關(guān)于建筑整體平移工程管控要點(diǎn)的討論
——以上海喇格納小學(xué)舊址建筑整體平移工程為例

孫 靜（上海建科工程咨詢有限公司，上海 200032）

0 引言

世界上第一座建筑整體平移工程是位于新西蘭新普利茅斯市的一所 1 層農(nóng)宅，采用蒸汽機(jī)作為遷移裝置[1]?，F(xiàn)代整體平移技術(shù)始于 1901 年美國(guó)依阿華大學(xué)科學(xué)館整體平移，此項(xiàng)平移采用圓木滾軸裝置＋螺旋千斤頂，且在平移過(guò)程中采用了轉(zhuǎn)向技術(shù)將其旋轉(zhuǎn) 45°[2]。此后，建筑整體平移技術(shù)在多個(gè)國(guó)家中被廣泛應(yīng)用，并得到迅猛發(fā)展[3]。

我國(guó)于 1992 年在重慶首次運(yùn)用建筑整體平移技術(shù)對(duì) 4 層磚混結(jié)構(gòu)進(jìn)行平移，項(xiàng)目整體平移約 8 m，旋轉(zhuǎn)約10°，采用鋼滾筒＋液壓千斤頂鋼拉桿牽引機(jī)構(gòu)[4]。此后，在城市化大背景下，我國(guó)建筑整體平移技術(shù)得到了廣泛應(yīng)用與發(fā)展。

“上海 2035”規(guī)劃將上海的目標(biāo)愿景表述為“卓越的全球城市”，更加關(guān)注歷史和文化傳承。在城市更新的實(shí)踐過(guò)程中，會(huì)越來(lái)越多地面對(duì)歷史文化遺產(chǎn)保護(hù)的問(wèn)題。為了保留保護(hù)歷史街區(qū)特色，同時(shí)又實(shí)現(xiàn)街區(qū)的功能改造提升，對(duì)歷史文物建筑采取整體平移成為首選方案。伴隨著建筑平移技術(shù)更新發(fā)展，提出具有針對(duì)性和適宜性的管控要點(diǎn)，亟待我們探討。本文結(jié)合上海市黃浦區(qū)區(qū)級(jí)文物保護(hù)單位——喇格納小學(xué)舊址建筑整體平移，探討平移工程管控要點(diǎn)，為今后類似工程管控提供一定借鑒。

1 工程概況

喇格納小學(xué)舊址東接?xùn)|臺(tái)路，南臨瀏河口路，西連吉安路，北靠崇德路。學(xué)校校址及校名先后變動(dòng)，現(xiàn)為比樂(lè)中學(xué)校址。喇格納小學(xué)舊址于 2008 年 9 月 23 日經(jīng)黃浦區(qū)文物保護(hù)部門公布為黃浦區(qū)區(qū)級(jí)文物保護(hù)單位。

喇格納小學(xué)整體呈“T”字形，南北向長(zhǎng) 62 m、東西向長(zhǎng) 42 m，5 層混凝土框架結(jié)構(gòu)，建筑基底面積約為1 000 m2，總重量約為 7 600 t。根據(jù)項(xiàng)目規(guī)劃要求，喇格納小學(xué)由原址向西北方向旋轉(zhuǎn)平移約 61 m 到達(dá)新址（見(jiàn)圖1）。到達(dá)新址后整體頂升后按設(shè)計(jì)要求進(jìn)行基礎(chǔ)連接。

圖1 喇格納小學(xué)新舊址關(guān)系圖

2 整體平移方案

2.1 建筑臨時(shí)加固

喇格納小學(xué)為混凝土框架結(jié)構(gòu)，基礎(chǔ)為柱下獨(dú)立基礎(chǔ)。經(jīng)現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)，原結(jié)構(gòu)承重構(gòu)件混凝土測(cè)得的強(qiáng)度等級(jí)為 C15，混凝土碳化程度較為嚴(yán)重（碳化深度為 20 mm～78 mm）。原結(jié)構(gòu)承重構(gòu)件鋼筋抗拉強(qiáng)度推定值最小為494.2 MPa，滿足 HPB235 級(jí)熱軋鋼筋強(qiáng)度的要求。經(jīng)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)測(cè)，建筑不均勻沉降明顯，建筑女兒墻呈現(xiàn)西北低、東南高趨勢(shì)，最大相對(duì)高差約為 108 mm。

