第38卷第6期2007年6月
Vol.38No.6Jun.2007
建筑技术ArchitectureTechnology
・・411
建筑物整体移位工程施工技术研究
张新中1,2,
摘
张宗敏2,武宗良2
(1.西北工业大学,710072西安;2.华北水利水电学院,450008郑州)
要:在分析大量移位工程资料的基础上,研究建筑物整体移位工程中移位轨道及基础施工、托换加固体
系施工、牵引行走体系施工及移动监测等环节的具体方法和技术要求,提出施工质量控制的具体措施。
关键词:建筑物改造;整体移位;加固托换体系;就位连接中图分类号:TU746.4
文献标识码:B
文章编号:1000-4726(2007)06-0411-05
RESEARCHONTHECONSTRUCTIONTECHNOLOGYOFINTEGRALTRANSLATIONOF
BUILDING
ZHANGXinzhong1,2,
ZHANGZongmin2,
WUZongliang2
(1.NorthwesternPolytechnicalUniversity,710072,Xi'an,ChinaI2.NorthChinaInstituteofWaterConservancy
andHydroelectricPower,450008,Zhengzhou,China)
Abstract:Basedonanalyzinganumberofexamplesofbuildingintegraltranslation,detailedconstruction
methodsandtechnicalrequirementsarestudied,includingtheconstructionoftranslationtrackandfoundation,underpinningreinforcementsystem,tractionsystemandtranslationmonitoring,andmeasuresofqualitycontrolareoffered.
Keywords:buildingreconstructionIintegraltranslationIunderpinningreinforcementsystemIconnectionwithnewfoundation
在当前城市改造热潮中,建筑物整体移位技术以其巨大的经济效益和社会效益被广泛应用,但至今仍然没有专门的设计规范和施工规程,处于设计理论及施工技术标准滞后于工程实际的局面,限制了移位技术的发展和推广应用。本文在分析大量移位工程资料的基础上,叙述建筑物整体移位技术中结构托换、制作移位轨道、移位加载和就位连接等关键施工环节。
移位工程施工的关键环节有加固托换、切割分离、同步移动和就位连接等。
2
2.1
移位轨道及基础施工
对迁移基础和轨道的要求(1)(2)(3)
应保证足够的承载力和刚度,以承受滚动支有足够的施工精度,平移时轨道要达到规定爬(降)坡时要保证坡面符合设计坡度。根据建筑物移动的需要划分施工段,然后分
座移动过程中的作用。
的平整度,以保证托换体系受力均匀并减小摩阻力。
1建筑物整体移位的施工程序
(1)(2)(3)(4)(5)(6)(7)(8)
收集相关资料,熟悉设计图纸,进行整体移
位工程施工方案和组织设计。
作业场地开挖,施工牵引轨道及新基础。移动装置及牵引体系安装。施工托换加固体系。
将建筑物与原基础切割分离。
布置动力设备,实施建筑物同步移动并进行建筑物就位连接及加固处理。移位工程检测和验收。
2.2迁移轨道及基础施工步骤(1)
段挖去原基础两侧的填土,形成施工作业面并处理旧基础。
(2)
按设计要求在托换墙(柱)两侧底部浇筑钢
筋混凝土基础和移位轨道梁并延伸到新基础,要严格控制移位轨道的平整度。
施工移位轨道和新永久基础时,要求支模准确,模板固定牢靠。用水准仪检测支模的平整度,浇筑混凝土后严格控制基础顶面平整度。
在远距离移位过程中,必须结合新基础设计施工对平移轨道地基进行详细的地质勘察。施工前还应采用钎探的方法,查明是否存在孔洞、暗沟、古墓等,并进
过程监控。
收稿日期:2006-12-20
基金项目:河南省科技攻关项目(496450009)及河南省教育厅科技攻关资助项目。
作者简介:张新中(1963-),男,山西侯马人,西北工业大学,博士研究生;华北水利水电学院勘察设计研究院,教授级高级工程师。
