新型鋼筋籠連接器在地下連續墻施工中的應用★

李艷濱 王彥龍 李靈鋒

(1.中鐵一局集團有限公司，陜西 西安 710054； 2.中國礦業大學(北京)力學與建筑工程學院，北京 100083)

0 引言

地下連續墻是城市地下工程中的一種較為常用的基坑圍護結構，其施工噪聲低，防水性能好，且墻體剛度較大，不易塌方，適用于多種工程環境[1]。近年來，隨著地下工程逐漸向大深度發展，地下連續墻的深度及厚度逐步加大,且超大、超深、異形地下連續墻越來越多[2，3]，鋼筋籠的長度、重量也隨之增大,導致其整幅一次性吊裝易受場地條件限制且難度與風險增大[4]，因此，超深地下連續墻鋼筋籠的制作與吊裝的質量對后續工藝能否順利開展起著至關重要的作用[5]，近年來，超大超重鋼筋籠的吊裝問題以及實現鋼筋籠之間的穩定連接，獲得高質量的鋼筋籠逐漸引起工程師們的重視。張思群[6]就超深地下連續墻鋼筋籠整體加工、整體起吊與分次加工、分次起吊兩種方式進行了對比，得出了超深地下連續墻異形鋼筋籠適宜采用分次加工、分次起吊的方式的結論。鄭宏等[7]在天津濱海新區于家堡超深地下連續墻工程中，鋼筋籠采用分節吊裝，兩節鋼筋籠之間采用焊接連接，提高了施工速度與質量。李操[8]針對超深地下連續墻鋼筋籠之間的連接方式，提出了預制裝配式鋼板螺栓連接工藝，并在上海市董家渡616地塊項目試驗段驗證了其連接工效。張其玉等[9]、程瑞明等[10]、李振武[11]、鄭軍[12]均在工程中采用了傳統的直螺紋套筒的方式對鋼筋籠進行連接，并取得了較好的工程效果。但以上連接方式也面臨著一些不可避免的問題，焊接連接對焊工的技術要求較高，連接速度較慢，尤其是對鋼筋數量較多的超大鋼筋籠來說會影響施工進度。直螺紋套筒連接難以實現絲頭與套筒螺紋之間的鎖緊或頂緊，且現場安裝難度較大，若鋼筋預留長度不同，易出現受力不均導致斷裂脫落的情況[13]，對后期地下連續墻的結構變形造成不良影響。鑒于以上問題，鄭州地區在工程實踐中提出了一種新型鋼筋籠連接器，可有效解決鋼筋籠連接時預留鋼筋長度不同，安裝困難，容易脫落的問題，使地下連續墻發揮良好的支護功能。

1 技術原理

此新型鋼筋籠連接器通過兩個交錯設置的放置槽來確保兩根鋼筋連接時軸線不處于同一直線。鋼筋伸入放置槽之后可通過活動板對第一彈簧進行壓縮，從而可以緩解鋼筋預留長度的長短不同對整個鋼筋籠連接產生的不良影響。螺紋轉桿在螺紋槽內轉動使固定塊貼合鋼筋，同時帶動套管轉動使連接繩收緊，進而使固定塊更緊密的貼合鋼筋，完成對鋼筋的固定，避免鋼筋在連接時脫落，放置槽內的第一彈簧和活動板可以支撐鋼筋，使鋼筋的連接更穩定，見圖1，圖2。

2 工程概況

2.1 工程簡介

2.1.1火車站簡介

鄭州火車站站位于京廣快速路東側，鄭州火車站西廣場北側，為既有1號線和10號線換乘車站，兩線采用通道換乘。10號線沿1號線北側東西向敷設，主體與南側既有1號線鄭州火車站主體結構凈距約60 m。車站位于現狀長途汽車站、公交場站范圍內。車站中心里程為K42+848.562，結構形式采用四層三跨箱形框架結構，有效站臺長140 m，站臺寬14 m，車站小里程端設置交叉渡線，車站總長為331.20 m，標準段斷面高度為28.24 m，結構寬度為15.65 m～29.3 m。車站站前配線標準段基坑寬15.65 m，深28.3 m。主體標準段基坑寬29.3 m，深29.6 m，基坑采用地下連續墻+內支撐支護，豎向設置7道支撐，第1道及第5道支撐采用鋼筋混凝土支撐，其余采用鋼管支撐。

2.1.2地下連續墻簡介

圍護結構采用厚度為1 000 mm，深度43 m～46 m左右的地下連續墻，設計方量20 862.18 m3，所用墻混凝土等級C35。鋼筋采用HPB300鋼筋,HRB400鋼筋。

