地铁风道PBA+CD 法交叉扣拱施工技术

陈 龙

（北京城市快轨建设管理有限公司，北京 100027）

0 引言

传统的地铁车站及附属结构仍较多地沿用固定思路进行设计与施工，风道一般与车站呈分离式设置，这种形式的风道结构在施工过程中需要占用单独的施工场地，为了保证近接施工安全，往往需要待邻近的车站结构封闭完成后方可进行施工，因此，会带来巨大的工期与经济压力[1-2]。目前，北京修建的地铁车站风道大部分采用传统CRD 法、PBA 逆筑法，随着城市轨道交通工程的不断发展，线路规划、场地限制，周边环境等因素对工程建设的影响不断加深[3]，因此，需要采用创新性的设计思路与施工技术对PBA 逆筑法进行不断的优化与改进。

车站与风道均采用PBA 逆筑法施工，车站端头设置临时侧墙与壁柱，风道利用车站端头的永久结构支撑体系与风道自身的桩柱体系进行CD 法扣拱，通过与车站顶纵梁垂直互锚的横梁实现了车站横向扣拱与风道纵向扣拱的交叉叠加，成功地实现了风道结构与车站结构的结合设置。本文对地铁风道PBA+CD 法交叉扣拱施工技术进行介绍。

1 工程概况

北京市地铁16 号线达官营站位于北京市西城区广安门外大街，与运营的7 号线达官营站进行换乘，车站毗邻国家话剧院，下穿广安门外大街，是地铁16 号线南段的重点工程之一。达官营站为地下两层三跨岛式车站，采用8 导洞PBA 逆筑法施工，受地面场地限制，无法为车站南端的附属风道结构施工提供场地，因此，工程实践了一种利用车站端头梁柱结构，与车站扣拱呈垂直交叉结合设置的大跨径风道扣拱施工工艺。

新建风道为地下三层单跨框架结构，采用PBA 逆筑法施工，拱顶覆土厚度12m，结构高20.45m，最大净跨为12.35m。结构穿越地层主要为卵石⑤、卵石⑦、砾岩，水位标高20.41～21.69m，位于底板之上。

结构顶拱由格栅钢架+网喷混凝土的初期支护和模筑钢筋混凝土的二次衬砌构成，两层衬砌之间设柔性防水层。PBA 工法结构边桩在车站一侧，为车站端头的新建梁柱体系+C30 临时侧墙，另一侧采用Φ1200mm@1500mm 挖孔桩，此桩起支护作用兼做承载力桩基，承受暗挖逆筑法顶拱拱脚竖向压力，挖孔桩与结构内衬墙组成复合墙结构，两者之间设置防水层。风道结构参数见表1。

风道主体结构主要分为2 部分：车站横向范围内的标准段、车站横向范围外的渐变段。由一期临时施工竖井及其高通道开启车站南端导洞，为后续主体结构施工提供作业空间；在高通道内施工车站南端头的条基、临时侧墙（车站横向范围外的渐变段）、壁柱（横向范围内的标准段），临时侧墙上方为冠梁，壁柱上方为与车站顶纵梁垂直互锚的横梁。在冠梁上进行风道渐变段扣拱，在横梁上进行风道标准段扣拱，通过横梁实现了车站纵向扣拱与风道横向扣拱的垂直交叉叠加；由二期临时施工竖井井壁开启风道导洞施工，采用上、下层导洞+挖孔桩的布置方式为风道扣拱施工提供支撑。

2 施工工艺及风道施工步计算

2.1 施工工艺步序

在进行PBA 逆筑法车站桩体体系施工时，开启风道主体结构施工，主要分为6 步。

第一步：分仓施工高通道底部条形基础；施工渐变段的临时侧墙、桩顶冠梁、顶部初支扣拱，回填C20 混凝土；施工标准段的梁、柱体系、顶部异型冠梁。

第二步：施工二期竖井初支，由竖井井壁开启马头门台阶法开挖风道①、②导洞，导洞间错距＞10m；施工导洞内条基、挖孔桩及桩顶冠梁，冠梁上方施工初支扣拱，回填C20 混凝土。

第三步：一、二期竖井合并为一个大竖井，按板墙梁柱体系分段分仓施工竖井二衬。

第四步：由竖井井壁圈梁进洞，向车站方向开启马头门，采用CD 法依次开挖初支扣拱I、II 洞室，施工临时支撑墙、铺底格栅，I、II 洞室前后错距＞10m。拱部土体加固措施为深孔注浆，辅以小导管超前支护。

第五步：CD 法初支扣拱I、II 洞室贯通后，由竖井向车站方向分段凿除高通道负一层及风道②导洞的部分初期支护结构，后退分段浇筑二衬扣拱。

第六步：拱顶混凝土达到设计强度后，向下凿除高通道及风道导洞剩余初期支护结构，沿风道纵向分为若干施工段，分层向下开挖土体，施工中板。每层中板达到设计强度后，采用相同工序依次向下施工，开挖至基底后快速架设钢支撑，施做铺底格栅，铺设防水，浇筑底板结构。

2.2 风道施工步计算模拟

本结构最大的风险存在于风道施工中，本文对风道结构重要的施工步按照荷载结构模型进行受力分析。经过计算，结构的受力满足要求，构件的挠度变形满足要求，结构设置按照施工步合理。

