PBA地铁车站施工技术研究

宗建

(中铁七局集团第二工程有限公司 辽宁 沈阳 110000)

随着我国整体经济实力的快速发展和城镇化水平的不断提高，出现了越来越多的人口上百万乃至上千万的超大城市，而伴随着城市的不断扩大，人口的不断聚集，各个城市也同样出现了不同的城市顽疾。对于公共交通出行方面来说，最直观、最具体、最突出的就是公众对于交通出行的需求越来越高，因此具有高运输量的城市交通工具——地铁进入了城市规划建设者的视野。伴随着地铁建设迎来高速发展，关于地铁建设的施工技术、施工工艺、施工质量等都受到了社会公众和城市建设部门的高度重视。相较于常规地面道路建设工程，地下铁路的建设相对来说比较复杂，对于施工技术工艺和质量也有更高的要求。尤其需要注意的是，建设地铁工程项目中经常会遇到特别复杂的地形地质条件，增加了施工的难度。伴随着暗挖洞桩（Pile Beam Arch，PBA）法技术的不断推陈出新，在加入了边桩和中柱的地下施工中，采取开工扣拱顶的方法来解决软弱土层的开挖难题，地下结构的承受能力显著增强，在拱顶和边桩的共同作用下起到保护作用，车站主体的建设开挖工作的安全性能够得到保证。暗挖洞桩法[1]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。可以适用于具有复杂管道和大量建筑的环境，逐渐成为修建地铁车站的常用方法。隗志远[2]以乌鲁木齐八楼站洞暗挖地铁车站为依托，对导洞个数、导洞尺寸、围护桩等参数进行了研究。提出了改进的适用于复杂环境上软下硬的地铁车站施工技术。

任晨[3]以北京地铁东大桥车站为工程背景，对洞桩法施工技术进行了分析，研究了竖井及横通、边桩、导洞开挖等施工技术并进行了施工介绍。罗庆斐[4]以哈尔滨地铁为工程依托，通过有限元模拟，并结合实测数据对比分析，对洞桩法车站施工力学转换进行了研究。刘波等人[5]利用FLAC3D 有限元软件对北京六号线廖公庄站进行施工模拟，在进行了几次模拟分析后发现：导洞开挖时造成的沉降占总沉降的71%。秦建明[6]以沈阳地铁一号线沈阳站暗挖车站为工程背景，阐述了PBA工法施工洞桩、扣拱等相关技术等。

1 工程概况

1.1 车站概况

三好街站为暗挖岛式站台车站，车站有效站台宽度为14 m，车站主体为地下双层三跨度结构，由柱、梁和拱等构件组成，采用竖向结构受力体系。设置3 个施工竖井，车站总长为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。车站一共拥有4个出口和入口、4个地面出入口、1 个安全出口。三好街车站主体结构位于文化路下方，附属结构主要位于道路两侧。在车站结构上方沿文化路与三好街交叉路口管线密集，主要管线包括一定数量的煤气管铸铁、排水管砼、排水管砼、污水管砼、电信光纤、电信铜/光、给水铸铁等诸多管线。管线众多是工程的主要难点。车站平面图如图1所示。

图1 车站总平面布置示意图

1.2 地质状况

三好街站区域内第四纪地层相对较厚，其下基岩为前震旦系混合花岗岩。粉质粘土、砂砾石层构成浑河新扇或浑河高低漫滩相沉积。全新统冲积相地层上部为粉质粘土、中、粗砂，下部为砾砂、圆砾层，局部为卵石层；砾石、卵石磨圆度较好。在勘探范围内，三好街站场地地层主要由第四系全新统和更新统黏性土、砂类土及碎石类土组成。地层剖面图如图2所示。

图2 地层剖面图

1.3 车站周边环境

三好街站周边环境复杂，建构筑物较多，文化路及三好街地面交通非常繁忙，站址位置管线较多且复杂。三好街站1号临时竖井位于盛京医院门口，2号临时竖井位于南湖剧场人行道处，3 号临时竖井位于南湖五金工具交易中心门前。车站A出入口位于盛京医院地下停车场人行道处，距停车场边线距离为3.43 m，车站B 出入口及消防水池边线均位于南湖剧场前停车场前，车站C出入口位于南湖科技大厦前，结构边线距离科技大厦9.45 m，车站D出入口与2号风亭位于南湖五金工具市前，结构边线距离南湖五金工具市场6.91 m，车站1号风道及安全出入口，位于金科宾馆门前，结构边线距离金科宾馆7.62 m。竖井位置图如图3、图4所示。

