4#豎井地下連續(xù)墻玻璃纖維筋籠制作及下設方案——北京站至北京西站地下直徑線工程

李輝龍，王 龍，張佳賓

(中國水電基礎局有限公司，天津 301700)

1 前言

北京站至北京西站地下直徑線4#豎井位于天寧寺立交橋2號匝道橋下北側綠地，為盾構始發(fā)井，豎井中心里程為DK6+795.6，豎井向東為盾構法施工區(qū)間隧道，向西為淺埋暗挖法施工區(qū)間隧道。

基坑圍護結構采用厚1.0 m的C30鋼筋混凝土地下連續(xù)墻，該墻墻共劃分為20個施工槽段，槽段編號為DLQ-01～20，成槽深度40.8 m，其中 DLQ-01、DLQ-02、DLQ-20 三副墻盾構掘進部位采用玻璃纖維筋混凝土，其余部位為普通鋼筋混凝土。

2 本工程玻璃纖維筋作用簡述

玻璃纖維筋(glassfiberreinforcedpolymerrebar，GFRP筋)是一種具有較好的抗拉、耐腐蝕和抗電、磁等性能的纖維復合材料，在特殊環(huán)境下可以用來代替普通鋼筋，目前玻璃纖維筋憑借自身特點被廣泛運用到建筑領域。

根據(jù)玻璃纖維筋抗拉性能和同直徑的普通鋼筋相當?shù)辜粜韵鄬^差的特點，本工程把玻璃纖維筋置入作井為盾構始發(fā)井到工作井支護的主體內(nèi)，達到了既能保證盾構的順利掘進又保證了支護結構的穩(wěn)定性。豎井支護結構及銑削部位見圖1、圖2。

3 施工工藝

地下連續(xù)墻玻璃纖維筋籠吊裝施工工藝見下圖3。

4 玻璃纖維筋籠制作

玻璃纖維筋籠各型號筋均由生產(chǎn)廠家制作完成，現(xiàn)場根據(jù)設計圖紙進行加工制作，玻璃纖維筋主筋與其它構造及架立筋均采用鐵絲綁扎(規(guī)格為14#和18#)。Φ32玻璃纖維主筋與鋼筋主筋連接形式為搭接連接，搭接長度按鋼筋綁扎搭接要求，每根主筋固定采用3個相同型號鋼絲繩卡固定。見玻璃纖維筋籠體制作圖4，圖5。

5 玻璃纖維筋籠體加固

玻璃纖維筋籠體屬于柔性結構，在起吊之前必須對其進行加固，加固使用材料為Φ48腳手架鋼管，縱向桁架間距為1.5 m，橫向桁架間距為3.0 m，豎向設相應支撐管及剪刀撐。

在玻璃纖維筋鋼筋籠上緣設置吊點鋼板，吊點鋼板與玻璃纖維筋主筋之間采用Φ32鋼筋連接，Φ32鋼筋與鋼板之間采用雙面搭接焊接，搭接焊接長度為10 cm;按玻璃纖維筋廠家提供的使用說明，Φ32鋼筋與玻璃纖維筋之間采用3個鋼絲繩卡綁扎搭接，如圖6。

鋼架加固形式見圖6《鋼筋籠加固示意圖》。

由于玻璃纖維筋較相同直徑的鋼筋更容易發(fā)生剪性破壞，加固過程中應注意吊點的布置，我們采用8點法進行玻璃纖維筋籠體起吊作業(yè)，并進行了吊點布置計算。

圖1 4#盾構始開井地下連續(xù)墻槽段劃分示意圖

圖2 盾構掘進位置側視圖

圖3 施工工藝流程圖

圖4 玻璃纖維筋綁扎連接

圖5 玻璃纖維筋鋼絲繩卡連接

圖6 鋼筋籠加固示意圖

因為籠體起吊過程中，變形形式主要是彎曲變形，要使其變形量最小，就要使籠體所受彎距最小，根據(jù)彎矩公式:

式中:L為彎距作用點距吊點的距離;P為籠體線密度;M為籠體上彎距來計算吊點位置。

如圖7所示，實際起吊過程中，A斷面并排設4個吊點，B、C斷面各并排設2個吊點，整個鋼筋籠起吊共設8個吊點，起吊驗算可簡化為A、B、C斷面3個吊點進行驗算。

圖7 吊點驗算簡圖

因為當鋼筋籠保持水平起吊時，鋼筋籠所受彎距最大，所以只需計算水平起吊時所受彎距。在計算彎距時，可把鋼筋籠分解到對3個吊點所受的彎距，先計算A斷面吊點的彎距:

