淺談直螺紋套筒連接技術(shù)在暗挖隧道初支中的應(yīng)用

李粉玲　蘇建國

摘要：直螺紋套筒連接作為較新的鋼筋連接技術(shù)，因其具有的優(yōu)點(diǎn)得到了廣泛使用。地鐵暗挖隧道通常在城市繁華地段施工，對(duì)地表沉降的控制要求嚴(yán)格。文章講述了淺埋暗挖法施工工藝，介紹了該工法關(guān)于“強(qiáng)支護(hù)”所涉及的初期支護(hù)鋼拱架縱向直螺紋套筒連接技術(shù)，以期達(dá)到對(duì)鋼套筒直螺紋連接在暗挖初支施工中的推廣應(yīng)用。

關(guān)鍵詞：直螺紋；套筒連接技術(shù)；淺埋暗挖；隧道初支；鋼筋連接技術(shù) 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

中圖分類號(hào)：U455 文章編號(hào)：1009-2374（2015）29-0117-02 DOI：10.13535/j.cnki.11-4406/n.2015.29.059

在地鐵隧道施工中，暗挖法施工最為常見。所謂暗挖法，指的是指利用巖土層的自承能力，通過修筑襯砌結(jié)構(gòu)的地下隧道施工法，其特點(diǎn)是不用破壞地面，對(duì)地上活動(dòng)干擾少。為了使開挖面達(dá)到符合要求的空間約束作用，就需要使用支護(hù)手段對(duì)暴露的巖土層進(jìn)行約束，目前最常用的支護(hù)手段是錨桿和噴射混凝土相結(jié)合的施工技術(shù)。在初期支護(hù)中，在鋼拱架縱向使用鋼筋直螺紋套筒連接技術(shù)，具有接頭質(zhì)量易保證、易操作、連接快等優(yōu)點(diǎn)。在此先說一說該技術(shù)，鋼拱架縱向上的直徑大于16mm的鋼筋端頭做成直螺紋齒，然后使用連接套筒把兩個(gè)鋼筋的接頭加以連接，鋼筋間螺紋齒的咬合力的抗拉強(qiáng)度不亞于鋼筋自身的抗拉強(qiáng)度。

1 淺埋暗挖法施工工藝一

第一，超前小導(dǎo)管。超前小導(dǎo)管鉆孔采用YT-28風(fēng)鉆。小導(dǎo)管選用φ32、壁厚3.25mm、長3.5m的鋼管加工而成。導(dǎo)管設(shè)于拱部范圍內(nèi)，環(huán)向間距0.3m，外插角7°～12°，每兩榀格柵鋼架打設(shè)一次，兩次小導(dǎo)管縱向搭接長度≥1.0m，小導(dǎo)管尾端與鋼架焊接為一體，注水泥、水玻璃雙液漿。

第二，上臺(tái)階弧形導(dǎo)坑開挖。人工沿拱部輪廓線開挖，預(yù)留核心部位，挖掉周邊多余巖土。

第三，初噴。在拱部開挖完成后立即進(jìn)行，以封閉、找平開挖面，防止表面剝離塌落，初噴層后3～5cm。

第四，立格柵鋼架。格柵鋼架由主筋φ22鋼筋按設(shè)計(jì)焊接而成，格柵鋼架安設(shè)緊貼初噴砼面，每排拱部鋼架采用4根φ16徑向定位筋固定鋼架，鋼架間距0.75m，鋼架之間的縱向連接筋（φ22mm鋼筋）分別沿格柵鋼架主筋每隔2m設(shè)一根，交替設(shè)置，與主筋焊接。拱腳處各設(shè)一根φ32鎖腳鋼管，長2.5m。

掛網(wǎng)：鋼筋網(wǎng)采用φ6mm、A3鋼筋焊制，網(wǎng)格間距150mm×150mm，鋼筋網(wǎng)在初噴和架立格柵鋼架后鋪設(shè)。

