[摘要] 在很多人看来,搬家是件困难事,更何况是将整栋楼房整体搬动。不过,这样的“最牛搬家”在不少工程中出现。
平移前
平移后
在很多人看来,搬家是件困难事,更何况是将整栋楼房整体搬动。不过,这样的“最牛搬家”在不少工程中出现。2019年12月30日,济南8000吨的五层办公楼,三天被平移了24.45米,而且一边平移,一边还有人在上面办公,令人称叹。
重则几千吨的大高楼怎么会被平移?背后的强大阵容来自哪里?还搬过哪些更大更难的建筑?为什么一定要平移建筑?平移一栋楼得花多少钱?针对这一系列相关问题,记者进行了揭秘。
难在哪里? 光准备就用了3个月
将济南大东环上五层办公楼顺利“搬走”的,是山东建固特种专业工程有限公司。而这家公司早在2002年就依托山东建筑大学工程鉴定加固研究院成立了。
简单来说,这栋8000吨大楼的平移,一方面要靠这个研究院承担项目设计,另一方面则要靠这家公司来具体施工。1月3日上午9:30,齐鲁晚报·齐鲁壹点记者见到了山东建筑大学工程鉴定加固研究院院长、教授张鑫。
谈起这栋8000吨办公楼的平移,张鑫就像是谈起了一件最平常不过的事儿,“从技术上来说,我们认为这个没什么难度,既不是体量最大的,也不是平移距离最远的,比之前平移的建筑容易多了。”
即便如此,能保证大楼在平移过后,就像没发生过一样,也绝非易事。“移走大楼只用了三天,但前期的准备工作,设计及施工团队用了将近三个月。”张鑫说。
用推还是拉? 必须受力均匀位移同步
张鑫告诉齐鲁晚报·齐鲁壹点记者,混凝土拌和站办公楼的平移有两大难点,一是这里的地基条件不是很好,“为防止平移时地基发生不均匀沉降,根据它的地质条件,我们对地基进行了特殊处理:在轨道下打了防沉桩,以保证平移过程中的沉降均匀。”张鑫说,需不需要打防沉桩,实际上需要参照控制标准,根据地质条件来判断。
另外一大难点是,由于大楼是沿纵向平移,所以各个牵引点的各个位移必须要保持同步。因此,研究团队专门研发了新的整个PLC多点控制的液压系统,来保证整个平移过程中的受力均匀、位移同步。
一栋如此体量的大楼,究竟需要怎样的牵引力,才能将它平移开来呢?“你提的这个问题,是这个项目的一大创新点。”张鑫说,一般的建筑物平移,要么在后面推,要么在前面牵引,“而大东环项目,虽然层数不高,但是每个柱子的荷载比较大,所以在后边单独加了推力。”
平移安全吗? 在里面放心办公就行
决定整栋大楼能不能移位的条件,包括托换等核心技术。“因为整个楼要从地基处截断,截断后如何保证楼的安全,这时就要托换,把它的重量通过托换结构,转移到我们平移用的滚轴上。”
张鑫说,除此之外就是牵引,比如怎样设计这个牵引力,又推又拉该怎么组合,怎么保证平移过程中不发生不均匀沉降,平移期间如何保证各个点同步移动。“之所以能移走整栋大楼,实际上就相当于在大楼底下加了个托盘,托盘放在滚轴上面,然后再平移走。”
有人在移动的建筑里走动和办公,会不会对施工造成影响?“平移过程中,我们只是将一层作为施工面,二层以上都可以办公。当然,在施工之前,我们首先要将楼上人的重量考虑进去。”张鑫说。
从1998年起,他们负责的每个平移项目,基本上都是不停止办公的。说到这里,张鑫举了个例子:“比如2000年的临沂国家安全局办公楼,根本不允许停止办公。我们有信心保证项目平移过程中的安全。”
要花多少钱? 是新建楼房的3-5成
1月3日,齐鲁晚报·齐鲁壹点刊发的《8000吨大楼三天“走”了24.45米》引发读者热议,有人疑问:移动一栋大楼,大概需要花费多少钱?
