PBA車站近距離平行下穿污水管變形控制施工技術

蘭峰濤

摘 要：北京地鐵6號線西延工程蘋果園南路站采用PBA工法施工，該車站站體均處于圓礫卵石層，在施工中需近距離平行下穿一級風險源——φ1000污水管（滲漏嚴重），針對以上難點，通過蘋果園南路站的工程實踐，分析給出了關鍵技術，主要包括：（1）深入分析砂卵石地層的特性，將暗挖“十八字方針”深入應用的PBA工法施工的各道工序之中，明確各道工序的控制要點，確保了控制目標的實現；（2）根據上下導洞開挖位置與風險源位置的距離差異，科學的選擇不同的地層超前預加固措施，既有效地保證了下導洞施工的快速推進，又保證了上導洞施工的安全穩定；（3）采用合理的坍塌應急處理措施，對開挖過程中的局部超挖進行嚴格處理，確保了暗挖施工的整體安全。

關鍵詞：PBA法；變形控制；地鐵車站；污水管；近距離

中圖分類號：TU99 文獻標識碼：A

0.引言

城市地鐵車站施工，從防水及投資方面考慮，常采用明挖法。但面對城市人口的膨脹，城市化進程的加深，從地面走向地下，是在空間資源有限的條件下的必然選擇。城市地鐵暗挖車站施工開挖斷面大，為了控制地表沉降、保證周邊建筑物安全，施工時必須將開挖斷面化大為小。雖然在暗挖區間隧道時常用的臺階法、側壁導坑法、中洞法、CRD（CD）法等也能將開挖斷面化大為小，但是在車站這種超大斷面開挖時，施工安全及控制沉降等方面就無法保障，這樣就衍生出了PBA法。PBA洞樁法的原理就是將傳統的地面框架結構施工方法（即在地面先做基坑圍護樁，然后從上向下進行基坑土方開挖，必要時加撐防止基坑變形，開挖到底后從下向上施工框架結構）和暗挖法進行有機結合，即在地面上不具備施工基坑圍護結構條件時，改在地下提前暗挖好的導洞內施作圍護邊樁、中柱、底梁和頂梁、頂拱，共同構成樁、梁、拱支撐框架體系，承受施工過程的外部荷載，然后在頂拱和邊樁的保護下，逐層向下開挖土體，施工內部結構，最終形成由外層邊樁及頂拱初期支護和內層二次襯砌組合而成的永久承載體系。本文結合北京地鐵6號線蘋果園南路站工程施工，針對PBA工法近距離平行下穿污水管，需嚴格控制變形的問題，歸納總結相應的技術要點，以期形成PBA工法地鐵車站施工變形控制施工關鍵技術。

1.工程概況及工程地質

蘋果園南路站位于東西向蘋果園南路和楊莊大街、蘋果園大街交叉路口東南側，蘋果園南路南側綠化帶內，沿東西向設置。蘋果園南路站為島式站臺，車站總長為259.65m，有效站臺寬度14m。主體結構采取雙層三跨結構，洞樁法施工。

水文地質條件：車站自上而下穿越地層依次為基本土層為雜填土層、卵石填土層、卵石層。車站1層導洞位于卵石5層、7層，一般粒徑30mm～70mm，最大粒徑不小于420mm，粒徑大于20mm的含量大于70%，中粗砂、粘性土充填。

在車站上方沿線路方向有一條φ1000mm的污水管，年代久遠、滲漏嚴重，距離車站主體3.2m，距離橫通道最近處僅0.6m。施工過程中需采取合理的技術措施，保證污水管線變形及地面變形控制在允許范圍之內是本工程最大的難點，如圖1所示。

2.關鍵工序和措施

蘋果園南路站體均處于圓礫卵石層，卵石粒徑較大，圍巖自身松散，不易成洞型，圍巖變化頻繁，砂層夾層和密集卵石層較多，施工開挖容易發生掌子面坍塌，必須采取有效措施確保開挖掌子面的穩定和地層的穩定；同時PBA工法施工時產生的群洞效應對地層的多次擾動使施工安全受到威脅，管線及地層變形容易快速累積，必須把每一道工序的變形量嚴格控制在允許范圍內。

2.1 領會并嚴格執行“十八字方針”

淺埋暗挖法是在城市地鐵隧道施工歷經多地區實踐基礎之上提出的具有我國特色的軟土隧道施工方法。它的精神實質及要領都融合在這十八字方針里——“管超前、嚴注漿、短開挖、強支護、快封閉、勤量測”。

