地鐵車站“PBA”洞樁法施工要點(diǎn)與難點(diǎn)探討

張立利

摘 要 “PBA”洞樁法作為時(shí)下主流地鐵車站修建工法之一，其具備地面沉降少、空間利用率高、靈活高效、安全可靠等眾多優(yōu)勢。本文圍繞地鐵車站“PBA”洞樁法的工法原理、工法特點(diǎn)、施工要點(diǎn)、施工難點(diǎn)與應(yīng)對等展開全面探討，以期可以對廣大地鐵施工建設(shè)者有所裨益。

關(guān)鍵詞 地鐵車站;PBA洞樁法;施工要點(diǎn);施工難點(diǎn)

1PBA洞樁法的工法原理與工法特點(diǎn)

1.1 工法原理

PBA洞樁法的工法原理是通過明挖與暗挖雙重施工予以結(jié)合后，實(shí)現(xiàn)基礎(chǔ)支撐的載荷承載體系，即當(dāng)?shù)孛鏇]有施工基坑圍護(hù)結(jié)構(gòu)的條件時(shí)，可以先采用暗挖的方式在地下先行掘出導(dǎo)洞，然后在洞內(nèi)進(jìn)行圍護(hù)邊樁以及樁頂縱梁的施工，進(jìn)而使圍護(hù)樁、樁頂梁以及頂拱三個(gè)結(jié)構(gòu)共同形成完整的樁（Pile）、梁（Beam）、拱（Arc）的支撐框架系統(tǒng)即PBA，以實(shí)現(xiàn)施工中承荷的作用。然后，在圍護(hù)樁以及頂拱的支撐防護(hù)下，逐層向下實(shí)施開挖作業(yè)以及內(nèi)部結(jié)構(gòu)的施工，并最終形成圍護(hù)樁與頂拱初支與內(nèi)層二襯組合的永久承受荷載的支撐體系[1]。

1.2 工法特點(diǎn)

①由于長期降水會造成較大的施工成本，并且會影響地表結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性，因此該工法可利用無水的地層部位來進(jìn)行有水區(qū)域的作業(yè)，在保障安全的同時(shí)還能夠保護(hù)地下水資源;②洞樁法采用鉆孔樁進(jìn)行支護(hù)，可以有效控制沉降，相對更為安全可靠，沉降量一般在30㎜以內(nèi)，相較于其他施工方法可減少周邊地面大范圍沉降的可能性;③洞樁法相對其他工法，廢棄部分的工程量不多，且結(jié)構(gòu)受力達(dá)到的標(biāo)準(zhǔn)相當(dāng)，相對更加經(jīng)濟(jì)合理;④洞樁法受跨度與層數(shù)的限制較小，且適用的范圍廣、沉降小，暗挖過程中對周邊臨近的地下構(gòu)筑物有一定的保障，例如地鐵車站與周邊橋梁基礎(chǔ)或高層建筑距離較小時(shí)，洞內(nèi)邊樁還可以發(fā)揮隔離樁的功能，更有利于保護(hù)構(gòu)筑物基礎(chǔ)安全。⑤在施工作業(yè)方面，PBA洞樁法為機(jī)械化作業(yè)提供了較大的操作空間，更有利于提升工程進(jìn)度。

2PBA洞樁法的施工技術(shù)要點(diǎn)

