玻璃纤维筋应用技术

深圳地铁11号线11301-1标玻璃纤维筋地下连续墙技术总结中铁六局集团有限公司深圳地铁11号线11301-1标项目经理部二零一三年六月二十日汇报主要内容第一部分工程概况第二部分玻璃纤维筋连续墙设计与施工第三部分总结第一部分工程概况第一章工程概况福车区间明挖渡线，起于地铁2号线与3号线换乘站福田站（已投入运营），总长124.7m，呈东西方向，位于深圳广电大厦以南，深南大道以北。明挖段东端头设置一个轨排井（为两层结构，结构外边线宽19.54m，长31m），西端头设置盾构始发井（为两层结构，结构外边线宽20.36m，长15.6m），标准段宽15.58m（为一层结构），基坑深度19.2～20.95m，覆土厚度4～11.64m。第一章工程概况明挖渡线围护结构采用“地下连续墙+内支撑”的结构形式，标准段和轨排井内支撑第一道横撑采用0.6m宽、0.8m高的钢筋砼支撑，其它三道支撑采用钢管支撑。盾构始发井除第四道为钢支撑外均采用钢筋砼支撑。结构施工期间还将设立一道倒换撑。地下连续墙嵌入基坑底的深度为8m，福车区间明挖段地下连续墙厚800mm，深27.2~28.31m，采用水下C35混凝土灌注，地下连续墙间接头采用工字钢形式，部分连续墙采用锁扣管接头。明挖渡线地下连续墙槽段总数57幅，其中标准墙50幅，幅长为4.0～5.6m，“Z”型1幅，“L”型6幅。连续墙深入基坑底部8m，连续墙底部进入强风化粗粒花岗岩地层。图中阴影部位为玻璃纤维筋连续墙第二部分玻璃纤维筋连续墙设计与施工第一节玻璃纤维筋连续墙的设计与普通钢筋相比较,玻璃纤维筋有着优异的力学性能1.高承载能力，抗拉能力强，杆体强度是同等直径螺纹钢筋的两倍，但重量只有钢筋的1/4；2.弹模稳定，约为钢筋的1/3～2/5；3.电热绝缘，热膨胀系数比钢筋更接近水泥；4.耐腐蚀性能好，适合在水利、桥梁、码头和隧道等潮湿或其它腐蚀性环境中使用；5.抗剪强度较低，普通的玻璃纤维筋抗剪强度仅有50～60MPa，具有优良的切割性。在性能上和钢筋基本相似，与混凝土有很好的黏结性，同时又具有很高的抗拉强度和较低的抗剪强度，可以很容易的被复合式盾构机直接切割，而不会造成异常的刀具损坏。但是玻璃纤维筋与钢筋最大的差异为玻璃纤维筋的弹性模量小，是典型的脆性材料，应力—应变曲线在断裂前表现出明显的线性关系，极大的影响了玻璃纤维筋笼起吊时的稳定性和基坑开挖阶段玻璃纤维筋连续墙的抗弯、抗剪承载能力。第一节玻璃纤维筋连续墙的设计玻璃纤维筋连续墙图示根据玻璃纤维筋的以上特点结合盾构施工的需要，盾构始发井端头的连续墙中间段改为玻璃纤维筋替代钢筋，根据玻璃纤维筋连续墙受力特点，箍筋代换时有一定加强，具体见图。第一节玻璃纤维筋连续墙的设计玻璃纤维筋代换工程量根据上述配筋数量表和玻璃纤维筋代换钢筋的规格，可以得出相应的玻璃纤维筋代换钢筋的数量对应表如右图：根据市场价格信息，玻璃纤维筋较钢筋略贵（玻璃纤维筋：2584.17×21.7＋1154.33×15.1＋1079.48×12.8＋270×5.2＝88728.22元，钢筋：17195.26×4.5=77378.67元），同时还减少了采用普通连续墙在盾构进出洞时破除钢筋混凝土的费用约30000元。综合而言，采用玻璃纤维筋成本有一定降低，且采用玻璃纤维连续墙减少了破除钢筋混凝土连续墙施工时的产生的涌泥、涌沙、涌水等安全风险，同时缩短了施工工期7～10天。第一节玻璃纤维筋连续墙的设计玻璃纤维筋代换工程量序号规格玻璃纤维筋m/元钢筋m/kg备注1G28/Φ252584.1721.72584.179949.06钢筋总重17195.26kg;平均4.5元/kg2G22/Φ201154.3315.11154.332851.203G20/Φ251079.4812.81079.484156.004G12/Φ122705.2270239.76第二节玻璃纤维筋连续墙施工施工过程施工前准备玻璃纤维筋钢筋笼制作玻璃纤维筋钢筋笼检验玻璃纤维筋笼吊装切割盾构段钢筋桁架筋混凝土浇筑施工前准备与钢筋一样，产品进场时应核对厂家或检测机构出具的玻璃纤维筋产品合格证、质量保证书、检测报告，对品种、规格、色泽和数量进行验收，其中当玻璃纤维筋直径d：10mm≤d≤22mm时，其抗拉强度≥600MPa，弹性模量≥40GPa；当直径d≥22mm时，其抗拉强度≥500MPa，弹性模量≥40GPa第二节玻璃纤维筋连续墙施工制作和吊装1.钢筋与玻璃纤维筋搭接：受力主筋间玻璃纤维筋与钢筋、玻璃纤维筋与玻璃纤维筋之间的连接应采用钢制U型卡扣连接，U型卡扣应与主筋直径相适应，的钢筋贴于U形扣内侧,玻璃纤维筋贴于外侧，每根筋材连接端的U型卡数量不得少于两个且搭接长度不得少于40d。