目前，我國盾構(gòu)控制技術(shù)科技創(chuàng)新多、自動化程度高、形式多樣化、技術(shù)日趨完善。1962年2月，我國上海開始在城市地鐵隧道應(yīng)用盾構(gòu)法，雖然技術(shù)剛引進，但是發(fā)展非常快。由于我國大城市地鐵的修建越來越多，盾構(gòu)技術(shù)和盾構(gòu)施工方法也會有很大的改進和更快的發(fā)展。然而困擾盾構(gòu)施工的難題仍然是盾構(gòu)施工中的始發(fā)到達技術(shù)。一般盾構(gòu)始發(fā)、到達豎井井壁多用鋼筋混凝土或鋼材構(gòu)筑，用盾構(gòu)機的掘削刀具直接掘削這些豎井的井壁（或擋土墻）進行開口作業(yè)較為困難，多數(shù)情況下無法直接完成[1]。由于應(yīng)用方便省力的機器打鑿的方法，同時由于機器打鑿不細致、勁大使得土質(zhì)變得疏松，很容易造成土體塌方。盾構(gòu)刀盤、刀具可能損壞，一般情況是鋼筋處理不干凈造成的。鑿除時間長、開挖面暴露時間長會造成大地表沉降或坍塌。為了確保操作的安全，需要在開口作業(yè)之前用高壓旋轉(zhuǎn)的噴嘴將水泥漿噴入土層與土體混合，形成連續(xù)搭接的水泥加固體。如果土體加固強度很高、成本增加，給刀盤切削帶來困難。土體加固強度變低，又起不到相應(yīng)的作用，盾構(gòu)進出洞容易造成水土流失。

盾構(gòu)直接掘削新材料墻體的方法[2]，即把盾構(gòu)要穿過的擋土墻上的相應(yīng)部位用纖維筋混凝土制作，可用一般盾構(gòu)機的切削刀具直接切削，達到盾構(gòu)機的直接進洞、出洞[3]。采用玄武巖纖維復(fù)合筋代替圍護墻中盾構(gòu)隧道范圍內(nèi)的鋼筋，使盾構(gòu)在進出洞時可用直接切削圍護墻進行掘進，這樣可以降低施工勞動強度、減少施工風險、掘進速度快，在松軟含水地層中修建埋深較大的長隧道往往具有技術(shù)和經(jīng)濟方面的優(yōu)越性。

一、連續(xù)玄武巖纖維復(fù)合筋材料的性能

“連續(xù)玄武巖纖維”（Continuous Basalt Fibre，CBF）是以火山爆發(fā)出的玄武巖為原料，在1 450～1 500℃高溫下，通過鉑銠合金拉絲漏板在一定速度下拉制而成的非人工合成的金褐色高性能無機纖維。CBF與碳纖維、芳綸、超高分子量聚乙烯纖維（UHMWPE）等高技術(shù)纖維相比，除了具有高強度、高模量的特點外，CBF還具有極高的使用溫度、防電磁、高的吸音系數(shù)、防輻射、過濾性好、吸波功能、高的比體積電阻、適應(yīng)于各種環(huán)境下使用等優(yōu)異性能，而且性價比好，是一種新出現(xiàn)的新型無機環(huán)保非金屬材料[4]。

1.物理性能

玄武巖纖維復(fù)合筋是以玄武巖纖維為增強材料，以合成樹脂為基體材料，并摻入適量輔助劑，溫度在23～35℃時通過擠壓將膠液擠合進纖維中形成的一種新型復(fù)合材料。其優(yōu)點是電絕緣、非磁性、與水泥混凝土結(jié)合性好、耐酸耐堿耐腐蝕性。使用玄武巖纖維復(fù)合筋代替?zhèn)鹘y(tǒng)鋼筋增強混凝土，以保證足夠的安全度，使建筑物減輕了自身的質(zhì)量，同時在運輸、施工和安裝方便。

連續(xù)玄武巖纖維復(fù)合筋的主要技術(shù)指標及其與鋼筋的對比如表1所示[5]。

根據(jù)受拉破壞試件受力全過程的實測結(jié)果，繪出玄武巖纖維復(fù)合筋典型應(yīng)力——應(yīng)變關(guān)系及荷重——應(yīng)變關(guān)系，如圖1及圖2所示。

