地鐵車站PBA工法施工重難點及控制措施

葉滔

(中鐵七局集團第二工程有限公司 遼寧沈陽 110000)

隨著城市化進程的快速發展，地下密布的管線、臨近建筑的地基與路面交通的影響。暗挖洞樁法（Pile-Beam-Arch-method，PBA）由于適應性強、施工靈活、能有效控制施工引起的地表沉降，越來越多地被用于復雜環境地鐵建設中。PBA 工法[1]是淺埋暗挖方法的一種，主要用于地鐵車站地質條件差、路面施工圍護占地面積少等情況。是由樁、梁、拱共同組成完整的結構框架，通過二次施工加固、襯砌形成永久性支撐荷載，此法將導洞、樁梁、和扣拱等施工工藝完美集于一身[2]。萬友生和劉娉婷[3]以實際工程為依托，闡述了大斷面隧道開挖技術并進行了風險評估。蘭開江[4]以西安地鐵紡織城站為工程依托，對橫通道施工技術展開了研究。王國林等人[5]從基坑臨近建筑物、臨近地下地鐵、基坑地下管線等幾個方面進行了綜合闡述，指出了當前基坑施工中存在的一些問題，并給出了一定的建議。

1 工程概況

三好街站為地鐵三號線的第二十座車站，前一站為方型廣場站，后一站為工業展覽館站。

三好街站為暗挖島式站臺車站，車站有效站臺寬度為14 m，車站主體為地下雙層三跨度結構，車站總長為220.7 m，標準段寬度為22.7 m，標準段高度為15.6 m，頂板覆土厚度約為7.0 m，車站采用PBA工法施工。設置3個施工豎井，車站總長為220.7 m，標準段寬度為22.7 m。車站主體結構總平面圖如圖1所示。

圖1 車站主體結構總平面圖

2 橫通道施工

施工橫通道開挖寬度為5.2 m，初支厚度為0.35 m，控制開挖步距為0.5 m。

馬頭門破除進洞后，橫通道施工1 號導洞采用預留核心土的全斷面開挖，其余導洞采用預留核心土的臺階法施工[6]，上下臺階開挖間距保持5 m，人工、風鎬配合開挖，預留核心土，循環進尺為格柵間距0.5 m。初支結構在臨時仰拱拱腳處及時打設鎖腳錨管并注漿，控制格柵架設后下沉。碴土用小型三輪車運至馬頭門豎井口，然后采用抓斗起重機吊抓運至碴土區，晚上自卸卡車出土。

在初支背面要及時注漿，在早期支護的后方，要沿著橫向通道的拱部和側壁布置灌漿孔。環距：在起拱線之上為2.0 m，側壁為3.0 m。縱向間隔：3 m，采用梅花形排列，并保證在拱頂部位設置1個注漿管道，注漿量在前期支護后方0.5 m處。灌漿分為兩個階段：第一次，在開挖面3～5 m處，采用低壓注漿，以防止泥漿從開挖面上溢出為終點；第二次，距離基坑開挖面8～10 m，采用飽和壓注漿，灌漿壓力0.5 MPa，可根據監測結果多次進行灌漿。在進行下層的導孔開挖時，應視具體情況及時進行灌漿。

在預注漿前，為了確保灌漿效果，避免在灌漿時發生工作面滲漏，必須對已開挖的工作面進行封堵。厚度為50 mm，間隔與管道的縱向間隔相同，噴出的混凝土等級與前期支護相同。其范圍為除巖芯土壤外的上部工作面。

在掘進后采用暗孔開挖，在施工條件較差的情況下，或在較長的停機、工序切換期間，為確保工作面的穩定，必須及時封閉全工作面，噴出100 mm的混凝土，采用A6.5 間距150 mm×150 mm，噴射混凝土標號同初期支護并視具體情況進行適當的加固處理措施，必要時，設置型鋼支撐，并對掌子面進行插管注漿。隧道開挖周期進尺為0.5 m。在1導洞9 m開挖到9.5 m時，進行深孔灌漿周期，工作面采用迎土面A6.5mm@150 mm×150 mm 鋼筋與及C25 噴射砼封閉，厚度0.4 m。注漿孔沿拱線排列的環形間隔為570 mm，在每一個灌漿部位打3 個鉆孔，鉆孔直徑150 mm，注漿管長度、鉆孔角度、施工方法和施工條件與1 號深孔注漿工藝基本一致。每次開挖9.5 m 的深度鉆孔灌注。深孔注漿孔布置圖見圖2。

圖2 深孔注漿孔布置圖

2.1 工藝原理

橫通道導洞采用臺階法施工，待上臺階開挖5 m后，開挖下臺階，隨后上、下臺階同步向前推進。

在施工過程中，按照管超前、嚴注漿、短開挖、強支護、早封閉、勤量測的原則。

2.2 測量放線

在施工過程中，利用全站儀標定水平軸線，利用水平標尺進行標高，利用幾何繪圖法繪制開挖輪廓，在入洞后，利用激光指示器確定基坑的邊長。

2.3 超前支護

在拱部布置超前小導管，其與水平面的角度為16°，外徑A32 mm、t=3.25 mm、L=2 m，每一道柵格上都有一圈，其環距為600 mm，每環24個。初期支護臨時支護如表1、表2所示。

