玻璃纖維筋 ( glass-fiber-reinforced plastic bar，GFRP) 是由縱向連續(xù)的 E 玻璃纖維和一種熱固性的聚合物樹脂通過拉擠工藝和表面處理制成的桿體材料，得到的纖維聚合物表面由玻璃纖維束螺旋纏繞，并用樹脂包裹，形成類似鋼筋的齒，以提高與混凝土的黏結(jié)性能。與普通鋼筋相比，具有質(zhì)量輕、抗拉強(qiáng)度高、靜剪切力很高但動剪切力較低、抗腐蝕性強(qiáng)、彈性模量低、無法進(jìn)行除切割以外的現(xiàn)場加工( 如焊接、彎曲) 等特點(diǎn)。
 

      在城市地鐵地下連續(xù)墻的盾構(gòu)機(jī)進(jìn)洞位置采用GFRP 筋代替鋼筋，在盾構(gòu)機(jī)進(jìn)洞時(shí)可以直接切削圍護(hù)墻掘進(jìn)，從而避免了事前切斷鋼筋與鑿除洞門的工作。這樣不僅簡化了施工工藝、加快了施工進(jìn)度、減少施工風(fēng)險(xiǎn)，又減少了圍護(hù)墻前地層加固范圍和降低地層與圍護(hù)墻間的止水要求，還節(jié)約了成本，取得一定的經(jīng)濟(jì)效益。
 

      深圳地鐵 2 號線東延線工程土建 2224 標(biāo)段位于深南大道北側(cè)，沿市民中心站向華強(qiáng)路站方向，主要包括 2 座明挖車站和 3 段盾構(gòu)區(qū)間，如圖 1 所示。
       
 

       這 3 段盾構(gòu)區(qū)間在地下連續(xù)墻的盾構(gòu)機(jī)進(jìn)洞位置均采用 GFRP 筋代替鋼筋制作鋼筋籠，在進(jìn)洞時(shí)直接切削圍護(hù)墻掘進(jìn)。以崗廈北站為例，圍護(hù)結(jié)構(gòu)均采用800mm 厚的地下連續(xù)墻，標(biāo)準(zhǔn)槽寬為 6 000mm; 盾構(gòu)洞口地下連續(xù)墻槽寬為 7 200mm，深 23． 83m。在盾構(gòu)推進(jìn)范圍內(nèi)( 直徑 6 600mm) 的鋼筋籠采用 GFRP 筋代替鋼筋，始發(fā)時(shí)刀盤直接切削地下連續(xù)墻推進(jìn)。
 

      崗廈北站至華強(qiáng)路站地下水主要表現(xiàn)為第四系孔隙水、基巖裂隙水。第四系孔隙水主要賦存于沖洪積礫砂及殘積層礫( 砂) 質(zhì)黏土層中。地下水埋深 1． 50～ 7． 30m，屬富水性地層。 地下水對混凝土結(jié)構(gòu)及鋼筋混凝土中的鋼筋及鋼結(jié)構(gòu)具弱腐蝕性。
 

      采用 GFRP 筋代替鋼筋是利用其抗拉強(qiáng)度高、剪切強(qiáng)度低、脆性破壞的特點(diǎn)，使得盾構(gòu)刀具能夠輕而易舉地把 GFRP 筋切成小段，經(jīng)排泥管排出。因玻璃纖維筋是廠家直接一次加工成型，異型筋尺寸無法改變，要嚴(yán)格控制鋼筋籠尺寸，特別是鋼筋籠高度，允許誤差為 － 10mm。GFRP 筋材料性能指標(biāo)如表 1 所示。
 

      GFRP 筋是一種以合成樹脂為黏結(jié)劑，復(fù)合纖維為增強(qiáng)材料制成的復(fù)合材料，根據(jù)其特點(diǎn)和施工現(xiàn)場、運(yùn)輸?shù)葪l件的限制，GFRP 筋( 豎直纖維筋、架立筋、拉筋、端頭筋) 均按照設(shè)計(jì)圖紙的規(guī)格、形狀、尺寸在工廠加工定做成型，在接頭處開口，并留足設(shè)計(jì)搭接長度。玻璃纖維筋縱向與鋼筋搭接長度為 1． 2m，采用 U 形卡加固，加固間距為 20cm。橫向搭接長度為 1m，梅花形拉筋及絎架筋與主筋連接采用扎絲綁扎。GFRP 筋與鋼筋之間及 GFRP 筋之間采用螺栓連接，GFRP 筋與鋼筋連接如圖 2 所示。
      

        崗廈北站圍護(hù)結(jié)構(gòu)地連墻在盾構(gòu)洞門處采用厚800mm，槽寬為 7 200mm 的連續(xù)墻，槽深為 23． 78m; 盾構(gòu) 洞 門 直 徑 為 6 600mm，設(shè) 置 GFRP 筋 的 直 徑 為6 800mm。地下連 續(xù) 墻 槽 段 間 接 口 處 采 用 350mm ×700mm 焊接鋼。為方便吊裝作業(yè)，利用兩側(cè)縱向通長工字鋼作為桁架，在起吊之前再對盾構(gòu)環(huán)處進(jìn)行加固，加固措施為設(shè)置縱向通長鋼筋桁架，上、下層 GFRP 筋間采用鋼管固定，如圖 3 所示。
         
 