根據(jù)平移方案，本項(xiàng)目切割面位于獨(dú)立基礎(chǔ)頂面，結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況，需拆除 1 層門窗、填充墻及地面，2 層以上保持建筑原貌，不作任何改動(dòng)。建筑平移過(guò)程中，為保證結(jié)構(gòu)側(cè)向穩(wěn)定，擬對(duì)框架柱采用型鋼加固。

根據(jù)加固方案，在框架柱四周托盤梁預(yù)埋鋼板，框架柱3 m 處設(shè)置鋼抱箍，以雙拼 25#a 槽鋼作為斜撐，下端與預(yù)埋鋼板焊接，上端與鋼箍用螺栓連接，鋼箍位于板底 1 m 位置（見(jiàn)圖 2）。

圖2 框架柱型鋼加固三維示意圖

2.2 建筑托換

建筑托換采用梁抱柱和梁抱墻形式，使用托盤梁進(jìn)行托換。施工方法如下。

（1）基層處理。鏟除抹灰層，并對(duì)混凝土基層進(jìn)行鑿毛處理，鑿毛深度為 3 cm，如圖 3 所示。清除界面松散碎石及積灰，涂刷界面劑。

圖3 基層鑿毛處理

（2）托盤梁施工?？蚣苤捎盟拿鎳显O(shè)計(jì)，砌體墻采用梁夾墻設(shè)計(jì)，如圖 4 所示。托盤梁截面為 400 mm×600 mm?；炷敛捎梦⑴蛎浕炷?，強(qiáng)度等級(jí)為 C30。

圖4 托盤梁設(shè)置

（3）反力基礎(chǔ)施工。綜合現(xiàn)場(chǎng)土質(zhì)及地下人防，擬采用 600 mm 筏板作為反力基礎(chǔ)，筏板混凝土強(qiáng)度等級(jí)為C30，配筋采用雙層雙向 16@150。

2.3 建筑移位

本項(xiàng)目采用可編程邏輯控制自動(dòng)液壓設(shè)備配合步履行走器交替頂推，步履行走器以 A、B 兩組為一單元，A 組頂推，B 組懸浮提升；B 組頂推，A 組懸浮提升，兩組交替行走，完成建筑移位（見(jiàn)圖 5）。PLC 自動(dòng)液壓控制系統(tǒng)，通過(guò)位移傳感器和壓力傳感器監(jiān)控，實(shí)現(xiàn)多點(diǎn)同步控制，確保步履行走器行走軌跡嚴(yán)格按照預(yù)設(shè)路徑行走。

圖5 步履行走器組布設(shè)示意圖

2.4 建筑物就位連接

建筑物按照設(shè)計(jì)方案平移至新址后，根據(jù)新址位置標(biāo)高，確定結(jié)構(gòu)是否需要頂升或者降落。平面位置和標(biāo)高復(fù)核無(wú)誤后，拆除平移設(shè)備。托盤梁底與地下室頂板之間通過(guò)灌注 C50 高強(qiáng)灌漿料進(jìn)行連接。灌漿時(shí)在一側(cè)預(yù)留出氣孔，從另一側(cè)灌注，保證內(nèi)部灌注密實(shí)，如圖 6 所示。

圖6 柱連接就位圖

3 管控重點(diǎn)和難點(diǎn)

（1）行走反力基礎(chǔ)筏板施工。對(duì)于行走范圍內(nèi)的反力基礎(chǔ)施工，控制平整度是關(guān)鍵。建筑物行走范圍內(nèi)的平整度直接關(guān)系到建筑移位的安全性，特別是平整度超過(guò)一定限值后將可能導(dǎo)致部分步履行走器脫空，建筑物整體傾斜，甚至發(fā)生破壞。

（2）雙拼槽鋼臨時(shí)加固。上部結(jié)構(gòu)托換到托換底盤后，建筑物是一個(gè)無(wú)根體系，同時(shí)一層墻體基本拆除，僅存混凝土柱結(jié)構(gòu)及小部分墻體，整體結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性較弱，整體抗側(cè)剛度小，抗擾動(dòng)和變形能力差。因此，建筑物首層設(shè)置的臨時(shí)鋼結(jié)構(gòu)的加固質(zhì)量，直接決定了整體結(jié)構(gòu)在建筑物托換和平移過(guò)程中的安全性和穩(wěn)定性。

