地铁暗挖车站洞桩法施工技术探讨与分析

地铁暗挖车站洞桩法施工技术探讨与分析

作者：林守业

来源：《价值工程》2019年第28期

摘要：在地铁车站施工中，洞桩法（PBA）是一种常见的施工方法，不仅工艺技术成熟，而且能保证工程质量和施工安全。本文结合实际工程，首先分析了PBA工艺的原理、特点和适用范围，然后指出施工技术方法和要点，最后阐述了几点注意事项，以供参考。

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Abstract： In the construction of metro stations， PBA method is a common construction method， which not only has mature technology， but also ensures project quality and construction safety. This paper combines the actual engineering， first analyzes the principle， characteristics and scope of application of the PBA process， then points out the construction techniques and essentials， and finally elaborates a few points for reference. 关键词：地铁;PBA工艺;技术要点;注意事项

Key words： subway;PBA process;technical points;matters needing attention

中图分类号：U231.3; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; 文獻标识码：A; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; 文章编号：1006-4311（2019）28-0200-03 0; 引言

随着我国经济社会迅猛发展，人们的交通出行需求不断提高，为了进一步改善城市交通环境，地铁工程的建设数量明显增加。PBA工艺在地铁车站施工中应用普遍，在减少地层干扰的前提下，在地下空间构建框架支护体系，为施工作业创造安全的环境。结合国内外工程实践，PBA工艺解决了地铁施工的难题，而且具有良好的发展前景。以下针对PBA工艺的应用进行简要探讨。 1; 工程概况

以国内某地铁工程为例，车站位于南直路和珠江路的交叉口。该车站设计为2层，采用现浇钢筋砼箱型结构，中间暗挖、两侧明挖，共有4个出入口和2组风井。其中，暗挖段的起点里程是SK25+455.854，终点里程是SK25+518.054，暗挖段全长为62.2m、宽度为19.9m;中心里程轨面埋深高程为123.034，覆土厚度为5.5m。地质勘察结果显示，本站基坑开挖范围内，自上到下分别是人工填土、粉质黏土、细中砂层，地层稳定均匀，工程性质良好。地貌属于岗阜状平原，深度2-22m为隔水层，19-22m为含水层。属于寒温带大陆性季风气候，年平均气温为3.6℃，平均降水量为523mm。

结合工程实际情况，采用PBA工法，施工重难点包括：①边桩和中桩的深度大，地层处于粉质粘土上，钻孔时要控制垂直度。②相邻边桩的间距小，钻孔时容易出现塌孔，继而影响边桩施工。③地层复杂，成桩工艺复杂，控制沉渣厚度、保证车站承载力要求是一个重点。④洞桩施工要使用大型机械设备和构件，例如水泵、钢管桩，运输和吊装期间的安全控制是一个重点。⑤边桩和中桩施工时，必须做好孔口防护工作。⑥洞桩施工采用反循环工艺，要保证洞内文明施工。⑦存在平行作业、同步作业、交叉作业，必须做好施工组织设计。⑧相关施工经验少，必须提高成孔效率，在规定时间内完工。

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2; PBA工艺的原理、特点和适用范围 2.1 原理

PBA工艺中的P指的是桩，B指的是梁，A指的是拱。简单理解，就是由桩（边桩、中桩）、顶底梁、顶拱构成初期支护体系，承受上方土层的荷载;将盖挖法、分步暗挖法相结合，在顶盖的保护下向下开挖土体，并进行二次衬砌，最终形成永久承载体系。本质上，PBA工艺属于浅埋暗挖法的一种，是地铁车站施工的常用工艺类型。 2.2 特点

