浅谈直螺纹套筒连接技术在暗挖隧道初支中的应用

李粉玲　苏建国

摘要：直螺纹套筒连接作为较新的钢筋连接技术，因其具有的优点得到了广泛使用。地铁暗挖隧道通常在城市繁华地段施工，对地表沉降的控制要求严格。文章讲述了浅埋暗挖法施工工艺，介绍了该工法关于“强支护”所涉及的初期支护钢拱架纵向直螺纹套筒连接技术，以期达到对钢套筒直螺纹连接在暗挖初支施工中的推广应用。

关键词：直螺纹；套筒连接技术；浅埋暗挖；隧道初支；钢筋连接技术 文献标识码：A

中图分类号：U455 文章编号：1009-2374（2015）29-0117-02 DOI：10.13535/j.cnki.11-4406/n.2015.29.059

在地铁隧道施工中，暗挖法施工最为常见。所谓暗挖法，指的是指利用岩土层的自承能力，通过修筑衬砌结构的地下隧道施工法，其特点是不用破坏地面，对地上活动干扰少。为了使开挖面达到符合要求的空间约束作用，就需要使用支护手段对暴露的岩土层进行约束，目前最常用的支护手段是锚杆和喷射混凝土相结合的施工技术。在初期支护中，在钢拱架纵向使用钢筋直螺纹套筒连接技术，具有接头质量易保证、易操作、连接快等优点。在此先说一说该技术，钢拱架纵向上的直径大于16mm的钢筋端头做成直螺纹齿，然后使用连接套筒把两个钢筋的接头加以连接，钢筋间螺纹齿的咬合力的抗拉强度不亚于钢筋自身的抗拉强度。

1 浅埋暗挖法施工工艺一

第一，超前小导管。超前小导管钻孔采用YT-28风钻。小导管选用φ32、壁厚3.25mm、长3.5m的钢管加工而成。导管设于拱部范围内，环向间距0.3m，外插角7°～12°，每两榀格栅钢架打设一次，两次小导管纵向搭接长度≥1.0m，小导管尾端与钢架焊接为一体，注水泥、水玻璃双液浆。

第二，上台阶弧形导坑开挖。人工沿拱部轮廓线开挖，预留核心部位，挖掉周边多余岩土。

第三，初喷。在拱部开挖完成后立即进行，以封闭、找平开挖面，防止表面剥离塌落，初喷层后3～5cm。

第四，立格栅钢架。格栅钢架由主筋φ22钢筋按设计焊接而成，格栅钢架安设紧贴初喷砼面，每排拱部钢架采用4根φ16径向定位筋固定钢架，钢架间距0.75m，钢架之间的纵向连接筋（φ22mm钢筋）分别沿格栅钢架主筋每隔2m设一根，交替设置，与主筋焊接。拱脚处各设一根φ32锁脚钢管，长2.5m。

挂网：钢筋网采用φ6mm、A3钢筋焊制，网格间距150mm×150mm，钢筋网在初喷和架立格栅钢架后铺设。

喷射砼：采用湿喷方式，复喷分2～3次达到设计厚度0.25～0.3m，掺加一定量的速凝剂提高早期强度及减小混凝土回弹率。

第五，下台阶开挖，每次进尺0.5m。

第六，下台阶初喷。

2 浅埋暗挖法施工工艺二

第一，超前预支护。浅埋暗挖施工中除选用适当的开挖方法、支护方式及施工工艺外，采用管棚、超前小导管注浆、超前锚杆和超前小钢管等对前方围岩条件进行改良及超前预支护。在开挖面前方，通过打入钢管或钢插板，形成钢质管棚，从而对开挖面前方的岩土层起到预支护作用。该支护系统能够阻止和限制围岩变形，提前承受早期围岩压力；超前小导管注浆指的是在开挖面前方的岩土层上钻入小导管，运用喷射混凝土技术向岩土层压注浆液，使隧道周围岩体形成加固圈，从而保护开挖作业。超前锚杆和超前小钢管是在开挖面前方的岩土层上打入锚杆和小钢管，从而起到锚固作用。

第二，注浆加固。对于某些性质较差的地层，仅使用超前预支护是不够的，还需要在开挖面的下半断面实施无收缩双液注浆（WSS注浆）才能起到更好的加固作用，如西安地铁三号线青龙寺至延兴门区间暗挖隧道施工时对开挖面进行WSS注浆加固。

