□文/王冰琰 耿利軍 宋延濤

隨著城市軌道交通的快速發(fā)展，在復(fù)雜的外部環(huán)境條件限制下，PBA法（洞樁法）已逐漸成為地鐵車站建設(shè)的首選工法?？酃斑B接著車站邊樁與中柱，承受著上部土體荷載，是結(jié)構(gòu)的主要受力部位。其施工需要經(jīng)過多道工序，由小洞室逐步擴(kuò)大成拱形大斷面縱橫向框架空間支撐體系，具有作業(yè)空間狹小、工序轉(zhuǎn)換繁瑣，結(jié)構(gòu)施工縫多，節(jié)點(diǎn)受力復(fù)雜等特點(diǎn)；保證扣拱施工質(zhì)量，是預(yù)防結(jié)構(gòu)變形與失穩(wěn)，避免結(jié)構(gòu)出現(xiàn)破壞，降低地面沉降的關(guān)鍵[1]。

1 工程概況

北京市某新建車站采用PBA逆筑法（8導(dǎo)洞）施工，為兩層三跨島式車站，全長206.7 m，結(jié)構(gòu)寬23.3 m、高16.2 m，覆土厚度約16.0 m，底板埋深約32.0 m。車站結(jié)構(gòu)由鋼格柵+噴射混凝土的初期支護(hù)和模筑鋼筋混凝土的二次襯砌構(gòu)成，兩次襯砌之間設(shè)柔性防水層，中柱為φ900 mm的鋼管柱，邊樁為φ1 000 mm@1 500 mm的灌注樁，灌注樁與結(jié)構(gòu)內(nèi)襯墻組成復(fù)合墻結(jié)構(gòu)。

車站結(jié)構(gòu)由上向下依次穿越卵石5、卵石7、礫巖與泥巖地層，地下水位約21.0 m，頂拱位于卵石與礫巖交界處，在降水過程中易出現(xiàn)界面殘留水，因此需要加強(qiáng)拱部防水節(jié)點(diǎn)施工質(zhì)量控制，避免出現(xiàn)滲漏。

2 施工重點(diǎn)

1）頂縱梁需要在導(dǎo)洞內(nèi)施作，受導(dǎo)洞內(nèi)凈空尺寸（4 m×4.97/4.57 m）的限制，施工空間狹小，而頂縱梁鋼筋間距較密，振搗難度較大，如何防止鋼管柱因頂縱梁施工發(fā)生偏移、保證混凝土澆筑的飽滿度是施工的控制重點(diǎn)[2]。

2）進(jìn)行扣拱施工時，控制重點(diǎn)是初支扣拱鋼格柵上預(yù)留連接板的連接質(zhì)量和二襯扣拱導(dǎo)洞破除的施工步序。嚴(yán)格按照設(shè)計步序進(jìn)行中跨與兩邊跨的暗挖及拆撐施工，防止對既有結(jié)構(gòu)產(chǎn)生偏載，導(dǎo)致結(jié)構(gòu)附加應(yīng)力增大產(chǎn)生失穩(wěn)性破壞，降低風(fēng)險，保證施工安全[3]。

3）PBA法是由小洞室逐步擴(kuò)大為大斷面的結(jié)構(gòu)形式，具有預(yù)留接縫多，防水保護(hù)困難的特點(diǎn)；同時，車站拱部含有大量界面殘留水，防水板接頭部位的保護(hù)、拱部施工縫細(xì)部構(gòu)造的加強(qiáng)處理是施工的重點(diǎn)控制部位[4～5]。

3 施工方案

主要施工步序：導(dǎo)洞施工→下部樁柱體系（邊樁、中柱、條基與底縱梁）施工→上部頂縱梁與邊洞初支假拱模板澆筑→分部開挖拱部土體、施工初支扣拱→跳倉分段拆除導(dǎo)洞臨時支撐→分段臺車模板澆筑二襯扣拱→扣拱施工完成。

3.1 頂縱梁模板施工

頂縱梁的混凝土澆筑分兩部分：頂縱梁鋼筋模筑混凝土與拱頂混凝土回填部分。

頂縱梁梁底模板采用15 mm厚覆面木膠合板，兩側(cè)模板采用6015曲面模板，背楞采用弧形I10工字鋼模架，間距750 mm，模板支撐采用φ48 mm鋼管腳手架。見圖1。

