论文导读：扣拱初支采取两边扣拱初支对称先行、中间初支紧后，上下、左右初支错开不少于15m的安全距离进行施工。本文通过“PBA”工法在大跨城市地铁车站的实际应用，明确了在施工过程中严控小导洞和扣拱初支开挖顺序和预留安全距离、及时进行天梁背后小导洞混凝土回填和控制初支格栅割除长度，是防地表沉降的有效方法。
1 工程概况
1.1 平面位置及标准断面
宣武门站位于宣武门内、外大街与东、西大街交叉路口下，呈南北走向，与既有2号环线成“十”字交叉；环线在上，两条线采用站厅-站台“十”字换乘方式。车站为两端双层中间单层岛式站台暗挖站。车站总长187.9m，总宽22.9m。
1.2 工程地质与水文地质
1.2.1工程地质
车站所处地地质从上至下依次为杂填土、粉土、粉质粘土、粉细砂、中粗砂、卵石圆砾层等。车站顶部位于粉细砂层，中部位于卵石圆砾层、砂层，底部位于卵石圆砾层。
1.2.2水文地质
该段地下水属层间水，含水层为卵石圆砾⑦层，中粗砂充填，渗透系数大，为强透水层，水位标高为24.19～26.38m，（水位埋深为20.50～24.30m），地下层间水进入车站4m左右，对车站施工影响很大。施工期间采取管井降排水。
2.“PBA” 工法原理及施工工艺流程
工法原理：“PBA”工法即洞桩法。其原理就是将明挖框架结构施工方法和暗挖法进行有机结合，核心思想是在施工过程中，首先开挖小导洞并在导洞里面施做钻孔桩，施工两排桩之间的拱顶结构，然后在拱顶和排桩的保护下进行洞室开挖的施工模式。即地面不具备施工基坑围护结构条件时，先施工小导洞，然后在导洞内施作围护边桩、桩顶纵梁，使围护桩、桩顶纵梁、顶拱共同构成桩(Pile)、梁(Beam)、拱(Arc)支撑框架体系(PBA即Pile、Beam、Arc三个英文单词的首位字母组合)，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(必要时设预加力横向支撑)，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 主要施工方法和技术保证措施
3.1小导洞初支施工
合理安排施工顺序，避免群洞效应和重复沉降。小导洞初支施工时采取上导洞先行、下导洞紧后；扣拱初支采取两边扣拱初支对称先行、中间初支紧后，上下、左右初支错开不少于15m的安全距离进行施工。
拱部以上地层大型管线和构筑物较多，开挖前在拱顶预设超前大管棚或小导管、拱脚设锁脚锚杆，初支背后回填注浆、上层小导洞天梁背后回填砼及注浆等对控制拱部沉降都是切实有效的方法。
3.2 钻孔桩施工
3.2.1 设计参数
边桩采用钢套管护壁钻孔灌注桩，桩径φ800mm、桩长12.1m、桩间距1.2m，为C30钢筋砼桩。
3.2.2 钻孔桩成孔
由于洞内操作空间小，地层变化大（有粉细砂、中粗砂、粉土、粘土等）,故采用自制冲击锤+卷扬机成孔设备，成孔深度7.2m，护壁为6mm厚钢套管，采用跳孔钻进，每隔2孔为一组组织施工。成孔过程中冲击钻钻进，抓斗抓土，边钻进边抓土，液压千斤顶挤压接长套管。
为保证结构的受力，上下导洞的初支结构采用人工破除，孔口用钢筋进行加固。
采用钢护筒+冲击锤+卷扬机法施工的优点：
（1）根据地质情况和场地情况，可以充分发挥冲抓设备施工的长处。
（2）冲抓斗开挖效率高，可缩短施工时间；采用钢护筒对成孔侧壁的稳定更有利。
（3）土层用抓斗开挖，不产生泥浆，减少对环境的污染。
3.2.3 钢筋、模板及砼施工
钢筋笼采取洞内现场分三节绑扎，每节之间钢套筒机械连接；下导洞施工完成后，浇筑边桩条基梁且做好边桩接头钢筋预留；上导洞施工完成后，定位放线，而后施工边桩；边桩做好顶梁接头钢筋预留。
上下导洞内的边桩模板采用钢模板配合胶木板形成井字型，背后衬型钢支撑，采用槽钢和对拉螺栓固定，土体内部分利用钢套管作模板。
砼采用泵送商品砼，导管浇筑、人工振捣的施工工艺。砼运送到施工现场的坍落度保证在18cm～22cm，灌注应尽量缩短时间，连续作业。
3.3 天、地梁和扣拱施工
4条天梁采用土模法、2条地梁采用组合钢模板施工，钢筋现场绑扎，整体浇注砼；扣拱采用型钢台架+满堂红脚手架+可调圆弧钢模板支撑体系，钢筋现场绑扎，分段浇注砼。