第三，土体开挖。浅埋暗挖法施工时，依据工程水文地质、规模、埋深及工期等因素，常采用全断面法、台阶法、中隔壁法（CD法）、交叉中隔壁法（CRD法）、双侧壁导坑法、洞桩法、侧洞法等。为保证施工安全，应保留核心土，只开挖掌子面周边。

第四，安装格栅拱架与挂网。按照设计及施工规范相关要求，主洞每循环开挖完成后架设格栅拱架，每榀拱架间采用纵向连接筋相连，并与超前小导管焊接，拱脚处打设锁脚锚管，钢架安设后在两拱架间铺设钢筋网。

第五，喷射混凝土。在开挖之后，喷射一层5cm的混凝土层，在该混凝土层上进行格栅拱架安装与挂网施工，然后由上而下、由墙到拱喷射混凝土，直至设计厚度。

第六，主体结构施工。主体结构施工指的是隧道二砌施工，包括铺设防水层、绑扎钢筋、浇筑并养护混凝土。

3 直螺纹连接立格栅钢架施工工艺

第一，制作格栅钢架。施工时根据料表、图纸尺寸、平台及钢拱架模具切出所需要钢拱架的钢筋和型钢，调整主筋的钢筋加工形状。钢拱架采用人工集中加工，在加工前先在平整场地上进行1∶1放样。首先对钢拱架各部件在模具内进行点焊固定，然后将其从模具中对称取出，以免钢拱架发生扭曲或变形。接下来把从模具中取出的钢拱架放置在平整场地上进行拼接，再次仔细检查各个部位的尺寸和拼接尺寸，对不合适的要进行调整，待尺寸达标后，按照设计要求，在拼接场地上进行大规模。制作格栅钢架，如图1所示：

图1 地面加工暗挖初

支格栅钢架 图2 工作扳手拧紧套筒

与钢筋图

第二，纵向连接钢筋丝头加工。根据钢筋的等级、设计及相关规范要求，对纵向连接钢筋两端进行丝头加工，攻丝长度不小于直螺纹套筒长度，并应满足工程设计规定的各类拉伸指标、抗疲劳指标、耐低温指标。

第三，纵向连接筋设置。沿格栅钢架主筋按设计规定尺寸交替设置纵向连接筋，并将其与格栅主筋焊接。

第四，架设格栅钢架。现场架设格栅钢架，并通过套筒将格栅与前一榀格栅钢架进行连接，用工作扳手拧紧后，并用力矩扳手检测连接牢固程度，具体操作过程如图2、图3、图4、图5、图6所示。

图3 力矩扳手检测 图4 套筒与钢筋连接完成

图5 接筋与格栅骨架焊接固定 图6 格栅与钢架连接完成

4 两种钢筋连接技术的对比

当前最常用的钢筋连接技术有两种：一是焊接连接；二是直螺纹套筒连接。通过表1，对这两种连接方式进行对比和分析。具体对比情况如表1所示：

表1 直螺纹连接与传统焊接对比

5 结语

通过上述工艺对比，暗挖隧道初支直螺纹具有以下优点：

第一，不受钢筋的化学成分、人为因素、气候等诸多因素的影响。

第二，操作方便、快捷，施工速度快，螺纹牙形好、精度高、连接质量稳定可靠。

第三，无污染，符合环保要求、无明火操作，施工安全可靠。

第四，适用于在拉伸或挤压不同方向上都承受双向作用力的钢筋连接件施工。

第五，可提前定制，工厂化作业，不占用工期，全天候施工。

第六，节约钢材、减少能耗，并且由于直螺纹连接工艺的特点和相关规范要求，同时对监理现场的检验有了以下四方面的提高：（1）检验标准简明，易于控制；（2）检验工具操作方便，检验结果准确可靠；（3）检验效率提高，缩短检验时间；（4）更利于过程控制，及时消除安装质量问题。

直螺纹连接较传统焊接工艺在操作难易程度、工作效率、安全文明施工、质量控制等方面均有较大的优势，特别是满足了地铁隧道暗挖十八字方针中“短进尺、快封闭”的要求，在保证现场施工质量、消除安全隐患中发挥了很大作用，可以在地铁暗挖施工中进行广泛的推广应用。

参考文献

[1] 刘辉.浅埋暗挖法和盾构法在地铁修建中的适应性问题研究[D].西南交通大学，2004.

[2] 李辉.钢筋直螺纹套筒连接探讨[J].甘肃冶金，2005，（7）.

[3] 胡小东.钢筋直螺纹套筒等强连接技术及施工控制

[J].技术与市场，2014，（4）.

[4] 地下铁道工程施工及验收规范（GB 50299-1999）[S].

（责任编辑：黄银芳）endprint