PBA法地鐵車站扣拱施工技術

□文/王冰琰 耿利軍 宋延濤

隨著城市軌道交通的快速發展，在復雜的外部環境條件限制下，PBA法（洞樁法）已逐漸成為地鐵車站建設的首選工法。扣拱連接著車站邊樁與中柱，承受著上部土體荷載，是結構的主要受力部位。其施工需要經過多道工序，由小洞室逐步擴大成拱形大斷面縱橫向框架空間支撐體系，具有作業空間狹小、工序轉換繁瑣，結構施工縫多，節點受力復雜等特點；保證扣拱施工質量，是預防結構變形與失穩，避免結構出現破壞，降低地面沉降的關鍵[1]。

1 工程概況

北京市某新建車站采用PBA逆筑法（8導洞）施工，為兩層三跨島式車站，全長206.7 m，結構寬23.3 m、高16.2 m，覆土厚度約16.0 m，底板埋深約32.0 m。車站結構由鋼格柵+噴射混凝土的初期支護和模筑鋼筋混凝土的二次襯砌構成，兩次襯砌之間設柔性防水層，中柱為φ900 mm的鋼管柱，邊樁為φ1 000 mm@1 500 mm的灌注樁，灌注樁與結構內襯墻組成復合墻結構。

車站結構由上向下依次穿越卵石5、卵石7、礫巖與泥巖地層，地下水位約21.0 m，頂拱位于卵石與礫巖交界處，在降水過程中易出現界面殘留水，因此需要加強拱部防水節點施工質量控制，避免出現滲漏。

2 施工重點

1）頂縱梁需要在導洞內施作，受導洞內凈空尺寸（4 m×4.97/4.57 m）的限制，施工空間狹小，而頂縱梁鋼筋間距較密，振搗難度較大，如何防止鋼管柱因頂縱梁施工發生偏移、保證混凝土澆筑的飽滿度是施工的控制重點[2]。

2）進行扣拱施工時，控制重點是初支扣拱鋼格柵上預留連接板的連接質量和二襯扣拱導洞破除的施工步序。嚴格按照設計步序進行中跨與兩邊跨的暗挖及拆撐施工，防止對既有結構產生偏載，導致結構附加應力增大產生失穩性破壞，降低風險，保證施工安全[3]。

3）PBA法是由小洞室逐步擴大為大斷面的結構形式，具有預留接縫多，防水保護困難的特點；同時，車站拱部含有大量界面殘留水，防水板接頭部位的保護、拱部施工縫細部構造的加強處理是施工的重點控制部位[4～5]。

3 施工方案

主要施工步序：導洞施工→下部樁柱體系（邊樁、中柱、條基與底縱梁）施工→上部頂縱梁與邊洞初支假拱模板澆筑→分部開挖拱部土體、施工初支扣拱→跳倉分段拆除導洞臨時支撐→分段臺車模板澆筑二襯扣拱→扣拱施工完成。

3.1 頂縱梁模板施工

頂縱梁的混凝土澆筑分兩部分：頂縱梁鋼筋模筑混凝土與拱頂混凝土回填部分。

頂縱梁梁底模板采用15 mm厚覆面木膠合板，兩側模板采用6015曲面模板，背楞采用弧形I10工字鋼模架，間距750 mm，模板支撐采用φ48 mm鋼管腳手架。見圖1。

圖1 頂縱梁模架支撐剖面

頂縱梁側面為弧形結構，為保證平衡，兩側模板支撐需要頂緊在導洞初支上，頂不到位的地方墊木塊塞緊，支撐架靠近鋼管柱的位置與鋼管柱拉結，支撐架水平桿均與導洞初支頂緊，鋼管支撐設置底托或者100 mm×100 mm鋼板墊片。

梁底模板在靠近鋼管柱位置定做成半圓形，與鋼管柱柱帽形成完整的拼裝。拼裝時，預留3 mm空隙，使用密封膠條密封。

為保證頂縱梁上部混凝土回填密實，需要提前預埋回填注漿管，注漿管頂端貼近防水層，頂端用膠帶綁扎以免被混凝土封堵，注漿管外露混凝土面20 cm，縱向間距3 m，兩側交錯布置。

3.2 邊洞初支假拱模板施工

邊導洞的初支扣拱格柵鋼架安裝完成后，安裝初支扣拱假拱模板。面板使用15 mm竹膠板，背撐為100 mm×100 mm方木，使用φ48 mm鋼管腳手架作為模板支撐。在模板背后通過預埋注漿管進行混凝土回填澆筑施工，以此代替鋼格柵噴混施工。

3.3 初支扣拱暗挖施工

中洞的頂縱梁與邊洞的初支扣拱施工完成后，臺階法暗挖施工中跨拱部洞室Ⅱ的初期支護，錯開兩個柱跨后，對稱同步施工邊跨拱部洞室Ⅰ、Ⅲ的初期支護，以確保結構整體受力平衡[6]。初支扣拱施工步序見圖2。

