百年文物老站房平移施工技术研究与实施

百年文物老站房平移施工技术研究与实施

王迎春

中国铁路北京局集团有限公司建设管理处中国北京100860

摘要:为保护文物需要,对具有人文价值的建筑物进行整体平移施工,可以节省投资费用、缩短施工周期,具有较好的社会效益和经济效益。本文以某百年文物老铁路站房平移为例,从平移施工技术原理、总体方案设计、工艺流程、施工控制要点和实施等方面进行了研究和介绍,供类似工程施工借鉴。

一、工程概况

北京某火车站老站房工程,始建于1905年,为中西合璧风格的6柱5间式站房,中间3间为候车室,外部为券门,结构为单层砖木结构,建筑面积约336平米。根据某铁路工程新建站房工程建设及保护文物的需要,百年老站房不会拆除,将作为景观保留在新建站房工程旁,但是施工期间将依据现有资料和相关规范规程及规划要求对该建筑物进行整体平移设计及施工。即:先将该建筑整体直线(向东斜向)平移约84.55米至站房暂存位置,腾出施工场地进行新站房工程施工,待新站房工程建成后,再将老站房(向南斜向)平移约274.81m至老站房永久位置,老站房将作为历史见证作为景观永远陪伴在新站旁。

二、平移技术原理

建筑物整体平移是将建筑物从原址移至规划新址,平移可分为一个方向平移与多个方向平移及旋转。由于城市建设、场地用途改变或兴建地下建筑需要建筑物搬迁移位或转动一定角度,有的需大幅度移位搬到新地方,有的仅作少量移位或转动,为了减少拆除重建或保护文物古迹及既有建筑的原貌,均可采用移位技术。其施工方案设计是根据建筑物的形状、整体强度(刚度)、地理位置、现场施工条件、经济投资比较等多种因素综合选定。

基本原理:对现有结构进行必要的安全加固,根据托换理论改变其传力系统,从而可以在基础的适当位置使迁移部分与原结构部分脱离开,分成原有基础部分与迁移部分,使迁移部分形成独立的可移动单元体,然后通过滑道推拉等技术手段,使迁移物达到新的预定位置,并完成后续处理工作。

优点:由于建筑物可整体搬迁,只需付出托换系统费用、新址基础费用及移迁费用,特别适用于旧房改造、既有建筑物迁移、古建筑物保护性迁移等方面,可大大节约投资,缩短施工周期,改善自然环境,具有极佳的社会效益与经济效益。

三、总体设计方案

本工程平移距离较大,总平移距离约为359m,移位过程中,结构控制难度大,技术要求高,拟采用钢绞线液压牵引平移施工工艺,先对原结构本身进行加固、托换及设置下轨道,再进行整体平移施工。

1.原结构加固。根据检测鉴定报告,首先对其进行加固,以保证平移过程中及后期使用过程中结构的安全性。本工程拟采用两种加固方案,对内墙采用单面钢筋网水泥砂浆面层加固,沿墙体通高加固,对外墙采用双面钢筋网水泥砂浆面层加固和双面钢骨架加固。

2.托换梁设计。在结构移动过程中,为保证结构稳定性,在房屋底部基础墙体部位两侧夹托梁,托梁在移动过程中起到承力作用,可以大大提高结构安全性。

3.下轨道梁设计。根据本工程的实际结构情况,向东斜向平移过程中,共设置5条轨道;向南斜向平移过程中,共设5条轨道。

4.上轨道梁设计。本工程上轨道梁底面,通长预埋布设t=20mm钢板,材质Q235B,作为平移时上滑道梁与滚轮接触面。上轨道梁底面在每道墙之间设置500*50mm缺口,保证平移过程中对滚轮的放置和调整控制。

5.平移牵引点设计。平移过程由液压油泵驱动液压千斤顶来完成,千斤顶反力架采用牛腿结构形式,牛腿与下轨道梁连接,原结构的牵引点设置在上轨道梁位置。

6.结构就位连接设计。在结构平移就位后,对原结构与新基础进行连接处理,主要通过植筋焊接、高强灌浆料浇注等处理措施。原结构与新基础全部连接就位后,对需要拆除的加固部分进行拆除处理,其余加固措施保留,与原结构形成一体,增加结构的安全性。

