張士民

（中鐵上海工程局集團(tuán)市政環(huán)保工程有限公司，上海 200436）

城市地鐵工程地下連續(xù)墻的盾構(gòu)進(jìn)出洞位置采用GFRP 筋代替鋼筋，在盾構(gòu)始發(fā)接收時可以直接切削圍護(hù)墻掘進(jìn)，避免了事前混凝鑿除與切斷鋼筋的工序，簡化了施工工序、加快了施工進(jìn)度、降低了施工風(fēng)險、降低了圍護(hù)墻前地層加固范圍和止水要求，節(jié)約成本，地連墻中玻璃纖維施工技術(shù)已趨于成熟階段，保證了施工的安全性和穩(wěn)定性。

圍護(hù)結(jié)構(gòu)地連墻是一完整的平面結(jié)構(gòu)，通過刀盤刀具選型配置及相應(yīng)施工措施，可以較好地完成切削作業(yè)。而沈陽地鐵基本采取鉆孔灌注樁圍護(hù)結(jié)構(gòu)，與地連墻有著本質(zhì)的差別，本文就盾構(gòu)始發(fā)穿越GFRP筋圍護(hù)樁做出一定的施工技術(shù)總結(jié)。

1 鉆孔灌注樁結(jié)構(gòu)型式

沈陽地鐵車站明挖基坑的圍護(hù)結(jié)構(gòu)采用鉆孔灌注樁+內(nèi)支撐的支護(hù)型式，標(biāo)準(zhǔn)段?800@1200，盾構(gòu)井段?800@1000/1100，樁間掛網(wǎng)噴射混凝土封閉，降水采用坑外管井方案。鉆孔灌注樁鋼筋籠主筋為20 根?25mm 環(huán)向均勻布置、加勁箍為?18@1500、螺旋箍筋?10@100/150，水下C30 混凝土。

如盾構(gòu)始發(fā)不考慮圍護(hù)樁破除，刀盤直接切削穿越，則利用玻璃纖維筋高抗拉強(qiáng)度、低抗剪強(qiáng)度的特性，以玻璃纖維筋替代盾構(gòu)施工影響范圍內(nèi)的鋼筋，盾構(gòu)通過時直接切削，減少人工拆除洞門連續(xù)墻及鋼筋工序，有效地消除這個過程中的安全隱患。洞門范圍內(nèi)圍護(hù)樁采用GFRP 筋結(jié)構(gòu)，即外徑6.2m 隧道洞門范圍內(nèi)7 根圍護(hù)樁設(shè)置為GFRP 筋結(jié)構(gòu)，單根樁GFRP 筋布置：隧道結(jié)構(gòu)上下≮1.0m、20 根?28mm 環(huán)向均勻布置、加勁箍?20@2000、螺旋箍筋?12@100、水下C30 混凝土。

2 盾構(gòu)磨削GFRP筋圍護(hù)樁案例分析

2.1 成功案例簡述

沈陽地鐵4 號線皇寺路站-沈陽北站區(qū)間、皇寺路站-市府大道站區(qū)間盾構(gòu)（土壓平衡式）始發(fā)采用的盾構(gòu)磨削GFRP 筋圍護(hù)樁施工方法，通過適當(dāng)降水、洞門安裝鋼套環(huán)（鋼套環(huán)內(nèi)安裝2 道加長尾刷密封）、刀具加強(qiáng)配置等措施，刀盤頂樁后緩慢磨削，較為順利地完成始發(fā)掘進(jìn)。刀盤對圍護(hù)樁的磨削破碎，無大塊混凝土塊，但仍發(fā)生渣土積倉、螺旋輸送機(jī)卡阻不良現(xiàn)象，通過渣土置換等方式很快解決問題，后期整個區(qū)間盾構(gòu)推進(jìn)再無由此引發(fā)的不良狀況出現(xiàn)。

