玻璃纤维筋在地下连续墙施工中的技术应用

乔景彬/QIAO Jing-bin

（中国建筑第八工程局有限公司，上海 200000）

随着经济的快速发展，城市地铁建设日益密集，同时也伴随着一大批与地铁站房同时施工的大型综合体项目涌现。此类项目基坑开挖深度较深，且大多位于城市闹市区，均采用明挖施工，大多采用地下连续墙作为基坑围护结构，相对于传统的人工凿除洞门墙体，施工难度较大。正是在这种背景之下，采用玻璃纤维筋替代下穿部位墙体的普通钢筋，在节约成本、提高施工效率的同时还大大增加了施工的安全性。然而玻璃纤维筋作为一种新型材料，在工程实践中的应用并不广泛，其介绍也不多。本文以绍兴高铁北站TOD 综合体项目为例，介绍玻璃纤维筋在地下连续墙维护结构中的技术应用，以此证明该方法的可行性。

1 工程概况

绍兴高铁北站TOD 综合体工程地下部分由地铁1 号线绍兴北站及TOD 综合体同坑共筑，基坑面积约为87 074.3m2，基坑根据周边环境、地下水埋深、地基土壤特性等因素在东西向共分成11个分坑，基坑平面图见图1。

图1 基坑平面布置图

基坑围护结构形式：主坑采用地下连续墙+内支撑，开挖深度约14.5m，设置三道钢筋混凝土内支撑，坑中坑部分（车站区域）开挖深度约21.0m，设置四道内支撑，地连墙厚800～1 200mm，墙深40.6～48.6m，共计471幅。盾构掘进区间下穿A-K 坑地下连续墙体，盾构下穿区域见图2 阴影部分。

图2 盾构下穿区域示意图

2 工程重难点

绍兴高铁北站TOD 综合体项目地下连续墙异形节点多，且与地铁1号线及5号线同坑共筑，为了减少基坑施工过程中对既有高铁站房的扰动，基坑设计方案采用分坑，将整个基坑分成11个小基坑，后续采用跳坑法施工，这就对后续地铁区间盾构掘进带来极大施工难度。

在地连墙与盾构掘进区间交汇处能否采用一种后期不需要进行人工切割，且满足地连墙强度要求的材料代替普通钢筋材料成为施工的关键点。项目技术人员经过与行业专家及设计单位研讨，从力学性能、经济效益、功效对比出发，决定采用玻璃纤维筋替代盾构掘进区域地下连续墙普通钢筋。

2.1 力学性能分析

玻璃纤维筋材料的相对密度为1.5～2.1，抗拉强度为460～700MPa，弹性模量为40～50GPa，伸长率小于2%，以上关键指标均超过同型号普通热轧钢筋，且当全螺纹损坏时，虽然纤维纵向断裂，但螺纹筋体之间仍然有纤维相连，从而保持一定的抗拉强度。玻璃纤维筋还具有良好的耐酸、耐盐及耐腐蚀性，其强度、刚度和稳定性也优于普通热轧钢筋。玻璃纤维筋与普通热轧钢筋力学性能对比见表1。

表1 玻璃纤维筋与普通钢筋力学性能对比表

2.2 经济效益

盾构穿越地下连续墙时，采用玻璃纤维筋替代该区段普通热轧钢筋，可显著提高盾构掘进速度，进而避免在盾构到达连续墙位置时，利用静力切割工具辅助人工对重叠部位进行切除，大大降低了人工及机械成本，提高了施工效率。盾构下穿地连墙区域钢筋效益表见表2 及表3，工艺效能对比表见表4。

表2 盾构下穿地连墙区域普通钢筋成本表

表3 盾构下穿地连墙区域玻璃纤维筋成本表

表4 工艺效能对比表

通过两种材料成本表可以看出采用玻璃纤维筋代替普通钢筋可节省钢筋成本20.68 万元。

3 施工工艺流程

3.1 连续墙中玻璃纤维筋的设置

盾构掘进段局部纵向主筋、横向分布筋、剪力拉筋采用玻璃纤维筋代替，盾构掘进段为隧道圆心线为中心的高7.2m，宽7.8m 范围，并且向上向下分别与钢筋搭接1.8m，开挖面、迎土面主筋为28/32@150/100，并设置2 道X 型剪力拉筋（斜拉杆水平角不得大于45°），其他配筋要求均与常规钢筋笼一致,玻璃纤维筋在墙体内设置见图3。

