整體頂升技術(shù)在房屋改建工程中的應(yīng)用

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簡介： 某工程因使用上的需要，采用結(jié)構(gòu)體系的轉(zhuǎn)換的方法對房屋進(jìn)行整體頂升1.78m，并增加一層樓板。不僅使首層恢復(fù)了使用功能而且增加了地下停車場。
關(guān)鍵字：整體頂升 房屋改建 現(xiàn)場施工

整體頂升技術(shù)主要是包柱式托換承臺或墻體夾梁體系支承2層以上樓層的荷載，并將荷載傳遞給支承頂升體系，通過在嚴(yán)密監(jiān)測控制下的逐步頂升，將房屋升高至設(shè)計高度。
1、工程概況
　　該大樓位于國道公路邊，為7層半辦公大樓，框架結(jié)構(gòu)。柱下群樁基礎(chǔ)，首層層高5米，由于國道擴建，路面升高，導(dǎo)致首層處于半地下狀態(tài)，為恢復(fù)商鋪功能的同時，增加一層地下停車場。
    由于該大樓還在使用，要求2層以上在工程施工中能照常使用，工期盡可能短，頂升要確保安全，對原結(jié)構(gòu)盡量少破壞。
2、方案設(shè)計應(yīng)考慮的因素
　　1)該大樓建成后經(jīng)歷了一次沉降變形過程，結(jié)構(gòu)中除正常的內(nèi)力外，還積累了一定的變形所產(chǎn)生的應(yīng)力，在頂升斷柱時，這些應(yīng)力的釋放，對托換體系、支撐體系及原結(jié)構(gòu)都有影響，故所設(shè)計的體系必須能承受此種影響，平緩地將應(yīng)力釋放。
　　2)頂升過程中應(yīng)考慮并盡量消除頂升力的不平衡或基礎(chǔ)沉降對結(jié)構(gòu)和頂升的不利影響。
　　3)由于上部結(jié)構(gòu)質(zhì)量不均勻，為防止在頂升中可能出現(xiàn)的平移、扭轉(zhuǎn)、傾斜，必須考慮房屋重心與所有頂升力合力的作用點要重合。
　　4)在頂升運動中，房屋重心升高，解決支撐體系的穩(wěn)定，也是方案設(shè)計的核心問題。
3、方案的確定和設(shè)計
3.1  基礎(chǔ)支墊體系
　　原基礎(chǔ)為灌注樁群樁基礎(chǔ)，由于該大樓使用已超過10年，承載能力有所提高，約增大8%～10%，盡管升高后業(yè)主需要增加1層，但是由于基礎(chǔ)承載力的提高及擬建地下室處向下挖土800㎜，大樓拔高后增加的荷載不大，故原基礎(chǔ)不需要加固。
3.2  托換體系
　　是通過原結(jié)構(gòu)柱子界面與托換結(jié)構(gòu)界面的連接傳遞，能有效安全地將2層以上荷載托起來，托換結(jié)構(gòu)可有鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)、鋼結(jié)構(gòu)。
　　鋼結(jié)構(gòu)變形少，與原結(jié)構(gòu)界面連接為新舊混凝土連接，通過新舊混凝土界面摩阻力、機械咬合力、鋼筋桶箍和錨筋的作用，可安全可靠地將荷載傳至新結(jié)構(gòu)，優(yōu)點是對原結(jié)構(gòu)盡量破壞少，可利用原結(jié)構(gòu)周邊界面。
　　鋼結(jié)構(gòu)變形較大，與原結(jié)構(gòu)界面連接為鋼與混凝土連接，需大量穿越原結(jié)構(gòu)，通過螺栓抗剪來傳遞荷載至新結(jié)構(gòu)、缺點是對原結(jié)構(gòu)損傷較大。
　　該大樓柱平均軸力為3000kN剪力墻荷載超過5000kN，這樣的托換量不適宜對原結(jié)構(gòu)有太大的創(chuàng)傷。本工程采用了包柱式鋼筋混凝土托換承臺，以及承臺與承臺之間設(shè)置連系梁，組合成為剛性較大的托換底盤。
原框架柱實測混凝土強度達(dá)到C20，符合結(jié)構(gòu)加固規(guī)范對原結(jié)構(gòu)的要求，幫托換承臺混凝土強度設(shè)計為C25，高度設(shè)計在±0.00處，為保證新舊混凝土連接良好，采用了適量的錨筋。
