蘭州大學(xué)至公堂、觀成堂及衡鑒堂維修工程主體結(jié)構(gòu)整體頂升工法

胥明智

【摘要】隨著社會的發(fā)展，城市地表在逐年升高，由于古建筑年代久遠(yuǎn)，古建筑維修保護(hù)施工過程中經(jīng)常會出現(xiàn)古建筑比周圍建筑地面低洼現(xiàn)象，木構(gòu)架整體頂升在古建筑維修中是一項(xiàng)不可或缺的工藝，安全、高效率的古建筑木構(gòu)架頂升施工工法會周而復(fù)始的運(yùn)用。

【關(guān)鍵詞】維修;頂升工法

1、引言

2015年3月，我單位在2個月時間內(nèi)經(jīng)過詳細(xì)勘察蘭州蘭大二院內(nèi)的至公堂、觀成堂建筑木構(gòu)架整體結(jié)構(gòu)的實(shí)際情況后，按照勘察的木構(gòu)架實(shí)際尺寸、木構(gòu)架結(jié)構(gòu)形式、單柱所承受壓力、原建筑基礎(chǔ)形式等基礎(chǔ)資料，詳細(xì)制定了頂升方案。2015年5月，甲方單位聘請專家組對頂升方案評審，經(jīng)評審?fù)ㄟ^，我單位開始安照施工方案準(zhǔn)備材料、人員進(jìn)行頂升方案的實(shí)施，根據(jù)頂升方案的技術(shù)要求、材料要求、做法要求等，完成了至公堂和觀成堂木構(gòu)架的整體頂升，在頂升過程中，數(shù)據(jù)控制和質(zhì)量控制合理有效，并按設(shè)計計劃如期完成頂升。每個細(xì)節(jié)、每個工序經(jīng)過反復(fù)測算論證，整個頂升施工合理、有效。沒有對文物造成破壞堅持了“最小干預(yù)”原則。被業(yè)主及專家一致好評本施工工法已成熟。

2、工法特點(diǎn)

2.1節(jié)約人工、工期

蘭州大學(xué)至公堂、觀成堂修繕工程建筑面積720㎡，在大體量古建筑不落架頂升施工中，我單位僅用18日歷天將至公堂木構(gòu)架頂升了136cm，而且在頂升施工過程中將基礎(chǔ)工程穿插施工，完成了頂升分項(xiàng)工程及基礎(chǔ)分項(xiàng)工程的同時施工任務(wù)，比傳統(tǒng)落架施工、頂升方法節(jié)約了40日歷天工期，人工也大量減少。

2.2保證質(zhì)量

頂升完成后經(jīng)查驗(yàn)，分項(xiàng)工程所含的檢驗(yàn)批均符合工程合格質(zhì)量的規(guī)定，檢驗(yàn)批質(zhì)量驗(yàn)收記錄完整。分部工程所含分項(xiàng)工程的質(zhì)量均驗(yàn)收合格，質(zhì)量控制資料完整。分部工程有關(guān)安全及功能的檢驗(yàn)和抽樣檢測結(jié)果符合規(guī)范規(guī)定，觀感質(zhì)量驗(yàn)收合格。

原材料復(fù)試均進(jìn)行了工廠和現(xiàn)場見證取樣，并出具檢測報告。各分部各分項(xiàng)工程質(zhì)量均符合規(guī)范要求，質(zhì)量控制資料完整，有關(guān)安全及功能的檢驗(yàn)和見證檢測結(jié)果符合規(guī)范要求。

2.3保證文物建筑結(jié)構(gòu)安全及施工人員安全

本工程涉及到文物建筑結(jié)構(gòu)安全及施工人員安全，頂升方案的各個環(huán)節(jié)以古建筑安全及施工人員的安全意識，在施工前制定相應(yīng)保護(hù)措施。嚴(yán)格按照《中華人民共和國文物保護(hù)法》組織施工，沒有對文物造成直接或二次破壞，在設(shè)計制作頂升架及腳手架搭設(shè)時，充分考慮到文物建筑結(jié)構(gòu)安全及施工人員安全，作業(yè)平臺提前考慮，保證了安全施工的特點(diǎn)。

