PBA工法施工技術(shù)在地鐵車站暗挖工程中的應(yīng)用

袁保山

（中鐵二十三局集團(tuán)軌道交通工程有限公司，上海 200000）

1 工程概況

本文選取某實(shí)際項(xiàng)目進(jìn)行分析，該車站結(jié)構(gòu)為兩層三跨地下島式，長209 m，呈南北分布，施工決定主體部位選用PBA法進(jìn)行施工。設(shè)計(jì)主體結(jié)構(gòu)寬、高分別為23.3、16.2 m。地鐵站所處位置地基主要是卵石層，水位約20.4～21.7 m，滲透性能較強(qiáng)。

2 工程重難點(diǎn)

2.1 土方開挖施工

項(xiàng)目周邊覆蓋大量建筑物，地基下包含大量雨水、電力、污水、燃?xì)獾仁姓芫€。為了保障周邊環(huán)境不受施工的干擾，施工前需要使用超前小導(dǎo)管地基進(jìn)行加固，確保地基結(jié)構(gòu)性能穩(wěn)定，控制施工引起的地基沉降等問題。

2.2 樁、柱體系施工

在PBA施工法中，樁、柱體系是一項(xiàng)非常關(guān)鍵的支撐結(jié)構(gòu)，該結(jié)構(gòu)受力狀況會(huì)因施工進(jìn)度的推進(jìn)有所不同。導(dǎo)洞空間有限，施工人員不易在有限的空間內(nèi)完成孔樁挖孔、吊放以及澆筑，施工難度極大。

2.3 二襯施工

施工過程中，施工人員應(yīng)注意將二襯施工和土方開挖施工交替同時(shí)開展，在開展二襯施工前需要先將前期所做的所有支護(hù)全部拆除，施工過程中應(yīng)實(shí)時(shí)進(jìn)行監(jiān)控，確保施工質(zhì)量達(dá)到設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)。

3 PBA工藝的原理、特點(diǎn)

3.1 原理

在PBA施工法中，P表示樁體、B表示梁體、A表示拱。該技術(shù)打造一個(gè)包含樁體、梁體、頂拱的支護(hù)結(jié)構(gòu)，分擔(dān)地基所承載的上方荷載。施工過程中，施工人員合理分配蓋挖法和分步暗挖法的施工，由上往下進(jìn)行開挖，開挖過程中配合進(jìn)行二次襯砌，確保整體結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定兼顧。該技術(shù)屬于一類典型的淺埋暗挖法施工，目前已被廣泛使用在地鐵車站項(xiàng)目中。

3.2 特點(diǎn)

通過制造樁體、梁體、拱形結(jié)構(gòu)，將其穩(wěn)固連接起來，提升整體結(jié)構(gòu)的受力能力，便于后續(xù)開挖過程中起到支護(hù)效果，該施工方法安全性能強(qiáng)、不易引發(fā)安全隱患。該技術(shù)施工方法靈活，能夠避免來自跨數(shù)、層數(shù)等因素的干擾，考慮地基的復(fù)雜性，可以根據(jù)實(shí)際需求確定具體的底部結(jié)構(gòu)。

施工人員在小導(dǎo)洞內(nèi)施工時(shí)，該技術(shù)能夠提升施工的安全性能，節(jié)省施工時(shí)間。對(duì)于扣拱后內(nèi)部，施工過程中無須加固地層，施工現(xiàn)場空間開闊，便于設(shè)備的駛?cè)?，更快捷地進(jìn)行排水、防水工作。通過直墻式法進(jìn)行施工時(shí)，能夠有效節(jié)省施工成本。使用該方法施工需要在環(huán)境中鋪設(shè)鋼筋進(jìn)行澆筑，會(huì)造成環(huán)境惡劣等不利影響。

3.3 適用范圍

項(xiàng)目所處地質(zhì)環(huán)境復(fù)雜，特別不同位置地層承載能力存在明顯差異，或地基下包含大量水資源、暗挖跨度較大；項(xiàng)目所處位置在道路主干道周邊，或項(xiàng)目周邊覆蓋大量建筑設(shè)施，施工易對(duì)周圍環(huán)境產(chǎn)生影響。

