朱文中

（廈門國璟環(huán)境工程有限公司，福建 廈門 361000）

廈門軌道交通工程通風(fēng)豎井盾構(gòu)始發(fā)、接收圍護(hù)結(jié)構(gòu)在盾構(gòu)切削區(qū)域，采用玻璃纖維筋代替圍護(hù)結(jié)構(gòu)中的鋼筋，不但能保證盾構(gòu)行經(jīng)圍護(hù)結(jié)構(gòu)的安全，而且在盾構(gòu)的始發(fā)、到達(dá)圍護(hù)結(jié)構(gòu)時(shí)減少人工破除門洞工序?？刹捎靡话愣軜?gòu)機(jī)切削刀具直接切削，達(dá)到盾構(gòu)機(jī)組直接進(jìn)出洞、降低施工風(fēng)險(xiǎn)、加快施工進(jìn)度、降低工程成本的目的。

1 玻璃纖維筋材料特性及力學(xué)性能分析

玻璃纖維筋又稱玻璃纖維增強(qiáng)塑料（GFRP），由一種熱固性的聚合物樹脂和縱向連續(xù)的E 玻璃纖維通過拉擠、表面處理工藝制成的桿體建筑材料，纖維聚合物表面可采用玻璃纖維束螺旋纏繞，并用樹脂包裹，形成類似鋼筋的肋齒，以提高與混凝土的握裹性能。玻璃纖維筋強(qiáng)度高、易切割，同時(shí)還具有良好的電磁絕緣性，不易腐蝕，耐久性好，玻璃纖維筋的彈性模量較低，一般為40GPa～56GPa，約為鋼筋的1/4，與混凝土的握裹力能力比同直徑普通鋼筋強(qiáng)，彈性模量更接近混凝土彈性模量，玻璃纖維筋受拉時(shí)以脆性破壞為主，可達(dá)到極限強(qiáng)度而不出現(xiàn)屈服現(xiàn)象。雖然玻璃纖維筋材料早在20世紀(jì)90年代就開始研究應(yīng)用，但在福建建筑市場近幾年才開始少量應(yīng)用，2016年在施工期間項(xiàng)目所在標(biāo)段取樣，送往廣東華南理工大學(xué)土木與交通檢測中心進(jìn)行原材進(jìn)場復(fù)檢，材料檢驗(yàn)依據(jù)采用《土木工程用玻璃纖維增強(qiáng)筋》JG/T406-2013。

2 玻璃纖維筋鋼筋籠的制作、安裝、澆筑管理

廈門市軌道交通翁角路站～馬青路站區(qū)間通風(fēng)豎井基坑圍護(hù)結(jié)構(gòu)采用鉆孔灌注樁。以玻璃纖維筋替代盾構(gòu)穿越影響區(qū)內(nèi)的鉆孔灌注樁鋼筋，通過改進(jìn)傳統(tǒng)的盾構(gòu)進(jìn)出洞端頭圍護(hù)結(jié)構(gòu)骨架筋材料類型、減少人工切割破除端頭鋼筋等工序，優(yōu)化盾構(gòu)施工工序，提高盾構(gòu)進(jìn)出洞施工的效率、經(jīng)濟(jì)性和安全性。

2.1 原材料運(yùn)輸、存儲(chǔ)

玻璃纖維筋裝卸和運(yùn)輸過程中，不應(yīng)懸空過長、拋擲或撞擊。切割玻璃纖維筋時(shí)注意安全防護(hù)，佩戴手套、防護(hù)眼鏡，防止纖維刺入皮膚或碎屑傷到眼睛。存放應(yīng)水平放置，避免暴曬，纖維桿體材料不應(yīng)沾染油污。存放時(shí)，避免鋼筋直接接觸泥土地污染鋼筋，下墊30cm 方木、沿縱向間隔2m 設(shè)置一道，并在上方用塑料彩條布進(jìn)行覆蓋。玻璃纖維筋存放注意順向排列，按直徑大小分開并設(shè)置標(biāo)牌。鋼筋籠運(yùn)輸時(shí)采用加長板架車，運(yùn)輸過程中要防止鋼筋籠變形、斷裂，輕吊輕放。