结合实际工程，PBA工艺的特点是：①先期形成桩、梁、拱，构成了受力空间框架，后续开挖作业能发挥出顶盖的保护作用，不仅安全性高，还能控制地面沉降。②工艺技术灵活，不会受到跨数、层数的影响，根据地层条件的不同，底部承载结构可以做成桩基或纵梁。③小导洞施工时，技术成熟、安全性高，多个导洞可以同步施工，明显缩短工期。④在扣拱后内部，一般不用加固地层，由于施工空间开阔，可以使用机械设备，提高施工效率，方便排水防水等作业。⑤采用直墙式结构，可以增大净空，相比于曲墙、仰拱的成本低。⑥施工期间，要在小导洞内布设钢筋、立模、吊装、浇灌混凝土，因此作业环境恶劣。 2.3 适用范围

PBA工艺的适用范围是：①地质类型复杂多变，尤其是软硬地层的承载力差异较大，或地下水含量丰富、跨度较大的暗挖工程;②位于城市主干道下方，或周围有大量建筑物，容易造成地表沉降，对降水要求高的暗挖工程;③暗挖时单拱跨度在9m以上，或多拱大跨度的地下通道;④在水位线以上，要设置小导洞的地层空间。 3; PBA施工技术方法和要点 3.1 施工工艺流程

以边桩为例，施工工艺流程是：准备工作→钻机就位→泥浆制备→钻进成孔→清孔→制作钢筋笼→下放钢筋笼→二次清孔→灌注混凝土→排浆→导管起卸→抽出剩余泥浆。 3.2 人工挖孔护壁

在桩的开口段，人工挖孔护壁作为钻进护筒，护壁的深度为0.8m、厚度为15cm;开口段直径为1.1m，高度和工作面保持一致。经测量放样确定孔位，施工期间注意保护;破除导洞底部的初期支护混凝土，其中边桩、中桩的破除半径分别是700mm、1350mm。护壁开挖完成后，及时浇筑混凝土，混凝土强度等级为C25，厚度为15cm，将坍落度控制在80-100mm之间。

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3.3 钻孔桩施工

钻孔桩的施工，关键分为钻孔、泥浆制备、清孔三个环节。以钻孔为例，技术要点如下：①使用反循环钻机，向孔内输注适量泥浆后，启动砂石泵，反循环正常，即可开动钻机、下放钻头，遵循先慢后快的原则，动态调整钻压。②开始钻进时，控制好进尺，刃脚处有泥浆护壁，钻至1m后调整为正常速度。③钻进过程中，观察进尺和砂石泵排渣情况，防止循环液比重过大导致反循环中断。④接钻杆时，先停止钻进，上提钻具，距离孔底20cm左右，停泵后加接钻杆，保证拧紧固定。 3.4 钢筋笼施工

边桩成孔后，及时安装钢筋笼，要求钢筋笼提前加工完成。结合导洞高度、钢筋笼长度，每段控制为1.5-3m，下端0.5m主筋向内侧弯曲成为倾斜状。为了满足机械设备的移动需求，钢筋锚入冠梁的部分，采用后接法连接。边桩和中柱钢筋笼的参数见表1。 其中，边桩钢筋笼的外径为0.86m，主筋为25根？准24mm，加强箍筋为？准

22mm@2000，螺旋箍筋为？准12m@60，保护层厚为70mm，四周分布4根@42的注浆管。中柱主筋为22根？准28mm，加强箍筋为？准22mm，螺旋箍筋为？准10mm*100间距，保护层厚为100mm，四周分布4根@42注浆管。在钢筋笼的顶部，设置2个吊装耳环，方便运输和安装;吊装时保证钢筋笼垂直、平稳，对准孔位后缓慢下放，不要碰触到井壁。下放后，上端预留出0.5m的长度，在孔口部位临时固定。孔口处的边桩钢筋，处理方法见图1。 3.5 压力箱安装