・・412建筑技术第38卷
行相应处理。
3
托换加固体系施工方法
3.1
墙托换施工方法
墙体托换装置构造如图1、2所示[1],一般按以下步
骤施工。
1
原结构墙体
墙体托换加固梁抬梁
(上轨道梁)
滚轴
上轨道钢板型钢组合轨道
下轨道梁原结构基础
1
1-1
图1墙体托换梁构造示意图
建筑物移位方向
1
4
3
2
图2墙体托换梁作法示意图
1-墙体打洞绑扎抬梁钢筋;2-滚轴上铺钢板兼作上轨道梁模板;
3-墙体表面凿毛;4-下轨道梁
(1)根据划分的施工段,将托换加固施工部分的
墙体表面凿毛,除去杂物并用水清洗干净。
(2)在建筑物墙体设计位置开凿一定尺寸的抬梁洞口。
(3)设置轨道、滚轴及牵引钢板,绑扎抬梁及托换加固梁钢筋。
(4)
支模并浇筑混凝土,浇筑混凝土时要先用高
强度等级的水泥砂浆引浆,以保证托换梁与墙体密实连接。支模时应采用喇叭口,并超灌适当高度的混凝土。混凝土中应加入少量的微膨胀剂,避免干缩。
托换梁施工段划分时要尽量减少连接处理,达到提高施工工效、缩短施工周期和保证托换梁整体性的目的。一般轴线相交处墙体可划分一个施工段,施工段之间应间隔施工。
3.2柱托换施工技术
框架柱托换靠后浇托换牛腿实现,施工时应考虑
新旧混凝土的协调工作,并在钢筋布置、钢筋锚固或焊接长度方面采取加强措施。具体施工步骤如下。
(1)将托换高度范围内柱纵筋混凝土保护层凿除,钢筋清刷干净。
(2)
沿轨道按设计间距均匀设滚轴,并在其上铺设牵引钢板,钢板形式与墙托换加固结构相同。
(3)
柱每边设封闭的环筋(托换牛腿纵筋)与柱
纵向钢筋焊接,并在托换高度范围沿柱设封闭焊接箍
筋。当托换柱荷载较大时,托换牛腿纵筋也可采用植筋锚固技术植入柱内(图3)。
托换牛腿
纵筋后加箍筋焊接矩形环筋纵筋
牵引钢板滚轴
轨道
图3柱托换节点构造详图
(4)绑扎托换加固梁钢筋。
(5)
支侧模并浇筑混凝土,具体细节与墙托换加
固结构相同。
柱托换完成后,待后浇托换牛腿混凝土达到设计强度即可实施切割。柱托换施工应间隔进行,相邻柱不得同时托换。切割分离时要尽量减少振动对结构的损伤。金刚石线切割锯切割断柱技术对结构产生的振动很小,是值得推广的断柱新技术[2](图4)。
导向轨
动力装置
框架柱
缠绕在柱上的金刚石线
图4
柱切割施工原理示意图
4
行走机构及施力机构施工
4.1
行走机构
根据工程特点,行走机构一般可选用滑动式或滚
动式。滑动式是在上下轨道钢板间涂抹润滑剂,利用钢板间的滑移实现移位,其优点是移位过程相对平稳,对结构产生的振动较小且可控性好,适用于转向移位或
2007年第6期张新中,等:建筑物整体移位工程施工技术研究・・413
者强度和刚度较差的结构,缺点是摩擦系数大,在使用滑动式平移时对施力机构的要求有适当的提高[3],且造价较高。滚动式行走机构摩擦系数小,移动速度较快,造价低,施工简单;缺点是可控性和抗震动能力稍差。施工时可每隔一定距离在基础中预埋钢管,用于固定行走机构。
国内外成功移位工程多采用滚动式行走机构,图5所示的滚动行走机构,其滚轴强度非常关键。选用滚轴时应考虑远距离移动和多次重复使用等因素,一般可选用实心钢滚轴、内灌微膨胀高强混凝土的无缝钢管滚轴或工程塑料滚轴。
1
23
图5滚动支座构造示意图
1-托换梁底钢板;2-滚动支座;3-可移动轨道
滚轴选定后应进行抗压试验,其强度和径向变形要满足设计要求。行走过程中还要及时调整滚轴的角度和间距,以控制移动方向并避免因滚轴上荷载分布不均而破坏。
4.2施力机构
选择施力机构时需考虑力的施加方式、位置、牵引
设备选型及布置、拉杆及锚固等因素。
根据外加施力机构安装的位置不同有牵引式、顶推式和综合式三种,其施力构造如图6所示。其中牵引式适用于多层及低层建筑物的移位,其优点是施工操作相对简单,方向性强,建筑物移位过程中不易跑偏;顶推式适用于多层及高层建筑物移位,施工操作较方便,施力效率较高,但易出现跑偏现象;综合式即牵引式和顶推式相结合,适用于高层及荷载较大的建筑物,但设备投入较大,造价较高。
混凝土支墩
钢绞线
千斤顶施力方向
千斤顶
与牵引钢板相连
型钢构件
施力方向
托换加固梁端
下部钢结构支墩
与基础连接
(a)
(b)
图6
施力点构造形式
(a)顶推端施力构造;(b)牵引端施力构造
对于移位距离较远的工程,也可采用可移动支顶支座(钢支架)。钢支架与上、下轨道位于同一轴线上,通过钢插销与下轨道连接为一体。在施工下轨道时,每隔2m预留1组插销孔,这样楼体每移动2m,便可调整
