PBA 车站中大跨度顺逆作相结合的纵横向交叉扣拱风道施工技术

俞 民

（中铁十五局集团第五工程有限公司，天津 300131）

0 引言

随着现代轨道交通施工技术的发展，越来越多的地铁车站结构在受到场地限制、道路通行等前提条件影响下，采用 PBA 法进行施工，而车站风道作为地铁车站的附属结构，往往独立与车站结构（在车站旁侧）采用明挖或盖挖逆作、顺做法施工，最后通过车站预留接口与车站实现连通。本文所述工程的达官营站 2# 风道在选址时，受到了施工场地的局限性（车站两侧为高层建筑居民楼小区，周边分布雨、污水方沟、热力隧道、燃气、上水等重要管线）的限制。而且 2# 风道要兼做盾构机接收通道，需要在地下空间内与车站的主体结构联合施做，其工序转换繁多，施工工艺复杂，在国内同行业施工中较为罕见。因此，在施工过程中要采取合理的施工方法，既要保证周边管线风险和自身风险的安全可控，又要保证结构的施工质量。本文以北京地铁 16 号线达官营车站与 2# 风道结合部位的施工为例，通过对施工技术的研究探讨，以期为其他类似工程的施工提供借鉴和参考。

1 工程概况

北京地铁 16 号线达官营站 2 号风道位于北京市三里河南延路与广安门外大街交叉处的西北角，2 号风道采用“PBA”8 导洞（车站侧 29 轴）+“PBA”2 导洞（风道侧 30 轴）+CD 法（初支扣拱进洞）施工，29 轴（车站侧）采用顺做法施工，30 轴采用逆作法施工。风道结构宽 11.9～14.4 m、高 23.3 m，为 3 层单跨拱形直墙结构，结构覆土厚约为 12.1～12.7 m。风道平面图如图 1 所示。

图1 风道平面图

结构拱顶由钢格栅+喷射混凝土的初期支护和模筑钢筋混凝土的二次衬砌构成，两次衬砌之间设柔性防水层；PBA 工法主体结构边桩采用灌注桩（Φ1 200@1 500），此桩起支护土体作用兼做承载力桩基，承受暗挖逆筑法顶拱脚竖向压力；灌注桩与结构内衬墙组成复合墙结构，两者之间设置防水层。拱顶位于卵石圆砾层、底板位于强风化砾岩。侧墙厚度 0.9 m，顶拱厚度 0.9 m，底拱厚度 1.3 m，中板厚度 0.6 m。二衬顶拱、顶纵梁等外围结构构件混凝土等级为 C 40，抗渗等级 P 10，二衬底纵梁、底板及风道侧墙等外围结构混凝土等级为 C 40，抗渗等级为 P 12。结构断面如图 2、图 3 所示。

图2 风道标准断面图（单位：mm）

图3 车站标准横断面图（单位：mm）

2 主要施工方法

2.1 桩柱体系施工

2 号风道采用 PBA 法施工，与达官营站连接部分设置 4 根立柱分别与车站的 A～D 轴重合，柱顶纵梁与车站的顶纵梁联合浇筑，车站范围外的 2 号风道北侧墙在高通道范围内采用临时侧墙作为支撑体系，2# 风道的南侧侧墙采用在小导洞内施工挖孔桩作为支撑体系［1-3］。主要施工工艺流程图如图 4 所示。

图4 2 号风道桩柱体系施工工艺流程图

2.2 风道竖井二衬结构施工

待达官营站 L3 一期竖井高通道及二期竖井的桩柱体系全部施工完成后，组织竖井的二衬结构施工，施工前进行竖井清底，清底后，采用顺做法先浇筑竖井底板，然后在竖井内分层搭设满堂碗扣支架，从下向上依次进行混凝土浇筑［4］。

2.2.1 竖井结构概况

2 号风道大竖井由达官营站 L3 一期和二期竖井联合组成，竖井初支结构为 35 cm 厚 C20 喷射混凝土，采用倒挂井壁法前期已施工完成，结构净空尺寸为 16.69m×4.5 m，中间设 3 道临时横向中隔壁支撑，二衬施工前南北向各 1.5 m 范围内采用砖砌体进行回填处理（见图 5、图 6）。