安装压力箱前，首先检查成孔质量，不能出现偏孔、斜孔，孔内清理干净。首先安装声波管，穿越荷载箱上的预留孔洞，促使声测管、桩底平齐。每个节段的钢筋笼安装后，及时安装声测管、位移计管、位移计钢筋，利用管箍和钢管连接在一起。钢管的管口高出地面1m，使用专用的保护帽封堵，防止泥浆、混凝土进入管内。然后安装压力箱，技术要点如下：①位移杆、护套管使用丝扣连接，和钢筋笼成为一个整体。②钢筋笼加工时，控制好各项参数，其中喇叭筋和荷载箱的夹角控制在60°以上。③荷载箱埋设前，检查桩径、桩长、油管、钢管长度、钢管距离。④施工时，导管通过荷载箱到达桩端浇捣混凝土，控制好浇捣速度，将混凝土坍落度控制在200mm以内。⑤荷载箱埋设后，注意保护油管、钢管的封头，端头使用套丝加盖，确保牢固密封。 3.6 浇筑混凝土

以边桩为例，混凝土浇筑要点如下：第一，浇筑前清理孔底，排除積水，检查钢筋笼的质量，验收合格后才能浇筑。第二，水下灌注混凝土，下放钢管制作的导管，保证管道密封性，并进行隔水栓试验;导管底端和孔底的距离，控制在30-50cm;浇筑期间导管埋入混凝土的深度

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为2-5m，导管在提升、下放时，不要触碰到钢筋笼。第三，灌注过程中，控制好混凝土的质量，考虑到运输、天气的影响，监测坍落度变化，控制在180-220mm之间。第四，灌注作业时，由专人填写灌注记录，要求浇筑至桩顶设计标高的混凝土，强度要满足设计要求，不能出现淤泥、浮渣等情况。 3.7 细砂回填

在钢管柱、中桩之间，使用细砂回填，分2次完成：第1次回填时间，是中桩混凝土浇筑后，将高度控制在6m;第2次回填时间，是钢管柱混凝土养护24小时后，确保两者的间隙填满。

4; PBA施工期间的注意事项 4.1 沉渣处理

为了保证孔内沉渣量满足设计要求，应做好以下工作：一是在混凝土灌注时，及时捞渣，减少孔内的沉渣量;二是下放钢筋笼、钢管柱时，尽量缩短施工时间，避免碰触到孔壁，减少孔内沉渣;三是随着施工时间延长，孔内沉渣过多，应进行二次清渣;四是下放导管后，导管底部和孔内沉渣相距10cm，然后通入高压风，利用泥浆循环促使沉渣浮出孔外。 4.2 混凝土灌注

第一，导洞内的净空小，机械到达拱顶的高度受限，应该提高导管架、吊钩、料斗，缩短下导管的长度，方便导管拆卸。第二，导管使用前，要求连接牢固，进行隔水试验，底端距离孔底300-500mm。第三，灌注混凝土时，导管埋入混凝土2-6m，提升时不要触碰钢筋笼。第四，混凝土灌注至钢管桩底部，或高出设计桩顶50cm，即可回填细砂，高度控制在顶节钢管柱节点下1m。 4.3 防止坍孔

钻孔施工中，坍孔是一种常见的事故，预防措施如下：第一，提高泥浆质量，发挥出泥浆护壁的作用，将泥浆的比重控制在1.1-1.3之间。必要时，可添加火碱、羧甲基纤维素。第二，下放钢筋笼时，不能碰触护壁;且钢筋笼设置保护层，下放后及时灌注混凝土。第三，控制钻孔速度和钻头的转动频率，避免进尺过快造成的坍孔。 5; 结语

在地铁车站施工中，PBA工艺是一种常用的方案，具有安全性和高效性的特点。文中结合工程案例，从人工挖孔护壁、钻孔桩施工、钢筋笼施工、压力箱安装、浇筑混凝土、细砂回填等方面，介绍了施工技术要点。希望为类似工程提供经验借鉴，促进施工顺利进行。

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参考文献：

[1]李震.地铁暗挖车站施工中洞桩法的应用探讨[J].建筑工程技术与设计，2019（14）：2002.

[2]何国伟.地铁车站管幕式洞桩法暗挖施工对既有建筑结构的影响分析[J].建筑工程技术与设计，2019（4）：1628-1629.

[3]闫书诚.地铁暗挖车站“PBA”洞桩法施工技术[J].智能城市，2018，4（9）：124-125.