玻璃纤维筋施工工法.docx

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玻璃纤维筋施工工法

地铁明挖基坑玻璃纤维筋桩施工工法

青岛城建集团有限公司

秦志强王勇

1.前言

目前，修建城市地铁隧道的施工方法中，盾构法以其施工的高效性、安全性，受气候条件的干扰小等特点受到广泛应用。

与传统的城市地铁盾构竖井相比，在围护桩的盾构机进洞位置采用玻璃纤维筋代替钢筋，这样大大减少了盾构机进洞的难度和成本。

2.工法特点

在城市地铁地下连续墙的盾构机进洞位置采用GFRP筋代替钢筋，在盾构机进洞时可以直接切削围护墙掘进，从而避免了事前切断钢筋与凿除洞门的工作。

这样不仅简化了施工工艺、加快了施工进度、减少施工风险，又减少了围护墙前地层加固范围和降低地层与围护墙间的止水要求，还节约了成本，取得一定的经济效益。

3.适用范围

该工法适用于区间采用盾构法，车站采用明挖法的地铁施工。

4.工艺原理

玻璃纤维筋钻孔灌注桩是在普通钻孔灌注桩的基础上用玻璃纤维筋替代钢筋。

玻璃纤维筋（glass-fiber-reinforcedplasticbar，GFRP）作为钢筋笼材料，是由纵向连续的玻璃纤维和一种热固性的聚合物树脂通过拉挤工艺和表面处理制成的杆体材料，得到的纤维聚合物表面由玻璃纤维束螺旋缠绕，并用树脂包裹，形成类似钢筋的齿，以提高与混凝土的黏结性能。