一次钢支架及千斤顶的位置,使千斤顶与楼体的距离不大于2m。其优点在于支顶垫块长度不大于2m,可减少垫块总用量,避免垫块过长受力后不稳定的缺点,施工简单方便。移动式钢支架支座与固定支顶支座搭配使用,在远距离移位工程中可以降低造价,提高效率。
牵引动力设备通常可用液压千斤顶、机械千斤顶、卷扬机等。使用时可根据被迁移建筑物的具体条件、结构形式、迁移距离、工期及造价等因素综合选定。
牵引动力设备通过牵引杆(索)将牵引力传至牵引钢板以拖动建筑物。若牵引时牵引杆变形不一致,易使建筑物偏离轨道,故使用牵引式时,牵引杆应采用高强低松弛材料,如高强度大直径的精轧螺纹钢筋,也可采用钢缆或钢绞线作为牵引索,以便随时控制建筑物移动位置和方向,避免迁移过程中的惯性滑移,以提高平移可控性。
5
整体移动施工
5.1
移位动力施加
实施移位时,外加动力按实际作用点分配,其分配
原则为:施加在各作用点的外加动力须与建筑物上部结构传至该单元托换加固体系的荷载成正比。同时,为保证各轴线同步移动并减少由于移动使建筑物产生的偏移,应采取逐级加荷和卸荷的方法进行移动。一般第一级加荷到设计荷载的30%,以后每级以荷载的10%递增,达到设计荷载的70%以后,以设计荷载的5%递增,直到建筑物移动。
5.2水平移位施工
移位建筑物的行走轨迹通常有轴线方向平移、斜
向平移和旋转,这三种行走轨迹是通过滚轴的三种不同排列来实现的,如图7所示,图7(a)为互相平行的滚轴与移位方向(轨道)垂直,建筑物沿轨道方向水平直线移动;图7(b)为互相平行的滚轴与轨道斜交,建筑物斜向平移;图7(c)为滚轴呈“八”字形排列时,滚轴的轴
(a)
(b)
(c)
图7
移位路线施工示意图
(a)建筑物沿轨道水平直线移动;(b)建筑物斜
向平移;(c)建筑物绕旋转中心转向
・・414建筑技术第38卷
线延长线相交于旋转中心,建筑物绕旋转中心转向。由于移位过程中,物体中点位置不断改变,所以每移动一定距离,应调整“八”字的对称轴(用重锤敲打滚筒即可)使其连续转向。若“八”字形滚筒反向排列,则物体反向转弯。
5.3顶升施工
正式顶升前要进行一次试顶升,以全面检查各项
工作是否完备、正常。墙体顶升和柱顶升施工示意图如图8、9所示。
梁体刻度
金属垫块及钢垫板
墙体托换梁
基础梁顶升千斤顶
顶升标尺
图8墙体顶升施工示意图
上轨道梁千斤顶框架柱
框架柱
上轨道梁下轨道梁
AA
顶升支承点
千斤顶
A-A
图9柱顶升施工示意图
顶升一般分次分阶段进行。第一阶段需先顶升
10~20mm,目的是使托换梁和下部墙体脱离,并通过
观测数据校核结构的水平角度;第二阶段为竖直上升阶段,顶升的高度比结构设计高度低约10mm;第三阶段为微调阶段,对各顶升点顶升量进行精确调整,使建筑物竖直顶升至设计高度。为确保建筑物顶升时能同步整体升高,一般采用双控措施来加以保证,既控制千斤顶的压力上下限,又控制千斤顶每次顶升的行程。
5.4移位过程的监测
为保证移位工程的安全性,监测内容需包括以下
四项。
(1)姿态监测:主要指墙、柱等构件的垂直度和托换底盘的水平度监测;
(2)沉降监测:移动过程的沉降情况监测;(3)位移监测:建筑物各点移动的同步情况和偏位情况及行进记录监测;
(4)构件监测:原结构和托换结构的各构件移位过程中因传力体系改变而产生的应力、应变监测及整
体结构在动力作用下的响应监测。
6
就位连接及加固技术
6.1
承重墙体的连接
建筑物就位后,墙体的连接构造如图10所示,施工
步骤如下。
构造柱纵筋
托换加固梁膨胀细石混凝土
侧模板
焊接
垫块
表面凿毛处理
构造柱插筋
下轨道梁(基础)
图10墙体就位连接节点构造示意图
(1)用千斤顶逐段顶住托换加固梁,拆下滚轴并及时按设计尺寸及间距放入预制钢筋混凝土垫块。
(2)将新永久基础内相应构造柱位置预埋钢筋撬起调直,并将上部构造柱外露钢筋调直、对中,钢筋表
面清刷干净。用专用夹具固定搭接钢筋,单面焊接。
(3)将迁移轨道梁与柱连接部位凿毛,清扫干净,墙两侧支侧模板,模板高于托换加固梁下皮不小于100
mm。
(4)
混凝土分两次浇筑。先在一侧灌混凝土并振
捣,直到另一侧混凝土流出并超过半满时,再从另一侧灌混凝土并振捣密实。
6.2框架柱根的连接
整体水平位移就位后,若柱底与基础面间隙较小,
