四聯拱PBA地鐵車站扣拱施工技術應用

唐培明

（中鐵二十局集團第一工程有限公司，江蘇 蘇州 215300）

隨著城市軌道交通的迅速發展，近些年來PBA 工法在地鐵施工中被廣泛應用。目前國內外的地鐵暗挖PBA 法施工車站基本為一柱兩拱或兩柱三拱結構，車站風道及緊急疏散口等附屬結構需另外占地進行明挖或暗挖法施工。

中鐵二十局集團第一工程有限公司承建的北京地鐵14 號線工程安樂林站在常規三聯拱PBA車站的基礎上增加一跨，作為風道及設備用房使用，此跨與車站主體結構同步施工，使用車站施工豎井及橫通道，解決了后續風道施工另外占地、管線改拆等前期工作量繁多、工期不可控等問題，是對傳統的暗挖PBA 工法進行的一次創新性改進。

1 技術原理

四聯拱地鐵較傳統三聯拱增加一跨，從結構方面講，四跨組合形成車站主體結構；從功能方面講，增加一跨主要實現車站風道功能，屬于車站附屬結構。因此，可以將四聯拱PBA 地鐵車站分解為“3+1”聯拱，在工藝方面，通過10 個小導洞實現洞樁法施工，僅增加一排鋼管柱，形成了三柱四拱結構，實現了車站的橫向擴容。

本工法適用于城區征地拆遷困難或涉及管線改移、交通導改及園林伐移等前期工作量大，工作難度高的地鐵車站工程。

2 工法特點

1）前期工作量小。四聯拱中增加的一跨作為風道及設備機房使用，與車站主體同步施工，使用車站主體施工豎井及橫通道，無須另外占地，減小了征地拆遷、管線改移、交通導改等前期工作量。

2）縮短總工期。城區地鐵施工中制約工期的最關鍵影響因素為前期工作，采用四聯拱工法后隨著前期工作量的減少，影響工期的不確定因素隨之減少，工程總工期得以縮短。

3）降低總造價。采用四聯拱工法使前期工作量減少，工程結構實體工程量基本沒有增加，工程總造價降低。

4）優化了四聯拱扣拱施工順序。通過理論計算及受力分析，并結合三聯拱施工經驗確定的四聯拱扣拱施工采用先第一、三跨，再施工第二跨，最后施工第四跨的“2-1-1”施工順序，最大程度減小了群洞效應的影響，將變形沉降限制在了可控范圍內，保證了工期。

5）優化了四聯拱PBA 各扣拱導洞開挖尺寸，降低了導洞人工開挖工作量，提高了工作效率，降低了施工成本。

6）研發了可移動式簡易臺車，從中部向兩端折返進行二襯扣拱施工，實現了快速跳段施工，解決了二襯扣拱中初支臨時支護成片拆除時的安全隱患，有效控制了地表沉降。

3 工藝流程

四聯拱扣拱施工工法的核心的問題是保證初襯和二襯在受力體系轉換過程中的穩定，因此，扣拱施工步序、扣拱節點質量控制和初襯拆除后的穩定措施為本工法的關鍵技術。施工工藝流程見圖1。

圖1 四聯拱PBA地鐵車站扣拱施工工藝流程圖

4 操作要點

4.1 小導洞施工

小導洞施工是初支扣拱的前置工作，在其施工過程中需為初支扣拱施工預留連接節點。施工順序如下：①開挖下層1、3、5 號導洞；②開挖2、4 號導洞；③開挖上層6、8、10 號導洞；④開挖7、9 號導洞；⑤后施工導洞與先行導洞掌子面應依次錯開，相鄰導洞掌子面開挖過程中距離不應小于10m，施工步序見圖2。

圖2 初支扣拱前置工序施工步序圖

小導洞施工要點如下。

1）小導洞格柵加工時，將初支扣拱連接鋼板精確定位，然后焊接在小導洞格柵上。

2）小導洞格柵安裝采用紅外線激光指向儀進行定位，嚴格控制每榀小導洞格柵的軸線及高程，確保相鄰導洞間距及標高符合設計要求。

3）小導洞施工時精確測量，每5m 測放同步里程點，小導洞格柵安裝時嚴格控制左右兩側里程同步，并在第一個施作的小導洞每榀格柵噴錨封閉前記錄好其準確安裝里程，后續施工小導洞每榀格柵嚴格按照先施工小導洞每榀格柵里程逐一對應進行安裝，從而保證初支扣拱連接位置的精確性。

