2013年6月，在北京地铁15号线大屯路东站施工现场，吊车将直径6米多的盾构刀盘缓缓吊起，慢慢地送入预留井口。此前，盾构机身其他部件日前已平安送入20米深的始发井，经过安装调试后，大屯路东站至关庄站首次在北京采用玻璃纤维筋技术进行盾构的无障碍始发。

盾构法是北京地铁区间施工最常用的工法之一，但在盾构应用过程中，极大的风险是盾构始发和接收。盾构始发或者接收时需要破除洞门的围护桩，过去，围护桩使用的都是钢筋混凝土材料，这样的破除过程费时费力，而且破除之后，由于地层直接暴露，容易出现涌水和坍塌等风险，进而造成盾构无法正常始发与接收。

为解决这一难题，刘军教授负责的课题组把目光投向了新型材料——玻璃纤维筋。玻璃纤维筋与钢筋相比，具有抗拉强度高、重量轻、可切割性好等优点，可用于替代钢筋混凝土结构中的钢筋。在盾构施工中，利用玻璃纤维替代洞口处的钢筋，既简化了施工工艺，加快了施工进度，又减少了施工风险。更重要的是，可以省去人工凿除的过程，盾构机能直接对玻璃纤维筋进行切削，保障盾构的始发和接收。

2012年，北京市科学技术委员会联合市重大办委托北京城市快轨公司、太阳成集团tyc7111cc等开展玻璃纤维筋在盾构始发与接收中的应用研究，采用1：1足尺试验发现玻璃纤维筋桩体具有剪切破坏的特征，为该类桩体的设计提供了重大理论支撑，研究成果发表在国际著名期刊上ACIStructuralJournal上。

图1  北京重大办领导指导1：1足尺试验

在基础理论取得了重大突破后，北京地铁方面决定将这一技术率先应用于地铁15号线的建造中。过去，使用钢筋混凝土，盾构机进洞由人工进行凿桩，需要花费7至10天时间，采用玻璃纤维筋之后，盾构刀盘可以自行进行切削围护结构，从一开始24小时之内完成凿穿入洞，到现在最快几个小时就能完成，还有效地防止了坑口塌方等险情的出现。

2015年，研究成果在北京市住房和城乡建设委员会网站上做了宣传报道，并出台文件（京建发【2015】423）要求北京市采用这一技术成果。在北京政府的推动下，目前该技术已在北京获得了全面推广与应用，为保障盾构穿越安全、提高工效提供了强力支撑；该技术不仅可以使盾构顺利完成无障碍始发和接收，还能够满足“绿色施工”安全环保的基本要求，有助于实现可持续发展。

为了持续改进，刘军教授又主持了北京市自然科学基金项目-北京市教育委员会科技计划重点项目，研发了模拟盾构机，通过盾构接收掘进的大比例尺三维地质力学模型实验，进一步研究了盾构接收掘进过程中有限土体的变形规律、GFRP筋桩体的破坏机理，正式提出了盾构无障碍始发与接收方法，并构建了理论与技术体系，为化解了盾构施工安全风险提供了更加有力的支撑。

图2  大比例尺三维地质力学模型实验