可采用预埋钢筋焊接;间距较大有一定高度时,一般采用钢筋混凝土现浇处理(图11)。柱主筋每边不多于4根时采用主筋上下焊接、连接区箍筋加密并提高混凝土强度等级;柱主筋每边多于4根时,除上述处理外,不应对该段柱进行局部处理,可采用加大截面法或外包钢法。应注意混凝土浇捣质量,防止新旧混凝土之间产生隔缝。
柱纵筋
托换加固梁
焊接
膨胀细石混凝土75°
侧模板
基础插筋
表面凿毛处理
下轨道梁(基础)垫块
图11框架柱就位连接节点构造示意图
(下转第439页)
2007年第6期
丁亚红,等:外贴碳纤维布加固预应力空心板设计
・・439
fcmb′=Ecf[εfx′cf]Acf
所以受压区高度x′=12.26mm<hf′=29.38mm,时可按第一类T型受弯构件考虑,有:
(7)此
脂→粘贴碳纤维布→表面防护,顶棚抹灰。
施工后不久,各住户经过装修入住,近5年的使用情况证明,碳纤维布外粉刷层牢固可靠,用户满意,未见任何异常情况。
(h-0.5x′)=22.68kN・M″m>u≤Ecf[εcf]Acfhcf0+fcmb′fx′
Mu,则有:
M′u
=22.68/22.63=1.002=100.2%u
亦即在不考虑原有主筋承载力作用下,加固后的空心板与原有空心板相比,抗弯承载能力仍可满足使用要求。
3结语
通过上述采用粘贴碳纤维布加固住宅楼预应力空
心板的设计、分析和实施效果,证明采用粘贴碳纤维布加固预应力空心板,施工方便,速度快,效益明显,且能大幅度提高楼板的抗弯承载力,具有广泛的工程应用价值。
参考文献
[1]CECS25∶90[3][4][5]
混凝土结构加固技术规范[S].
碳纤维片材加固混凝土结构技术规范[S].
2工程实施与监测
设计完成后,从计算分析的角度看,本工程具有较
好的安全性;但须考虑计算分析是在一定的假设基础上进行的,因此如何加强施工措施和管理,也是设计方案能否成功的关键。
本工程由熟悉该技术施工工艺的专业施工队伍完成,施工严格遵循下列工序进行:施工准备→预应力空心板表面处理→配制并涂刷底层树脂→配制找平材料并对不平处修复处理→配制并涂刷浸渍树脂或粘贴树
2003[2]CECS146∶
刘航,李晨光.混凝土结构碳纤维加固技术及其适用性[J].建筑技术,2002,33(6):408-410.
吴刚,吕志涛.外贴CFRP加固混凝土结构的抗弯设计方法[J].建筑结构,2000,30(7):7-10.
天津大学,同济大学,南京工学院编.钢筋混凝土结构[M].北京:中国建筑工业出版社,1981.12.
###################################################
(上接第414页)
匀和建筑物移动偏离轴线。此外,要保证建筑物移动的连续性,避免因在一个位置停留过久产生过大沉降。
7
7.1
施工质量控制
施工准备阶段的控制
这一阶段的控制包括审查施工单位的质量管理体
7.3施工验收
建筑物就位后,应主要检查建筑物墙体轴线与新
系、施工组织设计及对进场的施工设备及测量仪器进行检查。
位基础轴线是否完全重合,建筑物承重墙上是否产生新的裂缝,若有应采取相应的加固措施。检查结果符合设计要求方可进行连接加固施工。
7.2施工过程中的控制
首先根据对建筑物的刚度、材料强度、变形的检测
结果对原结构进行相应的加固处理,使之满足移位要求。在轨道基础施工中,应重点控制轨道梁的标高及平整度,确保滚轴能平稳地滚动。为保证轨道梁和抬梁结合紧密,一方面要检查连接墙面的凿毛程度,另一方面将混凝土的坍落度控制在120mm以内,确保混凝土浇捣密实,以避免抬梁顶面与墙体出现间隙。对行走基础及新基础的施工,要严格按地基处理规范进行,严格保证压实系数,以避免建筑物移动过程中出现大的不均匀沉降。
行走基础及新基础混凝土达到设计强度后,方可进行建筑物的移动。移动开始后,要求每移动5m进行一次沉降观测和轴线位置测量,防止沉降不均
8竣工
移位工程完工后,施工过程中的各种质量记录资
料必须整理完整,及时归档。建筑物的沉降观测必须跟踪进行,直到沉降趋于稳定。
参考文献
[1]张新中,邓子辰,武宗良.砖混结构综合楼整体迁移抬升工程关键施
工技术.建筑技术,2004,35(6).
[2]卫龙武,吴二军,李爱群,等.江南大酒店整体平移工程的关键技术.
建筑结构,2001(12).
[3]梁峰,卢文胜.移位技术与建筑结构安全问题.结构工程师,2004,20
(5).
[4]张寿维,苗克芳,袁广林.山东潍坊某办公大楼整体平移技术.黑龙江科技学院学报,2002(1).