4.2 冠梁、頂縱梁施工

4.2.1 冠梁施工

邊導洞內人工挖孔樁施工完成后開始冠梁施工。邊導洞初支扣拱格柵一端與小導洞預埋鋼板連接，另一端與冠梁預埋件連接。在冠梁鋼筋綁扎施工過程中同步施工邊導洞內初支扣拱，以方便扣拱格柵的連接與定位。

4.2.2 頂縱梁施工

1）防水板保護 頂縱梁施工在鋼管柱安裝并固定完成后開始。在中導洞頂部防水板鋪設前，測量準確定位，在后期二襯扣拱施作需破除范圍內安裝1cm 厚木板，并與導洞初支固定牢固，然后鋪設土工布保護層及防水板。頂縱梁上部回填混凝土必須澆筑密實，防止后續混凝土破除及格柵割除施工時木板脫落，確保初支扣拱連接部位牢固可靠。

2）施工縫處理 為保證防水效果，減少滲漏水的出現，本工法采用在二襯扣拱縱向施工縫部位增加一道鋼邊橡膠止水帶，采取多重設防的方式來加強防水效果。實踐證明，在二襯扣拱施工完成后，較其他相同條件PBA 車站相比，二襯扣拱縱向施工縫滲漏水點大大減少了，取得了較好的效果。

4.3 初支扣拱施工

初支扣拱施工分為邊導洞內初支扣拱和導洞間初支扣拱兩部分。

4.3.1 超前加固

安樂林站拱部開挖面覆土厚度僅7m 左右，且上方分布眾多風險源，為保證開挖及環境安全，綜合各方面加固效果，在馬頭門及下穿風險源段采用超前深孔注漿加固的措施，其余段落采用超前小導管進行加固。

4.3.2 開挖施工

初支扣拱采用臺階法施工，因開挖空間限制，均采用人工開挖，機動三輪車配合出土，開挖速度慢，且開挖工費高。本工法在保證后續二襯扣拱施工空間需求的前提下，不一次開挖到導洞底部，僅開挖約2/3 的土體高度，剩余土體在施工站廳層時采用機械開挖。這樣既提高了初支扣拱開挖效率，又降低了開挖成本，取得了很好的效果。

4.3.3 格柵安裝

1）中部初支扣拱 扣拱格柵與導洞連接端采用開口可調模式進行連接，利用4 根L 型鋼筋一端與小導洞預埋鋼板焊接，另一端與初支扣拱格柵主筋焊接，以此可以調整因預埋鋼板位置偏差、安裝精度偏差及格柵微小扭曲等原因造成的誤差，從而保證焊接牢固。

2）邊導洞內初支扣拱 導洞內扣拱格柵與預埋鋼板采用螺栓連接，為保證后續螺栓連接質量，在邊導洞格柵安裝施工時預先將4 個螺栓安裝到位，螺桿采用膠帶纏繞保護，防止噴錨混凝土時污染。后續邊導洞內扣拱格柵安裝與冠梁鋼筋綁扎同步施工，格柵末端直接錨入冠梁內，以使其形成有效連接整體，并且方便格柵調整定位，保證螺栓連接質量。

4.3.4 噴射混凝土及初支背后注漿

扣拱采用C25 網噴混凝土，噴射混凝土作業自下而上順序分層、往復噴射。每次噴混凝土的厚度以混凝土不滑移不墜落為度，分層噴射厚度控制在5cm 內，后一層噴射在前一層混凝土終凝后進行，兩次間隔時間為1h。

中跨初支背后注漿由兩側對稱向中間進行，自下而上逐孔注漿，有竄漿或跑漿時，要及時堵塞。邊跨導洞內初支背后注漿在導洞內回填完成后開始注漿。

4.4 二襯扣拱施工

4.4.1 頂縱梁穩固

本工法采用導洞內回填素土并夯實的方式將導洞范圍內頂縱梁下部進行穩固。回填部分后期站廳層施工時再采用機械進行挖除，這樣既減少了前期初支扣拱土方開挖外運工作量，又減小了二襯扣拱所破除小導洞初支混凝土的外運工作量，既達到了穩固頂縱梁的作用，同時又提高了初支及二襯扣拱施工的效率。