3、適用范圍

由于文物古建筑年代久遠(yuǎn)，隨著周邊城市發(fā)展、市政道路的修建、農(nóng)田耕地、自然地面經(jīng)長期雨水的沖擊，建筑周邊地面逐年升高。根據(jù)文物保護(hù)的原則“最小干預(yù)”和“不改變文物原狀”的文物保護(hù)原則，整體抬升是比較合理有效的措施。不管是在城市中的文物古建筑，還是在荒野之中的古建筑，只要面臨周邊地面高，進(jìn)行抬升措施的建筑都將運(yùn)用這種工法，木構(gòu)架整體頂升在古建筑維修中是一項(xiàng)不可或缺的工藝，安全、高效率的古建筑木構(gòu)架頂升施工工法會周而復(fù)始的運(yùn)用。

4、工藝原理

木結(jié)構(gòu)建筑當(dāng)出現(xiàn)周邊地面比建筑地坪高，在沒辦法降低周邊地坪或降低周邊地坪代價比較大的情況下，采用一套合理有效保護(hù)古建筑結(jié)構(gòu)榫卯的情況下，采用現(xiàn)代頂升設(shè)備將其建筑抬升，在頂升到設(shè)計標(biāo)高后完成建筑基礎(chǔ)施工及墻體、地面、屋面的施工。

5、施工工藝流程及操作要點(diǎn)

5.1施工工藝流程

木構(gòu)架頂升的工藝流程為：原建筑測量--支撐架荷載計算--支撐架設(shè)計制作--木構(gòu)架束緊--打牮撥正--水平頂升檢測儀器安裝--第一次頂升--基礎(chǔ)加固--第二次頂升--基礎(chǔ)加固--柱頂石安裝--支撐架拆除--下道工序。

頂升要點(diǎn)為水平整體頂升，每個觀測點(diǎn)均水平安裝在頂升區(qū)間位置，必須滿足頂升完成前頂升檢測需要;每個頂升的機(jī)械千斤頂按照口令同時發(fā)力，32臺機(jī)械千斤頂水平頂升，觀測人員及千斤頂操作人員協(xié)調(diào)一致;腳手架上的支撐人員隨著木構(gòu)架的升高，將木構(gòu)架支撐牢固;達(dá)到預(yù)期頂升高度后所有柱子頂部進(jìn)行統(tǒng)一加固，防止回落，在千斤頂拆除前要詳細(xì)檢查柱體回落系數(shù)1-5mm，回落的數(shù)量大于5mm應(yīng)千斤頂重新加壓，重新支撐加固。

每次頂升高度不能大于100mm，否則導(dǎo)致加固難度增加，千斤頂行程過高導(dǎo)致不穩(wěn)定。

5.2操作要點(diǎn)

A.測量標(biāo)記

對所有的梁面、柱頭、柱腳抄平測量是否在同一水平面，標(biāo)記原始柱位的沉降數(shù)據(jù)，以便在頂升過程中逐步矯正。測量標(biāo)記所有檁架榫卯部位的脫落數(shù)據(jù)和榫卯的殘損狀況，逐一做好榫卯間隙的雜質(zhì)雜物的清理工作，保證加固過程中更好的歸位。

B.大屋架的束緊

對所有大屋架的軸線部位用緊繩器束緊，脫落或松動榫卯盡量歸位，采用φ8的鋼絲繩和花籃螺絲緊固。開始束緊時適當(dāng)松開椽架和其他加固構(gòu)件，在緊繩器與木構(gòu)件連接部位作保護(hù)處理，采用柔性材料墊牢，再逐步收緊，收緊過程中做到協(xié)調(diào)統(tǒng)一。做到先梁架后檁架的順序，準(zhǔn)備麻繩和鐵扒鋦，歸位后進(jìn)行固定。

C.支撐架及基礎(chǔ)制作

在支撐架制作前詳細(xì)測量每個木構(gòu)架的數(shù)據(jù)，計算出單個柱子所支撐的重量，根據(jù)計算的數(shù)據(jù)設(shè)計制作支撐架。

