房屋整体平移

1 第十八章房屋整体平移 房屋整体平移就是通过一定的技术手段将整栋房屋从原建筑地址平移到所需位置 这主要是为了满足整个城市的建设规划 改造和发展的要求 用整楼平移技术取代爆破技术 并拯救一些面临摧毁之灾的古建筑或新楼 它可以大大节省因规划需要而必须拆除的建筑物和构筑物后而又必须重建的资金 近年来这项技术象雨后春笋般发展起来 而且越来越趋于成熟 我们学习这方面的知识 大家会感觉很新奇和很有兴趣感 正是出于这样的目的我们才将这部内容给大家作一个简单的介绍 但很遗憾 由于我们江西到目前为止还没有进行过房屋整体平移 所以不能结合现场参观来讲解和学习 我们在这一章仅介绍房屋整体平移的一些关键性技术和基本原理 2 第一节概述一 整体平移技术的发展现状所谓房屋的整体平移 就是在不破坏房屋的建筑造型和整体结构的条件下 将其整体水平移动一段距离 房屋整体平移技术20世纪初在国外出现 进入20世纪80年代 改革开放的中国也开始应用此项技术让大楼 整体平移 20多年来 我国已成功地让四五十栋房屋 走 了起来 1992 2004年国内主要房屋平移实例统计结果见教材上的表18 1 二 整体平移技术的优越性 1 节约造价 根据现在已经平移的房屋调查情况来看 其费用仅为拆除重建费用的1 3 1 4 甚至达1 6 对装修越豪华的建筑物进行整体平移 节约费用就越多 3 2 对楼房使用的干扰很小 施工期间 二楼以上可以照常使用 3 节约工期 平移工期一般3 6个月 拆除重建一般需要1 2年 4 减少建筑垃圾处理 有利于环境保护 5 减少了用户的搬迁费用和商业建筑停业期间的间接损失 6 对于纪念性建筑物来说 即使花再大的代价实现整体平移也是值得的 因为重要的纪念性建筑物拆除后即使按原样重建也不能完全恢复其本来的面目 三 房屋整体平移的基本原理 1 将建筑物在某一水平面切断 使其与基础分离成为一个可搬动的自由整体 4 2 在建筑物切断处设置托换梁 形成一个可移动的承重底盘 3 在就位处设置新基础 4 在新旧基础间设置行走轨道梁和滚动装置 5 安装行走机构 施加外加动力将建筑物移动 6 就位后拆除行走机构 进行上下结构连接 至此平移完成 四 房屋整体平移分类房屋整体平移可以根据其平移方向距离来划分类别 以区分其不同的技术特征与技术难度 并采取相应的技术措施 1 横向平移 5 所谓横向平移就是沿着原建筑物的横向后退平移一段距离 对于用横墙和带型基础承重的建筑物来说 进行横向平移很是有利 难度不大 费用也不会高 可是对于用纵墙和带型基础承重的建筑来说 进行横向平移的技术难度就要大得多 费用也要高得多 选用何种平移方法要根据平移后街道改造的需要 基础类型和建筑结构的承重体系综合考虑 2 纵向平移纵向平移就是沿原建筑物的长向方向平移一段距离 对于一端临街的建筑物 由于马路拓宽 往往要进行纵向平移 如果要求纵移的距离不超出原来基础底盘范围之外 而且对于横向轴线的间距不相等的房屋 纵向平移以后 会出现墙轴线与基础轴 6 线错位的情况 如果纵向平移距离大 旧基础全部废弃而由新基础取代 3 远距离平移为了调整总平面 有时要对建筑物进行远距离平移 根据场地条件 可以先横移 再纵移 也可以先纵移 再横移 分两步走 最终达到预定目的地 只要场地平整度和场地承载力允许 平移距离可不受限制 难度不会太大 费用也不一定高 4 局部挪移局部挪移是指建筑物的横向平移或纵向平移的距离很小 不超越建筑物原有基础底盘 建筑物占地面积 范围之外 但移位后的建筑物一部分仍在旧基础上 而且有可能轴线错位 另一部分则落在新基础上 7 5 平移并旋转一般只进行平移 不提倡旋转 因为建筑物抵抗扭转的能力极低 在不得已的情况下要进行平移加旋转时 必须对结构进行临时性或永久性的抗扭加固 但是这样代价较高 而且风险很大 第二节房屋整体平移的关键技术房屋整体平移能否实现 主要是靠两个关键技术 一是基础处理 二是行走体系的设计 一 基础处理1 原基础处理原基础处理指怎样将被移动的房屋在同一水平面上切断 使其与原基础分离以便移动 步骤如下 如图18 1所示 8 行走滚轴 1 先把原基础两侧的填土挖去 让全部基础暴露出来 2 在原墙和柱子两侧的切口水平面以下浇筑钢筋混凝土梁 