超深地下连续墙钢筋笼制安及玻璃纤维筋的应用_杨璐.pdf

2020年第12期西部探矿工程 * 收稿日期 2020-06-02修回日期 2020-06-10 第一作者简介 杨璐 （1988-） ， 女 （汉族） ， 云南宝山人， 工程师， 现从事地基基础工程施工和技术研究工作。 超深地下连续墙钢筋笼制安及玻璃纤维筋的应用 杨璐*， 李文鹏 （江西省地质工程公司， 江西 南昌 330029） 搞要 随着城市建设的日益发展， 超深且超厚的地下连续墙工程项目越来越多， 而钢筋笼是影响其 工程质量的关键因素。同时， 由于超深且超厚的地下连续墙单幅钢筋重量都在100t以上， 对起重机 械和吊装方法的要求很高， 因此也是影响施工安全的一个关键因素。为有效解决京沈客专京冀段十 三标2号竖井地下连续墙的钢筋笼加固和安放难题， 在工程中探索应用了玻璃纤维筋代替普通钢筋 的方法。实践结果表明， 该方法很好地解决了超深超厚的地下连续墙单幅钢筋笼超重的施工难题。 关键词超深地下连续墙； 钢筋笼制安； 玻璃纤维筋钢筋笼 中图分类号 TU746.3 文献标识码 B 文章编号 1004-5716202012-0037-03 1项目概况 1.1设计要求 京沈客专京冀段十三标地下连续墙工程共分为两 段， 其一为盾构始发站1号竖井， 设计深度40m， 开挖深 度24.42m， 采用1m厚地下连续墙围护结构。其二为盾 构接受站2号竖井， 设计深度69m， 开挖深度41.046m， 采用1.2m地下连续墙围护结构， 是华北地区最深地下 连续墙和最深竖井。2竖井深度更深、 施工难度更 大。本连续墙为望京隧道2井的围护结构， 2竖井位于 马泉营西路西侧一片万亩造林林地范围内， 周边比较 空旷。竖井中心里程为DK22700。2井主要作为盾 构接收井使用， 在满足盾构接收需要的情况下， 同时考 虑隧道疏散、 电力、 环控、 给排水等相关专业需要， 设计 竖井平面净空尺寸为36.6m （垂直线路方向） 14m （沿 线路方向） ， 主体结构端墙及侧墙厚度0.8～2.0m， 设计 基坑深度41.046m。 基坑围护结构采用厚1.2m的C30防水钢筋混凝土 地下连续墙 （在洞门预埋钢环范围内采用C20混凝土， 并采用玻璃纤维筋代替普通钢筋， 玻璃纤维筋向钢筋 方向搭接， 搭接长度不小于1m） ， 抗渗等级P10， 按照设 计要求混凝土中须掺加微膨胀剂。设计连续墙底标高 为 - 33.609m， 地 面 标 高 为 35.45m， 成 槽 作 业 深 度 69.14m。地下连续墙分幅接头位置采用∅1800mm超 高压旋喷桩加强止水。 1.2工程地质及水文地质 本区域地质主要以粘土、 粉质粘土、 粉细砂层为 主， 根据设计地勘资料显示 自地表以下地层条件分 布为 0～-0.9m为素填土； -0.9～-4.8m为粉土； -4.8～ -10.1m为粘土； -10.1～-18m为粉质粘土； -18～-24.7m 为粘土； -24.7～-28.4m 为细砂； -28.4～-30m 为粉 砂； -30～-33.8m 为粘土； -33.8～-35.4m 为粉质粘 土； -35.4～-39.7m为细砂； -39.7～-44.6m为粉质粘 土； -44.6～-47.3m为粉土； -47.3～-49.6m为粉质粘 土； -49.6～-51.1为细砂； -51.1m至设计槽底深度依 次为粉砂、 中砂。 