圖1 頂縱梁模架支撐剖面

頂縱梁側(cè)面為弧形結(jié)構(gòu)，為保證平衡，兩側(cè)模板支撐需要頂緊在導(dǎo)洞初支上，頂不到位的地方墊木塊塞緊，支撐架靠近鋼管柱的位置與鋼管柱拉結(jié)，支撐架水平桿均與導(dǎo)洞初支頂緊，鋼管支撐設(shè)置底托或者100 mm×100 mm鋼板墊片。

梁底模板在靠近鋼管柱位置定做成半圓形，與鋼管柱柱帽形成完整的拼裝。拼裝時，預(yù)留3 mm空隙，使用密封膠條密封。

為保證頂縱梁上部混凝土回填密實，需要提前預(yù)埋回填注漿管，注漿管頂端貼近防水層，頂端用膠帶綁扎以免被混凝土封堵，注漿管外露混凝土面20 cm，縱向間距3 m，兩側(cè)交錯布置。

3.2 邊洞初支假拱模板施工

邊導(dǎo)洞的初支扣拱格柵鋼架安裝完成后，安裝初支扣拱假拱模板。面板使用15 mm竹膠板，背撐為100 mm×100 mm方木，使用φ48 mm鋼管腳手架作為模板支撐。在模板背后通過預(yù)埋注漿管進(jìn)行混凝土回填澆筑施工，以此代替鋼格柵噴混施工。

3.3 初支扣拱暗挖施工

中洞的頂縱梁與邊洞的初支扣拱施工完成后，臺階法暗挖施工中跨拱部洞室Ⅱ的初期支護(hù)，錯開兩個柱跨后，對稱同步施工邊跨拱部洞室Ⅰ、Ⅲ的初期支護(hù)，以確保結(jié)構(gòu)整體受力平衡[6]。初支扣拱施工步序見圖2。

圖2 初支扣拱施工

由于導(dǎo)洞施工與初支扣拱施工的時間間隔較長，初支扣拱格柵鋼架與導(dǎo)洞初支預(yù)留連接板細(xì)部節(jié)點(diǎn)連接的好壞，將直接影響到初支結(jié)構(gòu)的質(zhì)量[7]。新舊連接板密貼后使用8.8級螺栓連接成為整體，當(dāng)連接板無法密貼時，應(yīng)在開口部位進(jìn)行塞焊并在兩節(jié)鋼架主筋之間幫焊一根等直徑的鋼筋進(jìn)行補(bǔ)強(qiáng)，保證焊接質(zhì)量。初支扣拱格柵鋼架連接節(jié)點(diǎn)見圖3。

圖3 初支扣拱連接節(jié)點(diǎn)細(xì)部構(gòu)造

3.4 二襯扣拱臺車模板

進(jìn)行二襯扣拱施工前，需要破除導(dǎo)洞初支結(jié)構(gòu)，將被分隔的各作業(yè)面連通，形成大斷面空間，便于臺車模板施工[8]。洞室Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ貫通后，沿縱向分段跳倉破除導(dǎo)洞初支，每段破除長度6～8 m。在破除施工時，需要注意頂縱梁部位防水板預(yù)留搭接部位的保護(hù)，保證預(yù)留接頭與扣拱防水卷材的有效連接。

受到拱頂土體開挖、工序轉(zhuǎn)換時差、跳倉施工等因素的影響，頂拱結(jié)構(gòu)形成前后必然會存在水平推力不平衡的現(xiàn)象[9]。為防止二襯扣拱混凝土澆筑對頂縱梁形成偏壓，先施工中跨，后對稱同步施工兩邊跨，嚴(yán)格按照設(shè)計施工步序施工。

二襯扣拱模板為臺車拱架加8 cm厚小鋼模，臺車長度6 m，拱頂設(shè)置2個進(jìn)料口、2個注漿預(yù)留口，在頂部縱向設(shè)置2個觀察口。臺車拼裝就位后通過螺旋千斤頂將其整體升起，到位后配合絲桿千斤頂安裝支撐牢固。

澆筑完成后，將鋼拉桿（φ32 mm@500 mm）與頂縱梁預(yù)埋部位使用一級機(jī)械接頭進(jìn)行連接，有效平衡三聯(lián)拱結(jié)構(gòu)的受力，使頂縱梁之間的約束力變拉力為壓力，保證拱部結(jié)構(gòu)穩(wěn)定。

