玻璃纖維筋在地下連續(xù)墻施工中的技術(shù)應(yīng)用

喬景彬/QIAO Jing-bin

（中國(guó)建筑第八工程局有限公司，上海 200000）

隨著經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，城市地鐵建設(shè)日益密集，同時(shí)也伴隨著一大批與地鐵站房同時(shí)施工的大型綜合體項(xiàng)目涌現(xiàn)。此類(lèi)項(xiàng)目基坑開(kāi)挖深度較深，且大多位于城市鬧市區(qū)，均采用明挖施工，大多采用地下連續(xù)墻作為基坑圍護(hù)結(jié)構(gòu)，相對(duì)于傳統(tǒng)的人工鑿除洞門(mén)墻體，施工難度較大。正是在這種背景之下，采用玻璃纖維筋替代下穿部位墻體的普通鋼筋，在節(jié)約成本、提高施工效率的同時(shí)還大大增加了施工的安全性。然而玻璃纖維筋作為一種新型材料，在工程實(shí)踐中的應(yīng)用并不廣泛，其介紹也不多。本文以紹興高鐵北站TOD 綜合體項(xiàng)目為例，介紹玻璃纖維筋在地下連續(xù)墻維護(hù)結(jié)構(gòu)中的技術(shù)應(yīng)用，以此證明該方法的可行性。

1 工程概況

紹興高鐵北站TOD 綜合體工程地下部分由地鐵1 號(hào)線(xiàn)紹興北站及TOD 綜合體同坑共筑，基坑面積約為87 074.3m2，基坑根據(jù)周邊環(huán)境、地下水埋深、地基土壤特性等因素在東西向共分成11個(gè)分坑，基坑平面圖見(jiàn)圖1。

圖1 基坑平面布置圖

基坑圍護(hù)結(jié)構(gòu)形式：主坑采用地下連續(xù)墻+內(nèi)支撐，開(kāi)挖深度約14.5m，設(shè)置三道鋼筋混凝土內(nèi)支撐，坑中坑部分（車(chē)站區(qū)域）開(kāi)挖深度約21.0m，設(shè)置四道內(nèi)支撐，地連墻厚800～1 200mm，墻深40.6～48.6m，共計(jì)471幅。盾構(gòu)掘進(jìn)區(qū)間下穿A-K 坑地下連續(xù)墻體，盾構(gòu)下穿區(qū)域見(jiàn)圖2 陰影部分。

圖2 盾構(gòu)下穿區(qū)域示意圖

2 工程重難點(diǎn)

紹興高鐵北站TOD 綜合體項(xiàng)目地下連續(xù)墻異形節(jié)點(diǎn)多，且與地鐵1號(hào)線(xiàn)及5號(hào)線(xiàn)同坑共筑，為了減少基坑施工過(guò)程中對(duì)既有高鐵站房的擾動(dòng)，基坑設(shè)計(jì)方案采用分坑，將整個(gè)基坑分成11個(gè)小基坑，后續(xù)采用跳坑法施工，這就對(duì)后續(xù)地鐵區(qū)間盾構(gòu)掘進(jìn)帶來(lái)極大施工難度。

在地連墻與盾構(gòu)掘進(jìn)區(qū)間交匯處能否采用一種后期不需要進(jìn)行人工切割，且滿(mǎn)足地連墻強(qiáng)度要求的材料代替普通鋼筋材料成為施工的關(guān)鍵點(diǎn)。項(xiàng)目技術(shù)人員經(jīng)過(guò)與行業(yè)專(zhuān)家及設(shè)計(jì)單位研討，從力學(xué)性能、經(jīng)濟(jì)效益、功效對(duì)比出發(fā)，決定采用玻璃纖維筋替代盾構(gòu)掘進(jìn)區(qū)域地下連續(xù)墻普通鋼筋。