洞樁法施工遵循的原則是對區(qū)域分塊數(shù)量少，封閉速度快，盡量減少荷載轉(zhuǎn)移變化的次數(shù)以及地層被擾動(dòng)的次數(shù)[2]。在導(dǎo)洞開挖以及主拱支護(hù)施工時(shí)，要按照“管超前，嚴(yán)注漿，短開挖，強(qiáng)支護(hù)，快封閉，勤量測”以及“先支護(hù)后開挖，開挖后及時(shí)支護(hù)”的原則實(shí)施作業(yè)。①采用超前小導(dǎo)管先行對地層進(jìn)行注漿加固，隨后開挖鄰近橋梁樁側(cè)的小導(dǎo)洞，兩個(gè)小導(dǎo)洞開挖應(yīng)保持一定的施工距離，間距應(yīng)大于10米。結(jié)合施工實(shí)際合理選擇小導(dǎo)洞開挖工法，并噴射砼加強(qiáng)支護(hù)。②完成小導(dǎo)洞的開挖并做好相關(guān)支護(hù)后，可按照由內(nèi)至外的順序采用特制鉆機(jī)跳孔進(jìn)行鉆孔樁作業(yè)。然后采用導(dǎo)管法灌注砼，確保樁內(nèi)的預(yù)埋鋼筋與樁頂冠梁鋼筋進(jìn)行連接，并在樁頂施作頂冠梁。③在開挖的導(dǎo)洞內(nèi)進(jìn)行主體拱部格柵鋼架拱腳的施工，拱腳間縱向距離保持為0.5米左右，與導(dǎo)洞內(nèi)的格柵鋼架提前預(yù)留好的接頭做好連接。④完成拱腳以及主體拱部的搭設(shè)后，要及時(shí)立模對拱架及其背后的空隙位置進(jìn)行回填。⑤對主體斷面的拱部采用超前小導(dǎo)管進(jìn)行注漿加固后，開挖導(dǎo)洞間拱部位置的土體，然后在拱部位置搭設(shè)格柵鋼架，進(jìn)行初期支護(hù)施工，如有需要時(shí)還應(yīng)當(dāng)設(shè)置臨時(shí)豎撐來進(jìn)行防護(hù)。⑥當(dāng)拱腳部位回填砼與主拱初期支護(hù)達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度后，先將臨時(shí)豎撐拆除，隨后開始開挖土體，當(dāng)達(dá)到土體中板以下的特定位置時(shí)，可以進(jìn)一步拆除結(jié)構(gòu)斷面部位的格柵鋼架。在拆除的過程中要進(jìn)行嚴(yán)密的監(jiān)測，對各項(xiàng)數(shù)據(jù)指標(biāo)進(jìn)行周詳?shù)挠涗洠?yán)格按照既定的施工方案進(jìn)行作業(yè)，確保拆除工作安全。⑦拆除完成后進(jìn)行邊墻以及拱部防水層鋪設(shè)，并及時(shí)施作二襯，在站廳層位置封閉成環(huán)，邊墻處按設(shè)計(jì)預(yù)留鋼筋。⑧防水層鋪設(shè)完成后向下挖掘至鋼管撐以下50cm標(biāo)高位置時(shí)，可于樁間噴射厚5cm的C20砼找平，根據(jù)現(xiàn)場情況合理選擇加固方式，如注漿或架設(shè)鋼管撐等。⑨完成找平后繼續(xù)開挖至基底標(biāo)高位置，隨后在樁間范圍內(nèi)噴射砼施作底板墊層。⑩地板墊層施作后再施工防水層，并鋪設(shè)細(xì)石砼作為保護(hù)，隨后澆筑底板及一部分的邊墻。邊墻預(yù)留的水平施工縫應(yīng)在高于底板表面1.5m以上墻體的位置。當(dāng)?shù)装屙诺膹?qiáng)度達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)強(qiáng)度后方可拆除鋼管撐，采用錯(cuò)開的方式拆除，并對側(cè)墻進(jìn)行防水層鋪設(shè)施工，然后澆筑側(cè)墻砼連接上層邊墻。上述工序完成后進(jìn)行車站內(nèi)部結(jié)構(gòu)的施工作業(yè)，此時(shí)地鐵車站完成土建部分的施工內(nèi)容。

3PBA洞樁法的施工難點(diǎn)與應(yīng)對策略

3.1 導(dǎo)洞開挖施工

（1）施工難點(diǎn)：由于地鐵車站主體相鄰導(dǎo)洞間的距離較小，因此，容易在開挖過程中對彼此造成影響，為減小開挖中導(dǎo)洞相互之間的影響，務(wù)須要制定嚴(yán)密的導(dǎo)洞開挖順序及施工方案，以有效控制群洞施工時(shí)的地面沉降量，并最大限度減少對周邊的環(huán)境及構(gòu)筑物、管線等的影響。

