暗挖地铁车站PBA工法边桩施工分析

吴阳

(中铁七局集团第二工程有限公司 辽宁沈阳 110000)

随着城市化进程的不断发展，城市轨道交通也在快速地发展。地下轨道交通建设多修建于城市区域，对临近建筑物、地下管线、城市交通造成一定的影响，因此出现了一种新的施工方法——洞桩法。暗挖洞桩法（Pile-Beam-Arch-method，PBA）是一种灵活多变的施工方法，可以建造具有不同结构层数和距离的车站[1-2]，能更好地适应复杂的地下环境，有效地降低施工对周边环境的影响，因此被广泛应用于环境复杂的地铁车站修建中[3]。张嘉树等人[4]通过有限元分析，对洞桩法地铁车站边桩变形进行了研究，研究表明：边桩在外侧土压力的荷载下会向车站内部发生偏移。鲍凯等人[5]对单层导洞车站进行了桩基沉降计算，提出了单层导洞洞桩法车站边桩的计算方法。袁羊扣等人[6]基于修正-荷载结构模型并结合实测数据对边桩变形进行了研究，研究表明：修正后的结构模型对边桩的计算与实测数据较为吻合。边桩施工是洞桩法施工中的重点，基于此，本文以实际工程为依托，对边桩主要施工技术进行研究，以保障施工安全进行。

1 工程概况

三好街站为暗挖岛式站台车站，车站有效站台宽度14 m，车站主体为地下双层三跨度结构，由柱、梁、拱等构件组成，采用竖向结构受力体系。车站总长220.7 m。标准段宽度为22.7 m，标准段高度为15.6 m，顶板覆土厚度约7.0 m，车站采用PBA工法施工。车站主体平面图如图1所示。

图1 车站主体平面图

2 工程施工风险源分析

1号竖井在竖井一侧有地下一层地上22层的金科大厦，为一级风险源；2 号竖井在1 号竖井周边，2 号竖井在横通道一侧有盛京医院地下停车场，为一级风险源，1、2 号竖井的分布在道路两侧，3 号竖井位于车站右侧；3号两侧均有建筑物，靠近竖井一侧的是南湖五金工具交易中心。竖井及其建筑物位置如图2所示。

图2 竖井及其建筑物位置

3 边桩安装主要施工技术

3.1 边桩施工流程

边桩采用φ1000@1400 特制反循环灌注桩施工，施工顺序见图3。

图3 边桩施工流程图

3.2 人工挖孔护壁

边桩胡同采用人工挖空护壁，厚度为10 cm，深度1.5～2.0 m，护筒内径大于钻头20 cm，护套按设计桩位中心线10 cm埋深，开孔直径1.2 m，在护筒顶部开凿出浆孔，其高度应高于小导孔的底部。因此，溢出的淤泥可以被回收到沉淀池中。

3.3 泥浆拌制

开孔使用的泥浆采用优质膨润土制作，泥浆比重如表1所示。

表1 泥浆比重、泥浆粘度表

泥浆制备与测试技术要求：对泥浆进行收集，测定样品性能标准，并进行测试，保证泥浆在钻孔中达到标准。配置好的泥浆，应进行搅拌，时间间隔为8 h，并进行记录新调配的泥浆要放一段时间，通常要放置24 h，通过检测后方可使用。

3.4 钻进

钻进时要严格控制进尺，在刀脚部位要防止缓慢地钻进，这样刀腿就会形成牢固的泥浆护壁。钻到刀底1 m 后，可根据土壤条件，以正常的速度进行钻孔。在进行打井前，要观察井面、水位，以保证井脚不漏水。在钻井过程中，要注意观察砂石的出渣量，控制钻速，保证施工的顺利进行。钻井速率的控制叙述如下。

（1）在砂质土壤或含有少量砾石的砂土地层中，进尺和转速都不能过快，以免造成钻头吸水或排渣管道阻塞。

（2）在遇到较高含水量和容易出现塌孔的粉砂土时，为了减小搅拌粉土的影响，采用低速钻孔，提高进尺速度，防止出现膨胀或崩塌。当水泵的额定流量大于实际流量时，可有效降低砂石泵的出口阀的开度，从而减少水流对孔壁的冲刷。

