古建筑冰面平移旋转技术应用.doc

古建筑冰面平移旋转技术应用 针对肇东，安达火车站，古建筑平移旋转工程的施工总结 刘威 黑龙江固特建筑技术开发有限公司 1加固部分，肇东火车站1901年完工距今112年，安达火车站1903年距今110年，墙体（砂浆，烧结砖）装饰面，老化严重，当有轻微扰动就已经出现墙体红砖脱落。施工难度非常大，夹墙梁施工时在墙的里、外侧需要将原砖缝划出1cm的深，目的是为了增加新的混凝土夹墙梁与保护墙体的可靠连接，作为整栋建筑的刚性托盘，即为上滑道梁，由于墙体老化施工难度增加，不能用电动机械，只能用人工用凿子或是用砖墙勾缝工具一点一点进行剔除，对于有粉化的墙体进行局部替换，替换时按照文物修缮的原则进行。对于上部墙体加固，原则是尽量减少对保护建筑外墙装饰面的损伤（不改原建筑物原状）对（肇东，安达，姜家）墙体采用钢结构加固，整体采用X型内撑外拉加固，墙体竖向设置钢柱，水平设置钢圈梁，门窗洞口采用内撑型钢加固。加固施工时避开原装饰线条或是穿过时保证不破坏又能起到加固作用又对墙体最小程度的损伤，而且整体性好，迁移时能共同工作不出现裂缝。肇东站、安达站、都是砖木结构由于建造较早，无任何图纸和文字资料，对木屋架采用现场查看，测绘，敲凿等手段，了解木屋架的布置，尺寸，材料组成，由于经历了一百多年，少数弦杆有顺纹干缩裂缝，屋架端节点（榫卯）有松动，加上屋面的漏雨大部分的木屋架已经腐烂，檩条和椽子的腐蚀情况较屋架稍严重，局部有心腐现象。在对人字行木屋架的加固时我们逐一排查进行替换或修在施工时天棚作业面较小施工难度较大。2基础的切断，由于（肇东，安达）古建筑距今以110年了原有砂浆灰口已经没有强度了，在受到震动时红砖和装饰面，极易坠落为了避免这样的事情发生，在基础切断时不能用电镐等传统带有强烈震动的工具并且切割时要保证整体的水平，所以在基础切断时用的金刚石无损伤绳锯，既保证了震动较小，在切割时能按标高线进行切割，局部人工用角磨机进行打磨找平。3建筑物顶升时采用位移和应力双层控制，以位移控制为主应力为辅。千斤顶的位置要均匀分部，每个千斤顶的所承担的荷载重量必须算出。顶升过程中，顶升时位移和顶升力要严格控制，以免对结构造成二次损伤。在每个千斤顶布置位移传感器，全程监控各点位移变化，通过位移采集系统及液压千斤顶压力表示数，并与该时刻所对应的设计理论值进行比较，若顶升时位移未达到设计计算值，而压力值已达到设计计算值时，需立即停止，重新检查处理后方可再顶。如果不同步轻者出现结构裂缝，重者由于失衡出现房屋倒塌，在顶升过程中在原有裂缝处贴石膏饼和安放横，位移控制器在顶升过程中对原有裂缝进行实时监控，肇东火车站房为单层建筑，在顶升施工相对容易一些，而安达火车站运转车间是一侧单层一侧是两层，这就不仅要求顶升位移要准确，两侧支顶的力是不相等的，必顶算的要精准才能确保万无一失。4肇东和安达保护建筑，原位上下滑道的找平难度很大，共有6条滑道，滑道宽1100mm（墙体厚度720mm+夹墙梁宽400mm），长11000mm（建筑物宽），建筑物整体的顶升高度180mm，上下滑道之间空间狭小，只够容纳一只手施工找平和标高的抄测工作都非常困难，上下滑道找平层各25mm,上下滑道之间找平后，净距130mm。原位上滑道宽1100mm，建筑物宽度是11000mm（房屋进深），屋内工作面非常小，再加上屋内的间隔和布局，要找平这6条滑道标高难度很大。