“管超前、嚴注漿”是指地層超前加固的深度、范圍、注漿量都要執行到位，開挖后如果加固效果不佳，需重新局部加固，克服僥幸心理，不冒進。

“短開挖”不是指臺階長度短，而是指控制循環進尺均按圖紙要求的50cm開挖，此舉不僅可以少擾動地層，而且可以縮短每循環的開挖出土量，進而縮短每循環的時間，充分利用土體的“時間空間效應”，減小開挖過程中無支護土體的暴露時間，達到規避坍塌風險的目的。

“強支護”的關鍵在于初支格柵節點的連接，尤其是初支扣拱拱腳的連接。首先要做好導洞開挖時的格柵同步，建立格柵里程同步臺賬，以確保初支扣拱兩個拱腳位于同一里程，不出現錯位無法連接的情況；其次初支扣拱開挖時，格柵拱腳節點與導洞預埋鋼板焊接必須做到逐個驗收，留取影像資料。高質量的節點連接方能保證拱部上方土體壓力有效地傳遞至初支結構，進而減小地層及管線變形。

“快封閉”不僅僅是指全斷面及早封閉，在分部開挖中，每一分部開挖面也應能盡快封閉。動土前保證各種材料、應急措施到位；開挖過程中確保每道工序銜接到位；斷面封閉后及時進行回填注漿，填充初支與土體間的縫隙，使地層應力的釋放得到有效控制，地層內部的變位調整也將減小。

“勤量測”是指信息化施工，充分利用信息化手段，通過對施工信息的搜集、整理、分析，對各項施工參數不斷優化、糾偏，選擇科學合理的參數后，才能實現科學的預測，保證各項目標的實現。

2.2 科學選擇地層超前預加固措施

車站上導洞及扣拱距離管線近，風險大；下導洞距離管線遠風險小；因此上導洞的采用超前水平深孔注漿加固土體（水泥水玻璃雙液漿），下導洞采用小導管注漿加固土體（水泥漿）。此種做法的優點在于：

深孔注漿加固土體優點是漿脈分布均勻，缺點是工效較低、造價高，并且容易引起地面隆起，采用此種方法加固上導洞土體易于控制拱部超挖，控制風險。

小導管注漿加固土體優點是操作靈活、功效高、造價低，缺點是小導管在砂卵石地層中不易打設，漿脈分布不均勻，采用此種方法加固下導洞土體易于使施工快速推進，降低造價。

2.3 坍塌應急處理

坍塌后必須沉著并及時處理。出現塌方及時上報，留好現場照片。由于車站分塊分部開挖，暗挖開挖的步距一般為50cm，即使出現坍塌，受空間限制，坍塌量不大；但若處理不當，可能引起地面塌陷，影響地面交通和周邊居民的正常活動。坍塌處理的第一措施在于封閉掌子面，控制坍塌；再就是及時注人填充物，回填孔洞；同時改善圍巖，穩步前進，安全施工。為此，掌子面附近應準備方木、鋼管、鋼網片、加氣磚等必備材料。坍塌后，按以下步驟處理：

（1）掌子面打入鋼管或鋼筋，掛網噴10cm～20cm厚混凝土封閉掌子面。用方木或工字鋼支撐未封閉成環的初期支護段。

（2）噴混前預埋灌噴管（Φ80鋼管，尾部伸出初支面，前端靠近坍塌頂部）。

（3）插入2～3根回填注漿管（Φ32鋼管，其中1根為導氣管，前端錐形并預留溢漿孔，管身不開孔；導管一端接近坍塌區頂部，另一端固定在格柵鋼架上）。

（4）灌噴要點（水量開到最大，使混凝土流動性最佳）。

（5）回填注漿材料選用雙液漿或砂漿。

（6）現場的應急物資要配備各種長度的灌噴管和注漿管。

3.工程效果

車站施工完成后，地面平均變形值為-4.72mm，遠遠低于控制標準-30mm，達到了預期的目的，有效保證了施工安全，如圖2所示。

結論

（1）砂卵石地層PBA工法各工序的實施要點的執行和應用，有效保證了PBA暗挖車站近距離平行下穿φ1000污水管變形控制目標的實現，可以在同類或相似地層中推廣使用。

（2）根據上下導洞開挖位置與風險源位置的距離差異，科學的選擇不同的地層超前預加固措施，既有效的保證了下導洞施工的快速推進，又保證了上導洞施工的安全穩定；總體上也有利于車站的投資控制。

（3）坍塌應急處理措施，對開挖過程中的局部超挖進行嚴格處理，步步為營，有效避免了砂卵石地層中超挖的“積少成多”，成功預防了坍塌的發生，確保了暗挖施工的整體安全。

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