)其他构筑物;

  (3)古建筑与特殊建筑。

  3、工艺原理

  (1)利用先施工的托换梁作为一个托架,利用在托架与基础或平移轨道之间安置的行走机构,在外加动力推动下进行水平向移位;或利用在托架与基础之间安置的顶升机构进行垂直向移位。

  (2)托换梁将建筑物沿某一水平面切断,形成一个平面托架,将上部结构荷重转移至托架上,使上部结构与基础分离,形成一个可移位的整体。托换梁一般为钢筋混凝土结构,分段施工组成。

  (3)在托换梁与基础或平移轨道之间安置滚轴,当施加的外加动力克服阴力后,即可实施水平向移位。在建筑物与就位处之间设置临时平移轨道,在就位处建造永久性基础,使建筑物水平向移位至就位处。

  (4)在托换梁与基础之间安置千斤顶后,当顶升力大于建筑物总荷重时,即可实施垂直直向移位。

  (5)建筑物就位后进行可靠的连接处理。

  4、施工流程

  4.1整体移位的总体工艺程序有关工程资料收集-整体移位可行性分析评估-整体移位方案设计-施工前期准备-平移轨道、建筑物托换、新建基础-整体移位-建筑物就位连接-建筑物修复验收。

  4.2钢筋混凝土托换梁施工工艺程序水准测量-室内外土方开挖-施工放样控制标高-施工段划分-墙壁体开凿-基础梁找平、修补-预留顶升洞-铺设隔离层-绑扎焊接钢筋-支模、浇捣混凝土-混凝土养护、拆模。以上为后置行走机构、顶升机构的施工程序。当前置行走机构时,把程序中“预留顶升洞-铺设隔离层”换为:铺设下走道板-置入钢滚轴-铺设上走道板。

  4.3建筑物水平向整体移位施工工艺程序整体移位准备-整体顶升-置入行走机构-整体下降-设置反力反支座-安装油压千斤顶-确定顶推力参数-平移推进(千斤顶推进、千斤顶回程、置入垫箱、安装反力座)-偏位监测-偏位调整-就位。

  4.4建筑物垂直向整体移位施工工艺程序整体移位准备-切断上下连接处、设置顶升标尺、安装千斤顶、砌体材料就位-确定顶升量及顶分量-设置监测系统-整体顶升(千斤顶顶升、千斤顶回程、置入垫箱、砌筑墙体)-垂直度监测-就位-临时支撑。

  5、施工要点

  建筑物整体移位前应进行可行性分析和综合经济评估。按国家现行有关规范和标准进行检测、复核和鉴定,经综合评估适宜整体移位的建筑物方可进行移位设计。

  建筑物整体移位设计应包括:托换、移位线路及轨道,顶升高度,临时加固支撑,新新基础,就位后连接等,建筑物位于地震区应按抗震鉴定标准进行鉴定,不满足时应进行抗震加固处理。

  5.1托换梁的施工利用人工或机械在整体移位要求的某一水平面上将建梁底进行处理后,在单元梁段内绑扎钢筋,支撑,浇筑混凝土,完成一个单元梁段。各单元梁段之间相互连接,最终形成一道封闭的托换梁;托架。

  (1)托换染单元的划分单元梁段越长,其连接处理越少,可降低工程造价,提高施工工效,并可提高托换染的整体墙壁体开凿长度不可能无限制增加,一般应根据建筑物层数、楼面结构、墙体承重的主次关系、砌体本身强度等因素综合考虑,将墙壁体划分为若干个单元,每个单元长度一般在1500-2000mm之间。交叉墙壁体处为一个独立单元,各单元梁段应间隔施工,相邻单元梁段混凝土强度达到砌体强度后才能施工。

  (2)单元梁段的连接单元梁段之间主筋采用双面焊接,其施工缝的处理,应严格按相关施工规范执行,后浇单元梁段浇捣混凝土前,应清除施工缝表面的垃圾、水泥薄膜及表面松动的砂石和软弱的混凝土层,同时还要将表面凿毛,用水冲洗干净并充分浇水润湿,一般润湿时间不少于24h.在垂直移位时其千斤顶位置应避开施工缝位置,一般应设置在单元梁段中部。

  (3)单元梁段的混凝土浇捣单元梁段梁顶面应保证与墙体密实连接。支模,应采用嗽叭口,并超灌200mm高混凝土。

  (4)框架柱的托换框架柱托换施工时应间隔进行,为了保持原框架的柱网尺寸,应在切断柱子前,设置水平杆件定位。相邻柱不得同时托换。必要时应设置临时支撑措施,如采用砖柱或钢管支撑。由于框架柱主要传递上部结构荷载,其托换依靠后浇牛腿实现,因此,后浇牛腿应考虑新旧混凝土的协调工作,在钢筋布置、钢筋锚固或焊接长度方面加强处理措施。

