PBA 車站中大跨度順逆作相結合的縱橫向交叉扣拱風道施工技術

俞 民

（中鐵十五局集團第五工程有限公司，天津 300131）

0 引言

隨著現代軌道交通施工技術的發展，越來越多的地鐵車站結構在受到場地限制、道路通行等前提條件影響下，采用 PBA 法進行施工，而車站風道作為地鐵車站的附屬結構，往往獨立與車站結構（在車站旁側）采用明挖或蓋挖逆作、順做法施工，最后通過車站預留接口與車站實現連通。本文所述工程的達官營站 2# 風道在選址時，受到了施工場地的局限性（車站兩側為高層建筑居民樓小區，周邊分布雨、污水方溝、熱力隧道、燃氣、上水等重要管線）的限制。而且 2# 風道要兼做盾構機接收通道，需要在地下空間內與車站的主體結構聯合施做，其工序轉換繁多，施工工藝復雜，在國內同行業施工中較為罕見。因此，在施工過程中要采取合理的施工方法，既要保證周邊管線風險和自身風險的安全可控，又要保證結構的施工質量。本文以北京地鐵 16 號線達官營車站與 2# 風道結合部位的施工為例，通過對施工技術的研究探討，以期為其他類似工程的施工提供借鑒和參考。

1 工程概況

北京地鐵 16 號線達官營站 2 號風道位于北京市三里河南延路與廣安門外大街交叉處的西北角，2 號風道采用“PBA”8 導洞（車站側 29 軸）+“PBA”2 導洞（風道側 30 軸）+CD 法（初支扣拱進洞）施工，29 軸（車站側）采用順做法施工，30 軸采用逆作法施工。風道結構寬 11.9～14.4 m、高 23.3 m，為 3 層單跨拱形直墻結構，結構覆土厚約為 12.1～12.7 m。風道平面圖如圖 1 所示。

圖1 風道平面圖

結構拱頂由鋼格柵+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；PBA 工法主體結構邊樁采用灌注樁（Φ1 200@1 500），此樁起支護土體作用兼做承載力樁基，承受暗挖逆筑法頂拱腳豎向壓力；灌注樁與結構內襯墻組成復合墻結構，兩者之間設置防水層。拱頂位于卵石圓礫層、底板位于強風化礫巖。側墻厚度 0.9 m，頂拱厚度 0.9 m，底拱厚度 1.3 m，中板厚度 0.6 m。二襯頂拱、頂縱梁等外圍結構構件混凝土等級為 C 40，抗滲等級 P 10，二襯底縱梁、底板及風道側墻等外圍結構混凝土等級為 C 40，抗滲等級為 P 12。結構斷面如圖 2、圖 3 所示。

圖2 風道標準斷面圖（單位：mm）

圖3 車站標準橫斷面圖（單位：mm）

2 主要施工方法

2.1 樁柱體系施工

2 號風道采用 PBA 法施工，與達官營站連接部分設置 4 根立柱分別與車站的 A～D 軸重合，柱頂縱梁與車站的頂縱梁聯合澆筑，車站范圍外的 2 號風道北側墻在高通道范圍內采用臨時側墻作為支撐體系，2# 風道的南側側墻采用在小導洞內施工挖孔樁作為支撐體系［1-3］。主要施工工藝流程圖如圖 4 所示。

圖4 2 號風道樁柱體系施工工藝流程圖

2.2 風道豎井二襯結構施工

待達官營站 L3 一期豎井高通道及二期豎井的樁柱體系全部施工完成后，組織豎井的二襯結構施工，施工前進行豎井清底，清底后，采用順做法先澆筑豎井底板，然后在豎井內分層搭設滿堂碗扣支架，從下向上依次進行混凝土澆筑［4］。

2.2.1 豎井結構概況

2 號風道大豎井由達官營站 L3 一期和二期豎井聯合組成，豎井初支結構為 35 cm 厚 C20 噴射混凝土，采用倒掛井壁法前期已施工完成，結構凈空尺寸為 16.69m×4.5 m，中間設 3 道臨時橫向中隔壁支撐，二襯施工前南北向各 1.5 m 范圍內采用磚砌體進行回填處理（見圖 5、圖 6）。

