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建筑物整體移位施工工法
建筑物整體移位施工工法 建筑整體移位技術(shù)得到迅速發(fā)展,根據(jù)建筑物周圍條件與規(guī)劃要求,在一定范圍內(nèi)實施整體移位,使其得以保留,取得理想的效果,其經(jīng)濟效益十分明顯。建筑物整體移位涉及地基基礎(chǔ)、鋼結(jié)構(gòu)、混凝土結(jié)構(gòu)、磚木結(jié)構(gòu)等領(lǐng)域,它采用托換技術(shù),將上部結(jié)構(gòu)與基礎(chǔ)分離,安裝行走機構(gòu)、施加動力后達到水平移位。安裝頂升機構(gòu)達到垂直移位并使傾斜得到調(diào)整。利用液壓推進系統(tǒng),提高了水平移位速度,提高了工效,為建筑物整體移位技術(shù)的推廣應(yīng)用提供了條件。
1、特點
(1)建(構(gòu))筑物不需拆除,保持其上部結(jié)構(gòu)原狀,保留或恢復(fù)其使用功能。
(2)在整體水平移位中,應(yīng)用組合式下走道板及活動反力支座能靈活拆裝,重復(fù)利用;在需轉(zhuǎn)向移位時,可進行局部換向操作,做到安全可靠,方便換向。
(3)采用液壓推進系統(tǒng)及組合式下走道板,可有效地提高工效,縮短工期,降低工程費用。
2、適用范圍適用于具有使用價值或保留價值,但因各種原因需全部或局部拆除;因平面位置不妥,需規(guī)劃調(diào)整的建(構(gòu))筑物:
(1)一般工業(yè)與發(fā)用建筑,其層數(shù)為多層,其結(jié)構(gòu)形式可抱括鋼結(jié)構(gòu)、鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)、磚木結(jié)構(gòu)、石結(jié)構(gòu)等;
(2)其他構(gòu)筑物;
(3)古建筑與特殊建筑。
3、工藝原理
(1)利用先施工的托換梁作為一個托架,利用在托架與基礎(chǔ)或平移軌道之間安置的行走機構(gòu),在外加動力推動下進行水平向移位;或利用在托架與基礎(chǔ)之間安置的頂升機構(gòu)進行垂直向移位。
(2)托換梁將建筑物沿某一水平面切斷,形成一個平面托架,將上部結(jié)構(gòu)荷重轉(zhuǎn)移至托架上,使上部結(jié)構(gòu)與基礎(chǔ)分離,形成一個可移位的整體。托換梁一般為鋼筋混凝土結(jié)構(gòu),分段施工組成。
(3)在托換梁與基礎(chǔ)或平移軌道之間安置滾軸,當施加的外加動力克服陰力后,即可實施水平向移位。在建筑物與就位處之間設(shè)置臨時平移軌道,在就位處建造永久性基礎(chǔ),使建筑物水平向移位至就位處。
(4)在托換梁與基礎(chǔ)之間安置千斤頂后,當頂升力大于建筑物總荷重時,即可實施垂直直向移位。
(5)建筑物就位后進行可靠的連接處理。
4、施工流程
4.1 整體移位的總體工藝程序有關(guān)工程資料收集-整體移位可行性分析評估-整體移位方案設(shè)計-施工前期準備-平移軌道、建筑物托換、新建基礎(chǔ)-整體移位-建筑物就位連接-建筑物修復(fù)驗收。
4.2 鋼筋混凝土托換梁施工工藝程序水準測量-室內(nèi)外土方開挖-施工放樣控制標高-施工段劃分-墻壁體開鑿-基礎(chǔ)梁找平、修補-預(yù)留頂升洞-鋪設(shè)隔離層-綁扎焊接鋼筋-支模、澆搗混凝土-混凝土養(yǎng)護、拆模。以上為后置行走機構(gòu)、頂升機構(gòu)的施工程序。當前置行走機構(gòu)時,把程序中“預(yù)留頂升洞-鋪設(shè)隔離層”換為:鋪設(shè)下走道板-置入鋼滾軸-鋪設(shè)上走道板。
