玻璃纖維筋在盾構(gòu)施工圍護(hù)結(jié)構(gòu)中的應(yīng)用

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一

、引言□

五、經(jīng)驗(yàn)、教訓(xùn)二、玻璃纖維筋概述三、玻璃纖維筋成都地鐵盾構(gòu)施工圍護(hù)結(jié)構(gòu)中的應(yīng)用四、玻璃纖維筋在武漢長江隧道盾構(gòu)施工圍護(hù)結(jié)構(gòu)中的應(yīng)用一

、引言目前，盾構(gòu)法隧道施工技術(shù)正在朝長距離、大直徑、大埋深、復(fù)雜斷面和高度自動化方向發(fā)展。我國自20世紀(jì)60年代開始引進(jìn)、利用盾構(gòu)法修建城市地鐵隧道，雖然起步晚，但發(fā)展很快。但盾構(gòu)始發(fā)到、達(dá)施工技術(shù)，仍然是困擾盾構(gòu)施工的難題。通常盾構(gòu)始發(fā)、到達(dá)豎井井壁多用鋼筋混凝土或鋼材構(gòu)筑，用盾構(gòu)機(jī)的掘多數(shù)情況下無法直接完成。而是采用人工開鑿的方法，這種方法不僅作業(yè)環(huán)境極其艱苦，同時由于墻體的開鑿破壞、土體的暴露，易出現(xiàn)土體塌方，導(dǎo)致地表下沉并危及地下管線和附近的建筑物的安全，而且在盾構(gòu)范圍內(nèi)鋼筋處理不干凈還可能造成盾構(gòu)刀盤、刀具的損壞。為了確保作業(yè)的安全，需在開口作業(yè)之前用注漿或其他工法對井壁背后的土體進(jìn)行加固，一般稱為端頭加固。如果加固土體強(qiáng)度太高，增加造價，給刀盤切削帶來困難；加固土體強(qiáng)度低，又起不到相應(yīng)的作用；在盾構(gòu)始發(fā)、到達(dá)時仍常出現(xiàn)地表沉降過大或涂泥、涌水事故。一

、引言鑒于上述技術(shù)原因，人們迫切地希望能有一種工期短、造價低、施工安全性高的新工法問世。NOMST工法就是在這種迫切需求的條件下問世的。NOMST(NovelMaterialShield—cuttableTunnel—Wall

System)即盾構(gòu)直接掘削新型材料墻體的方法。該工法在日本己經(jīng)比較成熟，國內(nèi)還處于實(shí)驗(yàn)研究階段。這種新型材料就是纖維增強(qiáng)塑料即FRP筋，目前NOMST中的加強(qiáng)筋以碳纖維筋居多，玻璃纖維筋材還不普通，更缺乏設(shè)計和施工的依據(jù)。二

、玻璃纖維筋概述1、玻璃纖維筋的概念玻璃纖維筋學(xué)術(shù)上稱玻璃增強(qiáng)塑料（Glass

FiberReinforced

Plastics

簡稱GFRP），是一種連續(xù)纖維增強(qiáng)材料（Continuous

Fiber

Reinforced

Plastics

簡稱FRP）。在其生產(chǎn)過程中，首先將多股纖維輕微扭動并通過樹脂浸漬器浸漬樹脂，然后進(jìn)行矯直處理，再通過一個熱金屬模張拉，除去多余的樹脂即可。在這些FRP中，GFRP研制最早，1942年就由美國橡膠公司研制成功，1970年，歐洲首先將GFRP筋應(yīng)用于混凝土結(jié)構(gòu)。作為混凝土結(jié)構(gòu)配筋用的FRP其外形可以作成光圓、螺紋、矩形及工字形等。二

