含玻璃纖維（GFRP）筋地下連續(xù)墻施工監(jiān)理控制要點(diǎn)

邵 明

（上海市市政工程管理咨詢有限公司，上海200093）

0 引言

上海長(zhǎng)江隧道工程長(zhǎng)興島工作井作為大直徑盾構(gòu)（Ф15.43 m）的接收工作井，為了解決盾構(gòu)接收時(shí)工作井內(nèi)外側(cè)水土體壓力差，減?、?層粉砂產(chǎn)生流砂的可能，采用盾構(gòu)切削洞門地下連續(xù)墻及水中接收的方案。為此在洞門區(qū)的地下連續(xù)墻中應(yīng)用玻璃纖維（GFRP）筋易切削、強(qiáng)度高的特點(diǎn)，代替鋼筋，做成下部為24 m剛度較大的整幅鋼筋籠，中間為16 m整體剛度小的玻璃纖維筋籠，上部又為5 m高的鋼筋籠的一種特殊籠體，然后灌注混凝土形成含玻璃纖維筋的特殊幅地下連續(xù)墻（簡(jiǎn)稱：特殊幅地下連續(xù)墻）。在施工過程中監(jiān)理工程師如果對(duì)玻璃纖維筋的特性不了解，對(duì)施工過程控制不到位，難以保證特殊幅地下連續(xù)墻的施工質(zhì)量與安全。

首先，在籠體的制作方面，各種筋材之間連接，要保證連接牢固，保證籠體的質(zhì)量；其次，特殊籠體的吊裝，籠體中間存在剛度較低的玻璃纖維筋籠要保證整體吊裝的安全，必須考慮附加的吊裝桁架的可行性；另外，由于桁架的拆卸，時(shí)間較長(zhǎng)，整個(gè)特殊幅地下連續(xù)墻施工中，必須采取措施保證槽段的穩(wěn)定。為了確保特殊幅地下連續(xù)墻質(zhì)量符合設(shè)計(jì)要求，同時(shí)保證施工過程安全，監(jiān)理工程師必須全過程對(duì)其進(jìn)行控制。

1 工程特點(diǎn)

為滿足盾構(gòu)水中切削地下連續(xù)墻直接進(jìn)洞的需要，在洞圈范圍內(nèi)設(shè)置玻璃纖維（GFRP）筋，該區(qū)域要求無任何鋼、鐵等金屬材料。考慮到該工程一共有8幅1.0 m厚度的地下連續(xù)墻鋼筋籠含有玻璃纖維（GFRP）筋，且位于籠體的中上部，同時(shí)由于玻璃纖維（GFRP）筋抗彎折性能差，無法進(jìn)行焊接等特點(diǎn)，施工技術(shù)難度相當(dāng)大。

作為一種新型材料，與普通鋼筋相比，玻璃纖維（GFRP）筋的主要特點(diǎn)：

（1）重量輕，約為鋼筋的1/4，便于操作；

（2）比同規(guī)格的鋼筋抗拉強(qiáng)度高,該工程設(shè)計(jì)要求玻璃纖維（GFRP）筋極限拉力不小于480 MPa；

（3）有很高的靜剪切力，但動(dòng)剪切力低，所以容易被切割；彈性模量約為鋼筋的1/5；

（4）無法進(jìn)行除切割以外的現(xiàn)場(chǎng)加工，如焊接、彎曲等。

根據(jù)玻璃纖維（GFRP）筋的特點(diǎn)，該工程地下連續(xù)墻的鋼筋籠必須采取整體施工、整體吊裝的特點(diǎn)，給含玻璃纖維（GFRP）筋地下連續(xù)墻的鋼筋籠的吊裝造成了難度，吊裝施工過程中必須采取一定的措施來提高含玻璃纖維（GFRP）筋部分的鋼筋籠的抗彎能力。施工單位在玻璃纖維（GFRP）筋部分采取內(nèi)部可拆卸型鋼桁架固定，來增加該部分的抗彎能力，在鋼筋籠的下放過程中逐漸拆除鋼桁架的辦法來進(jìn)行施工。