肇东和安达原位上滑道梁是一样的上滑道梁的找平在上滑道梁支模底板（放埋件与钢板焊接）使用水平尺，水准管（给出基准点连通器原理误差2mm）由外引出线进行监控，这么做是为了在撤模后找平的高低误差降低，撤模后继续找平，由于混凝土不均匀膨胀和凝结时间限制，在失去塑形强度后，产生底面不平整进行找平工作，对于低于标高线的部分采用无损伤混凝土切割找平，高出标高线的采用环氧树脂高强砂浆找平，注意新旧混凝土结合面处理，基灰清理，采用1:1素水泥浆粘结。考虑微膨胀性(UEA)。上轨道梁底钢板与埋件的焊接，钢板切割尺寸及找平（工程中有放钢板和不放钢板）刚板与上下滑道梁（肇东）采用混凝土梁，梁顶面找平，支模两侧帮顶放水准尺，和标高线控制平整，（安达）下滑道施工进入冬季，采用大面积浇冰产生类似筏型基础大平面约束平移，先期路基基础荷载检测，在路基面下进行加固，双液注浆，基础加固。到冰场的浇注，2600多立方米，不可高标高一次浇筑容易产生空鼓和涨裂，采用分层浇筑1厘米每次，而且用热水浇注，减少粘滞阻力，冷水浇筑时由于温差小容易短时间凝结，形成阻力，阻断水流前进。对于5600多平米的冰面的找平在古建筑行走前和行走中一直在进行着，这个工作量非常的大，对于局部低于下滑道标高的采用热水分次浇注，期间由技术员用DS0.5抄测标高，最后两次5mm每次浇注。标高误差控制在2mm，对于高出标高线的，面积小的使用数控刨冰机刨平最后一次用3mm每次进行刨平。然后对下轨道钢板面标高的控制，保证下滑道标高控制在误差2mm，保证平移顺利进行。5肇东的平移路线是直线向前平移32米，采用滚轴的平移方式，肇东古建筑总重1200吨，在实际平移中总牵引拉力为120吨，实际的总阻力系数为0.1，六个牵引装置平均每个装置是20吨，六套牵引装置都由一个共同中央液压泵工作提供相同的压力输出，同一时间牵引和回缸，因为肇东火车站房是统一单层建筑对于钢性托盘可以认为是均布荷载作用，在牵引方面六套牵引装置的牵引力是相同的，而且肇东施工期间是在夏季，对于液压泵也较容易工作，在滚杠始终保持与前进方向垂直，难点是安达平移牵引装置的控制，第一由于安达站房是一侧是一层另一侧是两层两侧荷载不同，两侧牵引力不同，所以要是保证整体移动保持相等位移在牵引方面两侧拉力也不同，这使平移难度大大的增加了，由于气温低液压油出现粘滞阻力，液压泵工作时，给压大但牵引拉力小，需要反复调整，达到使用最佳状态，中央液压泵提供的牵引力是相同这就需要各个牵引装置安装多级分配阀进行各自的牵引拉力大小的控制，安达站房总重1200吨，总牵引力保持在120吨。安达站客运车间的平移，在行走中每天注意气温变化，冰的硬度与温度成反比大致关系如下温度冰的硬度和温度成反比。温度越低冰的硬度越大。0C时，硬度为12；-15C时，硬度为23；-40C时，硬度为4；-50C时，硬度为6。抗压强度低0C时为2kg/cm2所以每天观测气温调整冰面下滑道钢板的面积，滚杠长度，滚杠密度，避免由于局部应力过大使冰面破坏，保证平移过程顺利完成。在保护建筑平移中开始移动和行程结束时一定伴随产生加速度。如何保证保护建筑在平移过程中不发生或产生很小的横向弯矩，这就要求平移速度一定要慢，理论要求是每分钟60mm,但出于安全性考虑在肇东，安达平移过程中速度控制在每分钟10-15mm这样一个速度，而且匀速前进避免在行走过程中出现加速度，避免由于弯矩产生的拉应力使墙体受到不必要的破坏和损伤，使保护建筑得到最大的保存原貌。