圖2 初支扣拱施工

由于導洞施工與初支扣拱施工的時間間隔較長，初支扣拱格柵鋼架與導洞初支預留連接板細部節點連接的好壞，將直接影響到初支結構的質量[7]。新舊連接板密貼后使用8.8級螺栓連接成為整體，當連接板無法密貼時，應在開口部位進行塞焊并在兩節鋼架主筋之間幫焊一根等直徑的鋼筋進行補強，保證焊接質量。初支扣拱格柵鋼架連接節點見圖3。

圖3 初支扣拱連接節點細部構造

3.4 二襯扣拱臺車模板

進行二襯扣拱施工前，需要破除導洞初支結構，將被分隔的各作業面連通，形成大斷面空間，便于臺車模板施工[8]。洞室Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ貫通后，沿縱向分段跳倉破除導洞初支，每段破除長度6～8 m。在破除施工時，需要注意頂縱梁部位防水板預留搭接部位的保護，保證預留接頭與扣拱防水卷材的有效連接。

受到拱頂土體開挖、工序轉換時差、跳倉施工等因素的影響，頂拱結構形成前后必然會存在水平推力不平衡的現象[9]。為防止二襯扣拱混凝土澆筑對頂縱梁形成偏壓，先施工中跨，后對稱同步施工兩邊跨，嚴格按照設計施工步序施工。

二襯扣拱模板為臺車拱架加8 cm厚小鋼模，臺車長度6 m，拱頂設置2個進料口、2個注漿預留口，在頂部縱向設置2個觀察口。臺車拼裝就位后通過螺旋千斤頂將其整體升起，到位后配合絲桿千斤頂安裝支撐牢固。

澆筑完成后，將鋼拉桿（φ32 mm@500 mm）與頂縱梁預埋部位使用一級機械接頭進行連接，有效平衡三聯拱結構的受力，使頂縱梁之間的約束力變拉力為壓力，保證拱部結構穩定。

3.5 細部防水構造

為降低界面水對防水施工的影響，在初支頂拱增加一層噴涂瀝青加強層，與防水卷材一同形成一層復合防水層。施工縫處先涂刷水泥基滲透結晶，再采用單道制品型水膨脹止水條+全斷面注漿管加強。見圖4。

圖4 頂拱防水細部構造

噴涂橡膠瀝青材料可以在含水量30%以下的基面進行施工，抗拉強度大、延伸率高，能夠有效吸收來自基層的應力，防止混凝土澆筑過程中的防水層開裂破損，同時可以有效地阻斷防水層與混凝土基面間的滲漏水，消除防水薄弱環節。

由于樁頂冠梁部位的陰陽角構造較多，縱向施工縫較長，為保證防水效果，設置三層防水卷材進行加強。施工該部位時，應著重考慮預留防水接頭搭接和環向扣拱鋼筋甩頭的空間，防水層鋪設也不宜過緊，防止在反折部位撕裂。在站廳層土方施工完成后，進行冠梁下部的預留防水接頭搭接。

4 地表沉降規律

由于PBA法施工步驟較多，各工序受力轉換復雜，因而要對施工引起的地表沉降值根據各施工工序進行分解，按工序進行控制。通常將最終的地表累計沉降值控制為60 mm[10]，按施工工序主要分為：導洞施工、頂拱扣拱施工、站廳層結構施工、站臺層結構施工，所占的分解比例分別為45%、40%、10%、5%。

選取垂直于車站軸線的某一里程的橫向斷面作為參考對象，分析各工序施工引起的沉降規律，該主斷面共設置7個監測點，橫向間距約為5 m。見圖5。

圖5 累計沉降歷時曲線

由圖5可以看出，暗挖施工對土體的擾動是造成地表沉降的主要原因，待掌子面通過以后，沉降情況趨于穩定。其中，導洞暗挖施工會造成最大的地表沉降變化，其增幅占到的比例為51.5%，其次是初支扣拱暗挖施工，比例為20.7%，樁柱體系與結構施工引起的地表沉降值較小。

在導洞暗挖施工時，對土體產生了較大的擾動，破壞了原有的平衡，產生了較大的沉降。初支扣拱施工時，再次對土體產生擾動，表現為曲線斜率的再次明顯增大，因此在施工中，應對暗挖施工進行重點控制，降低風險，保證安全。

5 結語

1）地表監測斷面的實測沉降趨勢與沉降分解控制標準基本能夠保持一致，但是在實際施工引起的地表沉降要大于分解比例，這表明暗挖施工的支護體系要略弱于理想狀態的支護效果，因此在施工時，要嚴格按照設計要求進行注漿加固，加快施工進度，及時封閉成環并保證格柵鋼架的連接質量。

2）進行臨時支撐拆除與臺車模板澆筑時，要嚴格按照設計步序對稱施工，避免對頂縱梁產生偏壓，及時施做鋼拉桿，防止頂縱梁受到不平衡的水平推力而產生傾斜與位移，保證施工安全。

3）由于PBA法具有施工復雜，工序轉換多，接縫較多，施工周期長等特點，需要重視拱部接縫處的防水施工質量控制，做好混凝土的振搗，提高車站整體的防水效果，避免出現滲漏問題。