章柏林

上海天演建筑物移位工程股份有限公司 上海 200336

建筑是一個(gè)時(shí)代的記憶，是一座城市文化和內(nèi)涵的載體，也是一個(gè)時(shí)期歷史的紀(jì)念碑。上海音樂廳是歐式古典建筑的藝術(shù)風(fēng)格，而上海玉佛禪寺大雄寶殿是外觀二層的仿宋宮殿式建筑，二者代表了20世紀(jì)初“大上?！辈煌慕ㄖ幕?，它們同屬上海市優(yōu)秀歷史保護(hù)建筑，都是上海近現(xiàn)代歷史建筑的典型代表，其建筑風(fēng)格都具有較高的歷史、科學(xué)和藝術(shù)價(jià)值。從2003年上海音樂廳平移頂升工程到2017年玉佛禪寺大雄寶殿平移頂升工程已經(jīng)歷經(jīng)14載，建筑物移位技術(shù)也在不斷地更新升級(jí)[1-4]，本文通過2個(gè)建筑的移位技術(shù)比較來說明移位技術(shù)的發(fā)展變化。

1 簡述

1.1 上海音樂廳

上海音樂廳（原名南京大戲院）位于上海市延安東路523號(hào)，建于1930年，建筑總體上以歐洲傳統(tǒng)風(fēng)格為主。上海音樂廳長48.76 m、寬27.56 m、高21 m，3層、局部4層結(jié)構(gòu)。占地面積1 254 m2，建筑面積約3 000 m2。

音樂廳結(jié)構(gòu)總體上為混合結(jié)構(gòu)。舞臺(tái)部分采用筏板基礎(chǔ)，其余主要采用現(xiàn)澆鋼筋混凝土單柱、多柱獨(dú)立基礎(chǔ)及現(xiàn)澆鋼筋混凝土筏板基礎(chǔ)。其中樓座兩側(cè)多柱獨(dú)立基礎(chǔ)下采用木方樁基礎(chǔ)，樓座位置有2榀鋼桁梁，跨度為21.5 m，梁高2.5 m。其他梁全部采用現(xiàn)澆鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，均為現(xiàn)澆樓板。觀眾席上方屋面采用彩鋼板屋面和平瓦屋面，共計(jì)7榀三角形木屋架。石膏天花板上飾有精致的花紋，是文物保護(hù)的重點(diǎn)部位，其結(jié)構(gòu)為懸掛結(jié)構(gòu)。

根據(jù)規(guī)劃要求，將音樂廳由現(xiàn)址斜向平移至原龍門路、寧海西路路口，2002年12月開始進(jìn)行平移頂升施工，先頂升1.70 m，斜向平移66.46 m，再次頂升1.68 m，于2003年7月完工（圖1、圖2）。

圖2 上海音樂廳新顏

1.2 玉佛禪寺——大雄寶殿

上海名剎——玉佛禪寺，位于上海市普陀區(qū)安遠(yuǎn)路170號(hào)，安遠(yuǎn)路江寧路口，主體建筑1918—1928年建成。大雄寶殿是玉佛禪寺中的主殿，單層建筑，其東西長5間，面闊為24 m，南北深6間，進(jìn)深為18.34 m，建筑面積約440 m2，臺(tái)基高0.96 m，脊高18.27 m。

大雄寶殿為磚木結(jié)構(gòu)，整個(gè)臺(tái)基曾經(jīng)過修繕，新鋪青色地磚，原磉石、鼓磴多數(shù)還保留著。承重結(jié)構(gòu)均為抬梁式木構(gòu)架，屋架為歇山式木構(gòu)架。東、西山墻均采用實(shí)心黏土青磚砌筑，木結(jié)構(gòu)主要采用抬梁式結(jié)構(gòu)體系，在臺(tái)基上筑礎(chǔ)，立木柱，上施梁木方，梁上疊梁，逐級(jí)升高構(gòu)成舉架，舉架向上支撐橫向桁（檁），桁上架椽，椽上鋪木望板，再苫背覆瓦。外圍墻體主要采用黏土青磚砌筑，黏土青磚砌筑主要采用石灰混合砂漿，局部后砌黏土紅磚采用水泥混合砂漿砌筑。大雄寶殿重點(diǎn)保護(hù)的是殿中央的三尊大佛、背面的觀音和大型海島壁塑、東西兩側(cè)的二十諸天像以及東西外墻鑲嵌著的十八羅漢石刻像。