4.4.2 施工縫處理

二襯扣拱縱向施工縫防水采用鋼邊橡膠止水帶+水泥基+遇水膨脹止水膠+注漿管，橫向施工縫防水采用水泥基+遇水膨脹止水膠+注漿管的多道設防措施；混凝土表面采用鑿毛機對其鑿毛，鑿毛深度5～10mm，鑿毛痕的間距為10mm左右，鑿毛率不小于90%。之后清凈浮灰、砂漿等雜物。

4.4.3 鋼筋安裝

二襯扣拱鋼筋連接采用機械連接，中跨扣拱鋼筋安裝時為兩端固定，采取一端正反絲扣，一端全絲方式進行連接，連接前應將預埋鋼筋進行調直，以保證橫斷面鋼筋的垂直度，二襯扣拱鋼筋安裝時采用紅外線激光指向儀對鋼筋進行定位，以保證扣拱弧度的精確度和保護層厚度的精確度。由于邊跨跨度較大，且一端為連接側墻的活動端，因此為保證鋼筋排距及保護層大小，在鋼筋綁扎過程中應及時進行支頂，防止安裝到位鋼筋骨架下沉，直至模板臺車安裝時方可拆除支撐桿件。

4.4.4 二襯扣拱簡易臺車

根據隧道施工模板臺車工作原理，并結合本工程現場實際施工作業條件與特點，本工法采用一種簡易可移動定型臺車，臺車長度7.5m，主體結構采用I12a 工字鋼+1500mm×750mm 鋼模板組合而成，鋼模板采用定型模板或可調模板均可，根據現場施工實際周轉利用需要而定。雙拼I20a 工字鋼作為臺梁，I22a 工字鋼作為行走軌道，此臺車操作定位簡單、移動方便，采用定型模板，一次固定成型，拼縫嚴密，混凝土外觀質量好，并且極大地提高了施工效率，且造價不高，節省了大量的人力，降低了施工總成本。

4.4.5 混凝土施工

1）臺車就位前在與兩側拱部搭接部位預先設置止漿條，防止弧形模板間接觸不密實造成漏漿。

2）為保證混凝土施工縫外觀質量，在臺車頂升固定前，將縱向施工縫處采用手持鋸切齊縫。

3）混凝土澆筑時平板振動器應遵循“短振、多振”的原則進行，保證混凝土振搗到位。

4）混凝土澆筑時在端頭設置觀察窗口，安排專人進行觀察。

5）因地下工程作業采用地泵進行澆筑，必須嚴格控制混凝土的坍落度、和易性及初凝時間。

6）地下作業條件有限，混凝土養生采用保溫布簾+噴灑水養生措施，混凝土澆筑完成后將保溫布簾掛在兩端；澆筑完成12h 后每間隔2h 噴霧灑水降低混凝土表面的水化熱。

4.4.6 二襯背后注漿

二襯背后注漿材料采用微膨脹水泥漿，注漿管采用?32 鋼焊管，二襯背后注漿在扣拱混凝土全部澆筑完成后，又低往高逐孔進行注漿。

5 環保措施

1）臨時用地 合理規劃施工場地，盡量少占用土地，做好既有設施的保護工作。

2）施工渣土 開挖臨時堆放的渣土倉采取全封閉措施，并及時灑水降塵，夜間統一采取符合北京市相關要求的渣土運輸車輛進行外棄。

3）噪聲污染控制 對于提升井架采取隔音板全封閉，空壓機房等產生較大噪聲的部位均設置相應隔音設施。

4）水污染控制 施工生產、生活廢水均經過沉淀處理達到要求后排放至市政污水管道，對施工過程中產生的可能造成水污染的環節采取完全隔離措施，防止滲入地下，污染地下水。

6 效益分析

初支扣拱施工不一次開挖到底，而是在滿足后續二襯施工的前提下只人工開挖約導洞高度3/5，剩余部分隨站廳層土方采用機械開挖，初支扣拱土方人工開挖單價為180 元/m3，站廳層土方機械開挖單價為32 元/m3，此一項費用同比節約78 萬元。

二襯扣拱采用可移動簡易模板臺車施工，每澆筑段（7.5m）臺車定位及封堵需5 人1 工天即可完成，而傳統模架法施工，每澆筑段（7.5m）模架搭設及封堵需6 人3 工天方可完成；另采用簡易臺車方法施工后周轉材料費等方面投入也較傳統模架法施工減少約50%，此一項同比節約62萬元。

綜上，采用創新工藝后，扣拱施工階段節約成本約140 萬元。