2.2 玻璃纖維筋籠的制作

主筋搭接：本項(xiàng)目鉆孔灌注樁玻璃纖維鋼筋籠在現(xiàn)場集中制作，并采用長線法施工，玻璃纖維筋的錨固長度，應(yīng)較普通鋼筋適當(dāng)加大，切削時(shí)玻璃纖維筋混凝土構(gòu)件以脆性破壞為主，先底部緊接著頂部破壞，為此圍護(hù)構(gòu)件進(jìn)出洞影響區(qū)域設(shè)計(jì)采用超筋設(shè)計(jì)。制作時(shí)要按照每根樁的設(shè)計(jì)圖紙和技術(shù)規(guī)范要求的長度加工，下料時(shí)充分考慮到搭接長度，加工時(shí)標(biāo)記預(yù)埋件、加強(qiáng)筋位置，尤其要標(biāo)注進(jìn)出洞門位置，準(zhǔn)確控制玻璃纖維筋定位。

由于玻璃纖維筋不能焊接、不能采用機(jī)械套筒連接，鋼筋籠鋼筋之間的搭接穩(wěn)固性，影響結(jié)構(gòu)整體穩(wěn)定以及吊裝施工安全，玻璃纖維鋼筋主筋、加強(qiáng)筋與普通鋼筋，采用U 型螺栓連接牢固，以便鋼筋籠吊裝，玻璃纖維筋之間的搭接長度、玻璃纖維筋與普通鋼筋的搭接長度為40d（d 為玻璃纖維筋直徑）。兩根豎向主筋搭接時(shí)，相鄰兩根主筋應(yīng)顛倒搭接且搭接接頭相互錯(cuò)開。在同一截面搭接接頭數(shù)量不應(yīng)大于主筋數(shù)量的50%。U型螺栓連接方式如圖1和圖2所示。

圖1 鋼筋與玻璃纖維筋連接示意圖

圖2 鉆孔灌注樁U型螺栓連接圖

箍筋要按圖紙布置位置制作。本項(xiàng)目采用16mm 玻璃纖維螺旋箍筋間距150mm。施工時(shí)應(yīng)核對螺旋箍筋搭接長度，螺旋箍筋搭接長度為10d（d 為玻璃纖維筋直徑）。螺旋箍筋可以采用綁扎方式固定，與縱向主筋交接必須全部綁扎到位，綁扎點(diǎn)采用十字型綁扎，端頭采用U型螺栓連接牢固。

2.3 增強(qiáng)鋼筋籠剛度及吊裝

玻璃纖維筋的彈性模量約為鋼筋彈性模量的22%左右，采用玻璃纖維筋的鋼筋籠剛度，與普通鋼筋籠有較大的差異，應(yīng)在鋼筋籠制作過程中，采用一些增強(qiáng)鋼筋籠剛度的措施，避免筋籠吊裝過程中發(fā)生較大變形，存在安全隱患。本項(xiàng)目采取的措施有：①防止在吊裝過程以及運(yùn)輸過程中出現(xiàn)較大的變形。運(yùn)輸及裝卸應(yīng)平放，嚴(yán)禁懸挑，玻璃纖維筋為脆性材料，剪切強(qiáng)度大不如鋼筋；②鋼筋籠內(nèi)部采用玻璃纖維筋桁架、筋籠兩側(cè)采用吊裝后可去除的鋼筋椅架；③筋籠吊裝過程中，起吊點(diǎn)均需放置在鋼筋之上，嚴(yán)禁將起吊點(diǎn)設(shè)置在玻璃纖維筋上。鋼筋籠安裝應(yīng)根據(jù)實(shí)際規(guī)格尺寸及重量選取吊機(jī)，為了保證骨架起吊時(shí)不變形，鋼筋籠采用三點(diǎn)吊裝，吊點(diǎn)設(shè)置在鋼筋上，吊環(huán)設(shè)置牢固，方便吊裝。

2.4 混凝土灌注防止上浮

安裝導(dǎo)管前檢查導(dǎo)管密封嚴(yán)密，內(nèi)壁應(yīng)光潔無渣，導(dǎo)管按技術(shù)規(guī)程安放好后其底部與孔底距離約500mm左右。導(dǎo)管內(nèi)安放隔水塞，確保初灌成功。

圍護(hù)結(jié)構(gòu)采用商品混凝土，坍落度宜控制在18cm～22cm，至少要有兩輛混凝土運(yùn)輸車同時(shí)在現(xiàn)場等候，確保運(yùn)輸能力，保證混凝土灌注過程不中斷。