“移动一栋大楼,肯定要比建造一栋大楼便宜多了。”张鑫表示,他们曾统计移动过的大楼,费用大概是新建大楼的30%-50%。这也就意味着,如果新建一栋楼需要1000万,移动这栋楼只需要花费300万至500万。
张鑫告诉齐鲁晚报·齐鲁壹点记者,费用之外,实际上还有一些间接的效益。举例来说,一方面,建造一栋大楼期间,需要给员工租房子办公,租房产生的费用,估计就能赶上移楼的钱了；另一方面,若是拆除这栋楼,就会产生不可再生的建筑垃圾,造成资源浪费。与此同时还会产生粉尘、噪声污染。
技术有多先进? 原地托换是个大创新
“怎么才能把楼顶起来,又是怎样将滚轴放上去的?我认为,这是我国移楼工作者的一大创新。”说到这里,张鑫举了个例子,“我们写论文投到国外杂志上,对方回复说很吸引人、很好,但是英语不好,让把中文发过来,他们找人帮忙翻译成英语。我问为什么,他们说你写得不对,你不顶起来怎么把楼移走?”
张鑫说,因为国外移楼技术,都要先将楼房顶起来,然后再放滚轴。“但是我们是原地托换,一般不将楼顶起来,这也是我们的一大创新。不顶起来也就减少了费用,增加了安全性。”
怎么进行原地托换?我们是先打好下轨道,下轨道上放滚轴,滚轴上面再浇托换梁,浇完之后等都达到设计强度了,最后把柱子原位截断,建筑物的重量自然就通过托换结构落到滚轴上去了。
相比国外将楼房顶起来,我国原地托换楼房的好处显而易见。“造价低和安全性高。”张鑫说,如果将楼房顶起来,楼房的安全风险也就增加了。同样,多一道工序,造价也就提高了。
平移有啥意义? 在于能保护历史建筑
这样做的最大意义是什么?“我认为最大的意义就在于保护历史建筑。对于一些优秀的历史建筑或文物建筑,它有很多重要的文化价值。通过平移保护,可以解决现在城市建设过程中拆除与保护的矛盾。很多历史文物、建筑,不能用钱来衡量。”张鑫说,因为城市的记忆,促进了文化的传承。
2005年,因纬六路拓宽,需要将济南市纬六路27号的“老洋行”向西平移15米。张鑫认为,“老洋行”反映了济南20世纪初古城开埠时期的城市面貌,通过整体平移将其完整保留下来,对了解泉城发展历史与传承文脉有着十分重要的作用。“此次平移工程,是我省首次进行历史建筑平移。”
平移后的大楼, 正在进行地基填充
1月3日下午,齐鲁晚报·齐鲁壹点记者再次来到济南绕城高速公路二环线东环段(“大东环”)东侧的移楼现场,虽然天气比较寒冷,但是施工人员热情高涨。一楼地基的填充是目前的重要工作。一辆辆拉满土的三轮车正灵活地在一层穿梭。
齐鲁晚报·齐鲁壹点记者随后去2到5层查看办公楼情况,此时的工作人员正在紧张工作中,楼道间也非常干净。记者在办公楼顶层能清楚看到济南大东环道路正在进行路基铺设作业,而办公楼移动后,已经不影响大东环道路的修建。
山东建筑大学土木工程学院副教授夏风敏是本次移楼的技术总指挥、方案设计负责人,“8000吨的庞然大物移动达到毫米级,在进行移楼前,我们有一款专门的软件,因为每栋楼位置的点控都不一样,所以在原来通用的版本上进行修改和优化,这款软件的作用是对移楼的千斤顶进行控制。”
高楼平移的关键在于一个“平”,只有保证上轨道低端、下轨道梁顶端的槽钢有足够的平整度,才能减少水平牵引力,同时减少楼房的震动。在电脑运行中设定平整度控制目标为1毫米高差。
“铺好滚轴后,再铺上轨道梁槽钢,所以滚轴的支撑非常可靠,平整度控制得非常成功。”山东建筑大学鉴定加固研究院高级工程师谭天乐说。
山东建筑大学鉴定加固研究院的现场施工负责人王新安说,接下来,新建地基、室外工程、配套设施等将陆续开展,按照计划,整个工程还需要15到20天,“春节前将全部完工。”
“移位后就进行柱与新基础的连接,室内外地面的恢复,设备设施的连接。目前,水电暖还没有完全连接完成。”夏风敏介绍,“很多朋友很关心我们在平移过程中上厕所问题,当时上下水不是太方便,软管的上下水流量是有限的。换句话说上厕所小的没问题,大的需要限制一下,哈哈。”
第一次平移也曾遇尴尬
28年主导40多次移位,没碰碎过一处
为什么选择这个专业方向?