第38卷第6期2007年6月
Vol.38No.6Jun.2007
建筑技术ArchitectureTechnology
・・411
建筑物整体移位工程施工技术研究
张新中1,2,
摘
张宗敏2,武宗良2
(1.西北工业大学,710072西安;2.华北水利水电学院,450008郑州)
要:在分析大量移位工程资料的基础上,研究建筑物整体移位工程中移位轨道及基础施工、托换加固体
系施工、牵引行走体系施工及移动监测等环节的具体方法和技术要求,提出施工质量控制的具体措施。
关键词:建筑物改造;整体移位;加固托换体系;就位连接中图分类号:TU746.4
文献标识码:B
文章编号:1000-4726(2007)06-0411-05
RESEARCHONTHECONSTRUCTIONTECHNOLOGYOFINTEGRALTRANSLATIONOF
BUILDING
ZHANGXinzhong1,2,
ZHANGZongmin2,
WUZongliang2
(1.NorthwesternPolytechnicalUniversity,710072,Xi'an,ChinaI2.NorthChinaInstituteofWaterConservancy
andHydroelectricPower,450008,Zhengzhou,China)
Abstract:Basedonanalyzinganumberofexamplesofbuildingintegraltranslation,detailedconstruction
methodsandtechnicalrequirementsarestudied,includingtheconstructionoftranslationtrackandfoundation,underpinningreinforcementsystem,tractionsystemandtranslationmonitoring,andmeasuresofqualitycontrolareoffered.
Keywords:buildingreconstructionIintegraltranslationIunderpinningreinforcementsystemIconnectionwithnewfoundation
在当前城市改造热潮中,建筑物整体移位技术以其巨大的经济效益和社会效益被广泛应用,但至今仍然没有专门的设计规范和施工规程,处于设计理论及施工技术标准滞后于工程实际的局面,限制了移位技术的发展和推广应用。本文在分析大量移位工程资料的基础上,叙述建筑物整体移位技术中结构托换、制作移位轨道、移位加载和就位连接等关键施工环节。
移位工程施工的关键环节有加固托换、切割分离、同步移动和就位连接等。
2
2.1
移位轨道及基础施工
对迁移基础和轨道的要求(1)(2)(3)
应保证足够的承载力和刚度,以承受滚动支有足够的施工精度,平移时轨道要达到规定爬(降)坡时要保证坡面符合设计坡度。根据建筑物移动的需要划分施工段,然后分
座移动过程中的作用。
的平整度,以保证托换体系受力均匀并减小摩阻力。
1建筑物整体移位的施工程序
(1)(2)(3)(4)(5)(6)(7)(8)
收集相关资料,熟悉设计图纸,进行整体移
位工程施工方案和组织设计。
作业场地开挖,施工牵引轨道及新基础。移动装置及牵引体系安装。施工托换加固体系。
将建筑物与原基础切割分离。
布置动力设备,实施建筑物同步移动并进行建筑物就位连接及加固处理。移位工程检测和验收。
2.2迁移轨道及基础施工步骤(1)
段挖去原基础两侧的填土,形成施工作业面并处理旧基础。
(2)
按设计要求在托换墙(柱)两侧底部浇筑钢
筋混凝土基础和移位轨道梁并延伸到新基础,要严格控制移位轨道的平整度。
施工移位轨道和新永久基础时,要求支模准确,模板固定牢靠。用水准仪检测支模的平整度,浇筑混凝土后严格控制基础顶面平整度。
在远距离移位过程中,必须结合新基础设计施工对平移轨道地基进行详细的地质勘察。施工前还应采用钎探的方法,查明是否存在孔洞、暗沟、古墓等,并进
过程监控。
收稿日期:2006-12-20
基金项目:河南省科技攻关项目(496450009)及河南省教育厅科技攻关资助项目。
作者简介:张新中(1963-),男,山西侯马人,西北工业大学,博士研究生;华北水利水电学院勘察设计研究院,教授级高级工程师。