图5 竖井暗挖结构概况图（单位：mm）

图6 竖井结构尺寸及施工步序概况图（单位：mm）

竖井二衬结构净空为 11.932 m×2.7 m，结构总高度为 25.354 m，顶板厚度为 0.9 m，负一层、负二层中板厚度为 0.6 m，底板厚度为 1.5 m，侧墙厚度为 0.9 m，采用模筑钢筋混凝土结构，从下向上分 7 步浇筑完成，最大侧墙浇筑高度为 7.712 m。

2.2.2 竖井基底清理及施工准备

竖井结构施工前对基底进行人工清理，将淤积的渣土清理干净，并用水对基底面进行冲洗，冲洗完成后进行中线复核，复核无误后报请监理工程师检查。同时安排测量人员检测风道底板、侧墙的净空尺寸，根据测量结果对基底初支进行找平处理，清除凸出物。准备好结构施工的防水材料、钢筋、钢筋接驳器、模板等。精确测设竖井中线和控制标高，定出准确位置。提前收集监测数据，拆撑前做好初始数据的收集和分析，根据数据分析结果及时进行调整分段拆撑的长度［5-7］。

2.2.3 竖井临时中隔壁支撑拆除

竖井结构施工时，拆撑严格按照衬砌步序进行，拆除时搭设临时拆撑脚手架平台，依次从下向上进行支撑拆除。根据底板、侧墙、中板、顶板与初支结构临时中隔壁的位置关系进行破除，待底板强度达到设计强度后，纵向拆除负 3 层侧墙范围内 3 道临时竖井临时中隔壁，拆撑过程中加强监测，根据监测数据及时调整拆撑高度。拆撑完成后及时施作负 3 层侧墙，待负 2 层中板浇筑完成后再拆除负 2 层侧墙支撑，依次对中隔壁支撑拆除，直至顶板施工完成。拆撑时根据施工步序严格控制拆除高度，临时中隔壁拆除时在底板、中板上满铺木板，避免大块凿落，砸坏已浇筑的混凝土面［8］。

2.2.4 竖井模板支架搭设

竖井每个节段拆撑结束后，及时将拆除的型钢及虚渣外运，外运完成后基底清理干净，在基底自下而上搭设侧墙模板内支撑架（兼作防水、钢筋施工平台）。

竖井南北两侧分别设计 1.5 m 范围的砖砌体回填，砌体施工时与模架体系同步自下而上进行，兼做南北侧模架的侧向支撑［9］。

竖井顶板及侧墙模板均采用 15 mm 厚木胶板，主肋和次肋采用方木，次肋为 100 mm×100 mm 方木，顶板、中板、侧墙间距都按 200 mm 布设；主肋为150 mm× 150 mm 方木，布设间距同脚手架立杆横向间距，顶板及中板南北向铺设，东西向间距为 600 mm，侧模支撑体系间距同脚手架步距为 900 mm，局部调整为 600 mm（靠近顶板及中板节点处）。

竖井支架内支撑架采用 JGJ 130-2011《建筑施工扣件式钢管脚手架安全技术规范》中规定的Φ48.3 mm×3.6 mm 扣件式钢管脚手架，分层搭设，最大搭设高度为 9.86 m（负三层），脚手架立杆南北向纵距为900 mm，东西向横距为 600 mm，横杆步距为 900 mm，局部调整为 600 mm。支撑体系图如图 7 所示。

图7 竖井南北向断面支撑体系图（单位：mm）

2.2.5 竖井防水施工

竖井防水采用 400 g/m2土工布，及 1.5 mm厚高分子自粘胶膜防水卷材，防水施工前先对基面进行处理，验收合格后再敷设防水卷材。

底板防水在竖井清底、基面处理完成后进行铺设，铺设完成后，预留侧墙节高甩槎，浇筑 5 cm 厚的混凝土保护层，在保护层上进行底板的钢筋、模板及混凝土施工。

侧墙防水施工在内支撑架平台上进行，平台搭设完成后周边留设不小于 1.2 m 的作业空间，并在悬挑的脚手架上分层铺设脚手板，依次从下向上铺设，按施工工序要求分别在负 3 层中板、负 2 层中板、负 1 层顶板以上位置分别设置甩槎接头，并做好保护措施，便于下一步工序的衔接。施工时注意，中隔壁临时支撑拆除后，需要割除突出的钢筋头，用砂浆找平铺设基面，再铺设防水层［10］。

