盾构切削玻璃纤维筋直接进出洞施工技术

赵志龙，曹金鼎，庞 林，韩维畴，刘晓正

（中建交通建设集团有限公司，北京 100161）

1 工程概况

佛山市南海区新交通 1 标土建工程，施工范围起于虾雷岗站，止于康怡公园站，地下线长 3.681 km，其中 2.2 km 采用盾构法施工。盾构机采用 2 台日本三菱泥水盾构施工，盾构进出洞共 12 次，均采用了盾构切削玻璃纤维筋直接进出洞施工。玻璃纤维筋洞门示意图如图 1 所示。

2 施工技术

2.1 工艺流程

盾构切削玻璃纤维筋直接进出洞施工工艺流程见图 2。

2.2 玻璃纤维筋在钢筋笼中定位

（1）根据设计图纸中的玻璃纤维筋的长度，参考成孔（槽）过程的误差范围，在下料玻璃纤维筋时，预留一定富余量，确保洞门范围内无钢筋侵入。

图1 围护结构玻璃纤维筋配筋范围示意图

图2 施工工艺流程

（2）在专用的加工平台上加工钢筋笼，加工时在预埋件、加强筋等重要位置画出控制标记，尤其要标注出洞门位置，以控制玻璃纤维筋定位。

围护结构玻璃纤维筋钢筋笼示意图如图 3。

图3 围护结构玻璃纤维筋钢筋笼示意图（单位：mm）

2.3 玻璃纤维筋绑扎与钢筋笼吊装

（1）玻璃纤维筋与普通钢筋的搭接长度需满足GB 50010-2010《混凝土结构设计规范》相关要求，同直径玻璃纤维筋互相搭接或玻璃纤维筋与同直径钢筋搭接的搭接长度为同直径钢筋搭接长度的 1.25 倍（即不小于44d，d为钢筋直径，见图 3）。

（2）在加工平台上做好架立筋位置标记和洞门范围标记。

（3）按图纸要求制作加强筋，洞门范围内的加强筋必须同样采用玻璃纤维筋。

（4）先绑扎好洞门范围的玻璃纤维筋部分，再分别向两端绑扎普通钢筋，玻璃纤维筋与普通钢筋搭接部分仍采用钢丝绑扎，搭接区段内不能有普通钢筋焊接接头。

（5）安装螺旋箍筋，洞门范围内的螺旋箍筋仍采用玻璃纤维筋，绑扎螺旋箍筋时，螺旋箍筋与主筋的交点 100% 绑扎。洞门范围外区域螺旋筋则采用普通钢筋，交点按梅花式点焊（图 4）。

（6）吊装钢筋笼。含玻璃纤维筋的钢筋笼起吊时，采用三点起吊，起吊过程中必须系绳索进行人力控制，禁止钢筋笼晃动，吊点不得设置在玻璃纤维筋布筋范围内，对钢筋笼的加强圈再加焊十字撑。钢筋笼插入孔内后，检查其顶端高度是否符合设计要求，然后用槽钢穿入吊耳将其搁置在护筒上（图 5）。

图4 玻璃纤维筋绑扎

图5 含有玻璃纤维筋的钢筋笼吊装

2.4 混凝土灌注

（1）安装导管前检查并确认导管密封严密，内壁光洁无渣。导管安放好后，其底部与孔底距离约 500 mm 左右。导管内安放隔水塞，确保初灌成功率，检查隔水塞及其安放是否符合设计要求。

（2）围护结构采用商品混凝土，灌注前要在现场测试混凝土坍落度，坍落度保持在 18～22 cm，并且现场至少要有 2 辆混凝土车等候，运输能力要保证混凝土灌注过程不中断。

（3）再次检查孔底沉渣，进行二次清底，二次清底时间不少于 30 min。

（4）二次清底后马上进行混凝土灌注，混凝土初灌时保证第一斗混凝土灌满，确保能够充分排出泥浆，导管底板埋入混凝土不小于 1 m。灌注过程中，孔内混凝土面上升速度控制在 2～4 m/h，导管埋深控制在 2～6 m，超灌高度保持在 0.5～1.0 m，确保凿去浮浆后的围护结构顶标高及混凝土强度符合设计要求。