这个梁称为下轨道梁 下轨道梁一直沿平移方向延伸到新基础 3 待下轨道梁达到一定强度后 在下轨道梁上安装行走机构 敷设钢板 安装滚轴等 9 4 在原墙和柱子两侧的切口水平面以上 浇筑钢筋混凝土梁 该梁沿平移方向 与下轨道梁相对应存在时 称上轨道梁 按上轨道梁设计 与平移方向正交 下面没有下轨道梁时 只起托梁作用 按托梁设计 5 待上轨道梁 或托换梁 下轨道梁达到计算强度后 再在上轨道梁 或托换梁 与下轨道梁之间适当位置把房屋上部结构与原基础切断 这样房屋的上部结构就脱离了原基础 切开的上部结构便通过滚轴支撑在下轨道梁上 在牵引或推拉作用下就可以移动 房屋只有通过轨道梁才能从旧址移动到新址 对轨道梁的要求是 必须保持表面水平 以减少运动阻力 要有足够的强度承受移动过程的作用力 10 6 移动过程中 轨道梁下地基与基础所承受的作用力要远大于原本承受的净荷载 因此必须关注其允许提供承载力的条件 必要时 应对地基与基础进行加固 一般情况下 可以不进行加固处理 7 如果属于局部挪移 还要利用部分旧基础来承担部分上部墙柱新荷载 此时必须根据新的荷载调整情况来对旧基础进行加固处理 2 新基础设置新基础设置是指在房屋需要移动的终点位置 根据新的地质情况 按原基础平面形式设计新基础 新基础的上部标高应低于原基础切断处标高100mm 200mm 且基础能够承受整体平移荷载 平移过程中产生的水平作用力较大 浅埋式天然地基或软土 11 条件下的桩基础的抗水平荷载能力很低 尤其对于横向平移条件下的软土桩基 最易导致桩身倾斜引起建筑物倾斜等事故 必须高度警惕 待房屋移至新基础后 可以将行走机构以及上下轨道 或托换梁 进行连接形成整体 3 新旧基础连接处理新旧两部分混凝土能否整体性工作 关键在于结合面能否有效的传递剪力 新旧两部分混凝土连接处处理不当 会使连接处断裂 因此必须从设计和施工两方面慎重对待 1 在设计方面可采取的措施 1 新基础设计选型以支撑能力可靠和施工干扰小为原则 一般选用小型桩基 12 2 新浇混凝土强度等级宜提高 钢筋焊接应采用双面焊 并适当加大焊缝长度 3 加设跨越结合面的抗剪构造筋 4 新旧混凝土连接段箍筋加密 2 从施工方面可采用的措施 1 对旧混凝土结合面进行凿糟或刷糙处理 清除表面浮石 浮灰 对其进行保水湿润不少于24小时 2 在旧混凝土结合面上涂刷界面剂 如涂刷水泥净浆 掺有铝粉的水泥净浆或抹一层高强度等级的水泥砂浆 3 在新旧混凝土界面处仔细捣实并加强养护 4 新旧基础的沉降差控制 13 1 加固新地基 减小其沉降 2 适当加大新基础面积 3 在新旧基础交接面处加设地梁或加大原基础刚度来调整沉降 5 过渡段轨道梁下的地基处理过渡段的下轨道梁下的地基必须进行加固处理 以满足房屋平移行走过程中的承载力要求 防止沉降过大 从而使房屋开裂甚至坍塌 措施有 1 垫层扩散可以借鉴铁路轨道敷设经验 在经过整平的地基上铺设500mm 1000mm厚的道渣 振捣密实后 找平再浇筑下轨道梁 并将下轨道梁局部埋置于道渣内 以求稳定 还可在轨道梁下的道渣层内加铺枕木 将轨道梁的压力扩散 14 2 挤密加固如果地基土属于松散杂填土 粉细砂土 则可采用夯压 振捣 或挤密的常用方法进行加固 也可采用砂石桩挤密 石灰桩挤密方法 3 浅桩加固也可采用浅桩支承方案 一般可采用木桩进行临时性加固地基 二 行走体系当房屋从原基础上脱离之后 整栋楼房就支撑在下轨道梁上的滚轴上 在上轨道梁 或托换梁 上施加水平力 只有它足以能克服上轨道梁 或托换梁 和下轨道梁与滚轴之间的滚动摩擦力 房屋即可水平移动 15 1 移动装置的选用和设计目前我国的多数工程均采用滚轴作为滚动装置 滚动装置要求其应有很好的强度 硬度及摩阻力小 滚轴与上部结构和下轨道梁的相对关系如图18 2如示 滚轴强度和变形控制非常重要 若平移过程中出现滚轴破坏或较大的变形 整个工程将前功尽弃 滚轴可采用实心钢棒或空心钢管填充膨胀混凝土 16 滚轴个数计算公式如下式中 n 滚轴个数 上部荷载总和 k 安全系数 为保证平移中滚轴不破坏 k值不小于3 F 单个滚轴平均受压承载力 滚轴的平均压力计算式中 r 综合系数 与长度 混凝土强度有关 可取4 5 d 滚轴直径 滚轴长度 f 