（3）建筑托換。建筑托換的重點(diǎn)在于對(duì)新舊混凝土接觸面的處理，確保新舊混凝土接觸面荷載可靠傳遞，保證建筑就位連接前新舊接觸面相對(duì)位移可控。同時(shí)，現(xiàn)場(chǎng)托換作業(yè)面狹小，各項(xiàng)工序作業(yè)無(wú)法正常開(kāi)展，尤其要關(guān)注鋼筋制作安裝和混凝土澆筑振搗的質(zhì)量。

（4）建筑移位。建筑移位的難點(diǎn)首先是如何對(duì)基于可編程邏輯控制器的自動(dòng)液壓控制系統(tǒng)實(shí)施精準(zhǔn)和同步控制，實(shí)現(xiàn)建筑一次旋轉(zhuǎn)平移到位；其次是如何對(duì)各行走器的行走位移及壓力進(jìn)行實(shí)時(shí)反饋。為了保證建筑準(zhǔn)確就位，建筑移位行走線路的復(fù)核是一項(xiàng)十分重要的工作，必須做細(xì)做實(shí)。同時(shí)，在建筑移位過(guò)程中要對(duì)建筑物的傾斜度和垂直度的變化情況進(jìn)行跟蹤與監(jiān)測(cè)，做好信息化施工，從而有效保證建筑物安全、順利、準(zhǔn)確地就位。

4 平移建筑的管控要點(diǎn)

（1）行走反力基礎(chǔ)筏板平整度必須與建筑移位裝置相匹配。目前，建筑平移裝置主要分為滑軌式平移裝置和模塊化平板拖車，其中滑軌式平移裝置又細(xì)分為滾軸、固定滑腳、懸浮滑腳和步履行走 4 種。模塊化平板拖車對(duì)行走基礎(chǔ)平整度的要求最低，步履行走器和懸浮滑腳對(duì)平整度要求略高，滾軸和固定滑腳對(duì)平整度要求最高。模塊化平板拖車可憑借自身的液壓調(diào)節(jié)功能，實(shí)現(xiàn)上部建筑物的水平，對(duì)現(xiàn)場(chǎng)平整度要求較低。滑軌式平移裝置對(duì)行走反力基礎(chǔ)筏板的平整度要求較高，反力基礎(chǔ)的高差直接通過(guò)滑移裝置傳遞給建筑結(jié)構(gòu)，對(duì)建筑產(chǎn)生強(qiáng)制位移，對(duì)結(jié)構(gòu)產(chǎn)生不利影響。懸浮滑腳和步履行走器可通過(guò)懸浮油缸實(shí)現(xiàn)油缸行程內(nèi)的水平調(diào)節(jié)，但在一般情況下其調(diào)節(jié)高度在50 mm 以內(nèi)，因而嚴(yán)格控制平移反力基礎(chǔ)筏板的整體平整度是平移成功的關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)。

（2）鋼結(jié)構(gòu)加固施工的質(zhì)量管控也是關(guān)鍵環(huán)節(jié)。鋼結(jié)構(gòu)臨時(shí)加固主要加強(qiáng)建筑框架柱的側(cè)向剛度，以保證建筑移位安全。本項(xiàng)目加固工程僅限于框架柱范圍，不涉及墻體加固，形式相對(duì)簡(jiǎn)單，但作用較為重要。加固施工中須認(rèn)真檢查所用鋼材及剪切后的零件，若發(fā)現(xiàn)有變形情況，須對(duì)其進(jìn)行校正，合格后方可使用，以防后續(xù)各道工序積累變形。環(huán)形抱箍安裝時(shí)，抱箍與原結(jié)構(gòu)框架柱之間須填充厚度為 20 mm 的橡膠墊，并確保其填充飽滿。構(gòu)件拼裝時(shí)，需確保零構(gòu)件的規(guī)格及形狀符合設(shè)計(jì)圖紙及樣板的要求。同時(shí)在拼裝時(shí)不應(yīng)采用較大的外力強(qiáng)制組對(duì)，以防構(gòu)件產(chǎn)生過(guò)大的拘束應(yīng)力而發(fā)生變形。鋼結(jié)構(gòu)焊縫主要涉及斜撐與預(yù)埋鋼板之間焊接，所有焊縫均要求滿焊，焊縫質(zhì)量按三級(jí)外觀質(zhì)量進(jìn)行檢查。

