歷史文物站房分階段整體平移技術(shù)

張小龍 龐小軍 熊云凡

中鐵建工集團(tuán)有限公司北京分公司 北京 100070

隨著我國鐵路交通建設(shè)快速發(fā)展，早期建設(shè)的鐵路客運(yùn)站逐漸淡出人們視野，部分站房暫停使用，但其具有重要的歷史文化價值，經(jīng)文物部門鑒定后會將其納入文物范疇，對其保護(hù)以及利用的研究，具有重要現(xiàn)實(shí)意義。

1 工程概況

清河歷史站房建筑總面積300 m2，為中西合璧風(fēng)格的6柱5間式建筑，坐東朝西。原中間3間為候車室，外部為券門；兩側(cè)及候車室后方為站長室、電報室、雜役室。新中國成立后，經(jīng)過多次改造，房間使用功能發(fā)生巨大改變，3處拱券被改作為售票窗口，候車室、進(jìn)出站口另設(shè)在外圍建筑；屋頂被更換成彩鋼板，房頂與其他添加建筑連為一體；站房門窗拱券痕跡尚存，女兒墻已全部損毀缺失。

2017年6月，京張高鐵清河站原址建設(shè)，清河老站房異地搬遷保護(hù)，老站房整體直線（向東斜向）平移約84.55 m至站房暫存位置，南側(cè)具備條件后，站房向南斜向直線平移274.81 m至站房永久位置。清河歷史站房整個結(jié)構(gòu)體系分為上下2個部分，下部分為建筑原有基礎(chǔ)，上部分為主要結(jié)構(gòu)體系，根據(jù)上部結(jié)構(gòu)受力情況采取必要的加固措施，保證整個上部結(jié)構(gòu)體系的強(qiáng)度、剛度以及穩(wěn)定性要求，保證上部結(jié)構(gòu)能夠成功分離，在完成分離后，通過各種技術(shù)措施對清河老站房進(jìn)行有效保護(hù)，并最終可靠停留在既定位置。

2 整體平移技術(shù)原理

對現(xiàn)有結(jié)構(gòu)物體進(jìn)行必要的安全加固，根據(jù)托換理論改變其傳力系統(tǒng)，在基礎(chǔ)適當(dāng)位置使遷移部分與原結(jié)構(gòu)部分脫離開，分成原有基礎(chǔ)部分與遷移部分，使遷移部分形成獨(dú)立的可移動單元體，然后通過滑道推拉等技術(shù)手段，使遷移物到達(dá)新的預(yù)定位置，并完成后續(xù)處理工作[1]。

3 工藝流程及操作要點(diǎn)

3.1 工藝流程

結(jié)構(gòu)加固→土方開挖→上、下軌道梁→上托梁、水平支撐→墻柱切割→平移前準(zhǔn)備→試平移→正式平移→就位連接→場地恢復(fù)

3.2 操作要點(diǎn)

3.2.1 原結(jié)構(gòu)加固

采用2種加固方案，對內(nèi)墻采用單面鋼筋網(wǎng)水泥砂漿面層加固，沿墻體通高加固，對外墻采用雙面鋼筋網(wǎng)水泥砂漿面層加固和雙面鋼骨架加固（圖1～圖3）[2]。

圖1 墻體加固剖面示意

圖3 鋼骨架加固示意

圖2 外墻鋼筋網(wǎng)片及拉結(jié)筋示意

在結(jié)構(gòu)移動過程中，為保證結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性，在房屋底部的基礎(chǔ)墻體部位兩側(cè)夾托梁，托梁在移動過程中起到承力的作用，可以大大提高結(jié)構(gòu)安全性（圖4）[3]。

圖4 墻體托換節(jié)點(diǎn)示意

3.2.2 下軌道梁結(jié)構(gòu)體系施工

下軌道梁結(jié)構(gòu)體系包括建筑物原址、移動路線和新址。下軌道梁結(jié)構(gòu)應(yīng)根據(jù)建筑物平移時荷載的最不利組合進(jìn)行計(jì)算。下軌道梁結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時應(yīng)考慮承載力、剛度和沉降計(jì)算，還應(yīng)考慮地基不均勻沉降對上部結(jié)構(gòu)的影響。下軌道基礎(chǔ)與原基礎(chǔ)連接且共同受力，新舊基礎(chǔ)連接應(yīng)保證基礎(chǔ)的整體性，且應(yīng)嚴(yán)格控制新舊基礎(chǔ)間的沉降差。

1）室外下軌道梁施工流程：測量放線→墊層施工→測量放線→下軌道梁鋼筋綁扎→下軌道梁支模→下軌道梁混凝土澆筑→達(dá)到一定的強(qiáng)度拆?！炷另敳可皾{找平→鋪鋼板。

