盾構(gòu)切削玻璃纖維筋直接進(jìn)出洞施工技術(shù)

趙志龍，曹金鼎，龐 林，韓維疇，劉曉正

（中建交通建設(shè)集團(tuán)有限公司，北京 100161）

1 工程概況

佛山市南海區(qū)新交通 1 標(biāo)土建工程，施工范圍起于蝦雷崗站，止于康怡公園站，地下線長 3.681 km，其中 2.2 km 采用盾構(gòu)法施工。盾構(gòu)機(jī)采用 2 臺日本三菱泥水盾構(gòu)施工，盾構(gòu)進(jìn)出洞共 12 次，均采用了盾構(gòu)切削玻璃纖維筋直接進(jìn)出洞施工。玻璃纖維筋洞門示意圖如圖 1 所示。

2 施工技術(shù)

2.1 工藝流程

盾構(gòu)切削玻璃纖維筋直接進(jìn)出洞施工工藝流程見圖 2。

2.2 玻璃纖維筋在鋼筋籠中定位

（1）根據(jù)設(shè)計(jì)圖紙中的玻璃纖維筋的長度，參考成孔（槽）過程的誤差范圍，在下料玻璃纖維筋時(shí)，預(yù)留一定富余量，確保洞門范圍內(nèi)無鋼筋侵入。

圖1 圍護(hù)結(jié)構(gòu)玻璃纖維筋配筋范圍示意圖

圖2 施工工藝流程

（2）在專用的加工平臺上加工鋼筋籠，加工時(shí)在預(yù)埋件、加強(qiáng)筋等重要位置畫出控制標(biāo)記，尤其要標(biāo)注出洞門位置，以控制玻璃纖維筋定位。

圍護(hù)結(jié)構(gòu)玻璃纖維筋鋼筋籠示意圖如圖 3。

圖3 圍護(hù)結(jié)構(gòu)玻璃纖維筋鋼筋籠示意圖（單位：mm）

2.3 玻璃纖維筋綁扎與鋼筋籠吊裝

（1）玻璃纖維筋與普通鋼筋的搭接長度需滿足GB 50010-2010《混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范》相關(guān)要求，同直徑玻璃纖維筋互相搭接或玻璃纖維筋與同直徑鋼筋搭接的搭接長度為同直徑鋼筋搭接長度的 1.25 倍（即不小于44d，d為鋼筋直徑，見圖 3）。

（2）在加工平臺上做好架立筋位置標(biāo)記和洞門范圍標(biāo)記。

（3）按圖紙要求制作加強(qiáng)筋，洞門范圍內(nèi)的加強(qiáng)筋必須同樣采用玻璃纖維筋。

（4）先綁扎好洞門范圍的玻璃纖維筋部分，再分別向兩端綁扎普通鋼筋，玻璃纖維筋與普通鋼筋搭接部分仍采用鋼絲綁扎，搭接區(qū)段內(nèi)不能有普通鋼筋焊接接頭。

（5）安裝螺旋箍筋，洞門范圍內(nèi)的螺旋箍筋仍采用玻璃纖維筋，綁扎螺旋箍筋時(shí)，螺旋箍筋與主筋的交點(diǎn) 100% 綁扎。洞門范圍外區(qū)域螺旋筋則采用普通鋼筋，交點(diǎn)按梅花式點(diǎn)焊（圖 4）。

（6）吊裝鋼筋籠。含玻璃纖維筋的鋼筋籠起吊時(shí)，采用三點(diǎn)起吊，起吊過程中必須系繩索進(jìn)行人力控制，禁止鋼筋籠晃動，吊點(diǎn)不得設(shè)置在玻璃纖維筋布筋范圍內(nèi)，對鋼筋籠的加強(qiáng)圈再加焊十字撐。鋼筋籠插入孔內(nèi)后，檢查其頂端高度是否符合設(shè)計(jì)要求，然后用槽鋼穿入吊耳將其擱置在護(hù)筒上（圖 5）。

圖4 玻璃纖維筋綁扎

圖5 含有玻璃纖維筋的鋼筋籠吊裝

2.4 混凝土灌注

（1）安裝導(dǎo)管前檢查并確認(rèn)導(dǎo)管密封嚴(yán)密，內(nèi)壁光潔無渣。導(dǎo)管安放好后，其底部與孔底距離約 500 mm 左右。導(dǎo)管內(nèi)安放隔水塞，確保初灌成功率，檢查隔水塞及其安放是否符合設(shè)計(jì)要求。

