地铁车站PBA 工法施工技术研究

朱述鹏

(北京北咨工程咨询有限公司，北京 100031)

地铁车站的施工受到地质条件、地面交通、地下管线及建(构)筑物、工期等多方面条件的影响。暗挖车站由于具有不影响交通、无管线改移等优势，在国内外地铁车站建设中得到了越来越广泛的应用。

由于车站结构断面形式复杂、断面尺寸较大、地表沉降要求严格，因而在实际的暗挖工法选取以及施工过程中出现了非常多的问题。

PBA工法(也称洞桩法)是近年来在地铁车站施工中新出现的暗挖工法，该工法综合了暗挖、明挖和盖挖法的优势，以结构受力明确，工序转换少，控制地表沉降好等优点，得到了广泛认可和推广。

本文结合工程实例，从暗挖工法的选取、工法的特点及相关措施等方面对PBA工法进行了一定的技术探讨，以期为今后的工程提供指导。

1 工程概况

北京地铁六号线朝阳门站位于朝阳门内大街与东二环路交叉路口西侧，沿朝阳门内大街东西向布置。车站长187.90 m，宽23.0 m，高16.11 m，拱顶覆土厚度 12.39 m。

朝阳门站地处北京市中心城区，地面交通十分繁忙;车站周边建筑物众多，主要包括中海油大厦(19层)、凯恒中心(23层)、北京市新闻出版局(12层)、森豪公寓(16层)等，车站东端为朝阳门立交桥及既有二号线朝阳门车站;站位区域内地下管线纵横交错，且规模较大，主要管线有 DN800上水、DN500中压燃气、2 600 mm×2 200 mm雨水沟、2 000 mm×2 350 mm电力沟、72 cm×72 cm电信、D1 750污水、3 400 mm×1 600 mm热力沟、D2 400 mm雨水等。

车站自稳能力很差是因为车站主体结构大部分位于圆砾卵石层、粉质粘土与粉土互层、中粗砂层中，拱顶主要位于粉细砂地层，局部位于中粗砂地层。

2 工程特点及难点

1)车站跨度大，开挖宽度达26.2 m;地层条件差，拱顶主要位于粉细砂地层，施工过程中极易发生坍塌。2)车站周边大型建筑物众多，下穿上水、雨污水等大量市政管线。3)地处交通枢纽地区，地面交通非常繁忙。

3 施工方法的选择

一般而言，交通疏解和管线改移难度不大的情况下应优先选用明挖法或盖挖法，其次是暗挖法。

朝阳门站地处中心城区，地面交通繁忙，地下管线纵横交错，周边建筑物众多，不具备明挖或盖挖施工的条件，因此采用暗挖法施工。

3.1 暗挖双层车站常用的施工方法比选

朝阳门站为双层三跨结构，目前暗挖双层车站常用的施工方法有“PBA法”“中洞法”“侧洞法”三种。

侧洞法常用在修建大跨隧道，但暗挖车站的两个侧洞跨度大，对地表扰动大，安全性差。中洞法安全性较高，地面沉降及影响范围比侧洞法小，但工序转换多，因而技术含量要求高。

PBA工法的优点为工序转换少，能较好的控制地面沉降，地下管线及地下构筑物的安全能得到保证，对周边环境影响小，但在形成拱盖的过程中也暴露了其存在的缺点，如除了需要施作中柱及上下导洞外，还要施作围护边桩及上下导洞，增加了一定的工程量。

考虑到朝阳门站周边环境条件复杂，对地面沉降控制要求很高，因而推荐采用PBA工法施工。

3.2 方案比选

“导洞条基法”和“导洞长桩法”是PBA工法的两种不同做法，见图1，两种做法各有不同的特点。

由于本站覆土较厚(最厚约12.5 m)，边桩若用长桩方案，导洞内施工困难，且边桩与中柱基底的差异沉降较大、桩基与整体底板下天然地基受力不均匀，不利于永久结构受力。因此，本站主体结构推荐“导洞条基法”施工。

