地鐵PBA暗挖車站臨近地下建構(gòu)筑物施工方法及注意事項(xiàng)

韓燕

中國鐵路設(shè)計(jì)集團(tuán)有限公司 天津 300142

在開展地鐵車站臨近地下建構(gòu)筑物暗挖施工時(shí)，注意對(duì)PBA施工技術(shù)進(jìn)行應(yīng)用，可以起到保障結(jié)構(gòu)安全、臨時(shí)工程量小、保護(hù)周圍環(huán)境等的作用。然而受到PBA技術(shù)了解不全、技術(shù)要點(diǎn)把握不足、施工過程管控不到位等因素影響，導(dǎo)致地鐵車站臨近地下建構(gòu)筑物暗挖施工質(zhì)量無法得到保障。需要加強(qiáng)PBA施工技術(shù)研究與分析，并結(jié)合工程項(xiàng)目實(shí)際情況，嚴(yán)格遵照施工工藝進(jìn)行規(guī)范操作，同時(shí)加強(qiáng)施工過程監(jiān)督管理，確保整個(gè)施工作業(yè)安全、高效和順利的完成[1]。

1 PBA施工技術(shù)的基本概述

1.1 內(nèi)涵

PBA施工技術(shù)就是將傳統(tǒng)明挖施工方法和暗挖施工方法相結(jié)合起來。在地面不具備施工挖孔樁結(jié)構(gòu)時(shí)，可以將明挖施工的挖孔樁、梁等轉(zhuǎn)入到地下進(jìn)行，簡單來說就是在地下提前暗挖好施工導(dǎo)洞，并在其中作挖孔樁、冠梁，然后施作主體頂拱，使邊樁、冠梁和頂拱共同構(gòu)成樁、梁、拱支撐框架體系，承受施工過程的外部荷載，最后在頂拱和邊樁保護(hù)下，逐層進(jìn)行土體開挖作業(yè)，形成永久承載體系，再進(jìn)行車站內(nèi)部施工。

1.2 工序

PBA施工工序包括：（1）施工小導(dǎo)洞。執(zhí)行是要通過橫通道進(jìn)入主體，然后按照設(shè)計(jì)的位置施作小導(dǎo)洞。在進(jìn)行開挖施工時(shí)，應(yīng)該先對(duì)所在區(qū)域進(jìn)行測量放樣，然后根據(jù)所掌握信息，對(duì)小導(dǎo)管進(jìn)行布設(shè)和注漿施工，以實(shí)現(xiàn)對(duì)地層的加固處理。另外，在開挖過程中還要注意對(duì)支護(hù)工作引起高度重視，并提前做好相應(yīng)量測工作。（2）施工下導(dǎo)洞基底。在完成下導(dǎo)洞以后，要對(duì)導(dǎo)洞的基底進(jìn)行有效處理，然后對(duì)底縱梁和部分底板結(jié)構(gòu)進(jìn)行施工，涉及到的鋼管混凝土柱也要進(jìn)行測量和定位[2]。（3）人工挖孔樁和鋼管混凝土柱作業(yè)。對(duì)于人工挖孔樁，可以從上邊導(dǎo)洞內(nèi)往下邊導(dǎo)洞進(jìn)行，然后對(duì)樁頂梁進(jìn)行澆筑施工。同時(shí)，根據(jù)前期測量所得結(jié)果，對(duì)人工挖孔樁施工位置進(jìn)行確定，再吊裝鋼管柱作鋼管混凝土柱，最后對(duì)樁頂冠梁、頂縱梁等進(jìn)行澆筑作業(yè)。（4）頂拱結(jié)構(gòu)施工。針對(duì)主拱拱頂，可以采用小導(dǎo)管注漿法對(duì)地層進(jìn)行加固處理，然后對(duì)主體結(jié)構(gòu)的上部土體進(jìn)行開挖施工和澆筑作業(yè)。對(duì)于兩邊拱，則要采用對(duì)稱方法進(jìn)行開挖，執(zhí)行時(shí)還要注意控制好中拱和邊拱之間的距離，待完成邊拱初支工作以后，就可以對(duì)防水層進(jìn)行鋪設(shè)，并對(duì)邊拱進(jìn)行澆筑[3]。

2 地鐵PBA暗挖車站臨近地下構(gòu)筑物的施工要點(diǎn)

