杨风庆

前海不动产上海公司 上海 200085

1 工程概况

上海四川北路街道HK172-13号地块项目位于上海市虹口区，北至衡水路，西毗乍浦路，南接虹口SOHO办公楼及振华公馆，东邻申贝大厦（图1）。工程总用地面积4 570 m2，总建筑面积31 480 m2，地上建筑面积18 480 m2，地下建筑面积13 000 m2，地上18层，地下4层。场地内有1栋建于1920年的保留建筑，至今已有近百年的历史，该百年建筑是一幢独栋3层砖木结构老式花园住宅，且具有徳式特征的外廊式建筑。经过近百年岁月沧桑，建筑原貌已难以辨别，主要特征体现在折坡式屋面、清水红砖外墙配以砖雕花饰、立面连续券柱式外廊等。房屋原有建筑面积为587 m2，加建部分建筑面积为109 m2，房屋平面形式近似呈矩形，房屋南北方向总宽13.60 m，东西方向总长12.80 m，房屋总高约14.71 m。

2 平移工程总体流程

2.1 施工顺序

本项目地下4层，平均开挖深度20 m，保留建筑移位使得项目施工工况及工序复杂（图2）。项目分A、B共2个基坑，先行施工B坑围护结构及保留建筑下地下室顶板施工；将保留建筑通过平移、旋转、顶升再平移之后移位至B坑新建地下室顶板上；接着施工A坑围护结构及保留建筑下桩基；依次进行A坑地下室顺作施工及B坑地下室盖挖施工；最后拆除分隔墙，将地下室连通。

图1 项目效果图

图2 施工工况平面示意

B坑地下室开挖过程中，保留建筑在B坑首层顶板上，B坑顶板下为盖挖施工，此施工工况及工艺较为特殊，对保留建筑的保护要求较高，同时地下室开挖难度较大。

2.2 平移施工工序及平移路线

1）原附属结构拆除。

2）房屋临时加固。保留建筑临时加固内容为：原结构裂缝修补、无支撑墙体设置临时支撑、采用钢筋网抹灰加固墙体、对门窗洞口采用砌块封堵、纵横向墙体外侧设置通长的槽钢进行拉接固定。

3）下托盘梁、上托盘梁、摩擦面设计及PLC液压控制系统确定。

4）平移路线确定。此次平移首先整体向西南平移18 m，顺时针转身89.6°，顶升0.5 m，最后向西南平移28.45 m，最后向东南平移6.872 m，是目前上海老建筑平移工程中移位路线最复杂的工程之一。

3 平移施工技术难点

1）平移施工路线复杂，技术难度高。

① 本工程需平移、旋转、顶升、再平移等多种建筑移位工序，平移线路复杂，施工技术难度大。

② 平移过程中的结构安全与平移安全，下托盘梁、上托盘梁的安全性施工及设计要求高。

③ 保留建筑在移位过程中，平移（2个方向）、旋转、顶升各移位技术综合使用，摩擦面材料选择要求高，既要保证启动时摩擦因数，又要保证滑脚与钢板之间不发生相互错动，摩擦面材料选择难度大。

2）液压系统控制难度高。由于本项目的平移过程需经历平移、旋转及顶升，各施工工艺对液压控制系统的同步性要求极高，位移与力的控制要求高。

3）旋转角度大，施工难度高、风险大。旋转过程中的建筑物受力状况与平移和顶升过程相比，受力复杂、难度高、风险大，在旋转过程中隐藏的安全隐患和不确定因素也较多[1]。本工程需将建筑物顺时针旋转89.6°，旋转是整个移位过程中最难的施工内容。由于旋转施工过程中，结构受力情况在不停地变化，同时旋转有离心力，对建筑物平面位置、旋转推力以及房屋结构安全控制要求极高。

4 关键性技术措施及施工方案

4.1 平移设计

采用模拟计算对托盘结构体系及底盘结构体系的受力进行分析，对摩擦面材料进行试验比较，选取最优材料。

4.1.1 托盘结构体系设计

托盘结构体系是指移位施工中，在建筑物底部设计水平截面的上部，通过梁与加强支撑等结构，形成托住上部结构并与其一同移动的整体结构体系。建筑物上部荷载通过滑移装置由托盘结构体系传递至底盘体系。托盘结构体系主要包括由夹墙梁、抬墙梁、抱柱梁、连系梁及限位梁等组成的平面梁系。建筑物平移前需将上部平移部分与基础之间的连接切断，上部荷载全部由托盘体系托起，并进行移位。通过对每根滑道梁的荷载进行计算，根据计算结果，设计上托盘梁，抬墙梁，既保证平移施工顺利进行又保证原结构安全。

4.1.2 摩擦面材料的确定

由于滑脚为钢管制作，滑移轨道铺设厚5 mm钢板，为减小摩擦因数保证平移安全，需在滑脚与钢板之间设置一种摩擦面材料，该材料一面与滑脚接触，另一面与钢板接触（图3）。

图3 托换结构及各摩擦面剖面示意

由于2种接触面不同，材料的选择就至关重要，需保证该材料与滑脚和钢板之间无相互错动。经过反复试验确定，采用一种复合材料作为摩擦面使用，该材料厚度为10 mm，上半部分为厚7 mm橡胶，橡胶面与滑脚面接触，在试验过程中由于结构荷载大，橡胶层极易被压坏，故在橡胶层内内填厚1 mm的钢板；下半部分为厚4 mm的四氟乙烯板，该材料与钢板面接触，既减小摩擦力，又不发生相互错动。

