玻璃纖維筋應(yīng)用在地下連續(xù)墻中的施工技術(shù)

1 工程概況

南部商務(wù)區(qū)站圍護(hù)結(jié)構(gòu)采用800 mm厚地下連續(xù)墻+內(nèi)支撐體系?；訕?biāo)準(zhǔn)段深度約16.2～17.12 m,墻長(zhǎng)約42.2 m,設(shè)計(jì)插入比為1.13；北端頭井基坑深度約17.44 m,墻長(zhǎng)45.2 m；南端頭井基坑深度約18.41 m,墻長(zhǎng)41.7 m,設(shè)計(jì)插入比為1.11。規(guī)劃8號(hào)線盾構(gòu)區(qū)間下穿本站中心,地下連續(xù)墻鋼筋全部由全螺紋玻璃纖維筋(GFRP筋)等代替,影響范圍內(nèi)共15幅地下連續(xù)墻,其幅形均為“一”型幅。玻璃纖維筋范圍為基底以下2.0 m至基底以下13.1 m,共11.1 m。見(jiàn)圖1。

根據(jù)南部商務(wù)區(qū)站圍護(hù)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)圖,本站地下連續(xù)墻一共分為184幅,其中 “T”型4幅,“L”型4幅, “V”型16幅,“Z”型4幅,其他均為“一”型。

注：陰影部分盾構(gòu)區(qū)間下穿范圍為玻璃纖維筋混凝土地下連續(xù)墻。圖1 圍護(hù)結(jié)構(gòu)平面圖

2 玻璃纖維筋地下連續(xù)墻施工技術(shù)控制要點(diǎn)

2.1 玻璃纖維鋼筋的性能

玻璃纖維鋼筋又稱(chēng)GFRP筋,以高強(qiáng)玻璃纖維為增強(qiáng)材料，合成樹(shù)脂為基體材料,并摻入適量輔助劑,經(jīng)拉擠、纏繞而成的復(fù)合材料,稱(chēng)為玻璃纖維增強(qiáng)樹(shù)脂筋。采用玻璃纖維筋代替普通鋼筋是利用其抗拉強(qiáng)度高、剪切強(qiáng)度低、脆性易破壞的特點(diǎn),使盾構(gòu)刀具能夠輕易將玻璃纖維筋切成小段,經(jīng)排泥管排出。因玻璃纖維筋是廠家直接一次性加工成型,U形筋尺寸無(wú)法改變,故要嚴(yán)格控制玻璃纖維筋籠尺寸,特別是玻璃纖維筋籠的厚度(槽寬),允許偏差為±10 mm。玻璃纖維筋材料性能指標(biāo)見(jiàn)表1。

表1 玻璃纖維筋材料性能指標(biāo)

2.2 玻璃纖維筋與鋼筋的連接

鋼筋籠縱向受力主筋的玻璃纖維筋與普通鋼筋、玻璃纖維筋與玻璃纖維筋之間的連接應(yīng)采用鋼制U型卡連接,U型卡應(yīng)與主筋直徑相匹配,每根筋材連接端的U型卡數(shù)量不得少于兩個(gè),玻璃纖維筋與普通鋼筋搭接長(zhǎng)度不小于50 d。其余非搭接部位間的玻璃纖維筋與普通鋼筋、玻璃纖維筋與玻璃纖維筋之間的連接可以采用鐵絲綁扎或者尼龍繩進(jìn)行綁扎,綁扎必須牢固。為吊裝安全作業(yè),鋼筋籠內(nèi)部采用普通鋼筋作為臨時(shí)桁架,在起吊之后入槽時(shí)對(duì)臨時(shí)桁架進(jìn)行割除,見(jiàn)圖2。

圖2 玻璃纖維筋與鋼筋連接

加固注意事項(xiàng):1)在加工平臺(tái)測(cè)放大樣,準(zhǔn)確放出盾構(gòu)切割范圍,并做明顯標(biāo)記；2)按設(shè)計(jì)圖紙鋪設(shè)下部玻璃纖維筋,用2.0 mm鍍鋅鐵絲綁扎,鋼筋與玻璃纖維筋連接采用U型卡螺栓連接；3)安裝縱向鋼筋桁架；4)按設(shè)計(jì)圖紙鋪設(shè)上部玻璃纖維筋并綁扎,鋼筋與玻璃纖維筋采用U型卡螺栓連接；5)在玻璃纖維筋與桁架鋼筋間安裝鋼絲繩卡,并用扭力扳手進(jìn)行檢查,扭力不小于螺栓扭矩50 N·m;6)安裝加固鋼筋臨時(shí)桁架,并進(jìn)行檢查。

2.3 GFRP筋籠的吊裝

鋼筋籠和GFRP筋籠一次性加工成型,并采用12點(diǎn)式進(jìn)行吊裝,試吊裝過(guò)程中存在中間段玻璃纖維筋籠扭曲過(guò)大,沒(méi)法吊裝。后將玻璃纖維筋籠段增加兩道縱向鋼筋桁架進(jìn)行加固,再次吊裝。由于中間段玻璃纖維筋籠薄弱,始終無(wú)法吊起。后經(jīng)與設(shè)計(jì)溝通將基底以下2.0 m至籠底全部改成玻璃纖維筋籠,并采用普通Φ25鋼筋增加兩道縱向桁架以設(shè)置吊點(diǎn)進(jìn)行分節(jié)吊裝,吊裝入槽過(guò)程中進(jìn)行割除鋼筋桁架。