3.3  支承頂升體系
　　該體系主要是將托換底盤上的荷載傳遞至基礎(chǔ)上，在頂升運動中不能失穩(wěn)，并能有效抵抗水平力。本工程采用了組合鋼管支撐結(jié)構(gòu)。
　　在托換承臺4個角各放置φ168㎜單個鋼管墊塊，鋼管墊塊根據(jù)千斤頂行程設(shè)計成標(biāo)準(zhǔn)高度450㎜及220㎜兩種，柱的兩側(cè)放置千斤頂，在頂升以后，千斤頂上放置φ168㎜鋼管墊塊，在支頂位置處的托換承臺上埋設(shè)鋼板及螺栓，以便與墊塊連接。為安全起見，在斷柱頂升后，在柱中也設(shè)置一鋼管支撐，橫向墊塊與墊塊之間采用連接鋼板，豎向墊塊采用法蘭盤、螺栓連接，并采用φ16㎜鋼筋作為支撐之間的斜向拉桿，通過這些手段解決了支頂?shù)臋M向抵抗力和失穩(wěn)問題。
　　墊塊直接支承于原承臺上，為了統(tǒng)一標(biāo)高，在承臺上設(shè)置鋼筋混凝土墩作為墊塊支頂?shù)闹ё?，混凝土墩高度根?jù)現(xiàn)場實際情況而定。
4  頂升施工
　　首先，必須進(jìn)行鋼筋混凝土土墩的施工，然后是托換承臺及連梁的施工，最關(guān)鍵的是要做好承臺與柱接觸處新舊混凝土界而的處理、入柱錨筋的施工，千斤頂就位。在斷柱前要進(jìn)行試頂，以檢查托換承臺的質(zhì)量，在確定承臺、混凝土土墩及千斤頂都滿足設(shè)計要求后，將柱斷開，并馬上墊上鋼管墊塊。
　　頂升時每級頂升量根據(jù)現(xiàn)場情況可定為5～20㎜，每2項個千斤頂?shù)男谐碳纯蓪摪鍓|塊換成標(biāo)準(zhǔn)型鋼墊塊，并進(jìn)行橫向、豎向的墊塊連接。在頂升過程中不斷重復(fù)以上程序，直到頂升至設(shè)計標(biāo)高，墊緊、連接所有墊塊，并進(jìn)行接柱。在新設(shè)計的±0.00標(biāo)高處將鋼筋留出，待柱混凝土強度達(dá)到設(shè)計要求后，開始進(jìn)行墊塊拆卸，承臺及連梁的拆除及首層樓板的施工。整體頂升的施工必須注意以下幾個問題：
4.1  監(jiān)測系統(tǒng)的布置
　　在樓房的頂升中，必須注意樓房，是否發(fā)生平移、扭轉(zhuǎn)、傾斜，承臺支撐系統(tǒng)的情況，基礎(chǔ)是否發(fā)生沉降，如不控制和及時糾正這些問題，則可導(dǎo)致災(zāi)難性后果的出現(xiàn)，故采用了人工、儀器、電腦相結(jié)合的做法，在每柱設(shè)1貼尺，由各柱施工人員對每級頂升量、鋼管垂直度和形態(tài)、整個頂升體系、托換承臺情況進(jìn)行監(jiān)測，在大樓四周及大樓內(nèi)部設(shè)置足夠的水準(zhǔn)儀，對每條柱的升降情況和基礎(chǔ)情況進(jìn)行監(jiān)測，在大樓四周設(shè)置經(jīng)緯儀，對大樓的位移、傾斜情況進(jìn)行監(jiān)測，并將所有儀器的監(jiān)測輸入電腦，通過電腦的匯總、分析與人工觀測結(jié)果進(jìn)行比較，作為繼續(xù)頂升的決策依據(jù)，及時發(fā)現(xiàn)問題，采取相應(yīng)措施進(jìn)行糾正，確保安全和工程的順利進(jìn)行，并隨時進(jìn)行2層以上樓房裂縫情況的監(jiān)測。
4.2  頂升量和頂升壓力的控制
　　為使托換底盤能作為一個平面一起升高，每柱頂升量必須相同，相鄰兩柱的頂升量差值不能大于1‰。采取頂升量和頂升壓力雙控制的措施（每級頂升量和千斤頂最大、最小壓力值的限制），將每柱頂升量差距減至最小，從而確保了上部結(jié)構(gòu)不產(chǎn)生過大的次應(yīng)力，結(jié)構(gòu)不受破壞。
4.3  型鋼支頂?shù)陌惭b
　　支頂安裝質(zhì)量關(guān)系到工程的成敗，墊塊支座處用于硬性砂漿找平，墊塊就位時采用吊錘進(jìn)行垂直度較正，墊塊法蘭盤間用螺栓連接好，斜拉鋼筋點要在法蘭盤上，嚴(yán)禁焊在鋼管上，施工過程中也必須注意不能碰撞鋼管，以防變形和失穩(wěn)。