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

文/任力、邵武濤、韓逗、閆國(guó)棟 中國(guó)建筑第六工程局有限公司 天津 300000

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(zhǎng)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(jiǎn)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(zhǎng)，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(zhǎng)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(zhǎng)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(chǎng)勘測(cè)及計(jì)算，確定玻璃纖維筋樁基位置，整根樁基長(zhǎng)度為29.6m，其中玻璃纖維筋長(zhǎng)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(cè)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(zhǎng)。

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(guò)程中通過(guò)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(guò)程中要注意通過(guò)控制盤來(lái)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(chǎng)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(zhǎng)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(zhǎng)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(zhǎng)度為2m，純玻璃纖維筋范圍長(zhǎng)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(zhǎng)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(wú)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(guó)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(guò)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(cè)定的孔口標(biāo)高來(lái)計(jì)算定位筋的長(zhǎng)度，反復(fù)核對(duì)無(wú)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(chǎng)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(cè)其坍落度。檢測(cè)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(guò)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(cè)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(guò)導(dǎo)管即可。導(dǎo)管下入長(zhǎng)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(zhǎng)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(cè)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(zhǎng)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(guò)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(cè)

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

（2）采用低應(yīng)變動(dòng)測(cè)法檢測(cè)樁身完整性，檢測(cè)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(cè)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(cè)，檢測(cè)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(chǎng)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(guò)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(yǔ)：

通過(guò)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(wèn)題，防止盾構(gòu)穿越工藝井時(shí)刀盤被卡，無(wú)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(guò)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(cè)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(zhǎng)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；