超深地连墙GFRP筋在地铁盾构井中的应用

朱钰 汪杰

摘要：GFPR筋也被称为玻璃纤维筋，作为一种新型材料，因其强度较高等优势在施工项目中得到了广泛应用，但在一些特殊的环境中，具体应用情况还需要展开进一步分析。因此，本文结合实际工程项目案例，围绕着超深地连墙GFRP筋在地铁盾构井中的应用展开分析，在明确地铁工程施工概况后，分析GFPR筋在实际应用中过程的优势，进而分析具体的应用效果，让其可以得到更好的利用，以供其他工程项目参考。

关键词：超深地连墙；GFRP筋；地铁盾构井；应用工艺

引言

盾构法在地铁工程施工过程中非常常见，这种施工技术安全系数较高、施工效率、质量都相对较优，机械化程度较高，因此得到了大面积推广。但随着地铁工程项目的发展扩大，盾构法在实际落实的过程中经常需要穿越机构构筑物或者临近的既有地铁线。如果需要保证盾构施工项目稳定落实，就需要对其中的各项细节进行控制，让施工项目得到根本上的改善。GFPR筋作为最为关键的材料，也是盾构井围护结构中最为关键的材料，具体应用工作需要得到落实。

1 工程概况

天津某地铁站工程中预计构建形成地下三层车站，结合地区实际情况，最终选择采用明挖法进行施工，打造出叠侧式横向三跨的箱形结构。作为超深地下工程，考虑到周围的地质结构，最终采用1000mm厚的地下连续墙，确保基坑围护的安全性。在进行地下连续墙的同时配合5道支撑，确保低下施工结构稳定性。而在这个车站中东西两个的端口均采用盾构吊出井。

2 超深地连墙GFRP筋在地铁盾构井中的应用优势

2.1 力学性能比较

力学性能是GFPR筋最大的优势，其承载能力、抗拉能力较强，是相同直径普通钢筋强度的而被，但质量却是其四分之一，弹模稳定，是普通钢筋的三分之一到五分之二。另外，GFPR筋的耐腐蚀性较强、热膨胀系数接近水泥，电热绝缘，能够在多种不同复杂的环境中使用。GFPR筋抗剪强度较优，从数据来看，44-55MPa的抗剪强度下，切割性优异。在这种性能下，GFPR筋易切割特点，也是其广泛应用的主要原因。但这种特殊脆性也有一定的缺陷，在吊装过程中很容易出现不稳定问题，因此还需要借助其他辅助性材料进行加固，确保吊装工作顺利开展。从目前的成功应用案例中可以看出，辅助性钢筋材料必不可少，是保证其成功入槽的关键。另外，GFPR筋的抗弯性、抗剪也需要提高注意。尤其是在地铁盾构井中应用，上述性能非常关键，都需要结合施工现场的具体情况展开进一步研究，从而确保整体施工质量。

2.2 其他性能比较

不仅是力学性能，相比较而言，GFPR筋在其他方面也不同于普通钢筋，主具体包括以下几点：

第一，工期。相比较普通钢筋笼，GFPR筋需要提前定制，加工工序相对有限，而且GFPR筋采用搭接的方式，不需要进行焊接，制作时间大幅度缩短。但需要注意的是，GFPR筋对尺寸有着严格的要求，一旦数据上出现错误反而会导致工期延误。

第二，施工。受到其力学性能、质量等多方面因素影响，在起吊、下笼、浇筑过程中，稳定性相对较差，容易出现散笼、卡笼、上浮等危险，在制作、吊装GFPR筋的过程中需要提高重视，针对其中可能存在的问题，展开相应的内容。

第三，安全。GFPR筋可以被盾构机切除，涌泥、涌水、涌沙等危险情况都可以避免，安全性提高，施工过程中产生的粉尘、噪音污染也相对较少。砌体结构是地震区最常见的建筑结构，将GFRP应用在这一结构中，采用片材形式进一步加固砌体结构，可以减小墙体的积累损伤，保证墙体的整体性。

第四，经济。区别于普通钢筋笼，GFPR筋质量较轻，制作安装费用较少，而且GFPR筋制作出来的钢筋笼相对较大，所需要的整体数量较低，接口处工字钢、锁口管数量相对较少。GFRP结构的人行桥，相比较传统的钢结构桥，总造价成本降低了36%。

