在城市地下铁道修建施工中,盾构法以其安全可靠等优势已成为主要的施工方法。国内盾构施工经验表明:盾构始发出洞与接收进洞安全是盾构法施工的一个重要环节。本论文在充分调研国内外工程实践与研究的基础上,结合北京盾构发展趋势提出无障碍始发方法,解决无障碍始发的一些关键技术问题:如用玻璃纤维筋替代钢筋作为混凝土围护结构增强材料后的设计方法与施工方法等问题;玻璃纤维筋围护桩结构位移变形规律及安全稳定性问题;盾构始发时初始推力的确定;盾构到达接收时,推力以及土仓压力的变化过程参数等。本文结合北京市科技计划课题与北京市自然科学基金项目课题对北京地区盾构始发洞口采用玻璃纤维筋代替钢筋后直接切削混凝土的工程应用。以北京地铁15号线大屯路东站车站扩大段基坑工程,盾构始发工程,参考大量国外研究成果,对北京地区直接始发切削混凝土工程中的设计方法、施工方法、盾构始发推力、盾构接收推力等关键技术问题进行了室内混凝土梁试验、理论承载力计算公式推导与计算、数值模拟计算以及现场监测数据对比分析等研究,主要研究成果如下:一、玻璃纤维筋混凝土结构实验及设计方法研究以玻璃纤维筋混凝土梁结构室内试验为主,参考国外先进纤维筋规范设计成果,重点分析了玻璃纤维筋混凝土梁与钢筋混凝土梁在正截面与斜截面承载力的差异,分别得到了以下四点结论:(1)参考国内外文献资料,分析了矩形截面玻璃纤维筋混凝土梁正截面受弯性能破坏的三个特点及基本公式:平衡破坏、受压破坏、受拉破坏;然后根据各破坏形式的特点,建议地铁工程采用受压破坏形式进行配筋计算。(2)在矩形截面正截面性能结论的基础上,对圆形截面玻璃纤维筋混凝土梁正截面受弯承载力计算公式进行理论推导以及简化。(3)进行了矩形截面玻璃纤维筋无腹筋与有腹筋梁试验,分别推导了矩形截面玻璃纤维筋无腹筋与有腹筋梁抗剪承载力计算公式。(4)在矩形截面玻璃纤维筋无腹筋梁混凝土抗剪承载力计算公式的基础上通过尺寸截面换算关系,进行圆形截面玻璃纤维筋无腹筋的抗剪计算公式;并对配置圆形箍筋下箍筋抗剪承载力计算公式进行推导与计算,并对公式中关键参数的取值进行讨论。二、玻璃纤维筋代替钢筋后基坑安全稳定性分析研究以北京地铁15号线大屯路东站为工程背景,对基坑开挖过程中玻璃纤维筋桩与钢筋桩进行数值模拟计算与现场监测数据研究,结果表明:(1)由于玻璃纤维筋桩的刚度小于钢筋桩刚度,当基坑开挖到玻璃纤维筋范围时,玻璃纤维筋桩体的水平位移比此范围内钢筋桩稍大;(2)从理论计算分析及监控量测数据分析,玻璃纤维筋桩体的最大水平位移未超出30mm,这说明:盾构洞口附近采用玻璃纤维筋替代钢筋作为围护结构的增强材料后,基坑是安全稳定的。三、盾构始发推力大小、盾构接收刀盘推力和土仓压力变化过程的分析研究(1)综合考虑不同顶力作用下,刀盘前方土体的最大位移值和地表沉降规律,确定顶力取1000t左右较为合适。(2)在此基础上,进行对盾构接收时,总推力以及土仓压力等参数在进洞过程中变化对桩体位移内力以及周围土体位移的计算分析,从而计算盾构在接收进洞过程中盾构推力大小与土仓压力大小等力学参数的变化过程。