玻璃纖維筋在高流塑性淤泥質(zhì)地層中確保盾構(gòu)安全始發(fā)的應(yīng)用

王幸福

【摘 要】在高流塑性淤泥質(zhì)海相地層中，由于淤泥的含水量較高且具有很強(qiáng)的流動(dòng)性，傳統(tǒng)的旋噴樁地基加固進(jìn)行土體改良的效果很難達(dá)到預(yù)期的效果，給盾構(gòu)始發(fā)造成很大的安全風(fēng)險(xiǎn)，而玻璃纖維筋的在洞門處地下連續(xù)墻的應(yīng)用則可彌補(bǔ)這一不足。本文以深圳地鐵11號(hào)線機(jī)場(chǎng)站～機(jī)場(chǎng)北站區(qū)間工程為背景簡(jiǎn)述了在深厚高流塑性淤泥地層玻璃纖維筋代替普通鋼筋的布置方法、玻璃纖維筋吊點(diǎn)處的加固措施以及玻璃纖維筋鋼筋籠的吊裝過程中需要注意的事項(xiàng)。

【關(guān)鍵詞】玻璃纖維筋；高流塑性淤泥質(zhì)地層；盾構(gòu)始發(fā)

1.工程概況

1.1地質(zhì)概況

深圳地鐵11號(hào)線機(jī)場(chǎng)站～機(jī)場(chǎng)北站區(qū)間盾構(gòu)全長(zhǎng)1144雙延米，盾構(gòu)機(jī)在區(qū)間中間風(fēng)井兼盾構(gòu)始發(fā)井始發(fā)，在機(jī)場(chǎng)北南端頭吊出，盾構(gòu)始發(fā)段位于填海區(qū)域， 地質(zhì)勘察鉆孔顯示地面以下14米均為流動(dòng)性極強(qiáng)的淤泥，天然含水率高達(dá)76%、具有很強(qiáng)的流動(dòng)性，盾構(gòu)始發(fā)的全斷面6米均處在該淤泥層中，始發(fā)風(fēng)險(xiǎn)極大。

盾構(gòu)始發(fā)的地層如圖1所示。

1.2 盾構(gòu)始發(fā)安全措施的設(shè)計(jì)概況

在連續(xù)墻的外圍施做600mm厚的地下素連續(xù)墻形成一個(gè)封閉的止水帷幕，在里面進(jìn)行旋噴樁加固改良土體。旋噴樁采用直徑為600mm間距450mm的二重管咬合旋噴樁進(jìn)行加固，加固深度穿透隧道底板2米。

我部在厚度達(dá)14米深的流塑性淤泥地層中依據(jù)設(shè)計(jì)提供的旋噴樁的試樁參數(shù)進(jìn)行了旋噴樁的試樁試驗(yàn)，28天后芯樣的無側(cè)限強(qiáng)度的平均強(qiáng)度為0.7Mpa，而且芯樣出現(xiàn)較多的淤泥夾層，遠(yuǎn)不能滿足無側(cè)限強(qiáng)度不小于1Mpa的設(shè)計(jì)要求，盾構(gòu)始發(fā)存在很大的風(fēng)險(xiǎn)。經(jīng)過與設(shè)計(jì)院的溝通協(xié)調(diào)后，設(shè)計(jì)院將盾構(gòu)始發(fā)洞門處的兩幅連續(xù)墻設(shè)計(jì)為半普通鋼筋+半玻璃纖維筋的形式。

2.玻璃纖維筋的施工過程和技術(shù)措施

2.1玻璃纖維筋的材料性能介紹

玻璃纖維和一種熱固性的聚合物樹脂通過拉擠工藝和表面處理形成的桿體材料，得到的纖維聚合物表面由玻璃纖維束螺旋纏繞并用樹脂包裹，形成與混凝土有較強(qiáng)黏結(jié)性能的“鋼筋齒”。