2井地下连续墙身位于三层承压水含水层 （含水 层主要为粉砂层、 细砂层） 。该层地下水主要接受侧向 径流补给及越流补给。 2超重钢筋笼制作与入槽对接问题 2.1超重钢筋笼的施工难点 （1） 单幅整体钢筋笼重量达到88t， 属于超重吊装 范围， 对地基基础抗压强度要求高， 每组车轮承载力达 30t以上。起吊过程中安全隐患十分大。 （2） 对钢筋笼形状控制、 搭接、 焊接质量、 刚度强度 提出了更高要求。 （3） 钢筋笼按原设计两节尺寸分别为 下节长度 33.8m， 上节长度33.6m， 此连接位置主筋、 加强筋多， 需对接主钢筋达到100余个， 大大增加了钢筋笼对接时 间和安装时间， 导致槽底沉渣过多， 最终影响混凝土浇 筑质量和墙体质量。 37 2020年第12期西部探矿工程 （4） 上节钢筋笼和下节钢筋笼对接时钢筋笼的水 平度及垂直度不容易调整且状态保持困难。存在套筒 对接层次不齐、 丝扣连接长短不一， 影响整体钢筋笼对 接质量。 2.2钢筋笼的施工难点解决方法 （1） 为减少由于地基不平及不均匀沉降对起吊的 不利影响， 须在吊车作业区地基采用加固措施并且满 辅厚20mm以上钢板。 （2） 每个吊点上下、 两面各加一块 2cm 厚、 10cm 宽、 长度同等于钢筋笼宽度的钢板， 所有主筋、 加强筋 焊接在钢板上， 形成一个整体， 增强了钢筋笼刚度和强 度， 减少吊点位所承受的拉力强度。 （3） 把分节位置调整至加强筋位置下方， 错开加强 筋位置， 减少对接钢筋数量， 减少了钢筋笼下放时间。 （4） 上下节钢筋笼对接时迎土面与开挖面采用4个 千斤顶调整下节钢筋笼平整度， 使之与上节钢筋笼对 齐后再开始对接。对无法对接部分采用钢筋搭接焊满 足10d焊接长度， 满足整体钢筋笼对接质量要求。 3玻璃纤维筋钢筋笼应用 3.1玻璃纤维筋特点 玻璃纤维筋GFRP是纤维增强复合材Fi-berre- inforcedpolymeri简称FRP中的一种， 是由高性能纤维 和合成树脂基体通过固化剂固结形成纤维增强复合材 料； 其中高性能纤维为增强材料， 纤维增强复合材料强 度大小决定玻璃纤维筋强度大小。玻璃纤维筋的抗拉 强度由纤维抗拉强度决定， 纤维具有很高抗拉强度， 主 要起承受荷载作用。纤维种类主要有碳纤维、 芳纶纤 维、 玄武纤维、 玻璃纤维等几种。基体材料可以决定纤 维增强材料的物理性质， 且有粘结、 传递剪力的作用。 （1） 玻璃纤维筋物理性能特点 单轴抗压强度高， 抗拉强度大。玻璃纤维筋杆体强度是同几何尺寸螺纹 钢筋的两倍， 但单位体积重量只有钢筋的1/4。弹性模 量稳定， 约为钢筋弹性模量的35左右。 （2） 玻璃纤维筋工程性能特点 玻璃纤维筋工程性 能和普通钢筋工程性能基本相近。和混凝土有很大的 握裹力， 同时抗拉强度很高和抗剪强度较低。但是玻 璃纤维筋是典型的脆性材料， 与钢筋最大不同点在于 玻璃纤维筋弹性模量小且稳定。