地鐵車站PBA 工法施工技術研究

朱述鵬

(北京北咨工程咨詢有限公司，北京 100031)

地鐵車站的施工受到地質條件、地面交通、地下管線及建(構)筑物、工期等多方面條件的影響。暗挖車站由于具有不影響交通、無管線改移等優勢，在國內外地鐵車站建設中得到了越來越廣泛的應用。

由于車站結構斷面形式復雜、斷面尺寸較大、地表沉降要求嚴格，因而在實際的暗挖工法選取以及施工過程中出現了非常多的問題。

PBA工法(也稱洞樁法)是近年來在地鐵車站施工中新出現的暗挖工法，該工法綜合了暗挖、明挖和蓋挖法的優勢，以結構受力明確，工序轉換少，控制地表沉降好等優點，得到了廣泛認可和推廣。

本文結合工程實例，從暗挖工法的選取、工法的特點及相關措施等方面對PBA工法進行了一定的技術探討，以期為今后的工程提供指導。

1 工程概況

北京地鐵六號線朝陽門站位于朝陽門內大街與東二環路交叉路口西側，沿朝陽門內大街東西向布置。車站長187.90 m，寬23.0 m，高16.11 m，拱頂覆土厚度 12.39 m。

朝陽門站地處北京市中心城區，地面交通十分繁忙;車站周邊建筑物眾多，主要包括中海油大廈(19層)、凱恒中心(23層)、北京市新聞出版局(12層)、森豪公寓(16層)等，車站東端為朝陽門立交橋及既有二號線朝陽門車站;站位區域內地下管線縱橫交錯，且規模較大，主要管線有 DN800上水、DN500中壓燃氣、2 600 mm×2 200 mm雨水溝、2 000 mm×2 350 mm電力溝、72 cm×72 cm電信、D1 750污水、3 400 mm×1 600 mm熱力溝、D2 400 mm雨水等。

車站自穩能力很差是因為車站主體結構大部分位于圓礫卵石層、粉質粘土與粉土互層、中粗砂層中，拱頂主要位于粉細砂地層，局部位于中粗砂地層。

2 工程特點及難點

1)車站跨度大，開挖寬度達26.2 m;地層條件差，拱頂主要位于粉細砂地層，施工過程中極易發生坍塌。2)車站周邊大型建筑物眾多，下穿上水、雨污水等大量市政管線。3)地處交通樞紐地區，地面交通非常繁忙。

3 施工方法的選擇

一般而言，交通疏解和管線改移難度不大的情況下應優先選用明挖法或蓋挖法，其次是暗挖法。

朝陽門站地處中心城區，地面交通繁忙，地下管線縱橫交錯，周邊建筑物眾多，不具備明挖或蓋挖施工的條件，因此采用暗挖法施工。

3.1 暗挖雙層車站常用的施工方法比選

朝陽門站為雙層三跨結構，目前暗挖雙層車站常用的施工方法有“PBA法”“中洞法”“側洞法”三種。

側洞法常用在修建大跨隧道，但暗挖車站的兩個側洞跨度大，對地表擾動大，安全性差。中洞法安全性較高，地面沉降及影響范圍比側洞法小，但工序轉換多，因而技術含量要求高。

PBA工法的優點為工序轉換少，能較好的控制地面沉降，地下管線及地下構筑物的安全能得到保證，對周邊環境影響小，但在形成拱蓋的過程中也暴露了其存在的缺點，如除了需要施作中柱及上下導洞外，還要施作圍護邊樁及上下導洞，增加了一定的工程量。

考慮到朝陽門站周邊環境條件復雜，對地面沉降控制要求很高，因而推薦采用PBA工法施工。

3.2 方案比選

“導洞條基法”和“導洞長樁法”是PBA工法的兩種不同做法，見圖1，兩種做法各有不同的特點。

由于本站覆土較厚(最厚約12.5 m)，邊樁若用長樁方案，導洞內施工困難，且邊樁與中柱基底的差異沉降較大、樁基與整體底板下天然地基受力不均勻，不利于永久結構受力。因此，本站主體結構推薦“導洞條基法”施工。

