新型鋼筋籠連接器在地下連續(xù)墻施工中的應(yīng)用★

李艷濱 王彥龍 李靈鋒

(1.中鐵一局集團(tuán)有限公司，陜西 西安 710054； 2.中國(guó)礦業(yè)大學(xué)(北京)力學(xué)與建筑工程學(xué)院，北京 100083)

0 引言

地下連續(xù)墻是城市地下工程中的一種較為常用的基坑圍護(hù)結(jié)構(gòu)，其施工噪聲低，防水性能好，且墻體剛度較大，不易塌方，適用于多種工程環(huán)境[1]。近年來(lái)，隨著地下工程逐漸向大深度發(fā)展，地下連續(xù)墻的深度及厚度逐步加大,且超大、超深、異形地下連續(xù)墻越來(lái)越多[2，3]，鋼筋籠的長(zhǎng)度、重量也隨之增大,導(dǎo)致其整幅一次性吊裝易受場(chǎng)地條件限制且難度與風(fēng)險(xiǎn)增大[4]，因此，超深地下連續(xù)墻鋼筋籠的制作與吊裝的質(zhì)量對(duì)后續(xù)工藝能否順利開展起著至關(guān)重要的作用[5]，近年來(lái)，超大超重鋼筋籠的吊裝問(wèn)題以及實(shí)現(xiàn)鋼筋籠之間的穩(wěn)定連接，獲得高質(zhì)量的鋼筋籠逐漸引起工程師們的重視。張思群[6]就超深地下連續(xù)墻鋼筋籠整體加工、整體起吊與分次加工、分次起吊兩種方式進(jìn)行了對(duì)比，得出了超深地下連續(xù)墻異形鋼筋籠適宜采用分次加工、分次起吊的方式的結(jié)論。鄭宏等[7]在天津?yàn)I海新區(qū)于家堡超深地下連續(xù)墻工程中，鋼筋籠采用分節(jié)吊裝，兩節(jié)鋼筋籠之間采用焊接連接，提高了施工速度與質(zhì)量。李操[8]針對(duì)超深地下連續(xù)墻鋼筋籠之間的連接方式，提出了預(yù)制裝配式鋼板螺栓連接工藝，并在上海市董家渡616地塊項(xiàng)目試驗(yàn)段驗(yàn)證了其連接工效。張其玉等[9]、程瑞明等[10]、李振武[11]、鄭軍[12]均在工程中采用了傳統(tǒng)的直螺紋套筒的方式對(duì)鋼筋籠進(jìn)行連接，并取得了較好的工程效果。但以上連接方式也面臨著一些不可避免的問(wèn)題，焊接連接對(duì)焊工的技術(shù)要求較高，連接速度較慢，尤其是對(duì)鋼筋數(shù)量較多的超大鋼筋籠來(lái)說(shuō)會(huì)影響施工進(jìn)度。直螺紋套筒連接難以實(shí)現(xiàn)絲頭與套筒螺紋之間的鎖緊或頂緊，且現(xiàn)場(chǎng)安裝難度較大，若鋼筋預(yù)留長(zhǎng)度不同，易出現(xiàn)受力不均導(dǎo)致斷裂脫落的情況[13]，對(duì)后期地下連續(xù)墻的結(jié)構(gòu)變形造成不良影響。鑒于以上問(wèn)題，鄭州地區(qū)在工程實(shí)踐中提出了一種新型鋼筋籠連接器，可有效解決鋼筋籠連接時(shí)預(yù)留鋼筋長(zhǎng)度不同，安裝困難，容易脫落的問(wèn)題，使地下連續(xù)墻發(fā)揮良好的支護(hù)功能。