2.1 導(dǎo)洞開挖

在對(duì)導(dǎo)洞進(jìn)行開挖作業(yè)之前，要注意把握各個(gè)開挖導(dǎo)洞之間的相互影響，然后對(duì)導(dǎo)洞開挖的順序進(jìn)行確定，避免周圍環(huán)境穩(wěn)定性遭受到不良的影響，見圖1。具體作業(yè)時(shí)，可以按照先上后下和先外后內(nèi)的原則，對(duì)導(dǎo)洞進(jìn)行開挖施工，然后利用監(jiān)控系統(tǒng)對(duì)導(dǎo)洞開挖現(xiàn)狀及相關(guān)參數(shù)進(jìn)行監(jiān)測和把握，并根據(jù)所掌握信息對(duì)導(dǎo)洞開挖作業(yè)方案進(jìn)行優(yōu)化調(diào)整，以促進(jìn)整個(gè)施工作業(yè)安全順利的完成。另外，各導(dǎo)洞間無論是橫向，還是縱向，都要將彼此距離控制在15m左右，并盡快建立支護(hù)形成閉環(huán)，防止變形、沉降施工問題發(fā)生。

圖1 導(dǎo)洞施工

2.2 導(dǎo)洞鉆孔樁施工

在小導(dǎo)洞空間內(nèi)進(jìn)行深鉆孔灌注樁施工，要注意對(duì)現(xiàn)場作業(yè)環(huán)境進(jìn)行勘查和了解，然后根據(jù)現(xiàn)實(shí)情況選擇合適的鉆機(jī)設(shè)備進(jìn)行成孔施工。通常情況下，鉆孔樁的孔徑多為800mm或1000mm，高度介于18～25m之間。實(shí)際作業(yè)可以采用擊鉆成孔的方式，若整個(gè)過程出現(xiàn)樁間距過小的情況，就可以對(duì)成孔質(zhì)量帶來不利的影響。這時(shí)候就可以利用改型鉆機(jī)，嚴(yán)格按照由內(nèi)而外跳開施工順序進(jìn)行鉆孔樁作業(yè)，并利用高壓風(fēng)對(duì)沉渣過厚問題進(jìn)行處理。

2.3 逆作結(jié)構(gòu)防水和混凝土澆筑作業(yè)

由于在縫隙處進(jìn)行逆作結(jié)構(gòu)施工極容易受到空間有限的影響，進(jìn)而無法保障縫隙防水質(zhì)量，因此要對(duì)逆作結(jié)構(gòu)混凝土澆筑和防水作業(yè)引起極大關(guān)注，避免為工程施工埋下諸多安全隱患。實(shí)際作業(yè)時(shí)，可以對(duì)施工縫隙進(jìn)行提前預(yù)留，并確?？p隙形狀為斜縫或臺(tái)階狀，這樣進(jìn)行混凝土澆筑作業(yè)才會(huì)更加方便快捷。另外，嚴(yán)格遵照多道設(shè)防原則，有效運(yùn)用預(yù)埋注漿管和遇水膨脹嵌縫膠，對(duì)逆作結(jié)構(gòu)進(jìn)行防水施工處理，最終保證施工安全與質(zhì)量。

2.4 主體結(jié)構(gòu)扣拱施工

在開展主體結(jié)構(gòu)施工時(shí)，極容易受到周圍環(huán)境影響，導(dǎo)致安全質(zhì)量問題出現(xiàn)。并且在地鐵工程中，單個(gè)主拱開挖跨度有時(shí)候就能達(dá)到10m以上，雙側(cè)主拱對(duì)稱開挖跨度則能達(dá)到20m以上，若主拱之間缺乏必要的支撐，勢必會(huì)對(duì)施工安全穩(wěn)定帶來極大的影響。這時(shí)候就可以采用分部開挖方法，對(duì)主體結(jié)構(gòu)進(jìn)行施工作業(yè)，使開挖地層可以盡快的閉合成環(huán)，見圖2。對(duì)于將要接近主體結(jié)構(gòu)的頂部管線，要對(duì)水平探孔排水進(jìn)行有效利用，并注意對(duì)主體結(jié)構(gòu)頂部拱頂和管沉降距離進(jìn)行監(jiān)測分析，必要情況下還可以采用超前支護(hù)措施，增強(qiáng)結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性和防止安全事故發(fā)生。

