玻璃纤维筋在城市地铁围护结构施工中的应用探讨

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摘 要：由于玻璃纤维筋容易切割，施工方便，操作简单，抗拉强度好的特点，使玻璃纤维筋在地铁维护结构施工中应用比较广泛。在施工过程中，使用玻璃纤维筋不仅能起到良好的维护效果，还能节约成本，减小工期，增加工程的经济效益，避免了传统方法上采用的钢筋所带来的不便。

关键词：玻璃纤维筋；盾构机；围护结构

中图分类号：J527.3文献标识码： A 文章编号：

二十一世纪以来，我国的地铁建设迅速发展，越来越多的隧道施工采用盾构法，盾构机开始运作前，需要先撤出前进方向上的围护结构。由于国外玻璃纤维筋已经广泛应用于混凝土工程上，玻璃纤维筋的引入，使得盾构机可以直接切除围护结构实现推进，这一技术已然得到多个地铁站的成功验证。在盾构机的前进

范围内，已经从曾经的钢筋围护结构变成了现在的玻璃纤维筋围护结构，盾构机再也不需要待桩体清除后在开工，明显增加了工作效率，获得更多的经济收益［1］。

一、工程概况

武汉地铁二号线—汉口范湖至汉口火车站是武汉市首段地铁盾构区间隧道。二号线全长1.01千米，双洞线设计，直径为6.28米，该区间隧道地质复杂，洞顶为发育有上层滞水的浅覆盖层，面涂层最薄处只有0.5米，并且发育有溶洞、溶沟，施工难度较大。地下水会腐蚀钢筋混凝土。

二、玻璃纤维筋的特点

玻璃纤维筋具有以下几个特点：（1）抗拉强度好：玻璃纤维筋的抗拉强度比同等要求的钢筋要强20%，此外，它的抗疲劳性也很强；（2）质量轻：由于这种筋的材质是玻璃纤维，因此玻璃纤维筋的质量很轻，约为同等体积钢筋的25%，密度也更小；（3）耐腐蚀性强：对于氯离子、抗碳化合物的腐蚀性不敏感，也不惧酸碱化合物的腐蚀；（4）容易切割、施工方便：玻璃纤维制品，切割容易，可以满足用户对筋的不同长度与截面的要求，实际操作简便，容易绑扎；（5）与混凝土结合力强：玻璃纤维筋的热膨胀系数接近水泥，因此，与钢筋相比，玻璃纤维筋和混凝土的结合力更强；（6）弹性模量小：在外界应力发生变化时，可以热成形，可设计性较强，不会导电导热；（7）透磁波性能强：由于玻璃纤维不是磁性材料，因此，在制作混凝土构件时，不需要进行脱磁操作。玻璃纤维筋的这些优点使它在工程界的运用越来越广泛，在城市地铁维护结构施工中也经常用到。

三、玻璃纤维筋的施工规范

玻璃纤维筋在施工过程中有以下几个要求：（1）在加工维护结构玻璃纤维筋笼时，要把握它的大小、截面，这是由于玻璃纤维筋只加工一次，不同大小的筋不能改变尺寸；（2）用绑扎的方式对不同尺寸的玻璃纤维筋或者是玻璃纤维筋与钢筋之间进行连接；（3）根据设计图纸对玻璃纤维筋于钢筋进行搭接，而玻璃纤维筋之间则根据40d进行搭接；（4）要保持玻璃纤维筋的完整性，表面出现裂纹会导致偏差；（5）其他的规范依据国家的相关标准。

四、玻璃纤维筋的应用

1、玻璃纤维筋桩的施工

进行地铁围护结构施工时，对玻璃纤维筋的运用包含一系列步骤。首先应该对欲施工的岩土进行测量，确定盾构切割的范围，在钢筋笼加工平台上进行标记，在下部设置加固钢管；然后，根据图纸的设计，在下部放置玻璃纤维筋，利用2.0mm铁丝对玻璃纤维筋进行绑扎；下一步安装玻璃纤维筋支架；再下一步，根据图纸的设计，在上部用铁丝对玻璃纤维筋进行绑扎；接着，用钢丝绳卡将玻璃纤维筋与钢筋支架定住，用扳手将绳卡进一步固定；然后，对钢筋支架进行加固，在外部镶嵌加固钢架；最后在进行混凝土浇筑。

2、盾构机的施工

在城市地铁围护结构施工过程中，施工的关键工序是确保盾构机的始发。对于这一关键工序，传统的做法:在盾构机运作之前，对两侧土体进行注浆、排水等操作，使土体得到加固。然后工作人员去除围护结构，将突出的钢筋割断。执行这一工序时，工人不仅特别辛苦，而且在地下工作危险性较大，易发生事故，因为去除围护结构、割断钢筋时，容易造成土体的破坏，出现土体塌方的现象，既危及工作人员的生命安全，又会造成地下管线、地面建筑物的破坏。传统的施工过程运行工序很复杂，工作时间长，而且需要对未知的危险进行检测，防止危害的发生。然而，自从玻璃纤维筋的出现并运用到地铁施工中以来，围护结构施工采用玻璃纤维筋，代替传统的钢筋。在盾构机始发之前，由于玻璃纤维筋易切割的特点，利用端头降水并且在洞门密封之前不需要去除围护结构，操作刀盘可直接对围护结构进行切割［2］。 这新工艺不仅保证了盾构机的始发，而且可以节约成本，减小工期，创造更大的经济利益。与此同时，新工艺的产生既避免了许多危险因素，也增加了施工的效率。

3、施工过程的检测

在地铁围护结构施工中使用玻璃纤维筋后，工作人员检测的地面最大沉降量明显小于规定值。沉降量大大下降的原因有以下几个：（1）采用玻璃纤维筋作为围护结构并不会降低抗压强度，它的可切割性使盾构掘进时产生的几何效应较小，故沉降量下降；（2）玻璃纤维筋被盾构机刀盘割断可以减小围护结构去除的时间，也减小了对土体的扰动，有效应力的变化较小，故沉降量下降；（3）盾构机刀盘的直接切割使围护结构的内外压力处于平衡状态，土体相对稳定，故沉降量下降。

五、经济效益

与传统方法采用钢筋的成本相比，玻璃纤维筋的预算成本可以节约几十万元；由于减少了工作人员去除围护结构的工作量，施工工期缩短了大约一个月。总体分析表明，在地铁围护结构施工中使用玻璃纤维筋不仅降低了成本，提高了经济效益，而且优化了施工工序，提升了施工效率。

六、结语

本文以武汉市地铁二号线为例，证实了采用玻璃纤维筋作为围护结构具有较大的优势。玻璃纤维筋的使用不仅提高了经济效益、施工效率，也更少的干扰地面，减少了危险性事故发生的几率。因此，可以下结论：在城市地铁围护结构施工中，代替普通钢筋的玻璃纤维筋具有较高的推广价值、具有很好的应用前景。

参考文献:

[1]卢致强，刘建伟，徐晓鹏．玻璃纤维筋混凝土在地铁工程中的设计与应用[J]．四川建筑科学研究，2010( 5) : 173-175，182．

[2]焦齐柱.盾构直接切削围护墙的设计探讨[J].现代隧道技术,2007, 44(4): 20-23.

[3]林 刚，罗世培．玻璃纤维筋在盾构端头井围护结构中的应用[J］．铁道工程学报，2009( 8) : 77-81．