4.3 建筑物水平向整體移位施工工藝程序整體移位準備-整體頂升-置入行走機構(gòu)-整體下降-設(shè)置反力反支座-安裝油壓千斤頂-確定頂推力參數(shù)-平移推進(千斤頂推進、千斤頂回程、置入墊箱、安裝反力座)-偏位監(jiān)測-偏位調(diào)整-就位。
4.4 建筑物垂直向整體移位施工工藝程序整體移位準備-切斷上下連接處、設(shè)置頂升標尺、安裝千斤頂、砌體材料就位-確定頂升量及頂分量-設(shè)置監(jiān)測系統(tǒng)-整體頂升(千斤頂頂升、千斤頂回程、置入墊箱、砌筑墻體)-垂直度監(jiān)測-就位-臨時支撐。
5、施工要點建筑物整體移位前應(yīng)進行可行性分析和綜合經(jīng)濟評估。按國家現(xiàn)行有關(guān)規(guī)范和標準進行檢測、復(fù)核和鑒定,經(jīng)綜合評估適宜整體移位的建筑物方可進行移位設(shè)計。
建筑物整體移位設(shè)計應(yīng)包括:托換、移位線路及軌道,頂升高度,臨時加固支撐,新新基礎(chǔ),就位后連接等,建筑物位于地震區(qū)應(yīng)按抗震鑒定標準進行鑒定,不滿足時應(yīng)進行抗震加固處理。
5.1 托換梁的施工利用人工或機械在整體移位要求的某一水平面上將建梁底進行處理后,在單元梁段內(nèi)綁扎鋼筋,支撐,澆筑混凝土,完成一個單元梁段。各單元梁段之間相互連接,最終形成一道封閉的托換梁——托架。
(1)托換染單元的劃分 單元梁段越長,其連接處理越少,可降低工程造價,提高施工工效,并可提高托換染的整體墻壁體開鑿長度不可能無限制增加,一般應(yīng)根據(jù)建筑物層數(shù)、樓面結(jié)構(gòu)、墻體承重的主次關(guān)系、砌體本身強度等因素綜合考慮,將墻壁體劃分為若干個單元,每個單元長度一般在1500-2000mm之間。交叉墻壁體處為一個獨立單元,各單元梁段應(yīng)間隔施工,相鄰單元梁段混凝土強度達到砌體強度后才能施工。
(2)單元梁段的連接 單元梁段之間主筋采用雙面焊接,其施工縫的處理,應(yīng)嚴格按相關(guān)施工規(guī)范執(zhí)行,后澆單元梁段澆搗混凝土前,應(yīng)清除施工縫表面的垃圾、水泥薄膜及表面松動的砂石和軟弱的混凝土層,同時還要將表面鑿毛,用水沖洗干凈并充分澆水潤濕,一般潤濕時間不少于24h.在垂直移位時其千斤頂位置應(yīng)避開施工縫位置,一般應(yīng)設(shè)置在單元梁段中部。
(3)單元梁段的混凝土澆搗 單元梁段梁頂面應(yīng)保證與墻體密實連接。支模,應(yīng)采用嗽叭口,并超灌200mm高混凝土。
(4)框架柱的托換 框架柱托換施工時應(yīng)間隔進行,為了保持原框架的柱網(wǎng)尺寸,應(yīng)在切斷柱子前,設(shè)置水平桿件定位。相鄰柱不得同時托換。必要時應(yīng)設(shè)置臨時支撐措施,如采用磚柱或鋼管支撐。由于框架柱主要傳遞上部結(jié)構(gòu)荷載,其托換依靠后澆牛腿實現(xiàn),因此,后澆牛腿應(yīng)考慮新舊混凝土的協(xié)調(diào)工作,在鋼筋布置、鋼筋錨固或焊接長度方面加強處理措施。
框架柱托換完成后,當后澆混凝土部分達到設(shè)計強度后即可實施切斷,切斷一般采用人工開鑿,機械鉆孔為輔,以防止產(chǎn)生大的振動。柱切斷后應(yīng)尺快進行移位施工,防止出現(xiàn)過大變形。
