某中学教学楼平移工程设计
陈耀，杜健民**
作者简介：陈耀，（1986-），男，硕士研究生，主要研究方向：混凝土耐久性。
通信联系人：杜健民，（1975-），男，副教授，主要研究方向：建筑物整体平移技术、腐蚀环境下混凝土
耐久性、既有结构隔震改造. E-mail: djm1975@cumt.edu.cn
（中国矿业大学力学与建筑工程学院，江苏 徐州 221116）
5 摘要：针对某中学教学楼的平移工程，根据场地条件及建筑结构形式，需对场地进行地基处
理使基础坐落于第二层土上。基础根据平移路线及使用功能，设置原位为条形基础、行走段
为平板基础、新位为筏板基础。并通过对旋转中心、行走梁加固、滚轴选择及到位后连接的
设计，保证了平移工程的顺利进行。
关键词：整体平移；地基处理；旋转；托换梁加固
 0 引言
在城市建设中，由于规划新建或市政工程建设需要，往往将一些仍在正常使用的现有建
筑物拆除，造成严重的资源浪费，而且产生大量的建筑垃圾，对环境造成严重污染。尤其对
于历史建筑而言，因其具有不可复制的特性，当城市规划和市政工程建设与其发生矛盾时，
30 将会给城市建设带来极大困难。而建筑平移工程既节约成本也节约时间，无疑具有明显地经
济效益和社会效益[1]。
1 工程概况
某中学教学楼移动前为四层框架结构，东西走向，长41.8m，宽16.0m，现拟将教学楼
整体向东平移30m，然后整体顺时针旋转90°，再向东平移29.6m，最后向南平移7.2m 到
35 达新位，并在新位增设一层地下室。
根据工程地质勘查报告，按照工程功能、规模和特征，本工程重要性等级为二级，场地
复杂程度为三级（为简单场地），地基复杂程度为二级（为中等复杂地基）。场地所在区抗
震设防烈度为8 度，场地土类型属中软场地土，场地类别为Ⅱ类。场地内部及周围无滑坡、
崩塌、泥石流等影响场地稳定性的不良地质作用。勘查深度范围内土层分布如表1 所示。
 表1 场地土层的工程性质
Tab.1 Engineering Properties of Each Layer in the Field
层号 土层名称 层厚(m) 状态 工程性质
① 杂填土层 1.0~6.0 稍湿、杂色，含有大量炭渣、碎瓦、灰
土等，土质不均匀
不均质，力学性质差
② 粉质粘土层 2.7~6.7 新近洪积沉积层，褐黄色，粘粒含量高
均质，中-高压缩性，轻微湿陷
性，经处理可作移楼持力层
③ 黄土状粉质
粘土层
4.5~9.9 褐黄色，稍湿，硬塑-可塑状，粉粒含量
高，干强度中等
力学性能较好，中-高压缩性，
轻微湿陷性，不宜做天然处理
层
④ 粉质粘土与
粉土互层
1.8~5.0
互层状分布（粉质粘土：黄褐色，很湿，
硬塑-可塑状，粉粒含量高；粉土，浅黄
色，湿，中密，具铁锈条纹状）
力学性能好，中-低压缩性
⑤ 圆砾层 未揭穿
>3.0
杂色，干燥，中密，大颗粒呈圆形，粒
径2~10mm，中粗砂填充，级配良好 力学性能好
45 2 平移设计
2.1 基本设计原则
建筑物平移应根据建筑物的形状、高度、整体刚度、地理位置、现场场地及施工条件、
经济性等多种因素综合考虑，选定实施方案。平移前需对建筑物进行安全评估，对上部结构
进行必要的安全加固，处理场地地基土，并铺设行走轨道。采用托换技术，使上部结构与基
50 础脱离，使其坐落在新的刚性底盘上，然后通过提升、推拉、旋转等技术手段，将上部结构
移动到预定位置，最终与新位基础进行可靠链接，从而形成完整的结构体系[2]。
2.2 场地地基处理
由于本工程移动距离较远，并且需对建筑物进行90°旋转，旋转区域为平板基础，面
积较大，故场地的平整度和地基沉降量对平移过程中的建筑物较为敏感。根据工程地质勘察
55 报告中各土层的分布，可以得出结论，②层粉质粘土层可作移楼的持力层。处理时，需开挖
地基基坑，挖除上部的杂填土层，由于不同区域杂填土层厚相差较大，基坑底面应尽量在同
一标高，或挖成阶梯状或斜坡搭接。回填灰土及垫层灰土采用三七灰土分层夯实，每层不超
过200mm。
2.3 基础设计
60 2.3.1 原位基础设计
在进行原位基础设计时，应考虑原有基础的位置，并使其利用最大化。本工程原基础为
柱下独立基础，基础底面标高-2.5m，顶面标高-1.9m。故原位将回填土挖至原基础混凝土垫
层底面标高，根据行走梁的位置及行走路线增设钢筋混凝土条形基础。待基础与行走梁达到
其设计强度的75%后，将建筑物从原基础上（行走梁底面标高-0.8m）切断，使其上部结构
65 通过滚轴与基础支撑，形成可移动体。
此工程中，由于行走梁底面标高（-0.8m）与原位基础顶面标高（-1.9m）相差达1.1m，
故需在条形基础沿滚轴放置方向用钢筋混凝土预制块砌筑，砌筑高度为700mm，其上再浇
筑200mm 高钢筋混凝土压顶，上部结构荷载通过滚轴传递给压顶，并由压顶传递给基础（见
图1）。设置压顶的目的是提高基础的整体性，使其受力均匀，避免局部不均匀沉降的产生。
 图1 原位条形基础
Fig.1 Strip Foundation in Situ
