3萬噸車站“長腳”旋轉(zhuǎn)90度，位移288米

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導(dǎo)語：想象一下，將相當(dāng)于“鳥巢”國家體育館大小的單體建筑實(shí)現(xiàn)90度“移步轉(zhuǎn)圈”，這種場景恐怕只有動(dòng)畫片里才能見到，中國“基建狂魔”不光能建還能給建筑“搬家”。接下來，帶你回顧一下“搬家”的全過程。

電影哈爾的移動(dòng)城堡

中建集團(tuán)負(fù)責(zé)的福建廈門后溪長途汽車客運(yùn)站平移工程，從9點(diǎn)到12點(diǎn)方向，3萬噸重的長途客運(yùn)站主站房以平均每天7.5米的速度完成“搬家”，每一步不超2毫米的精度把控，歷時(shí)38天，累計(jì)行進(jìn)288米實(shí)現(xiàn)了90度的完美旋轉(zhuǎn)“短途旅行”。平移工程過程中，布滿大面積玻璃幕墻的汽車站，一片玻璃都沒碎，整體結(jié)構(gòu)沒有受到任何破壞。

后溪長途汽車客運(yùn)站位移延時(shí)，圖源：坐標(biāo)中國

一、為什么要進(jìn)行平移？

2019年初運(yùn)輸樞紐后溪長途汽車客運(yùn)站位于廈門市集美區(qū)，福廈高鐵線路需要從廈門后溪車站的原址經(jīng)過，高速鐵路在線路設(shè)計(jì)時(shí)追求平直，會(huì)盡量采用直線或大半徑曲線，為了高鐵新廈門北站的順利建設(shè)，后溪長途汽車客運(yùn)站要么“拆”,要么“搬”。

經(jīng)過專家的多次論證測算它必須旋轉(zhuǎn)90度弧線平移到新方位這是避免拆遷的最佳選擇。因?yàn)椴鸪亟üて谥辽僖?年，平移可以節(jié)省建材和資金，對城市生活影響小，節(jié)省工期、保護(hù)環(huán)境等優(yōu)勢。

后溪汽車客運(yùn)站為高鐵“讓路”，圖源：坐標(biāo)中國

按照設(shè)計(jì)要求主站房平移后，將還繼續(xù)新建地下室、發(fā)車平臺、室外景觀和道路等工程，建成后將全面提升廈門后溪長途汽車站的服務(wù)能力。

但是傳統(tǒng)建筑物平移或者旋轉(zhuǎn)牽引技術(shù)包括牽引機(jī)構(gòu)和牽引動(dòng)力兩部分，施工程序較為復(fù)雜，且穩(wěn)定性不高，移動(dòng)速度較為緩慢，此處項(xiàng)目必須采用新的平移牽引技術(shù)才能完成。

2023年衛(wèi)星地圖，新廈門北站已經(jīng)封頂進(jìn)入收尾作業(yè)

二、整體平移有多難？

建筑物的整體遷移工程，是基建領(lǐng)域的一大難點(diǎn)，廈門后溪長途汽車站主站房平移是目前全球最大帶整體地下室結(jié)構(gòu)的單體建筑旋轉(zhuǎn)平移工程，后溪長途汽車站主站房建筑總面積2.28萬平方米、長162m，寬33.6m總重量3.018萬噸，車站的主站房層數(shù)高達(dá)五層，地上三層，地下二層。

平移需要把五層一同平移288.3米并轉(zhuǎn)向90度，從坐東朝西徹底變?yōu)樽铣保?/strong>從地下2層進(jìn)行切割分離并帶地下室進(jìn)行，首次采用步履式連續(xù)頂推方式沿著建筑物外的虛擬圓心將建筑物一次性旋轉(zhuǎn)平移到新址。

鳥巢國家體育館建筑面積是25.8萬平米，普通成人一步大約是70厘米左右，這相當(dāng)于讓“鳥巢”溜達(dá)4百多步實(shí)現(xiàn)90度平移旋轉(zhuǎn)“搬家”。

平移前后示意圖

建筑物的整體遷移工程向來就是基建領(lǐng)域的一大難點(diǎn)，此次客運(yùn)站平移因其體量巨大在全球尚無平移成功的先例。

建筑“轉(zhuǎn)圈”的難度大于“平移”。建筑如果進(jìn)行平行移動(dòng)，受力均勻，但是旋轉(zhuǎn)時(shí)每個(gè)角度的受力都不相同，稍有不慎，就會(huì)損壞建筑。