支撐架選用的材料鋼結(jié)構(gòu)栓接。柱子為4根直徑120mm/4mm的圓鋼管，支撐架頂部采用12#工字鋼做成井口架。支撐架的構(gòu)造剖面圖（見圖1），根據(jù)實(shí)際情況進(jìn)行調(diào)整，要求所有支撐架柱位避開基礎(chǔ)施工邊線，以免基礎(chǔ)施工時有合理的作業(yè)面。支撐架基礎(chǔ)采用原有地面，柱根與原有砼地面螺栓連接。在原有砼地面上放出基礎(chǔ)開挖線，地面按線切割后開挖。支撐架以木柱為單位形成獨(dú)立的井架，屋架與支撐架的受力點(diǎn)（見圖2），在所有梁底和額枋底，額枋和梁所有空隙必須墊實(shí)，以便于逐層受力均勻，否則造成單一構(gòu)件集中受力。

D.柱網(wǎng)固定

在標(biāo)高2.400m和3.600m平面上對柱網(wǎng)井字形固定，采用腳手架和扣件加固（見圖3：井字形柱加固管A管加固平面圖）。所有腳手架與木柱保留的間隙以便頂升不受阻，所有間隙準(zhǔn)備木楔，隨時固定。改造保護(hù)棚腳手架立桿，原有立桿落在屋架上，逐一換打在3.600m標(biāo)高的水平架桿上，立桿不落地，保證地面施工作業(yè)面不受干擾。完畢后支撐架以屋架墊牢。

E.準(zhǔn)備材料

準(zhǔn)備墊墩，墊墩采用100mm厚450mm寬600mm長的松木。木材含水率25%以上。準(zhǔn)備規(guī)格不一的木材隨機(jī)使用，準(zhǔn)備千斤頂40頂，起重量為20T。千斤頂鋼板頂蓋板頂蓋400mm見方，厚10mm。千斤頂行程100mm，激光水平儀5臺。

F.拆除柱頂石

待所有柱子的支撐重量轉(zhuǎn)移到支撐架后，拆除所有柱頂石，步驟統(tǒng)一，逐一按順序挖取。原有柱基礎(chǔ)承載力良好，作為千斤頂頂升的基礎(chǔ)。開挖柱基礎(chǔ)至足夠放置千斤頂和鋼板頂蓋。

G.安裝千斤頂和激光水平儀

每個木柱底部安裝一頂千斤頂，安裝方法見圖四。千斤頂?shù)撞繅|墊墩，頂部安裝鋼板頂板，擴(kuò)大受力面積和增強(qiáng)千斤頂穩(wěn)定性。開間中部空曠地方安裝激光水平儀，五臺水平儀均能測到角柱，以便測量控制。

H.頂升

（1）第一次頂升每個柱位有一人負(fù)責(zé)操作千斤頂和測量工作。

統(tǒng)一口令和操作規(guī)程。首次活動頂升20mm，檢查所有加固設(shè)施是否有異常，逐一排查確保無誤后再次頂升20mm。在進(jìn)行檢查。首次完成100mm頂升。

（2）支撐架和梁架空隙部位安裝墊墩，檢查墊墩牢固穩(wěn)定后千斤頂回油，再在千斤頂?shù)撞考訅|墩，墊墩安裝牢固穩(wěn)定后逐步頂升，再頂升100mm后在支撐架與梁架部位加墊墩，重復(fù)操作頂升600mm后加固梁架和支撐架，做好固定。

（3）在重復(fù)頂升的過程中逐步矯正柱腳的高差，最終完成頂升前使所有柱腳水平，柱頂石在同一個設(shè)計標(biāo)高上。

（4）在2.400m和3.600m標(biāo)高處的水平桿和木柱進(jìn)行錨固。檢查全部支撐的牢固性。確保無誤后進(jìn)行下一道工序。

I.基礎(chǔ)施工

取出千斤頂，基礎(chǔ)按設(shè)計放線，按線切割砼地面，開挖至設(shè)計標(biāo)高，基礎(chǔ)按設(shè)計施工圖作業(yè)，基礎(chǔ)施工至原有地面以上600mm時做回填土施工，按設(shè)計要求基礎(chǔ)施工到原有地面600mm時停止基礎(chǔ)作業(yè)。