由圖可見，從開始受荷到完全破壞的受力過程中，荷重——應(yīng)變關(guān)系在（0～15 000με）時為一條斜直線，15 000με以后稍有點變化，但不明顯。分析材料接近彈性極限時的應(yīng)變規(guī)律，根據(jù)應(yīng)力——應(yīng)變關(guān)系圖，玄武巖纖維復(fù)合筋在破壞之前基本呈直線變化，無屈服階段，破壞形式為脆性破壞。

2.化學性能

化學穩(wěn)定性是指纖維抵抗水、酸、堿等介質(zhì)侵蝕的能力。通常以受介質(zhì)侵蝕前后的質(zhì)量損失和強度損失來度量。玄武巖纖維中含有超氧化鈉（NaO2）、氧化鉀（K2O）、氧化鎂（MgO）和二氧化鈦（TiO2）等成分，對提高纖維的防水性和耐腐蝕性有重要作用。玄武巖纖維復(fù)合筋比鋼筋具有更穩(wěn)定的化學性能。

表2是玄武巖纖維與玻璃纖維化學性能的比較[6]。

二、玄武巖纖維復(fù)合筋在盾構(gòu)始發(fā)、到達井圍護結(jié)構(gòu)中的應(yīng)用

1.設(shè)計概況

隧道埋深10m，隧道直徑為7m。盾構(gòu)始發(fā)井洞門圍護結(jié)構(gòu)采用人工挖孔樁，圍護樁樁長20m，樁徑2m；主筋采用Φ25mm，箍筋為Φ8@200；玄武巖纖維復(fù)合筋圍護樁在盾構(gòu)機推進范圍內(nèi)采用主筋Φ25和箍筋為Φ8@200的玄武巖纖維復(fù)合筋，與鋼筋搭接長度為1.2～1.4m。

2.玄武巖纖維復(fù)合筋應(yīng)用效果

在盾構(gòu)始發(fā)、到達豎井的盾構(gòu)施工范圍內(nèi)，用相同直徑的玄武巖纖維復(fù)合筋代替人工挖孔樁的鋼筋，可以提高盾構(gòu)進出洞時的安全性，同時節(jié)省材料、時間。為了確保盾構(gòu)始發(fā)、到達施工的嚴密性，施工部分區(qū)域?qū)Φ乇韺舆M行了簡單的端頭土體加固，主要采用注漿、降水等工法；待盾構(gòu)刀盤切除圍護樁深度滿足盾構(gòu)機密封要求時，采取帶壓掘進，利用刀盤對圍護樁直接進行切割，達到順利始發(fā)的目的。盾構(gòu)機刀盤直接切割玄武巖纖維復(fù)合筋，安全地通過盾構(gòu)井圍護結(jié)構(gòu)，成功始發(fā)，到達時同樣直接切削玄武巖纖維復(fù)合筋圍護樁直接通過。玄武巖纖維復(fù)合筋有效地縮短了圍護結(jié)構(gòu)破除時間，降低了破除洞門時的安全風險，取得了良好的經(jīng)濟效益和社會效益。

三、結(jié)語

玄武巖纖維復(fù)合筋比鋼筋的綜合成本低，施工工序簡化。證明盾構(gòu)井圍護結(jié)構(gòu)采用玄武巖纖維復(fù)合筋代替鋼筋，取消人工破除洞門，盾構(gòu)直接掘進通過圍護結(jié)構(gòu)是一種可以實施、經(jīng)濟、安全的施工方案，減少災(zāi)害性事故的發(fā)生，為以后其他類似工程奠定了基礎(chǔ)。

參考文獻

[1]張鳳詳，朱合華，傅德明.盾構(gòu)隧道[M].北京：人民交通出版社，2004.

[2]西南交通大學，中鐵隧道集團.GFRP筋在盾構(gòu)端頭井圍護樁中的應(yīng)用現(xiàn)場試驗及研究[R].河南洛陽：中鐵隧道集團，2007.

[3]焦齊住.盾構(gòu)直接切削圍護墻的設(shè)計探討[J].現(xiàn)代隧道技術(shù)，2007，44（4）：20-23.

[4]葉鼎銓.玄武巖連續(xù)纖維——21世界的新材料[J].建筑材料工業(yè)信息，2002（6）：5-6.

[5]王嵐，陳陽，李振偉.連續(xù)玄武巖纖維及其復(fù)合材料的研究[J].玻璃鋼|復(fù)合材料，2000（6）：22-24.

[6]梁磊，梁玉航，李謹.玄武巖纖維物化性能的研究[J].纖維技術(shù)與研究，2006（1）：15-19.