圖5 豎井暗挖結構概況圖（單位：mm）

圖6 豎井結構尺寸及施工步序概況圖（單位：mm）

豎井二襯結構凈空為 11.932 m×2.7 m，結構總高度為 25.354 m，頂板厚度為 0.9 m，負一層、負二層中板厚度為 0.6 m，底板厚度為 1.5 m，側墻厚度為 0.9 m，采用模筑鋼筋混凝土結構，從下向上分 7 步澆筑完成，最大側墻澆筑高度為 7.712 m。

2.2.2 豎井基底清理及施工準備

豎井結構施工前對基底進行人工清理，將淤積的渣土清理干凈，并用水對基底面進行沖洗，沖洗完成后進行中線復核，復核無誤后報請監理工程師檢查。同時安排測量人員檢測風道底板、側墻的凈空尺寸，根據測量結果對基底初支進行找平處理，清除凸出物。準備好結構施工的防水材料、鋼筋、鋼筋接駁器、模板等。精確測設豎井中線和控制標高，定出準確位置。提前收集監測數據，拆撐前做好初始數據的收集和分析，根據數據分析結果及時進行調整分段拆撐的長度［5-7］。

2.2.3 豎井臨時中隔壁支撐拆除

豎井結構施工時，拆撐嚴格按照襯砌步序進行，拆除時搭設臨時拆撐腳手架平臺，依次從下向上進行支撐拆除。根據底板、側墻、中板、頂板與初支結構臨時中隔壁的位置關系進行破除，待底板強度達到設計強度后，縱向拆除負 3 層側墻范圍內 3 道臨時豎井臨時中隔壁，拆撐過程中加強監測，根據監測數據及時調整拆撐高度。拆撐完成后及時施作負 3 層側墻，待負 2 層中板澆筑完成后再拆除負 2 層側墻支撐，依次對中隔壁支撐拆除，直至頂板施工完成。拆撐時根據施工步序嚴格控制拆除高度，臨時中隔壁拆除時在底板、中板上滿鋪木板，避免大塊鑿落，砸壞已澆筑的混凝土面［8］。

2.2.4 豎井模板支架搭設

豎井每個節段拆撐結束后，及時將拆除的型鋼及虛渣外運，外運完成后基底清理干凈，在基底自下而上搭設側墻模板內支撐架（兼作防水、鋼筋施工平臺）。

豎井南北兩側分別設計 1.5 m 范圍的磚砌體回填，砌體施工時與模架體系同步自下而上進行，兼做南北側模架的側向支撐［9］。

豎井頂板及側墻模板均采用 15 mm 厚木膠板，主肋和次肋采用方木，次肋為 100 mm×100 mm 方木，頂板、中板、側墻間距都按 200 mm 布設；主肋為150 mm× 150 mm 方木，布設間距同腳手架立桿橫向間距，頂板及中板南北向鋪設，東西向間距為 600 mm，側模支撐體系間距同腳手架步距為 900 mm，局部調整為 600 mm（靠近頂板及中板節點處）。

豎井支架內支撐架采用 JGJ 130-2011《建筑施工扣件式鋼管腳手架安全技術規范》中規定的Φ48.3 mm×3.6 mm 扣件式鋼管腳手架，分層搭設，最大搭設高度為 9.86 m（負三層），腳手架立桿南北向縱距為900 mm，東西向橫距為 600 mm，橫桿步距為 900 mm，局部調整為 600 mm。支撐體系圖如圖 7 所示。

圖7 豎井南北向斷面支撐體系圖（單位：mm）

2.2.5 豎井防水施工

豎井防水采用 400 g/m2土工布，及 1.5 mm厚高分子自粘膠膜防水卷材，防水施工前先對基面進行處理，驗收合格后再敷設防水卷材。

底板防水在豎井清底、基面處理完成后進行鋪設，鋪設完成后，預留側墻節高甩槎，澆筑 5 cm 厚的混凝土保護層，在保護層上進行底板的鋼筋、模板及混凝土施工。

側墻防水施工在內支撐架平臺上進行，平臺搭設完成后周邊留設不小于 1.2 m 的作業空間，并在懸挑的腳手架上分層鋪設腳手板，依次從下向上鋪設，按施工工序要求分別在負 3 層中板、負 2 層中板、負 1 層頂板以上位置分別設置甩槎接頭，并做好保護措施，便于下一步工序的銜接。施工時注意，中隔壁臨時支撐拆除后，需要割除突出的鋼筋頭，用砂漿找平鋪設基面，再鋪設防水層［10］。

