央视《创新进行时》报道厦门:汽车站极限“搬家”

央视网 2022-01-22 23:12:42

2022-01-22 23:12:42

  今天(1月22日),央视《创新进行时》报道厦门:汽车站极限“搬家”。具体内容如下:

  这里是厦门后溪长途汽车站,是一座一级客运站,承担着岛内外非常重要的客运功能。但这个客运站眼下不得不面临两难的选择,要么被拆除,要么迁走。因为客运站所在地与新规划的福厦高铁建设用地重合了。福厦高铁北起福州,南至漳州,途经厦门,建成后将打通福建东南一小时经济圈,这对于整个福建的发展至关重要。新规划的福厦高铁路线正好穿过后溪长途汽车站,一边是重要的交通枢纽,一边是关系全省发展的高铁,怎么办?

  工程师陈蕃鸿做了12年建筑工程,却第一次遇到这么棘手的难题。他以往的方式大多会将客运站直接拆除,另找地方重建。反复衡量之后,大家希望尽可能不拆除这座设施完好的车站。那有没有可能将高铁改道呢?高铁线路的规划需要综合考虑客源和便民,尽量减少城区用地和拆迁成本。福建地形以丘陵居多,一旦改道还会涉及开挖隧道等高成本、高难度的工程。成本、工期都会大大增加。为此,福厦高铁规划线路难以改道。车站不能拆,高铁路线也不能改。那能不能把车站挪开?挪动一栋建筑物听上去匪夷所思,但并非不可能。早在1873年的新西兰,人们已经尝试用蒸汽机车牵引,把一座一层的农宅进行了移位,这是世界上第一个建筑位移工程。这是河南偃师的一栋大楼,长45米,高15米,自重达上千吨。装上轮子,大楼整体向西移动了80米。

  中建一局后溪平移项目 副总工程师 陈蕃鸿:这个其实是一种很传统的移位方式,还有见过更传统更古老的一种方法。当时是我老丈人那边他的一个农村的木头房子,(由于)路规划,然后恰好经过了我老丈人的家。这个房子刚盖起来又舍不得拆掉,然后就也是给它架起来,那我们(在房子)底下放了上千根实木,然后地给它整平之后,全村老少、青壮年大家出力,一起帮忙。一二三往前推,推过去之后,然后再进行一个少量的加固,这个房子现在还有在。

  那有没有可能将这种方式用在这里,直接将汽车站移走呢?答案是否定的。

  中建一局后溪平移项目 副总工程师 陈蕃鸿:木头房子呢一般我们直接压在我们的地基上面,底下没有做桩。

  原来,当时乡村的房子因为楼层不高,没有打桩,可以直接抬起移走。但像汽车站这样的现代建筑就不一样了。除了直观可见耸立于地上的部分,还有深扎地底的桩基。这是一座大楼正在进行地基施工,工程师根据不同地质条件,楼高楼重,精确计算地基的深度、宽度、桩基的数量,通过一系列打桩浇筑动作,保证建筑物有着像树木根系一样牢靠的根基。后溪长途汽车站主站房总长162米,宽33.6米,建筑面积2.28万平方米,总重量3.018万吨,相当于188架波音747的总重量。这样一座看似平常的建筑,有着密密麻麻143根插入地下的桩基,深达36米,相当于12层楼高。

  中建一局后溪平移项目 副总工程师 陈蕃鸿:这个基柱就是我们整个房子的根,就跟我们人的脚似的,你没有(脚)就站不起来了。

  这些深深扎进地下的“脚”,保证了建筑的稳定性。但也因为这些“脚”让车站不能随意挪动,想要实现建筑物移动,似乎只能将建筑水平截断了,使它变成一个可移动的重物。那到底从哪里切割是安全的呢?团队反复讨论各处可能性后,最终决定从地下二层的立柱切割。地下二层是车库,有95根分布均匀的立柱支撑,受力均衡。切割点一定,建设者们需要在地底狭小的空间里完成这些立柱切割工作。现在,整个车站已经从地下二层被拦腰截断了。接下来,究竟用什么工具才能将上面这座庞然大物移走呢?

  这里是造船厂,一种创新的超大运输工具正在大显神威,数千吨的巨轮已经造好,接下来它将被运输到港池下水。为了运送这个庞然大物,工程师们研发制造出了巨型平板运输车。每辆车有几十个能够独立转向的轮子,能实现平行移动、原地转圈等各种极限运输要求。但是整船过千吨的重量,比3架世界上最大的客机A380的总重量还重,仅靠单一一台平板车也无法完成运输任务。最终在工程师们的努力下,6台超级平板运输车组成一个超级平台,协同作战,整齐划一行动,完成了搭载上千吨重型船舶进港下水的任务。除了运送船舶,这样的平板车,也曾有过移动建筑的先例。在上海,工程师们首次利用4台平板车,帮助3栋民国时期石库门建筑成功移位。建筑平移技术的发展,有效解决了城市发展和老建筑保存之间的矛盾。不仅能移走房子这些超级运输装备,还曾移走过桥梁。一段重达2000吨的天桥,连同临时支撑,正被4台独立巨型平板运输车缓缓整齐划一地挪移上船。那有没有可能也用这个巨型平板运输车队把三万多吨的汽车站整栋移走呢?

