摘要：为了充分利用盾构机性能、节约资源，提高区间盾构施工始发到贯穿掘进效率，降低盾构刀盘的切割损耗，同时提高施工安全性，在盾构始发井和接收井的区间隧道洞门一定范围的围护结构骨架采用玻璃纤维筋代替钢筋。本文绍玻璃纤维筋的材料特性、施工规范及验收标准，和工程实际应用。玻璃纤维筋的成功应用，解决了断面范围内使用钢筋笼加工及吊装难题，为盾构穿越提供了条件，既可以节省成本，同时也缩短了盾构井的穿越时间，减少了对地面环境的干扰。
关键词：玻璃纤维筋；连续墙施工技术
引言
随着城市地铁网络的不断完善，合理充分地利用地下空间变得越来越重要。特别是随着地铁网络的逐步形成，各线之间的换乘节点施工将使一些后建的地铁隧道不得不全断面穿越已建地铁隧道或其他地下结构设施的围护结构，给工程的顺利施工带来较大的难度，如何保证盾构顺利穿越围护结构并保证已有地下结构的安全正常使用，是施工中非常重要的问题。
1玻璃纤维筋的特性
1.1力学性能
1）玻璃纤维筋是采用高性能无碱玻璃纤维与乙烯基树脂经过连续拉挤成型工艺，制成“全螺纹”的形态，具有良好的力学性能。
2）玻璃纤维筋的相对密度是1．8～2．1，通过力学试验表明其抗拉强度为450～700MPa（二级钢筋屈服强度为335MPa，三级钢筋屈服强度为400MPa），超过相同型号的钢筋，弹性模量为40～45GPa。
玻璃纤维筋的伸长率小于3%，全螺纹损坏时，纤维纵向断裂，螺纹筋体间仍有纤维相连。玻璃纤维筋具有良好的耐酸、耐盐腐蚀性能，强度与刚度稳定和较好的抗冻融性。
3）玻璃纤维筋的容重仅为钢筋容重的1/4左右，比较小。
4）玻璃纤维筋的热膨胀系数与混凝土相近，当环境温度发生变化时，玻璃纤维筋与混凝土能协同工作，两者不会产生大的温度应力。
5）玻璃纤维筋弹性模量约为普通钢筋的1/4，玻璃纤维筋中纤维含量通常为70%～80%。
6）玻璃纤维筋热传导和电传导能力低、可切割性能好；但是弹性模量小、脆性大。
1.2经济效应
玻璃纤维筋纵向具有高抗拉强度，很容易被盾构或其他挖掘机械磨碎，这种独特的各向异性高强材料可以作为连续墙配筋应用在盾构法或新奥法等隧道工程中，极大地优化了隧道施工（始发和到达）中的机械化挖掘过程。
盾构穿越地下连续墙的那部分称为破镜面，可以使用玻璃纤维筋来构造，可显著提高建设速度，无需像传统的钢筋连续墙先停机，让工人进入盾构与连续墙之间，挖除混凝土和切割钢筋。
连续墙镜面可采用由钢筋和玻璃纤维筋相结合的混合笼，并在盾构周围设定合适公差，其公差大小可根据TBM在挖掘隧道过程中的偏移量以及连续墙混合笼的放置偏移量来进行调整。
2玻璃纤维筋地下连续墙施工技术控制要点
2.1施工前期保证
充分的施工准备是确保玻璃纤维筋连续墙高质量建设的重要保证。在施工准备阶段，玻璃纤维筋的产品合格证书、质保书、检测报告等都是重要的检查内容。同时，建设人员应根据工程的实际需要，对玻璃纤维筋进行品中、规格、色泽和数量的验收归类，确保其满足建设要求。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆需要注意的是，玻璃纤维筋的直径控制至关重要：当直径d：10mm≤d≤22mm时，其抗拉强度≥600MPa，弹性模量≥40GPa；
2.2玻璃纤维筋与钢筋的连接
钢筋笼纵向受力主筋的玻璃纤维筋与普通钢筋、玻璃纤维筋与玻璃纤维筋之间的连接应采用钢制U型卡连接，U型卡应与主筋直径相匹配，每根筋材连接端的U型卡数量不得少于两个，玻璃纤维筋与普通钢筋搭接长度不小于50d。其余非搭接部位间的玻璃纤维筋与普通钢筋、玻璃纤维筋与玻璃纤维筋之间的连接可以采用铁丝绑扎或者尼龙绳进行绑扎，绑扎必须牢固。为吊装安全作业，钢筋笼内部采用普通钢筋作为临时桁架，在起吊之后入槽时对临时桁架进行割除。