2.2玻璃纖維筋在連續(xù)墻中的布置形式

盾構(gòu)始發(fā)井洞門處的連續(xù)墻厚1米，位于左右線始發(fā)的連續(xù)墻的分幅寬度7.5米，在連續(xù)墻洞門范圍內(nèi)約9米范圍內(nèi)（上下各1.5米的富余量）均設(shè)置玻璃纖維筋代替普通鋼筋。

2.3玻璃纖維筋與鋼筋的連接

玻璃纖維筋的縱向主筋、拉筋、端頭筋、剪刀筋及水平筋均按照設(shè)計(jì)圖紙的規(guī)格、形狀、尺寸在工廠加工定做成型并預(yù)留搭接長(zhǎng)度， 所有玻璃纖維筋都要比所代替的同部位的普通鋼筋規(guī)格大一級(jí)別。玻璃纖維筋縱向與普通鋼筋的搭接長(zhǎng)度為1.5m，并采用U形卡固定，如圖七所示，U型卡的固定間距為30cm。梅花形拉筋及桁架筋與主筋的連接采用扎絲綁扎，玻璃纖維筋主筋與普通鋼筋主筋之間及玻璃纖維筋主筋之間采用U型螺栓連接，連接完成后的鋼筋籠成品如圖2所示。

2.4 附加玻璃纖維筋的安裝

依據(jù)設(shè)計(jì)要求連續(xù)墻內(nèi)外側(cè)必須布置附加筋，由于主筋和附加筋的間距為7.5cm，所以在安裝的過程中可能會(huì)導(dǎo)致兩個(gè)相鄰的U型卡位置太近不能緊扣，所以玻璃纖維筋作為附加筋鋼筋籠內(nèi)外側(cè)分別采用13米和5米的通長(zhǎng)玻璃纖維筋，采用扎絲綁扎與水平筋綁扎，加工時(shí)仍比相同部位的普通鋼筋高一等級(jí)，依據(jù)受力和彎矩圖附加筋的安裝位置如圖3所示。

3.鋼筋籠的加固及吊裝入槽

3.1連續(xù)墻幅寬7.5米，縱向布置4根通長(zhǎng)普通鋼筋制成的桁架筋用來承擔(dān)鋼筋籠起吊縱向的彎力，兩榀桁架筋的間距1.5米。

3.2鋼筋籠內(nèi)外側(cè)的水平方向均布置三根間距為3米的鋼管，使得鋼筋籠玻璃纖維筋成一個(gè)剛性結(jié)構(gòu)，增強(qiáng)水平方向的抗扭矩作用。

3.3鋼筋籠的吊裝由1臺(tái)150t履帶式起重機(jī)為主起重機(jī)，1臺(tái)80t的汽車吊為副起重機(jī)配合完成吊裝。起吊時(shí)，主鉤起吊鋼筋籠頂部及中上部，副鉤起吊鋼筋籠中下部，使鋼筋籠逐漸起高轉(zhuǎn)而垂直，慢慢地入槽，主吊與副吊的起高速度應(yīng)匹配同步避免起吊過程中產(chǎn)生不可恢復(fù)的變形。

3.4鋼筋籠在下槽的過程中依次將洞門范圍內(nèi)的桁架筋（普通鋼筋）用氧焊切除干凈。

4.結(jié)語

在深厚的高流塑性淤泥地層中進(jìn)行盾構(gòu)始發(fā)施工，旋噴樁地層加固難以取得預(yù)期的土體改良效果，存在較大的安全風(fēng)險(xiǎn)，在連續(xù)墻洞門范圍內(nèi)設(shè)置玻璃纖維筋盾構(gòu)機(jī)進(jìn)洞時(shí)可直接切割連續(xù)墻進(jìn)行掘進(jìn)，從而規(guī)避了傳統(tǒng)的因事前切斷鋼筋與鑿除洞門造成洞口突發(fā)涌水和涌泥的巨大風(fēng)險(xiǎn)，玻璃纖維筋在洞門處連續(xù)墻的使用形成了第二道保險(xiǎn)，大大降低了盾構(gòu)始發(fā)的安全風(fēng)險(xiǎn)。

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