在行走过程中对偏离角的控制因为平移是约束平移所以上下滑道中中线是重合的，这个完全的控制难度是最大的，经与设计，监理，业主研讨由设计单位验算，最后定为上下中轴线偏离最大距离为8cm，机最大处轴线偏离不得大于8cm，接下来就是如何控制，虽说最大间距是8cm可是如果到了8cm在进行回调。可是对于安达站客运车间这个宽13米，长24米，高16.5米的砖木结构，而且砂浆和红砖几乎没强度的建筑会带来无可弥补的伤害，所以实际施工现场工作人员通过中线反出控制线并悬挂重锤紧贴下滑到引出线进行实时监控，当发现如果发生偏离2cm就进行回调，施工中恰恰证明当发生2cm进行回调时，不仅容易控制，而且通过对墙体裂缝的监测未发现有损伤和破坏。另外安达平移路线经过测量有两根电线杆正好落在了，平移线路边，有一根正好在房檐的边上距离建筑房檐边3cm，建筑长24米，就是这样2cm角度调整小顺利的通过了，第二根电线杆比较矮，而且是倾斜的，最近处距离建筑外墙装饰面仅有2cm，平移过程中完全的躲过了，转向时滚杠方向的调整，如果定义正在行走方向为X方向，将要转向的方向定位为Y。那么在X方向要到指定位置是先把Y向滚杠先铺好，并垫1mm的钢片，各一垫一，当Y向行走时进行X方向滚杠的抽出，具体如下，当往Y向行走每次行走3cm正好Y向滚杠走上1mm垫片，使X向滚杠出现间隙，把X方向有间隙的滚杠抽出，就按照这样再进行一次一次的直到X方向滚杠全部抽出，这样做与再次顶升换转滚杠方向相比第一避免了由于顶升带来的局部应力集中的安全隐患，和墙体开裂，第二节省时间，如果用再次顶升换调转滚杠方向，需要3天，而采用这种在控制范围以内的垫片，每次转向，滚杠的调整仅仅用了2小时就完成了，节省时间，就是节省预算，减少业主负担。原地旋转，旋转中心预留连接件，与建筑预留链接件的链接，旋转中心连接件类似一个轴承，这样的旋转使建筑物的承载都在横纵梁上，整个建筑不受力的扭转，大大降低了旋转的风险。旋转中心用外径95mm的钢轴制作固定于有基础的地梁上，外套内经为100mm的钢管，钢管固定在旋转底盘上，钢管与钢轴之间填黄油，上口包两层布以防杂物掉入，实际转动良好，阻力小能承受水平推力。设置旋转支撑实质就是平移的上下滑道与钢滚杠，滚轴作径向扇形布置使建筑物沿圆弧作准确的旋转移动，纵横的上轨道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，在旋转过程中滚杠的方向及时调整，（小角度可以用小锤及时调整）。液压穿心千斤顶通过反力支座为旋转提供动力，推动房屋作整体旋转，穿心千斤顶出缸行程才200mm而旋转推移最大线长27.5米，因此必须不断改变反力支座位置，可调反力支座由角钢支撑槽钢与固定螺栓组成，因为安达小二楼是冬天施工，反力架下的地梁使用埋板下卧利用冻土再把支座焊在埋板上，经过拉力验算最大拉力是最大牵引力的3.2倍左右，不用混凝土做的原因有这么几点第一，打一个这样大体积的地梁蹲，冬天气温又低，既需要内降外保还需要整个环境的整体升温，增加施工成本，第二个养护周期长，三，混凝土易受冻，四，材料本身的成本，考虑这些问题选择利用冻土作反力架的基础，当然冻土基础的施工也有要求将近一米半深的冻土（冻土加水一起冻）需要冻实那么就要分层冻土，每次冻层15cm，及时检查是否有渗漏，是否冻实，确定冻实后才可进行下一冻层的施工。