与普通钢筋相比，具有质量轻、抗拉强度高、静剪切力很高但动剪切力较低、抗腐蚀性强、弹性模量低、无法进行除切割以外的现场加工（如焊接、弯曲）等特点。

5.施工工艺流程及操作要点

5.1工艺流程

5.2操作要点

5.2.1施工准备

1、技术准备

（1）根据《地质勘察报告》详细了解场地地层分布，地下水水位和水质情况。

（2）对图纸进行会审，选取合理的成桩工艺，编制详细施工组织设计，批复后实施。

（3）进行技术交底，使所有参与钻孔桩施工的施工人员明确本岗位的具体技术要求、职责，防止出现质量事故以及误操作引起的质量安全事故。

（4）搜集有关建筑物场地及附近地上、地下管线.建筑物、构筑物的资料，对可能受影响的要制定相应的保护措施。

2、现场准备

（1）地上、地下障碍物都处理完毕，达到“三通一平”，对施工现场进行合理的规划与布置。

施工现场平面布置。

场地平面布置主要分为施工区、钢筋笼制作区、弃浆池。

（2）泥浆制备准备工作：

根据施工场地和桩位分布情况，合理布置泥浆池；泥浆材料准备。

3、材料机械准备

（1）根据设计图纸要求的材料品种、规格计算材料需用量，编制材料计划。

（2）依据材料需用计划及进度计划编制材料供应计划，落实材料货源，合理及时进场。

（3）钻机、护筒、钢筋、泥浆箱等相关材料进场。

5.2.2测放桩位

1、测量工依据设计图纸、交接桩资料,按照导线点及有关工程点坐标,用全站仪测量桩位。

2、在孔位中心桩四角测放出护桩点，作为施钻中桩位控制点和检查点。

5.2.3护筒制作、埋设

护筒的直径与钻头直径和成孔方法有关：

用冲击法成孔，护筒内径比钻头直径大200—400mm。

每节护筒的长度，视需要而定，一般为1.5—2.0m。

1、护筒的制作

（1）护筒是重复使用的设备，在构造上要坚固耐用，便于安装和拆除。

一般多采用钢制护筒，钢护筒由钢板卷制而成，钢板厚度4—12mm。

（2）为了吊装方便，在护筒的外侧焊以3—4个吊耳。

（3）护筒连接处要求筒内无突出物，应耐拉、压，不漏水。

（4）为便于泥浆循环，在护筒顶端设高400mm、宽200mm的出浆口。

2、护筒埋设

（1）护筒中心竖直线应与桩中心线重合，平面允许误差为50mm，竖直线倾斜不大于1%。

（2）护筒顶端高度宜高出地面0.3—0.5m；处于水中时，应高出水面1.0—2.0m。

（3）护筒的埋设深度应根据设计要求或桩径及水文地质情况确定，一般情况埋置深度宜为2—4m，特殊情况应加深以保证钻孔和灌注桩混凝土顺利进行。

（4）护筒就位用十字交叉法定位，将坑内的护筒调平、调正，然后在护筒的四周对称而均匀的回填最佳含水量的粘土，分层对称夯实，防止护筒倾斜。

图5.2.3-1埋设护筒

5.2.4桩机就位

护筒埋设完成后，钻机就位,其下铺垫枕木,底座调平,确保成孔桩位准确。

在钻进中不应产生位移或沉陷，否则应及时处理。

桩机移动定位一般采用吊车，并用千斤顶配合调整，使钻头中心对准桩位中心，最大偏差不大于10mm。

采用“十字”交叉法校核，在护筒外1—2m范围内安设四根钢筋，坐落在以桩位中心为原点的坐标轴上，从两个方向查看负重钢丝绳是否处于交点。

钻孔机就位时，为准确控制钻孔深度，应在机架上或机管上作出控制的标尺，以便在施工中进行观测、记录。

图5.2.4-1钻孔桩机图5.2.4-2桩机就位

5.2.5泥浆制备

普通泥浆是粘土与水的拌合物，由于泥浆的静水压力比水大，可在井孔壁上形成一层泥皮，阻隔孔外渗流，防止坍孔。

泥浆还起浮悬钻渣的作用，特别是在冲击钻孔中。

根据钻孔方法和地层情况，采用不同性能指标的泥浆。

一般应符合下表：

地层情况

相对密度

粘度Pa.S

静切力Pa

含砂率%

胶体率%

失水率

ml/min

PH值

粘性土

1.05—1.20

16--22

1.0—2.5

＜8--4

＞90--95

＜25

8--10

其它

1.2—1.45

19--28

3--5

＜8--4

＞90--95

＜15

8--10

现场设置沉淀池和储浆池，距离相近的桩孔可共用一套系统。

泥浆池及沉淀池的位置、大小因地制宜，钻进过程中随时捞取泥浆槽、池中的钻碴。

使用后的废弃泥浆经过三级沉淀处理后排放,待沉渣凉干后运至业主或环保部门所规定的堆放位置。

图5.2.5-1泥浆池砌筑图5.2.5-2泥浆池

5.2.6钻孔

钻孔前，由测量人员对护筒位置进行复测，并对会同有关人员对桩位轴线进行复核，轴线桩位经复核无误后即可进行钻进施工。

钻孔的顺序也应实事先规划好，既要保证下一个桩孔的施工不影响上一个桩孔，又要使钻机的移动距离不要过远和相互干扰，钻进过程中，要经常检查钻孔直径和竖直度，随时检查平台的水平度，发现倾斜，及时调整，确保成孔垂直度。

