地鐵風道PBA+CD 法交叉扣拱施工技術

陳 龍

（北京城市快軌建設管理有限公司，北京 100027）

0 引言

傳統(tǒng)的地鐵車站及附屬結構仍較多地沿用固定思路進行設計與施工，風道一般與車站呈分離式設置，這種形式的風道結構在施工過程中需要占用單獨的施工場地，為了保證近接施工安全，往往需要待鄰近的車站結構封閉完成后方可進行施工，因此，會帶來巨大的工期與經(jīng)濟壓力[1-2]。目前，北京修建的地鐵車站風道大部分采用傳統(tǒng)CRD 法、PBA 逆筑法，隨著城市軌道交通工程的不斷發(fā)展，線路規(guī)劃、場地限制，周邊環(huán)境等因素對工程建設的影響不斷加深[3]，因此，需要采用創(chuàng)新性的設計思路與施工技術對PBA 逆筑法進行不斷的優(yōu)化與改進。

車站與風道均采用PBA 逆筑法施工，車站端頭設置臨時側墻與壁柱，風道利用車站端頭的永久結構支撐體系與風道自身的樁柱體系進行CD 法扣拱，通過與車站頂縱梁垂直互錨的橫梁實現(xiàn)了車站橫向扣拱與風道縱向扣拱的交叉疊加，成功地實現(xiàn)了風道結構與車站結構的結合設置。本文對地鐵風道PBA+CD 法交叉扣拱施工技術進行介紹。

1 工程概況

北京市地鐵16 號線達官營站位于北京市西城區(qū)廣安門外大街，與運營的7 號線達官營站進行換乘，車站毗鄰國家話劇院，下穿廣安門外大街，是地鐵16 號線南段的重點工程之一。達官營站為地下兩層三跨島式車站，采用8 導洞PBA 逆筑法施工，受地面場地限制，無法為車站南端的附屬風道結構施工提供場地，因此，工程實踐了一種利用車站端頭梁柱結構，與車站扣拱呈垂直交叉結合設置的大跨徑風道扣拱施工工藝。

新建風道為地下三層單跨框架結構，采用PBA 逆筑法施工，拱頂覆土厚度12m，結構高20.45m，最大凈跨為12.35m。結構穿越地層主要為卵石⑤、卵石⑦、礫巖，水位標高20.41～21.69m，位于底板之上。

結構頂拱由格柵鋼架+網(wǎng)噴混凝土的初期支護和模筑鋼筋混凝土的二次襯砌構成，兩層襯砌之間設柔性防水層。PBA 工法結構邊樁在車站一側，為車站端頭的新建梁柱體系+C30 臨時側墻，另一側采用Φ1200mm@1500mm 挖孔樁，此樁起支護作用兼做承載力樁基，承受暗挖逆筑法頂拱拱腳豎向壓力，挖孔樁與結構內(nèi)襯墻組成復合墻結構，兩者之間設置防水層。風道結構參數(shù)見表1。

風道主體結構主要分為2 部分：車站橫向范圍內(nèi)的標準段、車站橫向范圍外的漸變段。由一期臨時施工豎井及其高通道開啟車站南端導洞，為后續(xù)主體結構施工提供作業(yè)空間；在高通道內(nèi)施工車站南端頭的條基、臨時側墻（車站橫向范圍外的漸變段）、壁柱（橫向范圍內(nèi)的標準段），臨時側墻上方為冠梁，壁柱上方為與車站頂縱梁垂直互錨的橫梁。在冠梁上進行風道漸變段扣拱，在橫梁上進行風道標準段扣拱，通過橫梁實現(xiàn)了車站縱向扣拱與風道橫向扣拱的垂直交叉疊加；由二期臨時施工豎井井壁開啟風道導洞施工，采用上、下層導洞+挖孔樁的布置方式為風道扣拱施工提供支撐。