  框架柱托换完成后,当后浇混凝土部分达到设计强度后即可实施切断,切断一般采用人工开凿,机械钻孔为辅,以防止产生大的振动。柱切断后应尺快进行移位施工,防止出现过大变形。

  (5)整体水平移位轨道基础的选择根据现场工条件,地质勘察资料,建筑物总荷重、结构状况、重要等级等情况确定基础的材料。其材料可选用结构、钢筋混凝土结构、条石结构、木结构及各种组合结构。其要求是能满足结构承载能力,方便施工,可重复利用。根据整体移位方案设计,每隔一定距离在基础中应预埋Ф50mm管,用于固定行走机构。

  (6)整体水平移位轨道基础地基处理在远距离移位过程中,对于轨道基础缺乏详细的地质勘察资料时,应在基础施工前作详细了解,并采用钎探等方法,查明是否存在孔洞、暗沟。软弱地基应经处理,并经现场荷载检测。

  (7)建筑物平移前的加固混合结构中,对于有门窗洞采取横向刚度加强措施;框架结构中,可采用填充砖墙、砖柱,钢筋混凝土柱或钢管临时加固,以分解集中力。

  5.2整体水平向移位(整体平移)

  (1)行走机构的安置根据工序分前置式和后置式2种。前置式在托换梁施工时安置,随托换梁施工进行。后置式在托换梁施工完成,达到设计强度后,采用整体垂直移位,使托换梁与基础间有一定的空间,从而进行一次性整体安置。

  前置式行走机构施工时,托换梁单元梁段划分应考虑行走机构中行走道板长度,并保证走道板水平一致。后置式行走机构施工时,由于垂直移位需要,应预留机械千斤顶顶升洞并保证一定的洞口高度。其预留洞口数量应根据建筑物总荷重计算确定。

  行走机构中的滚轴需承受上部全部荷重,其根数与间距应根据建筑物荷重确定,滚轴材料考虑远距离移位或多次重复使用,一般选用实心钢滚轴。后置式行走机构施工时,行走机构安装完成后建筑物需进行整体下降处理,其千斤顶操作应统一均衡,防止局部千斤顶超载发生破坏。

  (2)外加动力施加应优先采用液压千斤顶系统,对千斤顶与压力表进行的配套校验。外加动力按实际作用点分配,其分配原则为:施加在各作用点的外国动力必须与建筑物上部结构传至托换梁的重力成正比。外加动力作用点必须尽可能与建筑物各轴线重合,全用点分布应根据托换梁布置综合考虑,以对称均匀为原则。

  (3)上下走道板间水平误码率差及处理措施建筑物在托换时一般分成几十个单元进行施工,必定存在一定的累计误差。实际施工误差最大值可达20mm.其处理措施主要是加强水准测量,反复校核,多点校准。对于远距离水平移位,在条件许可时,优先采用后置行走机构,其水平误码率差可在安置行走机构时利用垫层调整。

  (4)整体移位偏位及矫正由于上下走道板之间局部存在不平行,产生滚轴受力不均,在移位时引起滚轴与轨道板轴线不垂直,其结果导致建筑物在移痊时偏位。出现偏位后,应根据偏位方向统一利用滚轴进行矫正。移位时应进行监测,及时矫正偏差,防止偏位过大。

  (5)转向时行走机构置换需要在整体水平移位中进行方向转换时,可采用置换行走机构方法完成。平移轨道在换向区应顾留千斤顶孔洞,建筑物到位后可采用机械式千斤顶进行局部或整体顶升,对行走机构采取局部换向置换,当行走机构换向完成后,可采用局部或整体下降方法,卸除千斤顶荷载,使托换梁支承在行走机构上。

  (6)移位时的监测整体水平移位时,应对外加动力各作用点实际施加力进行观测记录,根据外加动力变化判断移位时的异常情况。同时采用直尺、经纬仪,对移位过程中的建筑物偏位进行监测,利用水准观测监控平移轨道基础沉降。同时应加强上部结构观测,及时发现安全隐患。

  5.3整体垂直移位(整体顶升)

  (1)顶升机构顶升机构由机械式螺旋千斤顶与支承垫箱、铁板等组成,局部可采用液压千斤顶辅助操作。

  (2)顶升点布置原则可根据线荷载分布或集中力位置来布置,在混合结构中一般千斤顶间距为1.5-1.7m,沿墙壁体分布,墙体洞口处应避开,荷载相对集中处可适当加密或换用工作荷载大的千斤顶,在框架结构中千斤顶布置主要集中在柱周围,在条件允许时,可在柱底布置千斤顶。

  (3)顶升操作应保证千斤顶同步顶升和支垫稳固。当累计顶升高度超过千斤顶行程时,应对千斤顶进行回程,回程时应注意相邻千斤顶不得同步进行,回程前应先用楔块进行支撑垫保护,并保证受力平稳。顶升累计在设计高度后,应立即在主要受力部位用垫块支承,并迅速进行结构连接处理。待结构连接完成,并达到一定强度后才能分批除千斤顶。