      加固注意事項(xiàng): ①測放大樣，在鋼筋籠加工平臺上準(zhǔn)確放出盾構(gòu)切削范圍，并設(shè)置明顯標(biāo)記，放置下部加固鋼管。②按設(shè)計(jì)圖紙鋪設(shè)下部 GFRP 筋，用 2． 0mm鍍鋅鐵絲綁扎，鋼筋與 GFRP 筋采用螺栓連接牢固。③安裝縱向鋼筋桁架。④按設(shè)計(jì)圖紙鋪設(shè)上部 GFRP筋并綁扎，鋼筋與 GFRP 筋采用螺栓連接牢固。⑤在GFRP 筋與桁架鋼筋間安裝鋼絲繩卡 ，并用扭力扳手進(jìn)行檢查，扭力不小于螺栓扭矩 50N·m。⑥安裝加固鋼桁架，并進(jìn)行檢查。
 

        為保證起吊平衡，在鋼筋籠的起吊面根據(jù)受力特點(diǎn)布置吊點(diǎn)，吊點(diǎn)位置選擇在桁架主筋上; 鋼筋籠的頂端對稱均衡布置 2 組吊筋，吊筋與鋼桁架焊接，焊接長度必須達(dá)到 10d( d 為鋼筋直徑) 。

      吊點(diǎn)位置的選擇要考慮 GFRP 筋與鋼筋的質(zhì)量差別，必須經(jīng)過準(zhǔn)確的計(jì)算，并經(jīng)試吊確認(rèn)后方可正式起吊。
 

       由 1 臺 55t 履帶式起重機(jī)為主起重機(jī)，1 臺 35t 的汽車式起重機(jī)為副起重機(jī)，采取整體吊裝方案。起吊時(shí)，主鉤起吊鋼筋籠頂部及中上部，副鉤起吊鋼筋籠中下部，用多組葫蘆平衡起吊，使鋼筋籠逐漸起高轉(zhuǎn)而垂直，慢慢地入槽，起吊期間鋼筋籠不允許發(fā)生不可恢復(fù)的變形。入槽過程中，應(yīng)禁止割斷任何結(jié)構(gòu)鋼筋。
 

       鋼筋籠垂直吊起后，汽車式起重機(jī)退出工作，履帶式起重機(jī)吊著鋼筋骨架行走就位，運(yùn)至已挖好的槽口處直接下放入槽，放至 GFRP 筋及鋼管加固范圍時(shí)，邊拆除整幅 GFRP 筋范圍內(nèi)加固鋼桁架及鋼管邊下放入槽。整幅鋼筋籠就位后認(rèn)真校核鋼筋籠人槽定位的平面位置與高程偏差，并通過調(diào)整位置與高程，使鋼筋籠吊裝位置符合設(shè)計(jì)要求。
 

       崗廈北站至華強(qiáng)路站區(qū)間包括一個軌排井，作為盾構(gòu)施工的始發(fā)井及后期軌排吊裝口。盾構(gòu)機(jī)在穿越GFRP 筋代替普通鋼筋段處，盾構(gòu)機(jī)能迅速穿越。 根據(jù)此段的水文地質(zhì)情況，為確保安全和施工質(zhì)量盾構(gòu)刀盤應(yīng)配置較多的刮刀，減少滾刀數(shù)量。
 

       GFRP 筋表面很容易受到損傷，從而導(dǎo)致材料強(qiáng)度降低或材料由于堿性介質(zhì)的滲入而造成耐久性降低。
 

      1) 操作工人應(yīng)佩帶手套，以防止 GFRP 筋表面纖維和鋒利邊緣造成的傷害。

      2) 不要將 GFRP 筋直接放置在地面上，為了保持材料的清潔和操作方便，應(yīng)該將 GFRP 筋放置在墊板上面。

      3) 必要的時(shí)候 GFRP 筋可以用電鋸來切割。 切割時(shí)應(yīng)該佩帶防塵面具、手套、眼鏡，用以保護(hù)操作人員的眼睛。對于電鋸切割后的斷口，目前還沒有足夠的相關(guān)研究來使專家給出建議。
 

      1) 由于高溫、紫外線和化學(xué)物質(zhì)可能會對 GFRP造成損害，所以盡量使材料遠(yuǎn)離這樣的情況。

      2) 在運(yùn)輸 GFRP 筋的過程中，使用橫桿支撐是必要的，用以避免在吊裝 GFRP 筋時(shí)造成過度彎曲。

      3) 偶然的 GFRP 筋會被一些外加劑或者其他物質(zhì)造成表面污染，影響與混凝土的黏結(jié)效果，所以在使用之前，操作人員應(yīng)該用溶劑將這些污染物質(zhì)擦拭干凈。
 

      GFRP 筋在深圳地鐵崗廈北站及市民中心站地下連續(xù)墻的施工中的應(yīng)用，使盾構(gòu)進(jìn)出洞施工時(shí)更安全，大大降低了施工風(fēng)險(xiǎn)，提高了施工效率，而且取得了很好的經(jīng)濟(jì)效益。據(jù)統(tǒng)計(jì)，本工程使用 GFRP 筋代替普通鋼筋，節(jié)約資金約 67． 5 萬元。玻璃纖維筋作為普通鋼筋的替代品，在地鐵車站、盾構(gòu)井的圍護(hù)結(jié)構(gòu)工程施工中具有較高的推廣應(yīng)用價(jià)值。