地铁PBA暗挖车站临近地下建构筑物施工方法及注意事项

韩燕

中国铁路设计集团有限公司 天津 300142

在开展地铁车站临近地下建构筑物暗挖施工时，注意对PBA施工技术进行应用，可以起到保障结构安全、临时工程量小、保护周围环境等的作用。然而受到PBA技术了解不全、技术要点把握不足、施工过程管控不到位等因素影响，导致地铁车站临近地下建构筑物暗挖施工质量无法得到保障。需要加强PBA施工技术研究与分析，并结合工程项目实际情况，严格遵照施工工艺进行规范操作，同时加强施工过程监督管理，确保整个施工作业安全、高效和顺利的完成[1]。

1 PBA施工技术的基本概述

1.1 内涵

PBA施工技术就是将传统明挖施工方法和暗挖施工方法相结合起来。在地面不具备施工挖孔桩结构时，可以将明挖施工的挖孔桩、梁等转入到地下进行，简单来说就是在地下提前暗挖好施工导洞，并在其中作挖孔桩、冠梁，然后施作主体顶拱，使边桩、冠梁和顶拱共同构成桩、梁、拱支撑框架体系，承受施工过程的外部荷载，最后在顶拱和边桩保护下，逐层进行土体开挖作业，形成永久承载体系，再进行车站内部施工。

1.2 工序

PBA施工工序包括：（1）施工小导洞。执行是要通过横通道进入主体，然后按照设计的位置施作小导洞。在进行开挖施工时，应该先对所在区域进行测量放样，然后根据所掌握信息，对小导管进行布设和注浆施工，以实现对地层的加固处理。另外，在开挖过程中还要注意对支护工作引起高度重视，并提前做好相应量测工作。（2）施工下导洞基底。在完成下导洞以后，要对导洞的基底进行有效处理，然后对底纵梁和部分底板结构进行施工，涉及到的钢管混凝土柱也要进行测量和定位[2]。（3）人工挖孔桩和钢管混凝土柱作业。对于人工挖孔桩，可以从上边导洞内往下边导洞进行，然后对桩顶梁进行浇筑施工。同时，根据前期测量所得结果，对人工挖孔桩施工位置进行确定，再吊装钢管柱作钢管混凝土柱，最后对桩顶冠梁、顶纵梁等进行浇筑作业。（4）顶拱结构施工。针对主拱拱顶，可以采用小导管注浆法对地层进行加固处理，然后对主体结构的上部土体进行开挖施工和浇筑作业。对于两边拱，则要采用对称方法进行开挖，执行时还要注意控制好中拱和边拱之间的距离，待完成边拱初支工作以后，就可以对防水层进行铺设，并对边拱进行浇筑[3]。

2 地铁PBA暗挖车站临近地下构筑物的施工要点

2.1 导洞开挖

在对导洞进行开挖作业之前，要注意把握各个开挖导洞之间的相互影响，然后对导洞开挖的顺序进行确定，避免周围环境稳定性遭受到不良的影响，见图1。具体作业时，可以按照先上后下和先外后内的原则，对导洞进行开挖施工，然后利用监控系统对导洞开挖现状及相关参数进行监测和把握，并根据所掌握信息对导洞开挖作业方案进行优化调整，以促进整个施工作业安全顺利的完成。另外，各导洞间无论是横向，还是纵向，都要将彼此距离控制在15m左右，并尽快建立支护形成闭环，防止变形、沉降施工问题发生。

图1 导洞施工

2.2 导洞钻孔桩施工

在小导洞空间内进行深钻孔灌注桩施工，要注意对现场作业环境进行勘查和了解，然后根据现实情况选择合适的钻机设备进行成孔施工。通常情况下，钻孔桩的孔径多为800mm或1000mm，高度介于18～25m之间。实际作业可以采用击钻成孔的方式，若整个过程出现桩间距过小的情况，就可以对成孔质量带来不利的影响。这时候就可以利用改型钻机，严格按照由内而外跳开施工顺序进行钻孔桩作业，并利用高压风对沉渣过厚问题进行处理。

2.3 逆作结构防水和混凝土浇筑作业

由于在缝隙处进行逆作结构施工极容易受到空间有限的影响，进而无法保障缝隙防水质量，因此要对逆作结构混凝土浇筑和防水作业引起极大关注，避免为工程施工埋下诸多安全隐患。实际作业时，可以对施工缝隙进行提前预留，并确保缝隙形状为斜缝或台阶状，这样进行混凝土浇筑作业才会更加方便快捷。另外，严格遵照多道设防原则，有效运用预埋注浆管和遇水膨胀嵌缝胶，对逆作结构进行防水施工处理，最终保证施工安全与质量。

