GFRP筋在盾构工作井围护结构加固中的应用

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1、增刊(总第149期)2010年11月中圄亍后麦z靠CHINAMUNICIPALENGINEERINGS1(5eriolNo．]49)Nov．20]0GFRP筋在盾构工作井围护结构加固中的应用钱茹莹(上海黄浦江越江设施投资建设发展有限公司。上海200002)摘要：玻璃纤维增强聚合物(GlassFiberReinforcedPolymer，简称GFRP)筋是一种新型材料。具有抗拉强度高、耐腐蚀、抗剪强度低等特点。在盾构工作井围护结构中代替钢筋．用在盾构进出洞时，可直接切削洞门，从而简化施工工艺、减少

2、施工风险、节约工程投资。总结了GFRP筋的特性以及GFRP筋应用到盾构工作井围护结构中的设计施工方法，并对GFRP筋应用到盾构工作井围护结构进行经济性评价。得出了GFRP筋用于盾构工作井围护结构是一种较经济的施工方法．关键词：GFRP筋；地下连续墙；盾构工作井；设计：施工：经济性分析中图分类号：U455．452文献标识码：B文章编号：1004-4655(2010J$1--0066-031GFRP筋应用于盾构工作井围护结构的背景盾构法隧道施工具有对周边环境影响小、易于管理、在软土高水位地区技术经济

3、指标优越等特点。在盾构安装就位进洞及出洞之前．需完成盾构工作井的施工。盾构工作井具有规模大、控制变形要求高等特性。工作井基坑多以地下连续墙作为支护。传统的地下连续墙均由钢筋混凝土建造．利用盾构机的掘削刀具直接破除洞门极为困难。为此．盾构进出洞前的破除洞门作业多以人工方式进行．在施工过程中需防止土体坍塌、地下水涌入，注意土仓压力。防止意外发生。此方法作业环境艰苦、危险性高、施工效率低下、周期长，往往需在破除洞门作业之前用辅助方法加固墙体背后的土体。加固土体以及由此带来的动拆迁和管线移位工作必然导致

4、工程成本的增加和工程进度的拖延。鉴于上述原因。采用一种先进的玻璃纤维增强聚合物(GlassFiberReinforcedPolymer．简称GFRP筋)代替钢筋应用于盾构穿越区的地下连续墙．既不会过大影响地墙的受力性能．又使盾构机进出洞时可以直接切削地墙掘进．从而避免了事前割断钢筋与凿除洞门的工作。加快了工程进度、减少了施工风险．同时可减小墙背土体加固范围。节约工程投资。2国内外研究及应用现状从20世纪60年代起⋯．欧美等发达国家就开始研究GFRP筋．并掌握了GFRP筋应用于混凝土结构构件中的主

5、要物理力学性能：在加拿大、日本等国收稿日期：2010-09—30．66．家也制定了相关规范标准。用以指导设计施工。国内自20世纪60年代起．也对GFRP筋做了相关研究。但国内外对GFRP筋在地下连续墙中的应用。从1998年以后才正式开始研究。目前．将GFRP筋应用于地下连续墙的工程实例为数不多。国外仅有泰国曼谷地铁(1998年)、伦敦泰晤士河隧道(2002年)和印度新德里地铁(2003年)。国内的应用有香港西铁的地墙(1999年)，上海轨道交通4号线宜山路站(2001年)．上海复兴东路隧道(20

6、02年)。武汉长江隧道江南工作井地下连续墙(2006年)。上海崇明越江通道长江隧道工程(2008年)等。3GFRP筋的主要特性及与钢筋的性能比较3．1GFRP筋的主要特性GFRP筋是由多股连续玻璃纤维采用如聚乙烯树脂、环氧树脂等胶合后。经过特制的模具拉挤成型的。主要特点有：1)GFRP筋的抗拉强度超过钢筋。并且在达到GFRP筋的抗拉强度之前，几乎没有塑性变形产生：GFRP筋弹性模量约为普通钢筋的25％．GFRP筋中纤维含量通常为70％～80％．2)GFRP筋具有良好的抗腐蚀性能．3)密度小，GF

7、RP筋的密度仅为钢筋的25％左右。4)GFRP筋的热膨胀系数与混凝土相近．当环境温度发生变化时，GFRP筋与混凝土能协同工作．两者不会产生大的温度应力。5)GFRP的粘结力与混凝土近似。中圄千盛暑张钱茹莹：GFRP筋在盾构工作井围护结构加固中的应用2010年增刊6)GFRP筋抗剪强度低．一般不超过抗拉强度的10％。盾构刀具能够轻易将GFRP筋切成小段。经排泥管排出。3．2GFRP筋与普通钢筋性能比较将GFRP筋代替普通钢筋．必须对两者的主要力学指标进行试验比较。各国学者对各项性能进行了试验比较。

8、表1为钢筋与GFRP筋的力学性能比较。表1钢筋(钢丝)和GFRP筋的力学性能比较弹性模量抗持强度抗托极限材料种类密度，kg·m-3EdMPafJMPa应变8d％Ⅱ级钢筋78502．0x10s33510．O高强钢丝78501．8xl∥l8004．0GFRP筋20()o5．1×l04l6703．3由表1可见．GFRP筋与普通钢筋及高强钢丝相比．抗拉强度远高于普通钢筋。表2为不同直径的GFRP筋的力学性能。表2不同直径GFRP筋的主要力学性能比较断面积弹性模量抗托强度抗拉极限应变直径／mmA4ram2