分節(jié)吊裝時(shí)割除鋼筋桁架和接籠的工作時(shí)間過(guò)長(zhǎng),極易造成槽壁坍塌與縮孔現(xiàn)象發(fā)生?？刹扇∫韵聭?yīng)對(duì)措施：1)玻璃纖維筋籠與普通鋼筋籠分開(kāi)加工、吊裝；2)下籠時(shí)籠與籠之間對(duì)接過(guò)程中增加施工人員,減少接籠時(shí)間,縮短下籠時(shí)間；3)控制好泥漿質(zhì)量,有足夠的泥皮厚度保護(hù)槽壁,以防塌孔,確保地下連續(xù)墻質(zhì)量。

3 施工過(guò)程質(zhì)量控制

玻璃纖維筋表面很容易受到損傷,從而導(dǎo)致材料強(qiáng)度降低或材料由于堿性介質(zhì)的滲入而造成耐久性降低。

1)玻璃纖維筋的螺紋桿體表面質(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。

2)玻璃纖維筋中的玻璃纖維應(yīng)采用含堿量小于0.8%的無(wú)堿玻璃纖維(E-Glass)。樹(shù)脂基體僅允許使用乙烯基和環(huán)氧樹(shù)脂體系或乙烯基樹(shù)脂和環(huán)氧樹(shù)脂混合樹(shù)脂,以滿(mǎn)足產(chǎn)品物理和基本耐久性使用的要求,樹(shù)脂基體的原料聚合物不允許含有任何聚酯成分。

3)原材料在廠家統(tǒng)一加工時(shí),要嚴(yán)格控制每根構(gòu)件的產(chǎn)品規(guī)格以及尺寸偏差；材料的規(guī)格以及尺寸偏差見(jiàn)表2。

4)原材料進(jìn)場(chǎng)前,實(shí)驗(yàn)人員必須對(duì)原材料的力學(xué)性能指標(biāo)進(jìn)行檢驗(yàn),嚴(yán)格控制原材料的各項(xiàng)力學(xué)指標(biāo)均達(dá)到設(shè)計(jì)及規(guī)范要求方可使用,玻璃纖維筋力學(xué)參數(shù)指標(biāo)見(jiàn)表3。

表2 產(chǎn)品規(guī)格及尺寸偏差

表3 GFRP筋桿體力學(xué)參數(shù)

注：玻璃纖維筋抗拉強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值保證率在95%以上。

5)材料儲(chǔ)存和運(yùn)輸

①由于高溫、紫外線和化學(xué)物質(zhì)可能會(huì)對(duì)玻璃纖維筋造成損害,所以盡量把材料存放在獨(dú)立的倉(cāng)庫(kù)或廠棚內(nèi)。

②在運(yùn)輸玻璃纖維筋的過(guò)程中,采用橫桿支撐,以防在吊裝玻璃纖維筋時(shí)造成過(guò)度彎曲或折斷。

③為防玻璃纖維筋會(huì)被一些外加劑或者其他物質(zhì)造成表面污染,影響與混凝土的粘結(jié)效果,所以在使用之前,操作人員必須用溶劑將這些污染物質(zhì)擦拭干凈。

4 結(jié) 語(yǔ)

1)由于玻璃纖維筋所用材料均為廠制定型產(chǎn)品,尺寸準(zhǔn)確；另外,連接點(diǎn)采用綁扎,減少了鋼筋加工工序,制作時(shí)間是普通鋼筋安裝時(shí)間的0.5倍。制作的精度高,綁扎成型后不銹蝕,便于存放。

2)玻璃纖維筋是由玻璃纖維浸漬樹(shù)脂制成,易切割,制作時(shí)根據(jù)需要采用鋼鋸裁取,無(wú)需任何玻璃纖維筋加工設(shè)備,施工極為方便,大大提高了工作效率。

3)施工實(shí)踐表明,端頭井圍護(hù)結(jié)構(gòu)采用玻璃纖維筋代替鋼筋,盾構(gòu)直接掘進(jìn)通過(guò)圍護(hù)結(jié)構(gòu)在技術(shù)上是可行的,在國(guó)內(nèi)多個(gè)城市的地鐵施工中得到了較好的實(shí)踐。雖然玻璃纖維筋比鋼筋單價(jià)略高,但是對(duì)改善施工環(huán)境,提高工作效率,保證施工質(zhì)量,減少施工風(fēng)險(xiǎn)等方面表現(xiàn)出較好的優(yōu)越性。

玻璃纖維筋在寧波市軌道交通3號(hào)線盾構(gòu)穿越地鐵明開(kāi)挖基坑圍護(hù)地下連續(xù)墻施工中的應(yīng)用,使盾構(gòu)在切割地下連續(xù)墻施工過(guò)程中順利通過(guò),大大縮短了盾構(gòu)切割地下連續(xù)墻的施工周期,提高了工作效率,同時(shí)也降低了盾構(gòu)切割對(duì)地下連續(xù)墻的質(zhì)量破壞。玻璃纖維筋替代普通鋼筋在地鐵站盾構(gòu)穿越地下連續(xù)墻部位具有較高的推廣應(yīng)用價(jià)值。

參 考 文 獻(xiàn)

[1] 盧致強(qiáng),劉建偉,徐曉鵬.玻璃纖維筋混凝土在地鐵工程中的設(shè)計(jì)與應(yīng)用[J].四川建筑科學(xué)研究,2010,36(5)：173-175.

[2] 林剛,羅世培.玻璃纖維筋在盾構(gòu)端頭井圍護(hù)結(jié)構(gòu)中的應(yīng)用[J].鐵道工程學(xué)報(bào),2009,131(8):77-81.

[3] 于學(xué)義.玻璃纖維筋在城市地鐵圍護(hù)結(jié)構(gòu)施工中的應(yīng) 用[J].施工技術(shù),2011(40)：218-220.

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