2）施工要點(diǎn)。土方開挖前應(yīng)檢查定位放線，合理安排行走路線及棄土場，基坑開挖應(yīng)分層進(jìn)行，挖土?xí)r不應(yīng)松動底部非開挖土層。室內(nèi)段下軌道梁施工前要對條基的結(jié)合部位、柱墻基礎(chǔ)進(jìn)行鑿毛，并用水沖刷干凈，以便與新澆筑混凝土良好結(jié)合，保證共同受力。室外段下軌道梁及新址段下軌道梁應(yīng)與承臺基礎(chǔ)一起施工。移位前下軌道梁應(yīng)進(jìn)行測量和找平，為減少摩阻力及分配荷載，滑道頂面鋪較厚鋼板。

采用滾動移動，移動接觸面為滾軸與鋼板。滾軸采用φ108 mm鋼管，中間填充混凝土，滾軸間距為200 mm。試驗(yàn)表明，此類鋼管填充混凝土后極限承載力可達(dá)到700 kN，本工程設(shè)計(jì)時取150 kN，遠(yuǎn)小于極限荷載（圖5）。

圖5 上下軌道梁截面示意

3.2.3 上托梁及水平支撐體系施工

1）施工流程：測量放線→墻柱鑿毛→綁扎鋼筋→支?！瓨?biāo)高→澆筑混凝土→達(dá)到一定的強(qiáng)度拆?！鷿L動裝置安裝。

2）施工方法。上托梁及上軌道梁施工時應(yīng)將柱、磚墻表面鑿毛清理并沖水洗干凈，在上軌道梁的上部應(yīng)開一凹槽，以便混凝土與柱及墻體良好結(jié)合。墻體開洞時斷面略大于混凝土施工斷面，且要保證墻洞周圍的混凝土不松動。

3）施工要點(diǎn)。施工時各片墻相間進(jìn)行，相鄰墻不同時處理。當(dāng)原混凝土柱保護(hù)層鑿除后，立即進(jìn)行外包鋼筋混凝土的施工。按墻梁設(shè)計(jì)，與上軌道梁澆筑成整體。設(shè)計(jì)應(yīng)考慮到正截面的受彎承載力，局部抗壓承載力及周邊的抗沖切承載力。

3.2.4 切割原結(jié)構(gòu)與原基礎(chǔ)的連接

1）施工要點(diǎn)。截斷施工應(yīng)在上下軌道結(jié)構(gòu)體系、托換結(jié)構(gòu)體系的材料強(qiáng)度達(dá)到設(shè)計(jì)要求后進(jìn)行。截斷施工前，應(yīng)確認(rèn)移動裝置的位置和方向正確無誤，截斷施工過程中不能改變移動裝置的位置和方向。截斷施工應(yīng)嚴(yán)格按施工方案確定的順序?qū)ΨQ進(jìn)行。截斷施工時，應(yīng)監(jiān)測柱及托換結(jié)構(gòu)體系的狀態(tài)變化，包括墻豎向變形、托換結(jié)構(gòu)的異常變形或開裂等，受力較大的關(guān)鍵部位可進(jìn)行應(yīng)力監(jiān)測。墻和柱截斷施工宜采用水鉆，避免產(chǎn)生過大的振動或撓動。

3.2.5 平移施工具體操作步驟

1）設(shè)備工廠調(diào)試。液壓系統(tǒng)：采用高壓柱塞泵提供平移動力，每條滑道布置1臺60 t的平移千斤頂，額定行程為200 mm，共布置5臺千斤頂，可提供300 t的總推力，平移速度約為1.5 m/h。

2）平移鋼絞線下料。本次使用φ15.2 mm的1860級鋼絞線進(jìn)行平移，下料時仔細(xì)檢查鋼絞線，不得有銹蝕、泥污、塵土等，確保平移安全可靠。

根據(jù)滑移長度對鋼絞線下料，長度為凈距＋1 000 mm，平移設(shè)置5條滑道，5束鋼絞線，每束15根鋼絞線。鋼絞線分為左旋與右旋，穿束時左旋與右旋各一半，防止平移過程中千斤頂缸內(nèi)轉(zhuǎn)動。

3）平移設(shè)備整體安裝調(diào)試。接好電路和油路，調(diào)試平移設(shè)備，確保平移工作無誤。

4）鋼絞線安裝：先將鋼絞線依次穿過千斤頂，按照相同空位安裝固定端錨具，擠壓制作后錨點(diǎn)并安裝，最后依次預(yù)緊每一根鋼絞線（圖6～圖8）。

圖6 鋼絞線預(yù)緊

圖7 后錨固點(diǎn)