3 施工重点环节

3.1 高通道内梁柱体系施工

梁柱体系分为2 部分：渐变段的条形基础、临时侧墙（1650mm 厚）及上方冠梁；标准段的条形基础、底梁FDHL1（1800mm×3750mm）、壁柱FZ1（1800mm×1900mm）、FZ2（1600mm×1400mm）、中板梁FMHL1（1800mm×1000mm），顶部的横梁FTHL1（1800mm×3400mm）与异型冠梁。

临时侧墙从下向上分段施做，施工时，破除高通道临时横撑混凝土，为了保证结构稳定性，将型钢支撑直接浇筑在临时侧墙结构内。

底梁FDHL1 与高通道内的风道底拱浇筑完成后，向上施工壁柱FZ1、FZ2，中板梁FMHL1 与风道中板随壁柱一同施工，顶部横梁FTHL1 浇筑完成后，采用C40钢筋混凝土异型冠梁结构回填梁上皮与高通道顶拱间空隙，接近顶拱处预埋注浆管压注膨胀水泥浆，确保梁与通道初期支护结构间填充密实。

梁柱支撑体系的施工，采用满堂支架从下往上逐层搭设。风道顶、底梁与车站顶、底纵梁采用底梁倒撑到梁上部、顶梁倒撑到梁下部浇筑的方式进行整体施工。高通道内的风道中板采用相同方法随梁柱体系一同施做，根据施工需要可在横梁下部预留门洞，门洞参数根据现场情况选取。顶、底纵梁、中纵梁、高通内部分顶拱、底拱及中板应一次浇筑完成，严禁出现水平施工缝。梁、板结构施工完成后，预留脚手架等临时措施，防止后期扣拱施工产生的非对称受力，保证新建结构的稳定。

由于梁柱体系的结构尺寸均较大，多层配筋中的浮筋必须和主筋采取绑扎等有效措施进行固定，以防在混凝土浇筑过程中产生偏移。梁、板锚固部位的钢筋间距较密，在施工过程中，应根据实际情况选择合适的骨料粒径，并加强振捣。同时，由于高通道内梁柱体系与风道主体结构施工间隔时间较长，对于预埋的风道拱、板、墙等结构的预留钢筋接头，应提前做好保护措施，保证后续主体结构施工时的钢筋接头机械连接质量。

3.2 初支扣拱施工

由于风道拱部跨度较大，在进行初支扣拱暗挖施工前，必须进行超前探测，发现地层含水量较大时，封闭掌子面进行注浆止水。初期支护参数见表2。

表2 初期支护参数表

拱部土体加固采用深孔注浆辅以小导管超前支护，深孔注浆范围为拱部开挖轮廓线外侧2m，内侧1m，浆液采用水泥-水玻璃双液浆，注浆压力为0.5～1.0MPa，根据现场地层情况适当调整，加固后地层其无侧限抗压强度为1.0MPa，渗透系数≤1.0×10cm/s。

初期支护封边成环5m 后，及时进行背后低压回填注浆，注浆压力0.1～0.3MPa，以控制浆液从开挖面溢出结束；距开挖面8～10m 进行饱压注浆，注浆压力0.5MPa。注浆管采用Φ42@22mm 焊接钢管，进入初期支护背后500mm，外露10mm。注浆管环向间距起拱线以上2m，边墙3m，纵向间距3m，呈梅花型布置。

进行高通道负一层及风道②导洞施工时，需要在初期支护上预留风道扣拱与铺底格栅的连接板，且预埋构件前后定位差≤5mm。由于各工序施工间隔时间较长，在施工中，需要准确做好各部位格栅安装位置的记录，重点控制格栅连接板的轴线、高程及洞室开挖进尺，确保后期施工的扣拱格栅与先期施工的格栅预留的节点板能够有效连接。当连接板连接达不到要求时，需要在两节钢架主筋之间加焊一根与主筋等直径的加强钢筋，采用帮条焊，搭接长度10d。

3.3 二衬扣拱施工

二衬扣拱在渐变段结构跨度净距由11.92m 变至12.5m，标准段的跨度净距为12.35m。拱顶标高保持一致，拱顶弧形斜向扣拱施工，通过控制圆心位置及弧形半径来调整跨度及圆心角。标准段的二衬扣拱通过与横梁FTHL1 上方的异型冠梁预留的钢筋接驳器进行连接，渐变段的扣拱支撑体系为临时侧墙及冠梁。风道南侧的支撑体系为导洞内的桩基及冠梁。二衬扣拱施工时，按6m 一段拆除临时中隔壁、高通道负一层及②导洞部分初支，拆除完成后修补基面，施工拱部防水。防水完成后破除铺底格栅与剩余初支，向下开挖至负一层中板顶面标高以上30cm 处，处理地基，搭设扣拱模架支撑体系。

面板采用模板组合拼装，模板背肋为工字钢弯曲拱形桁架，桁架主、次龙骨为工字钢，桁架下部支撑体系为扣件式满堂脚手架，脚手架立杆顶部延风道纵向铺设方木支撑桁架。

4 结束语

达官营站在施工条件非常苛刻的情况下，实现了PBA+CD 法交叉扣拱的施工案例，工程的成功实施，是以非常规方案设计的风道梁柱体系作为基础，该梁柱体系承受着车站横向扣拱与风道纵向扣拱的叠加荷载。风道结构的施工与车站平行、交错进行，利用车站临时施工场地，节省风道施工工期，车站端头梁柱支撑体系的重复利用，在保证工程整体施工工期的同时，降低了工程成本，取得了较为理想的经济和社会效益。本工程形成的PBA+CD 法交叉扣拱施工技术为受地面场地限制及工期紧迫的类似工程提供了参考。