欢迎来到『东合南岩土』官方网站!

岩土研究院

【加固纠偏工程案例】旧城改造中的房屋整体平移、旋转工程实例

53 2023-08-30 10:11:08

旧城改造拓宽街道时,需拆除原有建筑再建,这种作法造成大量的人力物力消耗,且影响正常的生产活动,给居民生活造成不便并带来财产上的巨大浪费。近年来,使用房屋整体平移、旋转技术较好地解决了这一问题。


1、五层框架结构整体平移技术‍


1.1、工程概况

晋江市糖烟酒公司综合楼主楼系9开间五层框架结构,全长30m,宽8.1m,临街面阳台挑出1.8m,后面通长走廊挑出1.8m,建筑面积1700m2,附属房为2层砖混结构卫生间,该楼因街道拓宽采用整体平移技术将整座大楼向后推移7.7m至新街道红线内,使该建筑物得以完整保留。后将五层框架部分移到新址,实现了5层框架结构整体平移。在整个移动施工过程中,2层以上均继续使用,2层电脑绣花厂照常生产,整个楼房移动当天也不停产,3~5楼12户职工照常居住生活。对于有保留价值又有后退余地的建筑物,采用后退方法代替拆除,可节省大量技资,且不影响2层以上工厂生产和居民生活,一举三得。


1.2、多层框架结构整体平移技术

1.2.1.改造原有建筑使其成为可移体

可移体的条件是能够承受水平移动推力,同时在移动过程中担负建筑物自重和楼面荷载。我们将建筑物沿基础面水平切开,整体建筑分为基础部分和上部建筑部分,在柱底和墙底设置托换梁系构成水平框架底盘,与原设计竖向框架组成空间框架结构,使上部建筑成为可移体。

上述框架还可适应整体顶升,可分担柱子荷载,便于切断框架柱。在柱底设置滚动支座,便于将各滚动支座安装到设计位置上,有利于移动到位后拆除滚动支座并连接柱子。

在本例工程设计施工中,五层主楼托换梁底盘构成水平框架与上部结构组成的空间框架结构,也使上部建筑能跟着底盘移动作平稳的移动,使二层以上生产工人和住户在移动过程无不舒适感觉。


1.2.2.新基础的建造新基础设计必须满足两个条件:

(1)基础能够承受建筑物长期荷载,新旧基础不致产生不均匀沉降;(2)基础能够承受整体移动荷载,要求滚动支座滚动到任何位置时基础梁板系统及地基土壤均能承受移动荷载而不发生影响移动的变形。

该工程原设计基础为筏基,五层部分基础底板在上,梁在下,三层、二层部分板在底,梁在上。

新基础也是筏基,考虑到新旧基础不均匀沉降,作局部加锚杆静压桩补强;兼作轨道的地梁按轨道要求作局部加固处理。


1.2.3.设置移动轨道

建筑物通过轨道才能从旧址移动到新址,对轨道的要求是:必须保持表面水平,以减少推动阻力;能够承受滚动支座移动过程的作用力。本工程中每个滚动支座作用力达600~700kN,轨道利用旧基础地梁面与新基础梁面,因此按轨道要求进行局部加固与找平,移动行进时再垫以钢板。


1.2.4.建造滚动支座

建筑物的移动系通过滚动支座的滚动来实现。整个建筑物的移动过程在设置若干个滚动支座后,就转化为若干个滚动支座的滚动过程。在本例工程中,五层框架结构部分设置50个滚动支座,每个支座荷载600kN左右,总荷载约2500kN。滚动支座由上下钢板中间放置直径400mm的钢轴组成。


1.2.5.设置推力支座

推力支座、千斤顶和压杆支垫组成推移建筑物动力系统。推力支座给千斤顶提供足够的反力才能推进建筑物,推移如此巨大重量的建筑物没有强有力的推力支座是难以奏效的。为此设置14个推力支座,支座设置在旧基础梁上,用锚杆与基础梁连接。


1.2.6.压力支垫系统

巨大的推动力由千斤顶提供,而千斤顶顶程是有限的,本例推移距离达7.7m,而选用的千斤顶顶程只有15cm,因此必须设置压力支垫系统,每次推移千斤顶15cm后,就要回缩千斤顶增加一个支垫,使千斤顶重新具有推移15cm的能力。

支垫系统由预制钢筋混凝土垫块和压杆稳定装置组成。垫块规格为200×200×150、200×200×300、200×200×600、200×200×1200、200×200×2100(单位均为mm),可组合成以150mm为进级的各种尺寸。