2.2.6 豎井鋼筋施工

鋼筋加工在外掛換乘廳地面的加工場地進行，加工時提前計算好下料長度，根據每個節段的施工高度，預留出鋼筋接頭位置，鋼筋接長采用直螺紋套筒接駁，提前加工好絲扣，并做好絲頭保護，加工完成后從加工場運至 L3 施工場地，采用橋式起重機集中調運至井下作業平臺上。

側墻鋼筋安裝時，在平臺上放樣出側墻輪廓線，依該輪廓線來控制鋼筋的內外保護層。根據技術交底先綁扎外側側墻鋼筋，再綁扎內層鋼筋，最后綁扎中板鋼筋，鋼筋施工完成后，及時報請監理工程師檢查，側墻鋼筋的接長采用直螺紋連接，施工時預留接頭部位要相互錯開，鋼筋在施工中要保護好防水層不被損壞。綁扎鋼筋同時做好施工縫清理和施工縫防水細部施做等工作［11］。

2.2.7 豎井模板安裝

側墻鋼筋安裝完成后開始安裝側墻模板，模板采用 18 mm 厚的木膠板，并與 10 cm×10 cm 方木釘實，模板長邊延豎井側壁水平方向，短邊豎向放置，短邊搭接處必須支墊方木且與方木用鋼釘釘牢，檢查好模板拼縫、錯臺滿足要求后，在平臺上放出模板外輪廓線，安裝模板，安裝后吊線錘檢測好側模的垂直度，并與模架柱肋方木頂緊，報監理工程師驗收合格后澆筑側墻混凝土。

中板和頂板模板直接在各段架頂直接安裝，安裝時嚴格控制頂面高程和平面位置，并檢查好接縫的嚴密性，檢查合格后綁扎鋼筋澆筑混凝土［12］。

2.2.8 豎井混凝土澆筑

混凝土澆筑前，將泵管從 L3 豎井口分節接至底板澆筑面，以后隨澆筑進度分節向上拆除，輸送口處布置3 m 長橡膠軟管，人員、振搗設備全部到位后，再申請澆筑混凝土。采用商品混凝土澆筑，混凝土運輸車運至施工現場檢驗混凝土的各項性能指標合格后，采用車載泵泵送入模。

澆筑時防止偏壓較大，按提前規劃好的澆筑順序，分層對稱循環澆筑，均勻布料，嚴禁單部位澆筑高度過高，對模板形成偏壓，分層澆筑厚度不超過 50 cm，每小時澆筑高度≤ 0.5 m（根據模板支架承載能力計算確定）。

混凝土采用插入式振搗棒振搗，振搗時根據振搗棒的功率影響半徑，合理確定插入間距，防止產生漏振、過振。振搗時派專人檢查模板支撐系統的穩定情況，如發現頂托絲桿松動及時進行緊固。

2.2.9 模板及支架拆除

側墻模板在混凝土強度能保證其表面及棱角不因拆除模板而受損后即可拆除，梁和中板頂板的模板必須待混凝土強度≥ 75 % 以后才能拆除。

2.3 順作施工高通道內梁、柱、拱體系

車站樁柱體系施工完成后，自下而上采用順作法施工高通道內梁柱體系，施工時先對第 6 層橫通道臨時仰拱初支面進行清理，然后進行鋼筋混凝土條基施工，條基施工完成后，對第 5 層橫通道仰拱進行換撐施工，將支撐換至底縱梁頂部，沿車站橫向澆筑 29 軸車站底縱梁及風道底拱甩槎，并預埋 4 個立柱鋼筋甩筋。然后分兩次澆筑 A-D 軸立柱，并預留中板及夾層板接茬，澆筑至頂縱梁底標高后，將頂縱梁部位第 1 層高通臨時仰拱換撐至頂縱梁底，然后澆筑頂縱梁并向 28 軸方向預留車站橫向二襯扣拱甩筋，向 29 軸方向預留風道縱向扣拱甩筋，最后澆筑頂縱梁頂異形冠梁，順做梁柱體系施工完成。工藝流程及斷面如圖 8 所示。

圖8 梁柱體系順做流程圖

2.4 PBA 法施工 28-29 軸車站橫向扣拱

在高通道內梁柱體系施工完成后，意味著高通道內順作支撐體系施工完成，通過通道頂縱梁預留接茬和 28-29 軸頂縱梁預留接茬聯合進行“T”字型澆筑，將風道和車站的樁柱體系結合澆筑為整體，然后進行 PBA 車站 28-29 軸部位的小導洞初支扣拱施工，施工完成后將 28-29 軸小導洞中隔壁拆除，采用臺車進行橫向二襯扣拱模筑混凝土施工，施工時與風道頂縱梁預留的鋼筋接頭進行有效連接，澆筑完成后 28-29 軸形成整體支撐體系，即可進行逆作法施工風道的二襯扣拱、30 軸側墻及底拱。

