玻璃纖維筋圍護(hù)樁技術(shù)在盾構(gòu)管廊中的應(yīng)用

任力 邵武濤 韓逗 閆國棟

【摘要】根據(jù)西安市科技八路地下綜合管廊（盾構(gòu)段）“先盾后井”施工的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，詳細(xì)介紹了盾構(gòu)在穿越2#、3#工藝井時(shí)，為了滿足盾構(gòu)下穿工藝井及滿足工藝井支護(hù)工程施工要求，工藝井圍護(hù)樁采用玻璃纖維筋施工， 總結(jié)了玻璃纖維筋圍護(hù)樁技術(shù)在盾構(gòu)管廊中的應(yīng)用。

【關(guān)鍵詞】玻璃纖維筋；圍護(hù)樁；盾構(gòu)管廊；應(yīng)用

1、概述

科技八路綜合管廊為《西安市城市地下綜合管廊規(guī)劃》確定的“一環(huán)、六放射、多組團(tuán)”的干支線地下綜合管廊體系中高新區(qū)組團(tuán)的主要干線管廊。盾構(gòu)段沿科技八路東西向布置，西起經(jīng)九路，東站丈八北路，全長1022.5m，包含957.5m盾構(gòu)區(qū)間和65m礦山法區(qū)間（地裂縫處理）；盾構(gòu)隧道采用單線單圓結(jié)構(gòu)，單圓盾構(gòu)開挖直徑6.44m，管廊內(nèi)徑5.5m，掘進(jìn)深度達(dá)地下18.7m。盾構(gòu)管廊沿線共設(shè)置4個(gè)節(jié)點(diǎn)井，包含1個(gè)盾構(gòu)始發(fā)井，1個(gè)接收井，2個(gè)節(jié)點(diǎn)井。2#工藝井結(jié)構(gòu)平面外輪廓尺寸為16.65m×30.4m，底板埋深約20m，圍護(hù)結(jié)構(gòu)采用鉆孔灌注樁+2道砼支撐+2道鋼支撐的形式。3#工藝井結(jié)構(gòu)平面外輪廓尺寸為15.5m×9.6m，底板埋深約20m，圍護(hù)結(jié)構(gòu)采用鉆孔灌注樁+2道砼支撐+3道鋼支撐的形式。盾構(gòu)區(qū)間段采用“先盾后井”施工方法，2#、3#工藝井在穿盾構(gòu)區(qū)域圍護(hù)樁采用玻璃纖維筋樁基。

2、施工技術(shù)措施簡介

盾構(gòu)區(qū)間2#、3#工藝井平面尺寸分別為：16.65m×30.4m，15.5m×9.6m，底板埋深約20m，圍護(hù)結(jié)構(gòu)采用鉆孔灌注樁+2道砼支撐+2道鋼支撐的形式，采用明挖順作法施工。圍護(hù)樁為1m鉆孔灌注樁。由于2#、3#工藝井位置管線復(fù)雜，在工藝井施工時(shí)需進(jìn)行管線改遷，改遷工期較長，如等待工藝井施工完成后進(jìn)行盾構(gòu)施工整個(gè)工期將滯后近半年。為了確保施工工期，進(jìn)行了施工工法的調(diào)整，將“先井后盾”調(diào)整為“先盾構(gòu)后井”施工，也就是盾構(gòu)施工完成后進(jìn)行工藝井主體施工，但必要條件是將樁基施工完成，尤其是盾構(gòu)穿越段。介于此情況將該段樁基優(yōu)化為玻璃纖維筋樁，樁徑及樁長均不變，只是將該段主筋及螺旋筋改為玻璃纖維筋，在樁頂往下11.25處為玻璃纖維筋且長度為7.5m。2#、3#工藝井各調(diào)整10根。

3、玻璃纖維筋樁基施工技術(shù)

根據(jù)現(xiàn)場勘測及計(jì)算，確定玻璃纖維筋樁基位置，整根樁基長度為29.6m，其中玻璃纖維筋長度為7.5m，樁徑為1.0m，樁基數(shù)量為10根，每側(cè)5根，樁間距為1.5m，樁基混凝土為C30水下灌注混凝土，采用旋挖鉆施工。對(duì)樁基進(jìn)行優(yōu)化后，加快了施工進(jìn)度，確保了盾構(gòu)機(jī)在穿越工藝井時(shí)不受影響，同時(shí)也增強(qiáng)基坑的整體穩(wěn)定性，確保工藝井后續(xù)施工的安全穩(wěn)定。