采用二次清底，二次清底后馬上進(jìn)行混凝土灌注，由于玻璃纖維筋的比重約為普通鋼筋的25%，在混凝土灌注過程中容易產(chǎn)生上浮現(xiàn)象。為防止鋼筋籠上浮，應(yīng)采取可靠措施，本項(xiàng)目采用鋼筋籠頂部限位固定及控制混凝土灌注速度：①鋼筋籠頂部用工字鋼或槽鋼穿過吊點(diǎn)，兩端與鋼護(hù)筒焊接一起，利用護(hù)筒重量及護(hù)筒摩擦力將鋼筋籠壓住。②在灌注混凝土前要充分清孔，確保孔底不應(yīng)有大量沉渣。必須在混凝土初凝前完成澆筑，同時(shí)要控制灌注速度在4m/h 以內(nèi)，否則容易導(dǎo)致鋼筋籠上浮。導(dǎo)管及時(shí)上提、拆管，埋管深度不應(yīng)超過6m，避免混凝土向上帶動(dòng)鋼筋籠。

3 盾構(gòu)始發(fā)端和接收端

3.1 盾構(gòu)始發(fā)端

施工中應(yīng)對洞口經(jīng)改良后的土體做質(zhì)量檢查及監(jiān)測，本項(xiàng)目通風(fēng)豎井所在的始發(fā)和接收端采用水泥旋噴樁進(jìn)行土體加固，28d無側(cè)限強(qiáng)度≥1.0MPa，洞圈間隙采取密封措施。盾構(gòu)始發(fā)前應(yīng)采取措施做好盾構(gòu)的防旋轉(zhuǎn)及基座穩(wěn)定，并對盾構(gòu)姿態(tài)作復(fù)核、檢查。在始發(fā)階段應(yīng)控制盾構(gòu)推進(jìn)的初始推力。水泥盾構(gòu)直接切削玻璃纖維筋時(shí)，要及時(shí)反復(fù)循環(huán)沖洗出漿泵，防止掘削玻璃纖維筋時(shí)，碎屑漂浮在泥漿上方堵塞出漿泵，頂力控制在10000kN 以下，防止頂力過大造成玻璃纖維筋區(qū)域樁體發(fā)生突然整體性破壞。

3.2 盾構(gòu)接收端

盾構(gòu)接收時(shí)，玻璃纖維筋混凝土圍護(hù)結(jié)構(gòu)承受著盾構(gòu)頂力與土壓力同時(shí)同方向的荷載，并且樁的一側(cè)為臨空面，因而盾構(gòu)接收時(shí)對盾構(gòu)頂力大小的控制比對盾構(gòu)接收時(shí)更為嚴(yán)格，必須始終進(jìn)行監(jiān)測并對監(jiān)測反饋參數(shù)進(jìn)行分析，及時(shí)調(diào)整盾構(gòu)掘進(jìn)施工參數(shù)。同時(shí)做好接收井洞口外土體加固，以及受影響區(qū)域洞口圍護(hù)支撐的有序拆除、臨時(shí)洞圈應(yīng)確保密封、接收基座安裝等準(zhǔn)備工作。盾構(gòu)到達(dá)前100m，必須根據(jù)洞門的實(shí)測中心位置，對盾構(gòu)姿態(tài)進(jìn)行調(diào)整，確保盾構(gòu)準(zhǔn)確到達(dá)。盾構(gòu)切口距離接收井小于10m時(shí)，注意控制盾構(gòu)推進(jìn)速度，防止因開挖面壓力過大導(dǎo)致洞口圍護(hù)結(jié)構(gòu)提前斷裂，造成地表沉陷甚至坍塌事故。盾構(gòu)開始切削圍護(hù)結(jié)構(gòu)時(shí)，必須降低油缸推力滿倉緩慢掘進(jìn)，在盾構(gòu)接收中直接切割圍護(hù)樁體，盾構(gòu)頂力減至8000kN以下。待刀盤完全進(jìn)入圍護(hù)結(jié)構(gòu)后，方可進(jìn)行清倉工作，實(shí)行敞開式掘進(jìn)直到盾構(gòu)安全到達(dá)接收基座上。

4 結(jié)語

本工程采用玻璃纖維筋代替盾構(gòu)始發(fā)、接收端頭井圍護(hù)結(jié)構(gòu)中切削區(qū)域內(nèi)的鋼筋，不但能提高施工效率、減少盾構(gòu)進(jìn)出洞施工安全隱患，同時(shí)還能節(jié)省工程造價(jià)。施工過程中為了確保達(dá)到預(yù)期的設(shè)計(jì)效果和施工目標(biāo)，應(yīng)加強(qiáng)對材料性能的認(rèn)識(shí)，嚴(yán)控搭接質(zhì)量和吊裝作業(yè)。充分利用玻璃纖維筋的抗拉強(qiáng)度高、易剪切特性，提高施工效率，避免由人工鑿除洞口時(shí)出現(xiàn)涌水、涌砂和土體塌落等現(xiàn)象，保證施工安全，具有很好的應(yīng)用前景和推廣價(jià)值。