3.5 細(xì)部防水構(gòu)造

為降低界面水對防水施工的影響，在初支頂拱增加一層噴涂瀝青加強(qiáng)層，與防水卷材一同形成一層復(fù)合防水層。施工縫處先涂刷水泥基滲透結(jié)晶，再采用單道制品型水膨脹止水條+全斷面注漿管加強(qiáng)。見圖4。

圖4 頂拱防水細(xì)部構(gòu)造

噴涂橡膠瀝青材料可以在含水量30%以下的基面進(jìn)行施工，抗拉強(qiáng)度大、延伸率高，能夠有效吸收來自基層的應(yīng)力，防止混凝土澆筑過程中的防水層開裂破損，同時可以有效地阻斷防水層與混凝土基面間的滲漏水，消除防水薄弱環(huán)節(jié)。

由于樁頂冠梁部位的陰陽角構(gòu)造較多，縱向施工縫較長，為保證防水效果，設(shè)置三層防水卷材進(jìn)行加強(qiáng)。施工該部位時，應(yīng)著重考慮預(yù)留防水接頭搭接和環(huán)向扣拱鋼筋甩頭的空間，防水層鋪設(shè)也不宜過緊，防止在反折部位撕裂。在站廳層土方施工完成后，進(jìn)行冠梁下部的預(yù)留防水接頭搭接。

4 地表沉降規(guī)律

由于PBA法施工步驟較多，各工序受力轉(zhuǎn)換復(fù)雜，因而要對施工引起的地表沉降值根據(jù)各施工工序進(jìn)行分解，按工序進(jìn)行控制。通常將最終的地表累計沉降值控制為60 mm[10]，按施工工序主要分為：導(dǎo)洞施工、頂拱扣拱施工、站廳層結(jié)構(gòu)施工、站臺層結(jié)構(gòu)施工，所占的分解比例分別為45%、40%、10%、5%。

選取垂直于車站軸線的某一里程的橫向斷面作為參考對象，分析各工序施工引起的沉降規(guī)律，該主斷面共設(shè)置7個監(jiān)測點(diǎn)，橫向間距約為5 m。見圖5。

圖5 累計沉降歷時曲線

由圖5可以看出，暗挖施工對土體的擾動是造成地表沉降的主要原因，待掌子面通過以后，沉降情況趨于穩(wěn)定。其中，導(dǎo)洞暗挖施工會造成最大的地表沉降變化，其增幅占到的比例為51.5%，其次是初支扣拱暗挖施工，比例為20.7%，樁柱體系與結(jié)構(gòu)施工引起的地表沉降值較小。

在導(dǎo)洞暗挖施工時，對土體產(chǎn)生了較大的擾動，破壞了原有的平衡，產(chǎn)生了較大的沉降。初支扣拱施工時，再次對土體產(chǎn)生擾動，表現(xiàn)為曲線斜率的再次明顯增大，因此在施工中，應(yīng)對暗挖施工進(jìn)行重點(diǎn)控制，降低風(fēng)險，保證安全。

5 結(jié)語

1）地表監(jiān)測斷面的實測沉降趨勢與沉降分解控制標(biāo)準(zhǔn)基本能夠保持一致，但是在實際施工引起的地表沉降要大于分解比例，這表明暗挖施工的支護(hù)體系要略弱于理想狀態(tài)的支護(hù)效果，因此在施工時，要嚴(yán)格按照設(shè)計要求進(jìn)行注漿加固，加快施工進(jìn)度，及時封閉成環(huán)并保證格柵鋼架的連接質(zhì)量。

2）進(jìn)行臨時支撐拆除與臺車模板澆筑時，要嚴(yán)格按照設(shè)計步序?qū)ΨQ施工，避免對頂縱梁產(chǎn)生偏壓，及時施做鋼拉桿，防止頂縱梁受到不平衡的水平推力而產(chǎn)生傾斜與位移，保證施工安全。

3）由于PBA法具有施工復(fù)雜，工序轉(zhuǎn)換多，接縫較多，施工周期長等特點(diǎn)，需要重視拱部接縫處的防水施工質(zhì)量控制，做好混凝土的振搗，提高車站整體的防水效果，避免出現(xiàn)滲漏問題。