郭翼民

上海市建設(shè)工程監(jiān)理咨詢有限公司 上海 200080

目前盾構(gòu)在穿越鋼筋混凝土地下連續(xù)墻時(shí)，一般的施工方法是在穿越前對(duì)鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)體進(jìn)行部分鑿除，此方法降低工效、增加成本，施工過程中存在很大的安全隱患，但當(dāng)盾構(gòu)穿越的圍護(hù)結(jié)構(gòu)采用了玻璃纖維筋時(shí)，這一問題可得到有效緩解。玻璃纖維筋作為新型材料在我國工程實(shí)踐中的覆蓋率并不高，對(duì)其介紹有限。本文結(jié)合玻璃纖維筋在天津地鐵4號(hào)線東興路站中的應(yīng)用，對(duì)其材料特性、施工工藝以及監(jiān)理的施工質(zhì)量控制及驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行介紹[1-2]。

1 工程概況

天津地鐵4號(hào)線東興路站位于萬辛莊南街與津?yàn)I大道交口北側(cè)，沿津?yàn)I大道東西向設(shè)置。該車站采用雙層島式站臺(tái)，站臺(tái)寬14 m，左右線間距為17 m，有效站臺(tái)長158 m。標(biāo)準(zhǔn)段主體結(jié)構(gòu)采用兩柱三跨雙層框架結(jié)構(gòu)，縱向柱距為9.75 m，主體結(jié)構(gòu)標(biāo)準(zhǔn)段箱體寬22.7 m。本站與軌交12號(hào)線東興路站通道換乘，軌交12號(hào)線盾構(gòu)下穿4號(hào)線車站，4號(hào)線東興路站施工時(shí)須為軌交12號(hào)線盾構(gòu)下穿做預(yù)留條件。

本站圍護(hù)結(jié)構(gòu)采用地下連續(xù)墻加內(nèi)支撐形式，地下連續(xù)墻共94幅，有82幅地下連續(xù)墻鋼筋骨架采用普通鋼筋，位于標(biāo)準(zhǔn)段，在軌交12號(hào)線盾構(gòu)下穿本站區(qū)域范圍內(nèi)的12幅地下連續(xù)墻，上部正常采用普通鋼筋，下部在下穿區(qū)域采用玻璃纖維筋。玻璃纖維筋豎向范圍在標(biāo)高－28.8～－13.3 m內(nèi)，豎向長度15.5 m。

2 玻璃纖維筋材料特點(diǎn)

1）質(zhì)量。玻璃纖維筋質(zhì)量輕，僅為相同體積鋼筋質(zhì)量的1/4，有效減輕了結(jié)構(gòu)自重。

2）強(qiáng)度。JG/T 406—2013《土木工程用玻璃纖維增強(qiáng)筋》中玻璃纖維筋抗拉性能測(cè)試方法證明，與同等要求的普通鋼筋相比較，玻璃纖維筋的抗拉強(qiáng)度要比普通鋼筋強(qiáng)1/5，其抗拉強(qiáng)度接近高強(qiáng)鋼材，但其抗剪強(qiáng)度卻較低。

3）熱膨脹系數(shù)。玻璃纖維筋的熱膨脹系數(shù)與混凝土相近，在環(huán)境溫度發(fā)生變化時(shí)，玻璃纖維筋與混凝土能協(xié)同工作，兩者不會(huì)產(chǎn)生大的溫度應(yīng)力。

4）彈性模量。玻璃纖維筋中纖維含量通常為70%～80%，彈性模量約為普通鋼筋的1/4。

5）抗腐蝕。玻璃纖維筋對(duì)氯離子、抗碳化合物的腐蝕性不敏感，適用于地鐵圍護(hù)結(jié)構(gòu)等潮濕環(huán)境中。

6）承載力。玻璃纖維筋的桿體強(qiáng)度是同等直徑螺紋鋼筋的2倍。根據(jù)相關(guān)規(guī)范驗(yàn)算，當(dāng)混凝土構(gòu)件其余參數(shù)不變時(shí)，鋼筋的抗拉強(qiáng)度越高，其構(gòu)件承載能力越強(qiáng)。