常規(guī)建筑物的平移或旋轉(zhuǎn)采用千斤頂頂推或者牽拉的方式，無論是頂推還是牽拉，均需要在建筑物上做牽引點(diǎn)，并且需要對千斤頂設(shè)置反力支撐點(diǎn)，如果涉及旋轉(zhuǎn)施工的場合，則反力支撐點(diǎn)在設(shè)計(jì)和施工中均存在較大難點(diǎn)，平移或旋轉(zhuǎn)過程中可能出現(xiàn)崩頂現(xiàn)象，安全系數(shù)和施工效率均較低。

后溪汽車客運(yùn)站平移，圖源：坐標(biāo)中國

根據(jù)不同的場合需求，建筑物底部采用固定滑靴或千斤頂懸浮支撐或滾軸滑動(dòng)的方式，這幾種方式均對軌道的平整度和直線度具有非常高的要求，一旦軌道出現(xiàn)不平整的現(xiàn)象，在滑移副接縫處存在滑靴卡滯現(xiàn)象明顯，平移過程中軌道的不均勻沉降也給整體施工的滑行帶來安全隱患，如果在平移或旋轉(zhuǎn)過程中出現(xiàn)橫向偏移或扭轉(zhuǎn)的情況，系統(tǒng)糾偏也存在較大的施工難度和風(fēng)險(xiǎn)。

三、為實(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)平移，讓車站長出“腳”、“大腦”、“眼睛”

為了確保平移順利完成，工程師最終將目光鎖定在 “交替步履式頂推平移”技術(shù)。

技術(shù)原理是移動(dòng)前需先沿著平移范圍挖一個(gè)巨大的基坑，將主站房底部掏空，用千斤頂將主站房撐起來，再在汽車站建筑底部安裝行走的“腳”步履走行器，使建筑避免了軌道卡滯不均勻沉降等問題，進(jìn)而不受角度限制自行調(diào)整方向。實(shí)現(xiàn)多角度精準(zhǔn)交替向前行走就像建筑長出了“腳”一樣，讓建筑沿著軌道一寸寸“走”到新址實(shí)現(xiàn)自己“搬家”。

步履行走器，圖源：坐標(biāo)中國

1.讓車站長出“腳”

工程師在測算后選擇了支撐結(jié)構(gòu)更為穩(wěn)定的地下二層進(jìn)行樓體切割在立柱間澆筑混凝土形成一個(gè)穩(wěn)固的網(wǎng)狀托盤主樓樓梯脫離地基，就像一塊積木一樣被取下來。如果在斷基過程中施工稍有不慎就有可能導(dǎo)致失去地基的建筑物崩塌。

斷基過程示意圖，圖源：坐標(biāo)中國

同時(shí)在平移范圍挖出一個(gè)大型基坑鋪設(shè)26根弧形混凝土軌道，在主站房底部安裝了532多個(gè)步履行走器。

步履行走器可自動(dòng)行走，步履走行器上的懸浮千斤頂可自動(dòng)伸長和收縮，降低對軌道面平整度的要求，提高了平移施工的安全性及現(xiàn)場工人的勞動(dòng)效率。

2.如何讓車站學(xué)會(huì)走步平移？

工作時(shí)，頂升油缸豎向頂起構(gòu)件，頂推油缸水平頂推，使滑移座帶著頂升油缸一起產(chǎn)生水平方向的移動(dòng)，從而帶動(dòng)構(gòu)件一起移動(dòng)，實(shí)現(xiàn)平移的目的。其中單組有4個(gè)步履行走器，2個(gè)為一小組，每小組同步頂升及頂推，多組行走器裝置共同作用，循環(huán)交替頂升及頂推可以實(shí)現(xiàn)建筑物的整體平移或旋轉(zhuǎn)。

步履行走器設(shè)備三維圖

這么復(fù)雜的建筑構(gòu)造一旦出現(xiàn)受力不均或頂推力超出建筑承受范圍都極有可能造成建筑損毀。所以對平移過程有極高的精度控制。

3.“大腦”、“眼睛”控制532個(gè)行走器的步調(diào)一致

有了“腳”，就要有控制腳的“大腦”。

步履式頂推技術(shù)采用全自動(dòng)智能化操作系統(tǒng)控制，有別于傳統(tǒng)工人現(xiàn)場施工控制平移，采用全自動(dòng)化的管理方式，實(shí)時(shí)采集、分析、監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)，自動(dòng)控制步履行走器的工作，并能進(jìn)行自動(dòng)糾偏。