4 PBA法施工關(guān)鍵環(huán)節(jié)

4.1 超前小導(dǎo)管注漿

安裝拱頂前，需要借助超前小導(dǎo)管對(duì)地層進(jìn)行加固。根據(jù)項(xiàng)目實(shí)際情況，項(xiàng)目選用DN25普通焊管作為注漿管，管道長2 m，縱向按每3 m間隔擺放。施工過程中，施工人員必須確保不破壞周邊環(huán)境，依照邊注漿、邊開挖的方式向前有序推進(jìn)。

4.2 導(dǎo)洞施工

該項(xiàng)目中，車站主體結(jié)構(gòu)主要包含三大塊，即L1、L2、L3，同時(shí)包含三個(gè)豎井，通過豎井實(shí)現(xiàn)各個(gè)通道間的連接。施工時(shí)，施工人員從橫向通道內(nèi)進(jìn)入導(dǎo)洞開展工作，依照兩側(cè)臺(tái)階法進(jìn)行開挖，每階長度控制在3～5 m間。開挖時(shí)依照由上自下、由四周向中間的順序有序進(jìn)行，相鄰與上下導(dǎo)洞間的開挖必須交錯(cuò)開，交錯(cuò)距離控制在15 m左右，保障施工環(huán)境的安全。

（1）洞土方開挖。

該項(xiàng)目中，主體結(jié)構(gòu)部位共計(jì)包含8個(gè)導(dǎo)洞，分兩層分布，上層處于卵石層區(qū)域，該區(qū)域易出現(xiàn)群洞效應(yīng)等問題。施工過程中，應(yīng)盡可能降低地表沉降發(fā)生的可能性，施工人員嚴(yán)格依照設(shè)計(jì)方案的規(guī)定開展施工，科學(xué)把控各項(xiàng)指標(biāo)。

施工至導(dǎo)洞斷面部位后，每次向前開挖的長度都應(yīng)控制在0.5 m左右，開挖過程中，施工人員需要提前預(yù)留核心土，核心土縱向長度控制在2 m左右。上下臺(tái)階之間的開挖應(yīng)交錯(cuò)開，交錯(cuò)量為1倍洞徑左右。

（2）初支背后回填注漿。

初支背后回填過程可選用3.25 mm×42 mm的導(dǎo)管，導(dǎo)管分布在起拱線上方3 m、邊墻3 m，縱向間距控制在3 m，灌注漿液選擇水泥漿液。

施工人員在導(dǎo)洞內(nèi)開挖一個(gè)環(huán)狀后，以0.1～0.3 MPa的壓力進(jìn)行注漿，直至漿液流出開挖面，結(jié)束注漿。

4.3 樁、柱體系施工

（1）人工挖孔樁施工。

邊項(xiàng)目中共計(jì)包含377根邊樁，進(jìn)行施工時(shí)借助跳樁施工的方法，相鄰三個(gè)樁體間開挖一次，直至所有樁體混凝土強(qiáng)度大小相等后，開始進(jìn)行下一個(gè)樁體的開挖，能夠更好地控制開挖的最終質(zhì)量。在導(dǎo)洞內(nèi)挖孔時(shí)，應(yīng)將前期所做的支護(hù)全部拆除，添加鎖口圈。

洞孔口加強(qiáng)措施如圖1所示。

圖1 人工挖孔孔口處加強(qiáng)措施（單位：mm）

（2）鋼管柱施工。

項(xiàng)目共計(jì)包含92根Φ900鋼管柱，長度約12 m，施工人員當(dāng)對(duì)中洞進(jìn)行二襯時(shí)，嚴(yán)格依照自下而上、分層分段施工的方法有序進(jìn)行。鋼管柱是關(guān)鍵的承載結(jié)構(gòu)之一，安裝過程中應(yīng)嚴(yán)格控制質(zhì)量，例如柱腳、柱帽、頂縱梁連接節(jié)點(diǎn)、柱體整體垂直度等是否滿足設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)。在施工過程中，施工人員借助專門的吊裝設(shè)備進(jìn)行吊裝，各個(gè)鋼管柱拼接完成后，應(yīng)嚴(yán)格檢測其位置、垂直度能否滿足設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)。