（2）圍護(hù)結(jié)構(gòu)采用商品混凝土，灌注前要在現(xiàn)場測試混凝土坍落度，坍落度保持在 18～22 cm，并且現(xiàn)場至少要有 2 輛混凝土車等候，運(yùn)輸能力要保證混凝土灌注過程不中斷。

（3）再次檢查孔底沉渣，進(jìn)行二次清底，二次清底時(shí)間不少于 30 min。

（4）二次清底后馬上進(jìn)行混凝土灌注，混凝土初灌時(shí)保證第一斗混凝土灌滿，確保能夠充分排出泥漿，導(dǎo)管底板埋入混凝土不小于 1 m。灌注過程中，孔內(nèi)混凝土面上升速度控制在 2～4 m/h，導(dǎo)管埋深控制在 2～6 m，超灌高度保持在 0.5～1.0 m，確保鑿去浮漿后的圍護(hù)結(jié)構(gòu)頂標(biāo)高及混凝土強(qiáng)度符合設(shè)計(jì)要求。

（5）由于玻璃纖維筋的比重只有普通鋼筋的25%，在混凝土灌注過程中容易產(chǎn)生上浮現(xiàn)象。為了避免鋼筋籠上浮，要從混凝土灌注和鋼筋籠加固 2 個(gè)方面采取抗浮措施：①在灌注混凝土?xí)r，要保證孔內(nèi)清孔情況達(dá)到要求，孔底不得有大量沉碴；在混凝土灌注全過程中，必須控制混凝土在初凝時(shí)間以內(nèi)；灌注速度要控制在 4 m/h 以內(nèi)，否則容易產(chǎn)生鋼筋籠上??；導(dǎo)管及時(shí)上提，及時(shí)拆管，埋管深度不超過 6 m，避免混凝土向上帶動鋼筋籠。②在鋼筋籠頂部用槽鋼穿過吊點(diǎn)，槽鋼兩端與護(hù)筒點(diǎn)焊在一起，利用護(hù)筒和地層摩擦將鋼筋籠壓住。

2.5 復(fù)檢洞門范圍內(nèi)的玻璃纖維筋

（1）盾構(gòu)機(jī)進(jìn)出洞時(shí)會有正常施工偏差，所以檢查洞門時(shí)檢查范圍要比盾構(gòu)機(jī)直徑大 30 cm 左右。

（2）切削洞門前，搭設(shè)穩(wěn)固腳手架施工平臺，平臺車站底需和側(cè)墻連結(jié)、頂緊。用風(fēng)鎬人工鑿除圍護(hù)結(jié)構(gòu)保護(hù)層，直至玻璃纖維筋完全暴露在外。

（3）檢查洞門范圍內(nèi)的玻璃纖維筋是否侵入洞門，并按玻璃纖維筋侵入洞門的數(shù)量采取專項(xiàng)方案排除鋼筋：侵入數(shù)量極少，可以用水平鉆孔取芯方法將鋼筋切斷；侵入數(shù)量多，則需要全面加固并開鑿洞門排除鋼筋（圖 6）。

圖6 洞門復(fù)檢及侵入鋼筋排除

2.6 洞門安全性檢測

（1）地面抽芯，檢查加固體的強(qiáng)度。

（2）在洞門范圍進(jìn)行水平探孔，水平探孔位置分別是洞門上、中、下部至少各 1 個(gè)。探孔深度要打穿圍護(hù)結(jié)構(gòu)，再進(jìn)入加固體 50～100 cm。探孔完成 24 h 后觀測滲水量，滲水量不超過設(shè)計(jì)要求，則可以進(jìn)行盾構(gòu)機(jī)切削洞門。

（3）若采用旋噴樁、攪拌樁等加固方式，要先進(jìn)行地面抽芯然后再進(jìn)行水平抽芯檢查，檢查合格后才能進(jìn)行下一道工序；若采用注漿加固方式，一般只進(jìn)行水平挖孔檢測滲水量即可。