2.1 力學(xué)性能分析

玻璃纖維筋材料的相對(duì)密度為1.5～2.1，抗拉強(qiáng)度為460～700MPa，彈性模量為40～50GPa，伸長(zhǎng)率小于2%，以上關(guān)鍵指標(biāo)均超過(guò)同型號(hào)普通熱軋鋼筋，且當(dāng)全螺紋損壞時(shí)，雖然纖維縱向斷裂，但螺紋筋體之間仍然有纖維相連，從而保持一定的抗拉強(qiáng)度。玻璃纖維筋還具有良好的耐酸、耐鹽及耐腐蝕性，其強(qiáng)度、剛度和穩(wěn)定性也優(yōu)于普通熱軋鋼筋。玻璃纖維筋與普通熱軋鋼筋力學(xué)性能對(duì)比見(jiàn)表1。

表1 玻璃纖維筋與普通鋼筋力學(xué)性能對(duì)比表

2.2 經(jīng)濟(jì)效益

盾構(gòu)穿越地下連續(xù)墻時(shí)，采用玻璃纖維筋替代該區(qū)段普通熱軋鋼筋，可顯著提高盾構(gòu)掘進(jìn)速度，進(jìn)而避免在盾構(gòu)到達(dá)連續(xù)墻位置時(shí)，利用靜力切割工具輔助人工對(duì)重疊部位進(jìn)行切除，大大降低了人工及機(jī)械成本，提高了施工效率。盾構(gòu)下穿地連墻區(qū)域鋼筋效益表見(jiàn)表2 及表3，工藝效能對(duì)比表見(jiàn)表4。

表2 盾構(gòu)下穿地連墻區(qū)域普通鋼筋成本表

表3 盾構(gòu)下穿地連墻區(qū)域玻璃纖維筋成本表

表4 工藝效能對(duì)比表

通過(guò)兩種材料成本表可以看出采用玻璃纖維筋代替普通鋼筋可節(jié)省鋼筋成本20.68 萬(wàn)元。

3 施工工藝流程

3.1 連續(xù)墻中玻璃纖維筋的設(shè)置

盾構(gòu)掘進(jìn)段局部縱向主筋、橫向分布筋、剪力拉筋采用玻璃纖維筋代替，盾構(gòu)掘進(jìn)段為隧道圓心線(xiàn)為中心的高7.2m，寬7.8m 范圍，并且向上向下分別與鋼筋搭接1.8m，開(kāi)挖面、迎土面主筋為28/32@150/100，并設(shè)置2 道X 型剪力拉筋（斜拉桿水平角不得大于45°），其他配筋要求均與常規(guī)鋼筋籠一致,玻璃纖維筋在墻體內(nèi)設(shè)置見(jiàn)圖3。

圖3 玻璃纖維筋在地連墻中設(shè)置示意圖

3.2 鋼筋籠制作

3.2.1 玻璃纖維筋制作

1）首先在加工操作平臺(tái)上彈出水平筋定位線(xiàn)，鋪設(shè)水平筋，放置主筋，焊接普通鋼筋區(qū)段，采用U 型夾對(duì)玻璃纖維筋與普通鋼筋進(jìn)行綁扎連接，按要求設(shè)置縱橫向桁架筋，其中縱向桁架通長(zhǎng)布置。鋼筋籠上排主筋通過(guò)焊接與水平桁架筋進(jìn)行固定；U 型夾必須與玻璃纖維筋配套，連接位置卡扣的數(shù)量不低于3 個(gè)，卡扣旋緊程度需符合要求。

2）上端鋼筋籠從地連墻的冠梁頂面標(biāo)高開(kāi)始加工，加工長(zhǎng)度15m。

3）下端玻璃纖維筋從標(biāo)高15m 處開(kāi)始加工，至地連墻底部標(biāo)高為止。玻璃纖維筋與普通鋼筋綁扎采用10 號(hào)鐵絲，間距150mm×150mm，呈梅花形布置。玻璃纖維筋與普通鋼筋連接采用U型卡，搭接長(zhǎng)度不小于2m，每個(gè)接頭U 型卡數(shù)量不少于3 個(gè)，玻璃纖維筋連接見(jiàn)圖4。