2.4 主体结构扣拱施工

在开展主体结构施工时，极容易受到周围环境影响，导致安全质量问题出现。并且在地铁工程中，单个主拱开挖跨度有时候就能达到10m以上，双侧主拱对称开挖跨度则能达到20m以上，若主拱之间缺乏必要的支撑，势必会对施工安全稳定带来极大的影响。这时候就可以采用分部开挖方法，对主体结构进行施工作业，使开挖地层可以尽快的闭合成环，见图2。对于将要接近主体结构的顶部管线，要对水平探孔排水进行有效利用，并注意对主体结构顶部拱顶和管沉降距离进行监测分析，必要情况下还可以采用超前支护措施，增强结构稳定性和防止安全事故发生。

图2 主体结构扣拱

2.5 交叉口施工作业

对于地铁工程交叉口，会受到荷载转换复杂的影响，导致结构失稳问题出现。实际作业时，就可以对交叉口采用组合拱梁结构，并使钢筋混凝土拱脚支承在纵梁上面。针对水平梁，可以使之与初期支护格栅进行有效连接，并在这过程中实现荷载有效分配。对于侧向开口开挖主拱，可以采用加强环和临时竖撑的措施，使加强环拱脚支承在纵梁上。另外，有效运用管棚对侧向开口进行注浆和加固施工，并在开挖主拱时，在导洞壁上设置两排临时竖撑，待开挖主拱支护15m左右，就可以进行组合拱梁结构施工。

3 实际工程案例分析

3.1 工程概况

某地铁车站为双柱三联拱双层岛式站台车站，车站全长为190m，标准段宽为20.5m。该地铁车站总共设置了2个风道、3个出入口和2个安全疏散通道。在开展地下构筑物暗挖施工作业之前，对地区地质环境进行细致勘查，发现工程场地地层可以划分为人工堆积层、第四纪新近沉积层、第四纪新世冲洪积层和第三纪碎屑层四大层，土层包括粉土、粉细砂、圆砾、卵石圆砾、砾岩和泥岩。另外，在勘查过程中发现有上层滞水情况，主要原因是拟建场地现状有市政绿化地，对地下水进行勘查，发现地下水类型主要为层间潜水，水位处于12.5～18.0m之间，并且会受到下伏隔水层基岩面起伏变化影响。

3.2 施工方法

在有效掌握该地铁工程基本情况和地质勘查信息以后，决定对车站采用PBA方法进行施工。实际作业需要先施工导洞，并在导洞内对围护边桩、中柱、底梁和顶梁进行施工作业，待完成这些工作以后，再对拱顶结构进行作业，使之形成较为完整和稳定的受力体系，并完成对地铁车站主体结构的施工。同时，为使整个工程施工安全顺利的完成，就要尽快的形成桩柱梁体系，简单来来说就是从竖井进入8个导洞施工，在完成导洞内条形基础、围护桩、底纵梁等承载结构和传力结构施工以后，再遵循由上至下原则对车站结构进行逆筑，涉及到的内容包括顶拱初期支护、站厅层、站台层等。