2.2.6 竖井钢筋施工

钢筋加工在外挂换乘厅地面的加工场地进行，加工时提前计算好下料长度，根据每个节段的施工高度，预留出钢筋接头位置，钢筋接长采用直螺纹套筒接驳，提前加工好丝扣，并做好丝头保护，加工完成后从加工场运至 L3 施工场地，采用桥式起重机集中调运至井下作业平台上。

侧墙钢筋安装时，在平台上放样出侧墙轮廓线，依该轮廓线来控制钢筋的内外保护层。根据技术交底先绑扎外侧侧墙钢筋，再绑扎内层钢筋，最后绑扎中板钢筋，钢筋施工完成后，及时报请监理工程师检查，侧墙钢筋的接长采用直螺纹连接，施工时预留接头部位要相互错开，钢筋在施工中要保护好防水层不被损坏。绑扎钢筋同时做好施工缝清理和施工缝防水细部施做等工作［11］。

2.2.7 竖井模板安装

侧墙钢筋安装完成后开始安装侧墙模板，模板采用 18 mm 厚的木胶板，并与 10 cm×10 cm 方木钉实，模板长边延竖井侧壁水平方向，短边竖向放置，短边搭接处必须支垫方木且与方木用钢钉钉牢，检查好模板拼缝、错台满足要求后，在平台上放出模板外轮廓线，安装模板，安装后吊线锤检测好侧模的垂直度，并与模架柱肋方木顶紧，报监理工程师验收合格后浇筑侧墙混凝土。

中板和顶板模板直接在各段架顶直接安装，安装时严格控制顶面高程和平面位置，并检查好接缝的严密性，检查合格后绑扎钢筋浇筑混凝土［12］。

2.2.8 竖井混凝土浇筑

混凝土浇筑前，将泵管从 L3 竖井口分节接至底板浇筑面，以后随浇筑进度分节向上拆除，输送口处布置3 m 长橡胶软管，人员、振捣设备全部到位后，再申请浇筑混凝土。采用商品混凝土浇筑，混凝土运输车运至施工现场检验混凝土的各项性能指标合格后，采用车载泵泵送入模。

浇筑时防止偏压较大，按提前规划好的浇筑顺序，分层对称循环浇筑，均匀布料，严禁单部位浇筑高度过高，对模板形成偏压，分层浇筑厚度不超过 50 cm，每小时浇筑高度≤ 0.5 m（根据模板支架承载能力计算确定）。

混凝土采用插入式振捣棒振捣，振捣时根据振捣棒的功率影响半径，合理确定插入间距，防止产生漏振、过振。振捣时派专人检查模板支撑系统的稳定情况，如发现顶托丝杆松动及时进行紧固。

2.2.9 模板及支架拆除

侧墙模板在混凝土强度能保证其表面及棱角不因拆除模板而受损后即可拆除，梁和中板顶板的模板必须待混凝土强度≥ 75 % 以后才能拆除。

2.3 顺作施工高通道内梁、柱、拱体系

车站桩柱体系施工完成后，自下而上采用顺作法施工高通道内梁柱体系，施工时先对第 6 层横通道临时仰拱初支面进行清理，然后进行钢筋混凝土条基施工，条基施工完成后，对第 5 层横通道仰拱进行换撑施工，将支撑换至底纵梁顶部，沿车站横向浇筑 29 轴车站底纵梁及风道底拱甩槎，并预埋 4 个立柱钢筋甩筋。然后分两次浇筑 A-D 轴立柱，并预留中板及夹层板接茬，浇筑至顶纵梁底标高后，将顶纵梁部位第 1 层高通临时仰拱换撑至顶纵梁底，然后浇筑顶纵梁并向 28 轴方向预留车站横向二衬扣拱甩筋，向 29 轴方向预留风道纵向扣拱甩筋，最后浇筑顶纵梁顶异形冠梁，顺做梁柱体系施工完成。工艺流程及断面如图 8 所示。

图8 梁柱体系顺做流程图

2.4 PBA 法施工 28-29 轴车站横向扣拱

在高通道内梁柱体系施工完成后，意味着高通道内顺作支撑体系施工完成，通过通道顶纵梁预留接茬和 28-29 轴顶纵梁预留接茬联合进行“T”字型浇筑，将风道和车站的桩柱体系结合浇筑为整体，然后进行 PBA 车站 28-29 轴部位的小导洞初支扣拱施工，施工完成后将 28-29 轴小导洞中隔壁拆除，采用台车进行横向二衬扣拱模筑混凝土施工，施工时与风道顶纵梁预留的钢筋接头进行有效连接，浇筑完成后 28-29 轴形成整体支撑体系，即可进行逆作法施工风道的二衬扣拱、30 轴侧墙及底拱。

