发布时间：2022-10-05 10:05 热度：
摘要：主要讨论地铁车站施工中PBA工法的应用，介绍了PBA工法的基本概念、所属范畴、优缺点、适用范围，结合大连地铁一期工程星海广场站工程实例，探讨PBA工法应用中的施工过程关键控制点及应用前景。
关键词：地铁;换乘站;PBA工法;暗挖法;扣拱;检测
随着我国城市轨道交通事业的蓬勃发展，地下铁道建设进入了空前繁荣的时期。目前我国地铁建设主要城市有：北京、上海、广州、天津、深圳、南京、武汉、沈阳、成都、大连等。由于地铁建设施工方法受到地面建筑、城市交通、道路、环境保护、水文地质、施工机具、资金条件等因素的影响，因此各个城市在修建地铁时所采用的施工方法也不尽相同，当前常用地铁施工方法一般为以下几类：明挖法、盖挖法、暗挖法(含浅埋暗挖法、盾构法)、沉管法、混合法。限于篇幅，本文不对这几类施工方法逐一说明，主要探讨当前在大连地铁一起工程星海广场站中PBA工法的应用问题。
1 工程概况
1.1 车站概况
星海广场站位于星海广场西北的中山路地下，沿中山路东西向布置。星海广场站为地下双层岛式站，站台宽度为10m。车站主体结构尺寸为：车站主体长度172.1m，车站标准宽度为18.9m，车站顶板覆土4.9m～9.1m。
1.2周围环境
车站北侧为202有轨电车，上导洞暗挖边线与电车轨道最小平面距离为1.28m，覆土厚度4.9m;东南侧为33层的飞通广场和33层的飞通广场二期高层，均为框架结构，桩基础，基础深度约25.60m。暗挖边线与飞通广场一期最小水平距离29.26m，与飞通广场二期最小水平距离29.47m;西南侧为29层的金玉星海高层，为框架结构，桩基础，基础深度约24.60m。基坑与金玉星海最小水平距离23.20m。
2 PBA工法概述
PBA工法 (即洞桩法 , PB A 为英文“Pile - Beam - Arch”的缩写) ,就是先施工导洞 ,在导洞内施工围护边桩、中柱、底梁和顶梁,梁柱完成后,再施工拱顶结构 ,形成类似传统框架结构的桩、梁、拱支撑体系,然后在拱顶 和边桩的保护下施工。该工法实际上是将盖挖法施工的桩、梁、柱等转入地下进行,构成一个桩、梁、拱支撑框架体系,共同承受施工过程中的外部荷载,它是盖挖法、浅埋暗挖法和传统的框架形式的有机结合。在分类上, PBA工法可与全断面法、单侧壁导坑法、双侧壁导坑法、CD工法、CRD工法、侧洞法、中洞法等施工方法平行,归入浅埋暗挖法范畴。
3 PBA工法的优缺点及适用范围
3.1 PBA工法的优点
(1) PBA 工法对城市地面交通及周边居民基本无干扰,符合以人为本、建设绿色地铁的要求。
(2) PBA工法施工时地面拆迁量极小,地下管线基本不需拆迁和防护即可施工 ,可节省大量的拆迁、管线保护费用，同时相对缩短工期。
(3) PBA工法在大断面、特大断面工程施工时具有显著的优越性,它根据需要可采用单跨结构，也可采用二跨、三跨、多跨结构,内部空间布置灵活。
( 4) PBA工法的地面沉降小。因为PBA工法拱顶二衬结构施工较早 ,上部初支的暴露时间短,依靠较早形成的桩、梁、拱整体结构的可靠支撑,有利于减小地面沉降值。
(5) 当采用PBA逆作法施工时,车站站厅板等结构还可采用地模方法施工,从而有效节约模板、支撑等材料。
3.2 PBA工法的缺点
(1) PBA工法要在导洞内施工围护边桩 ,机械作业的空间狭小,不利于机械化作业。
(2) PBA工法在扣拱时由于跨度较大,扣拱施工存在一定的安全风险 。
3.3 PBA工法的适用范围
PBA工法不受结构跨度和层数限制, 适用范围较广,主要适用于大断面、特大断面地下工程施工,如大型地铁站、地铁区间、大跨隧道、地下停车场、地下商业街等 ,特别在施工场地较小、距离高层建筑物或其它建筑物基础很近的地铁车站施工中有显著的优越性。
4 星海广场站主体施工步序