3.1鉆孔施工

3.1.1 測量放線

按照設(shè)計(jì)中線放出鉆孔灌注樁的中線，并打十字交叉線作為護(hù)樁，用以隨時(shí)檢查樁位，在樁護(hù)筒旁放鉆孔灌注樁的標(biāo)高控制點(diǎn)用以保證設(shè)計(jì)樁底標(biāo)高及樁長。

3.1.2 鉆進(jìn)及清孔

鉆孔按設(shè)計(jì)圖位置進(jìn)行施工并埋設(shè)鋼護(hù)筒，護(hù)筒高出地面30cm，并校正孔位，周邊用土回填密實(shí)。使用帶有變速器的鉆機(jī)，應(yīng)把變速器板上的電動(dòng)機(jī)和變速器被動(dòng)軸的軸心設(shè)置在同一水平標(biāo)高上。轉(zhuǎn)盤中心應(yīng)與鉆架上吊滑輪在同一垂直線上，確保鉆機(jī)垂直度。鉆機(jī)應(yīng)先試運(yùn)轉(zhuǎn)檢查，以防止成孔或灌注中途發(fā)生故障。

鉆孔灌注施工過程中通過泥漿泵將泥漿池中制備好的新鮮泥漿注入樁內(nèi)，排出的泥漿直接排放至沉淀池中，經(jīng)泥漿沉淀后，進(jìn)入泥漿池內(nèi)重復(fù)使用。

鉆進(jìn)時(shí)每回次進(jìn)尺控制在60cm左右，剛開始要放慢旋挖速度，并注意放斗要穩(wěn)，提斗要慢，特別是在孔口5～8m段旋挖過程中要注意通過控制盤來監(jiān)控垂直度，如有偏差及時(shí)進(jìn)行糾正，而且必須保證每挖一斗的同時(shí)及時(shí)向孔內(nèi)注漿，保證護(hù)壁的質(zhì)量。在鉆進(jìn)到設(shè)計(jì)深度時(shí)，應(yīng)立即清孔。將鉆斗留在原處機(jī)械旋轉(zhuǎn)數(shù)圈，將孔底虛土盡量裝入斗內(nèi)，起鉆后仍需對(duì)孔底虛土進(jìn)行清理。在清孔后，孔底沉渣不得大于15cm，并將孔口處雜物清理干凈。

3.2玻璃纖維筋籠及鋼筋籠制作安裝

（1）鋼筋籠采用現(xiàn)場加工制作，加工尺寸嚴(yán)格按設(shè)計(jì)圖紙及規(guī)范要求進(jìn)行控制。鋼筋籠主筋采用直螺紋套筒連接。接頭兩端鋼筋頭擰入的絲長滿足要求，采用管鉗擰緊，使兩鋼筋頭頂緊。上下節(jié)鋼筋籠對(duì)接后，每一根鋼筋，向位置上下對(duì)齊，以確保直螺紋套筒能順利擰入，確保上下鋼筋頭擰入套筒的長度滿足規(guī)范要求，使接頭的力學(xué)性能達(dá)到規(guī)范要求。主筋與箍筋采用焊接，鋼筋籠分段制作，鋼筋接頭按規(guī)定錯(cuò)開。

（2）為保證灌注樁的保護(hù)層厚度，采用鋼筋“耳朵”焊在骨架主筋外側(cè)，間距5m。

（3）鉆孔灌注樁鋼筋籠采用一次性吊裝，采取多點(diǎn)抬吊吊裝、整體空中回直入孔的吊裝方法。起吊時(shí)必須使吊鉤中心與鋼筋籠中心重合，保證起吊平衡。

（4）玻璃纖維筋樁主筋為26根Φ25主筋，螺旋筋為Φ10間距10cm，螺旋筋與主筋采用4mm鐵絲綁扎。玻璃纖維鋼筋與普通鋼筋搭接區(qū)長度為2m，純玻璃纖維筋范圍長度為7.5米，純玻璃纖維筋中心絕對(duì)標(biāo)高為395.1。

（5）玻璃纖維筋與鋼筋搭接：鋼筋與玻璃纖維筋樁連接采用M10-U型螺栓進(jìn)行連接。GFRP筋與受力主鋼筋的搭接采用鋼制U型卡，搭接長度不小于50D，GFRP筋與其他鋼筋之間的連接可采用鐵絲或尼龍繩綁扎。

