玻璃纤维钢筋施工应用

摘要：玻璃纤维筋是一种新型复合材料，它相对于普通钢筋具有很多优势；绝对的防腐性能，绝热绝缘性，且抗拉强度高，各项异性便于切割，重量轻仅为钢筋的1/4，而且和普通钢筋相比具有很大的增效性。

关键字：玻璃纤维  新型复合材料  增效

一、前言

    玻璃纤维增强材料，是国外20世纪初开发的一种新型复合材料，它具有质轻、高强、防腐、保温、绝缘、隔音等诸多优点，目前已经在美国等发达国家广泛使用，国内重点项目也开始应用。

二、工程概况

天津地铁2号线沙柳路站的中间部分设置了一换乘段，远期将实施与地铁7号线的换乘。其北侧地连墙作为7号线车站端头井的一部分，可采用凿除方式，而南侧地连墙作为盾构区间的一部分，既要保证2号线地连墙的入土深度及受力要求，又要保证盾构机能够穿越。因此，设计在-19.7m标高以下的地连墙中采用了一种新型材料——玻璃纤维筋代替普通钢筋来受力，C10砼代替C30砼来浇筑地连墙。

三、主要研究任务

1、玻璃纤维筋的材料性能及检测方法。

2、玻璃纤维筋的运输存放及施工。

四、主要研究成果

1、玻璃纤维材料性能

玻璃纤维筋的物理性能表：

Aslan100玻璃纤维筋的物理性能

直径

普通钢筋材料性能表

根据玻璃纤维的材料特点，该材料已应用于许多工程项目上，包括隧道工程、基坑和边坡支护、防腐工程、防电磁干扰工程、砖混结构加固工程。

盾构机进出口洞门处用来代替普通钢筋，有便于切割的优点；

矿山法施工中的锚杆，有便于安装，永久防腐的优点；

制成土钉，泥钉，预应力锚杆等；

军事工程，医院的核磁共振室，机场设施，高压电设备及附近工程；

加固砖混结构抵抗地震，台风，冲击波等；

对局部发生开裂，变形结构进行修复。

五、施工工艺

本工程玻璃纤维筋的主要用途是盾构机进出口洞门处用来代替普通钢筋，利用了该材料抗拉强度高，便于切割的优点，便于盾构机穿越。但由于其材质特殊，易受损，因此施工过程中较普通钢筋的难度大，另外，由于其重量轻，给钢筋笼的吊装施工也增加了难度，根据详细研究实践，总结如下。

工艺流程图

1、钢筋加工

玻璃纤维筋的弹性模量低，不能在工地对玻璃纤维钢筋进行加热弯曲，所有的弯曲工作均在工厂内完成。因此，在定做钢筋之前，要对钢筋的长度，弯曲角度进行严格计算，避免因计算错误造成制作的不准确。并做好进场验收工作。

2、材料的装卸及仓存

玻璃纤维筋的表面非常容易受损，它们外部的破损会降低玻璃纤维筋的强度。对玻璃纤维筋而言，表面的破损会因为碱化物的渗透而导致使用寿命的降低。而对操作工人而言，其表面的纤维也会对工人造成伤害。因此，在装卸和存放过程中要注意以下几点。

1）在装卸玻璃纤维筋时应佩戴工作手套以免刮伤；

2）玻璃纤维筋不应存放在地面上，需将它们置于货架之上以保证其清洁，同时易于装卸；

3）避免高温、长期暴露在紫外光下以及化学物质环境。

4）如果玻璃纤维筋偶尔被弄脏，则在将玻璃纤维筋放入混凝土前须用有机溶剂擦拭以除去污物；

5）如果现场需要，可用高速砂轮切割机进行切割，同时，切割工人须使用防尘面罩、手套及眼镜进行保护。

3、玻璃纤维筋的抗拉试验

    为充分了解材料性能，检验玻璃纤维筋是否符合设计要求，须对玻璃纤维钢筋进行抽样检测，提供复式报告。目前国内尚没有相应的检测规范及标准，按美国ACI标准，每组型号的玻璃纤维筋须抽5根检测其抗拉强度。将试件做成1m长，两端用钢套保护，如图所示。

玻璃纤维筋试件

试  验  结  果

试件

4、材料的放置及安装

总的来说，放置玻璃纤维筋与放置普通钢筋非常相似。考虑到玻璃纤维筋非常轻，因而在振动时可能会“浮”在砼中。所以安装时尽量固定，因此，对钢筋绑扎的要求要非常严格。

1）在浇筑混凝土时，玻璃纤维筋应固定以防止移位。塑料涂层的铁丝、塑料夹可用来固定钢筋。材料符合项目要求：固定玻璃纤维筋的绑扎密度与普通钢筋相同。

2）玻璃纤维搭接的长度严格按照设计要求进行，在本工程中采用36d。

5、玻璃纤维笼架的构造及安装

吊装时须另装简易支架，这样玻璃纤维筋就不会在吊起时造成过度弯曲。

1）构造方法

a)在施工槽段附近构造2套临时的钢筋框架以支持和保护玻璃纤维筋。

b)在临时钢筋框架的边缘（底部）加焊Φ40以加固整个框架。

c)按设计图中的位置放置钢筋及玻璃纤维筋。搭接部分采用外涂层铁线绑扎固定。

2）安装方法

a)用起重机按吊点缓慢地将笼架吊起至垂直面。

b)调整并移动钢筋笼架到要求位置。

c)最后，放下连接好的笼架同时拆下所有的支撑物及临时的钢框架。

d)调整钢筋笼顶面标高，浇筑砼。

构造方法如图1所示

五、安全措施

1、现场设专职安全员，检查、监督和落实各项安全操作规章制度。

2、施工前对施工人员，现场管理人员进行安全教育，充分认识玻璃纤维筋的特点及危害。搞好安全交底，划分安全责任区。

3、做好安全防护，安全员需严格检查施工人员安全防护用品的佩戴，检查合格后方可进场。

4、编制紧急援救预案，出现紧急情况及时处理。

5、做好各种安全警示牌和标志。

六、效益分析

以地铁2号线沙柳路站为例，由于7号线为远期实施线路，如直接施工三层投入造价太大，而采用玻璃纤维钢筋代替普通钢筋施工地下连续墙既便于施工7号线时盾构机穿越，同时如果不实施7号线工程，也可减少资金投入。估计可增效30万。两种施工方法见图2。

                            图2 两种施工方法

图1 玻璃纤维筋笼架安装