2.2 失敗案例簡述

沈陽地鐵3 號線千島湖街站-南陽湖街站區(qū)間右線由于地層滯水原因，洞門底部以上1.0m偏右處有一股水流，無法做到始發(fā)前洞門破除無水作業(yè)，前期圍護(hù)結(jié)構(gòu)施工時洞門范圍內(nèi)采用GFRP 筋，因此，采取盾構(gòu)（土壓平衡式）磨削GFRP 筋圍護(hù)樁施工方法。始發(fā)后盾構(gòu)推進(jìn)參數(shù)不理想，總推力偏大、推進(jìn)速度偏低、螺旋機(jī)卡阻等不良現(xiàn)象，通過渣土置換、螺旋機(jī)清理等簡單措施，施工情況未得到改善，推進(jìn)至21 環(huán)時，出現(xiàn)“推力大、扭矩大、無速度”不良狀況。通過地面開挖檢修井，發(fā)現(xiàn)刀盤倉內(nèi)存有大量混凝土塊、玻璃纖維筋以及刀盤粘結(jié)泥餅現(xiàn)象（圖1）。經(jīng)統(tǒng)計，倉內(nèi)大塊混凝土情況如下：直徑＞500mm 混凝土塊9 塊、直徑300～500mm 混凝土塊60 塊、直徑200～300mm 混凝土塊350 塊。

圖1 刀盤倉積渣及混凝土塊

2.3 兩案例施工參數(shù)與措施對照

同樣的GFRP 筋圍護(hù)樁、類似設(shè)備以及差別不大的處理措施，造成截然不同的效果，上述兩案例施工參數(shù)與施工措施對照情況如表1 所示。

表1 兩案例施工參數(shù)與施工措施對照情況

2.4 失敗案例原因分析

1）刀盤磨削圍護(hù)樁時推進(jìn)速度偏大、刀盤轉(zhuǎn)速偏慢。圍護(hù)樁為C30 混凝土結(jié)構(gòu)，且間隔布置，如刀盤轉(zhuǎn)速過快、推進(jìn)速度偏大極易造成刀具損壞，但選擇0.5r/min 的刀盤轉(zhuǎn)速，在總推力偏低、刀盤倉空倉的情況下，推進(jìn)速度輕易提升，造成大塊混凝土掉落，在土倉內(nèi)不宜排出。

2）圍護(hù)樁破除造成樁間土掉落。圍護(hù)樁破除50%時，造成了樁間土的掉落、樁與樁的相互獨(dú)立，且刀盤碰觸樁時的接觸面不平整，易造成樁局部大塊受切削掉落，在土倉內(nèi)不宜排出。

3）圍護(hù)樁磨削完成后，長時間在無水砂卵石地層推進(jìn)，且渣土改良措施不到位。礫砂、圓礫地層中孔隙較大，刀盤倉內(nèi)渣土改良劑泡沫劑滲流較快，渣土易失水固結(jié)；聚合物溶液本身穩(wěn)定性較好，但在摻入到渣土中后性能隨時間衰解較為明顯，一般維持在1～2h，不適合長時間停機(jī)前使用，且在改良渣土過程中較易出現(xiàn)泌水現(xiàn)象。渣土自身改良效果不良，極易發(fā)生離析積倉現(xiàn)象，無法將混凝土塊排出。

4）刀盤倉未進(jìn)行填倉。如采用新型厚漿漿液材料在刀盤磨削圍護(hù)樁前將刀盤倉填滿，并保持一定的土壓力，則圍護(hù)樁不易剝落大塊混凝土，可以較為容易排出。

3 盾構(gòu)磨削GFRP筋圍護(hù)樁始發(fā)要求與措施

1）樁間土網(wǎng)噴支護(hù) 盾構(gòu)切割區(qū)域內(nèi)的樁間網(wǎng)采用玻璃纖維筋網(wǎng)片，其與其他區(qū)域范圍的鋼筋網(wǎng)片綁扎搭接，搭接長度不小于一個網(wǎng)格長度。網(wǎng)片宜設(shè)置?25 水平加強(qiáng)玻璃纖維筋，豎向間距1m，與網(wǎng)片綁扎。掛網(wǎng)前應(yīng)修整樁間土壁，樁身清理滿足噴射混凝土厚度要求。

2）洞門鋼套環(huán) 盾構(gòu)吊裝下井前測量復(fù)核工作，包括始發(fā)井井位標(biāo)高核坐標(biāo)、洞門預(yù)埋鋼環(huán)以及分析是否需增加洞門鋼套環(huán)，并保證盾構(gòu)始發(fā)時止水簾布與刀盤的縱向安全距離≮200mm。車站結(jié)構(gòu)墻厚度700mm，刀盤長度（如有中心魚尾刀）約900mm，刀盤頂樁后，且始發(fā)時洞門止水簾布伸入洞門約400mm，為保證止水簾布與刀盤的縱向安全距離≮200mm，則須安裝洞門鋼套環(huán)，可在刀盤頂樁后立即形成密封土倉和建立切口壓力，以正常掘進(jìn)的形式完成始發(fā)，為盾構(gòu)始發(fā)提供有力安全保證，但切口壓力不宜過大，以防對止水簾布造成過大的沖擊壓力。