2.5 逆作法施工风道二衬扣拱、30 轴侧墙及底拱

第一步：待高通道内条基、梁柱体系及拱部高通道内异型冠梁先期施做完成后，风道南侧导洞采用上下台阶法先施工导洞①，然后滞后导洞①工作面约 10 m，施工导洞②（见图 9）。

图9 第一步施工步序图图

在导洞①内施工条基，在上、下导洞内施工挖孔桩及桩顶冠梁（挖孔桩按跳孔施工，隔 3 挖 1，导洞①拱部开孔时仅凿除初支混凝土，格栅钢筋不切断）。边桩外侧与导洞间采用 C20 混凝土回填，在②导洞内施作部分主体初期支护，初期支护与小导洞间的空隙采用 C20 素混凝土回填。

第二步：施工洞室 Ⅰ、Ⅱ 拱顶超前支护结构，并注浆加固地层。台阶法开挖（台阶长 3～5 m）导洞 Ⅰ，施做中隔壁后（CD 扣拱），快速施作钢格栅混凝土铺底（钢格栅与高通道初期支护节点板有效连接）；然后台阶法开挖 Ⅱ 土体（滞后导洞 Ⅰ 不小于 10 m，施工过程中不破坏导洞②初支结构），施工顶拱初期支护，快速施作钢格栅混凝土铺底（钢格栅与导洞②初期支护设置节点板有效连接）。施工时开挖步距同格栅间距，并加强监控量测（见图 10）。

图10 第二步施工步序图

第三步：导洞Ⅰ、Ⅱ 贯通后，由车站向竖井方向分 6 m 每段，凿除小导洞②及高通道内部分初期支护结构，施工风道结构拱部二衬，施工过程中加强监控量测（见图 11）。

图11 第三步施工步序图

第四步：待拱顶混凝土达到设计强度后，沿风道纵向分为若干个施工段，在每个施工段分层开挖土体至第一层中板（边开挖边施工桩间网喷混凝土及切割掉挖孔护壁），分段施工中板梁，并施工侧墙防水层、保护层及侧墙（见图 12）。

图12 第四步施工步序图

第五步：待第一层中板混凝土达到设计强度后，沿风道纵向分为若干个施工段，在每个施工段分段跳挖土体至第二层中楼板（边开挖边施工桩间网喷混凝土及切割掉挖孔护壁），分段施工此中板，并施工侧墙防水层、保护层及侧墙。跳挖土体净距≥ 10～15 m，所开挖的土体范围≤ 6 m（见图 13）。

图13 第五步施工步序图

第六步：待中板混凝土达到设计强度后，沿风道纵向分为若干个施工段，在每个施工段分段跳挖土体至临时支撑基底以下（边开挖边施工桩间网喷混凝土及破除挖孔护壁、高通道初支、挖土过程中不拆除导洞边墙），快速架设钢支撑。跳挖土体净距≥ 10～15 m，所开挖的土体范围≤ 6 m，根据监测情况，必要时加设临时钢支撑（见图 14）。

图14 第六步施工步序图

第七步：支撑架设完毕后，沿风道纵向分为若干个施工段，在每个施工段分段跳挖土体至基底（边开挖边施工桩间网喷混凝土及破除挖孔护壁、下导洞、通道初支、挖土过程中不得拆除导洞边墙），分段快速施做底板初支格栅铺底（注意钢格栅与小导洞初期支护设置节点板有效连接），铺设底板及侧墙防水层，浇筑底板及下边墙结构。跳挖土体净距不得小于 10～15 m，所开挖的土体范围≤6 m，根据监测情况，必要时加设临时钢支撑至车站范围内风道施工完成（见图 15）。

图15 第七步施工步序图

3 结论

本文通过对北京地铁 16 号线达官营车站 2# 风道超高超宽断面、复杂体系下施工技术的研究，通过采取合理的施工方法，在满足结构要求的前提下，最大限度地避免了施工风险，希望为其他类似工程的施工提供借鉴和参考。Q