(5)整體水平移位軌道基礎(chǔ)的選擇 根據(jù)現(xiàn)場工條件,地質(zhì)勘察資料,建筑物總荷重、結(jié)構(gòu)狀況、重要等級等情況確定基礎(chǔ)的材料。其材料可選用結(jié)構(gòu)、鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)、條石結(jié)構(gòu)、木結(jié)構(gòu)及各種組合結(jié)構(gòu)。其要求是能滿足結(jié)構(gòu)承載能力,方便施工,可重復(fù)利用。根據(jù)整體移位方案設(shè)計,每隔一定距離在基礎(chǔ)中應(yīng)預(yù)埋Ф50mm管,用于固定行走機構(gòu)。
(6)整體水平移位軌道基礎(chǔ)地基處理 在遠距離移位過程中,對于軌道基礎(chǔ)缺乏詳細的地質(zhì)勘察資料時,應(yīng)在基礎(chǔ)施工前作詳細了解,并采用釬探等方法,查明是否存在孔洞、暗溝。軟弱地基應(yīng)經(jīng)處理,并經(jīng)現(xiàn)場荷載檢測。
(7)建筑物平移前的加固 混合結(jié)構(gòu)中,對于有門窗洞采取橫向剛度加強措施;框架結(jié)構(gòu)中,可采用填充磚墻、磚柱,鋼筋混凝土柱或鋼管臨時加固,以分解集中力。
5.2 整體水平向移位(整體平移)
(1)行走機構(gòu)的安置 根據(jù)工序分前置式和后置式2種。前置式在托換梁施工時安置,隨托換梁施工進行。后置式在托換梁施工完成,達到設(shè)計強度后,采用整體垂直移位,使托換梁與基礎(chǔ)間有一定的空間,從而進行一次性整體安置。
前置式行走機構(gòu)施工時,托換梁單元梁段劃分應(yīng)考慮行走機構(gòu)中行走道板長度,并保證走道板水平一致。后置式行走機構(gòu)施工時,由于垂直移位需要,應(yīng)預(yù)留機械千斤頂頂升洞并保證一定的洞口高度。其預(yù)留洞口數(shù)量應(yīng)根據(jù)建筑物總荷重計算確定。
行走機構(gòu)中的滾軸需承受上部全部荷重,其根數(shù)與間距應(yīng)根據(jù)建筑物荷重確定,滾軸材料考慮遠距離移位或多次重復(fù)使用,一般選用實心鋼滾軸。后置式行走機構(gòu)施工時,行走機構(gòu)安裝完成后建筑物需進行整體下降處理,其千斤頂操作應(yīng)統(tǒng)一均衡,防止局部千斤頂超載發(fā)生破壞。
(2)外加動力施加 應(yīng)優(yōu)先采用液壓千斤頂系統(tǒng),對千斤頂與壓力表進行的配套校驗。外加動力按實際作用點分配,其分配原則為:施加在各作用點的外國動力必須與建筑物上部結(jié)構(gòu)傳至托換梁的重力成正比。外加動力作用點必須盡可能與建筑物各軸線重合,全用點分布應(yīng)根據(jù)托換梁布置綜合考慮,以對稱均勻為原則。
(3)上下走道板間水平誤碼率差及處理措施 建筑物在托換時一般分成幾十個單元進行施工,必定存在一定的累計誤差。實際施工誤差最大值可達20mm.其處理措施主要是加強水準測量,反復(fù)校核,多點校準。對于遠距離水平移位,在條件許可時,優(yōu)先采用后置行走機構(gòu),其水平誤碼率差可在安置行走機構(gòu)時利用墊層調(diào)整。
(4)整體移位偏位及矯正 由于上下走道板之間局部存在不平行,產(chǎn)生滾軸受力不均,在移位時引起滾軸與軌道板軸線不垂直,其結(jié)果導(dǎo)致建筑物在移痊時偏位。出現(xiàn)偏位后,應(yīng)根據(jù)偏位方向統(tǒng)一利用滾軸進行矯正。移位時應(yīng)進行監(jiān)測,及時矯正偏差,防止偏位過大。