2 監(jiān)理控制要點(diǎn)與控制措施

2.1 施工準(zhǔn)備階段的監(jiān)理控制要點(diǎn)與控制措施

2.1.1 技術(shù)儲(chǔ)備工作

由于玻璃纖維（GFRP）筋是一種新型材料，它的應(yīng)用技術(shù)又涉及到新技術(shù)與新工藝。對(duì)于監(jiān)理工程師來說也是首次接觸到，所以在施工前，先收集了國(guó)內(nèi)外近似工程的相關(guān)資料，有針對(duì)性地加強(qiáng)玻璃纖維（GFRP）筋使用方面資料的學(xué)習(xí)，同時(shí)學(xué)習(xí)有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)與要求，掌握玻璃纖維（GFRP）筋的特性，作好技術(shù)儲(chǔ)備。

2.1.2 審核承包商的專項(xiàng)施工方案

重點(diǎn)審查下列內(nèi)容：玻璃纖維（GFRP）筋吊裝方案，玻璃纖維（GFRP）筋之間、玻璃纖維（GFRP）筋與上下段的鋼筋連接工藝，安全、質(zhì)量技術(shù)保證措施、進(jìn)度計(jì)劃、機(jī)械勞動(dòng)力組織等，要求專項(xiàng)施工方案中應(yīng)明確吊裝施工步序、施工參數(shù)及其保障措施。鑒于該方案為新材料、新技術(shù)、新工藝應(yīng)用方案，承包商應(yīng)組織專家進(jìn)行評(píng)審，并由公司技術(shù)負(fù)責(zé)人審批。監(jiān)理工程師根據(jù)專家意見和類似工程規(guī)范要求嚴(yán)格審批后予以實(shí)施。

2.1.3 對(duì)原材料進(jìn)行控制

由于玻璃纖維筋是特殊材料，監(jiān)理工程師與承包商應(yīng)對(duì)玻璃纖維（GFRP）筋材料供應(yīng)廠家進(jìn)行比選，并對(duì)各個(gè)廠家的原材料與卡扣連接件的試驗(yàn)進(jìn)行了抽樣見證試驗(yàn)，原材料試驗(yàn)結(jié)果滿足設(shè)計(jì)要求，卡扣連接件的試驗(yàn)可以滿足施工的需要后，方允許使用。經(jīng)加工的材料運(yùn)抵現(xiàn)場(chǎng)后，監(jiān)理工程師要對(duì)玻璃纖維（GFRP）筋原材料規(guī)格、尺寸、數(shù)量、質(zhì)量保證資料的驗(yàn)收。

2.1.4 桁架鋼筋籠試吊監(jiān)理控制

為了保證含玻璃纖維（GFRP）筋的鋼筋籠能滿足整籠起吊的要求，吊裝桁架必須滿足：

（1）玻璃纖維（GFRP）筋處的桁架能夠順利取出；

（2）玻璃纖維（GFRP）筋處的桁架能夠抵抗較大的彎矩，且變形較小。

為了驗(yàn)證該桁架在施工方面的可操作性，先采用在普通鋼筋籠使用可拆卸桁架試驗(yàn)，并進(jìn)行了三次以上的試驗(yàn)，掌握從吊裝到桁架拆除的施工時(shí)間，經(jīng)試驗(yàn)該工程從吊裝到桁架拆除的施工時(shí)間基本控制在4 h。并請(qǐng)有關(guān)試驗(yàn)單位對(duì)該桁架及鋼筋籠起吊過程中的受力及變形進(jìn)行模擬分析，對(duì)于鋼筋籠0°、30°、60°三種工況下進(jìn)行了應(yīng)變及變形的實(shí)際數(shù)據(jù)進(jìn)行采集試驗(yàn)。

根據(jù)試驗(yàn)幅鋼筋籠吊裝搜集的數(shù)據(jù)來看，鋼筋籠雖能順利入槽但是變形較大，約為15～20 cm，考慮到玻璃纖維筋的鋼筋籠整體剛度較差，從安全行動(dòng)的角度出發(fā)，建議在原有四吊點(diǎn)的基礎(chǔ)上增加一個(gè)吊點(diǎn)，以減小鋼筋籠的變形，同時(shí)使鋼筋籠由水平狀態(tài)順利過渡至豎直狀態(tài)，增加的吊點(diǎn)擬布置在可拆卸桁架與普通鋼筋桁架結(jié)合部位。試驗(yàn)過程中監(jiān)理工程師組織人員對(duì)桁架鋼筋籠試吊過程進(jìn)行旁站，收集有關(guān)施工參數(shù)與測(cè)量數(shù)據(jù)，并會(huì)同施工單位、建設(shè)單位對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行匯總分析，根據(jù)試驗(yàn)分析結(jié)果對(duì)桁架連接、吊點(diǎn)設(shè)置等督促施工單位采取改進(jìn)措施。