  中建一局后溪平移项目 副总工程师 陈蕃鸿:这个房子是太重了,没有什么设备或者机器能够把这个3万吨的东西吊起来。在吊起来的同时,你还要保证它不要散架。太重了,没办法这样子做到。

  显然用平板车来移走这个汽车站也是不可能的,还得另外再想办法。其实人类在建筑移动上还有过很多尝试,例如在建筑物下方设置轨道或者滚轴,再借用前方机械牵引或背后顶推来完成建筑移动,这种方式是比较常见的“牵引式平移法”。

  这里是厦门市人民检察院侦查技术综合楼。2006年,这幢6层高5000吨重的大楼,正是采用牵引式平移法,在6台千斤顶和近千根滚轴的助力下,进行了纵向16.86米,横向41.12米的平移。

  中建一局后溪平移项目 副总工程师 陈蕃鸿:当时是传统的一种平移方式,它是前面设置引力点,钢绞线在前面牵拉,在我们这个楼的底下设置了滚轴,老牛拉车一样,就把这个楼往前拉了。

  那有没有可能用这种方法将后溪汽车站移走呢?答案依然是否定的,因为这种牵引式平移法更适用于前后左右移动。而规划中的福厦高铁线路直接穿过后溪汽车站,若纵向移动车站,始终在高铁预定路线上。若横向移动,则会占用原城市干道与住宅用地变为主干道的拦路虎。陈蕃鸿和团队实地勘察,在汽车站的广场一侧发现可用空地。但是需要把后溪长途汽车站完成90度旋转移动,才能到达既定位置。旋转90度的建筑位移就像用圆规画圆,大楼最远处一端要走出一个90度的弧形轨迹。汽车站长162米,如果90度旋转移动,扇形的外围将达到288.24米,这是建筑移动史上从未有过的尝试。大胆、有趣、开创性,也意味着困难重重。

  中建一局后溪平移项目 副总工程师 陈蕃鸿:(以往)建筑上平移正常都是直线平移的,我们的不一样点,第一就是我们从重量和建筑面积来讲,是这个平移届最大的规模,最大的一个平移建筑,这是第一点。第二点就是说我们涉及到一个是旋转移位,这种经验是比较少的。

  究竟用什么办法能够实现安全的90度旋转移动?陈蕃鸿几乎每天工作到凌晨两点,他在寻找各种可能性。既然不能借助运输车这样的强劲外力,也不能推拉牵引助以辅力,那么有没有可能让大楼生出“脚”,让他自己走?工程师们从火车铁轨得到启发,准备在主站房的底部装上夹轨器,夹住预设的轨道,让整栋大楼自己滑行过来,这个办法又是否可行呢?90度旋转移动,相当于在地面画出一道道弧线,要在扇形区域修建出几十根平滑圆润的弧形轨道,对于土建工程来说很不容易。

  中建一局后溪平移项目 副总工程师 陈蕃鸿:沿着这个弧形的(轨道)旋转的过程中,它容易出现被卡住的现象。

  滑行移动对路面的平整度也有严苛的要求,用混凝土浇筑的路面很难达到完全水平,哪怕一两厘米的偏差度。会给移动中的大楼带来巨大的隐患。工程师们设想给建筑底部装上夹轨器,再让它夹住轨道,将建筑移走。但他们又担心铺轨道的地面不平,一旦这个负重的夹轨器卡在轨道上,那上面的建筑就可能原地卡住,无法动弹了。究竟有什么办法能将这个庞然大物顺利而安全地移走呢?秘密藏在桥面下的这个神奇装备里,它叫顶推器,能够利用液压的力量将桥面顶起来,然后可以在下方的轨道上平行移动,从而带着上方的桥面一起移动。这种助力桥梁移动的顶推装置,让陈蕃鸿和团队得到启发。他们在这个基础上加以改良,研发了这个专门助力建筑平移的“步履行走器”。

  这个看上去有点笨拙的设备,一个便重达550千克,但他们可以几个为一组,通过液压的原理将建筑物顶升起来,并通过横向的推力,从而让建筑实现平行移动。这就如同给建筑物装上了能够行走的“脚”,经过严谨的受力计算,要挪动一栋三万多吨的汽车站房需要532只行走器,才能满足整栋大楼的承重移动要求。未来,这532个行走器如何移动才能让汽车站安全地实现平移呢?工程师们决定将每四个行走器分为一组,当两个行走器抬起来的时候,总有另外两个正好趴在地上,能确保行进中万一出现单个或者一双故障,还有备用行走器在工作,最大限度保证平移过程中车站的安稳。但是这532只行走器究竟安装在哪里,要如何分布才能稳稳托起这三万多吨的重量呢?汽车站被截断的地方并不是一个完整平面,而是地下车库的95根立柱。显然把行走器安装在这些立柱下,受力点太少,不足以承受整个建筑的重量。为此,工程师们在地下二层车库浇筑了一层网状“托盘”,把整个建筑托起来。532个行走器经过精心计算,用螺栓紧紧固定在了“托盘”下方,来分担整座站房三万多吨的承重。