・・412建筑技术第38卷
行相应处理。
3
托换加固体系施工方法
3.1
墙托换施工方法
墙体托换装置构造如图1、2所示[1],一般按以下步
骤施工。
1
原结构墙体
墙体托换加固梁抬梁
(上轨道梁)
滚轴
上轨道钢板型钢组合轨道
下轨道梁原结构基础
1
1-1
图1墙体托换梁构造示意图
建筑物移位方向
1
4
3
2
图2墙体托换梁作法示意图
1-墙体打洞绑扎抬梁钢筋;2-滚轴上铺钢板兼作上轨道梁模板;
3-墙体表面凿毛;4-下轨道梁
(1)根据划分的施工段,将托换加固施工部分的
墙体表面凿毛,除去杂物并用水清洗干净。
(2)在建筑物墙体设计位置开凿一定尺寸的抬梁洞口。
(3)设置轨道、滚轴及牵引钢板,绑扎抬梁及托换加固梁钢筋。
(4)
支模并浇筑混凝土,浇筑混凝土时要先用高
强度等级的水泥砂浆引浆,以保证托换梁与墙体密实连接。支模时应采用喇叭口,并超灌适当高度的混凝土。混凝土中应加入少量的微膨胀剂,避免干缩。
托换梁施工段划分时要尽量减少连接处理,达到提高施工工效、缩短施工周期和保证托换梁整体性的目的。一般轴线相交处墙体可划分一个施工段,施工段之间应间隔施工。
3.2柱托换施工技术
框架柱托换靠后浇托换牛腿实现,施工时应考虑
新旧混凝土的协调工作,并在钢筋布置、钢筋锚固或焊接长度方面采取加强措施。具体施工步骤如下。
(1)将托换高度范围内柱纵筋混凝土保护层凿除,钢筋清刷干净。
(2)
沿轨道按设计间距均匀设滚轴,并在其上铺设牵引钢板,钢板形式与墙托换加固结构相同。
(3)
柱每边设封闭的环筋(托换牛腿纵筋)与柱
纵向钢筋焊接,并在托换高度范围沿柱设封闭焊接箍
筋。当托换柱荷载较大时,托换牛腿纵筋也可采用植筋锚固技术植入柱内(图3)。
托换牛腿
纵筋后加箍筋焊接矩形环筋纵筋
牵引钢板滚轴
轨道
图3柱托换节点构造详图
(4)绑扎托换加固梁钢筋。
(5)
支侧模并浇筑混凝土,具体细节与墙托换加
固结构相同。
柱托换完成后,待后浇托换牛腿混凝土达到设计强度即可实施切割。柱托换施工应间隔进行,相邻柱不得同时托换。切割分离时要尽量减少振动对结构的损伤。金刚石线切割锯切割断柱技术对结构产生的振动很小,是值得推广的断柱新技术[2](图4)。
导向轨
动力装置
框架柱
缠绕在柱上的金刚石线
图4
柱切割施工原理示意图
4
行走机构及施力机构施工
4.1
行走机构
根据工程特点,行走机构一般可选用滑动式或滚
动式。滑动式是在上下轨道钢板间涂抹润滑剂,利用钢板间的滑移实现移位,其优点是移位过程相对平稳,对结构产生的振动较小且可控性好,适用于转向移位或
2007年第6期张新中,等:建筑物整体移位工程施工技术研究・・413
者强度和刚度较差的结构,缺点是摩擦系数大,在使用滑动式平移时对施力机构的要求有适当的提高[3],且造价较高。滚动式行走机构摩擦系数小,移动速度较快,造价低,施工简单;缺点是可控性和抗震动能力稍差。施工时可每隔一定距离在基础中预埋钢管,用于固定行走机构。
国内外成功移位工程多采用滚动式行走机构,图5所示的滚动行走机构,其滚轴强度非常关键。选用滚轴时应考虑远距离移动和多次重复使用等因素,一般可选用实心钢滚轴、内灌微膨胀高强混凝土的无缝钢管滚轴或工程塑料滚轴。
1
23
图5滚动支座构造示意图
1-托换梁底钢板;2-滚动支座;3-可移动轨道
滚轴选定后应进行抗压试验,其强度和径向变形要满足设计要求。行走过程中还要及时调整滚轴的角度和间距,以控制移动方向并避免因滚轴上荷载分布不均而破坏。
4.2施力机构
选择施力机构时需考虑力的施加方式、位置、牵引
设备选型及布置、拉杆及锚固等因素。
根据外加施力机构安装的位置不同有牵引式、顶推式和综合式三种,其施力构造如图6所示。其中牵引式适用于多层及低层建筑物的移位,其优点是施工操作相对简单,方向性强,建筑物移位过程中不易跑偏;顶推式适用于多层及高层建筑物移位,施工操作较方便,施力效率较高,但易出现跑偏现象;综合式即牵引式和顶推式相结合,适用于高层及荷载较大的建筑物,但设备投入较大,造价较高。
混凝土支墩
钢绞线
千斤顶施力方向
千斤顶
与牵引钢板相连
型钢构件
施力方向
托换加固梁端
下部钢结构支墩
与基础连接
(a)
(b)
图6
施力点构造形式
(a)顶推端施力构造;(b)牵引端施力构造
对于移位距离较远的工程,也可采用可移动支顶支座(钢支架)。钢支架与上、下轨道位于同一轴线上,通过钢插销与下轨道连接为一体。在施工下轨道时,每隔2m预留1组插销孔,这样楼体每移动2m,便可调整