其余部位间的玻璃纤维筋筋与钢筋、玻璃纤维筋与玻璃纤维筋之间的连接可以采用铁丝绑扎，绑扎应该牢固。第二节玻璃纤维筋连续墙的施工制作和吊装2.施工过程中的改进措施：玻璃纤维筋笼制作过程中应注意采取增加玻璃纤维筋笼刚度的措施（比如筋笼两侧用工字钢包边、笼内部采用一些玻璃纤维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影响玻璃纤维筋笼下放。第二节玻璃纤维筋连续墙施工制作和吊装3.吊装注意事项：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（受力主筋间玻璃纤维筋与钢筋、玻璃纤维筋与玻璃纤维筋之间），吊装的方式宜采用从上而下（沿高度方向）的三吊点方式起吊，第一吊点一般位于钢筋笼最上部1米范围之内，第二吊点一般位于连接点位置以上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或者玻璃纤维筋与钢筋的连接位置上。第二节玻璃纤维筋连续墙的施工水下混凝土浇筑灌注水下混凝土的技术要求与传统地下连续墙相同。区别在于玻璃纤维筋连续墙幅宽较传统钢筋连续墙大，灌注时需要采用三根导管进行水下混凝土浇注。施工时，三根导管需均匀布置。第三节玻璃纤维筋连续墙控制要点原材料玻璃纤维筋进场控制1.对于进场玻璃纤维筋，检查是否有产品合格证，对照大样图严格检查各成型纤维筋尺寸，合格后方可卸车。2.玻璃纤维筋装卸和运输过程中应轻拿轻放，不应该进行抛掷和撞击。3.玻璃纤维筋应水平放置，避免暴晒，杆体端部不应沾染油污。4.施工前应编制专门的施工技术交底，并在施工中认真执行。卡扣连接接头要点控制纤维筋笼卡扣连接接头完成后项目部要求作为一道报验工序，待验收合格后方可进入下一道工序的制作。对于接头的验收，项目部严格按照施工图纸进行检查，主要检查其搭接长度是否达到设计要求的40d，卡扣的数量是否满足每个接头不少于两个卡扣，以及卡扣的旋紧程度。第三节玻璃纤维筋连续墙控制要点玻璃纤维筋笼骨架自身稳定性差的要点控制纤维筋材质韧性较好，纤维筋笼起吊时骨架的自身稳定性较差，容易散笼，故项目部要求施工队严格按照图纸采取增加玻璃纤维筋笼刚度的措施，设置工字钢包边以及后期可以去除的钢筋桁架等方法来保证其起吊时的自身稳定性。吊装过程全程旁站纤维筋笼的吊装过程，项目部坚持全过程进行旁站。其旁站要点为：第一：由于纤维筋笼自身质量较轻，入槽后泥浆浮力较大，导致下放困难，严禁施工队强行入槽；第二：严格要求施工队将增加的钢筋桁架以及侵入盾构端的工字钢包边进行割除，不给远期盾构下穿时留下隐患；第三：严格检查钢筋笼和纤维筋笼的对接接头质量。第四节玻璃纤维筋笼与普通钢筋笼的比较1、在工期方面，相较于普通钢筋，玻璃纤维筋为厂商定制的，由于现场无法进行加工，故需要精确把控尺寸，一旦下料错误将导致的工期延误。其外形为直接定制，减少了普通钢筋的加工步骤，而绑扎的搭接方式代替了焊接工序，节约了筋笼的制作时间。2、在施工难易度方面，玻璃纤维筋的抗弯、抗剪承受能力与普通钢筋相差很多且质量较轻，故在筋笼起吊、下笼、浇筑过程中稳定性不及普通钢筋笼，易出现散笼、卡笼、上浮等特殊状况，需要在筋笼制作及吊装中特别关注。3、在施工安全方面，相较于目前应用较为广泛的部分或完全破除盾构端钢筋笼连续墙的施工方法，玻璃纤维筋笼连续墙可被盾构机直接贯穿，避免了易发的涌泥、涌水、涌沙等危险状况，节约了破除连续墙的成本，同时还减轻了粉尘与噪音等污染。4、在经济方面，相较于普通钢筋，玻璃纤维筋较轻，变向降低了筋笼的制安费用，同时由于玻璃纤维筋笼较大，降低了连续墙的幅数，节约了连续墙接口工字钢或锁口管的数量，节约了成本。第三部分总结第三章总结1.由于玻璃纤维筋所用材料均为厂制定型产品，尺寸准确；另外，连接点采用绑扎，减少了钢筋加工工序，制作时间是普通钢筋的1/2。制作的精度高，绑扎成型后不锈蚀，便于存放。2.由于玻璃纤维筋是由厂商特制各种样式，可直接进行绑扎，减少了加工工序，即使需要截取，由于玻璃纤维浸渍树脂制成的，易切割，制作时可根据需要用钢锯条任意裁取，无需任何钢筋加工设备，施工极为方便。3.由于玻璃纤维筋脆性材料易破坏的特性，施工过程中需注意保障搭接长度、超筋替换以及增加工字钢包边或后期可去除的钢筋桁架来确保起吊及基坑开挖过程中玻璃纤维筋混凝土构件的稳定性。4.施工实践表明，端头井围护结构采用玻璃纤维筋代替钢筋，盾构直接掘进通过围护结构在技术上是可行的，在国内多个城市的地铁施工中得到了较好的实践。虽然玻璃纤维筋比钢筋略贵，但对改善施工环境，降低工程造价，提高施工进度，避免施工风险等方面表现出非常好的优越性。值得大力推广。汇报完毕，谢谢！