2.2 施工階段的監(jiān)理質(zhì)量控制要點(diǎn)

2.2.1 地下連續(xù)墻成槽施工控制要點(diǎn)

除對(duì)常規(guī)地下連續(xù)墻成槽施工控制要點(diǎn)外還應(yīng)注意：采用新型桁架后，鋼筋籠吊裝時(shí)間會(huì)大幅增加，新型桁架的拆卸會(huì)導(dǎo)致鋼筋籠吊放時(shí)間由原先的40 min延長(zhǎng)至4 h。因此保持槽壁在鋼筋籠吊放過程中不發(fā)生坍方是關(guān)鍵點(diǎn)也是技術(shù)難點(diǎn)。針對(duì)該工程最容易出現(xiàn)坍塌的②3層粉砂土槽壁穩(wěn)定進(jìn)行驗(yàn)算。

不降水條件下的成槽穩(wěn)定性驗(yàn)算：

降水后的成槽穩(wěn)定性驗(yàn)算：

式中：Kx——安全系數(shù)，Kx大于1為安全；

y——土的容重，該工程②3層粉砂土的容重為18.5 kN/m3；

y1——泥漿容重，該工程泥漿容重取11 kN/m3；

y′——土在地下水條件下的浮重，y′=y-yw=（18.5 kN/m3-10 kN/m3）；

y1′——泥漿土在地下水條件下的浮重，y1′=y1-yw=（11 kN/m3-10 kN/m3）；

φ——土的內(nèi)摩擦角，該工程取30.5°。

從以上驗(yàn)算結(jié)果反應(yīng)在降水，槽壁穩(wěn)定性得到很大的提高。為了保證槽壁不坍方，該工程采取降低②3層土地下水位和提高成槽泥漿性能的措施。所以監(jiān)理的工作重點(diǎn)放在地下連續(xù)墻成槽之前進(jìn)行超前降水效果的監(jiān)控，以及泥漿性能指標(biāo)的檢查。

2.2.2 玻璃纖維（GFRP）筋鋼筋籠的制作控制要點(diǎn)

玻璃纖維（GFRP）筋鋼筋籠的監(jiān)理控制除普通鋼筋籠控制要求外還應(yīng)加強(qiáng)以下控制要點(diǎn)：

（1）考慮到玻璃纖維（GFRP）筋無法焊接的特點(diǎn)，GFRP橫向筋與縱向筋之間的連接采用非鍍鋅鐵絲綁扎，GFRP縱向受立筋與鋼筋之間連接采用鋼絲繩卡件連接。經(jīng)試驗(yàn)與驗(yàn)算每個(gè)接頭擬采用2個(gè)鋼絲繩卡件連接可以滿足受力的要求。

（2）玻璃纖維（GFRP）筋綁扎時(shí)主要檢查玻璃纖維（GFRP）筋的規(guī)格、數(shù)量、間距是否符合設(shè)計(jì)要求，綁扎是否牢固。

（3）玻璃纖維（GFRP）筋縱向受立筋與鋼筋之間連接，需要檢查卡件的數(shù)量、間距是否符合要求。對(duì)于鋼絲繩卡件則須采用扭力扳手抽查卡件緊固是否符合要求。

2.2.3 桁架安裝、拆除與玻璃纖維（GFRP）筋鋼筋籠的吊裝控制要點(diǎn)

雖然桁架安裝、拆除事先在普通鋼筋籠上已經(jīng)做過幾次試驗(yàn)，但普通鋼筋籠與玻璃纖維（GFRP）筋鋼筋籠還是有明顯的區(qū)別，所以在第一幅玻璃纖維（GFRP）筋鋼筋籠桁架安裝、拆除與玻璃纖維（GFRP）筋鋼筋籠吊裝時(shí)根據(jù)需要，也要進(jìn)行了試吊、試安裝、拆卸。試驗(yàn)過程中監(jiān)理主要應(yīng)針對(duì)玻璃纖維（GFRP）筋鋼筋籠與普通鋼筋籠的差異部分做重點(diǎn)控制，并對(duì)結(jié)果進(jìn)行分析，來保證整個(gè)玻璃纖維（GFRP）筋地下連續(xù)墻的施工質(zhì)量。桁架安裝、拆除與玻璃纖維（GFRP）筋鋼筋籠的吊裝施工中主要控制以下內(nèi)容：

