淺談直螺紋套筒連接技術在暗挖隧道初支中的應用

李粉玲+蘇建國

摘要：直螺紋套筒連接作為較新的鋼筋連接技術，因其具有的優點得到了廣泛使用。地鐵暗挖隧道通常在城市繁華地段施工，對地表沉降的控制要求嚴格。文章講述了淺埋暗挖法施工工藝，介紹了該工法關于“強支護”所涉及的初期支護鋼拱架縱向直螺紋套筒連接技術，以期達到對鋼套筒直螺紋連接在暗挖初支施工中的推廣應用。

關鍵詞：直螺紋；套筒連接技術；淺埋暗挖；隧道初支；鋼筋連接技術 文獻標識碼：A

中圖分類號：U455 文章編號：1009-2374（2015）29-0117-02 DOI：10.13535/j.cnki.11-4406/n.2015.29.059

在地鐵隧道施工中，暗挖法施工最為常見。所謂暗挖法，指的是指利用巖土層的自承能力，通過修筑襯砌結構的地下隧道施工法，其特點是不用破壞地面，對地上活動干擾少。為了使開挖面達到符合要求的空間約束作用，就需要使用支護手段對暴露的巖土層進行約束，目前最常用的支護手段是錨桿和噴射混凝土相結合的施工技術。在初期支護中，在鋼拱架縱向使用鋼筋直螺紋套筒連接技術，具有接頭質量易保證、易操作、連接快等優點。在此先說一說該技術，鋼拱架縱向上的直徑大于16mm的鋼筋端頭做成直螺紋齒，然后使用連接套筒把兩個鋼筋的接頭加以連接，鋼筋間螺紋齒的咬合力的抗拉強度不亞于鋼筋自身的抗拉強度。

1 淺埋暗挖法施工工藝一

第一，超前小導管。超前小導管鉆孔采用YT-28風鉆。小導管選用φ32、壁厚3.25mm、長3.5m的鋼管加工而成。導管設于拱部范圍內，環向間距0.3m，外插角7°～12°，每兩榀格柵鋼架打設一次，兩次小導管縱向搭接長度≥1.0m，小導管尾端與鋼架焊接為一體，注水泥、水玻璃雙液漿。

第二，上臺階弧形導坑開挖。人工沿拱部輪廓線開挖，預留核心部位，挖掉周邊多余巖土。

第三，初噴。在拱部開挖完成后立即進行，以封閉、找平開挖面，防止表面剝離塌落，初噴層后3～5cm。

第四，立格柵鋼架。格柵鋼架由主筋φ22鋼筋按設計焊接而成，格柵鋼架安設緊貼初噴砼面，每排拱部鋼架采用4根φ16徑向定位筋固定鋼架，鋼架間距0.75m，鋼架之間的縱向連接筋（φ22mm鋼筋）分別沿格柵鋼架主筋每隔2m設一根，交替設置，與主筋焊接。拱腳處各設一根φ32鎖腳鋼管，長2.5m。

掛網：鋼筋網采用φ6mm、A3鋼筋焊制，網格間距150mm×150mm，鋼筋網在初噴和架立格柵鋼架后鋪設。

噴射砼：采用濕噴方式，復噴分2～3次達到設計厚度0.25～0.3m，摻加一定量的速凝劑提高早期強度及減小混凝土回彈率。

第五，下臺階開挖，每次進尺0.5m。

第六，下臺階初噴。

2 淺埋暗挖法施工工藝二

第一，超前預支護。淺埋暗挖施工中除選用適當的開挖方法、支護方式及施工工藝外，采用管棚、超前小導管注漿、超前錨桿和超前小鋼管等對前方圍巖條件進行改良及超前預支護。在開挖面前方，通過打入鋼管或鋼插板，形成鋼質管棚，從而對開挖面前方的巖土層起到預支護作用。該支護系統能夠阻止和限制圍巖變形，提前承受早期圍巖壓力；超前小導管注漿指的是在開挖面前方的巖土層上鉆入小導管，運用噴射混凝土技術向巖土層壓注漿液，使隧道周圍巖體形成加固圈，從而保護開挖作業。超前錨桿和超前小鋼管是在開挖面前方的巖土層上打入錨桿和小鋼管，從而起到錨固作用。