主控計(jì)算機(jī)通過液壓總站及多臺頂推位移控制系統(tǒng)，給多組步履行走器的頂推油缸發(fā)送指令，提供相應(yīng)的油壓和指定位移參數(shù)，多組步履行走器上的頂推油缸同步向前頂推指定位移，并帶動(dòng)托盤梁及待平移建筑物沿既定軌道向前平移。

運(yùn)行中的數(shù)據(jù)監(jiān)測畫面

有了腳和大腦，工程師們又為車站主體建筑裝上了“眼睛”：位移傳感器、壓力傳感器等。將603個(gè)傳感器分別安放到每一個(gè)行走器的關(guān)鍵位置，就像603只眼睛注視著每一個(gè)行走器的行走信息，PLC移位電腦控制技術(shù)是步履走行器的“中樞神經(jīng)”，實(shí)時(shí)反饋、實(shí)時(shí)監(jiān)控532只行走器，頂推力誤差一旦超過2毫米，系統(tǒng)就會(huì)自動(dòng)報(bào)警糾錯(cuò)暫停頂推。

可視化程度高，每個(gè)工況和每個(gè)受力點(diǎn)的位移和應(yīng)力自動(dòng)顯示，達(dá)到了完全的步調(diào)一致，協(xié)調(diào)統(tǒng)一，保證了平移建筑物的安全。

系統(tǒng)實(shí)時(shí)監(jiān)測位移數(shù)據(jù)

四、中國工程師仍在改進(jìn)這項(xiàng)技術(shù)

步履行走器在施工過程中仍存在以下不足之處。

1.結(jié)構(gòu)底部局部應(yīng)力問題采用步履行走器方式頂升建筑，液壓頂升與建筑底部接觸部位產(chǎn)生較大局部應(yīng)力，因此需要對結(jié)構(gòu)薄弱部位采取強(qiáng)化措施。

2.連續(xù)性不足，產(chǎn)生慣性力影響結(jié)構(gòu)安全2組步履行走器交替行走之間的間隔，導(dǎo)致建筑結(jié)構(gòu)下部產(chǎn)生橫向慣性力，容易對結(jié)構(gòu)安全性能產(chǎn)生影響。

步履行走器

未來步履行走器的研究方向應(yīng)集中于克服建筑底部局部應(yīng)力，以及控制系統(tǒng)算法改進(jìn)，提高步履行走器交替工作的連續(xù)性，減小慣性力的影響。步履式頂推平移技術(shù)作為傳統(tǒng)平移技術(shù)的改良，能夠很好地解決傳統(tǒng)平移施工中產(chǎn)生的一些問題，尤其適用于建筑旋轉(zhuǎn)平移工程，為未來建筑平移技術(shù)研究提供了新的方向和參考。

結(jié)語:

隨著我國社會(huì)經(jīng)濟(jì)和城市建設(shè)的高速發(fā)展，城市空間治理與結(jié)構(gòu)優(yōu)化已成為現(xiàn)代城市發(fā)展的必然趨勢。許多具有保留價(jià)值的既有建筑物可以通過整體平移搬遷到規(guī)劃新址。對有價(jià)值建筑采用整體平移技術(shù)替代拆后重建已經(jīng)成為城市規(guī)劃的發(fā)展趨勢。

歷時(shí)38天，累計(jì)行進(jìn)288米實(shí)現(xiàn)了90度的完美旋轉(zhuǎn)

參考文獻(xiàn)：

1.步履式頂推平移技術(shù)在廈門后溪長途汽車站主站房平移中的應(yīng)用；2021-03-03 陳蕃鴻 董清崇 王依列 許錦林 邱會(huì)安

2.一種建筑物旋轉(zhuǎn)平移裝置及其施工方法;韓振勇、吳二軍、楊勇、宋成國
趙殿峰、盧士鵬

3.淺析既有大型公建平移改造設(shè)計(jì)——以廈門后溪長途汽車站主站房平移為例;林鵬鴻