（2）應(yīng)對策略：首先，在導(dǎo)洞開挖過程中，要根據(jù)地鐵車站的施工特點(diǎn)確定導(dǎo)洞開挖及支護(hù)順序，且施工中須嚴(yán)格依循“先上后下、先邊后中”的順序進(jìn)行導(dǎo)洞開挖并及時(shí)做好支護(hù)工作。其次，在開挖過程中進(jìn)行嚴(yán)密的測量監(jiān)控，以為各項(xiàng)開挖參數(shù)及施工方案的制定提供依據(jù)，并確保施工過程中的安全性。另外，嚴(yán)格控制超前導(dǎo)洞的施工質(zhì)量，使超前導(dǎo)洞之間的橫向、縱向保持一定距離，盡量減少開挖作業(yè)時(shí)洞與洞之間的影響。最后，在小導(dǎo)洞施工環(huán)節(jié)要減少分階段開挖間的時(shí)間跨度，降低對地層的擾動(dòng)，同時(shí)還要及時(shí)做好早期支護(hù)，盡快地封閉撐環(huán)，以最大限度減少洞體變形或沉降發(fā)生的可能。

3.2 主體結(jié)構(gòu)扣拱

（1）施工難點(diǎn)：由于主拱地層的軟弱土質(zhì)往往含有地下水較多，因此，如若施工控制不當(dāng)極易引發(fā)塌陷等安全事故。通常，單個(gè)主拱部位開挖時(shí)的跨度較大，若采用雙跨時(shí)，開挖跨度會更大，難度也更高，并且對中部導(dǎo)洞土層主拱開挖時(shí)的影響也較大;而當(dāng)車站結(jié)構(gòu)頂部管線與車站施工同步進(jìn)行時(shí)，若拱頂?shù)奈鬯艿莱霈F(xiàn)滲漏，則會對洞內(nèi)開挖造成十分不利的影響，因此，嚴(yán)加管控確保施工中管線不出現(xiàn)滲漏就成為本項(xiàng)目施工的難點(diǎn)。

（2）應(yīng)對策略：對于開挖跨度較大的問題，在制定開挖方案時(shí)可采用分步開挖，盡量避免大跨度開挖，并且通過合理組織施工減小各工序施作的循環(huán)時(shí)間，迅速形成閉合環(huán)路，以保障開挖的安全性及高效性。其次，在鄰近地下管線施工時(shí)，應(yīng)結(jié)合施工實(shí)際情況對開挖前方的地質(zhì)水文情況做好充分的調(diào)研，對有可能發(fā)生風(fēng)險(xiǎn)的地段要做好超前預(yù)報(bào)。如若出現(xiàn)滯水的情況，須及時(shí)采用探空方式將滯水導(dǎo)排后再進(jìn)行水泥漿回填。對于管線附近開挖時(shí)，要先用超前管線進(jìn)行探測，并通過小導(dǎo)管注漿、格柵鋼架、雙層鋼筋網(wǎng)等加固方式做好防護(hù)。此外，在施工管理方面，應(yīng)對施工全程進(jìn)行嚴(yán)密的監(jiān)測，結(jié)合現(xiàn)場的反饋數(shù)據(jù)信息進(jìn)行相關(guān)參數(shù)的調(diào)整，以有效規(guī)避開挖過程中洞室拱頂及管線的沉降問題，如若監(jiān)測過程中出現(xiàn)數(shù)值變化過大時(shí)就要引起充分的重視，一旦變形速率或變形量超過允許值則應(yīng)馬上啟動(dòng)相應(yīng)的應(yīng)急預(yù)案，并根據(jù)方案部署強(qiáng)化各項(xiàng)支護(hù)工作，如超前加固、初期支護(hù)、增設(shè)臨時(shí)支護(hù)或變更開挖方案等，以在確保施工安全的前提下進(jìn)行開挖。最后，在拆除相應(yīng)的臨時(shí)支撐時(shí)，應(yīng)對相應(yīng)位置做好同步監(jiān)控量測。