（1）檢查桁架安裝、固定是否按要求進(jìn)行，所有連接是否牢固可靠。

（2）檢查玻璃纖維（GFRP）筋鋼筋籠與桁架吊點(diǎn)的設(shè)置是否符合要求，吊點(diǎn)是否牢靠。

（3）檢查起吊機(jī)械的位置是否妥當(dāng)，起吊過程是否嚴(yán)格按施工組織設(shè)計(jì)中的程序進(jìn)行。

（4）當(dāng)玻璃纖維（GFRP）筋鋼筋籠直立入槽后，逐步拆除型鋼桁架，在此過程中應(yīng)重點(diǎn)檢查吊點(diǎn)置換情況是否符合要求，型鋼桁架固定鋼筋、螺栓是否按程序進(jìn)行拆卸。

2.2.4 地下連續(xù)墻混凝土灌注控制要點(diǎn)

地下連續(xù)墻混凝土灌注要注意混凝土導(dǎo)管下放時(shí)的定位，防止混凝土導(dǎo)管與玻璃纖維（GFRP）筋發(fā)生碰撞。

2.3 安全監(jiān)理控制要點(diǎn)

玻璃纖維（GFRP）筋鋼筋籠的安全監(jiān)理工作的重點(diǎn)是鋼筋籠的吊裝，除按普通鋼筋籠吊裝的要求實(shí)施外尚須注意以下幾點(diǎn)：

（1）吊裝前對(duì)玻璃纖維（GFRP）筋鋼筋籠吊裝方案、起重人員資質(zhì)進(jìn)行審查，對(duì)吊裝設(shè)備進(jìn)行檢查。

（2）在鋼筋籠起吊前，督促施工單位進(jìn)行鋼筋籠吊裝的安全和技術(shù)交底，特別將兩位吊車起重工之間的配合作為討論重點(diǎn)。

（3）在鋼筋籠起吊前檢查吊點(diǎn)和擱置板的焊接情況，確保焊接質(zhì)量滿足起吊要求，且鐵絲完全綁扎后方可同意起吊。

（4）起吊前仔細(xì)檢查吊具、鋼絲繩的完好情況，必須符合安全規(guī)范要求。對(duì)于吊具的檢查重點(diǎn)是對(duì)滑輪及鋼絲繩質(zhì)量的檢查，如發(fā)現(xiàn)鋼絲繩有小股鋼絲斷裂或滑輪有裂紋現(xiàn)象，一律不得同意使用。

（5）起吊前必須督促施工單位清除鋼筋籠內(nèi)的雜物，避免在起吊鋼筋籠過程中發(fā)生高空墜物的事故。

（6）督促起吊過程嚴(yán)格按要求進(jìn)行，起吊必須服從起重工的指揮，確保鋼筋籠平穩(wěn)、安全起吊。

3 結(jié)語

在上海長(zhǎng)江隧道工程長(zhǎng)興島工作井含玻璃纖維（GFRP）筋的施工過程中，監(jiān)理工程師通過全過程參與控制，確保了所有的8幅特殊幅地下連續(xù)墻籠體安全吊裝，施工質(zhì)量全部符合規(guī)范要求。

玻璃纖維鋼筋籠做為新材料、新技術(shù)、新工藝在大型盾構(gòu)機(jī)進(jìn)洞圍護(hù)體施工中得到了成功的應(yīng)用，為國(guó)內(nèi)類似工程施工積累了寶貴的經(jīng)驗(yàn)。

該工程監(jiān)理在質(zhì)量、安全方面的一些控制要點(diǎn)，將利于特殊工程施工的監(jiān)理控制，可在后續(xù)同類工程監(jiān)理中得以借鑒。目的在于不斷提高監(jiān)理工作質(zhì)量和水平，為監(jiān)理行業(yè)的規(guī)范、發(fā)展、提高積累專業(yè)資料。