中建三局第一建设工程有限责任公司 武汉 430040
摘要：地铁隧道盾构机始发和接收需要切割洞门位置地下连续墙钢筋混凝土，盾构端头井一般为普通钢筋混凝土结构，破除难度大，时间长，容易涌水涌沙，甚至造成塌方。本文以深圳地铁9号线西延线南油站洞门位置地连墙采用GFRP筋施工为例，探讨洞门位置地连墙采用GFRP 筋替代普通钢筋时的制作安装措施，包括GFRP 筋与GFRP筋、普通钢筋的U型卡和铁丝绑扎搭接的制作流程以及大型GFRP筋钢筋笼起吊安装措施，为整个地下连续墙钢筋笼制作安装过程的安全可靠提供了保证。
关键词：玻璃纤维（GFRP）筋；盾构洞门；地下连续墙；GFRP筋笼制作、安装
Subway shield portal GFRP reinforcement of underground continuous wall reinforcement cage installation technology research
Huang Zhe，Han Yuyin，Zhou Tianlong，Xu chang
（China Construction three Bureau First Construction Engineering Co.，Ltd，Wuhan，Hubei 430040，China）
Abstract：The beginning and receiving of the underground tunnel shield construction machine need to cut the tunnel portal diaphragm wall with reinforced concrete.Shield end well，generally with reinforced concrete structure，takes time and great effort to break，as well as easily gushes water and sand even causes landslides.This paper takes the south oil station tunnel portal diaphragm wall of shenzhen metro line 9 west extension line as an example，which uses GFRP reinforcement construction to replace ordinary reinforcement to discuss measures of fabrication and installation，including GFRP reinforced with GFRP rebar，ordinary reinforced u-shaped card and wire as the process of lap and large GFRP rebar reinforcing cage hoisting installation measures，to ensure safty and reliability of the installation process for the underground continuous wall reinforcing cage.
Key words：GFRP rebar；The portal shield；Underground continuous wall；GFRP rebar Reinforcement cage installation and production
0 引言
