地鐵PBA暗挖車站臨近地下建構筑物施工方法及注意事項

韓燕

中國鐵路設計集團有限公司 天津 300142

在開展地鐵車站臨近地下建構筑物暗挖施工時，注意對PBA施工技術進行應用，可以起到保障結構安全、臨時工程量小、保護周圍環境等的作用。然而受到PBA技術了解不全、技術要點把握不足、施工過程管控不到位等因素影響，導致地鐵車站臨近地下建構筑物暗挖施工質量無法得到保障。需要加強PBA施工技術研究與分析，并結合工程項目實際情況，嚴格遵照施工工藝進行規范操作，同時加強施工過程監督管理，確保整個施工作業安全、高效和順利的完成[1]。

1 PBA施工技術的基本概述

1.1 內涵

PBA施工技術就是將傳統明挖施工方法和暗挖施工方法相結合起來。在地面不具備施工挖孔樁結構時，可以將明挖施工的挖孔樁、梁等轉入到地下進行，簡單來說就是在地下提前暗挖好施工導洞，并在其中作挖孔樁、冠梁，然后施作主體頂拱，使邊樁、冠梁和頂拱共同構成樁、梁、拱支撐框架體系，承受施工過程的外部荷載，最后在頂拱和邊樁保護下，逐層進行土體開挖作業，形成永久承載體系，再進行車站內部施工。

1.2 工序

PBA施工工序包括：（1）施工小導洞。執行是要通過橫通道進入主體，然后按照設計的位置施作小導洞。在進行開挖施工時，應該先對所在區域進行測量放樣，然后根據所掌握信息，對小導管進行布設和注漿施工，以實現對地層的加固處理。另外，在開挖過程中還要注意對支護工作引起高度重視，并提前做好相應量測工作。（2）施工下導洞基底。在完成下導洞以后，要對導洞的基底進行有效處理，然后對底縱梁和部分底板結構進行施工，涉及到的鋼管混凝土柱也要進行測量和定位[2]。（3）人工挖孔樁和鋼管混凝土柱作業。對于人工挖孔樁，可以從上邊導洞內往下邊導洞進行，然后對樁頂梁進行澆筑施工。同時，根據前期測量所得結果，對人工挖孔樁施工位置進行確定，再吊裝鋼管柱作鋼管混凝土柱，最后對樁頂冠梁、頂縱梁等進行澆筑作業。（4）頂拱結構施工。針對主拱拱頂，可以采用小導管注漿法對地層進行加固處理，然后對主體結構的上部土體進行開挖施工和澆筑作業。對于兩邊拱，則要采用對稱方法進行開挖，執行時還要注意控制好中拱和邊拱之間的距離，待完成邊拱初支工作以后，就可以對防水層進行鋪設，并對邊拱進行澆筑[3]。

2 地鐵PBA暗挖車站臨近地下構筑物的施工要點

2.1 導洞開挖

在對導洞進行開挖作業之前，要注意把握各個開挖導洞之間的相互影響，然后對導洞開挖的順序進行確定，避免周圍環境穩定性遭受到不良的影響，見圖1。具體作業時，可以按照先上后下和先外后內的原則，對導洞進行開挖施工，然后利用監控系統對導洞開挖現狀及相關參數進行監測和把握，并根據所掌握信息對導洞開挖作業方案進行優化調整，以促進整個施工作業安全順利的完成。另外，各導洞間無論是橫向，還是縱向，都要將彼此距離控制在15m左右，并盡快建立支護形成閉環，防止變形、沉降施工問題發生。

圖1 導洞施工

2.2 導洞鉆孔樁施工

在小導洞空間內進行深鉆孔灌注樁施工，要注意對現場作業環境進行勘查和了解，然后根據現實情況選擇合適的鉆機設備進行成孔施工。通常情況下，鉆孔樁的孔徑多為800mm或1000mm，高度介于18～25m之間。實際作業可以采用擊鉆成孔的方式，若整個過程出現樁間距過小的情況，就可以對成孔質量帶來不利的影響。這時候就可以利用改型鉆機，嚴格按照由內而外跳開施工順序進行鉆孔樁作業，并利用高壓風對沉渣過厚問題進行處理。

2.3 逆作結構防水和混凝土澆筑作業

由于在縫隙處進行逆作結構施工極容易受到空間有限的影響，進而無法保障縫隙防水質量，因此要對逆作結構混凝土澆筑和防水作業引起極大關注，避免為工程施工埋下諸多安全隱患。實際作業時，可以對施工縫隙進行提前預留，并確?？p隙形狀為斜縫或臺階狀，這樣進行混凝土澆筑作業才會更加方便快捷。另外，嚴格遵照多道設防原則，有效運用預埋注漿管和遇水膨脹嵌縫膠，對逆作結構進行防水施工處理，最終保證施工安全與質量。