  (4)顶升监测各个顶升点应设置顶升分量标尺,其最大分量不超过10mm,顶升时统一指挥,每次各顶升点应达到所村求的顶升分量值,以防产生误差,导致上部结构变形。顶升时设置水准仪和经纬仪进行观测,以控制建筑物倾斜。

  5.4整体移位后的连接处理

  (1)承重墙壁体的连接应采用不低于原墙壁体要求的砌体材料,新砌墙壁体顶部与托换梁底之间砌筑砂浆应饱满,如间隔小于或等于砖厚度时,应采用细石混凝土灌填密实。

  (2)在整体垂直移位中,由于顶升到位后千斤顶不可能一次性拆除,墙体砌筑不可能一次砌筑完成,一般需分2-3次砌筑,相邻墙体搭接砌筑质量无法保证时,可采用浇捣素混凝土,以保证墙壁体整体性。

  (3)框架柱的连接整体水平移位就位后,当柱底与基础面间隙较小时,可采用预埋钢筋焊接,间距较大有一定高度时,可采用钢筋混凝土连接;整体垂直移位后,其连接一般采用钢筋混凝土现浇处理。当柱主筋每边不多于4根时,其连接采用主筋上下焊接、连接区箍筋加密、提高混凝土强度等级;当柱主筋每边多于4根时,除上述处理外,应对该段柱进行局部加固处理,可采用加大截面法或外包钢加固法。应注意混凝土浇捣质量,防止新旧混凝土之间产生隔缝。

  6、主要机具设备

  (1)土方开挖挖土机、装载机、正卸汽车。

  (2)托换梁混凝土切割机,空心压缩机,风锤、电焊机、钢筋切割机、混凝土振动器、混凝土搅拌机、砂浆搅拌机。

  (3)液压推进系统电动高压油泵站、液压千斤顶、电控箱、机械式千斤顶。

  (4)行走机构系统组合式下走道板、钢滚轴、拆装式反力支座、垫箱、后反力架等。

  (5)顶升机构系统机械式螺旋千斤顶,垫箱等。

  (6)监测系统水准仪、经纬仪、测力仪表、直尺、对讲机、播音设备。

  7、劳动组织

  (1)建筑物整体移位涉及的工种水泥工、钢筋工、水电工、电焊工、机修工、测量工、电气操作工、辅助工、专业技术人员。

  (2)整体水平面移位时一线作业班组土方开挖、托换加固、测量控制、顶推移位、偏位矫正、设备搬运,设备维修、中央控制。

  (3)整体垂直移位时一线作业班组托换加固、测量控制、顶升操作、墙壁体砌筑、设备维修、中央控制、辅助用工。

  8、质量标准

  (1)严格按GBJ202-83《地基与基础工程施工及验收规定》,GBJ50204-92《混凝土结构工程施工及验收规范》,GBJ50205-95《钢结构工程施工及验收规范》,GBJ203-83《砖石工程施工及验收规范》及有关规范标准施工。

  (2)托换梁底标高应严格控制,整体水平移位时水平误差应控制在5-10mm;整体垂直移位时可适当放宽限值。

  (3)水平移位时,其平移轨道及新建基础面标高水平误差<=5mm;水平移位过程中轴线偏差应控制在1/2托换梁宽,就位时轴线偏差<=20mm。

  (4)外加动力施工加值应控制在设计计算值10%左右内。

  (5)建筑物就位后,除需对原有垂直度进行调整外,其垂直度不得超出原有垂直度千万之一。如需对原垂直度进行调整,其调整后最终垂直度应符合验收要求。

  (6)建筑物就位后,应使上部结构与基础重新连接,并保证建筑物具有良好的整体性能和抗震性能,连接构造传力路线明确,构造简单,其承载力不低于原有结构。

  (7)建筑物整体移位应保证主要受力构件不出现裂损,次要构件不破坏,附属构件可修复。

  9、安全措施(略)

  10、技术经济效益分析

  (1)节省能源、成本低、省工省时据统计,建筑物整体移位所需旨用约点拆除重建费用的20%-60%,整体垂直移位一般在20%,整体水平移位一般在40%.节省建筑用材,减少拆除引起的环境污染。整体移位所需时间一般为60-90d。

  (2)建筑物整体移位应用于古建筑等方面,可保持其原貌与结构构造完整。

  (3)整体移位过程对建筑物本身结构影响较小,对邻近建筑物及周围环境无影响。

  (4)托换梁、移位基础、新建基础可同时组织施工,在掺加外加剂等措施后,可进一步缩短工期,满足各方要求。

  (5)采用液压推进系统,其平移速度比传统机械千斤顶提高约30倍。

  (6)整体垂直移位可对建筑物倾斜进行处理,恢复其使用功能。

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