山东建筑大学工程鉴定加固研究院院长、教授张鑫表示,“应该是我在清华大学读研的时候,当时听系主任开过一个会议,中间就提到了怎么提升功能加固,工作以后发现有市场需求,并不断有人委托加固、改造的项目,源于这个契机。”
牵引系统装好了，建筑物却没动
“在既有建筑加固改造、平移、纠倾等方向,我们处于国际领先水平。”张鑫说,市场有这部分需求,他们要以需求为导向。
下一步努力方向在哪里?张鑫说,“现在我们的平移技术,又拓展到了既有建筑地下空间开发。现在的情况是,这个楼截断托起来移走了,如果托起来不移走,就可以向下挖地下室。”
“举例来说,我们有个老商埠工程,就是在这栋楼原址不动的情况下,向下挖了三层地下室。开发既有建筑的地下空间,是我们今后主要方向。”张鑫还说,“一个建筑物歪了,我们可以将它截断顶起、纠倾,这也是我们以后努力的方向。”
张鑫回忆,他们完成的第一个建筑物移位工程,是河北省曲周县农业局办公楼的平移。平移的原因是由于需要进行道路拓宽,他们将这栋建筑平移了8.5米。
张鑫告诉记者,由于是首次施工,他在正式施工之前的半个多月没睡着觉,“那时候工程经验缺乏,托换、滚轴、牵引等方面的问题想了又想,挨个攻关。”
即便如此,这支初次上“战场”的团队,还是在首次施工时遇到尴尬。“我对这件事的印象非常深刻,因为牵引系统等全都安装好了,但建筑物就是没有动,当时非常尴尬。”张鑫说,实际上,他们已经在设计理论值的基础上增加了,但距离现实的操作还有一定差距,“后来数值又增加了一倍,建筑物才开始移动的。”
张鑫还提到,房屋究竟该如何移动,他们是全国第一个公布研究成果的团队,“当时身边人阻止我,但为了让更多人少吃点亏,我们还是决定公布出来,让大家受益。”
不光能平移建筑，还能纠偏烟囱
自1992年山东建筑大学工程鉴定加固研究院成立以来,他们共主导完成了40余项移位工程,其中不乏世界最重的、最高的,或是移动距离最远的建筑。
张鑫向记者介绍,我国正处于大规模基础设施建设时期,已建成的既有建筑面积已超过六百亿平方米,“由于超过设计使用年限,原设计标准偏低或施工缺陷等原因,30%-50%的既有建筑出现安全性降低或功能衰退,因此亟需对既有建筑进行鉴定、加固与改造,以提升其使用功能,延长其使用寿命,提高其抵御灾害的能力。”
在建筑物鉴定加固改造领域,有许多科学技术问题继续进行创新和攻关。“我们团队于1992年组织成立了山东建筑大学工程鉴定加固研究所,长期致力于该领域的科学研究和技术研发。”张鑫说,值得一提的是,2002年,还依托研究院成立了山东建固特种专业工程有限公司。
“20多年来,研究所已经发展成了集教学、科研、技术开发服务、工程鉴定、加固改造、建筑物移位等产学研一体化的高新技术企业。”张鑫说,不光如此,他们还可以帮建筑物纠倾。简单理解就是,能将歪了的建筑物正过来。
说到这里,张鑫还举了个例子,陵县圣源热电厂烟囱高为120m,建成后7个月的观测,该烟囱向西南倾斜量达538.5mm,倾斜率达到4.5‰,已超出国家有关规范的要求关于高耸建筑物倾斜率2‰的要求。“我们采用降水纠偏法对该烟囱进行成功纠偏,是目前国内外纠偏最高的构筑物。”
“政府叫它‘四不像’,我叫它‘产学研一体化’。”据张鑫介绍,团队共有106人,其中教授、副教授、博士等30多人,国家一级注册结构工程师等30多人,此外还有40多位工程技术人员,也就是在工地的具体施工人员。