3 玻璃纖維筋圍護(hù)結(jié)構(gòu)的優(yōu)點(diǎn)

玻璃纖維筋與混凝土能夠很好地黏結(jié)，施工成的圍護(hù)結(jié)構(gòu)具有低抗剪強(qiáng)度、高抗拉強(qiáng)度的特征，盾構(gòu)機(jī)易對(duì)其進(jìn)行磨削破碎、刀盤切割，極大地優(yōu)化了盾構(gòu)穿越圍護(hù)結(jié)構(gòu)的過程，因此地鐵圍護(hù)結(jié)構(gòu)中采用玻璃纖維筋代替普通鋼筋，可減少人工鑿除混凝土、切割鋼筋的工作量，降低盾構(gòu)刀盤的切割損耗，提升盾構(gòu)穿越地下連續(xù)墻等圍護(hù)結(jié)構(gòu)的效率，既提升施工安全性，又節(jié)約工期、降低成本。

4 東興路站圍護(hù)結(jié)構(gòu)中玻璃纖維筋的應(yīng)用

4.1 玻璃纖維筋鋼筋籠的制作區(qū)域

東興路站地下連續(xù)墻鋼筋籠在軌交12號(hào)線盾構(gòu)下穿部位采用玻璃纖維筋（圖1），玻璃纖維筋豎向長15.5 m，共12幅墻，并與地下連續(xù)墻普通鋼筋的主筋通過螺栓進(jìn)行搭接。玻璃纖維筋的主筋在地下連續(xù)墻內(nèi)、外側(cè)均采用φ28 mm@100 mm，箍筋采用φ14 mm@300 mm×400 mm，水平分布筋仍采用φ20 mm@200 mm。玻璃纖維筋的錨固長度和搭接長度不宜小于現(xiàn)行國家標(biāo)準(zhǔn)GB 50010—2010《混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范》（2015版）中規(guī)定的同直徑熱軋帶肋鋼筋錨固長度和搭接長度的1.25倍，且不應(yīng)小于40d（d為玻璃纖維筋主筋直徑）。

圖1 圍護(hù)結(jié)構(gòu)中玻璃纖維筋的應(yīng)用范圍

4.2 玻璃纖維筋鋼筋籠的制作與安裝方法

東興路站盾構(gòu)下穿槽段的地下連續(xù)墻鋼筋籠整體分2段（普通鋼筋段、玻璃纖維筋段）逐步制作，每段鋼筋籠的各種主筋均采用閃光對(duì)焊連接，2段交接的主筋（除縱向桁架采用搭接焊）采用U形卡扣連接，鋼筋籠內(nèi)的縱向桁架設(shè)置4榀，橫向桁架每5 m設(shè)1道，共4道。

1）上端普通鋼筋籠從地下連續(xù)墻的冠梁頂面起，往下13.3 m止，構(gòu)件的各種鋼筋型號(hào)、間距、根數(shù)嚴(yán)格按照?qǐng)D紙加工制作，并嚴(yán)格執(zhí)行相關(guān)規(guī)范。

2）下端玻璃纖維筋從地下連續(xù)墻的冠梁頂面往下13.3 m起，至28.8 m為止，全長15.5 m，與上端普通鋼筋籠的各種主筋采用鋼制U形卡扣連接，U形卡扣應(yīng)與主筋直徑相適應(yīng)，普通鋼筋貼于U形卡扣內(nèi)側(cè)，玻璃纖維筋貼于外側(cè)，連接長度不小于40d，且U形卡扣不少于2個(gè)（圖2）。結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)玻璃纖維筋鋼筋籠的吊裝工藝及保護(hù)措施，玻璃纖維筋與普通鋼筋可不考慮錯(cuò)開搭接[3-5]。

圖2 玻璃纖維筋與普通鋼筋搭接示意

3）玻璃纖維筋主筋與分布筋采用14#鍍鋅鐵絲雙向雙絲100%綁扎，各種玻璃纖維筋在組成構(gòu)件時(shí)也采用現(xiàn)場(chǎng)雙向雙絲綁扎連接。