玻璃纤维增强筋（Glass Fiber Reinforced Polymer rebar）简称GFRP筋。其具有耐腐蚀、强度高、重量轻、抗电磁辐射、抗疲劳等诸多良好的特性[1]。在地铁车站围护结构施工工程中，地铁盾构洞门处的地下连续墙普遍开始使用GFRP筋。在同等条件下，GFRP筋用于地连墙相比于普通钢筋用于地连墙，可以避免人工破除洞门，缩短工期，而且缩短了始发接收过程中端头土体暴露的时间，降低了始发接收风险，同时其造价降低了10%。但 GFRP 筋自身抗剪力远弱于普通钢筋，且不耐热，因此，需对GFRP筋与普通钢筋连接、GFRP筋自身的连接、GFRP筋笼的制作、吊装、安装采取针对性的措施，保证其施工的质量和安全。本文以深圳地铁9号线西延线9112-2标南油站洞门位置地连墙GFRP筋设计和实施为研究背景，针对上述问题作较详细的说明，并分析其应用效果。
1 工程概况
南油站为深圳市城市轨道交通9号线西延线工程自西向东的第6座车站，位于南山区南海大道与登良路交叉口下方。为地下两层三柱四跨双岛式车站，采用盖挖逆作法施工。车站总长度为334m，标准段宽度为44.5m，底板埋深约17.26~18.59m，顶板覆土约3m，采用地下连续墙加内支撑形式。车站内共设计8个盾构洞门，每个盾构出入洞的墙体结构均采用玻璃纤维筋混凝土结构。单幅地连墙墙长27.852-28.051米，宽7.5米，厚0.8米，钢筋笼重约26吨，其中盾构出入口位置竖向方向7.62米范围内主筋、分布筋全部采用玻璃纤维筋。
2 玻璃纤维筋性能简介
2.1 GFRP 筋物理力学特性
GFRP筋是一种各向异性材料，由含碱量小于1%的无碱玻璃纤维筋无捻粗纱或者高强玻璃纤维无捻粗纱和树脂基体（环氧树脂、乙烯基树脂）、固化剂等材料，通过成型固化工艺复合而成的筋材。[2]
表 1 GFRP 筋物理力学特性表[3]
注：GFRP筋材弯曲应在工程按照设计要求完成
根据表1的数据显示，GFRP 筋的抗拉强度高于HRB400钢筋，抗剪强度和弹性模量低于HRB400钢筋。这说明在现场施工中，需要基于这两种材料的性能差异，制定对应的制作安装措施。
3 GFRP筋笼制作安装技术
3.1 GFRP钢筋笼制作
为便于盾构机穿越地连墙，该处钢筋笼洞门位置采用玻璃纤维筋，施工时，将整个钢筋笼划分为3个区域，即两端头部分为普通HRB400级钢筋，2个普通纵向钢筋和玻璃纤维筋搭接区域，中间部分为玻璃纤维筋。因GFRP筋无法采用焊接连接，GFRP筋纵向主筋连接采用U型扣件连接，GFRP筋与其他钢筋之间的连接采用铁丝绑扎。GFRP钢筋笼制作流程如下：
（1）现场设至1个27.5m*7.0m的钢筋笼加工平台，平台采用型钢制作，确保其具有足够的刚度和稳定性，并使平台各点位处于同一标高。
（2）钢筋笼加工前须依据图纸进行下料，严格控制洞门区域的标高范围，同时在钢筋上用粉笔标志出与玻璃纤维筋搭接的位置。
（3）地连墙钢筋笼下层筋安装：
①首先铺设横向钢筋再铺设纵向玻璃纤维筋，然后对钢筋笼的洞门顶标高、洞门底标高位置及搭接长度进行复核。
图1 洞门位置复核
②复核无误后，用钢制U型卡将GFRP筋与受力主钢筋连接，U型扣件尺寸应与筋材直径相适应，提高GFRP筋笼的抗变形能力，同时，为了保证纵向主筋连接的稳定性与可靠性，每根筋材连接端的U型设置GFRP筋同纵向主筋两端连接位置0.3m处。使用U型扣进行连接时，U型扣朝向一致，便于钢筋绑扎搭接。
图2 钢制U型扣件连接
③洞门位置其余玻璃纤维筋与钢筋、玻璃纤维筋与玻璃纤维筋之间的连接采用10#铁丝进行绑扎，绑扎应牢靠。
（4）由于GFRP筋抗剪能力差，仅考虑布设焊接纵向桁架钢筋及横向桁架钢筋作为吊装承力结构。竖向通长桁架筋以每1.5m为一道布设，共布置4道；横向桁架以5m一道进行布设，根据笼长调整道数。
（桁架主筋外替代玻璃纤维筋，待下放割除桁架筋后将其归位连接）
图3 桁架筋布置
（5）上层面筋依照下层面筋的绑扎、焊接顺序进行制作。
（6）最后进行预埋接驳器的焊接，由于玻璃纤维筋与普通钢筋搭接区的间隔狭小，为保证预埋空间，U型扣件的排列应朝一个方向。
图4 U型扣件及接驳器安置