车站主体施工步序如下：
步骤一：区域降水，台阶法施工上部小导洞，先开挖两侧边导洞，然后开挖中导洞，各掌子面应错开，一般不小于15米;导洞拱墙采用小导管超前注浆加固,上台阶施工时需预留核心土，上、下台阶纵向拉开距离不大于2m。
步骤二：在边洞内跳孔施作结构围护边桩，并及时封闭导洞底板;施作桩顶冠梁、边导洞内初期支护及背后回填。旋喷桩围合区域内降水，施工下部小导洞。
步骤三：铺设底纵梁下防水层;施作底纵梁;人工挖直径1.0米孔，安装钢管柱;施作顶梁上防水层、顶纵梁。各工序采用流水作业，相隔两跨。钢管柱安装完成后，采用砂性土将孔内钢管四周填实，顶纵梁浇筑时，在顶部防水板内预留注浆管，顶纵梁浇筑后压水泥浆。
步骤四：主体拱部采用小导管超前注浆加固;在不破坏小导洞的前提下，对称开挖导洞间土体，封闭主体拱部初期支护。初期支护封闭后，对初期支护背后注浆。
步骤五：分段拆除小导洞边墙，铺设拱部防水层;浇注拱部二次衬砌,对二衬拱部注水泥浆。
步骤六：分段下挖土体至中纵梁下;铺设边墙防水层，施作站厅层边墙、中梁及中板。
步骤七：分段下挖土体至规定标高，施作综合接地、底板下垫层;浇注底板二衬。注意在底板上预留站台板支撑墙钢筋
步骤八：铺设边墙防水层，浇注站台层边墙，封闭结构主体。施工站台板支撑墙及站台板，完成主体土建施工。
5 施工难点控制
5.1 小导洞施工
采用PBA工法施工一般小导洞数量较多，如星海广场站主体工程即有5个小导洞 ,且导洞顶部为砂卵石层,拱顶主要为含碎石粉质粘土层;下导洞洞身主要穿越中风化板岩和中风化石英岩层，拱顶局部为砂卵石层。上导洞各断面均采用台阶法开挖施工，以起拱线来划分上下台阶，台阶长度控制在3~5m之间，相邻洞室的掌子面距离不得小于10m。下导洞主要采用爆破开挖。在如此多的小导洞工况下施工,必然存在较为明显的群洞效应 ,在砂卵石层中较容易出现坍塌现象。为了控制地表沉降、严防坍塌 ,在导洞施工时，必须严格遵循“管超前、严注浆、短开挖、强支护、快封闭、勤量测”的浅埋暗挖十八字方针,根据“时空效应”理论合理组织导洞开挖顺序及步距,减小群洞效应,将地表沉降控制在允许范围以内 (一般为30 mm)。
5.2 钢管柱施工
钢管混凝土柱作为PBA工法车站的核心承载结构之一，其受力因施工进展中存在的中柱与边桩的不均匀沉降、柱的偶然偏心等原因而经常变化，且由于导洞净空限制,钢管柱需分节,从而节点数较多，因此对钢管柱连接节点的质量需要严格控制,主要包括控制好以下三类连接节点的质量:钢管柱与拱部天梁的连接节点、钢管柱与地梁的连接节点、钢管柱各节间的连接节点。
5.3 扣拱施工
扣拱是PBA工法中最为关键的施工环节 ,主要分为初期支护扣拱施工和二次衬砌扣拱施工两个过程。由于扣拱跨度一般较大,扣拱时存在较大的安全风险, 为了保证扣拱质量,降低安全风险,扣拱时必须做好以下几项工作。
(1) 初期支护扣拱时开挖断面大,在开挖过程中要依靠预支护技术来维持拱顶周围土体的暂时稳定 ,要在开挖结束后才能施作拱顶初期支护 ,因此预支护技术此时显得尤为重要,需采用大管棚、小导管、锁脚锚管、回填注浆等一系列有效措施控制拱部开挖阶段的地层沉降。
(2) 扣拱开挖完成后,要及时、快速施做扣拱衬砌,使结构尽早封闭成环。
6 结束语
PBA工法虽然在北京、沈阳等地已经进行了多个车站及区间的应用，但大连地区地质情况复杂多变，PBA工法在大连地区的应用尚属首次，很多理论和实践体系目前均不完善，有待进一步的研究探讨。但PBA工法作为地铁施工中应用范围较广、控制沉降量较小的工法，必然具备广阔的应用前景。
参考文献：
[1]王梦恕 . 地下工程浅埋暗挖技术通论 [ M ] . 安徽教育出版社，2004 .
[2]地下铁道工程施工及验收规范(GB50299-1999)[S].北京：中国计划出版社，1999