5.2.7验孔

在钻孔达到设计要求深度后，应对孔深、孔位、孔形、孔径等进行检查。

验收方法是制造一个长度等于4—6倍桩径，直径等于孔径的钢筋笼，将钢筋笼吊放入孔，并顺利放到设计要求的孔底，说明孔径和偏斜度达到要求。

孔深用测绳和钢尺丈量。

表5.2.7-1钻孔成孔质量标准

项目

允许偏差

孔中心位置（mm）

群桩

100

单排桩

50

孔径（mm）

不小于设计桩径

倾斜度

钻孔桩

小于1%

孔深

摩擦桩

不小于设计规定

支承桩

比设计深度超深不小于50mm

沉淀厚度（mm）

摩擦桩

有设计要求

符合设计要求

无设计要求

直径

≤1.5m

≤300mm

＞1.5m

≤500mm

桩长

＞40m

土质较差的桩

支承桩

不大于设计规定

清孔后泥浆指标

相对密度

1.03—1.10

粘度

17—20Pa.s

含砂率

＜2%

胶体率

＞98%

图5.2.7-1探孔器验孔

5.2.8清孔

在终孔检查完全符合设计要求时，应立即进行孔底清理，避免隔时过长以致泥浆沉淀，引起钻孔坍塌。

5.2.9钢筋笼加工

1、钢筋笼材料要求

（1）玻璃纤维筋钢筋笼是由钢筋段钢筋笼和玻璃纤维筋段钢筋笼组成的。

（2）钢筋、焊条品种规格和技术性能应符合国家现行标准规定和设计要求。

（3）受力钢筋同一截面的接头数量、搭接长度和焊接质量应符合设计规定和规范要求。

（4）玻璃纤维筋抗拉力学指标的标准值应具有不小于99.87%的保证率，同一批次的玻璃纤维筋样本应不小于25根，一般情况下同一个盾构井的玻璃纤维筋应为同一批次。

（5）玻璃纤维筋的螺纹杆体表面质地应均匀、无气泡、裂纹及其它缺陷，其螺纹牙形、牙距应整齐，不得有损伤。

（6）玻璃纤维筋中的玻璃纤维应该采用含碱量小于0.8%的无碱玻璃纤维（E-Glass）。

树脂基体仅允许使用乙烯基和环氧树脂体系或乙烯基树脂和环氧树脂混合树脂，以满足产品物理和基本耐久性使用的要求，树脂基体的原料聚合物不允许含有任何聚酯成分。

图5.2.9-1玻璃纤维筋箍筋图5.2.9-2玻璃纤维筋主筋

2、钢筋笼加工

玻璃纤维钢筋笼材料加工完成合格后，将钢筋笼和玻璃纤维钢筋笼分别加工。

钢筋笼加工按设计尺寸做好加劲圈（箍筋），并在其上标出主筋位置。

把主筋摆在平整的工作平台上，在其上表明加劲筋的位置。

使加劲筋上的任一主筋标记对准主筋中部的加劲筋的标记，扶正加劲筋并使其与主筋垂直后进行点焊。

一次，在一根主筋上焊好全部加劲筋。

玻璃纤维钢筋按照设计长度加工，在主筋上标注绑扎位置进行绑扎，严格控制钢筋间距。

受力主（纵）筋间GFRP筋与钢筋、GFRP筋与GFRP筋之间的连接应采用钢制U型卡连接，搭接长度≥44d（d为主筋直径），U型卡应与筋材直径相适应，每根筋材连接端的U型卡数量不得少于两个。

其余部位间的GFRP筋与钢筋、GFRP筋与GFRP筋之间的连接可以采用铁丝绑丝或者尼龙绳进行绑扎，绑扎应该牢靠用。

图5.2.9-3U型卡连接

玻璃纤维筋笼制作过程中应注意采取增加玻璃纤维筋筋笼刚度的措施（如筋笼两侧采用工字钢包边、筋笼内部采用一些玻璃纤维筋桁架或后期可以去除的钢筋桁架等等），以防止在吊装以及运输过程中出现较大的变形。

5.2.10安放钢筋笼

1、钢筋笼吊装

对于需要吊装才能将筋笼放置到位的情况，由于盾构需要在筋笼中间（沿高度方向）穿越，所以筋笼一般会出现两个部位的搭接（受力主筋间GFRP筋与钢筋、GFRP筋与GFRP筋之间），吊装的方式宜采用从上向下（沿高度方向）的三吊点方式起吊，第一吊点一般位于筋笼最上部1米范围之内，第二吊点一般位于第一次连接点位置以上1米内，第三吊点一般位于第二次连接点位置以下合适的位置。

筋笼吊装的过程中，起吊点均需要放置在钢筋之上，严禁将起吊点放置在玻璃纤维筋上。

钢筋骨架的制作和吊放的允许偏差为：

骨架倾斜度±0.5％；骨架保护层厚度±20mm；骨架中心平面位置20mm；骨架顶端高程+20mm，骨架底面高程±50mm。

图5.2.10-1玻璃纤维筋筋笼吊装

2、钢筋笼入孔

采用定位钢筋环、混凝土垫块，或在埋设钢筋笼前在孔中对称设置环形均匀放置3-4个，沿骨架方向每2m设置一道，以确保保护层厚度。

钢筋笼下放前，先用测孔器检查成孔，确保成孔无质量问题方可下钢筋笼。

清除孔口杂物，安放操作面跳板和钢筋笼横担枕木。

实行“一二三”的原则，既一个人观察指挥，二个人井口焊接，三个人扶导入孔。

吊放钢筋笼入孔时应对准孔位，保持垂直，轻放、缓慢入孔，不得左右旋转。

若遇阻碍应停止下放，查明原因进行处理。

严禁高提猛落和强制下压。

吊装钢筋笼，要平稳，对准桩孔后缓慢放下，不得磕碰井壁，并设专人指挥。

钢筋笼下沉到设计位置后，应立即固定，在钢筋笼顶面焊接2根与主筋直径相同的定位钢筋，上端做成环状，钢筋笼下沉到位后，经对中调整，然后从定位钢筋环中插入横杠将钢筋笼固定在准确的标高处，防止钢筋笼的移位、下沉。

也可将钢筋笼与孔口护筒临时焊接。

根据护筒顶面标高和钢筋笼顶面标高,确定定位筋（吊筋）长度,用1根钢管穿过吊筋固定在护筒顶上。

图5.2.10-2钢筋笼入孔

5.2.11安装导管

钢筋笼安放完成后，立即安装导管，导管可以逐节安装，也可以分段预接，逐段安装。

在拼接导管时，上下法兰要对正，只见垫以4—5mm厚的橡胶垫圈，连接螺栓要对称拧紧，拧紧力均匀一致，以保导管密封。

便于拆卸。

导管长度必须满足设计要求，保证导管底端距离桩孔底部0.3-0.5m。

图5