噴射砼：采用濕噴方式，復(fù)噴分2～3次達(dá)到設(shè)計(jì)厚度0.25～0.3m，摻加一定量的速凝劑提高早期強(qiáng)度及減小混凝土回彈率。

第五，下臺(tái)階開挖，每次進(jìn)尺0.5m。

第六，下臺(tái)階初噴。

2 淺埋暗挖法施工工藝二

第一，超前預(yù)支護(hù)。淺埋暗挖施工中除選用適當(dāng)?shù)拈_挖方法、支護(hù)方式及施工工藝外，采用管棚、超前小導(dǎo)管注漿、超前錨桿和超前小鋼管等對(duì)前方圍巖條件進(jìn)行改良及超前預(yù)支護(hù)。在開挖面前方，通過打入鋼管或鋼插板，形成鋼質(zhì)管棚，從而對(duì)開挖面前方的巖土層起到預(yù)支護(hù)作用。該支護(hù)系統(tǒng)能夠阻止和限制圍巖變形，提前承受早期圍巖壓力；超前小導(dǎo)管注漿指的是在開挖面前方的巖土層上鉆入小導(dǎo)管，運(yùn)用噴射混凝土技術(shù)向巖土層壓注漿液，使隧道周圍巖體形成加固圈，從而保護(hù)開挖作業(yè)。超前錨桿和超前小鋼管是在開挖面前方的巖土層上打入錨桿和小鋼管，從而起到錨固作用。

第二，注漿加固。對(duì)于某些性質(zhì)較差的地層，僅使用超前預(yù)支護(hù)是不夠的，還需要在開挖面的下半斷面實(shí)施無收縮雙液注漿（WSS注漿）才能起到更好的加固作用，如西安地鐵三號(hào)線青龍寺至延興門區(qū)間暗挖隧道施工時(shí)對(duì)開挖面進(jìn)行WSS注漿加固。

第三，土體開挖。淺埋暗挖法施工時(shí)，依據(jù)工程水文地質(zhì)、規(guī)模、埋深及工期等因素，常采用全斷面法、臺(tái)階法、中隔壁法（CD法）、交叉中隔壁法（CRD法）、雙側(cè)壁導(dǎo)坑法、洞樁法、側(cè)洞法等。為保證施工安全，應(yīng)保留核心土，只開挖掌子面周邊。

第四，安裝格柵拱架與掛網(wǎng)。按照設(shè)計(jì)及施工規(guī)范相關(guān)要求，主洞每循環(huán)開挖完成后架設(shè)格柵拱架，每榀拱架間采用縱向連接筋相連，并與超前小導(dǎo)管焊接，拱腳處打設(shè)鎖腳錨管，鋼架安設(shè)后在兩拱架間鋪設(shè)鋼筋網(wǎng)。

第五，噴射混凝土。在開挖之后，噴射一層5cm的混凝土層，在該混凝土層上進(jìn)行格柵拱架安裝與掛網(wǎng)施工，然后由上而下、由墻到拱噴射混凝土，直至設(shè)計(jì)厚度。

第六，主體結(jié)構(gòu)施工。主體結(jié)構(gòu)施工指的是隧道二砌施工，包括鋪設(shè)防水層、綁扎鋼筋、澆筑并養(yǎng)護(hù)混凝土。

3 直螺紋連接立格柵鋼架施工工藝

第一，制作格柵鋼架。施工時(shí)根據(jù)料表、圖紙尺寸、平臺(tái)及鋼拱架模具切出所需要鋼拱架的鋼筋和型鋼，調(diào)整主筋的鋼筋加工形狀。鋼拱架采用人工集中加工，在加工前先在平整場地上進(jìn)行1∶1放樣。首先對(duì)鋼拱架各部件在模具內(nèi)進(jìn)行點(diǎn)焊固定，然后將其從模具中對(duì)稱取出，以免鋼拱架發(fā)生扭曲或變形。接下來把從模具中取出的鋼拱架放置在平整場地上進(jìn)行拼接，再次仔細(xì)檢查各個(gè)部位的尺寸和拼接尺寸，對(duì)不合適的要進(jìn)行調(diào)整，待尺寸達(dá)標(biāo)后，按照設(shè)計(jì)要求，在拼接場地上進(jìn)行大規(guī)模。制作格柵鋼架，如圖1所示：

