地铁PBA暗挖车站临近地下建构筑物施工技术研究

王博军

中铁电气化局集团有限公司铁路工程公司 北京 10007 1

北京地铁12号线长春桥站采用PBA-8工法施工，暗挖车站周边环境复杂，其中典型断面为PBA暗挖车站侧穿地下建筑物及下穿大直径管线，主要包括：侧穿世纪金源地下古玩城（最近距车站主体结构仅0.6m），下穿DN2000上水管（距PBA顶拱位置仅0.66m）。

1 地层沉降及构建筑不均匀沉降规律研究

PBA施作将引起深部地层沉降及地下建构筑物不均匀变形，进而造成结构破坏甚至重大影响。通过FLAC3d数值模拟并对比分析现场实测数据，对地表沉降、地下构建筑物不均匀变形规律进行研究。车站主体结构与地下古玩城、大直径管线接触作用部分，车站主体结构范围内沉降值在15mm-35mm之间，地表沉降明显偏向于地下古玩城方向，沉降规律见图1所示。

图1 地表沉降数值模拟与现场监测对比图

图2 金源地下古玩城三边界竖向沉降

地下古玩城边界面均存在不均匀沉降，其中东面及南面与PBA接触最近位置，沉降最大（最大沉降值约为9mm），西面沉降较东面及南面沉降偏小（最大沉降值约为4mm），详见图2；由竖向变形值计算得金源地下古玩城东面、西面及南面不均匀沉降率l分别为0.19%、0.16%及0.09%，表明金源地下古玩城东面不均匀沉降发展较大。

大直径管线最大沉降值发生在长春桥车站主体结构范围内，最大沉降值为32mm。由于金源地下古玩城的影响，近古玩城一侧竖向变形斜率为0.063%，远古玩城一侧竖向变形斜率为0.056%，近古玩城一侧大直径管线受竖向不均匀变形较大，不均匀沉降曲线见图3。

图3 大直径管线不均匀沉降曲线图

图4 地下构建筑物加固措施

2 施工地层加固措施

2.1 侧穿地下古玩城施工应对措施

（1）上层导洞施工至掌子面距古玩城5m处，对古玩城底部进行深孔注浆加固，加固范围为导洞外边线3m范围；

（2）在古玩城影响范围内，对下层导洞拱顶及侧墙采用深孔注浆加固。选取第一段深孔注浆加固施工作为深孔注浆土体加固施工的试验段，根据试验段的注浆加固效果确定后续深孔注浆施工参数。深孔注浆过程中，指定监测组加强对地下室结构沉降情况监测，指定专人对地下室结构影响范围内进行巡视巡察，如发现跑漏浆现象立即停止注浆，立即进行封堵处理。

（3）在古玩城影响范围内，边桩采取加密措施，间距由1700mm调整为1500mm，同时加强桩体配筋增加支护体系刚度。

（4）导洞和扣拱施工过程中及时进行初支背后注浆，根据监测结构进行多次补浆，严格控制注浆压力和注浆量，保证注浆效果。

2.2 下穿大直径管线施工应对措施

（1）施工前应对工程所在场地周边地下管线进行复探，同管线产权单位建立联系，查清管线的具体状况，以便在出现险情时能够及时采取措施及进行管线抢修，避免事态扩大。

（2）开挖前对构建筑周边地层进行地质雷达检测，查看地层中是否存空洞和和疏松区，并对空洞和和疏松区采取加固措施。

（3）施工中严格执行超前探测制度，避免施工中突然遇到水囊。开挖有渗漏水时，掌子面设集水坑及时引排，渗水严重则立即封堵掌子面，留泄水管泄水后进行注浆止水。

（4）采取深孔注浆和小导管超前加固措施。对上层导洞穿越大直径的管线开挖拱部2m范围内超前深孔注浆地层进行深孔注浆加固，深孔注浆效果不理想区域，采用小导管补充注浆。选取第一段深孔注浆加固施工作为深孔注浆土体加固施工的试验段，根据试验段的注浆加固效果确定后续深孔注浆施工参数。

3 PBA工法初支扣拱阶段施工工序优化

为了更好地控制初支、二衬扣拱阶段的沉降量，对PBA工法初支扣拱阶段的施工工序进行调整优化。

图5 “全断面开挖”结构受力简图

图6 “半幅开挖”结构受力简图

传统PBA工法初支扣拱施工根据施工步序不同可分为“先中后边”和“先边后中”，根据开挖方式不同可分为“全断面开挖”和“半幅开挖”。由PBA8导洞开挖沉降控制分析可知，先行施工部位形成稳定壳体结构后地表沉降趋于稳定，后续施工结构群洞效应叠加影响不明显[1]。以此可类推出初支扣拱“先中后边”施工步序可有效控制车站中线位置初支扣拱期间的地表沉降，而PBA中线位置为地表沉降弯沉盆最大值所在位置，“先中后边”可有效减少地表沉降最大值，同时地表沉降弯沉盆斜率较小，扣拱“先边后中”施工步序可有效控制车站边缘位置初支扣拱期间的地表沉降。

初支扣拱“全断面开挖”，即施工采用预留核心土法开挖，开挖分上、下台阶进行，台阶长度不小于1.5倍的净宽；开挖至导洞仰拱标高设置工20型钢对撑连接相邻中、边导洞仰拱。

初支扣拱“半幅开挖”，即施工采用预留核心土法开挖，开挖净空按照满足安装二次衬砌模板高度进行控制，开挖至计算高度设置工20型钢对撑连接相邻中、边导洞侧墙初支结构，计算高度以下保留原状土体。

对比两种初支扣拱开挖方式不难得出，“半幅开挖”方式在受力上由导洞侧壁型钢支撑及未开挖部分土压力来共同承担导洞结构所受拉力，可以更好的减少水平向结构变形引起的地层形变[2]。

4 结语

（1）通过地层预加固措施及扣拱施工工序优化长春桥地铁车站主体结构施作引起的地下古玩城竖向变形较小，其数值在-9-5mm之间。靠近PBA一侧，地下古玩城竖向变形以沉降为主；远离PBA一侧，地下古玩城竖向变形以隆起为主。

（2）扣拱采用“先中后边”的施工顺序能够更好地控制地面沉降变形，在中跨扣拱先行施工的情况下，为避免边跨进尺不一致产生的拱脚推力差导致中柱发生扭转，两侧边跨扣拱施工需保持同步；“先中后边”可有效减少地表沉降最大值，同时地表沉降弯沉盆斜率较小，适用于PBA下穿管线等构建筑物施工。

（3）扣拱“先边后中”施工步序可有效控制车站边缘位置初支扣拱期间的地表沉降，并不会导致地面沉降过大问题，同时不受两侧边拱须同步跟进施工的限制，这无疑降低了施工协调的难度。对于采用先边后中的施工顺序时中柱横向位移的问题，可通过设置横杆、钢拉杆等措施对中柱和扣拱进行约束，降低其不利影响，适用于PBA侧穿构建筑物施工[3]。

（4）扣拱“半幅开挖”方式可以更好的减少水平向结构变形引起的地层形变，对控制地下构建筑不均匀沉降作用明显。