圖4 玻璃纖維筋在連接示意圖

4）其余部分鋼筋骨架主筋之間的連接全部采用鐵絲綁扎，并且要牢固可靠。

3.2.2 桁架筋制作

鋼筋籠豎直方向采用4 根縱向桁架筋，橫向間隔6m 設(shè)置一道橫向桁架筋，玻璃纖維筋段內(nèi)設(shè)置2 道玻璃纖維筋桁架筋，在鋼筋籠入槽時(shí)，對(duì)玻璃纖維筋區(qū)段桁架筋進(jìn)行切除?？紤]吊裝時(shí)鋼筋籠整體穩(wěn)定性，在不影響后期盾構(gòu)掘進(jìn)的前提下，在鋼筋籠底端位置設(shè)置一道橫向桁架筋，并與縱向桁架筋可靠連接。縱橫向桁架筋布置見(jiàn)圖5。

圖5 桁架筋布置示意圖

3.2.3 普通鋼筋區(qū)段鋼筋籠制作

普通區(qū)段鋼筋籠縱橫向受力鋼筋采用機(jī)械連接，加強(qiáng)桁架筋采用焊接，搭接長(zhǎng)度≥10d，接頭位置相互錯(cuò)開(kāi)距離≥10d，且同一搭接區(qū)段內(nèi)焊接接頭百分率不得大于50%，縱橫向桁架筋交叉位置采用點(diǎn)焊。異形鋼筋籠在進(jìn)行吊裝時(shí)，應(yīng)增加斜拉筋、加強(qiáng)筋的支數(shù)，防止鋼筋籠在吊運(yùn)過(guò)程中發(fā)生變形，異形鋼筋籠加固見(jiàn)圖6 所示。

圖6 異性鋼筋籠加固示意圖

3.2.4 整體鋼筋籠吊裝

玻璃纖維筋材料脆性較大，為確保吊裝過(guò)程中的安全性，起吊前必須對(duì)玻璃纖維筋和普通熱軋鋼筋的組合籠進(jìn)行加固?，F(xiàn)場(chǎng)采用直徑30mm的光圓鋼筋做成臨時(shí)支撐對(duì)玻璃纖維筋部分進(jìn)行加固，增強(qiáng)鋼筋籠的整體穩(wěn)定性，保證吊運(yùn)過(guò)程安全。臨時(shí)支撐采用U 型螺栓固定在玻璃纖維筋上，并在鋼筋籠起吊后，放入溝槽前把支撐移除。

加工成型后的玻璃纖維筋和普通鋼筋組合而成的鋼筋籠起吊時(shí)必須豎起吊至垂直平面，起吊過(guò)程必須保證鋼筋籠的整體穩(wěn)定性。玻璃纖維筋組合鋼筋籠起吊采用雙機(jī)臺(tái)吊，主機(jī)選用350t 履帶起重機(jī)，副機(jī)選用250t 起重機(jī)，主副機(jī)分別布置4 個(gè)吊點(diǎn)，吊裝示意見(jiàn)圖7 所示。在普通鋼筋和玻璃纖維筋相連接的位置必須設(shè)置吊點(diǎn)，起吊時(shí)由專(zhuān)人指揮，緩慢升起以防止起吊撓度過(guò)大。

圖7 玻璃纖維筋吊裝示意圖

4 結(jié)論

玻璃纖維筋在紹興高鐵北站TOD 綜合體項(xiàng)目深基坑及盾構(gòu)掘進(jìn)施工中得到了成功應(yīng)用，避免了盾構(gòu)穿越過(guò)程中的人工鑿除，為盾構(gòu)機(jī)穿越提供了條件。

本工程實(shí)踐證明，采用玻璃纖維筋代替盾構(gòu)掘進(jìn)區(qū)間普的通鋼筋，不僅可以節(jié)省工程成本、還能縮短盾構(gòu)穿越時(shí)間、減少對(duì)地面環(huán)境的干擾，可在類(lèi)似工程推廣應(yīng)用。