图3 1#及2#临时竖井位置示意

图4 3#临时竖井位置示意

2 工艺原理与特点

2.1 工艺原理

PBA洞桩法的原理就是在不可以用基坑围护的复杂工程建设时，构建桩、梁、拱结构体系，承受施工过程中的外部荷载，之后通过边桩和扣拱的支撑下向竖方向进行开挖，最后建成包括边桩、扣拱等完备的支护体系。

2.2 工艺特点

（1）在进行土方施工时，分别施工相对独立的导洞，可以对沉降变形进行有效的调控，尽可能降低对周边环境设施的影响。目前关于开挖小导洞的施工技术成熟安全。由于是采用暗挖法施工,能够适应不同复杂环境地质条件下的大跨度暗挖车站的施工要求。

（2）在前期形成的拱柱梁桩体系构成了主要的受力系统，为后期的开挖作业提供了强有力的保护，可以大幅度提高施工过程的安全性。地面沉降变形相比较而言较小，对地下管线和高楼建筑物等产生的不良影响不大。

3 施工步骤

（1）首先进行竖井施工，在开挖到井底然后进行密封封闭，通过横通道进行小导洞开挖。

（2）导洞贯通后，在下部边导洞开工条形基础，在下部中导洞开工底纵梁和相关的防水层。

（3）进行中柱和边桩施工；上部两侧边导洞开工挖孔边桩和桩顶冠梁，上部中间导洞开工顶纵梁，在完成上导洞初支扣拱后，进行回填扣拱。

（4）在位于横通道的位置进行施工马头门建设和开挖支护扣拱。

（5）初支扣拱达到强度要求后进行施工二衬扣拱并破除小导洞的初支钢格栅。

（6）分层分仓开挖至中板下0.5 m，进行混凝土浇筑上部边侧墙和中板结构，完成站厅层结构。

（7）分层分仓开挖至底板标高，破除下导洞的初期支护并进行混凝土浇筑下部边侧墙和底板结构，完成站台层结构。

（8）完成车站剩余结构施工，土建施工完毕。竖井及横通道施工顺序图见图5。

图5 竖井及横通道施工顺序图

小导洞开挖方法选择台阶法，台阶长度为1D（D为导洞开挖宽度）。小导洞开挖时先进行导洞上台阶开挖，开挖同时预留长度为2.5 m 的核心土，开挖按照施工设计格栅间距单次开挖后及时采用初喷混凝土进行掌子面的封闭。在格栅外侧安装钢筋网片，架设格栅钢架，焊接纵向连接筋及钢架节点帮焊筋，绑扎内侧网片，及时喷射C20混凝土，完成上断面初期支护。上台阶施工后及时施工下台阶，防止掌子面因下台阶不及时施工二过陡，下台阶人工清理土面，安装格栅后喷射混凝土。

在小导洞施工中，每一段开挖前都要用洛阳铲进行先期勘探，并及时记录地质情况，确定前方的土质、水文等情况，并与设计图、勘察报告进行比对，如有不符，则立即停止挖掘，并用网片喷出混凝土，将工作面封闭，并向现场负责人汇报。

在小导孔施工完毕后，要及时进行后部灌浆，而在小导洞的初期支座后面，则要在开挖工作面附近5 m处进行灌浆。

三好街车站8个导孔PBA工法导洞的施工次序（3个横道在东西两边各有一个小的导洞），小导洞的开挖顺序是先在下导洞，然后是上导洞，然后是边导洞，再是中导洞。车站剖面图如图6所示。

三好街站共设置3个竖井横道通，1、2号横通道之间间距为93.2 m，共分为2段施工，每段46.6 m；2、3号横通道之间间距为110.5 m，共分为2段，每段55.25 m；3号横通道东侧长19.72 m为一段。结构剖面图如图7所示。

图7 车站主体结构剖面图

4 结语

用于地下浅埋暗挖的PBA 施工技术，通过拱、桩和梁的综合系统，增加了工程整体的性能，是工程建设方面近年来的极大进步。并且还形成了一个大空间，方便机械化施工，能有效提高和促进施工的效率和质量。此外，PBA 技术操作性较低属于相对来说易于操作，其施工过程非常方便和安全，可以极大地降低工程施工过程中的人员安全投入，投资成本也比较经济和合理，能够满足地铁项目的施工时间和施工质量要求。该地下建筑施工技术方面我国处于绝对的领先地位，能够有效缓解城市建设用地短缺和公众对公共交通需求日益增长的矛盾。在开发和有效利用地下空间方面也是非常重要的。特别是在汛期，要确保建筑工程的安全和质量。