2 施工工藝及風道施工步計算

2.1 施工工藝步序

在進行PBA 逆筑法車站樁體體系施工時，開啟風道主體結構施工，主要分為6 步。

第一步：分倉施工高通道底部條形基礎；施工漸變段的臨時側墻、樁頂冠梁、頂部初支扣拱，回填C20 混凝土；施工標準段的梁、柱體系、頂部異型冠梁。

第二步：施工二期豎井初支，由豎井井壁開啟馬頭門臺階法開挖風道①、②導洞，導洞間錯距＞10m；施工導洞內(nèi)條基、挖孔樁及樁頂冠梁，冠梁上方施工初支扣拱，回填C20 混凝土。

第三步：一、二期豎井合并為一個大豎井，按板墻梁柱體系分段分倉施工豎井二襯。

第四步：由豎井井壁圈梁進洞，向車站方向開啟馬頭門，采用CD 法依次開挖初支扣拱I、II 洞室，施工臨時支撐墻、鋪底格柵，I、II 洞室前后錯距＞10m。拱部土體加固措施為深孔注漿，輔以小導管超前支護。

第五步：CD 法初支扣拱I、II 洞室貫通后，由豎井向車站方向分段鑿除高通道負一層及風道②導洞的部分初期支護結構，后退分段澆筑二襯扣拱。

第六步：拱頂混凝土達到設計強度后，向下鑿除高通道及風道導洞剩余初期支護結構，沿風道縱向分為若干施工段，分層向下開挖土體，施工中板。每層中板達到設計強度后，采用相同工序依次向下施工，開挖至基底后快速架設鋼支撐，施做鋪底格柵，鋪設防水，澆筑底板結構。

2.2 風道施工步計算模擬

本結構最大的風險存在于風道施工中，本文對風道結構重要的施工步按照荷載結構模型進行受力分析。經(jīng)過計算，結構的受力滿足要求，構件的撓度變形滿足要求，結構設置按照施工步合理。

3 施工重點環(huán)節(jié)

3.1 高通道內(nèi)梁柱體系施工

梁柱體系分為2 部分：漸變段的條形基礎、臨時側墻（1650mm 厚）及上方冠梁；標準段的條形基礎、底梁FDHL1（1800mm×3750mm）、壁柱FZ1（1800mm×1900mm）、FZ2（1600mm×1400mm）、中板梁FMHL1（1800mm×1000mm），頂部的橫梁FTHL1（1800mm×3400mm）與異型冠梁。

臨時側墻從下向上分段施做，施工時，破除高通道臨時橫撐混凝土，為了保證結構穩(wěn)定性，將型鋼支撐直接澆筑在臨時側墻結構內(nèi)。

底梁FDHL1 與高通道內(nèi)的風道底拱澆筑完成后，向上施工壁柱FZ1、FZ2，中板梁FMHL1 與風道中板隨壁柱一同施工，頂部橫梁FTHL1 澆筑完成后，采用C40鋼筋混凝土異型冠梁結構回填梁上皮與高通道頂拱間空隙，接近頂拱處預埋注漿管壓注膨脹水泥漿，確保梁與通道初期支護結構間填充密實。

梁柱支撐體系的施工，采用滿堂支架從下往上逐層搭設。風道頂、底梁與車站頂、底縱梁采用底梁倒撐到梁上部、頂梁倒撐到梁下部澆筑的方式進行整體施工。高通道內(nèi)的風道中板采用相同方法隨梁柱體系一同施做，根據(jù)施工需要可在橫梁下部預留門洞，門洞參數(shù)根據(jù)現(xiàn)場情況選取。頂、底縱梁、中縱梁、高通內(nèi)部分頂拱、底拱及中板應一次澆筑完成，嚴禁出現(xiàn)水平施工縫。梁、板結構施工完成后，預留腳手架等臨時措施，防止后期扣拱施工產(chǎn)生的非對稱受力，保證新建結構的穩(wěn)定。