玻璃纤维筋在断裂前 应力应变曲线表现出明显线性关系， 即受外力越大 变形越大， 这一特性极大地影响了玻璃纤维筋笼起吊 时的稳定性。当基坑开挖时， 玻璃纤维筋连续墙的抗 弯、 抗剪能力较差。 （3） 玻璃纤维筋钢筋笼按原全普通钢筋笼原点起 吊， 上部为钢筋段较重， 中部为玻璃纤维筋段较轻， 下 部为钢筋段较重， 起吊过程中下部钢筋笼不容易提起， 安全隐患较大。 （4） 玻璃纤维筋钢筋对接卡扣螺帽采用普通扳手 拧紧， 对接时间过长且达不到理论力矩值。 3.2钢筋笼的优化 （1） 钢筋笼优化的原则是最大限度地发挥玻璃纤 维筋抗拉强度高、 抗压能力强、 比重低的优势， 尽力减 小抗剪能力差的不利影响， 满足设计和有关规范的要 求， 确保工程质量。 （2） 对使用玻璃纤维筋的区域釆取特殊的加固方 式， 确保施工安全。竖向桁架和横向桁架釆用普通钢 筋。增强了玻璃纤维筋钢筋笼抗弯力。 （3） 玻璃纤维筋钢筋笼盾构区域离冠梁顶标高 25～38m处， 25～38m处13m范围内优化设计为玻璃纤 维筋， 整幅钢筋笼重量减少15t， 降低了对起重设备和 施工场地的要求， 消除了安全隐患。 4玻璃纤维筋钢筋笼制作加固与安装 （1） 玻璃纤维筋钢筋笼制作加固。玻璃纤维筋钢 筋笼竖向桁架和横向桁架采用普通螺纹钢， 以增加此 区域钢筋笼柔性。竖向桁架和横向桁架交叉结合部位 采用 “7” 字筋焊接， 玻璃纤维筋范围内增加上下共8道 剪刀筋。剪刀筋与竖向桁架、 横向桁架交叉结合位置 采用 “7” 字筋焊接， 让玻璃纤维筋区域连接在一起， 形 成一个整体， 从而增加此区域钢筋笼强度 （见图1） 。 （2） 玻璃纤维筋钢筋笼安装。上下节钢筋笼分节 位置设置在离冠梁顶标高38m处， 即下部玻璃纤维筋 与钢筋对接位置更改为上下节钢筋笼入槽对接位置， 让其上节钢筋笼为上部钢筋结构下部玻璃纤维筋结 构， 起吊过程只需副吊配合主吊稍带离地面即可， 下节 钢筋笼为整体钢筋结构， 正常起吊即可， 减少吊装过程 中钢筋笼因软硬强度不一致产生的安全隐患 （见图2、 图3、 图4） 。 玻璃纤维筋卡扣螺帽采用电动扳手先对好位置手 工拧紧， 再采用风炮机配合空压力再次拧紧， 这样既能 减少制作与对接时间， 采用力矩扳手检测也能达到理 论力矩值。 5结论 地下连续墙钢筋笼制安是一个实践性很强的施工 工序， 同时也是十分关键和重要的工序。玻璃纤维筋 钢筋笼的使用极大地降低了钢筋笼的单幅重量， 降低 38 2020年第12期西部探矿工程 了施工成本， 缩短了施工工期， 减小了施工安全风险， 确保了工程质量。玻璃纤维筋性能特点从一定意义上 可以说是与普通钢筋基本上是对冲关系， 在超深超厚 地下连续墙工程中， 玻璃纤维筋的使用占比等问题及 使用位置也是今后需加强研究的重点。 参考文献 [1]玻璃纤维筋在某地铁围护结构施工中的应用[J].城市建设 理论研究电子版,2016 （8） . [2]张忠苗.桩基工程[M].北京 中国建筑工业出版社， 2007. [3] 桩基工程手册 编写委员会.桩基工程手册[M].北京 中国 建筑工业出版社， 1995. 图1玻璃纤维筋钢筋笼加固 图2玻璃纤维筋钢筋笼对接方法 图3玻璃纤维筋钢筋笼起吊方法 图4玻璃纤维筋钢筋笼下放 39