加固注意事项：1）在加工平台测放大样，准确放出盾构切割范围，并做明显标记；2）按设计图纸铺设下部玻璃纤维筋，用2.0mm镀锌铁丝绑扎，钢筋与玻璃纤维筋连接采用U型卡螺栓连接；3）安装纵向钢筋桁架；4）按设计图纸铺设上部玻璃纤维筋并绑扎，钢筋与玻璃纤维筋采用U型卡螺栓连接；5）在玻璃纤维筋与桁架钢筋间安装钢丝绳卡，并用扭力扳手进行检查，扭力不小于螺栓扭矩50N•m；6）安装加固钢筋临时桁架，并进行检查。
2.3钢筋笼吊装
玻璃纤维筋属于脆性材料，为保证吊装安全，吊装采用竖向4点吊装，吊点均设置在纵向桁架上且在横向桁架旁边。
由于盖板处地连墙上部钢筋构造，为保证地连墙吊装整体稳定性，用4根10号槽钢将竖向桁架筋延伸至笼顶，后期混凝土破除时割除，另在笼顶增设两根横向10号槽钢，长6．2m扁担，钢筋笼吊装完成后割除。吊装时，缓慢起吊，钢筋笼离地50cm后静置5min，检查整体受力变形情况，待无异常后，通过吊车配合，使钢筋笼转至竖直状态，并移到槽段位置，平稳、缓慢地放入槽中。吊放钢筋笼过程中要平稳。
下钢筋笼到槽段范围时，由专业人员切割内部钢筋桁架，并将钢筋由主筋空隙内抽出。切割过程中不得碰触玻璃纤维筋；向外抽出已拆离的钢筋时，需小心轻拉，防止撞碎玻璃纤维筋。钢筋笼入槽前，提前切割笼底5m范围内的桁架，要将纤维筋段水平、纵向桁架筋及吊点钢筋切除干净。切割按照先桁架筋，后主筋的顺序进行切割，尽量将钢筋以直线段切出。切割长度应小于50cm，以便于将钢筋拿出。切割时注意火焰，严禁烧伤玻璃纤维筋。采用4把切割装置进行切割，切割桁架筋一定要快，防止成槽时间太长，引起塌孔。
3施工过程质量控制
玻璃纤维筋表面很容易受到损伤，从而导致材料强度降低或材料由于碱性介质的渗入而造成耐久性降低。
1）玻璃纤维筋的螺纹杆体表面质地应均匀，无气泡、裂纹及其他缺陷，其螺纹牙形、牙距应整齐，不得有损伤。
2）玻璃纤维筋中的玻璃纤维应采用含碱量小于0.8%的无碱玻璃纤维（E-Glass）。树脂基体仅允许使用乙烯基和环氧树脂体系或乙烯基树脂和环氧树脂混合树脂，以满足产品物理和基本耐久性使用的要求，树脂基体的原料聚合物不允许含有任何聚酯成分。
3）原材料在厂家统一加工时，要严格控制每根构件的产品规格以及尺寸偏差。
4）原材料进场前，实验人员必须对原材料的力学性能指标进行检验，严格控制原材料的各项力学指标均达到设计及规范要求方可使用。
5）材料储存和运输
①由于高温、紫外线和化学物质可能会对玻璃纤维筋造成损害，所以尽量把材料存放在独立的仓库或厂棚内。
②在运输玻璃纤维筋的过程中，采用横杆支撑，以防在吊装玻璃纤维筋时造成过度弯曲或折断。
③为防玻璃纤维筋会被一些外加剂或者其他物质造成表面污染，影响与混凝土的粘结效果，所以在使用之前，操作人员必须用溶剂将这些污染物质擦拭干净。
结语
在国内轨道交通较发达的城市已先后进行了盾构穿越桥梁桩基的技术研究，比如上海轨道交通10号线盾构穿越沙泾港桥工程、苏州轨道交通2号线盾构穿越广济桥工程以及沈阳地铁1号线盾构切削桥梁桩基工程，均取得了一定的成果，施工技术已较为成熟，但盾构全断面穿越玻璃纤维筋地下连续墙的施工先例较少。盾构全断面穿越障碍物的施工技术为地下空间的合理化利用奠定了良好的基础。
参考文献：
[1]陈海丰，袁大军，王飞，等.盾构直接切削大直径桩基的掘削参数研究[J].土木工程学报，2016（10）：103-109.
[2]郑坚.穿越桩基础的盾构机改造技术[J].建筑施工，2010（5）：391-393.
论文作者:岳正中
论文发表刊物:《基层建设》2019年第24期
论文发表时间:2019/11/20
标签：玻璃纤维论文; 钢筋论文; 盾构论文; 桁架论文; 纵向论文; 弹性模量论文; 隧道论文; 《基层建设》2019年第24期论文;