4）由于玻璃纖維筋抗剪能力較差，故玻璃纖維筋區(qū)縱向桁架、橫向桁架仍采用普通鋼筋，吊點(diǎn)設(shè)置在普通鋼筋所在的桁架上；普通鋼筋桁架與玻璃纖維筋結(jié)點(diǎn)采用鍍鋅鐵絲100%綁扎。

5）橫向桁架按照5 m間距設(shè)1道進(jìn)行布置，桁架蛇形筋采用φ22 mm三級(jí)鋼筋，十字交叉布置，預(yù)留出導(dǎo)管位置；縱向桁架按照?qǐng)D紙要求的數(shù)量進(jìn)行布置。

5 玻璃纖維筋圍護(hù)結(jié)構(gòu)施工中的監(jiān)理控制要點(diǎn)

5.1 玻璃纖維筋材料質(zhì)量控制

1）對(duì)于進(jìn)場(chǎng)玻璃纖維筋，應(yīng)檢查其是否有產(chǎn)品合格證，參照大樣圖對(duì)各成型纖維筋尺寸、外觀質(zhì)量進(jìn)行嚴(yán)格檢查，嚴(yán)禁發(fā)生結(jié)疤、裂縫以及纖維露出等現(xiàn)象，各項(xiàng)條件均合格后方可同意進(jìn)場(chǎng)，并做見證取樣進(jìn)行復(fù)試，復(fù)試合格后方可投入使用。

2）玻璃纖維筋在場(chǎng)地內(nèi)裝卸和運(yùn)輸?shù)倪^程中必須輕拿輕放，不應(yīng)進(jìn)行拋擲和撞擊。

3）為保持玻璃纖維筋清潔，可將其放在墊木上，且水平放置，嚴(yán)禁直接放在地上，遠(yuǎn)離高溫、紫外線和化學(xué)物質(zhì)。

4）安裝過程中玻璃纖維筋如果被其他物質(zhì)造成一定的表面污染，則在混凝土結(jié)構(gòu)使用前應(yīng)將其擦拭干凈，否則會(huì)影響其黏結(jié)效果。

5.2 玻璃纖維筋鋼筋籠安裝質(zhì)量控制

1）鋼筋籠質(zhì)量控制嚴(yán)格按照地下連續(xù)墻鋼筋籠制作的“六大工序驗(yàn)收”進(jìn)行，即“鋼筋加工成品驗(yàn)收”“下排鋼筋驗(yàn)收”“桁架驗(yàn)收”“上排鋼筋驗(yàn)收”“預(yù)埋件、附件驗(yàn)收”“鋼筋籠整體驗(yàn)收”。先由施工單位質(zhì)檢人員對(duì)其進(jìn)行檢查驗(yàn)收，自檢合格后，由監(jiān)理工程師再對(duì)其進(jìn)行質(zhì)量檢查驗(yàn)收，驗(yàn)收合格后方可進(jìn)行起吊工作。

2）監(jiān)理應(yīng)重點(diǎn)控制鋼筋籠焊接質(zhì)量，其施工必須嚴(yán)格按設(shè)計(jì)圖進(jìn)行，保證焊接焊縫長度、焊縫質(zhì)量。鋼筋焊接質(zhì)量應(yīng)符合設(shè)計(jì)要求，吊攀、吊點(diǎn)加強(qiáng)處須滿焊，主筋與水平筋采用點(diǎn)焊連接，內(nèi)部交點(diǎn)50%點(diǎn)焊，鋼筋籠四周的縱向鋼筋與水平分布筋必須100%點(diǎn)焊，并嚴(yán)格控制焊接質(zhì)量。

3）鋼筋籠制作與安裝過程中，嚴(yán)格控制鋼筋籠預(yù)埋件標(biāo)高。

4）玻璃纖維筋加工要求按照鋼筋大樣進(jìn)行，保證其與放樣尺寸一致，綁扎前檢查定型玻璃纖維筋成型質(zhì)量，玻璃纖維筋綁扎要求4絲十字扣，并增加與桁架連接的綁扎點(diǎn)。