（6）玻璃纖維筋技術(shù)指標(biāo)要求：玻璃纖維增強(qiáng)復(fù)合材料筋（GFRP筋）的螺旋桿體表面質(zhì)地應(yīng)均勻、無氣泡、裂紋及其他缺陷，其螺紋牙形、牙距應(yīng)整齊，不得有損傷。GFRP筋直徑20mm-28mm時(shí)，其直徑允許偏差±0.3mm，直線度≤4m/m：直徑大于28mm時(shí)，其直徑允許偏差±0.4mm，直線度≤5mm/m。G的密度應(yīng)為19-2.2g/cm，剪切強(qiáng)度≥110a，極限拉應(yīng)變≥1.2%，彈性模量≥4Fa，當(dāng)16≤d<34時(shí)，抗拉強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值≥550MPa。其他有關(guān)玻璃纖維筋的技術(shù)要求、試驗(yàn)方法、檢驗(yàn)規(guī)則及標(biāo)志、包裝、運(yùn)輸、儲(chǔ)存等的規(guī)定應(yīng)按現(xiàn)行國家、行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)《土木工程用玻璃纖維增強(qiáng)筋》（JG/T406-2013）及《纖維增強(qiáng)塑料性能試驗(yàn)方法總則》GB/T1446執(zhí)行。

3.3玻璃纖維筋籠吊放

（1）指揮轉(zhuǎn)移到起吊位置，起重工分別安裝吊點(diǎn)的卸扣。

（2）檢查各吊點(diǎn)鋼絲繩扥安裝情況及受力重心后，開始同時(shí)平吊。

（3）玻璃纖維筋籠吊至離地面0.3m～0.5m后，應(yīng)檢查玻璃纖維筋籠是否平穩(wěn)后主鉤起鉤，根據(jù)鋼筋籠距地面距離，隨時(shí)指揮輔助吊車配合起鉤。

（4）玻璃纖維筋籠吊起后，主鉤吊車勻速起鉤，輔助吊車配合使玻璃纖維筋籠空中翻轉(zhuǎn)垂直于地面。

（5）指揮起重工卸除鋼筋籠上輔助鉤吊點(diǎn)的卸扣。然后遠(yuǎn)離起吊作業(yè)范圍。

（6）指揮吊機(jī)吊籠入孔、定位，吊機(jī)走行應(yīng)平穩(wěn)，玻璃纖維筋籠上應(yīng)拉牽引繩。下放時(shí)不得強(qiáng)行入孔。

（7）吊放玻璃纖維筋籠過程中，必須始終保持鋼筋籠軸線與樁軸線吻合，并保證樁頂標(biāo)高符合設(shè)計(jì)要求。鋼筋籠最上端定位，由測定的孔口標(biāo)高來計(jì)算定位筋的長度，反復(fù)核對(duì)無誤后焊接定位。

（8）灌筑完的砼開始初凝時(shí)，割斷定位骨架豎向筋，使玻璃纖維筋籠不影響砼的收縮。

（9）作業(yè)前施工技術(shù)人員應(yīng)了解現(xiàn)場環(huán)境、電力、通訊等架空線路，附近構(gòu)筑物情況等并采取相應(yīng)保護(hù)措施。

3.4水下灌注混凝土及控制要點(diǎn)

（1）灌注樁采用的混凝土為C30水下混凝土。鉆孔灌注樁成孔和清孔質(zhì)量檢驗(yàn)合格后，開始灌注混凝土。澆筑前需做導(dǎo)管密閉性實(shí)驗(yàn)，驗(yàn)收合格后方可下導(dǎo)管。

（2）水下混凝土在澆注之前檢測其坍落度。檢測結(jié)果合格后方允許進(jìn)行澆注作業(yè)。水下混凝土的總體澆注時(shí)間不得大于混凝土的初凝時(shí)間。盡量縮短導(dǎo)管拆除時(shí)間，下料掌握好速度，避免造成氣堵。灌注過程中，應(yīng)注意觀察管內(nèi)混凝土下降和孔內(nèi)水位升降情況，及時(shí)測量孔內(nèi)混凝土面高度，正確指導(dǎo)導(dǎo)管的提升和拆除。

（3）本灌注工藝，采用自由塞隔水（即充氣球膽），充氣球膽直徑大小能自由通過導(dǎo)管即可。導(dǎo)管下入長度和實(shí)際孔深必須做嚴(yán)格丈量，使導(dǎo)管底口與孔底的距離能保持在0.3～0.5m左右，導(dǎo)管下入必須居中，底管長度應(yīng)不小于4m。

（4）灌注混凝土，首澆混凝土必須保證埋管深度不小于1.5米，操作中，投入球膽，放入錐塞，當(dāng)砼灌滿漏斗，立即拔起塞子，同時(shí)繼續(xù)向漏斗補(bǔ)加砼，使砼連續(xù)澆注。