（7）为增加钢筋笼整体强度还应在钢筋笼沿深度方向面层增设X形剪力拉筋，洞门位置使用玻璃纤维筋剪刀筋，其余钢筋笼面层使用钢筋剪刀筋避免横向变形。
（8）制作注意事项：
①GFRP筋主要由多股玻璃纤维胶合而成，为防止外露的纤维刺入皮肤，因此，在搬运、堆放及切割过程中操作人员须佩戴手套。
②由于GFRP筋中的树脂基体（环氧树脂、乙烯基树脂）在紫外线环境下会发生化学反应，从而影响GFRP筋力学性能，保持时应将其放在干燥阴凉处。
图5 GFRP筋切割现场照片
图6 GFRP筋与普通钢筋绑扎示意图
3.2 GFRP钢筋笼吊装建模验算本文采用MIDAS/CIVIL软件，建立GFRP钢筋笼受力分析模型。因为GFRP筋本身质量轻，同时GFRP筋抗剪切能力差，所以在建模时忽略其在起吊过程中的承重作用。模型中仅以钢筋为承重主体进行验算，连接方式采用刚性连接。
图7 GFRP钢筋笼起吊位移云图
图8 GFRP钢筋笼起吊应力云图
计算结果均在允许范围值以内。
3.3 GFRP钢筋笼安装
钢筋笼由一台150t履带吊机和一台80t的汽车吊双机抬吊、移位、入槽。吊装方式宜采用从上向下（沿高度方向）的8吊点方式起吊，第1、2吊点位于钢筋笼最上部第一道水平筋位置，第3、4、5、6吊点分别位于上部和下部GFRP筋与钢筋连接处以上1m内，第7、8吊点位于底部以上3m的位置。起吊点均需要放置在纵向桁架钢筋及纵向钢筋之上，严禁放置在玻璃纤维筋上。每处吊点位置均设置一道水平桁架筋
起吊时，主钩起吊钢筋笼顶部和洞门上部位置，副钩起吊钢筋笼洞门下部位置和底部，用扁担梁平衡双机抬吊。先平吊钢筋笼至离地面0.3m～0.5m后，检查钢筋笼是否处于稳定状态，无误后主吊履带吊起钩，根据钢筋笼尾部距地面距离，随时指挥副机汽车吊配合起钩。待钢筋笼吊起后，主吊向左（或向右）侧旋转、副吊顺转至合适位置，让钢筋笼垂直于地面，此时80t汽车吊机退出工作，150t履带吊机吊着钢筋笼先静置5分钟，再指挥主吊吊笼入槽、定位，吊机走行应平稳，钢筋笼上应拉牵引绳。下放时不得强行入槽。
入槽过程中，吊点中心对准槽段中心，方可缓慢下放。当钢筋笼入槽至玻璃纤维筋与钢筋搭接位置高于导墙面30CM时停止下放，由专业切割工分层将制作钢筋笼时在玻璃纤维筋处增添的桁架筋及加强筋全数割除，割除完毕后继续缓缓入槽直至设计标高。
图9 GFRP钢筋笼起吊
图10 洞门位置普通钢筋割除
4 结论及效益
4.1经济效益由于该项技术在南油站主体围护结构连续墙的施工中的运用，采用整体吊装，缩短了钢筋笼吊装时间，有效避免了槽段成槽后长期暴露造成坍塌的风险；采用标准化技术及工艺，确保了GFRP钢筋笼的制作、预埋施工质量；有效规避玻璃纤维筋钢筋笼整体吊装刚度差的缺点，确保吊装安全。通过玻璃纤维筋对常规钢筋的替换，避免了盾构进出洞前的洞门凿除，简化工序，节省施工开支，经济效益十分显著。
4.2社会效益
此项技术得到了建设单位、设计单位、监理单位以及同行的一致好评。其他施工单位到现场参观并学习施工方法，为玻璃纤维筋钢筋笼吊装施工的发展起到了很好的推动作用，具有很好的示范意义和广泛的推广应用价值，社会效益显著。
参考文献：
[1]赵升峰，黄广龙，章 新，赵小飞，马世强.GFRP玻璃纤维筋替代钢筋在基坑支护桩中的应用[J].安徽建筑大学学报，2016（4）：1.
[2]周洪，刘军，宋旱云.玻璃纤维筋拉伸力学性能试验研究[J].北京建筑工程学院学报，2013（3）：20-23.
[3]深圳海川新材料科技股份有限公司.路威玻璃纤维增强筋—盾构可切削混凝土配筋技术解决方案[OL].2016.（12）：3.
论文作者:黄哲,韩毓殷,周添龙,徐畅
论文发表刊物:《基层建设》2017年第23期
论文发表时间:2017/11/17
标签：钢筋论文; 玻璃纤维论文; 盾构论文; 桁架论文; 位置论文; 纵向论文; 标高论文; 《基层建设》2017年第23期论文;