3）刀盤倉填倉 刀盤頂樁后采取填倉措施，即刀盤倉內(nèi)注滿新型厚漿。新型厚漿漿液材料由消石灰、粉煤灰、中細(xì)沙、膨潤土、水、添加劑等攪拌而成，其性能要求：具有良好的長期穩(wěn)定性及流動性，并能保證適當(dāng)?shù)某跄龝r間；具有良好的充填性能；具有大比重、低稠度、高剪切性能特點(diǎn)，同時兼顧材料的保水、抗稀釋性能。

4）推進(jìn)參數(shù)控制 盾構(gòu)始發(fā)磨削GFRP 筋圍護(hù)樁的施工參數(shù)應(yīng)量化控制?？偼屏Γ簡挝幻娣e推力不宜大于300kN，即開挖直徑6 460mm的盾構(gòu)總推力不宜大于828kN，與正常始發(fā)的控制參數(shù)基本一致。刀盤轉(zhuǎn)速與推進(jìn)速度：刀盤磨削GFRP 筋圍護(hù)樁采用碾壓、慢磨的切割方式使玻璃纖維筋及混凝土破碎，刀盤轉(zhuǎn)速控制1.0r/min，推進(jìn)速度控制在2～5mm/min。

5）帶式螺旋輸送機(jī) 土壓平衡式盾構(gòu)的螺旋輸送機(jī)根據(jù)螺桿結(jié)構(gòu)型式分為有軸式螺桿、帶式螺桿等。有軸式螺桿是螺旋葉片纏繞在中間的軸上，止水性好，排渣時允許通過的粒徑略??；帶式螺桿是螺旋葉片呈帶狀，中間沒有螺桿軸，排渣時允許通過的粒徑略大，但止水性略差，由于其結(jié)構(gòu)偏弱，因此不能通過反轉(zhuǎn)脫困以免造成葉片扭壞。因此，為保證大粒徑渣土順利排出，可優(yōu)先選用帶式螺旋輸送機(jī)，但需充分考慮其局限性、扭矩及區(qū)間地質(zhì)因素，分析是否選用帶式螺旋輸送機(jī)。

6）渣土改良 盾構(gòu)始發(fā)階段局部降水，改變了地下水的原始狀態(tài)，刀盤開挖的渣土含水量偏少，渣土改良建議使用泡沫劑+膨化的膨潤土，改變渣土的塑流性，將渣土順利排出，推進(jìn)過程中，將刀盤扭矩控制在3 000kNm 以下；停機(jī)時需要將刀盤倉內(nèi)渣土攪拌均勻，扭矩降低至500kNm 以下，防止渣土離析積倉。

7）洞門封堵 待盾尾離開洞門預(yù)埋鋼環(huán)約200mm，推進(jìn)過程同步注漿作業(yè)（一般在推進(jìn)+2環(huán)開始，防止?jié){液前竄至盾尾外）；待盾尾離開洞門預(yù)埋鋼環(huán)5 環(huán)，開始洞門封堵注漿。洞門封堵注漿采用水泥-水玻璃雙液漿，特別注意不能停機(jī)注漿，防止?jié){液前竄包裹盾尾?？焖俣撮T封堵的目的是停止降水作業(yè)，有利渣土改良效果。

8）排渣異常的應(yīng)急處理 如刀盤磨削圍護(hù)樁產(chǎn)生的混凝土塊不能及時排除，在刀盤倉內(nèi)積渣造成螺旋輸送機(jī)排渣不暢，需快速采取措施應(yīng)急處理。拌制高濃度膨潤土（膨化完全、稠度120～150s）對刀盤倉內(nèi)渣土置換。

4 結(jié)語

沈陽地鐵盾構(gòu)施工一般采取降水+維護(hù)樁破除的常規(guī)始發(fā)方式，隨著施工環(huán)境復(fù)雜性、地質(zhì)條件的變化等因素，越來越多的項(xiàng)目采用刀盤磨削GFRP 筋圍護(hù)樁始發(fā)的方式，本文通過成功案例、失敗案例，對始發(fā)過程中的風(fēng)險因素進(jìn)行分析，并總結(jié)施工要求及相關(guān)技術(shù)措施，將經(jīng)驗(yàn)分享給大家，希望可以為后續(xù)施工生產(chǎn)提供幫助。O