由以上兩公式得出:當各點彎矩相等時，即LAB、LBC、LCD接近相等時，鋼筋籠變形最小，由于設計原因，A斷面右側150 cm的尺寸為固定部位，故當?shù)觞c之間的距離≈(L鋼筋籠-150)/3時，籠體所受彎距最小，最小彎矩也可以算出，結合籠體加固情況，情況我們吊點布置間距為LAB=562 cm、LBC=600 cm、LCD=412 cm，在實際吊裝過程中，籠體變形極小，保證了籠體的質(zhì)量。

6 起吊主筋搭接連接抗拉力檢驗

DLQ-01、DL-02、DLQ-20各幅連續(xù)墻玻璃纖維筋籠起吊的關鍵問題是鋼筋籠桁架的縱向玻璃纖維筋與鋼筋搭接連接的抗拉力是否能夠滿足吊掛玻璃纖維筋以下的鋼筋籠重量，為解決該問題，我部于2007年3月26日在北京中科誠達建設工程質(zhì)量檢測有限公司對φ32玻璃纖維筋與φ32螺紋鋼筋機械連接抗拉能力進行了試驗。

連接方式采用φ32鋼絲繩卡捆綁，捆綁形式見圖8《玻璃纖維筋與螺紋鋼筋機械連接示意圖》;試驗設備采用200 t油壓式萬能試驗機。試驗結果見表1。

圖8 玻璃纖維筋與螺紋鋼筋機械連接示意圖

表1 玻璃纖維筋與螺紋鋼筋機械連接拉力試驗表

根據(jù)以上試驗結果，鋼筋籠桁架的縱向玻璃纖維筋與鋼筋連接采用φ32鋼絲繩卡連接(每個接頭采用3個繩卡捆綁)，最大抗拉力N取60 KN/根。

經(jīng)計算，純玻璃纖維筋段籠體及以下鋼筋籠重量7t，在玻璃纖維筋籠體豎直與下節(jié)鋼筋籠對接下放時為荷載最大，選取此狀態(tài)進行驗算。

則主吊起吊受力筋數(shù)量n為:

取n=4能夠滿足要求。

式中:n為主吊起吊受力筋數(shù)量，根;G為玻璃纖維筋下部鋼筋籠重量，t;K為安全系數(shù)，取3。

7 銑削部位連續(xù)墻鋼筋籠下設方式

DLQ-01、DL-02、DLQ-20各幅連續(xù)墻鋼筋籠分3節(jié)制作(上節(jié)鋼筋籠長度15.3 m，中節(jié)玻璃纖維筋籠長度17.24 m，下節(jié)鋼筋籠長度10.24、13.24 m)分節(jié)起吊入槽，再在槽口拼接成整幅的方法進行吊裝作業(yè)。

先吊運下節(jié)鋼筋籠入槽后，用鐵扁擔將其擱置在槽口，再起吊玻璃纖維筋籠體與其下節(jié)鋼筋籠對接(對接方式采用搭接對接，鋼絲繩卡固定)，下、中兩節(jié)籠體對接后，邊下設邊拆除加固玻璃纖維筋籠體的Φ48腳手架鋼管，下設完畢后，用鐵扁擔將其中節(jié)玻璃纖維筋籠體擱置在槽口(玻璃纖維筋擱置件采用鋼板制作，并用鋼筋與玻璃纖維主筋連接)，上中節(jié)籠體連接形式同中下節(jié)連接。

整幅鋼筋籠就位后校核鋼筋籠入槽定位的平面位置與高程偏差，并通過調(diào)整位置與高程，使鋼筋籠吊裝位置符合設計要求。

8 注意問題

玻璃纖維筋籠體起吊過程中最大風險為在起吊過程中部分玻璃纖維筋發(fā)生受力不均而折斷，在起吊過程中若發(fā)生折斷現(xiàn)象，立即采用富余玻璃纖維筋根據(jù)折斷長度進行搭接加固，然后進行下設，吊裝作業(yè)過程中應按預定的安全措施進行。

9 結束語

制作和下設玻璃纖維筋籠是地下連續(xù)墻施工的一種新的形式，此次玻璃纖維筋籠施工的成功主要在于以下3點:

1)要認真分析玻璃纖維筋的材質(zhì)特性。

2)有針對性的試驗工作。

3)結合普通鋼筋籠的制作和下設方法，加以改進，制定出切實可行的施工方案。