、玻璃纖維筋概述玻璃纖維筋主筋玻璃纖維筋箍筋二

、玻璃纖維筋概述2、玻璃纖維筋的特點(diǎn)（1）抗拉強(qiáng)度高、密度??；密度2g/cm3左右，抗拉強(qiáng)度近2000MPa，和高強(qiáng)鋼絲接近；（2）熱漲系數(shù)與混凝土接近，為0.8～1.2×10-5；適合作為加強(qiáng)筋在混凝土中應(yīng)用。當(dāng)周圍環(huán)境溫度變化時，不會產(chǎn)生較大的溫度應(yīng)力，破壞FRP筋與混凝土之間的粘結(jié)，從而保證了FRP筋與混凝土之間能協(xié)同工作。（3）彈性模量低，約為鋼筋的2/3至1/5。（4）熱膨脹系數(shù)與混凝土接近，（5）耐腐蝕性能好。對于水利工程、橋梁、碼頭等在潮濕環(huán)境或其他侵蝕性環(huán)中工作的結(jié)構(gòu)構(gòu)件，F(xiàn)RP非常適合于作為鋼筋的替代材料。（6）抗剪強(qiáng)度較低；普通的FRP筋的抗剪強(qiáng)度僅有50～60MPa。（7）具有優(yōu)良的切割性。2、玻璃纖維筋的特點(diǎn)二

、玻璃纖維筋概述玻璃纖維筋與鋼筋連接后抗拉試驗(yàn)三、玻璃纖維筋成都地鐵盾構(gòu)施工圍護(hù)結(jié)構(gòu)中的應(yīng)用1、玻璃纖維筋在成都地鐵圍護(hù)結(jié)構(gòu)～人工挖孔樁中的應(yīng)用成都地處岷江沖積扇狀平原，地層主要為富水飽和砂卵石層，水位高，卵石含量大，達(dá)到了60％以上，粒徑大，最大的超過600mm。成都地鐵1號線試驗(yàn)段為國內(nèi)首次在富水卵石地層中采用盾構(gòu)施工，在此種地層等>、凍結(jié)法、豎井壓氣法、鋼板樁、直接切削臨時墻法等）；因此設(shè)計時充分參考了直接切削臨時墻法，利用FRP的高抗拉強(qiáng)度、低抗剪強(qiáng)度的特性，盾構(gòu)始發(fā)、到達(dá)圍護(hù)結(jié)構(gòu)混凝土用玻璃纖維筋代替鋼筋，盾構(gòu)刀具可直接切削完成盾構(gòu)始發(fā)、到達(dá)。盾構(gòu)井主體圍護(hù)結(jié)構(gòu)采用Φ1200@1400人工挖孔鋼筋混凝土灌注樁為圍護(hù)結(jié)構(gòu)；盾構(gòu)開挖范圍內(nèi)圍護(hù)樁樁體采用Φ25mm的玻璃纖維筋，采用綁扎連接，搭接長度1.2m～1.4m，