圖8 預(yù)緊完成

圖9 滑道及滾軸

5）為觀察和評估整個平移施工系統(tǒng)的工作狀態(tài)和可靠性，正式平移前，按下列程序進(jìn)行試平移，具體如下。

① 檢查各項(xiàng)準(zhǔn)備工作是否已完成，是否具備試平移的條件。

② 為減少啟動加速度，控制泵流量，將理論平移速度控制在10 mm/min。

③ 在平移過程中做好觀察、測量、校核、分析等工作。

④ 完成長度100 mm的試平移。

6）正式平移。試平移后，經(jīng)全面檢查無誤，即進(jìn)入正式平移過程。按試平移時的步驟進(jìn)行，如果發(fā)現(xiàn)有不正?，F(xiàn)象，馬上停止，分析原因，解決后繼續(xù)進(jìn)行。正常平移時每2 m停機(jī)1次，檢查各點(diǎn)之間誤差是否控制在20 mm以內(nèi)，誤差在控制范圍內(nèi)則繼續(xù)進(jìn)行，若位移差超過則對平移較慢點(diǎn)單獨(dú)供油，以保證各點(diǎn)同步性。為確保平移的同步，在平移現(xiàn)場增加全站儀對結(jié)構(gòu)位移差進(jìn)行測量，作為輔助測量措施。

7）就位前準(zhǔn)備。待結(jié)構(gòu)整體平移至設(shè)計(jì)標(biāo)高下方100 mm處，由總控臺發(fā)出停止命令，同時對結(jié)構(gòu)的整體情況進(jìn)行復(fù)測，并制定相應(yīng)的糾偏措施，此過程中需要施工人員與設(shè)備控制人員統(tǒng)一協(xié)調(diào)行動。設(shè)備控制人員根據(jù)施工人員測量結(jié)果點(diǎn)動調(diào)整設(shè)備進(jìn)而調(diào)整結(jié)構(gòu)的位移，最終達(dá)到設(shè)定位置。

8）平移就位，千斤頂卸載。糾偏完畢，結(jié)構(gòu)到達(dá)指定位置進(jìn)行連接處理措施，之后拆卸平移設(shè)備及工裝。

3.2.6 平移施工監(jiān)測

對建筑物的沉降、整體傾斜及裂縫進(jìn)行監(jiān)測，監(jiān)測點(diǎn)應(yīng)布置在對移位變化較為敏感或結(jié)構(gòu)薄弱的部位，監(jiān)測點(diǎn)的數(shù)量及監(jiān)測頻率應(yīng)根據(jù)需要確定。

平移過程中，隨時監(jiān)測建筑物各軸移動的均勻性和方向，并應(yīng)及時調(diào)整。同時，還應(yīng)監(jiān)測托換結(jié)構(gòu)及下軌道結(jié)構(gòu)體系和建筑物的變形、裂縫及不均勻沉降，并應(yīng)及時處理。

3.2.7 到位后的連接

1）就位連接施工流程：建筑物到達(dá)新址就位→取出下軌道梁面的部分鋼板→對墻柱進(jìn)行連接→下軌道梁頂面混凝土、托梁底面混凝土鑿毛→上、下軌道梁間進(jìn)行支模澆筑混凝土連接→按原有設(shè)計(jì)方式→依次對室內(nèi)進(jìn)行恢復(fù)。

2）施工要點(diǎn)。建筑物移位至指定位置，驗(yàn)收合格后實(shí)施就位連接。連接應(yīng)按設(shè)計(jì)要求施工，檢查預(yù)設(shè)連接錨筋、連接預(yù)埋件的位置，避免錯漏。焊接連接時，交叉施焊并采取降溫措施。空隙的填充應(yīng)密實(shí)，可采用微膨脹混凝土或無收縮灌漿料。應(yīng)根據(jù)水、電、暖等設(shè)備管線的設(shè)置，預(yù)留安裝孔洞。

4 結(jié)語

利用托換技術(shù)將結(jié)構(gòu)物分成原有基礎(chǔ)部分與遷移部分，無需對結(jié)構(gòu)物進(jìn)行拆除，使其整體得以有效保護(hù)。只需進(jìn)行建筑物的安全加固和軌道梁施工，通過滑道推拉等技術(shù)手段，使遷移物到達(dá)新的預(yù)定位置，費(fèi)用僅包括托換系統(tǒng)費(fèi)用、新址基礎(chǔ)費(fèi)用和移遷費(fèi)用，不需要將建筑物拆除后在新址重建，節(jié)約了大量人力、材料、機(jī)械臺班費(fèi)用，避免了建筑物拆除和新建過程中的安全隱患。因無需使用塔吊、汽車吊等大型機(jī)械配合施工，故取得了良好的社會和經(jīng)濟(jì)效益。