(5)轉(zhuǎn)向時行走機構(gòu)置換 需要在整體水平移位中進行方向轉(zhuǎn)換時,可采用置換行走機構(gòu)方法完成。平移軌道在換向區(qū)應(yīng)顧留千斤頂孔洞,建筑物到位后可采用機械式千斤頂進行局部或整體頂升,對行走機構(gòu)采取局部換向置換,當行走機構(gòu)換向完成后,可采用局部或整體下降方法,卸除千斤頂荷載,使托換梁支承在行走機構(gòu)上。
(6)移位時的監(jiān)測 整體水平移位時,應(yīng)對外加動力各作用點實際施加力進行觀測記錄,根據(jù)外加動力變化判斷移位時的異常情況。同時采用直尺、經(jīng)緯儀,對移位過程中的建筑物偏位進行監(jiān)測,利用水準觀測監(jiān)控平移軌道基礎(chǔ)沉降。同時應(yīng)加強上部結(jié)構(gòu)觀測,及時發(fā)現(xiàn)安全隱患。
5.3 整體垂直移位(整體頂升)
(1)頂升機構(gòu) 頂升機構(gòu)由機械式螺旋千斤頂與支承墊箱、鐵板等組成,局部可采用液壓千斤頂輔助操作。
(2)頂升點布置原則 可根據(jù)線荷載分布或集中力位置來布置,在混合結(jié)構(gòu)中一般千斤頂間距為1.5-1.7m,沿墻壁體分布,墻體洞口處應(yīng)避開,荷載相對集中處可適當加密或換用工作荷載大的千斤頂,在框架結(jié)構(gòu)中千斤頂布置主要集中在柱周圍,在條件允許時,可在柱底布置千斤頂。
(3)頂升操作 應(yīng)保證千斤頂同步頂升和支墊穩(wěn)固。當累計頂升高度超過千斤頂行程時,應(yīng)對千斤頂進行回程,回程時應(yīng)注意相鄰千斤頂不得同步進行,回程前應(yīng)先用楔塊進行支撐墊保護,并保證受力平穩(wěn)。頂升累計在設(shè)計高度后,應(yīng)立即在主要受力部位用墊塊支承,并迅速進行結(jié)構(gòu)連接處理。待結(jié)構(gòu)連接完成,并達到一定強度后才能分批除千斤頂。
(4)頂升監(jiān)測 各個頂升點應(yīng)設(shè)置頂升分量標尺,其最大分量不超過10mm,頂升時統(tǒng)一指揮,每次各頂升點應(yīng)達到所村求的頂升分量值,以防產(chǎn)生誤差,導(dǎo)致上部結(jié)構(gòu)變形。頂升時設(shè)置水準儀和經(jīng)緯儀進行觀測,以控制建筑物傾斜。
5.4 整體移位后的連接處理(1)承重墻壁體的連接 應(yīng)采用不低于原墻壁體要求的砌體材料,新砌墻壁體頂部與托換梁底之間砌筑砂漿應(yīng)飽滿,如間隔小于或等于磚厚度時,應(yīng)采用細石混凝土灌填密實。
(2)在整體垂直移位中,由于頂升到位后千斤頂不可能一次性拆除,墻體砌筑不可能一次砌筑完成,一般需分2-3次砌筑,相鄰墻體搭接砌筑質(zhì)量無法保證時,可采用澆搗素混凝土,以保證墻壁體整體性。
(3)框架柱的連接 整體水平移位就位后,當柱底與基礎(chǔ)面間隙較小時,可采用預(yù)埋鋼筋焊接,間距較大有一定高度時,可采用鋼筋混凝土連接;整體垂直移位后,其連接一般采用鋼筋混凝土現(xiàn)澆處理。當柱主筋每邊不多于4根時,其連接采用主筋上下焊接、連接區(qū)箍筋加密、提高混凝土強度等級;當柱主筋每邊多于4根時,除上述處理外,應(yīng)對該段柱進行局部加固處理,可采用加大截面法或外包鋼加固法。應(yīng)注意混凝土澆搗質(zhì)量,防止新舊混凝土之間產(chǎn)生隔縫。
6、主要機具設(shè)備
(1)土方開挖 挖土機、裝載機、正卸汽車。
(2)托換梁 混凝土切割機,空心壓縮機,風錘、電焊機、鋼筋切割機、混凝土振動器、混凝土攪拌機、砂漿攪拌機。