C30混凝土。樁體嵌入坑底卵石土層3.5米。每個盾構(gòu)隧道洞門范圍內(nèi)玻璃纖維筋圍護(hù)樁共5根。三、玻璃纖維筋成都地鐵盾構(gòu)施工圍護(hù)結(jié)構(gòu)中的應(yīng)用成都地鐵玻璃纖維筋圍護(hù)結(jié)構(gòu)圖三、玻璃纖維筋成都地鐵盾構(gòu)施工圍護(hù)結(jié)構(gòu)中的應(yīng)用2、應(yīng)用效果成都地鐵1號線試驗(yàn)段在盾構(gòu)始發(fā)、到達(dá)的豎井圍護(hù)結(jié)構(gòu)中在盾構(gòu)隧道范圍內(nèi)的人工挖孔樁采用相同直徑的玻璃纖維筋代替鋼筋，基坑開挖過程對玻璃纖維筋樁和鋼筋樁進(jìn)行了監(jiān)測對比，兩種樁體基本上部分施工區(qū)域?qū)Φ貙舆M(jìn)行了簡單的加固，如局部小范圍的壓密注漿或者井點(diǎn)降水等措施；始發(fā)時在主體結(jié)構(gòu)上安裝鋼制延長洞門，確保盾構(gòu)機(jī)刀盤在剛靠近圍護(hù)結(jié)構(gòu)時盾構(gòu)機(jī)就能被延長洞門上的洞門密封裝置密封，建立壓力，正常掘進(jìn)，泥水盾構(gòu)和土壓盾構(gòu)全部直接切屑玻璃纖維筋樁安全的通過盾構(gòu)井圍護(hù)結(jié)構(gòu)，成功始發(fā)；到達(dá)時同樣直接掘進(jìn)切削玻璃纖維筋圍護(hù)樁直接通過；此種施工方法減少了地層加固費(fèi)用，減少了人工洞門破除工序，降低了破除洞門時的安全風(fēng)險。取得了非常好的經(jīng)濟(jì)、社會效益。三、玻璃纖維筋成都地鐵盾構(gòu)施工圍護(hù)結(jié)構(gòu)中的應(yīng)用2、應(yīng)用效果成都地鐵1號線試驗(yàn)段分別采用了泥水盾構(gòu)和土壓平衡盾構(gòu)施工，泥水盾構(gòu)刀盤采用6把中心滾刀，13把雙刃滾刀，16把刮刀，64把齒刀；土壓盾構(gòu)刀盤配置4把中心雙刃分軸滾刀、32把單刃滾刀、32把強(qiáng)力寬刮刀、8把強(qiáng)力鏟刀，均直接切削玻璃纖維筋樁圍護(hù)結(jié)構(gòu)成功始發(fā)。泥水盾構(gòu)機(jī)在掘進(jìn)玻璃纖維筋樁時由于玻璃纖維筋密度小漂浮在高濃度漿液上方堆積后堵塞了出漿泵口，前期通過人員進(jìn)倉處理，后通過及時、定期的泥漿泵反循環(huán)沖洗，破碎的玻璃纖維筋無法在泵口聚集，成功排出。三、玻璃纖維筋成都地鐵盾構(gòu)施工圍護(hù)結(jié)構(gòu)中的應(yīng)用成都地鐵泥水盾構(gòu)刀盤照片泥水盾構(gòu)刀盤采用6把中心滾刀，13把雙刃滾刀，16把刮刀，64把齒刀，直接切削玻璃纖維筋樁圍護(hù)結(jié)構(gòu)成功始發(fā)。三、玻璃纖維筋成都地鐵盾構(gòu)施工圍護(hù)結(jié)構(gòu)中的應(yīng)用成都地鐵土壓平衡盾構(gòu)刀盤照片刀盤配置4把中心雙刃分軸滾刀、32把單刃滾刀、32把強(qiáng)力寬刮刀、8把強(qiáng)力鏟刀，刀盤面板上焊耐磨高強(qiáng)鋼板并有限制開口尺寸防止大卵石進(jìn)土倉功能。此刀盤配置可以通過單刃滾刀切割、刮刀強(qiáng)刮及刀盤擠壓對大粒徑的砂卵石進(jìn)行破碎。其中一些刀具的寬度是其他地方盾構(gòu)機(jī)的1.6倍以上。