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(shù)脂通過(guò)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(shù)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(dòng)剪切力較低、抗腐蝕性強(qiáng)、彈性模量低、無(wú)法進(jìn)行除切割以外的現(xiàn)場(chǎng)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(jiǎn)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(hào)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(duì)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(wú)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(shù)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(chǎng)、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(kāi)口，并留足設(shè)計(jì)搭接長(zhǎng)度。玻璃纖維筋縱向與鋼筋搭接長(zhǎng)度為 1． 2m，采用 U 形卡加固，加固間距為 20cm。橫向搭接長(zhǎng)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(zhǎng)工字鋼作為桁架，在起吊之前再對(duì)盾構(gòu)環(huán)處進(jìn)行加固，加固措施為設(shè)置縱向通長(zhǎng)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(cè)放大樣，在鋼筋籠加工平臺(tái)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(duì)稱均衡布置 2 組吊筋，吊筋與鋼桁架焊接，焊接長(zhǎng)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(guò)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(tái) 55t 履帶式起重機(jī)為主起重機(jī)，1 臺(tái) 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(guò)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(guò)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(gè)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(lái)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(duì)于電鋸切割后的斷口，目前還沒(méi)有足夠的相關(guān)研究來(lái)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(huì)對(duì) 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(guò)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(guò)度彎曲。

      3) 偶然的 GFRP 筋會(huì)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(wàn)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。