图3 玻璃纤维筋在地连墙中设置示意图

3.2 钢筋笼制作

3.2.1 玻璃纤维筋制作

1）首先在加工操作平台上弹出水平筋定位线，铺设水平筋，放置主筋，焊接普通钢筋区段，采用U 型夹对玻璃纤维筋与普通钢筋进行绑扎连接，按要求设置纵横向桁架筋，其中纵向桁架通长布置。钢筋笼上排主筋通过焊接与水平桁架筋进行固定；U 型夹必须与玻璃纤维筋配套，连接位置卡扣的数量不低于3 个，卡扣旋紧程度需符合要求。

2）上端钢筋笼从地连墙的冠梁顶面标高开始加工，加工长度15m。

3）下端玻璃纤维筋从标高15m 处开始加工，至地连墙底部标高为止。玻璃纤维筋与普通钢筋绑扎采用10 号铁丝，间距150mm×150mm，呈梅花形布置。玻璃纤维筋与普通钢筋连接采用U型卡，搭接长度不小于2m，每个接头U 型卡数量不少于3 个，玻璃纤维筋连接见图4。

图4 玻璃纤维筋在连接示意图

4）其余部分钢筋骨架主筋之间的连接全部采用铁丝绑扎，并且要牢固可靠。

3.2.2 桁架筋制作

钢筋笼竖直方向采用4 根纵向桁架筋，横向间隔6m 设置一道横向桁架筋，玻璃纤维筋段内设置2 道玻璃纤维筋桁架筋，在钢筋笼入槽时，对玻璃纤维筋区段桁架筋进行切除。考虑吊装时钢筋笼整体稳定性，在不影响后期盾构掘进的前提下，在钢筋笼底端位置设置一道横向桁架筋，并与纵向桁架筋可靠连接。纵横向桁架筋布置见图5。

图5 桁架筋布置示意图

3.2.3 普通钢筋区段钢筋笼制作

普通区段钢筋笼纵横向受力钢筋采用机械连接，加强桁架筋采用焊接，搭接长度≥10d，接头位置相互错开距离≥10d，且同一搭接区段内焊接接头百分率不得大于50%，纵横向桁架筋交叉位置采用点焊。异形钢筋笼在进行吊装时，应增加斜拉筋、加强筋的支数，防止钢筋笼在吊运过程中发生变形，异形钢筋笼加固见图6 所示。

图6 异性钢筋笼加固示意图

3.2.4 整体钢筋笼吊装

玻璃纤维筋材料脆性较大，为确保吊装过程中的安全性，起吊前必须对玻璃纤维筋和普通热轧钢筋的组合笼进行加固。现场采用直径30mm的光圆钢筋做成临时支撑对玻璃纤维筋部分进行加固，增强钢筋笼的整体稳定性，保证吊运过程安全。临时支撑采用U 型螺栓固定在玻璃纤维筋上，并在钢筋笼起吊后，放入沟槽前把支撑移除。

加工成型后的玻璃纤维筋和普通钢筋组合而成的钢筋笼起吊时必须竖起吊至垂直平面，起吊过程必须保证钢筋笼的整体稳定性。玻璃纤维筋组合钢筋笼起吊采用双机台吊，主机选用350t 履带起重机，副机选用250t 起重机，主副机分别布置4 个吊点，吊装示意见图7 所示。在普通钢筋和玻璃纤维筋相连接的位置必须设置吊点，起吊时由专人指挥，缓慢升起以防止起吊挠度过大。

图7 玻璃纤维筋吊装示意图

4 结论

玻璃纤维筋在绍兴高铁北站TOD 综合体项目深基坑及盾构掘进施工中得到了成功应用，避免了盾构穿越过程中的人工凿除，为盾构机穿越提供了条件。

本工程实践证明，采用玻璃纤维筋代替盾构掘进区间普的通钢筋，不仅可以节省工程成本、还能缩短盾构穿越时间、减少对地面环境的干扰，可在类似工程推广应用。