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背景

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我國(guó)城市地鐵系統(tǒng)建設(shè)發(fā)展至今，將近50年的歷史，最初只有北京地鐵40多公里的運(yùn)營(yíng)線路，自20世紀(jì)90年代以來，又有上海、廣州等城市建成了現(xiàn)代化的新型地鐵項(xiàng)目，截至2013年底，我國(guó)累計(jì)有19個(gè)城市建成投運(yùn)城軌線路87條，運(yùn)營(yíng)里程2539公里。在2539公里運(yùn)營(yíng)里程中，地鐵2074公里，占總里程的81.7%；輕軌192公里，占總里程的7.6%；單軌75公里，占總里程的3.0%；現(xiàn)代有軌電車100公里，占總里程的3.9%；磁浮交通30公里，占總里程的1.2%；市域快軌67公里，占總里程的2.6%。各種軌道交通方式中，地鐵造價(jià)最高，有軌電車每公里造價(jià)2000萬元左右，輕軌每公里造價(jià)2億元，地鐵每公里造價(jià)5億元甚至更多。據(jù)了解，地鐵建設(shè)總投資的10％～20％的資金都會(huì)用于工程設(shè)備購(gòu)買。盾構(gòu)機(jī)是修建地鐵所需的主要設(shè)備，每臺(tái)直徑11米以上的盾構(gòu)機(jī)價(jià)格大概為1億元左右，而使用壽命一般僅為10公里。大量地下隧道的開挖，需要采用現(xiàn)代先進(jìn)施工技術(shù)的盾構(gòu)掘進(jìn)法來完成。然而，當(dāng)前盾構(gòu)技術(shù)的掘進(jìn)適用范圍，僅局限于地鐵站區(qū)間隧道的工況條件，當(dāng)遇到地鐵車站同步施工時(shí)，盾構(gòu)將被地鐵站周圍的鋼筋混凝土護(hù)壁圍護(hù)結(jié)構(gòu)所阻擋而無法通過，只能頻繁進(jìn)出豎井，待重新進(jìn)入?yún)^(qū)間再行掘進(jìn)施工。這樣不僅增加了工人的勞動(dòng)強(qiáng)度和降低了工作效率，也帶來了施工的危險(xiǎn)性，同時(shí)也增加了隧道開挖的周期。

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為了克服上述缺陷，達(dá)到盾構(gòu)從線路起點(diǎn)入地后不再多次進(jìn)出豎井即可全線貫通的目的，就需要對(duì)鋼筋混凝土圍護(hù)結(jié)構(gòu)的配筋技術(shù)加以創(chuàng)新，滿足盾構(gòu)可直接穿透混凝土墻體而仍能保持車站結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)強(qiáng)度要求。有關(guān)技術(shù)在國(guó)外已有成熟應(yīng)用經(jīng)驗(yàn)，即采用高性能玻璃纖維增強(qiáng)塑料（GFRP）螺紋筋來代替鋼筋，不僅承載力可以滿足要求，同時(shí)也保證了盾構(gòu)機(jī)在掘進(jìn)過程中順利切割穿透而不損壞機(jī)器，從而避免了工人頻繁進(jìn)出豎井的機(jī)會(huì)，提高了施工安全性，有效的降低了工程成本，縮短了整體施工周期，使經(jīng)濟(jì)效益明顯提升。

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圖1（通常一貫的做法～鑿除鋼砼）???????????????????? ?? ??????? ????? ???圖2（直接穿越GFRP筋連續(xù)墻）

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設(shè)計(jì)概況

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截止至2014年5月，已開通地鐵的城市有北京、上海、廣州、深圳、佛山、武漢、鄭州、長(zhǎng)沙、成都、重慶、天津、沈陽、大連、長(zhǎng)春、哈爾濱、杭州、蘇州、南京、西安、昆明，無錫和青島首條線路計(jì)劃今年內(nèi)通車。這些城市在修建地鐵的過程中，均有采用高性能玻璃纖維增強(qiáng)塑料（GFRP）螺紋筋部分代替鋼筋用于建造盾構(gòu)進(jìn)出口連續(xù)墻、鋼筋籠，且該方法已形成施工慣例。于此同時(shí)，相應(yīng)的行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)也出臺(tái)，可參考由深圳海川實(shí)業(yè)股份有限公司主編的行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)《盾構(gòu)可切削混凝土配筋技術(shù)規(guī)程》CJJ/T 192-2012和行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)《土木工程用玻璃纖維增強(qiáng)筋》JG/T 406-2013進(jìn)行設(shè)計(jì)。

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上圖為盾構(gòu)可切削混凝土技術(shù)的原理圖。該技術(shù)的核心是利用輕質(zhì)高強(qiáng)、易剪切的玻璃纖維筋代替以往盾構(gòu)需破除的鋼筋部分，以此達(dá)到保護(hù)盾構(gòu)機(jī)刀盤，節(jié)約盾構(gòu)時(shí)間，減輕施工人員工作的效果。在制作GFRP 筋籠以及其吊裝構(gòu)造技術(shù)中需要注意的事項(xiàng)有：

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（1）受力主（縱）筋間GFRP筋與鋼筋、GFRP筋與GFRP筋之間的連接應(yīng)采用鋼制U型卡連接，U型卡應(yīng)與筋材直徑相適應(yīng)，每根筋材連接端的U型卡數(shù)量不得少于兩個(gè)。

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（2）其余部位間的GFRP筋與鋼筋、GFRP筋與GFRP筋之間的連接可以采用鐵絲綁絲或者尼龍繩進(jìn)行綁扎，綁扎應(yīng)該牢靠。

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（3）玻璃纖維筋籠制作過程中應(yīng)注意采取增加玻璃纖維筋筋籠剛度的措施（如筋籠兩側(cè)采用工字鋼包邊、筋籠內(nèi)部采用一些玻璃纖維筋桁架或后期可以去除的鋼筋桁架等等），以防止在吊裝以及運(yùn)輸過程中出現(xiàn)較大的變形。

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（4）對(duì)于需要吊裝才能將筋籠放置到位的情況，由于盾構(gòu)需要在筋籠中間（沿高度方向）穿越，所以筋籠一般會(huì)出現(xiàn)兩個(gè)部位的搭接（受力主筋間GFRP筋與鋼筋、GFRP筋與GFRP筋之間），吊裝的方式宜采用從上向下（沿高度方向）的三吊點(diǎn)方式起吊，第一吊點(diǎn)一般位于筋籠最上部1米范圍之內(nèi)，第二吊點(diǎn)一般位于第一次連接點(diǎn)位置以上1米內(nèi)，第三吊點(diǎn)一般位于第二次連接點(diǎn)位置以下合適的位置。

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???????（5）筋籠吊裝的過程中，起吊點(diǎn)均需要放置在鋼筋之上，嚴(yán)禁將起吊點(diǎn)放置在玻璃纖維筋上。

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