由于梁柱體系的結構尺寸均較大，多層配筋中的浮筋必須和主筋采取綁扎等有效措施進行固定，以防在混凝土澆筑過程中產(chǎn)生偏移。梁、板錨固部位的鋼筋間距較密，在施工過程中，應根據(jù)實際情況選擇合適的骨料粒徑，并加強振搗。同時，由于高通道內(nèi)梁柱體系與風道主體結構施工間隔時間較長，對于預埋的風道拱、板、墻等結構的預留鋼筋接頭，應提前做好保護措施，保證后續(xù)主體結構施工時的鋼筋接頭機械連接質(zhì)量。

3.2 初支扣拱施工

由于風道拱部跨度較大，在進行初支扣拱暗挖施工前，必須進行超前探測，發(fā)現(xiàn)地層含水量較大時，封閉掌子面進行注漿止水。初期支護參數(shù)見表2。

表2 初期支護參數(shù)表

拱部土體加固采用深孔注漿輔以小導管超前支護，深孔注漿范圍為拱部開挖輪廓線外側2m，內(nèi)側1m，漿液采用水泥-水玻璃雙液漿，注漿壓力為0.5～1.0MPa，根據(jù)現(xiàn)場地層情況適當調(diào)整，加固后地層其無側限抗壓強度為1.0MPa，滲透系數(shù)≤1.0×10cm/s。

初期支護封邊成環(huán)5m 后，及時進行背后低壓回填注漿，注漿壓力0.1～0.3MPa，以控制漿液從開挖面溢出結束；距開挖面8～10m 進行飽壓注漿，注漿壓力0.5MPa。注漿管采用Φ42@22mm 焊接鋼管，進入初期支護背后500mm，外露10mm。注漿管環(huán)向間距起拱線以上2m，邊墻3m，縱向間距3m，呈梅花型布置。

進行高通道負一層及風道②導洞施工時，需要在初期支護上預留風道扣拱與鋪底格柵的連接板，且預埋構件前后定位差≤5mm。由于各工序施工間隔時間較長，在施工中，需要準確做好各部位格柵安裝位置的記錄，重點控制格柵連接板的軸線、高程及洞室開挖進尺，確保后期施工的扣拱格柵與先期施工的格柵預留的節(jié)點板能夠有效連接。當連接板連接達不到要求時，需要在兩節(jié)鋼架主筋之間加焊一根與主筋等直徑的加強鋼筋，采用幫條焊，搭接長度10d。

3.3 二襯扣拱施工

二襯扣拱在漸變段結構跨度凈距由11.92m 變至12.5m，標準段的跨度凈距為12.35m。拱頂標高保持一致，拱頂弧形斜向扣拱施工，通過控制圓心位置及弧形半徑來調(diào)整跨度及圓心角。標準段的二襯扣拱通過與橫梁FTHL1 上方的異型冠梁預留的鋼筋接駁器進行連接，漸變段的扣拱支撐體系為臨時側墻及冠梁。風道南側的支撐體系為導洞內(nèi)的樁基及冠梁。二襯扣拱施工時，按6m 一段拆除臨時中隔壁、高通道負一層及②導洞部分初支，拆除完成后修補基面，施工拱部防水。防水完成后破除鋪底格柵與剩余初支，向下開挖至負一層中板頂面標高以上30cm 處，處理地基，搭設扣拱模架支撐體系。

面板采用模板組合拼裝，模板背肋為工字鋼彎曲拱形桁架，桁架主、次龍骨為工字鋼，桁架下部支撐體系為扣件式滿堂腳手架，腳手架立桿頂部延風道縱向鋪設方木支撐桁架。

4 結束語

達官營站在施工條件非常苛刻的情況下，實現(xiàn)了PBA+CD 法交叉扣拱的施工案例，工程的成功實施，是以非常規(guī)方案設計的風道梁柱體系作為基礎，該梁柱體系承受著車站橫向扣拱與風道縱向扣拱的疊加荷載。風道結構的施工與車站平行、交錯進行，利用車站臨時施工場地，節(jié)省風道施工工期，車站端頭梁柱支撐體系的重復利用，在保證工程整體施工工期的同時，降低了工程成本，取得了較為理想的經(jīng)濟和社會效益。本工程形成的PBA+CD 法交叉扣拱施工技術為受地面場地限制及工期緊迫的類似工程提供了參考。