2.7 切削玻璃纖維筋

2.7.1 盾構(gòu)始發(fā)

（1）進(jìn)行盾構(gòu)機(jī)組裝調(diào)試，本項(xiàng)目采用鋼套筒進(jìn)行盾構(gòu)機(jī)始發(fā)和接收（圖 7）。

圖7 鋼套筒盾構(gòu)機(jī)吊裝

（2）對盾構(gòu)機(jī)的位置、姿態(tài)、基座（鋼套筒）、反力架進(jìn)行檢查，偏差要在規(guī)范允許范圍內(nèi)。檢查盾構(gòu)各個(gè)系統(tǒng)性能是否達(dá)到正常，水、電、氣、水平運(yùn)輸、垂直運(yùn)輸系統(tǒng)是否正常運(yùn)作，避免盾構(gòu)機(jī)切割洞門之后長時(shí)間停留。

（3）焊接盾體防翻轉(zhuǎn)裝置，以抵抗切割圍護(hù)結(jié)構(gòu)時(shí)刀盤產(chǎn)生的扭矩。

（4）安裝第 1 環(huán)負(fù)環(huán)管片。

（5）盾構(gòu)始發(fā)前需對鋼套筒進(jìn)行密封試壓，確保鋼套筒密閉性（圖 8）。

（6）盾構(gòu)機(jī)刀盤抵達(dá)掌子面，建立泥漿循環(huán)并開始切割玻璃纖維筋混凝土，切割時(shí)保持推力均勻、緩慢增加。記錄推力和刀盤扭矩，若參數(shù)突然大幅增大，則必須停機(jī)查找原因。切割過程中安排專人檢查防旋轉(zhuǎn)裝置，發(fā)現(xiàn)旋轉(zhuǎn)裝置變形要立即停機(jī)加固。

圖8 鋼套筒封閉及填砂試壓

（7）盾構(gòu)機(jī)完成一個(gè)掘進(jìn)長度后，迅速安裝第 2 環(huán)負(fù)環(huán)管片。

（8）按正常掘進(jìn)程序完成掘進(jìn)，直至盾構(gòu)機(jī)完全進(jìn)入土體，但暫不同步注漿。

（9）盾尾與圍護(hù)結(jié)構(gòu)距離達(dá)到 3～5 m 后，將洞門位置的開挖面和管片之間的間隙封閉，在車站內(nèi)水平注雙液漿快速封閉洞門。

（10）正常掘進(jìn)。

2.7.2 盾構(gòu)到達(dá)

（1）盾構(gòu)到達(dá)前 100 m 時(shí)，復(fù)測洞門中心位置及盾構(gòu)機(jī)位置。計(jì)算洞門與盾構(gòu)機(jī)之間的偏差，重新調(diào)整盾構(gòu)機(jī)姿態(tài)。

（2）安裝接收鋼套筒，并檢查安裝密閉質(zhì)量。

（3）盾構(gòu)切口環(huán)開始進(jìn)入加固體時(shí)，逐步降低推力、降低掘進(jìn)速度、降低開挖面壓力。

（4）盾構(gòu)切口環(huán)切削玻璃纖維筋時(shí)保持勻速緩慢進(jìn)行，精確計(jì)算刀盤里程，切割玻璃纖維筋混凝土的過程中全過程記錄總推力和刀盤扭矩，參數(shù)突然大幅增大時(shí)，必須停機(jī)查找原因。

（5）盾構(gòu)機(jī)完全進(jìn)入鋼套筒內(nèi)，管片拼裝至洞門位置，迅速封閉洞門管片與開挖面之間的間隙，注雙液漿加固。

3 結(jié)束語

玻璃纖維筋作為一種圍護(hù)結(jié)構(gòu)配筋新材料，在盾構(gòu)進(jìn)、出洞施工中是一種先進(jìn)、有益的補(bǔ)充。相比傳統(tǒng)的普通鋼筋混凝土圍護(hù)結(jié)構(gòu)，采用玻璃纖維筋施工洞門圍護(hù)結(jié)構(gòu)，能夠直接切割玻璃纖維筋，直接進(jìn)入地層，避免了開鑿洞門過程中土體坍塌的風(fēng)險(xiǎn)，保證了周邊建構(gòu)筑物、管線的安全。