根據(jù)規(guī)劃要求，大雄寶殿由現(xiàn)址向北平移30.66 m，頂升0.85 m（圖3），于2017年5月開工，10月完工。

圖3 大雄寶殿平移到位

2 技術(shù)分析與比較

我國的建筑物移位技術(shù)開始于20世紀(jì)80年代，自2000年以后，移位技術(shù)快速發(fā)展，經(jīng)過近20 a的發(fā)展。如今該技術(shù)主要包含了五大關(guān)鍵技術(shù)：同步控制液壓技術(shù)、結(jié)構(gòu)托換技術(shù)、臨時(shí)加固技術(shù)、實(shí)時(shí)監(jiān)測技術(shù)、就位連接技術(shù)。這些技術(shù)在不斷地實(shí)踐探索過程中，逐步完善，也朝著更為可靠、安全、經(jīng)濟(jì)、綠色環(huán)保的方向發(fā)展。

2.1 同步控制液壓技術(shù)

同步控制液壓技術(shù)包含了同步控制系統(tǒng)和移位控制技術(shù)，同步控制系統(tǒng)是一整套設(shè)備系統(tǒng)，由液壓系統(tǒng)、傳感器、計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)等幾個(gè)部分組成。液壓系統(tǒng)通過傳感器由計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)進(jìn)行控制，可以全自動(dòng)完成同步位移，實(shí)現(xiàn)力和位移控制、操作閉鎖、過程顯示、故障報(bào)警等多種功能。上海音樂廳是我國國內(nèi)首次將PLC液壓同步控制系統(tǒng)用在建筑物的平移頂升工程中的項(xiàng)目（表1）。

表1 同步控制系統(tǒng)的比較

移位控制技術(shù)是把同步控制系統(tǒng)應(yīng)用在建筑結(jié)構(gòu)施工上產(chǎn)生的技術(shù)，在移位技術(shù)中有同步平移和同步頂升作業(yè)2種功能。音樂廳采用的平移技術(shù)一直沿用至今，頂推后背的設(shè)計(jì)理念是其可活動(dòng)性，解決滑道過長、頂推墊塊過長產(chǎn)生的不安全及成本投入過大等問題，后背的形式由原來的鋼牛腿變?yōu)榱舜笮蹖毜畹牟邃N式頂推后背。音樂廳采用了4個(gè)頂推控制點(diǎn)，大雄寶殿采用了3個(gè)頂推控制點(diǎn)。

音樂廳平移頂升時(shí)采用了59臺(tái)千斤頂和59個(gè)臨時(shí)支撐形成頂升系統(tǒng)，形成頂—落—頂?shù)难h(huán)作業(yè)，而落在臨時(shí)支撐上時(shí)因壓縮量不一致會(huì)使得上部結(jié)構(gòu)產(chǎn)生附加內(nèi)力，這也在監(jiān)測過程中得到了驗(yàn)證，很多應(yīng)變超過了300 με。該項(xiàng)目之后，PLC同步控制液壓在橋梁頂升領(lǐng)域得到了極大的發(fā)展，同步頂升技術(shù)進(jìn)行了2次大的技術(shù)升級(jí)改造：第1次是在2009年，在濟(jì)南燕山立交頂升工程中成功采用了隨動(dòng)頂升技術(shù)，解決了混凝土臨時(shí)支撐在頂升過程中不能跟蹤保護(hù)的安全問題；在頂升高度不斷增長的情況下，2012年，第2次升級(jí)改造在成都二環(huán)路雙楠立交、紅牌樓立交及交大立交頂升工程中成功采用了交替頂升技術(shù)，該技術(shù)實(shí)現(xiàn)了全過程主動(dòng)頂升，沒有降落在臨時(shí)支撐上被動(dòng)受力的過程，做到了頂升全過程不間斷控制，解決了隨動(dòng)支撐壓縮不均造成上部結(jié)構(gòu)出現(xiàn)附加內(nèi)力的問題。截至目前，PLC同步頂升交替控制技術(shù)是我國國內(nèi)較先進(jìn)、較安全的建筑物頂升技術(shù)。2015年，國內(nèi)頂升高度最大的橋梁——廈門市臺(tái)灣街跨線橋橋梁頂升工程（頂升高度為11.181 m）也使用了這項(xiàng)技術(shù)。大雄寶殿的頂升也是第一次將交替頂升技術(shù)用在了房屋結(jié)構(gòu)的頂升施工中，使用了2組共92臺(tái)千斤頂進(jìn)行交替頂升，監(jiān)測結(jié)果非常理想，累計(jì)頂升位移誤差在2 mm，應(yīng)變控制在100 με以內(nèi)。

