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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及施工进度，在盾构掘进区间对地下连续墙部分钢筋骨架采用玻璃纤维筋代替普通热轧钢筋。以绍兴高铁北站TOD综合体项目为工程背景，介绍玻璃纤维筋的材料特性、施工规范及验收标准、工程实际应用。工程实践证明：采用玻璃纤维筋代替普通热轧钢筋的地下连续墙围护结构，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，既可以节约成本，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；盾构施工；地下连续墙；钢筋笼加工
0 引言
在目前的地铁区间施工中，盾构（TBM）不能有效地切割钢筋混凝土结构。盾构穿越钢筋混凝土地下连续墙，通常的施工方法是在穿越前通过人工凿除钢筋混凝土结构体，增加了成本和工期，并存在施工安全隐患。正是在这种背景之下，玻璃纤维筋被应用于这个区域中，解决了此问题。但玻璃纤维筋是一种新型材料，在工程实践中的应用并不广泛，对其的介绍也不多。本文就玻璃纤维筋在绍兴高铁北站TOD综合体项目中的应用，介绍其材料特性、施工 规范及验收标准。
1 工程概况
绍兴高铁北站TOD综合体项目地下部分由轨道交通1号线绍兴北站工程及绍兴市高铁北站TOD综合项目地下市政配套工程与TOD综合体项目合建，同基坑共构，基坑支护结构形式主坑采用地下连续墙+内支撑，地连墙厚800mm-1200mm，墙深40.6m-48.6m，共计471幅。
2玻璃纤维筋的特性
2.1 力学性能
1）玻璃纤维筋（GFRP）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。
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。
2.2 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。
3 玻璃纤维筋在工程实例中的应用
3.1 钢筋笼制作
3.1.1 玻璃纤维筋制作
首先铺设横向玻璃纤维筋，再铺设纵向玻璃纤维筋（预留出桁架主筋位置，桁架主筋代替的玻璃纤维筋提前绑扎在旁边的主筋上，待下放割除钢筋后将其归位连接），用10#铁丝连接横向筋与纵向筋，然后布置4道通长桁架钢筋，焊接中间桁架，受力主（纵）筋间玻璃纤维筋与钢筋采用钢制U型卡连接，U型卡应与筋材直径相适应，每根筋材连接端的U型卡数量不得少于两个。
其余部位间的玻璃纤维筋与钢筋、玻璃纤维筋与玻璃纤维筋之间的连接可以采用10#铁丝进行绑扎，绑扎应该牢靠。下层面筋完成后按照同样顺序绑扎、焊接上层面筋。
为增加钢筋笼整体强度还应增设面层剪力筋，其中钢筋面层使用钢筋剪力筋，玻璃纤维筋面层使用玻璃纤维筋剪力筋，避免横向变形。
3.1.2 桁架筋筋制作
1）纵向桁架筋制作
纵向桁架采用HRB400φ28/32通长钢筋作为桁架主筋，HRB400φ20钢筋作为桁架斜筋。
钢筋笼宽不大于6m的钢筋笼设置4榀竖向桁架，钢筋笼宽大于6m的钢筋笼设置5榀纵向桁架，现场施工可以根据具体情况调整桁架位置。制作时，外侧的吊点所在纵向桁架斜筋采用“X”形布置，桁架斜筋与主筋焊接长度125mm。
2）横向桁架筋制作
横向桁架用HRB400φ28作为桁架主筋，HRB400φ20钢筋作为桁架斜筋，横向钢筋桁架间距5m，现场施工可以根据具体情况调整桁架位置。制作时，吊点所在横向桁架斜筋采用“X”形布置，桁架主筋与斜筋之间均采用双面搭接焊连接，焊缝长度5d。
3.1.3 普通钢筋区段钢筋笼制作
钢筋笼纵向钢筋采用机械连接，横向钢筋与纵向钢筋连接采用点焊，桁架筋采用单面焊，长度不小于10d，接头位置要相互错开，同一连接区段内焊接接头百分率不得大于50%，纵横向桁架筋相交处需点焊，钢筋笼四周0.5m范围内交点需点焊。异形钢筋笼在吊装时，应增设斜拉筋、加强筋，防止钢筋笼在吊搬过程中发生变形。钢筋保证平直，表面洁净无油污，内部交点50%点焊，钢筋笼桁架及钢筋笼吊点上下1m处需100%点焊。
3.1.4 整体钢筋笼吊装
1）玻璃纤维筋属于脆性材料，为保证吊装安全，起吊前必须对玻璃纤维筋和钢筋的组合笼进行加固。现场采用直径32mm的钢筋做成临时支撑框架对玻璃纤维筋部分进行加固，增强整个钢筋笼的整体性，保证吊装安全。支撑框采用“U”型螺栓固定在玻璃纤维筋笼上，并在连续墙笼吊起后沉入沟槽前把支撑架移除。
2）绑扎后的玻璃纤维筋和钢筋组合连续墙笼必须竖起吊至竖直平面，起吊过程必须保证钢筋笼架的稳定和完整。连续墙起吊采用双机台吊，主机选用型350t履带吊，副机选用250t，主副机分别布置4个吊点。在钢筋和纤维筋相连接的位置必须设置吊点，起吊时专人指挥，缓慢升起以防止起吊挠度过大。
4 玻璃纤维筋安装注意事项
1）玻璃纤维筋应放置在钢支撑或木支撑上进行绑扎，避免将纤维筋钢筋笼直接放置在地面上。其作用是为防止纤维筋表面被地面的碎屑污染或刮伤，造成握裹力的损失。由于纤维筋的刚度较低，应注意在纤维筋笼部分下面多放置枕木。
2）禁止在现场对已热固化的玻璃纤维筋进行冷加工。
3）纵向主筋的搭接应在连续墙盾构掘进区域外围进行。纵向钢筋搭接区以外的其他节点可以使用普通铁丝、冷轧铁带或塑料尼龙带进行固定。
4）在安装过程中玻璃纤维筋有可能被一些外加剂或者其他物质造成一定的表面污染，这样会影响其与混凝土的黏结效果，所以在混凝土结构使用之前，操作人员应该用溶剂将这些污染物质擦拭干净。
5 结论
1）玻璃纤维筋在绍兴高铁北站TOD综合体项目深基坑及盾构掘进施工中得到了成功应用，解决了玻璃纤维筋在大断面范围内使用钢筋笼加工及吊装难题，为盾构机穿越提供了条件。
2）本工程实践证明：采用玻璃纤维筋代替普通钢筋的围护结构，可以节省成本、缩短盾构井穿越时间、减少对地面环境的干扰，可在或许类似工程进行推广应用。
参考文献：
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