3 超深地连墙GFRP筋在地铁盾构井中的应用措施

3.1 应用范围

在该工程中，GFPR筋被应用在地下连续墙盾构井范围内，盾构门洞采用了盾构可切削玻璃纤维筋混凝土，具体为：E10-1、E10-2、W10-1、W10-2幅。为了满足具体的施工需求、安全需求，由中心线向两边外扩了4m，又在上线边缘外扩了1m，从整体上打造出8m×17.1m盾构井尺寸，图1为盾构井的平面图。

图 1 盾构井平面图

3.2 GFPR筋笼吊装

在该工程盾构井采用了普通钢筋和玻璃纤维筋混合的方式进行连接，幅宽包括4m，其中盾构井下部完全为普通钢筋结构，上部则用混合钢筋结构。借助六点起吊法完成吊装工作，U型卡作为连接。表1为混合钢筋结构具体布置表，上半部分为普通钢筋，下半部分为玻璃纤维钢筋。在实际吊装过程中，普通钢筋笼第一次吊装，混合钢筋笼第二次吊装，为了让玻璃纤维筋笼稳定性增强，额外假设了桁架筋，其中纵向加设3组、横向加设1组，横向间距为3m，从而最大程度提高玻璃纤维筋笼的刚度和稳定性。但在实际下笼的过程中要及时的切除工字钢和桁架筋。

表 1 混合钢筋结构布置表

部位	主筋	加强箍筋	箍筋
上节	钢筋Ф25	钢筋Ф20	钢筋Ф12
下节	玻璃纤维筋Ф32	玻璃纤维筋Ф20	玻璃纤维筋Ф14

在吊装过程中采用了双吊机起吊，从而确保吊装工作的稳定进行，表2为起吊机的实际情况。

表 2 起吊机的实际情况

吊机	类型	主臂长度	最大 承载力	幅度	起吊绳 长度	连接绳 长度
主吊机	260T吊机	66m	66.3t	12m	14m	13m
副吊机	150T履带式吊机	43m	69.4t	9m	14m	11m

具体的吊装流程如下：第一，两个起吊机分别达到指定好起吊位置，由工作人员安装相应的吊点卸扣，在这个过程中必须要对吊车的作业半径形成全面的控制。第二，在正式吊装之前，想要进行试吊，以此避免吊装过程中出现其他方面的问题。在试吊前，先将钢筋笼抬高，距离平面0.5-1m，确认钢筋笼没有出现局部变形后，就可以正式展开起吊工作。同时安排工作人员进行指挥，确保整体的稳定性。主吊起吊钢筋笼的过程中，副吊负责抬升工作。在钢筋笼起吊后，副吊机向一侧旋转，主吊机则顺时针旋转到合适的位置。第三步，钢筋笼起吊竖直后，状态稳定后，副吊先卸力除去吊具，主吊机则继续移动钢筋笼，让其位于槽段的边缘地带，缓慢的进入槽中。

不仅要保证施工工序的流程合理，还要对GFPR筋的抗剪力进行计算，确保钢筋笼的稳定性，不会出现其他的安全隐患。在制作钢筋笼的过程中，加固和安装也非常重要，最大程度保证工程的质量。

总结

综上所述，GFPR筋在盾构法中得到了广泛应用，不仅确保了盾构施工的安全，也提高了盾构法施工效率。近几年来国内轨道工程建设工作得到全面发展，盾构法也得到了广泛应用，尤其是在施工技术日益成熟的今天，但GFPR筋在其中的应用相对较少，加强对超深地连墙GFRP筋在地铁盾构井中的应用，对轨道工程项目的全面发展，具有极大助益，也能让地下空间得到合理应用，为其他工程项目的发展提供参考。

参考文献：

[1]王余良.玻璃纤维筋在地铁某盾构区间工程中的应用研究[J].科技创新与应用,2020,No.309(17):181-183.

[2]马松岐,张鵾,继燕.浅谈玻璃纤维筋在地铁施工中的使用[J].门窗,2019,No.180(24):140-140.