（3）建筑托換必須緊密結(jié)合原始建筑材料的強(qiáng)度和建筑噸位，合理選擇新舊接觸面的處理形式。接觸面處理主要采用鑿毛處理工藝，對(duì)于噸位較大的建筑，應(yīng)增大新舊混凝土的接觸高度并配合植筋，從而加大托換結(jié)構(gòu)與位移建筑的接觸面，增強(qiáng)彼此的連接，確保荷載傳遞安全可靠。根據(jù) JGJ/T 239—2011《建（構(gòu)）筑物移位工程技術(shù)規(guī)程》第 5.4.3 條第 6 款，確定接觸面高度為 600 mm；結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)碳化深度和混凝土強(qiáng)度檢測(cè)，擬定鑿毛深度為30 mm。

（4）選擇建筑移位裝置須著重考慮建筑行進(jìn)線路，并在移位過(guò)程中加強(qiáng)對(duì)線路點(diǎn)位的復(fù)核，確保建筑移位按照預(yù)定線路行進(jìn)，準(zhǔn)確就位連接。本項(xiàng)目建筑移位行走路線為曲線，屬一次旋轉(zhuǎn)平移到位，建筑行進(jìn)過(guò)程中邊旋轉(zhuǎn)、邊平移。通過(guò)軟件模擬行走線路，根據(jù)建筑物每日行走軌跡，復(fù)核建筑點(diǎn)位，據(jù)實(shí)調(diào)整，確保移位建筑準(zhǔn)確就位。

（5）建筑平移過(guò)程實(shí)現(xiàn)精確同步控制。本次平移采用基于可編程邏輯控制器的液壓控制系統(tǒng)，在建筑物前進(jìn)方向設(shè)置 12 個(gè)高精度滾輪位移傳感器，并根據(jù)模擬路線及傳感器位置，計(jì)算各控制點(diǎn)位的頂推比例，通過(guò)計(jì)算機(jī)實(shí)時(shí)下達(dá)可編程邏輯控制指令，系統(tǒng)根據(jù)指令位移實(shí)施液壓泵加壓行走，并通過(guò)滾輪傳感器收集實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)與指令位移進(jìn)行比較，并自動(dòng)修正各控制點(diǎn)位液壓泵站的工作頻率，實(shí)現(xiàn)同步作業(yè)。要求單行程同步精度為 0.2 mm，累計(jì)位移在2 mm 以內(nèi)。

（6）建筑平移過(guò)程須加強(qiáng)監(jiān)控檢測(cè)。平移過(guò)程是動(dòng)態(tài)過(guò)程，建筑物脫離原結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)進(jìn)行行走，且建筑年代久遠(yuǎn)，結(jié)構(gòu)安全尤為重要。因此，平移時(shí)須安裝監(jiān)控檢測(cè)傳感器，主要對(duì)建筑物的水平標(biāo)高、應(yīng)力、應(yīng)變、加速度、傾斜度及裂縫進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，比對(duì)頂推施工過(guò)程液壓數(shù)據(jù)和健康檢測(cè)數(shù)據(jù)，若發(fā)現(xiàn)異常應(yīng)實(shí)時(shí)反饋，并制定處置辦法，保證建筑物結(jié)構(gòu)在平移過(guò)程的安全性和精確性。

5 結(jié)語(yǔ)

喇格納小學(xué)平移是國(guó)內(nèi)首次采用步履行走器平移的文物保護(hù)建筑，舊址一次性旋轉(zhuǎn)平移到新址，且建筑平面成 T形，增加了平移施工的難度。通過(guò)對(duì)重點(diǎn)難點(diǎn)的管控，保證了建筑平移過(guò)程的安全性和精確性，為今后類似平移項(xiàng)目積累了寶貴經(jīng)驗(yàn)。