摘要：玻璃纖維筋混凝土在軌道交通圍護(hù)結(jié)構(gòu)中常有應(yīng)用，但在橋梁結(jié)構(gòu)中尚不多見。結(jié)合上海軌道交通15號(hào)線區(qū)間穿越張家塘港橋樁基工程，介紹和分析了玻璃纖維筋材料的物理力學(xué)性質(zhì)；利用玻璃纖維筋混凝土樁基替代普通鋼筋混凝土橋梁樁基，解決了橋梁基礎(chǔ)體系轉(zhuǎn)化時(shí)結(jié)構(gòu)承載力問題。這可供類似工程參考。
關(guān)鍵詞：玻璃纖維筋；橋梁工程；樁基；盾構(gòu)機(jī)；預(yù)留
隨著上海軌道交通網(wǎng)絡(luò)規(guī)模的不斷擴(kuò)大，軌道交通工程建設(shè)環(huán)境面臨著新老線路之間交叉穿越以及盾構(gòu)區(qū)間穿越既有建（構(gòu)）筑物等一系列問題。在工程建設(shè)中要充分利用新技術(shù)、新工法、新工藝才能解決這一問題。
1工程概況
建設(shè)中的上海軌道交通15號(hào)線全長約42.6km，均為地下線，全線盾構(gòu)區(qū)間有8處穿越橋梁樁基。現(xiàn)以盾構(gòu)機(jī)穿越張家塘港橋樁基為案例，介紹和分析玻璃纖維筋在橋梁結(jié)構(gòu)體系轉(zhuǎn)化中的技術(shù)應(yīng)用。15號(hào)線上海南站站至百色路站盾構(gòu)區(qū)間平面以弧線形式下穿張家塘港橋。此區(qū)間范圍地面道路為城市次干路，既有橋梁跨徑組合為（8+10+8）m，橋?qū)挒?9m，橋面為雙向7車道，分4幅布置，共有90根ϕ600mm鋼筋混凝土鉆孔灌注樁樁基，其中55根樁基受到區(qū)間的影響。根據(jù)水務(wù)防汛要求，張家塘港施工期間不得斷流；張家塘港橋東南角為污水管外排工程頂管工作井，市政管線錯(cuò)綜，施工環(huán)境非常復(fù)雜。橋梁改建方案為保留東側(cè)1幅橋梁，改造西側(cè)3幅橋梁，橋梁的跨徑組合分別為（8+10+10）m、（10+10+10）m，橋梁寬度維持不變。施工期間利用原橋面翻交，施工分兩階段進(jìn)行。橫斷面布置見圖1。施工過程中，考慮到基坑開挖深度較深，同時(shí)為了減小圍護(hù)結(jié)構(gòu)對(duì)橋下過流斷面的影響，先拆除各階段老橋的上部結(jié)構(gòu)，搭設(shè)施工用鋼平臺(tái)，對(duì)與區(qū)間隧道相沖突的樁基進(jìn)行拔除及新建樁基施工；拆除鋼平臺(tái)，設(shè)置臨時(shí)圍護(hù)結(jié)構(gòu)，進(jìn)行墩臺(tái)結(jié)構(gòu)拆除與施工。橋梁圍護(hù)結(jié)構(gòu)主要采用單排/雙排拉森鋼板樁，局部采用“鋼板樁+鉆孔樁”形式，分為4個(gè)區(qū)分別實(shí)施�？觾�(nèi)加固采用高壓旋噴樁，鄰近既有建筑處坑外主動(dòng)區(qū)采用MJS工法樁加固。
2玻璃纖維筋的性質(zhì)
玻璃纖維筋是采用含量小于1％的無堿玻璃纖維無捻粗紗或者高強(qiáng)玻璃纖維（S）無捻粗紗、樹脂基體（環(huán)氧樹脂、乙烯樹脂）、固化劑等材料，通過成型固化工藝復(fù)合而成的筋材。依據(jù)《土木工程用玻璃纖維增強(qiáng)鋼筋》（JG/T406—2013），其材料物理力學(xué)性能如表1所示。
3玻璃纖維筋混凝土樁基的設(shè)計(jì)與應(yīng)用
3.1玻璃纖維筋混凝土樁基布置