一次钢支架及千斤顶的位置,使千斤顶与楼体的距离不大于2m。其优点在于支顶垫块长度不大于2m,可减少垫块总用量,避免垫块过长受力后不稳定的缺点,施工简单方便。移动式钢支架支座与固定支顶支座搭配使用,在远距离移位工程中可以降低造价,提高效率。
牵引动力设备通常可用液压千斤顶、机械千斤顶、卷扬机等。使用时可根据被迁移建筑物的具体条件、结构形式、迁移距离、工期及造价等因素综合选定。
牵引动力设备通过牵引杆(索)将牵引力传至牵引钢板以拖动建筑物。若牵引时牵引杆变形不一致,易使建筑物偏离轨道,故使用牵引式时,牵引杆应采用高强低松弛材料,如高强度大直径的精轧螺纹钢筋,也可采用钢缆或钢绞线作为牵引索,以便随时控制建筑物移动位置和方向,避免迁移过程中的惯性滑移,以提高平移可控性。
5
整体移动施工
5.1
移位动力施加
实施移位时,外加动力按实际作用点分配,其分配
原则为:施加在各作用点的外加动力须与建筑物上部结构传至该单元托换加固体系的荷载成正比。同时,为保证各轴线同步移动并减少由于移动使建筑物产生的偏移,应采取逐级加荷和卸荷的方法进行移动。一般第一级加荷到设计荷载的30%,以后每级以荷载的10%递增,达到设计荷载的70%以后,以设计荷载的5%递增,直到建筑物移动。
5.2水平移位施工
移位建筑物的行走轨迹通常有轴线方向平移、斜
向平移和旋转,这三种行走轨迹是通过滚轴的三种不同排列来实现的,如图7所示,图7(a)为互相平行的滚轴与移位方向(轨道)垂直,建筑物沿轨道方向水平直线移动;图7(b)为互相平行的滚轴与轨道斜交,建筑物斜向平移;图7(c)为滚轴呈“八”字形排列时,滚轴的轴
(a)
(b)
(c)
图7
移位路线施工示意图
(a)建筑物沿轨道水平直线移动;(b)建筑物斜
向平移;(c)建筑物绕旋转中心转向
・・414建筑技术第38卷
线延长线相交于旋转中心,建筑物绕旋转中心转向。由于移位过程中,物体中点位置不断改变,所以每移动一定距离,应调整“八”字的对称轴(用重锤敲打滚筒即可)使其连续转向。若“八”字形滚筒反向排列,则物体反向转弯。
5.3顶升施工
正式顶升前要进行一次试顶升,以全面检查各项
工作是否完备、正常。墙体顶升和柱顶升施工示意图如图8、9所示。
梁体刻度
金属垫块及钢垫板
墙体托换梁
基础梁顶升千斤顶
顶升标尺
图8墙体顶升施工示意图
上轨道梁千斤顶框架柱
框架柱
上轨道梁下轨道梁
AA
顶升支承点
千斤顶
A-A
图9柱顶升施工示意图
顶升一般分次分阶段进行。第一阶段需先顶升
10~20mm,目的是使托换梁和下部墙体脱离,并通过
观测数据校核结构的水平角度;第二阶段为竖直上升阶段,顶升的高度比结构设计高度低约10mm;第三阶段为微调阶段,对各顶升点顶升量进行精确调整,使建筑物竖直顶升至设计高度。为确保建筑物顶升时能同步整体升高,一般采用双控措施来加以保证,既控制千斤顶的压力上下限,又控制千斤顶每次顶升的行程。
5.4移位过程的监测
为保证移位工程的安全性,监测内容需包括以下
四项。
(1)姿态监测:主要指墙、柱等构件的垂直度和托换底盘的水平度监测;
(2)沉降监测:移动过程的沉降情况监测;(3)位移监测:建筑物各点移动的同步情况和偏位情况及行进记录监测;
(4)构件监测:原结构和托换结构的各构件移位过程中因传力体系改变而产生的应力、应变监测及整
体结构在动力作用下的响应监测。
6
就位连接及加固技术
6.1
承重墙体的连接
建筑物就位后,墙体的连接构造如图10所示,施工
步骤如下。
构造柱纵筋
托换加固梁膨胀细石混凝土
侧模板
焊接
垫块
表面凿毛处理
构造柱插筋
下轨道梁(基础)
图10墙体就位连接节点构造示意图
(1)用千斤顶逐段顶住托换加固梁,拆下滚轴并及时按设计尺寸及间距放入预制钢筋混凝土垫块。
(2)将新永久基础内相应构造柱位置预埋钢筋撬起调直,并将上部构造柱外露钢筋调直、对中,钢筋表
面清刷干净。用专用夹具固定搭接钢筋,单面焊接。
(3)将迁移轨道梁与柱连接部位凿毛,清扫干净,墙两侧支侧模板,模板高于托换加固梁下皮不小于100
mm。
(4)
混凝土分两次浇筑。先在一侧灌混凝土并振
捣,直到另一侧混凝土流出并超过半满时,再从另一侧灌混凝土并振捣密实。
6.2框架柱根的连接
整体水平位移就位后,若柱底与基础面间隙较小,