J.再次頂升

再重復(fù)頂升作業(yè)工序。頂升至設(shè)計標(biāo)高時停止頂升，加固支撐架和屋架。檢查全部支撐的牢固性。確保無誤后進(jìn)行下一道工序。按基礎(chǔ)設(shè)計要求進(jìn)行剩余部分基礎(chǔ)施工。

K.安裝柱頂石

基礎(chǔ)頂部預(yù)留50mm厚的砂漿墊層，柱頂石擺放就位，放出柱頂石的十字線并在柱根部做好標(biāo)記，頂升柱頂石后在柱頂石底部做干硬性膨脹水泥砂漿，待砂漿達(dá)到一定強(qiáng)度后再一次檢查全部柱頂石，檢查柱頂石是否坐實(shí)，達(dá)到設(shè)計強(qiáng)度后松開墊墩。進(jìn)行最終測量。達(dá)到設(shè)計要求后進(jìn)行下道工序的施工。

6、材料與設(shè)備

7、質(zhì)量控制

重視做好施工準(zhǔn)備工作，以利工程有序而高效進(jìn)行，開工前及時組織技術(shù)人員熟悉頂升要點(diǎn)，參加集體培訓(xùn)，認(rèn)真進(jìn)行方案優(yōu)化，確定合理而先進(jìn)的施工方案，同時結(jié)合工程特點(diǎn)和現(xiàn)場條件進(jìn)一步編制作業(yè)指導(dǎo)書，保證施工過程質(zhì)量控制嚴(yán)密而有序進(jìn)行。

每個參加頂升工程施工人員根據(jù)單位工程中關(guān)鍵的、復(fù)雜的、特殊的分部工程或分項(xiàng)工程進(jìn)一步詳細(xì)領(lǐng)會作業(yè)指導(dǎo)書，并負(fù)責(zé)向作業(yè)班組進(jìn)行交底，對分項(xiàng)中的關(guān)鍵、主要、一般的工序分別設(shè)置停工待檢點(diǎn)、書面見證點(diǎn)，全過程實(shí)施質(zhì)量監(jiān)督。

認(rèn)真做到施工區(qū)域測量坐標(biāo)和標(biāo)高控制點(diǎn)的保護(hù)和復(fù)測工作，做到定期檢查和隨機(jī)檢查相結(jié)合，并作好記錄，以確保工程控制點(diǎn)的正確性，嚴(yán)格按設(shè)計和規(guī)范進(jìn)行。

施工作業(yè)中，施工人員要認(rèn)真操作，隨時自檢。每日收工和完成一個分項(xiàng)工程后，由班組長組織自檢、互檢，發(fā)現(xiàn)質(zhì)量問題，及時糾正或處理。

認(rèn)真對待每道工序、每個環(huán)節(jié)進(jìn)行監(jiān)督檢查，重點(diǎn)做好：

測量定位及頂升標(biāo)高準(zhǔn)確，各個環(huán)節(jié)符合設(shè)計要求。

8、安全措施

（1）牢固樹立安全第一的思想，認(rèn)真貫徹遵守《安全操作規(guī)程》嚴(yán)格執(zhí)行建設(shè)部頒布的相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)的有關(guān)規(guī)定，成立以公司經(jīng)理、項(xiàng)目部、班組主要領(lǐng)導(dǎo)成員為主的三級安全管理體系，全面負(fù)責(zé)工地安全管理的領(lǐng)導(dǎo)、監(jiān)督、檢查、指導(dǎo)工作。