2.5 逆作法施工風道二襯扣拱、30 軸側墻及底拱

第一步：待高通道內條基、梁柱體系及拱部高通道內異型冠梁先期施做完成后，風道南側導洞采用上下臺階法先施工導洞①，然后滯后導洞①工作面約 10 m，施工導洞②（見圖 9）。

圖9 第一步施工步序圖圖

在導洞①內施工條基，在上、下導洞內施工挖孔樁及樁頂冠梁（挖孔樁按跳孔施工，隔 3 挖 1，導洞①拱部開孔時僅鑿除初支混凝土，格柵鋼筋不切斷）。邊樁外側與導洞間采用 C20 混凝土回填，在②導洞內施作部分主體初期支護，初期支護與小導洞間的空隙采用 C20 素混凝土回填。

第二步：施工洞室 Ⅰ、Ⅱ 拱頂超前支護結構，并注漿加固地層。臺階法開挖（臺階長 3～5 m）導洞 Ⅰ，施做中隔壁后（CD 扣拱），快速施作鋼格柵混凝土鋪底（鋼格柵與高通道初期支護節點板有效連接）；然后臺階法開挖 Ⅱ 土體（滯后導洞 Ⅰ 不小于 10 m，施工過程中不破壞導洞②初支結構），施工頂拱初期支護，快速施作鋼格柵混凝土鋪底（鋼格柵與導洞②初期支護設置節點板有效連接）。施工時開挖步距同格柵間距，并加強監控量測（見圖 10）。

圖10 第二步施工步序圖

第三步：導洞Ⅰ、Ⅱ 貫通后，由車站向豎井方向分 6 m 每段，鑿除小導洞②及高通道內部分初期支護結構，施工風道結構拱部二襯，施工過程中加強監控量測（見圖 11）。

圖11 第三步施工步序圖

第四步：待拱頂混凝土達到設計強度后，沿風道縱向分為若干個施工段，在每個施工段分層開挖土體至第一層中板（邊開挖邊施工樁間網噴混凝土及切割掉挖孔護壁），分段施工中板梁，并施工側墻防水層、保護層及側墻（見圖 12）。

圖12 第四步施工步序圖

第五步：待第一層中板混凝土達到設計強度后，沿風道縱向分為若干個施工段，在每個施工段分段跳挖土體至第二層中樓板（邊開挖邊施工樁間網噴混凝土及切割掉挖孔護壁），分段施工此中板，并施工側墻防水層、保護層及側墻。跳挖土體凈距≥ 10～15 m，所開挖的土體范圍≤ 6 m（見圖 13）。

圖13 第五步施工步序圖

第六步：待中板混凝土達到設計強度后，沿風道縱向分為若干個施工段，在每個施工段分段跳挖土體至臨時支撐基底以下（邊開挖邊施工樁間網噴混凝土及破除挖孔護壁、高通道初支、挖土過程中不拆除導洞邊墻），快速架設鋼支撐。跳挖土體凈距≥ 10～15 m，所開挖的土體范圍≤ 6 m，根據監測情況，必要時加設臨時鋼支撐（見圖 14）。

圖14 第六步施工步序圖

第七步：支撐架設完畢后，沿風道縱向分為若干個施工段，在每個施工段分段跳挖土體至基底（邊開挖邊施工樁間網噴混凝土及破除挖孔護壁、下導洞、通道初支、挖土過程中不得拆除導洞邊墻），分段快速施做底板初支格柵鋪底（注意鋼格柵與小導洞初期支護設置節點板有效連接），鋪設底板及側墻防水層，澆筑底板及下邊墻結構。跳挖土體凈距不得小于 10～15 m，所開挖的土體范圍≤6 m，根據監測情況，必要時加設臨時鋼支撐至車站范圍內風道施工完成（見圖 15）。

圖15 第七步施工步序圖

3 結論

本文通過對北京地鐵 16 號線達官營車站 2# 風道超高超寬斷面、復雜體系下施工技術的研究，通過采取合理的施工方法，在滿足結構要求的前提下，最大限度地避免了施工風險，希望為其他類似工程的施工提供借鑒和參考。Q