2.4 主體結構扣拱施工

在開展主體結構施工時，極容易受到周圍環境影響，導致安全質量問題出現。并且在地鐵工程中，單個主拱開挖跨度有時候就能達到10m以上，雙側主拱對稱開挖跨度則能達到20m以上，若主拱之間缺乏必要的支撐，勢必會對施工安全穩定帶來極大的影響。這時候就可以采用分部開挖方法，對主體結構進行施工作業，使開挖地層可以盡快的閉合成環，見圖2。對于將要接近主體結構的頂部管線，要對水平探孔排水進行有效利用，并注意對主體結構頂部拱頂和管沉降距離進行監測分析，必要情況下還可以采用超前支護措施，增強結構穩定性和防止安全事故發生。

圖2 主體結構扣拱

2.5 交叉口施工作業

對于地鐵工程交叉口，會受到荷載轉換復雜的影響，導致結構失穩問題出現。實際作業時，就可以對交叉口采用組合拱梁結構，并使鋼筋混凝土拱腳支承在縱梁上面。針對水平梁，可以使之與初期支護格柵進行有效連接，并在這過程中實現荷載有效分配。對于側向開口開挖主拱，可以采用加強環和臨時豎撐的措施，使加強環拱腳支承在縱梁上。另外，有效運用管棚對側向開口進行注漿和加固施工，并在開挖主拱時，在導洞壁上設置兩排臨時豎撐，待開挖主拱支護15m左右，就可以進行組合拱梁結構施工。

3 實際工程案例分析

3.1 工程概況

某地鐵車站為雙柱三聯拱雙層島式站臺車站，車站全長為190m，標準段寬為20.5m。該地鐵車站總共設置了2個風道、3個出入口和2個安全疏散通道。在開展地下構筑物暗挖施工作業之前，對地區地質環境進行細致勘查，發現工程場地地層可以劃分為人工堆積層、第四紀新近沉積層、第四紀新世沖洪積層和第三紀碎屑層四大層，土層包括粉土、粉細砂、圓礫、卵石圓礫、礫巖和泥巖。另外，在勘查過程中發現有上層滯水情況，主要原因是擬建場地現狀有市政綠化地，對地下水進行勘查，發現地下水類型主要為層間潛水，水位處于12.5～18.0m之間，并且會受到下伏隔水層基巖面起伏變化影響。

3.2 施工方法

在有效掌握該地鐵工程基本情況和地質勘查信息以后，決定對車站采用PBA方法進行施工。實際作業需要先施工導洞，并在導洞內對圍護邊樁、中柱、底梁和頂梁進行施工作業，待完成這些工作以后，再對拱頂結構進行作業，使之形成較為完整和穩定的受力體系，并完成對地鐵車站主體結構的施工。同時，為使整個工程施工安全順利的完成，就要盡快的形成樁柱梁體系，簡單來來說就是從豎井進入8個導洞施工，在完成導洞內條形基礎、圍護樁、底縱梁等承載結構和傳力結構施工以后，再遵循由上至下原則對車站結構進行逆筑，涉及到的內容包括頂拱初期支護、站廳層、站臺層等。

