将一座重达7500吨的大楼“搬到”500米之外,还要“毫发无损”,这一场景发生在近日的海南省。用时5个小时,山东建筑大学工程团队完成了这一罕见的举动,并创造了国内最大的拖车迁移单体工程,也是世界首例使用扇形布置拖车迁移的最大、最重工程。
给摩天大楼“搬家”,挑战在哪里?如何实现?为此,科技日报记者采访了山东建筑大学教授、建筑加固结构改造与地下空间工程教育部重点实验室主任张鑫。
涉及到多学科的系统工程
(相关资料图)
因为海岸线环境保护需要,海南红塘湾当地的一座酒店要被拆除,但其拆除重建成本昂贵,而平移成本仅为拆除重建成本的一半,因此,酒店方找到了张鑫教授团队。
30年来,团队以山东建筑大学工程鉴定加固研究院为阵地,已累计为46座建筑平移“搬家”,曾获国家技术发明奖二等奖、教育部技术发明一等奖等众多国家级、省部级大奖,积累了大量经验。
2000年,该团队曾将山东临沂一栋8层办公楼“挪动”170多米,惊艳建筑行业,此举也奠定了这支团队在建筑平移领域的领先地位。
不过,即便如此,当拿到酒店的建筑图纸时,他们也犯了难。该建筑物总重7500吨,需要移动到500米之外。
张鑫向记者表示,这座酒店是一座接近L形或者说是扇形的平面,相比以往的规则建筑,这座不规则建筑上部结构的重量是不均匀的,平移过程中要通过车辆把不均匀的荷载顺利承担住,在整个平移过程中,建筑物要保持水平,是工程的一大难点。
把老建筑从原基础上切割分离,直接装车,移动到指定位置,这就是建筑物平移技术。而“搬走”一栋大楼,涉及多少个学科?
张鑫告诉记者,建筑结构的截断、托换,以及移到位后的连接是结构工程专业的工作;地基的处理、沉降的控制、建筑物的纠偏则涉及岩土工程专业;而移到位之后加固建筑所用的无机黏结剂,就需要材料工程专业的人来攻关了。
为了运送这个不规则的庞然大物,张鑫团队计划把建筑物放在液压平板拖车上进行平移,每辆车有16个能够独立转向的轮子,可以实现平移移动、原地转圈等各种极限运输要求,但是整个楼重量太大,一个拖车远远达不到需求。
几十次试验探索出最优方案
“平移路线最好是直线,而要实现直线移动,其中最理想的方案就是所有车辆的行驶方向都是一个方向。”山东建筑大学加固院设计二所副所长谭天乐说,“但如果所有车辆行驶方向是一个方向,有一些车辆在行驶过程中就会和自身的结构柱发生冲突,通过计算,我们发现同一个方向布车的方案是行不通的。”
一个拖车拉不动,同向布车行不通。过去的经验不能满足现在的工程情况,张鑫团队通过对建筑物主要受力点进行分析,通过大量计算,历经3个月的时间,终于找到了最优解决方案。
“我们最终选用了扇形的布车方式,车辆的方向和柱网的方向是一致的。”张鑫表示,“该方案受力合理,同时采用这种横向布车方案的话,比较节约成本,节约车辆。”
车轴是保持液压平板拖车移动稳定的关键,一个轴可以承担建筑物50吨的重量。由于不规则建筑物体积大、重量沉,张鑫团队首次选用256轴的平板车对建筑物进行拖移,而且每个车轴都用计算机提前设定好路线。
车终于能动了,但是现场500米的行车路线坑坑洼洼,怎样让车“背着”建筑物动得又稳又好?张鑫团队又开始实验。
谭天乐介绍:“我们团队设计的平移路线是沿着一个平面进行平移,这样要对原有场地低的地方填平,高的地方挖去,另外场地要压密实一些,在上面做一层水稳层,平移之前要进行整个场地的试路,让车辆运着配重在整个场地上走完一遍后,确保场地在平移过程中能够满足此次平移项目的要求。”
难题虽然解决了,但在平移之前,哪怕完成过46次平移工程的张鑫团队依然每天要对搬移的建筑物进行精密的测试,丝毫不敢懈怠。张鑫坦言:“每个工程都要反复推敲、分析、计算,每个工程还都是非常紧张的,像这种平移工程风险也比较大,紧张到难以入眠,那是常事。”
平移的日子终于来到,在张鑫团队的精密配合下,历经5个小时,酒店整体被顺利“搬到”了500米外的预制点。
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