張家塘港橋在臨時(shí)施工過程中需要保證雙向4車道和2條人非通道的通行能力。在第一施工階段，橋梁樁基位于15號(hào)線上行線隧道范圍，鋼筋混凝土樁基布置必須滿足盾構(gòu)區(qū)間要求。0號(hào)橋臺(tái)承臺(tái)挑臂長度4.27m，臺(tái)后填土高度6.93m，1號(hào)橋墩承臺(tái)挑臂長度5.02m，2號(hào)橋墩承臺(tái)挑臂長度7.06m，3號(hào)橋臺(tái)承臺(tái)挑臂長度9.63m，臺(tái)后填土高度為6.93m。經(jīng)計(jì)算，由于墩臺(tái)挑臂過大，因此1號(hào)～3號(hào)墩臺(tái)下部結(jié)構(gòu)承載能力不滿足規(guī)范要求。玻璃纖維筋具有強(qiáng)度高、與混凝土粘結(jié)性能好、熱傳導(dǎo)電傳導(dǎo)能力低、強(qiáng)度與剛度穩(wěn)定、好的抗凍融性等特點(diǎn)，適用于隧道范圍內(nèi)臨時(shí)樁基布置，也便于后續(xù)盾構(gòu)機(jī)切割樁基。樁基布置位置應(yīng)盡量靠近盾構(gòu)機(jī)中心線。根據(jù)橋梁樁基受力需要，每個(gè)墩臺(tái)下需布置2根ϕ1000mm玻璃纖維筋混凝土樁基；因樁頂彎矩最大，所以在標(biāo)高–16.0～–6m范圍內(nèi)全部布置玻璃纖維筋，在樁基其他范圍內(nèi)采用普通鋼筋。玻璃纖維筋樁基布置如圖2、圖3所示（圖2中黑圓點(diǎn)為玻璃纖維筋樁，圓圈為鋼筋混凝土樁基）。
3.2玻璃纖維筋混凝土樁基設(shè)計(jì)
為了便于玻璃纖維筋下料，統(tǒng)一長度為15m。玻璃纖維筋的物理力學(xué)特性及試驗(yàn)研究表明，沿著周邊均勻配制玻璃纖維筋的圓形截面偏心受壓構(gòu)件，在玻璃纖維筋破壞前，其抗拉強(qiáng)度呈完全的線彈性特征，可見玻璃纖維筋混凝土構(gòu)件的破壞形態(tài)為脆性破壞。為了使混凝土受壓破壞具有預(yù)兆性，需將構(gòu)件設(shè)計(jì)為受壓破壞的超筋結(jié)構(gòu)。為此，玻璃纖維筋直徑采用比普通鋼筋提高一個(gè)等級(jí)（ϕ28mm）；同時(shí)，為了方便盾構(gòu)機(jī)刀盤切割，采用水下C30混凝土。玻璃纖維筋布置如圖4所示。采用MIDAS/CIVIL（V2010）軟件對(duì)結(jié)構(gòu)進(jìn)行計(jì)算分析（見表2），單樁–16.0～–6.0m范圍內(nèi)最不利結(jié)構(gòu)效應(yīng)出現(xiàn)在3號(hào)橋臺(tái)。為了說明玻璃纖維筋的優(yōu)越性，將素混凝土、普通鋼筋混凝土截面樁基的承載能力、抗裂性能、工期、經(jīng)濟(jì)效益及盾構(gòu)機(jī)切割工程中的相互關(guān)系，與玻璃纖維筋混凝土進(jìn)行比較。盾構(gòu)機(jī)切割范圍內(nèi)樁基材料比選見表3。
3.3玻璃纖維筋施工工藝
主筋之間搭接錯(cuò)開布置，玻璃纖維筋與主筋之間采用U形卡箍螺栓連接，與水平筋之間采用10號(hào)鐵絲進(jìn)行綁扎固定；玻璃纖維筋屬于脆性材料，需進(jìn)行多點(diǎn)吊裝，在鋼筋和玻璃纖維筋連接位置必須設(shè)置吊點(diǎn)，吊裝時(shí)緩慢起吊以防止起吊撓度過大；鋼筋籠離地面后靜置檢查整體受力變形情況，無異常后再進(jìn)行安裝施工。主筋之間綁扎形式如圖5所示。
3.4玻璃纖維筋材料使用注意事項(xiàng)
玻璃纖維筋剛度低，容易變形，水平放置時(shí)應(yīng)采取多點(diǎn)支撐；不得暴曬，以免過度受熱膨脹；禁止在現(xiàn)場(chǎng)對(duì)已熱固化的玻璃纖維筋進(jìn)行冷加工；玻璃纖維筋裝卸和運(yùn)輸過程中，不得拋擲和撞擊。施工前應(yīng)按照《土木工程用玻璃纖維筋增強(qiáng)筋》（JG/T406—2013）要求對(duì)產(chǎn)品進(jìn)行驗(yàn)收，以滿足設(shè)計(jì)要求。在進(jìn)行加工運(yùn)輸時(shí)，注意自身防護(hù)以免被刺傷。
4結(jié)語
通過玻璃纖維筋在軌道交通地下連續(xù)墻施工中成功應(yīng)用的經(jīng)驗(yàn)，解決了上海軌道交通15號(hào)線盾構(gòu)機(jī)穿越張家塘港橋工程中臨時(shí)施工階段承載能力缺陷問題，不僅為后續(xù)盾構(gòu)機(jī)穿越預(yù)留了條件，還排除了安全隱患，節(jié)約了施工成本，縮短了工期，大大減少了外部惡劣環(huán)境的困擾。這可為類似橋梁設(shè)計(jì)和施工提供參考。