内填混凝土的抗拉强度标准值 17 2 动力系统的选择与设计 1 推力式 推力式是将千斤顶的推动力直接作用在上轨道梁上 作用力通过牛腿传给下轨道梁及基础 上轨道梁 或托架梁 间隔一段距离水平伸出牛腿作为上推力点 沿下轨道前边方向一定距离制作竖向牛腿 反力点 优点是移动比较稳定 平移偏位易调整 缺点是 房屋每移动一段距离 千斤顶就要重新安装 2 拉力式 置于建筑物前方的千斤顶施力于地基 通过拉杆直接拉动上轨道梁 或拖架梁 千斤顶直接推动上轨道梁 反力通过拉杆传至基础 其优点是 在远距离单向平移中 只要设置一个反力装置即可实现平移 拉杆的选用有两种 一是大直径钢筋 二是钢丝绳或钢绞线 18 各轨道所需外加动力计算式如下 总外加力N式中 F 滚轴的竖向压力 K 因轨道板与滚轴表面不平及滚轴方向偏位不正等原因引起的阻力加大系数 一般K的值在2 5 5 0之间 Q 建筑物总荷载 f 沿托架板或上轨道板的摩擦系数 沿下轨道板的摩擦系数 d 滚轴直径 摩擦系数值 钢与钢 取值见表18 2 19 平移时建议采取以下措施 1 牵引力的增加和房屋的平移速度要慢 2 设计缓冲制动装置 3 房屋顶部设置防倾斜的稳绳 第三节平移实例一 多层砖混结构纵向平移农业局办公楼总长度60m 宽11 6m 建筑物面积约1700 总重量约2500t 建于1996年 该楼为砖混结构 基础为混凝土条形基础 纵横墙结合部位均设有构造柱 每层均设有圈梁 整体性较强 施工质量较好 楼面呈L形 如图18 3所示 办公楼北临一条公路 因城区改造 建筑东部占据新规划道路8 5m 东半部分 轴线 为四层 其余为三 20 层 全部为大开间 若拆除东部后在西端复建 势必破坏其整体设计效果 原装修部分损失更大 于是采取房屋整体纵向平移 1 基础处理原基础的处理主要针对下轨道而言 竖向荷载的传递途径为 横墙横墙托梁 上轨道梁 滚轴 下轨道梁 原纵向基础 经计算 原纵墙基础承载力满 21 足要求 故可 将下轨道梁直接坐落于原基础上 与纵向基础浇注在一起 断面取 b h 250mm 200mm 按构造要求配筋即可 设计要求下轨道梁顶标高施工误差不大于 1mm 上轨道梁为夹住墙体的两条平行的矩形托梁 如图18 4所示 取 b h 200mm 500mm 沿梁的长度方向上每隔1000mm 1300mm设置一条连系梁 形成了独特的形断面 上轨道梁承受的上部结构荷载通过均匀布置 间距为200mm 300mm的滚轴 的滚轴传至下轨道梁 上轨道梁近似于倒置均匀受压的连续梁 其支座为均匀布置的连系梁 故按构造配筋即可 22 横墙托梁断面形式与上轨道梁相同 两端穿越纵墙后支撑于上轨道梁上 当横墙与基础断开后 托梁承受横墙传来的上部荷载 并把荷载传至纵向的上轨道梁 此墙梁按照设计方法配筋 上下轨道布置如下图18 5所示 沿B轴 C轴各设一条轨道梁 对应凸出部分A轴 D轴也各设置一条轨道梁 23 建筑物的上轨道梁 横墙托梁以及斜向连系梁紧贴在原建筑物基础之上 纵横联系完整 形成了刚度很大的水平框架体系 新基础的处理 根据新的地质情况 按原基础平面形式设计新基础 旧基础的处理 移位后轴线错动 旧基础的处理工作量较大 增加的轨道梁 斜向连系梁 24 2 行走体系本工程采用壁厚5mm 直径60mm的无缝钢管灌注高标号砂浆 设计上滚轴均匀布置B轴滚轴间距为200mm C轴和D轴滚轴间距均为250mm A轴滚轴间距为300mm 平移过程中分段设专人观察滚轴转动情况 对倾斜滚轴及时校正 上下轨道接触面铺设3mm厚200mm宽的钢带 上轨道梁底钢带兼做模板 下轨道梁用砂浆找平后再干铺钢带 本工程采用拉力式行走装置 如图18 6所示 将千斤顶直接拉动上轨道梁水平伸出的牛腿 水平力通过型钢焊制的反力架和两根平行的拉杆传至基础 本工程设计使用了12只32t及14只20t千斤顶 最大推力为664t 25 实际推力为65 左右 约430t 这个值约为上部荷重的1 6 所以工程应用中 水平推力的计算值宜取为上部荷重的1 10 1 6 千斤顶有液压式和螺旋式 有人工和自动的千斤顶本工程采用手动千斤顶 每次可实现空载行程1 25mm 每次负载后可实现行程约0 5 0 8mm 26 拉杆 本工程采用 25钢筋拉杆