圖1 地面加工暗挖初

支格柵鋼架 圖2 工作扳手?jǐn)Q緊套筒

與鋼筋圖

第二，縱向連接鋼筋絲頭加工。根據(jù)鋼筋的等級(jí)、設(shè)計(jì)及相關(guān)規(guī)范要求，對(duì)縱向連接鋼筋兩端進(jìn)行絲頭加工，攻絲長度不小于直螺紋套筒長度，并應(yīng)滿足工程設(shè)計(jì)規(guī)定的各類拉伸指標(biāo)、抗疲勞指標(biāo)、耐低溫指標(biāo)。

第三，縱向連接筋設(shè)置。沿格柵鋼架主筋按設(shè)計(jì)規(guī)定尺寸交替設(shè)置縱向連接筋，并將其與格柵主筋焊接。

第四，架設(shè)格柵鋼架。現(xiàn)場架設(shè)格柵鋼架，并通過套筒將格柵與前一榀格柵鋼架進(jìn)行連接，用工作扳手?jǐn)Q緊后，并用力矩扳手檢測連接牢固程度，具體操作過程如圖2、圖3、圖4、圖5、圖6所示。

圖3 力矩扳手檢測 圖4 套筒與鋼筋連接完成

圖5 接筋與格柵骨架焊接固定 圖6 格柵與鋼架連接完成

4 兩種鋼筋連接技術(shù)的對(duì)比

當(dāng)前最常用的鋼筋連接技術(shù)有兩種：一是焊接連接；二是直螺紋套筒連接。通過表1，對(duì)這兩種連接方式進(jìn)行對(duì)比和分析。具體對(duì)比情況如表1所示：

表1 直螺紋連接與傳統(tǒng)焊接對(duì)比

5 結(jié)語

通過上述工藝對(duì)比，暗挖隧道初支直螺紋具有以下優(yōu)點(diǎn)：

第一，不受鋼筋的化學(xué)成分、人為因素、氣候等諸多因素的影響。

第二，操作方便、快捷，施工速度快，螺紋牙形好、精度高、連接質(zhì)量穩(wěn)定可靠。

第三，無污染，符合環(huán)保要求、無明火操作，施工安全可靠。

第四，適用于在拉伸或擠壓不同方向上都承受雙向作用力的鋼筋連接件施工。

第五，可提前定制，工廠化作業(yè)，不占用工期，全天候施工。

第六，節(jié)約鋼材、減少能耗，并且由于直螺紋連接工藝的特點(diǎn)和相關(guān)規(guī)范要求，同時(shí)對(duì)監(jiān)理現(xiàn)場的檢驗(yàn)有了以下四方面的提高：（1）檢驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)簡明，易于控制；（2）檢驗(yàn)工具操作方便，檢驗(yàn)結(jié)果準(zhǔn)確可靠；（3）檢驗(yàn)效率提高，縮短檢驗(yàn)時(shí)間；（4）更利于過程控制，及時(shí)消除安裝質(zhì)量問題。

直螺紋連接較傳統(tǒng)焊接工藝在操作難易程度、工作效率、安全文明施工、質(zhì)量控制等方面均有較大的優(yōu)勢，特別是滿足了地鐵隧道暗挖十八字方針中“短進(jìn)尺、快封閉”的要求，在保證現(xiàn)場施工質(zhì)量、消除安全隱患中發(fā)揮了很大作用，可以在地鐵暗挖施工中進(jìn)行廣泛的推廣應(yīng)用。

參考文獻(xiàn)

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（責(zé)任編輯：黃銀芳）endprint