4 施工方法

暗挖施工采用PBA工法，施工的具体步骤为:1)超前支护、注浆加固地层，台阶法开挖上下双层共8个导洞，并施作初期支护。2)下边导洞施作桩下条基，上边导洞中施作边桩及桩顶冠梁，中间上下导洞间施作钢管混凝土柱孔。3)在中下导洞中施作底纵梁，中上导洞施作顶纵梁，中间上下导洞间施工钢管混凝土柱，并在顶纵梁中预埋钢拉杆。4)施作边导洞内初支，初支与导洞间空隙采用C20混凝土回填。开挖导洞1，2，3，施作拱部初期支护。5)导洞1，2，3贯通后，分段截断导洞边墙，浇筑结构拱部二衬，设置中跨钢拉杆(见图2)。6)确保拱顶混凝土达到规定的设计强度后，沿车站纵向分为若干个施工段，分层向下开挖至站厅板底标高。浇筑中板结构、站厅层侧墙。7)待中板、站厅层侧墙混凝土达到设计强度后分层向下开挖至底板位置，浇筑底板结构、站台层侧墙。8)混凝土达到设计强度后，拆除钢拉杆，施工内部结构，完成车站结构施工。

图1 PBA工法典型做法示意图

图2 车站施工步序5）示意图

5 地层沉降控制措施

1)下导洞纵向条基之间必要时宜增设横向条基。横向条基与纵向条基、边桩、拱部初支(二衬)形成封闭框架结构，施工过程中有效控制地层沉降。

施工时，可先开挖下边导洞，再施作下边导洞之间的横通道，然后施工下边导洞纵向条基和下横通道中横向条基。

2)PBA工法中，开挖小导洞较多，且易于引起地层沉降。合理安排小导洞的开挖顺序，对控制地层沉降起着重要的作用。

导洞的开挖宜错开进行，导洞的开挖顺序、错开距离应根据现场地质情况、施工过程中的监测数据实施动态监控。

根据工程实践经验和施工开挖沉降模拟结果，一般来说，宜先开挖上导洞，后开挖下导洞，先开挖边导洞，再开挖中导洞。同时，考虑到实际施工中工期、降水等各方面的因素，先开挖上导洞也是合理的。

3)二次衬砌施作时，临时支护的拆除应分段进行，应在上一环模筑混凝土达到设计强度70%以上方可进行。

4)车站二衬采用逆作法施工时，先施工拱部二衬，由于此时未形成封闭的二衬结构，容易产生结构的稳定性问题，因此对于中跨拱部二衬应设置中间钢拉杆，边跨拱部二衬设置临时竖撑，确保结构的稳定。

5)车站施工中初期支护为主要承载构件，由于地层条件较差，为保证土体开挖后和初期支护施作前洞体的稳定性，防止塌方，需对前方的地层进行预加固和预支护。

由于车站上方地下构筑物和市政管线众多，对地层沉降要求很高，因此小导洞上方120°范围内采用超前小导管注浆加固，上层小导洞之间采用大管棚+超前小导管注浆超预加固方式。

PBA工法共需开挖八个小导洞，其中中间两个小导洞间距较小，仅2.2 m，小导洞开挖过程中相互之间干扰较大，施工过程中应强化监测措施，必要时在导洞间进行注浆加固，减少导洞开挖时的相互影响。

6 PBA工法优劣势分析

1)工法集暗挖、明挖、盖挖法的优势于一身，结构受力明确，工序转换少，地表沉降控制较好。2)边桩和扣拱共同工作，支护结构刚度大，整体性好，对结构外侧土体有明显的约束作用，从而有效控制地表沉降和地层侧向变形。3)车站二衬是在开挖大空间形成后施工的，结构整体性好，便于大型机械施工，可缩短车站施工周期，减少地层降水时间，有效控制地层沉降。4)导洞内进行钻孔灌注桩作业空间小，使泥浆处理、下钢筋笼、灌注混凝土都较困难，且质量控制难度较大。施工时对此应引起足够的重视，精心组织，确保工程质量。

7 结语

目前，六号线朝阳门站正在施工过程中，预计2012年6月份完成土建施工，从目前监控量测的情况来看，PBA工法基本达到了设计预期的目的，地层沉降控制较好，周边建构筑物和地下管线使用正常。通过对朝阳门站PBA工法的经验总结，以期对以后采用PBA法施工地铁车站提供有益的经验。

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