7.检查、评估原建筑结构的安全性。结构体系及构件布置、构件尺寸检查;建筑物外观和质量检查;混凝土强度检测;钢筋配置情况检查;维护墙现状检查;沿平移路线及建筑新址地基承载力勘探等。根据建筑物上部结构调查、检测结果及承载能力验算分析结果,评估建筑物上部结构工作状态,确保平移工作顺利进行。

四、施工组织与实施

1.施工工艺流程。

土方开挖→桩基、下轨道梁→上、下轨道梁→上托梁、水平支撑→墙柱切割→平移前准备→试平移→正式平移→就位连接→评估验收。为加快施工进度,室内、室外同时施工,平行进行,过程中加强实时监测。

2.施工控制要点

⑴下轨道梁施工。下轨道梁结构体系包括建筑物原址、移动路线和新址三部分。下轨道梁结构应根据建筑物平移时荷载的最不利组合进行计算。下轨道梁结构设计时应考虑承载力、刚度和沉降计算;还应考虑地基不均匀沉降对上部结构的影响。下轨道基础与原基础连接且共同受力,新旧基础连接应保证基础的整体性,且应严格控制新旧基础间的沉降差。

⑵上轨道梁施工。下轨道梁及滑轨装置安装完成后,再进行上轨道梁施工。其施工要点与下轨道梁施工基本一致。

⑶上托梁及水平支撑体系施工。上托梁及上轨道梁施工时应将柱、砖墙表面凿毛清理并冲水洗干净,在上轨道梁的上部应开一凹槽,以便混凝土与柱及墙体良好结合;墙体开洞时断面略大于砼施工断面,且要保证墙洞周围的混凝土不松动。

⑷切割原结构与原基础的连接。截断施工应在上、下轨道结构体系、托换结构体系的材料强度达到设计要求后进行。截断施工前,应确认移动装置的位置和方向正确无误,截断施工过程中不能改变移动装置的位置和方向。截断施工应严格按施工方案确定的顺序对称进行。截断施工时,应监测柱及托换结构体系的状态变化,包括墙竖向变形、托换结构的异常变形或开裂等,受力较大的关键部位可进行应力监测。墙和柱截断施工宜采用水钻,避免产生过大的振动或扰动。

⑸平移施工。下轨道结构体系、托换结构体系及反力装置应经验收且达到设计要求后,方可进行移位施工。水平移位时动力及控制系统应能保证移位同步精度。正式移位前宜进行试平移,检测移动装置、动力系统、监控系统、指挥系统的工作状态和可靠性,并测定移动动力、移动速度等相关参数。正式移位时,应按照试平移确定的相关参数,均匀、平稳施加动力,保持动力与位移的同步。建筑物移位接近指定位置时,宜适当减慢移动速度,以控制到位精度。

⑹平移施工监测。施工中应对建筑物的沉降、整体倾斜及裂缝进行监测,测点应布置在对移位变化较为敏感或结构薄弱的部位,监测点的数量及监测频率应根据需要确定。平移过程中,应随时监测建筑物各轴移动的均匀性、方向性,并及时调整。同时,还应监测托换结构及下轨道结构体系和建筑物的变形、裂缝及不均匀沉降,并及时处理。

⑺到位后的连接。建筑物移位至指定位置,验收合格后尽快实施就位连接。连接应按设计要求施工,检查预设连接锚筋、连接预埋件的位置,避免错漏。焊接连接时应交叉施焊并宜采取降温措施。空隙的填充应密实,可采用微膨胀混凝土或无收缩灌浆料。同时,应根据水、电、暖等设备管线的设置,预留安装孔洞。

3.施工实施

第一次平移专项施工进度计划。室内地面开挖及清运5天,拖换梁施工10天,下轨道梁施工10天,上轨道梁施工10天,试平移1天,正式平移(含微调校正)6天,临时固定2天。

经参建各方共同努力,正式平移阶段共历时4日,于2017年10月3日完成了百年清河老站房第一次平移。目前存放于暂存位置,并采取了临时固定措施,文物站房沉降、变形稳定,未发现墙体开裂等问题。待新站房承轨结构施工完毕,具备条件后,预计2019年下半年组织第二次平移,最终平移到位后进行连接、检查、评估和验收。

参考文献:

1.谭坚贞.建筑物移位技术的理论分析与工程应用[D].兰州理工大学;2008年

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