三、玻璃纖維筋成都地鐵盾構(gòu)施工圍護(hù)結(jié)構(gòu)中的應(yīng)用2、應(yīng)用效果人工挖孔樁護(hù)壁玻璃纖維筋人工挖孔樁圍護(hù)結(jié)構(gòu)玻璃纖維筋施工三、玻璃纖維筋成都地鐵盾構(gòu)施工圍護(hù)結(jié)構(gòu)中的應(yīng)用2、應(yīng)用效果玻璃纖維筋樁圍護(hù)結(jié)構(gòu)被泥水盾構(gòu)切削三、玻璃纖維筋成都地鐵盾構(gòu)施工圍護(hù)結(jié)構(gòu)中的應(yīng)用2、應(yīng)用效果玻璃纖維筋樁圍護(hù)結(jié)構(gòu)被土壓盾構(gòu)切削、玻璃纖維筋在武漢長江隧道盾構(gòu)施工圍護(hù)結(jié)構(gòu)中的應(yīng)用1、玻璃纖維筋在武漢長江隧道圍護(hù)結(jié)構(gòu)～地下連續(xù)墻中的應(yīng)用被譽(yù)為“萬里長江第一隧”的武漢長江隧道為水下公路隧道，盾構(gòu)隧道長約2.5Km，隧道內(nèi)徑10m，采用11.38m的下連續(xù)墻；因始發(fā)時隧道埋深淺，其地下水豐富，為保證盾構(gòu)始發(fā)的安全，始發(fā)考慮采用延長洞門結(jié)合直接切削臨時墻法――NOMST工法，在盾構(gòu)始發(fā)井連續(xù)墻盾構(gòu)隧道的圓形區(qū)間范圍內(nèi)，采用相同直徑的玻璃纖維筋等量代替鋼筋，玻璃纖維筋和鋼筋通過綁扎連接。、玻璃纖維筋在武漢長江隧道盾構(gòu)施工圍護(hù)結(jié)構(gòu)中的應(yīng)用2、應(yīng)用效果武漢長江隧道盾構(gòu)機(jī)配備39把單刃滾刀，224把切刀，刀盤直徑11.38米，通過延長洞門，迅速建立壓力，開始正常掘進(jìn)，刀盤直接切削通過圍護(hù)結(jié)構(gòu)――盾構(gòu)隧道范圍加固）。由于武漢長江隧道的地質(zhì)以淤泥質(zhì)粘土為主，盾構(gòu)機(jī)配置刀具以切刀為主，而圍護(hù)結(jié)構(gòu)地下連續(xù)墻的混凝土標(biāo)號較高，為水下C30混凝土，導(dǎo)致盾構(gòu)機(jī)始發(fā)時掘進(jìn)通過連續(xù)墻的過程中切削混凝土非常困難，且由于混凝土和玻璃纖維筋結(jié)合非常緊密，玻璃纖維筋卡壞了部分切刀，最終只能人工破除地下連續(xù)墻。、玻璃纖維筋在武漢長江隧道盾構(gòu)施工圍護(hù)結(jié)構(gòu)中的應(yīng)用武漢長江隧道泥水盾構(gòu)的軟土刀盤、玻璃纖維筋在武漢長江隧道盾構(gòu)施工圍護(hù)結(jié)構(gòu)中的應(yīng)用武漢長江隧道玻璃纖維筋連續(xù)墻玻璃纖維筋綁扎、玻璃纖維筋在武漢長江隧道盾構(gòu)施工圍護(hù)結(jié)構(gòu)中的應(yīng)用武漢長江隧道玻璃纖維筋連續(xù)墻玻璃纖維筋綁扎、玻璃纖維筋在武漢長江隧道盾構(gòu)施工圍護(hù)結(jié)構(gòu)中的應(yīng)用被破壞的刀具玻璃纖維筋玻璃纖維筋代替部分鋼筋的地下連續(xù)墻玻璃纖維筋連續(xù)墻破壞的盾構(gòu)機(jī)刀具五、經(jīng)驗(yàn)、教訓(xùn)雖然玻璃纖維筋的價格比鋼筋貴，但是相比與減少的洞門的鑿除和減少的盾構(gòu)始發(fā)端頭加固費(fèi)用、時間，還是比較經(jīng)濟(jì)，而且增加了施工安全性。通過在成都地鐵一號線工程以及武漢長江隧道等盾構(gòu)標(biāo)段的實(shí)施，驗(yàn)證盾構(gòu)井圍護(hù)結(jié)構(gòu)采用玻璃纖維筋代替鋼筋，取消人工破除洞門，直接盾構(gòu)（泥水、土壓盾構(gòu)均可以）掘進(jìn)通過圍護(hù)結(jié)構(gòu)的施工是一種可以實(shí)施的、較經(jīng)濟(jì)的、安全性較高的施工方案，以后其他類似工程可以借鑒。五、經(jīng)驗(yàn)、教訓(xùn)1、玻璃纖維筋與鋼筋為綁扎連接，必須按照相關(guān)的規(guī)范保證足夠的搭接長度，確保工程安全；2、這