圖2 主體結(jié)構(gòu)扣拱

2.5 交叉口施工作業(yè)

對(duì)于地鐵工程交叉口，會(huì)受到荷載轉(zhuǎn)換復(fù)雜的影響，導(dǎo)致結(jié)構(gòu)失穩(wěn)問題出現(xiàn)。實(shí)際作業(yè)時(shí)，就可以對(duì)交叉口采用組合拱梁結(jié)構(gòu)，并使鋼筋混凝土拱腳支承在縱梁上面。針對(duì)水平梁，可以使之與初期支護(hù)格柵進(jìn)行有效連接，并在這過程中實(shí)現(xiàn)荷載有效分配。對(duì)于側(cè)向開口開挖主拱，可以采用加強(qiáng)環(huán)和臨時(shí)豎撐的措施，使加強(qiáng)環(huán)拱腳支承在縱梁上。另外，有效運(yùn)用管棚對(duì)側(cè)向開口進(jìn)行注漿和加固施工，并在開挖主拱時(shí)，在導(dǎo)洞壁上設(shè)置兩排臨時(shí)豎撐，待開挖主拱支護(hù)15m左右，就可以進(jìn)行組合拱梁結(jié)構(gòu)施工。

3 實(shí)際工程案例分析

3.1 工程概況

某地鐵車站為雙柱三聯(lián)拱雙層島式站臺(tái)車站，車站全長為190m，標(biāo)準(zhǔn)段寬為20.5m。該地鐵車站總共設(shè)置了2個(gè)風(fēng)道、3個(gè)出入口和2個(gè)安全疏散通道。在開展地下構(gòu)筑物暗挖施工作業(yè)之前，對(duì)地區(qū)地質(zhì)環(huán)境進(jìn)行細(xì)致勘查，發(fā)現(xiàn)工程場地地層可以劃分為人工堆積層、第四紀(jì)新近沉積層、第四紀(jì)新世沖洪積層和第三紀(jì)碎屑層四大層，土層包括粉土、粉細(xì)砂、圓礫、卵石圓礫、礫巖和泥巖。另外，在勘查過程中發(fā)現(xiàn)有上層滯水情況，主要原因是擬建場地現(xiàn)狀有市政綠化地，對(duì)地下水進(jìn)行勘查，發(fā)現(xiàn)地下水類型主要為層間潛水，水位處于12.5～18.0m之間，并且會(huì)受到下伏隔水層基巖面起伏變化影響。

3.2 施工方法

在有效掌握該地鐵工程基本情況和地質(zhì)勘查信息以后，決定對(duì)車站采用PBA方法進(jìn)行施工。實(shí)際作業(yè)需要先施工導(dǎo)洞，并在導(dǎo)洞內(nèi)對(duì)圍護(hù)邊樁、中柱、底梁和頂梁進(jìn)行施工作業(yè)，待完成這些工作以后，再對(duì)拱頂結(jié)構(gòu)進(jìn)行作業(yè)，使之形成較為完整和穩(wěn)定的受力體系，并完成對(duì)地鐵車站主體結(jié)構(gòu)的施工。同時(shí)，為使整個(gè)工程施工安全順利的完成，就要盡快的形成樁柱梁體系，簡單來來說就是從豎井進(jìn)入8個(gè)導(dǎo)洞施工，在完成導(dǎo)洞內(nèi)條形基礎(chǔ)、圍護(hù)樁、底縱梁等承載結(jié)構(gòu)和傳力結(jié)構(gòu)施工以后，再遵循由上至下原則對(duì)車站結(jié)構(gòu)進(jìn)行逆筑，涉及到的內(nèi)容包括頂拱初期支護(hù)、站廳層、站臺(tái)層等。

