地鐵暗挖車站PBA工法關(guān)鍵技術(shù)研究

齊曉明

文章編號：2095-6835（2016）17-0147-01

摘 要：PBA工法也被稱之為洞樁法，是北京興建地鐵過程中出現(xiàn)的一項(xiàng)新興技術(shù)。PBA法在車站暗挖工程中的成功應(yīng)用，解決了松散軟弱地層大面積地下開挖興建工程的技術(shù)難題，對于促進(jìn)地下工程的發(fā)展具有十分重要的意義。簡要探討了PBA工法中的幾項(xiàng)關(guān)鍵技術(shù)，以期為日后的相關(guān)工作提供參考。

關(guān)鍵詞：地鐵；暗挖車站；PBA工法；松散軟弱地層

中圖分類號：U231.3 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A DOI：10.15913/j.cnki.kjycx.2016.17.147

PBA工法是Caven-Pile Beam Arch工法的縮寫，即洞樁法。該技術(shù)的工作原理是，在盡量減小對地層干擾的基礎(chǔ)上，利用梁技術(shù)、孔樁和小導(dǎo)洞等，在地下空間構(gòu)建小框架支護(hù)體系。當(dāng)大弧拱口拱建成之后，地下大框架支護(hù)體系就成功完成。工作人員在大小框架支護(hù)體系的保障下，就可以在地下空間內(nèi)安全作業(yè)。PBA工法不僅攻克了地鐵施工的技術(shù)難題，對于地下工程的發(fā)展也有重要意義，具有廣闊的應(yīng)用前景。下面簡要介紹PBA工法的關(guān)鍵技術(shù)。

1 導(dǎo)洞開挖技術(shù)

導(dǎo)洞開挖的難點(diǎn)在于克服各個開挖導(dǎo)洞之間的相互影響，并合理安排導(dǎo)洞開挖順序，有效預(yù)防群洞效應(yīng)所引發(fā)的地面塌陷，保障導(dǎo)洞周邊環(huán)境的穩(wěn)定性。導(dǎo)洞開挖技術(shù)如下：①開挖之前，工程人員應(yīng)當(dāng)明確安排導(dǎo)洞的開挖順序，嚴(yán)格按照“先上后下，先外后內(nèi)”的原則進(jìn)行導(dǎo)洞開挖作業(yè)；②要利用監(jiān)控系統(tǒng)實(shí)時監(jiān)測導(dǎo)洞開挖現(xiàn)狀和參數(shù)，工程技術(shù)人員利用監(jiān)控系統(tǒng)反饋的信息，及時調(diào)整作業(yè)參數(shù)和施工方法，以便更好地指導(dǎo)施工作業(yè)；③下導(dǎo)洞超前上導(dǎo)洞的距離應(yīng)控制在15 m左右，無論各導(dǎo)洞間是橫向還是縱向，都應(yīng)拉開一定的差距，預(yù)防相互干擾；④小導(dǎo)洞臺階的開發(fā)應(yīng)當(dāng)快捷迅速，盡量減輕低地層的干擾度，并快速建立支護(hù)形成閉環(huán)，避免導(dǎo)洞變形或沉降。

2 導(dǎo)洞鉆孔樁技術(shù)

導(dǎo)洞轉(zhuǎn)孔樁的施工難點(diǎn)在于如何在小導(dǎo)洞狹小的空間內(nèi)對大粒徑卵石進(jìn)行深鉆孔灌注樁作業(yè)。當(dāng)前，在導(dǎo)洞鉆孔樁施工時，要注意以下問題。

依據(jù)現(xiàn)場作業(yè)條件，選擇恰當(dāng)?shù)你@機(jī)，并改良現(xiàn)有鉆機(jī)，以提高成孔質(zhì)量和成孔效率。通常情況下，鉆孔樁的孔徑為φ1 000 mm和φ800 mm，鉆孔間距為1.5 m和1.2 m，鉆孔樁的高度在18～25 m之間。在某次使用作業(yè)中，小導(dǎo)洞有效空間僅為2.5 m，而且需要穿透的卵石粒徑在20 cm以上。因此，工作人員先后選用并改進(jìn)了多種鉆機(jī)作業(yè)，其成孔時間分別為：GPS -Ⅱ型泵吸反循環(huán)機(jī)械鉆機(jī)33 ～45 h（φ1 000 mm），GSD -50改型大口徑液壓鉆機(jī)7～16 h（φ800 mm）。

合理確定鉆樁順序，重視對水下混泥土施工質(zhì)量的控制。鉆孔樁采用擊鉆成孔的方式，如果樁間距過小，在擊鉆成孔的過程中，就可能會影響臨近已成孔的質(zhì)量。因此，有必要利用改型鉆機(jī)，按照由內(nèi)而外跳開施工的順序進(jìn)行鉆孔樁作業(yè)。此外，由于水下混泥土灌注作業(yè)需要分節(jié)吊裝并連接鋼筋籠，施工時間長，容易出現(xiàn)沉碴過厚或坍孔等問題，所以，可以采用高壓風(fēng)或者泵清孔的手段處理。