1 技術(shù)原理

此新型鋼筋籠連接器通過(guò)兩個(gè)交錯(cuò)設(shè)置的放置槽來(lái)確保兩根鋼筋連接時(shí)軸線不處于同一直線。鋼筋伸入放置槽之后可通過(guò)活動(dòng)板對(duì)第一彈簧進(jìn)行壓縮，從而可以緩解鋼筋預(yù)留長(zhǎng)度的長(zhǎng)短不同對(duì)整個(gè)鋼筋籠連接產(chǎn)生的不良影響。螺紋轉(zhuǎn)桿在螺紋槽內(nèi)轉(zhuǎn)動(dòng)使固定塊貼合鋼筋，同時(shí)帶動(dòng)套管轉(zhuǎn)動(dòng)使連接繩收緊，進(jìn)而使固定塊更緊密的貼合鋼筋，完成對(duì)鋼筋的固定，避免鋼筋在連接時(shí)脫落，放置槽內(nèi)的第一彈簧和活動(dòng)板可以支撐鋼筋，使鋼筋的連接更穩(wěn)定，見圖1，圖2。

2 工程概況

2.1 工程簡(jiǎn)介

2.1.1火車站簡(jiǎn)介

鄭州火車站站位于京廣快速路東側(cè)，鄭州火車站西廣場(chǎng)北側(cè)，為既有1號(hào)線和10號(hào)線換乘車站，兩線采用通道換乘。10號(hào)線沿1號(hào)線北側(cè)東西向敷設(shè)，主體與南側(cè)既有1號(hào)線鄭州火車站主體結(jié)構(gòu)凈距約60 m。車站位于現(xiàn)狀長(zhǎng)途汽車站、公交場(chǎng)站范圍內(nèi)。車站中心里程為K42+848.562，結(jié)構(gòu)形式采用四層三跨箱形框架結(jié)構(gòu)，有效站臺(tái)長(zhǎng)140 m，站臺(tái)寬14 m，車站小里程端設(shè)置交叉渡線，車站總長(zhǎng)為331.20 m，標(biāo)準(zhǔn)段斷面高度為28.24 m，結(jié)構(gòu)寬度為15.65 m～29.3 m。車站站前配線標(biāo)準(zhǔn)段基坑寬15.65 m，深28.3 m。主體標(biāo)準(zhǔn)段基坑寬29.3 m，深29.6 m，基坑采用地下連續(xù)墻+內(nèi)支撐支護(hù)，豎向設(shè)置7道支撐，第1道及第5道支撐采用鋼筋混凝土支撐，其余采用鋼管支撐。

2.1.2地下連續(xù)墻簡(jiǎn)介

圍護(hù)結(jié)構(gòu)采用厚度為1 000 mm，深度43 m～46 m左右的地下連續(xù)墻，設(shè)計(jì)方量20 862.18 m3，所用墻混凝土等級(jí)C35。鋼筋采用HPB300鋼筋,HRB400鋼筋。

2.1.3工程地質(zhì)概況

本車站場(chǎng)地30 m深度范圍內(nèi)地層主要為第四系全新統(tǒng)(Q4)地層，從上至下巖土層分別為：雜填土0 m～3 m、黏質(zhì)粉土3 m～18 m、粉砂18 m～20 m、細(xì)砂20 m～32 m、粉質(zhì)粘土32 m～41 m、細(xì)砂41 m～45 m。

2.2 地下連續(xù)墻設(shè)計(jì)

2.2.1主要工程量

地連墻分幅分別有“一”“L”“Z”三種形式，總共128幅，分標(biāo)準(zhǔn)幅和異型幅。其中6 m標(biāo)準(zhǔn)槽寬幅33幅，5.8 m槽寬48幅，5.4 m槽寬3幅，4.5 m槽寬1幅，4 m槽寬2幅，5.6 m槽寬17幅，5.2 m槽寬6幅 轉(zhuǎn)角異型幅18幅。鋼筋籠主筋采用HRB400直徑32 mm螺紋鋼，HRB400直徑28 mm螺紋鋼，HRB400直徑25 mm螺紋鋼，分布筋采用HRB400直徑為20 mm,16 mm的螺紋鋼，槽段間采用工字鋼板接頭連接。鋼筋籠凈重(含工字鋼板)56 t～81 t。

2.2.2鋼筋籠的加工

鋼筋籠加工時(shí)橫向鋼筋與縱向鋼筋連接采用點(diǎn)焊，桁架筋采用單面焊，長(zhǎng)度不小于10d，接頭位置要相互錯(cuò)開，同一連接區(qū)段內(nèi)焊接接頭百分率不得大于50%，縱橫向桁架筋相交處需點(diǎn)焊，鋼筋籠四周0.5 m范圍內(nèi)交點(diǎn)需全部點(diǎn)焊，搭接錯(cuò)位及接頭檢驗(yàn)應(yīng)滿足鋼筋混凝土規(guī)范要求。鋼筋保證平直，表面潔凈無(wú)油污，內(nèi)部交點(diǎn)50%點(diǎn)焊，鋼筋籠桁架及鋼筋籠吊點(diǎn)上下1 m處需100%點(diǎn)焊。