第二，注漿加固。對于某些性質較差的地層，僅使用超前預支護是不夠的，還需要在開挖面的下半斷面實施無收縮雙液注漿（WSS注漿）才能起到更好的加固作用，如西安地鐵三號線青龍寺至延興門區間暗挖隧道施工時對開挖面進行WSS注漿加固。

第三，土體開挖。淺埋暗挖法施工時，依據工程水文地質、規模、埋深及工期等因素，常采用全斷面法、臺階法、中隔壁法（CD法）、交叉中隔壁法（CRD法）、雙側壁導坑法、洞樁法、側洞法等。為保證施工安全，應保留核心土，只開挖掌子面周邊。

第四，安裝格柵拱架與掛網。按照設計及施工規范相關要求，主洞每循環開挖完成后架設格柵拱架，每榀拱架間采用縱向連接筋相連，并與超前小導管焊接，拱腳處打設鎖腳錨管，鋼架安設后在兩拱架間鋪設鋼筋網。

第五，噴射混凝土。在開挖之后，噴射一層5cm的混凝土層，在該混凝土層上進行格柵拱架安裝與掛網施工，然后由上而下、由墻到拱噴射混凝土，直至設計厚度。

第六，主體結構施工。主體結構施工指的是隧道二砌施工，包括鋪設防水層、綁扎鋼筋、澆筑并養護混凝土。

3 直螺紋連接立格柵鋼架施工工藝

第一，制作格柵鋼架。施工時根據料表、圖紙尺寸、平臺及鋼拱架模具切出所需要鋼拱架的鋼筋和型鋼，調整主筋的鋼筋加工形狀。鋼拱架采用人工集中加工，在加工前先在平整場地上進行1∶1放樣。首先對鋼拱架各部件在模具內進行點焊固定，然后將其從模具中對稱取出，以免鋼拱架發生扭曲或變形。接下來把從模具中取出的鋼拱架放置在平整場地上進行拼接，再次仔細檢查各個部位的尺寸和拼接尺寸，對不合適的要進行調整，待尺寸達標后，按照設計要求，在拼接場地上進行大規模。制作格柵鋼架，如圖1所示：

第二，縱向連接鋼筋絲頭加工。根據鋼筋的等級、設計及相關規范要求，對縱向連接鋼筋兩端進行絲頭加工，攻絲長度不小于直螺紋套筒長度，并應滿足工程設計規定的各類拉伸指標、抗疲勞指標、耐低溫指標。

第三，縱向連接筋設置。沿格柵鋼架主筋按設計規定尺寸交替設置縱向連接筋，并將其與格柵主筋焊接。

第四，架設格柵鋼架。現場架設格柵鋼架，并通過套筒將格柵與前一榀格柵鋼架進行連接，用工作扳手擰緊后，并用力矩扳手檢測連接牢固程度，具體操作過程如圖2、圖3、圖4、圖5、圖6所示。

4 兩種鋼筋連接技術的對比

當前最常用的鋼筋連接技術有兩種：一是焊接連接；二是直螺紋套筒連接。通過表1，對這兩種連接方式進行對比和分析。具體對比情況如表1所示：

5 結語

通過上述工藝對比，暗挖隧道初支直螺紋具有以下優點：

第一，不受鋼筋的化學成分、人為因素、氣候等諸多因素的影響。

第二，操作方便、快捷，施工速度快，螺紋牙形好、精度高、連接質量穩定可靠。

第三，無污染，符合環保要求、無明火操作，施工安全可靠。

第四，適用于在拉伸或擠壓不同方向上都承受雙向作用力的鋼筋連接件施工。

第五，可提前定制，工廠化作業，不占用工期，全天候施工。

第六，節約鋼材、減少能耗，并且由于直螺紋連接工藝的特點和相關規范要求，同時對監理現場的檢驗有了以下四方面的提高：（1）檢驗標準簡明，易于控制；（2）檢驗工具操作方便，檢驗結果準確可靠；（3）檢驗效率提高，縮短檢驗時間；（4）更利于過程控制，及時消除安裝質量問題。

直螺紋連接較傳統焊接工藝在操作難易程度、工作效率、安全文明施工、質量控制等方面均有較大的優勢，特別是滿足了地鐵隧道暗挖十八字方針中“短進尺、快封閉”的要求，在保證現場施工質量、消除安全隱患中發揮了很大作用，可以在地鐵暗挖施工中進行廣泛的推廣應用。

參考文獻

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（責任編輯：黃銀芳）