（3）頂縱梁施工。

對(duì)于暗挖逆作法而言，頂縱梁是結(jié)構(gòu)中最關(guān)鍵的承載構(gòu)件，其主要由人工挖孔樁、鋼管柱組合而成。施工人員可借助提前預(yù)留的鋼筋將其與拱部二襯鋼筋緊密連接起來，借助預(yù)埋的鋼板、螺栓和下端的鋼管柱緊密連接起來。

①施工人員需要為頂縱梁兩端提前埋設(shè)鋼筋，將其與拱部鋼筋、鋼筋接駁器相連，起到全面支護(hù)的效果，保護(hù)防水層結(jié)構(gòu)完整[1]。

②頂縱梁的斷面屬于花籃式斷面結(jié)構(gòu)，結(jié)構(gòu)復(fù)雜、密度高，澆筑前要按照隔孔澆筑的方法，充分振搗，確保各個(gè)部位混凝土灌注均勻。

（4）底縱梁及條形基礎(chǔ)施工。

下層、橫向?qū)Ф词┕そY(jié)束后，可開始對(duì)邊洞、橫導(dǎo)洞進(jìn)行施工。相較之前的施工工序，底縱梁與底板的施工難度較低，施工人員需要提前埋設(shè)定位桿，調(diào)節(jié)基板的精度等，保障施工有序進(jìn)行。

4.4 扣拱施工

（1）初支扣拱土方開挖。

扣拱施工在PBA法中是較核心的施工工序之一，上側(cè)小導(dǎo)洞頂縱梁、樁頂冠梁和邊拱梁全部回填結(jié)構(gòu)，所有參數(shù)指標(biāo)滿足設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)后，開始該項(xiàng)施工。施工過程中采取臺(tái)階法，為了確保土體結(jié)構(gòu)穩(wěn)定、避免出現(xiàn)群洞效應(yīng)，開挖前應(yīng)預(yù)留核心土、先進(jìn)行中拱部位的開挖，再向兩側(cè)開挖。

（2）初支扣拱細(xì)部節(jié)點(diǎn)。

使用PBA施工法進(jìn)行施工過程中，格柵鋼架連接部位節(jié)點(diǎn)的處理狀況，決定初期支護(hù)的質(zhì)量。

格柵鋼架的結(jié)構(gòu)如圖2、圖3所示。

圖2 主拱鋼架E節(jié)點(diǎn)構(gòu)造（單位：mm）

圖3 主拱鋼架G節(jié)點(diǎn)構(gòu)造（單位：mm）

（3）二襯扣拱施工。

施工人員進(jìn)行二襯施工時(shí)，可借助跳槽逐段施工的方法進(jìn)行施工，施工前將導(dǎo)洞周邊的墻體全部拆卸，在其周邊鋪設(shè)防水層，對(duì)二襯結(jié)構(gòu)進(jìn)行澆筑，按照先中跨頂拱后中拱的順序依次開展。施工過程中，施工人員需要在頂縱梁間安設(shè)鋼拉桿，以便后續(xù)施工的開展。暗挖法二襯施工與土方開挖需要交替進(jìn)行，即待拱部開挖完成后先對(duì)其部位進(jìn)行二襯，待其強(qiáng)度達(dá)到設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)后，才能開始中板底、中縱梁等部位的施工與二襯。

5 結(jié)語

綜上所述，隨著城市軌道交通項(xiàng)目不斷增多，PBA施工法的使用頻率增加，特別是在大跨度雙層暗挖地鐵站項(xiàng)目中，該方法能夠優(yōu)化內(nèi)部結(jié)構(gòu)布置，打造穩(wěn)定的支護(hù)結(jié)構(gòu)，相較其他施工方法具有更顯著的優(yōu)勢。