3.3 作業過程

該地鐵工程采用PBA方法進行施工，作業過程是：（1）主體交叉口施工。由于交叉口處荷載轉換較為復雜，實際作業容易引發結構失穩問題，因此在開展土體開挖作業之前，就采用了大管棚進行超前支護施工，以起到加固地層的作用。同時，在扣拱之前，在橫通道內設置了加強環梁，極大降低了結構失穩問題發生機率。（2）小導洞施工。在該工程項目中，小導洞數量有8個，并且上層小導洞主要存在粉砂層和圓礫層中，要防止開挖作業時出現地面沉降情況，就要遵循管超前、短開挖和強支護原則進行施工組織設計。執行時，可以先進行下導洞施工，然后再開展上導洞施工，這樣就可以起到減小群洞效應的效果。導洞開挖作業可以采用臺階法，操作中要注意對上臺階留核心土，并將左右導洞掌子面錯開10m左右，針對臺階的長度也要控制在3～5m以內。另外，對于超前支護可以選用φ32超前小導管，并將環向間距控制在0.3m以內，支護采用的是格柵鋼架，砼噴射厚度為30cm。（3）圍護樁施工。在有效了解施工現場情況以后，選擇機械成孔方式進行灌注樁施工，并注意在完成成孔工作以后，進行排水通風處理。同時，考慮到到洞內進行圍護樁施工，作業空間十分狹小，因此對鋼筋籠進行吊裝時就可以采用分節方式進行，對于節間則可以使用簡單方便機械進行安裝操作，這樣才能提高施工效率和保障安裝質量。（4）底縱梁、鋼管柱和頂縱梁施工。在完成中導洞施工以后，就可以對底縱梁進行分段澆筑作業，長度應該控制在12～20m以內，對于防水層也要引起注意，以實現對其的保護。而鋼管柱是車站的重要承載結構，若中柱與邊樁出現了不均勻沉降的情況，也就容易引發安全問題。這時候就可以開展鋼管柱施工，實際操作要對鋼管柱與頂縱梁、底縱梁等的連接節點引起注意，然后在上層導洞內分節進行吊裝，各節之間則使用高強螺栓進行連接處理。對于鋼管柱內可以使用微膨脹混凝土進行澆筑，待澆筑到柱頂縱梁時就可以停止，并鑿除多余的混凝土。最后對頂縱梁進行施工，可以利用腳手架作為支撐，并御用工字鋼傳力到基底的方法進行操作，待完成工作以后進行分層澆筑，直到保證頂縱梁頂部填充密實為止。（5）扣拱施工。作為該地鐵工程PBA施工的重要環節，實際作業要將注意力放在初期支護扣拱和二次襯砌扣拱上面，執行時可以在小導洞破除以后，以底板為基礎進行分段施工，注意分段位置要與頂縱梁施工縫保持一致。另外，澆筑作業時要先對邊拱進行澆筑，然后對中拱進行澆筑，待強度達到70%以后，采對支撐桿件進行有效拆除。

3.4 注意事項

由于PBA方法在該地鐵車站工程施工中運用，涉及到的內容及環節非常多，實際作業也容易受到多方面因素影響，導致工程施工面臨諸多安全質量隱患。因此要使整個工程施工安全順利的進行，并切實保障最終施工質量，就要注意以下事項：（1）加強前期勘查作業。在開展地鐵PBA暗挖車站施工之前，可以安排專門的人員進入到施工場地，對現場地質水文情況和周圍環境進行仔細地勘查和了解，并結合勘查所得數據信息對整個工程地質狀況做出科學的評價，進而為后續施工奠定良好的基礎。（2）制定科學施工方案。在完成前期勘查作業以后，就可以根據掌握信息資料和工程施工實際要求，對科學合理的施工方案進行制定。執行時要先對PBA施工流程進行細致梳理，并將勘查所得信息和工程施工設計圖內容引入其中，對相應施工內容及環節進行科學調整，使之更加契合施工環境與條件。針對出現的不合理情況，也能在施工作業之前提出來，并在加強溝通和提出相關建議以后，使制定施工方案更加貼合實際，后續施工作業也能高效的進行。（3）落實技術交底工作。地鐵暗挖PBA車站臨近地下構筑物施工，包含內容有很多，比如主體交叉口施工、小導洞施工、底縱梁施工等。對于不同內容需要遵循工藝流程和使用施工技術存在較大的差異，要使整個施工高效率和高質量的完成，就還要深化落實好技術交底工作。執行時可以組織施工人員參與到工作會議當中，并引導工作人員對工程施工圖紙、制定施工方案、采用工藝技術等進行系統性地了解、分析和討論，在深化施工人員對具體施工內容及工藝技術操作環節了解的基礎上，后續作業也能嚴格遵照執行。針對施工過程可能發生的安全、質量問題，也能提前了解和制定相應解決方案，避免對整體施工帶來更大的影響。（4）加強施工過程管控。要切實保證工程施工安全與質量，還要對整個施工過程進行嚴格的管理。執行時可以利用現代信息技術，對實際施工進行動態化監控，并根據監測獲得數據信息，對施工過程潛藏的安全、質量隱患進行提前預測、分析和處理。另外，在完成各項內容施工以后，也要及時組織人員進行質量檢驗，待確定達到施工要求以后，再繼續下一項內容施工，通過層層管控也能及時發現與解決存在的各項施工問題。

4 結語

在開展地鐵工程施工時，經常會遇到車站臨近地下構筑物施工的情況，由于開展開挖作業極容易對周圍土層造成擾動，進而引發沉降、塌陷等問題，因此實際作業就可以考慮對PBA施工方法進行運用。通過進行小導洞施工、圍護樁作業、底頂縱梁施工等，構成完整穩定的受力體系，促使車站臨近地下構筑物施工安全順利的完成，相應施工質量也能得到有利保障。