2.1.3工程地質概況

本車站場地30 m深度范圍內地層主要為第四系全新統(Q4)地層，從上至下巖土層分別為：雜填土0 m～3 m、黏質粉土3 m～18 m、粉砂18 m～20 m、細砂20 m～32 m、粉質粘土32 m～41 m、細砂41 m～45 m。

2.2 地下連續墻設計

2.2.1主要工程量

地連墻分幅分別有“一”“L”“Z”三種形式，總共128幅，分標準幅和異型幅。其中6 m標準槽寬幅33幅，5.8 m槽寬48幅，5.4 m槽寬3幅，4.5 m槽寬1幅，4 m槽寬2幅，5.6 m槽寬17幅，5.2 m槽寬6幅 轉角異型幅18幅。鋼筋籠主筋采用HRB400直徑32 mm螺紋鋼，HRB400直徑28 mm螺紋鋼，HRB400直徑25 mm螺紋鋼，分布筋采用HRB400直徑為20 mm,16 mm的螺紋鋼，槽段間采用工字鋼板接頭連接。鋼筋籠凈重(含工字鋼板)56 t～81 t。

2.2.2鋼筋籠的加工

鋼筋籠加工時橫向鋼筋與縱向鋼筋連接采用點焊，桁架筋采用單面焊，長度不小于10d，接頭位置要相互錯開，同一連接區段內焊接接頭百分率不得大于50%，縱橫向桁架筋相交處需點焊，鋼筋籠四周0.5 m范圍內交點需全部點焊，搭接錯位及接頭檢驗應滿足鋼筋混凝土規范要求。鋼筋保證平直，表面潔凈無油污，內部交點50%點焊，鋼筋籠桁架及鋼筋籠吊點上下1 m處需100%點焊。

2.2.3鋼筋籠的連接

考慮到基坑深度較深，鋼筋籠的長度和重量都較大，常用的鋼筋籠連接方式中，套筒連接要求每根鋼筋對齊，且預留長度不同，安裝難度大，焊接方式對焊工水平要求較高，連接速度慢，經各方研討，最終推出一種新型鋼筋籠連接器，有效解決了以上問題。

3 效果驗證

地下連續墻工程完工后進行基坑開挖，同時監測地下連續墻與周邊環境位移變化，以此檢驗地下連續墻施工質量，驗證所用新型鋼筋籠連接器的工程效果。

3.1 地下連續墻位移變化

通過墻體水平位移速率及累次水平位移量、墻頂水平位移速率及累次水平位移量和墻頂豎向位移速率及累次豎向位移量來反映地下連續墻的位移變化，如圖3所示，左側縱軸表示位移變形速率，右側縱軸表示累次位移變形量，橫軸表示工程施工日期。從圖3中可以看出，隨著基坑的開挖，地下連續墻發生側向卸載，主要發生水平位移，最大墻體水平位移速率為+2.18 mm/d，最大墻頂水平位移速率為+1.93 mm/d。墻頂豎向位移相較于水平位移偏小，后期有所發展，最大豎向位移速率為+1.75 mm/d。墻體單次位移變形量雖呈現輕微波動，但都控制在規范要求的安全值以內。整體而言，墻體向基坑內位移，墻頂向基坑外位移，且呈現下沉狀態，但累次位移變形量發展較穩定且遠小于規范要求的安全值。

3.2 周邊環境位移變化

通過地表沉降變化速率及其累次變量、地下管線沉降變化速率及其累次變量和附近建筑物沉降變化速率及其累次變量來反映周邊環境的位移變化，如圖4所示，左側縱軸表示位移變形速率，右側縱軸表示累次變形量，橫軸表示施工日期。從圖4中可以看出，基坑開挖后，地表產生沉降現象，地下管線和附近建筑物由于開挖卸載產生隆起現象，但累次變形量均遠小于規范要求的安全值，且基本穩定不變，其中建筑物的隆起出現了恢復原位的趨勢。地表沉降變化速率最大值為-1.89 mm/d，地下管線沉降變化速率最大值為-1.56 mm/d，建筑物沉降變化速率最大值為+1.65 mm/d，均處于規范要求安全值以內。

綜上所述，開挖后的地下連續墻質量穩定，墻體水平變形被有效控制，且支護功能發揮良好，周邊環境變形處于安全范圍內。

4 結語

此新型鋼筋籠連接器在實際工程中的成功應用，證明了其可以使鋼筋籠連接更穩定，提高鋼筋籠的質量，從而有效控制基坑開挖過程中地下連續墻的水平變形，充分發揮地下連續墻的支護功能，保證施工質量。