3.3 交叉口施工

（1）施工難點(diǎn)：地鐵車站交叉口位置的施工是重要部位，并且由于受力的轉(zhuǎn)換較多，結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)較為復(fù)雜，容易失穩(wěn);另外，交叉口部位作業(yè)面較小，因此，在進(jìn)行施工安排時(shí)往往會受到較多因素的限制而影響整體施工工期。

（2）應(yīng)對策略：a.對于交叉口部位，在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)可考慮采用組合拱梁結(jié)構(gòu)，即縱梁分配鋼筋砼拱腳，橫梁連接初支格柵進(jìn)行承載，在主拱開挖時(shí)運(yùn)用側(cè)向開口加強(qiáng)環(huán)來對結(jié)構(gòu)做支護(hù)，并做好臨時(shí)豎撐，拱腳作用在縱梁上。b.側(cè)向開口部位運(yùn)用管棚支護(hù)與注漿加固，臨時(shí)豎撐應(yīng)設(shè)置兩排，并將豎撐支承于導(dǎo)洞壁上。主拱施工10～20米后進(jìn)行交叉口組合拱梁的施作。圈梁站廳層閉合成環(huán)后將臨時(shí)豎撐及拱梁侵入二襯斷面的部分拆除，開挖核心土并進(jìn)行通道二次襯砌。另外，為了提高施工進(jìn)度，可以在左右線間盡量形成平行作業(yè)條件以方便施工[3]。

3.4 逆作結(jié)構(gòu)防水

（1）施工難點(diǎn)：地鐵車站施工空間有限，并且由于多為地下工程，因此，極易因防水板預(yù)留與保護(hù)問題等而出現(xiàn)滲漏水問題。在逆作結(jié)構(gòu)縫下部位的砼澆搗工作中，極易因砼質(zhì)量缺陷或施工操作不規(guī)范等因素的存在而導(dǎo)致施工縫不夠密實(shí)而產(chǎn)生滲漏水等質(zhì)量問題，嚴(yán)重時(shí)還會影響結(jié)構(gòu)的正常使用。

（2）應(yīng)對策略：首先，預(yù)留施工縫時(shí)應(yīng)盡量選擇在結(jié)構(gòu)剪力較小的位置，并且要留有一定的施工操作空間，方便后期邊墻砼澆搗。其次，要對施工縫隙多設(shè)防線，例如除了結(jié)構(gòu)防水外還應(yīng)增加各類材料封堵或注漿等方式提高防水性能。

4結(jié)束語

作為于地鐵車站修建中運(yùn)用極為廣泛的成熟工法，洞樁法（“PBA”法）具備諸多其他工法所不及的優(yōu)勢，但“金無足赤”，該工法亦有相應(yīng)的不足與短處。而為促使作業(yè)施工順利開展直至完成，相應(yīng)施工管理者務(wù)須牢牢掌握施工各階段的要點(diǎn)與難點(diǎn)，抓好細(xì)節(jié)，把好關(guān)鍵，立創(chuàng)優(yōu)質(zhì)項(xiàng)目造福民眾。

參考文獻(xiàn)

[1] 張耀軍.多跨地鐵車站洞樁法施工及控制技術(shù)研究[J].城市軌道交通研究，2019，22（5）：155-159.

[2] 孫斌，楊磊.石家莊地鐵洞樁法車站施工典型質(zhì)量問題分析與控制措施[J].工程質(zhì)量，2019，37（10）：23-28.

[3] 王新安.地鐵暗挖車站“PBA”洞樁法施工主要安全控制措施[J].技術(shù)與市場，2019，26（9）：115，117.