4 施工方法

暗挖施工采用PBA工法，施工的具體步驟為:1)超前支護、注漿加固地層，臺階法開挖上下雙層共8個導洞，并施作初期支護。2)下邊導洞施作樁下條基，上邊導洞中施作邊樁及樁頂冠梁，中間上下導洞間施作鋼管混凝土柱孔。3)在中下導洞中施作底縱梁，中上導洞施作頂縱梁，中間上下導洞間施工鋼管混凝土柱，并在頂縱梁中預埋鋼拉桿。4)施作邊導洞內初支，初支與導洞間空隙采用C20混凝土回填。開挖導洞1，2，3，施作拱部初期支護。5)導洞1，2，3貫通后，分段截斷導洞邊墻，澆筑結構拱部二襯，設置中跨鋼拉桿(見圖2)。6)確保拱頂混凝土達到規定的設計強度后，沿車站縱向分為若干個施工段，分層向下開挖至站廳板底標高。澆筑中板結構、站廳層側墻。7)待中板、站廳層側墻混凝土達到設計強度后分層向下開挖至底板位置，澆筑底板結構、站臺層側墻。8)混凝土達到設計強度后，拆除鋼拉桿，施工內部結構，完成車站結構施工。

圖1 PBA工法典型做法示意圖

圖2 車站施工步序5）示意圖

5 地層沉降控制措施

1)下導洞縱向條基之間必要時宜增設橫向條基。橫向條基與縱向條基、邊樁、拱部初支(二襯)形成封閉框架結構，施工過程中有效控制地層沉降。

施工時，可先開挖下邊導洞，再施作下邊導洞之間的橫通道，然后施工下邊導洞縱向條基和下橫通道中橫向條基。

2)PBA工法中，開挖小導洞較多，且易于引起地層沉降。合理安排小導洞的開挖順序，對控制地層沉降起著重要的作用。

導洞的開挖宜錯開進行，導洞的開挖順序、錯開距離應根據現場地質情況、施工過程中的監測數據實施動態監控。

根據工程實踐經驗和施工開挖沉降模擬結果，一般來說，宜先開挖上導洞，后開挖下導洞，先開挖邊導洞，再開挖中導洞。同時，考慮到實際施工中工期、降水等各方面的因素，先開挖上導洞也是合理的。

3)二次襯砌施作時，臨時支護的拆除應分段進行，應在上一環模筑混凝土達到設計強度70%以上方可進行。

4)車站二襯采用逆作法施工時，先施工拱部二襯，由于此時未形成封閉的二襯結構，容易產生結構的穩定性問題，因此對于中跨拱部二襯應設置中間鋼拉桿，邊跨拱部二襯設置臨時豎撐，確保結構的穩定。

5)車站施工中初期支護為主要承載構件，由于地層條件較差，為保證土體開挖后和初期支護施作前洞體的穩定性，防止塌方，需對前方的地層進行預加固和預支護。

由于車站上方地下構筑物和市政管線眾多，對地層沉降要求很高，因此小導洞上方120°范圍內采用超前小導管注漿加固，上層小導洞之間采用大管棚+超前小導管注漿超預加固方式。

PBA工法共需開挖八個小導洞，其中中間兩個小導洞間距較小，僅2.2 m，小導洞開挖過程中相互之間干擾較大，施工過程中應強化監測措施，必要時在導洞間進行注漿加固，減少導洞開挖時的相互影響。

6 PBA工法優劣勢分析

1)工法集暗挖、明挖、蓋挖法的優勢于一身，結構受力明確，工序轉換少，地表沉降控制較好。2)邊樁和扣拱共同工作，支護結構剛度大，整體性好，對結構外側土體有明顯的約束作用，從而有效控制地表沉降和地層側向變形。3)車站二襯是在開挖大空間形成后施工的，結構整體性好，便于大型機械施工，可縮短車站施工周期，減少地層降水時間，有效控制地層沉降。4)導洞內進行鉆孔灌注樁作業空間小，使泥漿處理、下鋼筋籠、灌注混凝土都較困難，且質量控制難度較大。施工時對此應引起足夠的重視，精心組織，確保工程質量。

7 結語

目前，六號線朝陽門站正在施工過程中，預計2012年6月份完成土建施工，從目前監控量測的情況來看，PBA工法基本達到了設計預期的目的，地層沉降控制較好，周邊建構筑物和地下管線使用正常。通過對朝陽門站PBA工法的經驗總結，以期對以后采用PBA法施工地鐵車站提供有益的經驗。

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