（5）在完成首澆后，灌注砼要連續(xù)從漏斗口邊側(cè)溜滑入導(dǎo)管內(nèi)，不可一次放滿，以避免產(chǎn)生氣囊。

（6）拔管時(shí)，要準(zhǔn)確測量砼灌注深度和計(jì)算導(dǎo)管埋深后，方可拔管。導(dǎo)管埋深不得大于6m，也不得小于2m。

（7）為確保樁頂質(zhì)量，在樁頂設(shè)計(jì)標(biāo)高以上加灌一定高度，不宜小于0.8m。

（8）在灌注將近結(jié)束時(shí)，由于導(dǎo)管內(nèi)砼柱高度減少，超壓力降低。如出現(xiàn)砼頂升困難時(shí)，可適當(dāng)減小導(dǎo)管埋深使灌注工作順利進(jìn)行，在拔出最后一節(jié)長導(dǎo)管時(shí)，拔管速度要慢，避免孔內(nèi)上部泥漿壓入樁中。

（9）鋼護(hù)筒在灌注結(jié)束，砼初凝前拔出，起吊護(hù)筒時(shí)要保持其垂直性。

（10）混凝土澆注過程中及時(shí)按照規(guī)范要求制作混凝土試塊，經(jīng)標(biāo)養(yǎng)室養(yǎng)護(hù)至規(guī)定齡期后送實(shí)驗(yàn)室檢驗(yàn)。

4、樁基檢測

（1）鉆孔灌注樁施工完成后委托具有相關(guān)資質(zhì)的檢測單位進(jìn)行檢測。

（2）采用低應(yīng)變動(dòng)測法檢測樁身完整性，檢測數(shù)量不宜少于總樁數(shù)的100%。

（3）當(dāng)根據(jù)低應(yīng)變動(dòng)測法判定的樁身缺陷可能影響樁的水平承載力時(shí)，應(yīng)采用鉆芯法補(bǔ)充檢測，檢測數(shù)量不宜少于總樁數(shù)的1%，且不得少于3根。

5、安全注意事項(xiàng)

（1）在玻璃纖維筋樁基施工前對(duì)施工范圍內(nèi)地下管線進(jìn)行排查并形成書面報(bào)告，避免對(duì)地下管網(wǎng)造成破壞。

（2）進(jìn)入現(xiàn)場的鋼筋機(jī)械及電氣設(shè)備在使用前，必須經(jīng)項(xiàng)目工程部、安全部檢查驗(yàn)收合格后方可使用。人員需持證上崗作業(yè)，并在機(jī)械旁掛牌注明安全操作規(guī)程。

（3）鋼筋加工機(jī)械處必須設(shè)置足夠的照明，保證操作人員在光線較好的環(huán)境下操作。在進(jìn)行加工材料時(shí)，彎曲機(jī)、切斷機(jī)等嚴(yán)禁一次超量上機(jī)作業(yè)。

（4）鉆孔樁成孔過程中產(chǎn)生的泥漿如不能及時(shí)外運(yùn)，應(yīng)做到隨開挖隨覆蓋，施工生產(chǎn)廢水經(jīng)沉淀池沉淀處理后循環(huán)使用，不能使用的廢漿及時(shí)外運(yùn)。

結(jié)語：

通過對(duì)盾構(gòu)機(jī)穿越2#、3#工藝井的研究，將圍護(hù)樁交底進(jìn)行優(yōu)化，盾構(gòu)穿越工藝井段采用玻璃纖維筋樁施工技術(shù)，解決了“先盾后井”盾構(gòu)機(jī)切削工藝井圍護(hù)樁問題，防止盾構(gòu)穿越工藝井時(shí)刀盤被卡，無法繼續(xù)掘進(jìn)，提高了盾構(gòu)施工安全。

（1）在玻璃纖維筋樁施工過程中嚴(yán)格控制樁基的垂直度，嚴(yán)禁樁基侵限，防止發(fā)生斷樁、夾泥、堵管等現(xiàn)象，加強(qiáng)混凝土坍落度的控制；

（2）鉆孔前先用水準(zhǔn)儀確定護(hù)筒標(biāo)高，并以此作為基點(diǎn)，按設(shè)計(jì)要求的孔底標(biāo)高確定孔深，以測錐確定孔深；

（3）在吊裝時(shí)檢查各吊點(diǎn)鋼絲繩扥安裝情況及受力重心后，開始同時(shí)平吊，防止玻璃纖維筋籠傾斜及散架；

（4）玻璃纖維筋籠按要求進(jìn)行連接，卡扣連接牢固，搭接長度滿足要求；

（5）玻璃纖維筋籠下放時(shí)嚴(yán)格控制標(biāo)高，防止鋼筋籠侵入盾構(gòu)穿越區(qū)域；

參考文獻(xiàn)：

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[4]《纖維增強(qiáng)塑料性能試驗(yàn)方法總則》GB/T1446.

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[6]《玻璃纖維增強(qiáng)筋支護(hù)技術(shù)規(guī)程》（DB11/T1342-2016）.