（5）由于玻璃纤维筋的比重只有普通钢筋的25%，在混凝土灌注过程中容易产生上浮现象。为了避免钢筋笼上浮，要从混凝土灌注和钢筋笼加固 2 个方面采取抗浮措施：①在灌注混凝土时，要保证孔内清孔情况达到要求，孔底不得有大量沉碴；在混凝土灌注全过程中，必须控制混凝土在初凝时间以内；灌注速度要控制在 4 m/h 以内，否则容易产生钢筋笼上浮；导管及时上提，及时拆管，埋管深度不超过 6 m，避免混凝土向上带动钢筋笼。②在钢筋笼顶部用槽钢穿过吊点，槽钢两端与护筒点焊在一起，利用护筒和地层摩擦将钢筋笼压住。

2.5 复检洞门范围内的玻璃纤维筋

（1）盾构机进出洞时会有正常施工偏差，所以检查洞门时检查范围要比盾构机直径大 30 cm 左右。

（2）切削洞门前，搭设稳固脚手架施工平台，平台车站底需和侧墙连结、顶紧。用风镐人工凿除围护结构保护层，直至玻璃纤维筋完全暴露在外。

（3）检查洞门范围内的玻璃纤维筋是否侵入洞门，并按玻璃纤维筋侵入洞门的数量采取专项方案排除钢筋：侵入数量极少，可以用水平钻孔取芯方法将钢筋切断；侵入数量多，则需要全面加固并开凿洞门排除钢筋（图 6）。

图6 洞门复检及侵入钢筋排除

2.6 洞门安全性检测

（1）地面抽芯，检查加固体的强度。

（2）在洞门范围进行水平探孔，水平探孔位置分别是洞门上、中、下部至少各 1 个。探孔深度要打穿围护结构，再进入加固体 50～100 cm。探孔完成 24 h 后观测渗水量，渗水量不超过设计要求，则可以进行盾构机切削洞门。

（3）若采用旋喷桩、搅拌桩等加固方式，要先进行地面抽芯然后再进行水平抽芯检查，检查合格后才能进行下一道工序；若采用注浆加固方式，一般只进行水平挖孔检测渗水量即可。

2.7 切削玻璃纤维筋

2.7.1 盾构始发

（1）进行盾构机组装调试，本项目采用钢套筒进行盾构机始发和接收（图 7）。

图7 钢套筒盾构机吊装

（2）对盾构机的位置、姿态、基座（钢套筒）、反力架进行检查，偏差要在规范允许范围内。检查盾构各个系统性能是否达到正常，水、电、气、水平运输、垂直运输系统是否正常运作，避免盾构机切割洞门之后长时间停留。

（3）焊接盾体防翻转装置，以抵抗切割围护结构时刀盘产生的扭矩。

（4）安装第 1 环负环管片。

（5）盾构始发前需对钢套筒进行密封试压，确保钢套筒密闭性（图 8）。

（6）盾构机刀盘抵达掌子面，建立泥浆循环并开始切割玻璃纤维筋混凝土，切割时保持推力均匀、缓慢增加。记录推力和刀盘扭矩，若参数突然大幅增大，则必须停机查找原因。切割过程中安排专人检查防旋转装置，发现旋转装置变形要立即停机加固。

图8 钢套筒封闭及填砂试压

（7）盾构机完成一个掘进长度后，迅速安装第 2 环负环管片。

（8）按正常掘进程序完成掘进，直至盾构机完全进入土体，但暂不同步注浆。

（9）盾尾与围护结构距离达到 3～5 m 后，将洞门位置的开挖面和管片之间的间隙封闭，在车站内水平注双液浆快速封闭洞门。

（10）正常掘进。

2.7.2 盾构到达

（1）盾构到达前 100 m 时，复测洞门中心位置及盾构机位置。计算洞门与盾构机之间的偏差，重新调整盾构机姿态。

（2）安装接收钢套筒，并检查安装密闭质量。

（3）盾构切口环开始进入加固体时，逐步降低推力、降低掘进速度、降低开挖面压力。

（4）盾构切口环切削玻璃纤维筋时保持匀速缓慢进行，精确计算刀盘里程，切割玻璃纤维筋混凝土的过程中全过程记录总推力和刀盘扭矩，参数突然大幅增大时，必须停机查找原因。

（5）盾构机完全进入钢套筒内，管片拼装至洞门位置，迅速封闭洞门管片与开挖面之间的间隙，注双液浆加固。

3 结束语

玻璃纤维筋作为一种围护结构配筋新材料，在盾构进、出洞施工中是一种先进、有益的补充。相比传统的普通钢筋混凝土围护结构，采用玻璃纤维筋施工洞门围护结构，能够直接切割玻璃纤维筋，直接进入地层，避免了开凿洞门过程中土体坍塌的风险，保证了周边建构筑物、管线的安全。