2.2 結(jié)構(gòu)托換技術(shù)

結(jié)構(gòu)托換技術(shù)包含了托換結(jié)構(gòu)體系和托換滑動(dòng)裝置，托換結(jié)構(gòu)體系含下托盤結(jié)構(gòu)和上托盤結(jié)構(gòu)，托換滑動(dòng)裝置有滾軸、滑塊、液壓懸浮千斤頂（圖4、圖5）、液壓車等多種形式。

圖4 音樂廳液壓懸浮裝置

圖5 大雄寶殿液壓懸浮裝置

正常的房屋結(jié)構(gòu)中，托換的部位一般為墻和柱，屬于普通結(jié)構(gòu)托換，在音樂廳的托換中，特殊部位是大廳轉(zhuǎn)角樓梯，大雄寶殿特殊部位是佛臺(tái)（表2）。

托換滑動(dòng)裝置既是托換體系的一部分，也是平移過程中的移動(dòng)裝置，同時(shí)也作為頂升的千斤頂，所以該裝置的布置顯得尤為重要，既要保證上托盤及建筑結(jié)構(gòu)在托換中不產(chǎn)生較大的附加內(nèi)力，又要解決空間位置問題，同時(shí)還要保證頂升過程中對(duì)所有千斤頂分組及控制的影響。音樂廳采用的是4個(gè)位移控制點(diǎn)，每個(gè)控制點(diǎn)（1組）的十多臺(tái)千斤頂利用減壓閥進(jìn)行壓力稱重，該技術(shù)對(duì)每個(gè)千斤頂布置點(diǎn)的上部荷載進(jìn)行了較為精確的稱重，而后統(tǒng)一給每個(gè)千斤頂增加一個(gè)恒定的壓力使得建筑被抬升，該技術(shù)稱重繁瑣，控制難度較大。大雄寶殿采用了12個(gè)位移控制點(diǎn)，每個(gè)控制點(diǎn)（1組）控制2～6臺(tái)千斤頂，每組千斤頂內(nèi)部聯(lián)通自平衡，該技術(shù)控制難度較低，但前期計(jì)算及分組需要準(zhǔn)確。

表2 結(jié)構(gòu)托換技術(shù)的比較

2.3 臨時(shí)加固技術(shù)

加固首先要嚴(yán)格遵守“不改變文物現(xiàn)狀”的原則，同時(shí)要保證在平移頂升作業(yè)時(shí)的安全原則，在托盤施工及其他所有的結(jié)構(gòu)施工中都體現(xiàn)了這2個(gè)原則，臨時(shí)加固技術(shù)主要針對(duì)建筑本體加固，而如何把保護(hù)和結(jié)構(gòu)加固有機(jī)地結(jié)合起來成為了難點(diǎn)。

音樂廳和大雄寶殿同屬于優(yōu)秀歷史保護(hù)建筑，歷史較長，都具有室內(nèi)結(jié)構(gòu)空曠、空間剛度較差的特點(diǎn)，同時(shí)因多年的侵蝕、腐蝕、蟲蛀、沉降等，結(jié)構(gòu)本身較為脆弱，移位前的臨時(shí)加固是必要的。在減少對(duì)建筑裝飾的損壞、弱化，直接對(duì)結(jié)構(gòu)進(jìn)行加固的原則下，采取了與既有結(jié)構(gòu)柔性點(diǎn)接觸的空間輕型鋼結(jié)構(gòu)加固，將大空間四周松散的結(jié)構(gòu)連為整體，大大增加了結(jié)構(gòu)的整體性和抗振安全性。音樂廳和大雄寶殿不同的地方在于一個(gè)是混合結(jié)構(gòu)，另一個(gè)是磚木結(jié)構(gòu)，前者采用節(jié)點(diǎn)板焊接，后者采用了螺栓拼裝連接，同時(shí)音樂廳墻體的外側(cè)也進(jìn)行了鋼結(jié)構(gòu)“捆綁式”加固。