科學(xué)、合理地布置現(xiàn)場，文明施工。導(dǎo)洞內(nèi)空間本就狹小，在作業(yè)過程中，還需要鋪設(shè)道路、安置管線、各類鉆機(jī)設(shè)備和泥漿箱等設(shè)施設(shè)備。因此，要縱向分布作業(yè)設(shè)施設(shè)備，并劃分道路與作業(yè)區(qū)。樁成孔后和混凝土灌注后，要及時清除積水、浮漿和剩余的混凝土。

3 逆作結(jié)構(gòu)防水和混凝土澆筑技術(shù)

在縫隙處進(jìn)行逆作結(jié)構(gòu)施工時，受作業(yè)空間的限制，很容易出現(xiàn)縫隙防水質(zhì)量差、防水板保護(hù)困難和防水板位置預(yù)留困難等問題。此外，縫隙位置下部的混泥土由于凝固收縮的緣故，如果施工時不嚴(yán)格作業(yè)，就會出現(xiàn)澆筑空隙，帶來嚴(yán)重的安全隱患。對于逆作結(jié)構(gòu)的混泥土澆筑和防水問題，可以采取以下措施解決：①留出足的夠施工縫隙，縫隙形狀最好呈斜縫或臺階狀，以便混泥土澆筑作業(yè)的澆灌和搗振，確保混泥土筑實(shí)；②按照“多道設(shè)防”原則防水，利用預(yù)埋注漿管和遇水膨脹嵌縫膠等手段對逆結(jié)構(gòu)進(jìn)行防水處理。

4 主體結(jié)構(gòu)扣拱技術(shù)

主拱地層富水松散破碎，大跨度開挖施工存在坍塌的危險。在地鐵車站暗挖工程中，單個主拱的開挖跨度就在10 m以上，雙側(cè)主拱對稱開挖跨度則在20 m之上，主拱中間的位置缺乏有力的支撐點(diǎn)，這直接導(dǎo)致中上位置導(dǎo)洞受主拱開挖影響明顯。此外，主體結(jié)構(gòu)上方有很多與車站并行的管線，其中，雨污水管容易發(fā)生滲漏，主體結(jié)構(gòu)扣拱施工時，要注意不要破壞雨污水管，確保防滲防漏。主體結(jié)構(gòu)扣拱技術(shù)是：采取分部開挖法進(jìn)行主拱施工，以此控制扣拱跨度，有效縮短作業(yè)時間，使開挖地層盡快閉合成環(huán)。扣拱施工接近主體結(jié)構(gòu)頂部管線時，需要進(jìn)行超前水平探孔施工，以掌握施工前方位置的水文地質(zhì)情況。如果前方位置有殘留水，就需要利用水平探孔排水。另外，要高度重視施工安全和質(zhì)量監(jiān)測，重點(diǎn)監(jiān)測主體結(jié)構(gòu)頂部拱頂和管沉降距離，一旦發(fā)現(xiàn)沉降高度超過最低限值，就必須采取超前支護(hù)，增設(shè)臨時支撐，優(yōu)化施工方案等緊急措施，避免施工安全事故的發(fā)生。

5 交叉口施工技術(shù)

交叉口施工是地鐵修建中經(jīng)常會遇到的問題，施工難點(diǎn)在于該位置荷載轉(zhuǎn)換復(fù)雜，結(jié)構(gòu)容易失穩(wěn)；開口跨度大，操作空間小，對車站整體的施工組織和工期影響大。在實(shí)際作業(yè)中，采用的施工技術(shù)是：①交叉口采用組合拱梁結(jié)構(gòu)，鋼筋混凝土拱腳支承在縱梁上，水平梁連接初期支護(hù)格柵，并分配荷載；主拱開挖設(shè)置側(cè)向開口加強(qiáng)環(huán)與臨時豎撐，側(cè)向開口加強(qiáng)環(huán)拱腳支承在縱梁上。②采用5 m以上的管棚對側(cè)向開口注漿和加固。開挖主拱時，要安設(shè)兩排臨時豎撐于導(dǎo)洞壁上，主拱支護(hù)開挖15 m左右即可進(jìn)行交叉口組合拱梁結(jié)構(gòu)施工。

6 結(jié)束語

車站暗挖工程PBA工法作為當(dāng)前地下工程的主要工藝技術(shù)之一，具有十分廣闊的應(yīng)用前景和市場前景。背景地鐵修建中，PBA工法的成功應(yīng)用克服了地下工程施工受水文地質(zhì)條件、車站埋深等多因素的影響，成功解決了地下暗挖工程的難點(diǎn)，值得類似工程借鑒和參考。

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〔編輯：白潔〕