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地铁暗挖车站PBA工法关键技术研究

作者：齐晓明

来源：《科技与创新》2016年第17期

文章编号：2095-6835（2016）17-0147-01

摘 要：PBA工法也被称之为洞桩法，是北京兴建地铁过程中出现的一项新兴技术。PBA法在车站暗挖工程中的成功应用，解决了松散软弱地层大面积地下开挖兴建工程的技术难题，对于促进地下工程的发展具有十分重要的意义。简要探讨了PBA工法中的几项关键技术，以期为日后的相关工作提供参考。

关键词：地铁；暗挖车站；PBA工法；松散软弱地层

中图分类号：U231.3 文献标识码：A DOI：10.15913/j.cnki.kjycx.2016.17.147

PBA工法是Caven-Pile Beam Arch工法的缩写，即洞桩法。该技术的工作原理是，在尽量减小对地层干扰的基础上，利用梁技术、孔桩和小导洞等，在地下空间构建小框架支护体系。当大弧拱口拱建成之后，地下大框架支护体系就成功完成。工作人员在大小框架支护体系的保障下，就可以在地下空间内安全作业。PBA工法不仅攻克了地铁施工的技术难题，对于地下工程的发展也有重要意义，具有广阔的应用前景。下面简要介绍PBA工法的关键技术。 1 导洞开挖技术

导洞开挖的难点在于克服各个开挖导洞之间的相互影响，并合理安排导洞开挖顺序，有效预防群洞效应所引发的地面塌陷，保障导洞周边环境的稳定性。导洞开挖技术如下：①开挖之前，工程人员应当明确安排导洞的开挖顺序，严格按照“先上后下，先外后内”的原则进行导洞开挖作业；②要利用监控系统实时监测导洞开挖现状和参数，工程技术人员利用监控系统反馈的信息，及时调整作业参数和施工方法，以便更好地指导施工作业；③下导洞超前上导洞的距离应控制在15 m左右，无论各导洞间是横向还是纵向，都应拉开一定的差距，预防相互干扰；④小导洞台阶的开发应当快捷迅速，尽量减轻低地层的干扰度，并快速建立支护形成闭环，避免导洞变形或沉降。 2 导洞钻孔桩技术

导洞转孔桩的施工难点在于如何在小导洞狭小的空间内对大粒径卵石进行深钻孔灌注桩作业。当前，在导洞钻孔桩施工时，要注意以下问题。

依据现场作业条件，选择恰当的钻机，并改良现有钻机，以提高成孔质量和成孔效率。通常情况下，钻孔桩的孔径为φ1 000 mm和φ800 mm，钻孔间距为1.5 m和1.2 m，钻孔桩的高度在18～25 m之间。在某次使用作业中，小导洞有效空间仅为2.5 m，而且需要穿透的卵石粒

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径在20 cm以上。因此，工作人员先后选用并改进了多种钻机作业，其成孔时间分别为：GPS -Ⅱ型泵吸反循环机械钻机33 ～45 h（φ1 000 mm），GSD -50改型大口径液压钻机7～16 h（φ800 mm）。

合理确定钻桩顺序，重视对水下混泥土施工质量的控制。钻孔桩采用击钻成孔的方式，如果桩间距过小，在击钻成孔的过程中，就可能会影响临近已成孔的质量。因此，有必要利用改型钻机，按照由内而外跳开施工的顺序进行钻孔桩作业。此外，由于水下混泥土灌注作业需要分节吊装并连接钢筋笼，施工时间长，容易出现沉碴过厚或坍孔等问题，所以，可以采用高压风或者泵清孔的手段处理。

科学、合理地布置现场，文明施工。导洞内空间本就狭小，在作业过程中，还需要铺设道路、安置管线、各类钻机设备和泥浆箱等设施设备。因此，要纵向分布作业设施设备，并划分道路与作业区。桩成孔后和混凝土灌注后，要及时清除积水、浮浆和剩余的混凝土。 3 逆作结构防水和混凝土浇筑技术

在缝隙处进行逆作结构施工时，受作业空间的限制，很容易出现缝隙防水质量差、防水板保护困难和防水板位置预留困难等问题。此外，缝隙位置下部的混泥土由于凝固收缩的缘故，如果施工时不严格作业，就会出现浇筑空隙，带来严重的安全隐患。对于逆作结构的混泥土浇筑和防水问题，可以采取以下措施解决：①留出足的够施工缝隙，缝隙形状最好呈斜缝或台阶状，以便混泥土浇筑作业的浇灌和捣振，确保混泥土筑实；②按照“多道设防”原则防水，利用预埋注浆管和遇水膨胀嵌缝胶等手段对逆结构进行防水处理。 4 主体结构扣拱技术

主拱地层富水松散破碎，大跨度开挖施工存在坍塌的危险。在地铁车站暗挖工程中，单个主拱的开挖跨度就在10 m以上，双侧主拱对称开挖跨度则在20 m之上，主拱中间的位置缺乏有力的支撑点，这直接导致中上位置导洞受主拱开挖影响明显。此外，主体结构上方有很多与车站并行的管线，其中，雨污水管容易发生渗漏，主体结构扣拱施工时，要注意不要破坏雨污水管，确保防渗防漏。主体结构扣拱技术是：采取分部开挖法进行主拱施工，以此控制扣拱跨度，有效缩短作业时间，使开挖地层尽快闭合成环。扣拱施工接近主体结构顶部管线时，需要进行超前水平探孔施工，以掌握施工前方位置的水文地质情况。如果前方位置有残留水，就需要利用水平探孔排水。另外，要高度重视施工安全和质量监测，重点监测主体结构顶部拱顶和管沉降距离，一旦发现沉降高度超过最低限值，就必须采取超前支护，增设临时支撑，优化施工方案等紧急措施，避免施工安全事故的发生。 5 交叉口施工技术

交叉口施工是地铁修建中经常会遇到的问题，施工难点在于该位置荷载转换复杂，结构容易失稳；开口跨度大，操作空间小，对车站整体的施工组织和工期影响大。在实际作业中，采

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用的施工技术是：①交叉口采用组合拱梁结构，钢筋混凝土拱脚支承在纵梁上，水平梁连接初期支护格栅，并分配荷载；主拱开挖设置侧向开口加强环与临时竖撑，侧向开口加强环拱脚支承在纵梁上。②采用5 m以上的管棚对侧向开口注浆和加固。开挖主拱时，要安设两排临时竖撑于导洞壁上，主拱支护开挖15 m左右即可进行交叉口组合拱梁结构施工。 6 结束语

车站暗挖工程PBA工法作为当前地下工程的主要工艺技术之一，具有十分广阔的应用前景和市场前景。背景地铁修建中，PBA工法的成功应用克服了地下工程施工受水文地质条件、车站埋深等多因素的影响，成功解决了地下暗挖工程的难点，值得类似工程借鉴和参考。 参考文献

[1]王文涛.PBA工法地铁车站导洞施工方案优化研究[D].北京：北京交通大学，2015. [2]徐凌，刘军，荀桂富，等.PBA工法中导洞尺寸优化分析研究[J].市政技术，2015（02）：90-93.

[3]房旭.地铁车站PBA洞桩法及车站交叉结构施工力学行为研究[D].成都：西南交通大学，2013.

〔编辑：白洁〕