5）重點(diǎn)控制玻璃纖維筋鋼筋籠卡扣的連接接頭質(zhì)量，玻璃纖維筋與普通鋼筋主筋搭接長度應(yīng)達(dá)到設(shè)計(jì)要求的40d，卡扣的數(shù)量應(yīng)滿足每個(gè)接頭不少于2個(gè)的要求（圖3）。

圖3 鋼筋籠U形卡扣連接接頭

5.3 玻璃纖維筋鋼筋籠吊裝、入槽控制要點(diǎn)

5.3.1 鋼筋籠起吊前驗(yàn)收

東興路站玻璃纖維筋鋼筋籠采用主副吊配合抬吊的方式進(jìn)行起吊，設(shè)置5排2列，共10個(gè)吊點(diǎn)。所有鋼筋籠采用整體加工制作，一次吊裝入槽。其中主吊3排6個(gè)吊點(diǎn)，副吊2排4個(gè)吊點(diǎn)。鋼筋籠起吊前，先由分包隊(duì)伍對(duì)吊車自身、鋼絲繩編花長度和型號(hào)、鋼絲繩斷絲情況、卸扣裂縫情況、扁擔(dān)尺寸、滑輪型號(hào)等內(nèi)容進(jìn)行自檢，自檢合格后報(bào)項(xiàng)目專業(yè)人員檢查，檢查合格后由監(jiān)理工程師進(jìn)行驗(yàn)收，驗(yàn)收合格后方可起吊。

5.3.2 鋼筋籠吊裝、入槽過程控制要點(diǎn)

1）主要觀察鋼筋籠吊點(diǎn)、桁架等關(guān)鍵部位是否有開焊現(xiàn)象，以及鋼筋籠整體剛度、變形情況。

2）由于玻璃纖維筋鋼筋籠自身質(zhì)量較輕，入槽后泥漿浮力較大，導(dǎo)致下放困難，故嚴(yán)禁施工隊(duì)強(qiáng)行入槽。

3）在鋼筋籠下放入槽過程中，將玻璃纖維筋區(qū)域內(nèi)的普通鋼筋割除，保證盾構(gòu)區(qū)域在吊裝完成后不出現(xiàn)鋼筋等鋼材，以免影響軌交12號(hào)線盾構(gòu)穿越，造成事故。

4）玻璃纖維筋范圍內(nèi)普通鋼筋切割的注意事項(xiàng)如下：

① 鋼筋籠入槽前，先切割籠底5 m范圍內(nèi)的桁架，玻璃纖維筋段水平、縱向桁架筋及吊點(diǎn)鋼筋應(yīng)切除干凈。

② 切割桁架筋時(shí)，采用厚1 mm鋼板對(duì)玻璃纖維筋進(jìn)行保護(hù)，防止受損，切割桁架筋一定要快，防止成槽時(shí)間太長，引起坍孔。

③ 切割按照先桁架筋、后主筋的順序進(jìn)行，盡量將鋼筋以直線段切出。

④ 切割長度應(yīng)小于50 cm，以便于將鋼筋拿出。

⑤ 切割時(shí)注意火焰，嚴(yán)禁燒傷玻璃纖維筋。

6 結(jié)語

為給遠(yuǎn)期線路盾構(gòu)穿越預(yù)留條件，天津地鐵4號(hào)線東興路站應(yīng)用玻璃纖維筋作為圍護(hù)結(jié)構(gòu)，證明將玻璃纖維筋代替普通鋼筋作為圍護(hù)結(jié)構(gòu)鋼筋籠的工藝、控制標(biāo)準(zhǔn)能滿足盾構(gòu)穿越的相關(guān)要求，既節(jié)省了人力、材料和機(jī)械等成本，又縮短了鋼筋籠加工、制作和安裝，以及盾構(gòu)穿越圍護(hù)結(jié)構(gòu)的時(shí)間，大幅提升了工效，并且增加了盾構(gòu)貫穿圍護(hù)結(jié)構(gòu)時(shí)的安全性。