  建筑平移时最怕颠簸,如果地面起伏不平,很有可能让建筑受力不均,产生破损,甚至危及整个建筑的结构。怎么保证平移路面的平整呢?工程师们决定用混凝土浇筑26根弧形轨道,最外侧轨道上标注了距离刻度,将来五百多个行走器就在这些轨道上行走。但毕竟是普通的土建工程,这26条混凝土轨道根本无法保证每一条轨道都绝对平整,这对于平移工程足以酿成事故。如果五百多个行走器一脚深一脚浅,会加剧房屋晃动,出现结构变化的危险,这该如何解决呢?

  中建一局后溪平移项目 副总工程师 陈蕃鸿:底下的地是不平的,那我们当时考虑的时候也是在考虑,怎么保证它是同一水平的。步履行走器,它有一功能就是可以自动伸长或者收缩。你沉降一(厘米)我伸长一(厘米),那就把你这个沉降给消除了。

  行走器里采用的是液压悬浮技术,能帮助它在移动时始终保持在一个选定高度上。当遇到路面高低不平时,行走器自由伸缩,能够自动矫正高度,减少路面不平带来的影响。就如同车辆的液压悬挂系统,即便汽车行走在高低起伏的道路上,能动态调节汽车底盘高度,帮助车辆减少颠簸。虽然技术有保障,但毕竟这是世界范围内首次旋转平移如此庞然大物,实现依然有巨大挑战。五百多个行走器将被分成一百多组,需要同时行进,这将是一个复杂的系统。如何才能保证它们始终保持步调一致不混乱呢?

  这就是能够让所有行走器保持步调一致的控制大脑,通过事先预设的603个传感器,每个行走器的承重、受力、行走距离等信息都集中反馈到这里运算、处理和控制。不仅能做到532个行走器完全听指令,实时监控所有数据,还能自动将精准度控制在两毫米以内。

  工程师们正在一步步接近旋转移动理想的方案,但在此之前,还有一个问题他们必须提前解决。汽车站平移过去之后,可地基还留在原地,汽车站怎么重新“立地生根”呢?工程师按主站房底部143根基柱的位置,在新址设计了一样的基柱布局,不仅基柱一一对应,他们还预留出了基柱对接的钢筋位置,确保未来主站房旋转平移过来后,能够精准对接。

  历时10个月的准备,终于迎来了长途汽车站主站房平移的日子。对讲机里报告声此起彼伏,随着中控室总按钮按下,532只行走器在瞬间获得了能量,每四个为一组,开始整齐划一地两两顶升,两两推进。撞线轮缓缓滑出了起点,顶上这个三万多吨的庞然大物,以肉眼几乎难以察觉的速度开始了它的“搬家”之旅。工程师们丝毫不敢放松。第一天,整个建筑只向前移动了一米。第二天,建筑继续开始移动,丝毫不敢大意的陈蕃鸿,敏锐地从电脑数据中读出了一点不寻常。

  中建一局后溪平移项目 副总工程师 陈蕃鸿:我们一号的监测点,这个应变值已经快接近120了。

  有几个步履行走器的承重数值临近超标红线。

  中建一局后溪平移项目 副总工程师 陈蕃鸿:到120了,快到预警了,问一下现场怎么样,是不是那个位置有点什么问题?

  这意味着有些行走器可能承受不住,继而影响大楼的整体安全。

  中建一局后溪平移项目 副总工程师 陈蕃鸿:接近预警值我心就悬起来了,那就要去找这个位置,到底出现了什么(情况),要把它调整过来。

  所幸,承重始终控制在红线以内。

  厦门,地属亚热带海洋性季风气候。阵雨经常来得又猛又急,这无疑给平移工程带来了更多的操作困难,但更大的威胁则是即将到来的台风季。陈蕃鸿的团队必须在台风季来临之前完全完成平移工程。这么短的时间能够完成任务吗?

  这是建筑平移的第20天,从最初一天只能走1米,到现在一天已经能走8米,大家已经越来越胸有成竹。陈蕃鸿和他的团队终于在第38天的时候,比预期计划提前了两天,安全帮助这栋三万多吨重的汽车站乔迁“新居”。困难与挑战激发了创新,而创新的方法和装备又将惠泽后来者,人类的科技正是在这一步步探索中不断前行,进步。

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