2.2.3鋼筋籠的連接

考慮到基坑深度較深，鋼筋籠的長(zhǎng)度和重量都較大，常用的鋼筋籠連接方式中，套筒連接要求每根鋼筋對(duì)齊，且預(yù)留長(zhǎng)度不同，安裝難度大，焊接方式對(duì)焊工水平要求較高，連接速度慢，經(jīng)各方研討，最終推出一種新型鋼筋籠連接器，有效解決了以上問(wèn)題。

3 效果驗(yàn)證

地下連續(xù)墻工程完工后進(jìn)行基坑開挖，同時(shí)監(jiān)測(cè)地下連續(xù)墻與周邊環(huán)境位移變化，以此檢驗(yàn)地下連續(xù)墻施工質(zhì)量，驗(yàn)證所用新型鋼筋籠連接器的工程效果。

3.1 地下連續(xù)墻位移變化

通過(guò)墻體水平位移速率及累次水平位移量、墻頂水平位移速率及累次水平位移量和墻頂豎向位移速率及累次豎向位移量來(lái)反映地下連續(xù)墻的位移變化，如圖3所示，左側(cè)縱軸表示位移變形速率，右側(cè)縱軸表示累次位移變形量，橫軸表示工程施工日期。從圖3中可以看出，隨著基坑的開挖，地下連續(xù)墻發(fā)生側(cè)向卸載，主要發(fā)生水平位移，最大墻體水平位移速率為+2.18 mm/d，最大墻頂水平位移速率為+1.93 mm/d。墻頂豎向位移相較于水平位移偏小，后期有所發(fā)展，最大豎向位移速率為+1.75 mm/d。墻體單次位移變形量雖呈現(xiàn)輕微波動(dòng)，但都控制在規(guī)范要求的安全值以內(nèi)。整體而言，墻體向基坑內(nèi)位移，墻頂向基坑外位移，且呈現(xiàn)下沉狀態(tài)，但累次位移變形量發(fā)展較穩(wěn)定且遠(yuǎn)小于規(guī)范要求的安全值。

3.2 周邊環(huán)境位移變化

通過(guò)地表沉降變化速率及其累次變量、地下管線沉降變化速率及其累次變量和附近建筑物沉降變化速率及其累次變量來(lái)反映周邊環(huán)境的位移變化，如圖4所示，左側(cè)縱軸表示位移變形速率，右側(cè)縱軸表示累次變形量，橫軸表示施工日期。從圖4中可以看出，基坑開挖后，地表產(chǎn)生沉降現(xiàn)象，地下管線和附近建筑物由于開挖卸載產(chǎn)生隆起現(xiàn)象，但累次變形量均遠(yuǎn)小于規(guī)范要求的安全值，且基本穩(wěn)定不變，其中建筑物的隆起出現(xiàn)了恢復(fù)原位的趨勢(shì)。地表沉降變化速率最大值為-1.89 mm/d，地下管線沉降變化速率最大值為-1.56 mm/d，建筑物沉降變化速率最大值為+1.65 mm/d，均處于規(guī)范要求安全值以內(nèi)。

綜上所述，開挖后的地下連續(xù)墻質(zhì)量穩(wěn)定，墻體水平變形被有效控制，且支護(hù)功能發(fā)揮良好，周邊環(huán)境變形處于安全范圍內(nèi)。

4 結(jié)語(yǔ)

此新型鋼筋籠連接器在實(shí)際工程中的成功應(yīng)用，證明了其可以使鋼筋籠連接更穩(wěn)定，提高鋼筋籠的質(zhì)量，從而有效控制基坑開挖過(guò)程中地下連續(xù)墻的水平變形，充分發(fā)揮地下連續(xù)墻的支護(hù)功能，保證施工質(zhì)量。