探究FRP在地铁工程中的应用

杨亮　高海鹰

摘 要：FRP新型复合材料相较于传统材料所显现的优点在特殊工程领域，尤其是地下环境复杂的地铁工程领域中，有很好的潜力及应用前景。本文结合FRP复合材料的优点，探究其在地铁工程中的实际应用情况。

关键词：FRP 地铁工程

一、前言

纤维增强复合材料（Fiber Reinforced Polymer），简称FRP，是由纤维材料和基体材料按一定比例混合并经过特殊工艺复合而形成的高性能材料。FRP在土木工程中的产品形式多種多样[2]，主要有FRP片材、FRP筋、FRP网格材、FRP型材，如图1所示。相对传统材料其具有非常高的强度对重量比、刚度对重量比，因此广泛应用在航空、航天等要求轻质高强结构的领域，此外复合材料因其具有抗腐蚀、耐久性好等优点，未来在海洋工程、水下工程及地下工程将有很广阔的应用前景及使用价值。

二、地铁隧道加固

东南大学曾对既有隧道使用过程中开裂破损等工况进行模型，通过粘贴FRP网格锚固以提高结构纵向抗弯承载力。结果显示，相较于未加固模型，整个弹性阶段刚度提高20%左右；同时环缝处为应变集中段，当环缝出现裂缝，网格开始发挥作用，为被动加固，但对隧道结构整体，环缝开裂不代表隧道结构破坏，此时网格发挥作用，对隧道整体来说为主动加固。如图2所示。

三、盾构

在地铁区间施工中，盾构掘进因其安全可靠、适用性强、对地面干扰少等优点被大力推广。

刀盘和刀具是盾构的核心之一，直接影响到盾构机的切削效果、出土状况和掘进速度。盾构始发初期，盾构机无法直接开挖钢筋混凝土墙体或围护桩结构，墙体中的钢筋必须由人工排除，以防对刀盘刀具造成严重损坏，从而影响施工效果，这期间需要耗费大量时间，人力，物力，采用FRP筋可以允许盾构机直接开挖，而不用预先排除钢筋。如图3所示

四、地铁车站结构

地铁车站建设过程中，大量使用的仍是传统的钢筋混凝土结构，因地下复杂的环境因素，混凝土结构耐久性、承载力承受很大考验，即使做了严密的防水防锈措施，也极易出现钢筋锈蚀，影响结构整体性，造成严重后果。FRP网格材代替钢筋作为增强材料是一种可行的办法，成为FRP网格材组合结构，且FRP网格材具有轻质、高强等优点。如图4所示

结 语

随着社会发展及技术进步，各国对土木工程的要求越来越高，这导致传统的建筑材料在有些条件下无法适应发展需求，FRP复合材料相较于传统材料显现出的诸多优点在许多重大工程尤其是特殊环境领域的工程中，体现出很大的优势，如果能充分的将FRP复合材料与传统材料结合起来，对工程技术的发展将起到有力的推动作用。本文探究了FRP复合材料在地铁工程领域的应用，但就目前的FRP应用理论来说，还不十分成熟，尤其在地铁方面应用还是很少，这为以后解决地铁工程难题提供了新思路，新途径。同时笔者对FRP复合材料在地铁中的应用提出以下几点希望：

1、FRP成本过高，可以考虑在地铁车站结构迎土面采用FRP筋混凝土组合结构，从而有效缓解传统的钢筋锈蚀问题，大大提高结构整体安全及耐久性；

2、将FRP材料尽快国产化，工厂化及规模化，降低成本，广泛应用到工程领域当中，尤其是地下环境复杂的地铁等领域；

3、车站结构最不利受力点及盾构区间环形缝处可以考虑采用FRP进行加固，有利于结构的完整性，保障后期运营更加安全。

参考文献：

[1] 王淑莹，陶津等.FRP网格加固隧道结构纵向性能试验研究.

[2] 叶列平，冯鹏.FRP在工程结构中的应用与发展[J]，土木工程学报，2016，39（3）：24-36