背景

我国城市地铁系统建设发展至今，将近50年的历史，最初只有北京地铁40多公里的运营线路，自20世纪90年代以来，又有上海、广州等城市建成了现代化的新型地铁项目，截至2013年底，我国累计有19个城市建成投运城轨线路87条，运营里程2539公里。在2539公里运营里程中，地铁2074公里，占总里程的81.7%；轻轨192公里，占总里程的7.6%；单轨75公里，占总里程的3.0%；现代有轨电车100公里，占总里程的3.9%；磁浮交通30公里，占总里程的1.2%；市域快轨67公里，占总里程的2.6%。各种轨道交通方式中，地铁造价最高，有轨电车每公里造价2000万元左右，轻轨每公里造价2亿元，地铁每公里造价5亿元甚至更多。据了解，地铁建设总投资的10％～20％的资金都会用于工程设备购买。盾构机是修建地铁所需的主要设备，每台直径11米以上的盾构机价格大概为1亿元左右，而使用寿命一般仅为10公里。大量地下隧道的开挖，需要采用现代先进施工技术的盾构掘进法来完成。然而，当前盾构技术的掘进适用范围，仅局限于地铁站区间隧道的工况条件，当遇到地铁车站同步施工时，盾构将被地铁站周围的钢筋混凝土护壁围护结构所阻挡而无法通过，只能频繁进出竖井，待重新进入区间再行掘进施工。这样不仅增加了工人的劳动强度和降低了工作效率，也带来了施工的危险性，同时也增加了隧道开挖的周期。

为了克服上述缺陷，达到盾构从线路起点入地后不再多次进出竖井即可全线贯通的目的，就需要对钢筋混凝土围护结构的配筋技术加以创新，满足盾构可直接穿透混凝土墙体而仍能保持车站结构的设计强度要求。有关技术在国外已有成熟应用经验，即采用高性能玻璃纤维增强塑料（GFRP）螺纹筋来代替钢筋，不仅承载力可以满足要求，同时也保证了盾构机在掘进过程中顺利切割穿透而不损坏机器，从而避免了工人频繁进出竖井的机会，提高了施工安全性，有效的降低了工程成本，缩短了整体施工周期，使经济效益明显提升。

图1（通常一贯的做法～凿除钢砼）                                         图2（直接穿越GFRP筋连续墙）

设计概况

截止至2014年5月，已开通地铁的城市有北京、上海、广州、深圳、佛山、武汉、郑州、长沙、成都、重庆、天津、沈阳、大连、长春、哈尔滨、杭州、苏州、南京、西安、昆明，无锡和青岛首条线路计划今年内通车。这些城市在修建地铁的过程中，均有采用高性能玻璃纤维增强塑料（GFRP）螺纹筋部分代替钢筋用于建造盾构进出口连续墙、钢筋笼，且该方法已形成施工惯例。于此同时，相应的行业标准也出台，可参考由深圳海川实业股份有限公司主编的行业标准《盾构可切削混凝土配筋技术规程》CJJ/T 192-2012和行业标准《土木工程用玻璃纤维增强筋》JG/T 406-2013进行设计。

上图为盾构可切削混凝土技术的原理图。该技术的核心是利用轻质高强、易剪切的玻璃纤维筋代替以往盾构需破除的钢筋部分，以此达到保护盾构机刀盘，节约盾构时间，减轻施工人员工作的效果。在制作GFRP 筋笼以及其吊装构造技术中需要注意的事项有：

（1）受力主（纵）筋间GFRP筋与钢筋、GFRP筋与GFRP筋之间的连接应采用钢制U型卡连接，U型卡应与筋材直径相适应，每根筋材连接端的U型卡数量不得少于两个。

（2）其余部位间的GFRP筋与钢筋、GFRP筋与GFRP筋之间的连接可以采用铁丝绑丝或者尼龙绳进行绑扎，绑扎应该牢靠。

（3）玻璃纤维筋笼制作过程中应注意采取增加玻璃纤维筋筋笼刚度的措施（如筋笼两侧采用工字钢包边、筋笼内部采用一些玻璃纤维筋桁架或后期可以去除的钢筋桁架等等），以防止在吊装以及运输过程中出现较大的变形。

（4）对于需要吊装才能将筋笼放置到位的情况，由于盾构需要在筋笼中间（沿高度方向）穿越，所以筋笼一般会出现两个部位的搭接（受力主筋间GFRP筋与钢筋、GFRP筋与GFRP筋之间），吊装的方式宜采用从上向下（沿高度方向）的三吊点方式起吊，第一吊点一般位于筋笼最上部1米范围之内，第二吊点一般位于第一次连接点位置以上1米内，第三吊点一般位于第二次连接点位置以下合适的位置。

       （5）筋笼吊装的过程中，起吊点均需要放置在钢筋之上，严禁将起吊点放置在玻璃纤维筋上。