3.3 作业过程

该地铁工程采用PBA方法进行施工，作业过程是：（1）主体交叉口施工。由于交叉口处荷载转换较为复杂，实际作业容易引发结构失稳问题，因此在开展土体开挖作业之前，就采用了大管棚进行超前支护施工，以起到加固地层的作用。同时，在扣拱之前，在横通道内设置了加强环梁，极大降低了结构失稳问题发生机率。（2）小导洞施工。在该工程项目中，小导洞数量有8个，并且上层小导洞主要存在粉砂层和圆砾层中，要防止开挖作业时出现地面沉降情况，就要遵循管超前、短开挖和强支护原则进行施工组织设计。执行时，可以先进行下导洞施工，然后再开展上导洞施工，这样就可以起到减小群洞效应的效果。导洞开挖作业可以采用台阶法，操作中要注意对上台阶留核心土，并将左右导洞掌子面错开10m左右，针对台阶的长度也要控制在3～5m以内。另外，对于超前支护可以选用φ32超前小导管，并将环向间距控制在0.3m以内，支护采用的是格栅钢架，砼喷射厚度为30cm。（3）围护桩施工。在有效了解施工现场情况以后，选择机械成孔方式进行灌注桩施工，并注意在完成成孔工作以后，进行排水通风处理。同时，考虑到到洞内进行围护桩施工，作业空间十分狭小，因此对钢筋笼进行吊装时就可以采用分节方式进行，对于节间则可以使用简单方便机械进行安装操作，这样才能提高施工效率和保障安装质量。（4）底纵梁、钢管柱和顶纵梁施工。在完成中导洞施工以后，就可以对底纵梁进行分段浇筑作业，长度应该控制在12～20m以内，对于防水层也要引起注意，以实现对其的保护。而钢管柱是车站的重要承载结构，若中柱与边桩出现了不均匀沉降的情况，也就容易引发安全问题。这时候就可以开展钢管柱施工，实际操作要对钢管柱与顶纵梁、底纵梁等的连接节点引起注意，然后在上层导洞内分节进行吊装，各节之间则使用高强螺栓进行连接处理。对于钢管柱内可以使用微膨胀混凝土进行浇筑，待浇筑到柱顶纵梁时就可以停止，并凿除多余的混凝土。最后对顶纵梁进行施工，可以利用脚手架作为支撑，并御用工字钢传力到基底的方法进行操作，待完成工作以后进行分层浇筑，直到保证顶纵梁顶部填充密实为止。（5）扣拱施工。作为该地铁工程PBA施工的重要环节，实际作业要将注意力放在初期支护扣拱和二次衬砌扣拱上面，执行时可以在小导洞破除以后，以底板为基础进行分段施工，注意分段位置要与顶纵梁施工缝保持一致。另外，浇筑作业时要先对边拱进行浇筑，然后对中拱进行浇筑，待强度达到70%以后，采对支撑杆件进行有效拆除。

3.4 注意事项

由于PBA方法在该地铁车站工程施工中运用，涉及到的内容及环节非常多，实际作业也容易受到多方面因素影响，导致工程施工面临诸多安全质量隐患。因此要使整个工程施工安全顺利的进行，并切实保障最终施工质量，就要注意以下事项：（1）加强前期勘查作业。在开展地铁PBA暗挖车站施工之前，可以安排专门的人员进入到施工场地，对现场地质水文情况和周围环境进行仔细地勘查和了解，并结合勘查所得数据信息对整个工程地质状况做出科学的评价，进而为后续施工奠定良好的基础。（2）制定科学施工方案。在完成前期勘查作业以后，就可以根据掌握信息资料和工程施工实际要求，对科学合理的施工方案进行制定。执行时要先对PBA施工流程进行细致梳理，并将勘查所得信息和工程施工设计图内容引入其中，对相应施工内容及环节进行科学调整，使之更加契合施工环境与条件。针对出现的不合理情况，也能在施工作业之前提出来，并在加强沟通和提出相关建议以后，使制定施工方案更加贴合实际，后续施工作业也能高效的进行。（3）落实技术交底工作。地铁暗挖PBA车站临近地下构筑物施工，包含内容有很多，比如主体交叉口施工、小导洞施工、底纵梁施工等。对于不同内容需要遵循工艺流程和使用施工技术存在较大的差异，要使整个施工高效率和高质量的完成，就还要深化落实好技术交底工作。执行时可以组织施工人员参与到工作会议当中，并引导工作人员对工程施工图纸、制定施工方案、采用工艺技术等进行系统性地了解、分析和讨论，在深化施工人员对具体施工内容及工艺技术操作环节了解的基础上，后续作业也能严格遵照执行。针对施工过程可能发生的安全、质量问题，也能提前了解和制定相应解决方案，避免对整体施工带来更大的影响。（4）加强施工过程管控。要切实保证工程施工安全与质量，还要对整个施工过程进行严格的管理。执行时可以利用现代信息技术，对实际施工进行动态化监控，并根据监测获得数据信息，对施工过程潜藏的安全、质量隐患进行提前预测、分析和处理。另外，在完成各项内容施工以后，也要及时组织人员进行质量检验，待确定达到施工要求以后，再继续下一项内容施工，通过层层管控也能及时发现与解决存在的各项施工问题。

4 结语

在开展地铁工程施工时，经常会遇到车站临近地下构筑物施工的情况，由于开展开挖作业极容易对周围土层造成扰动，进而引发沉降、塌陷等问题，因此实际作业就可以考虑对PBA施工方法进行运用。通过进行小导洞施工、围护桩作业、底顶纵梁施工等，构成完整稳定的受力体系，促使车站临近地下构筑物施工安全顺利的完成，相应施工质量也能得到有利保障。