当前,研究院已完成了几十项国家、省、部级课题,其中“建筑物移位改造工程新技术及应用”获2014年度国家技术发明二等奖。“搞研究的、上课的及搞技术推广的、应用的是一帮人。我们的研究成果,亲手将它用到工程中去了。”张鑫说。
对于建筑物安全,张鑫自豪地说,“28年来,我们团队就是以加固改造作为基础,因此没有遇到过很大的事故或者难题,也没有碰碎过。”
“我们单位还有个别称,叫‘建筑医院’,就是给房子看病。只要是房屋建筑有什么疑难杂症,都可以找我们进行处理。”张鑫笑着说。
看看这些年,山东“搬家”的建筑
我国建筑物平移标志工程
移位时间:2000年
2000年底,为了不影响规划的“临沂市人民广场”的建设,同是也为了节省投资、减少污染,临沂市国安局办公楼整体平移。
该建筑为8层框架结构,钢筋混凝土独立基础。其先向西平移96.9米,再向南平移74.5米,总移动距离171.4米,平移共用25天,平均速度为1.5-2.0m/h。
该工程技术复杂程度非常高,是当时国内平移建筑物最高、高层建筑平移距离最远的平移工程,是我国建筑物整体平移的标志性工程。
济南纬六路“老洋行” 山东首次历史建筑平移
移位时间:2005年
位于济南市纬六路27号的“老洋行”建于1919年,是济南商埠区保存较完整、具有南欧巴洛克建筑风格的早期代表性历史建筑。
该建筑为二层带阁楼砖木结构,木结构楼、屋盖,建筑面积约600平方米。2005年,因纬六路拓宽,将其向西平移15米。
“老洋行”反映了济南20世纪初古城开埠时期城市面貌,通过整体平移将其完整保留下来,对了解泉城发展历史与传承文脉有着十分重要的作用。此次平移工程是山东省首次进行历史建筑平移,同时在国内首次将隔震技术应用于历史建筑平移保护就位连接中。
莱芜开发区管委会综合楼 地上高15层
移位时间:2006年
2006年12月,莱芜高新技术产业开发区管委会综合楼整体平移。
该建筑为框架—剪力墙结构,由主楼和裙楼两部分组成,主楼地下1层、地上15层,裙楼地下1层、地上3层,长72.8米,宽41.3米,总建筑面积24000平方米,总高度67.6米,建筑总物重35000吨。
济南宏济堂西号 增设隔震和地下室
移位时间:2008年
济南市宏济堂经二路药店建于1920年,至今已有近90年的历史,该建筑为两层砖木结构,墙下条形基础,由南楼和北楼组成,南楼建筑面积约320平方米,北楼建筑面积约160平方米。
2008年3月,因经二路拓宽改造,同时出于保护历史建筑的需要,对该建筑实施平移保护,先向北平移11.8米,旋转3.8度,再向东平移16.6米,建筑物平移到位后,再整体顶升0.4米。同时移位工程中,对老建筑进行了隔震连接、增设地下室。
济南市“老别墅” 整体迁移28公里
移位时间:2009年
原位于济南市经八纬一路一老别墅,为一层带阁楼砖木结构,占地面积约135平方米,总重320吨,距今已有80余年历史。
2009年3月1日,山东建筑大学工程鉴定加固研究所在国内首次采用大距离原样整体迁移技术将其迁移28公里,此工程是我国建筑物整体迁移技术发展的一个重大突破。此次迁移使用法国NICOLAS自带动力大型液压平板拖车,此次拖运共使用2列20组车板,车轮共计128个。
该建筑原位于繁华市区,为了尽量减轻道路交通压力,对运输线路进行了详细勘察,迁移于当年3月1日21:38开始,迁移过程中,老别墅四次穿过街天桥,三过立交,于3月2日11:43安全到达山东建筑大学新校区。整个迁移过程历时14小时,迁移距离为28公里。