可采用预埋钢筋焊接;间距较大有一定高度时,一般采用钢筋混凝土现浇处理(图11)。柱主筋每边不多于4根时采用主筋上下焊接、连接区箍筋加密并提高混凝土强度等级;柱主筋每边多于4根时,除上述处理外,不应对该段柱进行局部处理,可采用加大截面法或外包钢法。应注意混凝土浇捣质量,防止新旧混凝土之间产生隔缝。
柱纵筋
托换加固梁
焊接
膨胀细石混凝土75°
侧模板
基础插筋
表面凿毛处理
下轨道梁(基础)垫块
图11框架柱就位连接节点构造示意图
(下转第439页)
2007年第6期
丁亚红,等:外贴碳纤维布加固预应力空心板设计
・・439
fcmb′=Ecf[εfx′cf]Acf
所以受压区高度x′=12.26mm<hf′=29.38mm,时可按第一类T型受弯构件考虑,有:
(7)此
脂→粘贴碳纤维布→表面防护,顶棚抹灰。
施工后不久,各住户经过装修入住,近5年的使用情况证明,碳纤维布外粉刷层牢固可靠,用户满意,未见任何异常情况。
(h-0.5x′)=22.68kN・M″m>u≤Ecf[εcf]Acfhcf0+fcmb′fx′
Mu,则有:
M′u
=22.68/22.63=1.002=100.2%u
亦即在不考虑原有主筋承载力作用下,加固后的空心板与原有空心板相比,抗弯承载能力仍可满足使用要求。
3结语
通过上述采用粘贴碳纤维布加固住宅楼预应力空
心板的设计、分析和实施效果,证明采用粘贴碳纤维布加固预应力空心板,施工方便,速度快,效益明显,且能大幅度提高楼板的抗弯承载力,具有广泛的工程应用价值。
参考文献
[1]CECS25∶90[3][4][5]
混凝土结构加固技术规范[S].
碳纤维片材加固混凝土结构技术规范[S].
2工程实施与监测
设计完成后,从计算分析的角度看,本工程具有较
好的安全性;但须考虑计算分析是在一定的假设基础上进行的,因此如何加强施工措施和管理,也是设计方案能否成功的关键。
本工程由熟悉该技术施工工艺的专业施工队伍完成,施工严格遵循下列工序进行:施工准备→预应力空心板表面处理→配制并涂刷底层树脂→配制找平材料并对不平处修复处理→配制并涂刷浸渍树脂或粘贴树
2003[2]CECS146∶
刘航,李晨光.混凝土结构碳纤维加固技术及其适用性[J].建筑技术,2002,33(6):408-410.
吴刚,吕志涛.外贴CFRP加固混凝土结构的抗弯设计方法[J].建筑结构,2000,30(7):7-10.
天津大学,同济大学,南京工学院编.钢筋混凝土结构[M].北京:中国建筑工业出版社,1981.12.
###################################################
(上接第414页)
匀和建筑物移动偏离轴线。此外,要保证建筑物移动的连续性,避免因在一个位置停留过久产生过大沉降。
7
7.1
施工质量控制
施工准备阶段的控制
这一阶段的控制包括审查施工单位的质量管理体
7.3施工验收
建筑物就位后,应主要检查建筑物墙体轴线与新
系、施工组织设计及对进场的施工设备及测量仪器进行检查。
位基础轴线是否完全重合,建筑物承重墙上是否产生新的裂缝,若有应采取相应的加固措施。检查结果符合设计要求方可进行连接加固施工。
7.2施工过程中的控制
首先根据对建筑物的刚度、材料强度、变形的检测
结果对原结构进行相应的加固处理,使之满足移位要求。在轨道基础施工中,应重点控制轨道梁的标高及平整度,确保滚轴能平稳地滚动。为保证轨道梁和抬梁结合紧密,一方面要检查连接墙面的凿毛程度,另一方面将混凝土的坍落度控制在120mm以内,确保混凝土浇捣密实,以避免抬梁顶面与墙体出现间隙。对行走基础及新基础的施工,要严格按地基处理规范进行,严格保证压实系数,以避免建筑物移动过程中出现大的不均匀沉降。
行走基础及新基础混凝土达到设计强度后,方可进行建筑物的移动。移动开始后,要求每移动5m进行一次沉降观测和轴线位置测量,防止沉降不均
8竣工
移位工程完工后,施工过程中的各种质量记录资
料必须整理完整,及时归档。建筑物的沉降观测必须跟踪进行,直到沉降趋于稳定。
参考文献
[1]张新中,邓子辰,武宗良.砖混结构综合楼整体迁移抬升工程关键施
工技术.建筑技术,2004,35(6).
[2]卫龙武,吴二军,李爱群,等.江南大酒店整体平移工程的关键技术.
建筑结构,2001(12).
[3]梁峰,卢文胜.移位技术与建筑结构安全问题.结构工程师,2004,20
(5).
[4]张寿维,苗克芳,袁广林.山东潍坊某办公大楼整体平移技术.黑龙江科技学院学报,2002(1).