暗挖车站PBA洞桩法.docx

地铁暗挖车站“PBA”洞桩法施工技术

摘要:介绍了北京地铁1号线苏州街暗挖车站的施工技术,包括施工工艺的选择、工艺的原理和特点、施工步骤及施工关键技术等。
关键词:北京地铁;施工技术;浅埋暗挖;PBA洞桩法

1工程概况
1.1车站概况
北京地铁1号线一期工程苏州街站位于海淀南路与苏州街交叉路口,站位与海淀南路基本平行。车站形式为两端双层暗挖,中间单层暗挖单柱双跨侧式车站。车站总长15m,总建筑面积1677m2。车站共设置了4个出入口和两座风道及风井。为方便施工,在风道挑高段起点位置各设一座施工竖井。车站总平面布置见图1。

1.2地质状况
车站通过主要地层从上至下为:粉质黏土层、粉土层、圆砾卵石层、中粗砂层、粉细砂层、粉质黏土层、卵石圆砾层,基底位于卵石圆砾层。站体施工范围内存在上层滞水、潜水、承压水,结构大部分位于潜水层,结构底板位于承压水层,三层水对站体地下施工均造成影响。
1.3周边环境
站位处路面下各类管线密集(对车站施工有影响的需保护的地下管线达2多条,且大多为雨污水管、自来水管、燃气管等对施工产生较大影响的管线),路面上道路交通繁忙,车站周边为高层商业区和住宅区,施工受周边环境影响较大。
1.4工程特点
(1)车站所处位置车流量大,交通十分繁忙,无法实现交通疏解而采用明挖作业,因此本工程采用了全暗挖法进行施工。
(2)由于本站地下管线密集,需进行保护管线较多,因此在进行暗挖作业时,需采取措施控制沉降,保证结构以上地下管网的正常使用。
(3)结构所处位置地下水位高,工程地质条件差,局部位于粉细砂层中,自稳性较差,暗挖施工风险较大。
2工艺选择
由于受周围环境的限制,为减少对周边居民、商业经营活动及交通的影响,车站施工采用矿山法全暗挖施工。其中主站体两端设计为单柱双层双跨拱形结构(拱部初支厚30mm,边桩为d100mm挖孔桩,拱部及边墙结构厚60mm,中板厚50mm,底板厚100mm,中柱为d100mm钢管混凝土柱),双层暗挖段共长160m,开挖宽度2.5m,开挖高度1.1m,覆土厚60m～70m,局部仅有34m～45m。为控制地面沉降变形和确保周边环境的安全稳定,双层结构采用了对地层和周边环境影响均较小的“PBA”洞桩法进行全暗挖施工。
3工艺原理和特点
3.1工艺原理
“PBA”洞桩法的原理就是将传统的地面框架结构施工方法(即在地面先做基坑围护桩,然后从上向下进行基坑土方开挖,必要时加撑防止基坑变形,开挖到底后从下向上施工框架结构)和暗挖法进行有机结合,即在地面上不具备施工基坑围护结构条件时,改在地下提前暗挖好的导洞内施作围护边桩、中柱、底梁和顶梁、顶拱共同构成桩、梁、拱(PBA即为桩Pile、梁Beam、拱Arc三个英文字母的简称)支撑框架体系,承受施工过程的外部荷载,然后在顶拱和边桩的保护下,逐层向下开挖土体,施工内部结构,最终形成由外层边桩及顶拱初期支护和内层二次衬砌组合而成的永久承载体系。
3.2工艺特点
(1)由于采用暗挖法施工,对地面和周边环境影响较小,适用于受环境条件限制无法进行明挖施工的地下结构工程。
(2)本工艺所引起的地面沉降变形相对较小,对保护暗挖结构附近的地下构筑物(桥桩、管线等)和周边建筑物的安全有利。
(3)与其他大跨度暗挖工艺(如中洞法、CRD法等)相比,废弃工程量相对较少,结构受力条件也好,因此本工艺也相对经济。
(4)不受结构跨度和层数限制,适用范围较广,特别适合距桥梁桩基和高层建筑物很近的地下工程的施工。因为边桩本身可起到隔离桩的作用,从而达到保护建构物安全的目的。
4施工方法和步骤
施工竖井开挖到位井底封闭后,通过横通道按先下后上,先两边后中间顺序进行主站体6个导洞的开挖;然后在主体下部边导洞内施工条形基础,下部中导洞内施工底纵梁;之后在上部边导洞内施工挖孔灌注桩和桩顶冠梁,中部上导洞内挖孔吊装钢管柱,接着浇筑柱顶纵梁;待主体桩柱梁体系形成后,开挖车站主体上部导洞间主体拱部土体,及时施工初期支护,形成主体初支顶拱,然后在桩、梁、拱框架支撑体系的保护下,边向下开挖土体边施工结构混凝土,按逆筑法完成车站主体结构。苏州街暗挖车站双层结构“PBA”洞桩法施工步骤见图2。

具体做法如下:
(1)按先下后上,先两边后中间顺序进行双层主站体6个导洞的开挖支护。
(2)在下部边导洞内施工条形基础、上部边导洞施工挖孔边桩和桩顶冠梁;在下部中导洞内施工底纵梁、上部中导洞内施作钢管桩和柱顶纵梁。
(3)开挖边洞侧主站体半拱并及时进行初期支护和临时支护。
(4)对称开挖支护主拱剩余部分,破除中上导洞初期支护。
(5)破除临时支护,施工主拱二衬混凝土。
(6)继续向下开挖至主站体站厅层。
(7)施工中纵梁、中板及中板上边墙混凝土。
(8)开挖中板下中槽至贯通。
(9)跳槽开挖底板两侧土体,施工底板