地鐵PBA暗挖車站臨近地下建構筑物施工技術研究

王博軍

中鐵電氣化局集團有限公司鐵路工程公司 北京 10007 1

北京地鐵12號線長春橋站采用PBA-8工法施工，暗挖車站周邊環境復雜，其中典型斷面為PBA暗挖車站側穿地下建筑物及下穿大直徑管線，主要包括：側穿世紀金源地下古玩城（最近距車站主體結構僅0.6m），下穿DN2000上水管（距PBA頂拱位置僅0.66m）。

1 地層沉降及構建筑不均勻沉降規律研究

PBA施作將引起深部地層沉降及地下建構筑物不均勻變形，進而造成結構破壞甚至重大影響。通過FLAC3d數值模擬并對比分析現場實測數據，對地表沉降、地下構建筑物不均勻變形規律進行研究。車站主體結構與地下古玩城、大直徑管線接觸作用部分，車站主體結構范圍內沉降值在15mm-35mm之間，地表沉降明顯偏向于地下古玩城方向，沉降規律見圖1所示。

圖1 地表沉降數值模擬與現場監測對比圖

圖2 金源地下古玩城三邊界豎向沉降

地下古玩城邊界面均存在不均勻沉降，其中東面及南面與PBA接觸最近位置，沉降最大（最大沉降值約為9mm），西面沉降較東面及南面沉降偏小（最大沉降值約為4mm），詳見圖2；由豎向變形值計算得金源地下古玩城東面、西面及南面不均勻沉降率l分別為0.19%、0.16%及0.09%，表明金源地下古玩城東面不均勻沉降發展較大。

大直徑管線最大沉降值發生在長春橋車站主體結構范圍內，最大沉降值為32mm。由于金源地下古玩城的影響，近古玩城一側豎向變形斜率為0.063%，遠古玩城一側豎向變形斜率為0.056%，近古玩城一側大直徑管線受豎向不均勻變形較大，不均勻沉降曲線見圖3。

圖3 大直徑管線不均勻沉降曲線圖

圖4 地下構建筑物加固措施

2 施工地層加固措施

2.1 側穿地下古玩城施工應對措施

（1）上層導洞施工至掌子面距古玩城5m處，對古玩城底部進行深孔注漿加固，加固范圍為導洞外邊線3m范圍；

（2）在古玩城影響范圍內，對下層導洞拱頂及側墻采用深孔注漿加固。選取第一段深孔注漿加固施工作為深孔注漿土體加固施工的試驗段，根據試驗段的注漿加固效果確定后續深孔注漿施工參數。深孔注漿過程中，指定監測組加強對地下室結構沉降情況監測，指定專人對地下室結構影響范圍內進行巡視巡察，如發現跑漏漿現象立即停止注漿，立即進行封堵處理。

（3）在古玩城影響范圍內，邊樁采取加密措施，間距由1700mm調整為1500mm，同時加強樁體配筋增加支護體系剛度。

（4）導洞和扣拱施工過程中及時進行初支背后注漿，根據監測結構進行多次補漿，嚴格控制注漿壓力和注漿量，保證注漿效果。

2.2 下穿大直徑管線施工應對措施

（1）施工前應對工程所在場地周邊地下管線進行復探，同管線產權單位建立聯系，查清管線的具體狀況，以便在出現險情時能夠及時采取措施及進行管線搶修，避免事態擴大。

（2）開挖前對構建筑周邊地層進行地質雷達檢測，查看地層中是否存空洞和和疏松區，并對空洞和和疏松區采取加固措施。

（3）施工中嚴格執行超前探測制度，避免施工中突然遇到水囊。開挖有滲漏水時，掌子面設集水坑及時引排，滲水嚴重則立即封堵掌子面，留泄水管泄水后進行注漿止水。

（4）采取深孔注漿和小導管超前加固措施。對上層導洞穿越大直徑的管線開挖拱部2m范圍內超前深孔注漿地層進行深孔注漿加固，深孔注漿效果不理想區域，采用小導管補充注漿。選取第一段深孔注漿加固施工作為深孔注漿土體加固施工的試驗段，根據試驗段的注漿加固效果確定后續深孔注漿施工參數。

3 PBA工法初支扣拱階段施工工序優化

為了更好地控制初支、二襯扣拱階段的沉降量，對PBA工法初支扣拱階段的施工工序進行調整優化。

圖5 “全斷面開挖”結構受力簡圖

圖6 “半幅開挖”結構受力簡圖

傳統PBA工法初支扣拱施工根據施工步序不同可分為“先中后邊”和“先邊后中”，根據開挖方式不同可分為“全斷面開挖”和“半幅開挖”。由PBA8導洞開挖沉降控制分析可知，先行施工部位形成穩定殼體結構后地表沉降趨于穩定，后續施工結構群洞效應疊加影響不明顯[1]。以此可類推出初支扣拱“先中后邊”施工步序可有效控制車站中線位置初支扣拱期間的地表沉降，而PBA中線位置為地表沉降彎沉盆最大值所在位置，“先中后邊”可有效減少地表沉降最大值，同時地表沉降彎沉盆斜率較小，扣拱“先邊后中”施工步序可有效控制車站邊緣位置初支扣拱期間的地表沉降。

初支扣拱“全斷面開挖”，即施工采用預留核心土法開挖，開挖分上、下臺階進行，臺階長度不小于1.5倍的凈寬；開挖至導洞仰拱標高設置工20型鋼對撐連接相鄰中、邊導洞仰拱。

初支扣拱“半幅開挖”，即施工采用預留核心土法開挖，開挖凈空按照滿足安裝二次襯砌模板高度進行控制，開挖至計算高度設置工20型鋼對撐連接相鄰中、邊導洞側墻初支結構，計算高度以下保留原狀土體。

對比兩種初支扣拱開挖方式不難得出，“半幅開挖”方式在受力上由導洞側壁型鋼支撐及未開挖部分土壓力來共同承擔導洞結構所受拉力，可以更好的減少水平向結構變形引起的地層形變[2]。

4 結語

（1）通過地層預加固措施及扣拱施工工序優化長春橋地鐵車站主體結構施作引起的地下古玩城豎向變形較小，其數值在-9-5mm之間。靠近PBA一側，地下古玩城豎向變形以沉降為主；遠離PBA一側，地下古玩城豎向變形以隆起為主。

（2）扣拱采用“先中后邊”的施工順序能夠更好地控制地面沉降變形，在中跨扣拱先行施工的情況下，為避免邊跨進尺不一致產生的拱腳推力差導致中柱發生扭轉，兩側邊跨扣拱施工需保持同步；“先中后邊”可有效減少地表沉降最大值，同時地表沉降彎沉盆斜率較小，適用于PBA下穿管線等構建筑物施工。

（3）扣拱“先邊后中”施工步序可有效控制車站邊緣位置初支扣拱期間的地表沉降，并不會導致地面沉降過大問題，同時不受兩側邊拱須同步跟進施工的限制，這無疑降低了施工協調的難度。對于采用先邊后中的施工順序時中柱橫向位移的問題，可通過設置橫桿、鋼拉桿等措施對中柱和扣拱進行約束，降低其不利影響，適用于PBA側穿構建筑物施工[3]。

（4）扣拱“半幅開挖”方式可以更好的減少水平向結構變形引起的地層形變，對控制地下構建筑不均勻沉降作用明顯。