3.3 作業(yè)過程

該地鐵工程采用PBA方法進(jìn)行施工，作業(yè)過程是：（1）主體交叉口施工。由于交叉口處荷載轉(zhuǎn)換較為復(fù)雜，實(shí)際作業(yè)容易引發(fā)結(jié)構(gòu)失穩(wěn)問題，因此在開展土體開挖作業(yè)之前，就采用了大管棚進(jìn)行超前支護(hù)施工，以起到加固地層的作用。同時(shí)，在扣拱之前，在橫通道內(nèi)設(shè)置了加強(qiáng)環(huán)梁，極大降低了結(jié)構(gòu)失穩(wěn)問題發(fā)生機(jī)率。（2）小導(dǎo)洞施工。在該工程項(xiàng)目中，小導(dǎo)洞數(shù)量有8個(gè)，并且上層小導(dǎo)洞主要存在粉砂層和圓礫層中，要防止開挖作業(yè)時(shí)出現(xiàn)地面沉降情況，就要遵循管超前、短開挖和強(qiáng)支護(hù)原則進(jìn)行施工組織設(shè)計(jì)。執(zhí)行時(shí)，可以先進(jìn)行下導(dǎo)洞施工，然后再開展上導(dǎo)洞施工，這樣就可以起到減小群洞效應(yīng)的效果。導(dǎo)洞開挖作業(yè)可以采用臺(tái)階法，操作中要注意對(duì)上臺(tái)階留核心土，并將左右導(dǎo)洞掌子面錯(cuò)開10m左右，針對(duì)臺(tái)階的長度也要控制在3～5m以內(nèi)。另外，對(duì)于超前支護(hù)可以選用φ32超前小導(dǎo)管，并將環(huán)向間距控制在0.3m以內(nèi)，支護(hù)采用的是格柵鋼架，砼噴射厚度為30cm。（3）圍護(hù)樁施工。在有效了解施工現(xiàn)場情況以后，選擇機(jī)械成孔方式進(jìn)行灌注樁施工，并注意在完成成孔工作以后，進(jìn)行排水通風(fēng)處理。同時(shí)，考慮到到洞內(nèi)進(jìn)行圍護(hù)樁施工，作業(yè)空間十分狹小，因此對(duì)鋼筋籠進(jìn)行吊裝時(shí)就可以采用分節(jié)方式進(jìn)行，對(duì)于節(jié)間則可以使用簡單方便機(jī)械進(jìn)行安裝操作，這樣才能提高施工效率和保障安裝質(zhì)量。（4）底縱梁、鋼管柱和頂縱梁施工。在完成中導(dǎo)洞施工以后，就可以對(duì)底縱梁進(jìn)行分段澆筑作業(yè)，長度應(yīng)該控制在12～20m以內(nèi)，對(duì)于防水層也要引起注意，以實(shí)現(xiàn)對(duì)其的保護(hù)。而鋼管柱是車站的重要承載結(jié)構(gòu)，若中柱與邊樁出現(xiàn)了不均勻沉降的情況，也就容易引發(fā)安全問題。這時(shí)候就可以開展鋼管柱施工，實(shí)際操作要對(duì)鋼管柱與頂縱梁、底縱梁等的連接節(jié)點(diǎn)引起注意，然后在上層導(dǎo)洞內(nèi)分節(jié)進(jìn)行吊裝，各節(jié)之間則使用高強(qiáng)螺栓進(jìn)行連接處理。對(duì)于鋼管柱內(nèi)可以使用微膨脹混凝土進(jìn)行澆筑，待澆筑到柱頂縱梁時(shí)就可以停止，并鑿除多余的混凝土。最后對(duì)頂縱梁進(jìn)行施工，可以利用腳手架作為支撐，并御用工字鋼傳力到基底的方法進(jìn)行操作，待完成工作以后進(jìn)行分層澆筑，直到保證頂縱梁頂部填充密實(shí)為止。（5）扣拱施工。作為該地鐵工程PBA施工的重要環(huán)節(jié)，實(shí)際作業(yè)要將注意力放在初期支護(hù)扣拱和二次襯砌扣拱上面，執(zhí)行時(shí)可以在小導(dǎo)洞破除以后，以底板為基礎(chǔ)進(jìn)行分段施工，注意分段位置要與頂縱梁施工縫保持一致。另外，澆筑作業(yè)時(shí)要先對(duì)邊拱進(jìn)行澆筑，然后對(duì)中拱進(jìn)行澆筑，待強(qiáng)度達(dá)到70%以后，采對(duì)支撐桿件進(jìn)行有效拆除。

3.4 注意事項(xiàng)