(3)液壓推進系統(tǒng) 電動高壓油泵站、液壓千斤頂、電控箱、機械式千斤頂。
(4)行走機構(gòu)系統(tǒng) 組合式下走道板、鋼滾軸、拆裝式反力支座、墊箱、后反力架等。
(5)頂升機構(gòu)系統(tǒng) 機械式螺旋千斤頂,墊箱等。
(6)監(jiān)測系統(tǒng) 水準儀、經(jīng)緯儀、測力儀表、直尺、對講機、播音設(shè)備。
7、勞動組織
(1)建筑物整體移位涉及的工種 水泥工、鋼筋工、水電工、電焊工、機修工、測量工、電氣操作工、輔助工、專業(yè)技術(shù)人員。
(2)整體水平面移位時一線作業(yè)班組 土方開挖、托換加固、測量控制、頂推移位、偏位矯正、設(shè)備搬運,設(shè)備維修、中央控制。
(3)整體垂直移位時一線作業(yè)班組 托換加固、測量控制、頂升操作、墻壁體砌筑、設(shè)備維修、中央控制、輔助用工。
8、質(zhì)量標準
(1)嚴格按GBJ202-83《地基與基礎(chǔ)工程施工及驗收規(guī)定》,GBJ50204-92《混凝土結(jié)構(gòu)工程施工及驗收規(guī)范》,GBJ50205-95《鋼結(jié)構(gòu)工程施工及驗收規(guī)范》,GBJ203-83《磚石工程施工及驗收規(guī)范》及有關(guān)規(guī)范標準施工。
(2)托換梁底標高應(yīng)嚴格控制,整體水平移位時水平誤差應(yīng)控制在5-10mm;整體垂直移位時可適當放寬限值。
(3)水平移位時,其平移軌道及新建基礎(chǔ)面標高水平誤差<=5mm;水平移位過程中軸線偏差應(yīng)控制在1/2托換梁寬,就位時軸線偏差<=20mm.
(4)外加動力施工加值應(yīng)控制在設(shè)計計算值10%左右內(nèi)。
(5)建筑物就位后,除需對原有垂直度進行調(diào)整外,其垂直度不得超出原有垂直度千萬之一。如需對原垂直度進行調(diào)整,其調(diào)整后最終垂直度應(yīng)符合驗收要求。
(6)建筑物就位后,應(yīng)使上部結(jié)構(gòu)與基礎(chǔ)重新連接,并保證建筑物具有良好的整體性能和抗震性能,連接構(gòu)造傳力路線明確,構(gòu)造簡單,其承載力不低于原有結(jié)構(gòu)。
(7)建筑物整體移位應(yīng)保證主要受力構(gòu)件不出現(xiàn)裂損,次要構(gòu)件不破壞,附屬構(gòu)件可修復(fù)。
9、安全措施(略)
10、技術(shù)經(jīng)濟效益分析
(1)節(jié)省能源、成本低、省工省時 據(jù)統(tǒng)計,建筑物整體移位所需旨用約點拆除重建費用的20%-60%,整體垂直移位一般在20%,整體水平移位一般在40%.節(jié)省建筑用材,減少拆除引起的環(huán)境污染。整體移位所需時間一般為60-90d.
(2)建筑物整體移位應(yīng)用于古建筑等方面,可保持其原貌與結(jié)構(gòu)構(gòu)造完整。
(3)整體移位過程對建筑物本身結(jié)構(gòu)影響較小,對鄰近建筑物及周圍環(huán)境無影響。
(4)托換梁、移位基礎(chǔ)、新建基礎(chǔ)可同時組織施工,在摻加外加劑等措施后,可進一步縮短工期,滿足各方要求。
(5)采用液壓推進系統(tǒng),其平移速度比傳統(tǒng)機械千斤頂提高約30倍。
(6)整體垂直移位可對建筑物傾斜進行處理,恢復(fù)其使用功能。
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