2.3.2 行走基础设计
75 行走基础的设计，要满足地基承载力和地基变形的要求。若地基在建筑物平移过程中发
生不均匀沉降，会直接导致沉降部位局部滚轴与行走梁脱离，非沉降部位滚轴与行走梁和地
基接触面过为紧密，从而使局部应力过大，危害行走梁甚至上部结构的安全，造成建筑物移
动困难[3]。
本工程建筑移动需要经过90°顺时针旋转，旋转后仍需进行横向平移，若直接采用曲
80 线轨道基础，精确计算其各轴线滚轴的扫射路径，沿路径布置直线或曲线条形基础，虽然节
约了混凝土用量，但会使得施工及旋转的难度大大提高，旋转路径稍有偏差，即会使整个建
筑处于进退两难的状态。故本工程行走基础的形式为平板基础。
行走基础的荷载作用时间较短，不适用永久基础的设计原则，又因为平板基础面积较大，
达到2200m2，故行走基础的设计应当以控制变形为主，使地基不发生沉降，尤其是不均匀
85 沉降。
根据地质探查报告，基础应作用在②粉质粘土层上，但由于其上部①杂填土层土质不均
且行走区域内层厚相差较大，故需采用三七灰土进行地基处理，垫层顶面每边超出基础底面
500mm，垫层厚度为500mm，垫层底面每边超出基础底面1000mm。灰土垫层下应挖除杂
填土层至第②层粉质粘土层顶面，再以三七灰土分层夯实回填。
90 平板基础的顶面应保证其处于同一标高处，并严格控制其表面平整度。平移过程中应实
时监测地基的变形及不均匀沉降现象，以确保平移旋转的顺利进行。
2.3.3 新位基础设计
建筑移动到位后，欲在新位新增地下室作为储藏室，故新位采用无梁式筏板基础，基础
底面标高-4.2m，地基处理方式同行走段基础的地基处理，即开挖杂填土至②粉质粘土层顶
95 面，再以三七灰土回填。
新位筏板基础采用双层双向配筋，并根据原柱网与上部结构框架柱对应处预先制作
1100mm×1100mm 底柱，并与筏基同时浇筑。柱顶伸至标高-1.0m 处。根据建筑物移动各轴
线及滚轴的扫射路径，沿预定的行走路线及筏基外围于筏基上部砌筑钢筋混凝土预制砌块
墙，墙顶设置压顶梁，外围设置圈梁，与梁顶标高-1.0m 平齐。
100 该工程新位经地基处理后，可使基础坐落在工程条件好的土体上，保证了其稳定性和抗
变形能力，并且施工深度不揭露地下水层，从而避免了基础受地下水的影响而可能出现的滑
移或不均匀沉降。
 2.4 建筑物整体旋转的设计
旋转过程中的建筑物受力状况与平移和顶升过程相比，具有受力复杂、难度高、风险大
105 等的特点。同直线平移相比，旋转平移的设计主要有以下几个方面：
2.4.1 旋转中心的确定
建筑物旋转过程中，建筑物某一定点的移动路径是曲线而不是直线，曲率的大小需要根
据建筑物的长度以及移动过程中现有场地状态来确定，移动半径越大，建筑物边缘所扫过的
距离就越大，旋转过程中就越容易使行走梁及上部结构出现裂缝。所以，选择合理的旋转中
110 心是建筑物旋转成功的关键。一般情况下，对于进行原地旋转的建筑，其旋转中心应尽量位
于建筑物的中心，并使其位于某纵横方向轴线的交叉处。这样，可使得建筑物的旋转半径处
于合理的范围，并减少旋转过程中产生的不平衡扭矩。
位于旋转中心的网格，应增设X 型斜向支撑梁，中部交叉处埋置空心钢管，斜撑与四
周行走梁通过插筋与加腋斜筋可靠链接（见图2）。旋转过程中，应控制该旋转中心不发生
115 相对位移。
图2 旋转中心详图
Fig.2 Rotation Center Detail
120 2.4.2 滚轴的选择及布置
滚轴是上部结构与基础之间的可动支撑，承受平移过程中建筑物的全部荷载。因此，要
求滚轴强度大，滚动摩擦系数小，抗冲击荷载性能好。本工程采用一种高强度工程塑料合金，
其径向抗压承载力达到990kN，是传统的无缝钢管滚轴无法相比的。因此对于隔振、减振非
常有利。为避免滚轴出现较大变形，把滚轴的抗压承载力设计值定为500kN。虽然材料价格
125 比实心钢滚轴略高，但因其可重复利用，所以兼具实心钢滚轴和无缝钢管滚轴的优点，又避
免了这两种滚轴的共同缺点[4]。
滚轴的布置应沿建筑物的平移方向，在行走梁下方间距200mm 放置一根滚轴，使上部
结构荷载均匀地传递给下部基础，平移过程中，应实时调整个别出现跑偏现象的滚轴，以保
证平移过程的顺利进行。
130 建筑物整体作定轴转动时，各点的运动方向和各点与旋转中心的连线方向垂直。在建筑
物旋转过程中，应改变各轴线不同位置处滚轴的摆放角度，使其绕指定的旋转中心运动。移
动时以精确的检测控制手段，使不同加载点处的千斤顶施加不同的顶推力，滚轴分别沿着其
各自的垂直方向移动，这样就实现了建筑物旋转的目的[5]。
 2.4.3 行走托换梁加固设计
135 不同方向的行走托换梁在建筑物直线移动过程中受力一般较为简单。以纵向平移为例，
横向行走梁相当于连续梁，在移动过程中起到连接各纵向行走梁的作用，其受力也为单纯的
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