表1 初期支護

表2 臨時支護

3 風險分析及控制措施

3.1 前期的管線改遷、交通導改工作量大，嚴重制約工期

由于該標段地處鬧市區，施工方法多，施工技術復雜，所建場地圍擋、明挖結構及周圍管線、構筑物改移及拆除種類多，相關的產權單位多，工作量大，車站與區間下穿大量管線及建筑物，前期需進行施工調查，明確相關地下管線、周圍建（構）筑物產權單位，制定有效的保護措施，根據以往沈陽地鐵項目前期施工經驗，在圍擋與結構范圍內進行管線改遷、建（構）筑物的拆除需要很長的時間，所以如何盡快進行地上物拆遷、圍擋占地、交通導改，管線改移，盡早打開施工局面是本工程控制重點。

主要的反應如下。

（1）組建項目副經理領導的項目前期協調小組，配有經驗的協調和技術管理人員，加強項目投資，提前進行項目策劃、施工調查，做好周邊環境評價、施工組織和工作協調的基礎工作，配合相關部門盡快完成各項方案的審批。

（2）做好圍擋、管線保護等前期工作，積極配合業主和相關產權單位，與周邊單位、居民溝通、協調。

（3）在該標段范圍內，積極擬定圍擋施工方案、交通導改方案，并上報交管、路政等有關部門，爭取相關部門的支持與合作。

（4）根據現場的實際情況，制訂詳細的施工組織方案，進行合理的布置和綜合考慮，使占道時間最短，占地面積最小，采取相應的措施。

（5）開展實地勘察，對需要拆除的地面和需要改造或保護的管線進行全面的勘察，獲取管線、建（構）筑物的第一手資料，同時邀請產權單位與管線原設計單位共同制訂合理、可行的保護、懸吊、拆除、改移方案，報規委審批。

3.2 地表與地下管線沉降控制是一難點

該標段的車站主體工程采用“PBA”工法，參照沈陽市同類工法的地下隧道工程，其地表沉降量通常在50～60 mm 之間，在車站的地下開挖過程中，需要多次下穿結構的給水、燃氣、雨水、污水、電信、電力、熱力等眾多管線，暗挖施工會造成結構周邊土體擾動，對管線造成影響，進而使管線發生形變，如果變形較大會引發管線破裂，造成地面坍塌。特別是在建筑物頂部的幾條大型雨水和污水混凝土管道，由于長期漏水，很容易形成地下水袋，導致管道底部的土體發生液化，施工風險很大，施工生產安全難以保障，地表與管線沉降控制是本工程難點之一。

主要應對措施如下。

（1）對管線進行前期細致的管線勘察，對建筑物上部及周圍管線進行詳細探察，特別是確定有泄漏的管線或危舊建（構）筑物，采集聲像資料，取得管線、建（構）筑物的第一手資料，摸清其走向、尺寸、位置、閘閥位置、結構形式、使用年限等信息，施工前進行超前地質探測，采取不同的施工方法和措施予以保護。

（2）在工程實施之前，由專家評審、論證、論證，特別的管道在下穿之前，要制訂專門的施工計劃。

（3）對通過各種危險等級的建筑物、地下管線，采用不同的防治方法。對危險等級為2級或以上的危險源，必須按照先加固，后施工的原則，全程監測和測量，完工后還要進行工后評價。

（4）在暗挖隧道下穿管道開挖過程中，應做到前期支護及時封閉，并及時進行初支后注漿，保證初支結構可靠，嚴格遵循管超前、嚴注漿、短進尺、強支護、早封閉、勤量測的原則組織施工，加強結構周邊管線的巡視，發現異常及時上報，并聯系相關產權單位進行確認和處理，確保施工安全。

（5）注漿技術是本項目施工過程中控制管線和構筑物沉降的關鍵技術。

3.3 工程自身風險源的控制

根據招標文件所載的有關信息，該標段三好街車站為地下開挖，由于結構上部管道密集，施工困難，其本身的危險源和環境危險源較多，為了保證工程的安全性，將采取下列有針對性的措施。

（1）認真閱讀設計圖紙，理解設計意圖，制定安全、合理、可行的施工工作面、流水段和施工次序，確定施工重點，保證按時完成。

（2）按照危險源等級的原則，與專業人員進行討論，制訂特殊的施工方案，并對施工全過程進行全程監測，并及時采取相應的防護措施。

（3）在施工過程中，采用動態監控系統，對地面的沉陷和管道的變形進行實時監控。根據現場監測結果，對暗挖的各項技術參數進行了優化，確定了開挖速度，及時采取了相應的支護措施，嚴格執行了暗挖的“十八條原則”。依據監測結果，及時進行地下和地下灌漿，加強對建筑物的監控，建立評價和預警機制，并制定相應的緊急應對措施。

4 結語

總而言之，隨著地鐵施工所面臨的條件越來越復雜，地鐵施工技術也在不斷進步。但是地鐵施工依然存很多不安全因素，在工序繁多、施工過程受力不夠明確的PBA 工法施工中，識別出危險因素并提出有針對性的控制措施，對工程安全施工具有重大意義。