由于PBA方法在該地鐵車站工程施工中運(yùn)用，涉及到的內(nèi)容及環(huán)節(jié)非常多，實(shí)際作業(yè)也容易受到多方面因素影響，導(dǎo)致工程施工面臨諸多安全質(zhì)量隱患。因此要使整個(gè)工程施工安全順利的進(jìn)行，并切實(shí)保障最終施工質(zhì)量，就要注意以下事項(xiàng)：（1）加強(qiáng)前期勘查作業(yè)。在開展地鐵PBA暗挖車站施工之前，可以安排專門的人員進(jìn)入到施工場地，對(duì)現(xiàn)場地質(zhì)水文情況和周圍環(huán)境進(jìn)行仔細(xì)地勘查和了解，并結(jié)合勘查所得數(shù)據(jù)信息對(duì)整個(gè)工程地質(zhì)狀況做出科學(xué)的評(píng)價(jià)，進(jìn)而為后續(xù)施工奠定良好的基礎(chǔ)。（2）制定科學(xué)施工方案。在完成前期勘查作業(yè)以后，就可以根據(jù)掌握信息資料和工程施工實(shí)際要求，對(duì)科學(xué)合理的施工方案進(jìn)行制定。執(zhí)行時(shí)要先對(duì)PBA施工流程進(jìn)行細(xì)致梳理，并將勘查所得信息和工程施工設(shè)計(jì)圖內(nèi)容引入其中，對(duì)相應(yīng)施工內(nèi)容及環(huán)節(jié)進(jìn)行科學(xué)調(diào)整，使之更加契合施工環(huán)境與條件。針對(duì)出現(xiàn)的不合理情況，也能在施工作業(yè)之前提出來，并在加強(qiáng)溝通和提出相關(guān)建議以后，使制定施工方案更加貼合實(shí)際，后續(xù)施工作業(yè)也能高效的進(jìn)行。（3）落實(shí)技術(shù)交底工作。地鐵暗挖PBA車站臨近地下構(gòu)筑物施工，包含內(nèi)容有很多，比如主體交叉口施工、小導(dǎo)洞施工、底縱梁施工等。對(duì)于不同內(nèi)容需要遵循工藝流程和使用施工技術(shù)存在較大的差異，要使整個(gè)施工高效率和高質(zhì)量的完成，就還要深化落實(shí)好技術(shù)交底工作。執(zhí)行時(shí)可以組織施工人員參與到工作會(huì)議當(dāng)中，并引導(dǎo)工作人員對(duì)工程施工圖紙、制定施工方案、采用工藝技術(shù)等進(jìn)行系統(tǒng)性地了解、分析和討論，在深化施工人員對(duì)具體施工內(nèi)容及工藝技術(shù)操作環(huán)節(jié)了解的基礎(chǔ)上，后續(xù)作業(yè)也能嚴(yán)格遵照?qǐng)?zhí)行。針對(duì)施工過程可能發(fā)生的安全、質(zhì)量問題，也能提前了解和制定相應(yīng)解決方案，避免對(duì)整體施工帶來更大的影響。（4）加強(qiáng)施工過程管控。要切實(shí)保證工程施工安全與質(zhì)量，還要對(duì)整個(gè)施工過程進(jìn)行嚴(yán)格的管理。執(zhí)行時(shí)可以利用現(xiàn)代信息技術(shù)，對(duì)實(shí)際施工進(jìn)行動(dòng)態(tài)化監(jiān)控，并根據(jù)監(jiān)測獲得數(shù)據(jù)信息，對(duì)施工過程潛藏的安全、質(zhì)量隱患進(jìn)行提前預(yù)測、分析和處理。另外，在完成各項(xiàng)內(nèi)容施工以后，也要及時(shí)組織人員進(jìn)行質(zhì)量檢驗(yàn)，待確定達(dá)到施工要求以后，再繼續(xù)下一項(xiàng)內(nèi)容施工，通過層層管控也能及時(shí)發(fā)現(xiàn)與解決存在的各項(xiàng)施工問題。

4 結(jié)語

在開展地鐵工程施工時(shí)，經(jīng)常會(huì)遇到車站臨近地下構(gòu)筑物施工的情況，由于開展開挖作業(yè)極容易對(duì)周圍土層造成擾動(dòng)，進(jìn)而引發(fā)沉降、塌陷等問題，因此實(shí)際作業(yè)就可以考慮對(duì)PBA施工方法進(jìn)行運(yùn)用。通過進(jìn)行小導(dǎo)洞施工、圍護(hù)樁作業(yè)、底頂縱梁施工等，構(gòu)成完整穩(wěn)定的受力體系，促使車站臨近地下構(gòu)筑物施工安全順利的完成，相應(yīng)施工質(zhì)量也能得到有利保障。