4.2 PLC液压同步控制系统

本工程使用的液压同步控制系统单个顶推油缸额定推力1 000 kN，推移行程1 200 mm，推移速度25 mm/min，同步偏差≤1 mm。

移位控制技术是建筑物整体移位工程顺利实施的核心技术，除旋转移位外，移位控制的关键是位移同步控制技术[2]。本工程采用1台PLC控制的泵控同步液压泵站，液压泵站上有3组变频调速油泵来驱动2组推移缸，通过与安装在推移缸上的位移传感器组成闭环调速控制，实现同步推移。液压泵站自带控制操作面板，通过自动按钮或手动按钮控制达到同步推移。当推移模式在自动状态下，按操纵台推移按钮，系统通过PLC、压力传感器、位移传感器控制，来完成整个推移过程，操作简单，性能可靠。

4.3 保留建筑顶升施工

4.3.1 千斤顶的选择及布置位置

顶升过程中由于结构荷载的不均匀性，每个点的荷载均不同，为保证顶升施工，经过计算，合理地布置千斤顶与选择安全系数较大的千斤顶。顶升高度500 mm，采用带保压环的1 000 kN液压千斤顶进行顶升，千斤顶直径22 cm、高度21 cm，最大行程8 cm，约6个行程将建筑物顶升至设计高度。本工程共布置1 000 kN液压千斤顶50台，顶升千斤顶按照位置接近、荷载相似的原则进行分组（图4）。

图4 顶升千斤顶及临时支撑平面布置

4.3.2 设置临时支撑

顶升过程采用钢管混凝土垫块作为临时支撑，钢管混凝土垫块直径25 cm，高度有5、10、20 cm共3种，小于5 cm的间隙填塞各种厚度的钢板，直至填塞密实。顶升前统一调整临时垫块距离拖盘梁底面1 mm，液压千斤顶顶升时，每顶升10 mm暂停一次，临时垫块顶面增加厚10 mm钢板，直至一行程顶升完成，再将临时垫块与托盘梁底面之间空隙用薄钢板填塞密实。然后将液压千斤顶活塞收起，加高其下垫块，再将建筑物顶升2 mm，落下保压环，在保压环保险的状态下调整临时垫块，将临时垫块统一调整至距离拖盘梁底面1 mm后开始下一行程的顶升，直至达到设计标高。

4.3.3 顶升过程同步性的控制

竖向移位过程中，应根据建筑物的结构形式、整体刚度及高宽比严格控制各升降点之间的升降差。本工程施工中根据等比例控制要求采用12点同步控制，统由一台主控制器控制，运用变频调速连续控制，按设定的比例控制指令同步顶升，对应每组液压千斤顶安装1台位移传感器，通过PLC系统控制各监测点位移的同步性，保证各点顶升过程中的位移差不大于1 mm。

4.4 保留建筑旋转施工

4.4.1 千斤顶的选择及布置

本工程保留建筑旋转角度为顺时针89.6°，旋转角度较大。旋转施工过程外力施加方向需不断变化，以保持作用力方向始终与转动圆弧相切[3-4]。每次位移变化后各点的受力大小均不同。为保证旋转的顺利进行，通过模拟计算将旋转过程中的旋转推力进行计算。旋转顶推采用1 000 kN大行程液压千斤顶进行，布置点为力偶对称的布置各2台（图5、图6）。

图5 旋转推力（东西向）及千斤顶平面布置

图6 旋转推力（南北向）及千斤顶平面布置

4.4.2 旋转轴设置

由于旋转过程中会产生离心力，同时建筑旋转需要旋转点，故设置旋转轴（图7）。旋转轴是保证建筑物顺利旋转的关键装置。旋转轴为实心钢柱，下部固定于筏板基础，上部穿过墩台预留孔旋转。旋转墩台为依附于上托盘的钢筋混凝土结构。

图7 现场旋转轴

4.4.3 旋转后背设置

在建筑物旋转过程中，支撑、千斤顶与建筑物及反力后背之间夹角不断变化。因此本工程千斤顶和拖盘梁之间、顶铁与后背之间均采用铰接连接，铰接夹角不大于5°。旋转施工中，反力后背位置需频繁变动。后背设置采用在平移筏板上排孔设置固定点，将钢柱插入洞口，用槽钢制作后背，一端与钢柱连接，另一端与千斤顶连接（图8）。

图8 现场建筑旋转施工

5 结语

1）本工程保留建筑平移路线复杂，其中旋转和顶升难度最大。移位施工中通过选用先进的摩擦面材料、合理的铰接后背和固定旋转轴、精确控制的PLC同步系统等多重有效手段[5]，成功实施了保留建筑的平移、旋转和顶升，为今后类似移位工程积累了宝贵的经验。

2）PLC液压同步控制系统作为整个平移过程中的动力控制系统，对整个建筑的平移起到了关键的作用，通过荷载、位移的双重控制，自动的液压控制系统将数据实时反映；通过设置力的差异临界值，位移差的临界值，做到了对保留建筑平移过程中动力系统的全控制，保证了平移的顺利施工。

3）保留建筑平移到位后，经复核，保留建筑水平位置及标高偏差均满足规范要求，检查上部结构未发现影响结构安全的裂缝，结构构件受力情况正常稳定，本次平移施工未对保留建筑结构造成损伤。

4）保留建筑移位的成功实施对今后城市中心的项目开发提供了丰富的施工经验，既保留了原建筑的历史又不影响新建筑的建造，给今后市中心的城市开发提供了宝贵经验。