2.4 實(shí)時(shí)監(jiān)測技術(shù)

平移頂升施工是一個(gè)動(dòng)態(tài)的施工過程，伴隨著建筑荷載的幾次轉(zhuǎn)移，可能發(fā)生變化的參數(shù)包括基礎(chǔ)沉降、既有結(jié)構(gòu)裂縫、應(yīng)力應(yīng)變、房屋姿態(tài)、頂推及頂升加速度等。上述量值的變化幅度直接影響到平移頂升的安全，如何及時(shí)掌握這些數(shù)據(jù)并進(jìn)行匯總分析，對(duì)平移頂升工作具有重要的指導(dǎo)意義。

隨著監(jiān)測設(shè)備及儀器的更新?lián)Q代，監(jiān)測技術(shù)也隨之發(fā)展，音樂廳主要針對(duì)平移頂升期間托盤結(jié)構(gòu)的應(yīng)力應(yīng)變進(jìn)行了實(shí)時(shí)監(jiān)測。而在大雄寶殿的施工中，實(shí)時(shí)監(jiān)測包含了柱及托盤結(jié)構(gòu)的應(yīng)力應(yīng)變監(jiān)測、水準(zhǔn)監(jiān)測、佛像及木柱傾斜監(jiān)測、榫卯節(jié)點(diǎn)移位激光監(jiān)測等，同時(shí)進(jìn)行了托換、平移、頂升期間的加速度監(jiān)測。

2.5 就位連接技術(shù)

建筑移位到新址后，建筑結(jié)構(gòu)需連接新基礎(chǔ)，上海音樂廳直接采用了磚墻對(duì)磚墻、勁性混凝土柱對(duì)鋼筋混凝土柱的連接方式，連接前將上托盤梁切割拆除；大雄寶殿采用了組合隔震技術(shù)，原上托盤結(jié)構(gòu)保留作為結(jié)構(gòu)底板，在底板下部安裝抗震支座和阻尼器。

3 新技術(shù)的應(yīng)用

大雄寶殿的平移和頂升把一些新的技術(shù)應(yīng)用在了項(xiàng)目中，特別是互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)。在頂升平移施工中，將平移頂升控制系統(tǒng)、三維掃描立體成像技術(shù)、實(shí)時(shí)監(jiān)測技術(shù)整體與互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)進(jìn)行了結(jié)合，形成了互聯(lián)網(wǎng)＋遠(yuǎn)程監(jiān)控平臺(tái)技術(shù)。該技術(shù)讓所有人通過互聯(lián)網(wǎng)都能隨時(shí)隨地觀看大雄寶殿的平移和頂升，它預(yù)示著經(jīng)過十幾年的發(fā)展，平移頂升技術(shù)已逐步走向成熟，也體現(xiàn)了一種技術(shù)自信。

4 結(jié)語

從上海音樂廳到玉佛禪寺大雄寶殿的平移頂升歷經(jīng)14載，建筑物移位技術(shù)得到了極大的發(fā)展，實(shí)現(xiàn)了該技術(shù)的智能化，互聯(lián)互通，也得到了社會(huì)的認(rèn)可。它解決了文物及優(yōu)秀歷史建筑保護(hù)和城市建設(shè)中的一大矛盾，既保護(hù)了建筑，傳承了文化，又使得城市不斷更新，它是兩者兼得的一種有效技術(shù)措施。同時(shí)我們也應(yīng)該承認(rèn)該技術(shù)還有其不足之處，設(shè)計(jì)、施工及驗(yàn)收規(guī)范還不完整，設(shè)備系統(tǒng)還沒形成標(biāo)準(zhǔn)等，這有待我們不斷地去完善。