稳定装置由锚杆与压紧角钢组成。


1.2.7.移动控制行进系统

移动控制行进系统由行进标尺、移动指示针、终点限位装置三部分组成。

行进标尺由固定标尺与可动标尺组成。固定标尺在不动的基础面上轨道边沿以m为单位,可动标尺用木板制作以mm为单位,移动指挥者与操作人员每人都心中有数,按统一的标志号令进行操作。


1.2.8.移动作业

安装千斤顶(加垫)→推移(随时轮换滚轴和垫板)→换千斤顶(加垫)→推移(随时轮换滚轴和垫板)→换千斤顶(加垫)→推移(随时轮换滚轴和垫板)→......一直到达新址。


1.3、技术经济效果

多层建筑后退或向前、向左、向右位移与拆除相比较,技术经济效果显著。拆除首先遇到的问题是住户搬迁安置,而移动只需搬迁底层住户,二层以上都可以不动。2层中外合资盛达电脑绣花厂在施工过程中照常生产,3~5层12户职工照常安居生活,不受影响。

以晋江市糖烟酒公司综合楼为例进行分析,该楼房建筑面积1700m2,炸毁清理费用需10万元,重建费需119万元,搬迁安置费用需10万元,12户住户内装修需24万元,合计163万元,而移动包括新基建造、地面修复等项只需30万元,节省133万元,节约81.6%。

2、三层砖混结构整体旋转技术


在旧城改造新开辟街道时,往往原有建筑与街道轴线既不平行也不垂直,甚至插入街道中构成某种交角。闽侯县交通局综合楼为L形建筑,其中一翼插入新开辟街道中,与街道轴线构成62交角所示,原需要拆除,后采用一翼割离旋转移动的技术,选择一特定中心旋转62,使移动翼一边正好与相邻新建六层楼房齐平,同时在左右两侧各增加一个开间,并加高至六层,使街景整齐养观,而且建筑面积增加3.33倍。旋转移动工程仅花2d时间。


2.1、选定旋转中心

选定旋转中心是使旋转后楼房后退至街道红线内而且房屋外边线恰好与相邻新建大楼齐平的重要措施。在总体平面图上,首先延长新建大楼沿街外边线,以拟旋转房屋宽度为距离作平行线交拟旋转房屋背街面边线于一点,这一点就是所要求的旋转中心。

旋转中心用外径为95mm的钢轴制作固定于原有基础地梁上,外套内径为100mm的钢管,钢管固定在旋转底盘上,钢管与钢轴之间填以黄油,上口包两层布以防杂物掉入。

实际转动情况良好,阻力小,能承担水平推力,不变形并起到良好的导向作用,使房屋旋转到新基础后准确地落到新基础上。


2.2、设置新基础

房屋旋转移动时只旋转移动地梁面以上建筑,原基础不动,新基础必须在新址重做。甲方要求新基础按六层设计,基础梁面必须与旧基梁面保持水平才有利于旋转移动。部分新基础梁面还兼有轨道功能,因此必须按轨道要求进行表面处理。


2.3、建造旋转轨道

在新旧基础间必须建造旋转轨道,轨道以旋转中心为圆心,以旋转中心至旋转支座距离为半径画圆弧,以旧基支座位置为起点,以新基支座位置为终点画圆弧轨道。圆弧轨道必须满足旋转移动荷载要求且与移动轨迹吻合。


2.4、建造可调反力支座

千斤顶通过反力支座为旋转提供推动力,推动房屋作整体旋转,千斤顶顶程仅150mm,而旋转推移最大线长度长达8m,因此必须不断改变反力支座位置,可调反力支座由钢支架与轨道梁上预留孔组成,钢支架由角钢支撑槽钢横梁与固定螺栓组成。


2.5、设置旋转支座

旋转支座实质上是旋转的支腿,通过它沿轨道作旋转运动,旋转支座由上下钢板与直径40mm钢轴组成。滚轴作径向扇形布置,使支座沿圆弧作准确的旋转移动。


2.6、设置旋转底盘

在旋转体地梁面上设置托换梁,纵横托换梁构造成水平框架与上部结构组成整体,框架承受旋转推力,带动上部结构作整体旋转。


2.7、加固原有结构并切开旋转体

旋转体为原有结构一翼,必须与原有结构切开才能移动,切开时会改变原有结构受力状况,需要形成切后受力体系。该工程在楼梯相邻跨切开,钢筋混凝土楼板在梯墙处切断,因此需增加两根构造柱和承受楼板荷载的钢筋混凝土梁,待梁柱系统达到设计强度时,才能断开砖墙与楼板,使它成为可转动体。


2.8、旋转作业

先整体顶升房屋,设置11个滚动支座,安装11台千斤顶作为推移旋转的动力,在统一号令指挥下作不等速推动,推动速度与滚动支座半径大小成正比。