4#竖井地下连续墙玻璃纤维筋笼制作及下设方案——北京站至北京西站地下直径线工程

李辉龙，王 龙，张佳宾

(中国水电基础局有限公司，天津 301700)

1 前言

北京站至北京西站地下直径线4#竖井位于天宁寺立交桥2号匝道桥下北侧绿地，为盾构始发井，竖井中心里程为DK6+795.6，竖井向东为盾构法施工区间隧道，向西为浅埋暗挖法施工区间隧道。

基坑围护结构采用厚1.0 m的C30钢筋混凝土地下连续墙，该墙墙共划分为20个施工槽段，槽段编号为DLQ-01～20，成槽深度40.8 m，其中 DLQ-01、DLQ-02、DLQ-20 三副墙盾构掘进部位采用玻璃纤维筋混凝土，其余部位为普通钢筋混凝土。

2 本工程玻璃纤维筋作用简述

玻璃纤维筋(glassfiberreinforcedpolymerrebar，GFRP筋)是一种具有较好的抗拉、耐腐蚀和抗电、磁等性能的纤维复合材料，在特殊环境下可以用来代替普通钢筋，目前玻璃纤维筋凭借自身特点被广泛运用到建筑领域。

根据玻璃纤维筋抗拉性能和同直径的普通钢筋相当但抗剪性相对较差的特点，本工程把玻璃纤维筋置入作井为盾构始发井到工作井支护的主体内，达到了既能保证盾构的顺利掘进又保证了支护结构的稳定性。竖井支护结构及铣削部位见图1、图2。

3 施工工艺

地下连续墙玻璃纤维筋笼吊装施工工艺见下图3。

4 玻璃纤维筋笼制作

玻璃纤维筋笼各型号筋均由生产厂家制作完成，现场根据设计图纸进行加工制作，玻璃纤维筋主筋与其它构造及架立筋均采用铁丝绑扎(规格为14#和18#)。Φ32玻璃纤维主筋与钢筋主筋连接形式为搭接连接，搭接长度按钢筋绑扎搭接要求，每根主筋固定采用3个相同型号钢丝绳卡固定。见玻璃纤维筋笼体制作图4，图5。

5 玻璃纤维筋笼体加固

玻璃纤维筋笼体属于柔性结构，在起吊之前必须对其进行加固，加固使用材料为Φ48脚手架钢管，纵向桁架间距为1.5 m，横向桁架间距为3.0 m，竖向设相应支撑管及剪刀撑。

在玻璃纤维筋钢筋笼上缘设置吊点钢板，吊点钢板与玻璃纤维筋主筋之间采用Φ32钢筋连接，Φ32钢筋与钢板之间采用双面搭接焊接，搭接焊接长度为10 cm;按玻璃纤维筋厂家提供的使用说明，Φ32钢筋与玻璃纤维筋之间采用3个钢丝绳卡绑扎搭接，如图6。

钢架加固形式见图6《钢筋笼加固示意图》。

由于玻璃纤维筋较相同直径的钢筋更容易发生剪性破坏，加固过程中应注意吊点的布置，我们采用8点法进行玻璃纤维筋笼体起吊作业，并进行了吊点布置计算。

图1 4#盾构始开井地下连续墙槽段划分示意图

图2 盾构掘进位置侧视图

图3 施工工艺流程图

图4 玻璃纤维筋绑扎连接

图5 玻璃纤维筋钢丝绳卡连接

图6 钢筋笼加固示意图

因为笼体起吊过程中，变形形式主要是弯曲变形，要使其变形量最小，就要使笼体所受弯距最小，根据弯矩公式:

式中:L为弯距作用点距吊点的距离;P为笼体线密度;M为笼体上弯距来计算吊点位置。

如图7所示，实际起吊过程中，A断面并排设4个吊点，B、C断面各并排设2个吊点，整个钢筋笼起吊共设8个吊点，起吊验算可简化为A、B、C断面3个吊点进行验算。

图7 吊点验算简图

因为当钢筋笼保持水平起吊时，钢筋笼所受弯距最大，所以只需计算水平起吊时所受弯距。在计算弯距时，可把钢筋笼分解到对3个吊点所受的弯距，先计算A断面吊点的弯距:

由以上两公式得出:当各点弯矩相等时，即LAB、LBC、LCD接近相等时，钢筋笼变形最小，由于设计原因，A断面右侧150 cm的尺寸为固定部位，故当吊点之间的距离≈(L钢筋笼-150)/3时，笼体所受弯距最小，最小弯矩也可以算出，结合笼体加固情况，情况我们吊点布置间距为LAB=562 cm、LBC=600 cm、LCD=412 cm，在实际吊装过程中，笼体变形极小，保证了笼体的质量。

6 起吊主筋搭接连接抗拉力检验

DLQ-01、DL-02、DLQ-20各幅连续墙玻璃纤维筋笼起吊的关键问题是钢筋笼桁架的纵向玻璃纤维筋与钢筋搭接连接的抗拉力是否能够满足吊挂玻璃纤维筋以下的钢筋笼重量，为解决该问题，我部于2007年3月26日在北京中科诚达建设工程质量检测有限公司对φ32玻璃纤维筋与φ32螺纹钢筋机械连接抗拉能力进行了试验。

连接方式采用φ32钢丝绳卡捆绑，捆绑形式见图8《玻璃纤维筋与螺纹钢筋机械连接示意图》;试验设备采用200 t油压式万能试验机。试验结果见表1。

图8 玻璃纤维筋与螺纹钢筋机械连接示意图

表1 玻璃纤维筋与螺纹钢筋机械连接拉力试验表

根据以上试验结果，钢筋笼桁架的纵向玻璃纤维筋与钢筋连接采用φ32钢丝绳卡连接(每个接头采用3个绳卡捆绑)，最大抗拉力N取60 KN/根。

经计算，纯玻璃纤维筋段笼体及以下钢筋笼重量7t，在玻璃纤维筋笼体竖直与下节钢筋笼对接下放时为荷载最大，选取此状态进行验算。

则主吊起吊受力筋数量n为:

取n=4能够满足要求。

式中:n为主吊起吊受力筋数量，根;G为玻璃纤维筋下部钢筋笼重量，t;K为安全系数，取3。

7 铣削部位连续墙钢筋笼下设方式

DLQ-01、DL-02、DLQ-20各幅连续墙钢筋笼分3节制作(上节钢筋笼长度15.3 m，中节玻璃纤维筋笼长度17.24 m，下节钢筋笼长度10.24、13.24 m)分节起吊入槽，再在槽口拼接成整幅的方法进行吊装作业。

先吊运下节钢筋笼入槽后，用铁扁担将其搁置在槽口，再起吊玻璃纤维筋笼体与其下节钢筋笼对接(对接方式采用搭接对接，钢丝绳卡固定)，下、中两节笼体对接后，边下设边拆除加固玻璃纤维筋笼体的Φ48脚手架钢管，下设完毕后，用铁扁担将其中节玻璃纤维筋笼体搁置在槽口(玻璃纤维筋搁置件采用钢板制作，并用钢筋与玻璃纤维主筋连接)，上中节笼体连接形式同中下节连接。

整幅钢筋笼就位后校核钢筋笼入槽定位的平面位置与高程偏差，并通过调整位置与高程，使钢筋笼吊装位置符合设计要求。

8 注意问题

玻璃纤维筋笼体起吊过程中最大风险为在起吊过程中部分玻璃纤维筋发生受力不均而折断，在起吊过程中若发生折断现象，立即采用富余玻璃纤维筋根据折断长度进行搭接加固，然后进行下设，吊装作业过程中应按预定的安全措施进行。

9 结束语

制作和下设玻璃纤维筋笼是地下连续墙施工的一种新的形式，此次玻璃纤维筋笼施工的成功主要在于以下3点:

1)要认真分析玻璃纤维筋的材质特性。

2)有针对性的试验工作。

3)结合普通钢筋笼的制作和下设方法，加以改进，制定出切实可行的施工方案。