（3）在加接钻杆时，应先停止钻孔，将钻具从孔底拔出80～100 mm，保持冲洗液1～2 min，清理孔底部，清除管中的钻渣，再停泵，重新连接钻杆。

3.5 桩成孔质量检验

检查方法：使用工具，操作方法（与施工场地相结合），与容许的偏差应按表2的要求进行。成孔质量检验方法如表2所示。

表2 成孔质量检验方法表

3.6 钢筋笼制作

3.6.1 基本要求

（1）钢筋进场后按批次、规格分类架空堆放，标示清楚、妥善保管，以防污染、生锈。

（2）用于钢筋机械接头的套筒必须具有产品合格证书，并在证书上标明套筒类型、生产单位、生产日期、生产日期、原材料的机械性能和生产质量。

（3）根据钢筋母材的类型，选用用于钢筋笼的电极。选用E50系列焊条进行HRB400钢筋的焊接。

3.6.2 钢筋笼制作

钢筋笼按其长度在加工车间内进行分段加工。分节输送到导向孔中进行安装。钢筋笼子的每节主筋都是以直螺纹形式进行的。钢筋笼的制造是其核心工序，首先要按照规定的长度，然后在操作台上进行滚丝，确保丝口与钢筋的轴线保持一致。

（1）按照设计的尺寸制作钢筋圈（箍筋），并标明其位置。（2）将主筋置于平坦的平台，并标示出加强筋的位置。（3）利用前一次加劲筋的标志在准主筋中间加劲筋，将其扶正，使之与主筋垂直后进行焊接。按照这个步骤，将所有的钢筋焊接到一条主筋上。（4）每一根骨头都要有一人旋转，其余的主筋都要焊接。（5）将骨架隔于支架上，套入螺旋盘筋，按设计位置布好螺旋筋，然后电焊牢固。（6）由于现场施工条件有限，导洞高度为5 m，所以钢筋笼采用分节制作，每节之间主筋采用套筒直螺纹连接，每节长度3～3.5 m。

3.7 边桩灌注

钢筋笼安装完毕后，在水下进行C30 混凝土的灌注，其坍落度在180～220 mm之间。

（1）安装管道，由300 mm直径的钢管构成，接头应紧密牢固，使用之前先试拼、编号，并进行隔水管通过测试，确保管道不漏水，在底部不要设置法兰，以防钢筋笼缠绕，其余管道长度为2 m一节。导管下端与孔底之间的距离应该在30～50 cm之间。在浇注时，管道必须在2～3 m内埋深，并随升移时移，不能与钢筋笼发生碰撞。

（2）混凝土灌注时，必须测量孔深，并记录管道的埋深，并严格按技术规范要求进行管道埋入，保证管道深度在指定的范围之内，超出规范的情况下，必须立即拆除。

（3）在拆除导管之前，必须精确地测量混凝土顶部到参考平面的高度，并计算导管的深度，以保证导管不会产生超深、空等问题。

（4）混凝土浇筑至桩顶设计标高处，不得有浮渣、淤泥等。

4 钢管柱安装施工工艺

钢管柱是车站结构的主要承载和受力构件，其施工质量对整个车站的施工和主体结构的安全和稳定都有很大的影响，所以对钢管柱的加工、安装、浇注、梁板的安装都要进行严格的控制。

钢筋笼安装完毕后，在水下进行C30 混凝土的灌注，其坍落度在180～220 mm之间。首先是钢筋笼，然后是钢管的定位，最后是注浆。钢管柱由工厂加工，现场采用螺栓固定，并在导孔内进行分段吊装。管柱的直径800 mm、孔径1 200 mm，护壁后的净空为1 000 mm。钢管柱参数如表3所示。

表3 钢管柱参数

钢管柱长度为3～4 m，钢管柱按照规范要求进行施工。钢管柱子的制造和安装允许的偏差如表4所示。

表4 钢管柱制作安装允许误差

在主体上部中导洞开挖钻孔桩的同时，还在进行底部纵梁的施工。下纵梁上端精确地预先埋设了钢管柱的连接凸缘，在法兰中预先埋设了钢管柱的锚固筋。采用串笼法将钢管和柱子之间的钢筋笼连接起来，在竖直度达到要求后，将钢管柱和护墙之间用砂石进行加固，然后用水泥封住上下孔，然后进行钢管柱砼浇筑。

5 结语

综上所述，科学合理的边桩施工技术，能够更好地适应暗挖地铁车站复杂的环境，减少对周边建筑物及路面交通的影响。在边桩施工技术应用时，应根据项目工程环境，对风险源提出针对性控制措施，选择相应的施工方法，以此更好地保障施工质量。