（2）建立24小時巡查值班制度，發(fā)現(xiàn)隱患及時向項(xiàng)目部反映。

（3）施工人員持證上崗，禁止非工作人員在現(xiàn)場游覽，嚴(yán)格按施工操作規(guī)程施工。

（4）所有車輛、機(jī)械設(shè)備不得帶病作業(yè)，機(jī)械設(shè)備使用時要按時檢查，嚴(yán)禁非專業(yè)人員操作。

（5）各種原材料、器械在施工間歇時要定位放置、專人看管，以防被盜。

（6）嚴(yán)格按《中華人民共和國消防條例》的規(guī)定，在施工現(xiàn)場建立和執(zhí)行防火管理制度，消防設(shè)施設(shè)置符合消防要求，并保持良好的備用狀態(tài)。

9、環(huán)保措施

（1）認(rèn)真學(xué)習(xí)合作市有關(guān)環(huán)境保護(hù)、道路設(shè)施保護(hù)、防止環(huán)境污染、施工現(xiàn)場管理等規(guī)定和文件，制定相應(yīng)的措施和辦法，并貫穿于施工全過程。

（2）將環(huán)境保護(hù)納入施工管理，安排專人負(fù)責(zé)。

（3）對于施工場地周邊的設(shè)施進(jìn)行保護(hù)，使用臨時用地，合理規(guī)劃，珍惜每一寸土地，切實(shí)做到不亂棄廢物。施工中認(rèn)真做好防護(hù)工程。

（4）棄土、棄碴、排污等按設(shè)計文件辦理，并與當(dāng)?shù)丨h(huán)保等有關(guān)部門簽訂協(xié)議，按規(guī)定進(jìn)行處理。

（5）施工中的建筑垃圾、機(jī)械油污、生活污水、生活垃圾等事先合理規(guī)劃排放處理地點(diǎn)，不得污染當(dāng)?shù)厮磁c環(huán)境。

（6）隨著工程進(jìn)度的推進(jìn)，及時清理施工現(xiàn)場，盡量維持現(xiàn)有渠道、道路暢通，派專人在施工現(xiàn)場、施工道路上灑水和清掃，防止揚(yáng)塵;保護(hù)生態(tài)平衡。

（7）采取有效措施控制現(xiàn)場的各種粉塵、廢氣、污水、固體垃圾及噪聲振動對環(huán)境的污染和危害，不在現(xiàn)場燃燒各種有毒的物質(zhì)，盡量不在夜間組織帶有噪聲的作業(yè)。

（8）頂升工程完工后，清除各種垃圾、廢油、廢渣。對臨時用地進(jìn)行恢復(fù)工作。

（9）施工場地設(shè)置必要的臨時圍欄、平交路口、大門口設(shè)置明顯的標(biāo)志，使施工場盡可能自成一體，以減少和外界的相互干擾。

10、效益分析

10.1節(jié)約工期

采用這種工法進(jìn)行古建筑木構(gòu)架的整體頂升，有利于按預(yù)定工期完工。蘭州大學(xué)至公堂修繕工程建筑面積604.06㎡，在大體量古建筑不落架頂升施工中，我單位僅用18日歷天將至公堂木構(gòu)架頂升了136cm，而且在頂升施工過程中將基礎(chǔ)工程穿插施工，完成了頂升分項(xiàng)工程及基礎(chǔ)分項(xiàng)工程的同時施工任務(wù)。

10.2操作簡單、節(jié)約開支

采用這種工法進(jìn)行古建筑木構(gòu)架的整體頂升，施工人員工種廣泛，有利于施工人員的配置;節(jié)約了施工開支，所用頂升材料在施工時可以重復(fù)利用，有利于項(xiàng)目財務(wù)開支。

結(jié)語：

我公司使用的古建筑木結(jié)構(gòu)整體頂升工法，2015年頂升了至公堂和觀成堂，至公堂頂升604.06㎡，觀成堂頂升395.8㎡，均抬高136cm，已成為成熟的先進(jìn)工法。隨著時間的推移，古建筑遇到周邊地面升高的越來越多，該工法在以后的古建筑整體頂升施工中會廣泛使用。

參考文獻(xiàn)：

[1]陳志華.文物建筑保護(hù)的方法論原則[J].中華遺產(chǎn)，2005，（3）.