3.3.1 天梁施工
（1）土模
①施工工序流程：土方回填夯实→表面修整→砂浆抹面→表面养护→脱模剂涂刷（必要时铺设PVC板）→钢筋绑扎、结构施工。
②施工工艺要求：把开挖的土方添加白灰组成三七灰土分层直接回填到导洞内夯机夯实，每层厚度不大于500mm。对于预留侧墙和堵头部位砌筑24砖墙，作为挡土墙使用。
根据天梁的结构形式，放出施工控制线，采用定型的模具对回填土方进行修面，人工局部夯填加固
采用施工现场开挖的中细砂拌制砂浆，人工抹面。土模表面要求三次成型，总厚度不超过100mm。
③施工质量要求：控制中线标高时采用钢卷尺和铝合金水平尺配合检查，误差0～+5mm，且相临点误差不得大于2mm。标高采用混凝土试饼法，利用水准仪每2m制作一组水准基点，进行找平施工。
（2）钢筋及砼
①钢筋接头的预留：由于受小导洞空间的限制，施工缝处受力钢筋接头错开距离不能满足相关规范要求，为此施工中采取预留直螺纹连接接头和挤压套筒连接接头方式解决这一难题，为保证受力效果，相邻直螺纹接头和挤压套筒接头应相互错开。
②钢筋接头的保护：为防止砼浇注以及小导洞背后回填砼时掩埋预留的钢筋接头，采取细砂覆盖方式对预留钢筋接头进行保护，以便于绑扎扣拱钢筋时的有效连接。
③钢筋以纵向沉降缝为界，一次性绑扎成形，验收后整体浇注砼，减少纵向施工缝，利于防水和结构整体受力。
3.3.2 地梁施工
2条地梁(底中纵梁)采用组合钢模板+方木支撑体系；2条边条基梁宽度为两下边小导洞宽度，不需模板和支撑体系。地梁钢筋绑扎应预留底板钢筋接头，条基梁钢筋应预留边桩钢筋接头。钢筋一次性绑扎成形，验收后整体浇注砼。
3.3.3 扣拱施工
（1）施工顺序及施工节段的划分
根据边扣拱结构厚(700mm)、弧度大（R=3773mm）而平缓，受力性能好；而中扣拱结构薄(600mm)、弧度小（R=3250mm）而弯曲，受力性能较差的特点，施工顺序按照先对称施工两边跨二衬，待两边跨二衬施工完成25m后，立即施工中跨扣拱的初支和二衬（25m）。而后进行下一施工循环段。
施工节段按每段8m长度组织衬砌，实际施工时，通过现场监控量测数据对长度及时进行调整。
（2）扣拱施工防沉降控制措施
①临时支撑的安装
为了防止拱部沉降对初支结构造成影响，小导洞砼破除前即对拱部进行临时支撑加固。支撑系统采用150×150mm方木。竖撑上、下均设置一根纵向方木梁，竖撑纵向间距1.5m、且采用50mm厚木板将竖撑连为一体，竖撑撑于小导洞中心线位置。
②小导洞砼破除及格栅的割除
小导洞侧墙初支砼采取分段破除，每段长度超出二衬长度2m，格栅割除跳仓分两批进行，第一批割除完成后，应待变形稳定后再进行下批的割除。
③格栅连接板的补强焊接
格栅割除后，对扣拱与小导洞连接的连接板出现连接质量不好的地方及时进行补强焊接，确保连接质量。
④监控量测
自小导洞侧墙砼破除开始，必须加强拱顶沉降变形监测，监测频率是：速率大于0.2mm/3h时，每3小时监测一次；小于0.2mm/3h且大于0.1mm/3h时，每6小时监测一次；小于0.1mm/3h时，每12小时监测一次。
（3）钢筋及砼
拱部钢筋为圆弧形，且受两侧天梁预留钢筋长度的限制，扣拱钢筋只能是弧形定长钢筋。根据天梁接头预留形式，相应采取一边正反丝直螺纹套筒、另一边冷挤压机械连接方式。
砼通过拱部模板上的预留口进行浇注，预留口设于靠近浇注段端头2m处，以保证通过泵压挤压砼使砼密实，同时采用敲击模板背面法捣实砼。免费论文网。
（4）扣拱背后回填注浆
拱部二衬施工完成且砼强度达到100%后，通过预留注浆管对二衬背后进行回填注浆，以填充由于砼收缩而产生的空隙，注浆浆液采用单液水泥浆+XPM微膨胀剂，配比为：水：水泥：XPM=1：1：0.1（质量比）。
3.4 站厅、站台层结构施工
扣拱施工完成后，采用逆作法施工车站站厅、站台层结构。站厅层中板采取土模作底模、站台、站厅层侧墙采用采用组合钢模+可调高度型钢台架方案，钢筋现场绑扎、泵送浇注砼。
3.4.1 中板及中纵梁施工
（1）土模施工
中板及中纵梁采用土模，方法是先挖土至中板底下100mm左右，并控制挖土标高误差小于20mm，整平压实后浇注C10砼垫层（100mm厚），土模施工设置预拱度20mm；在找平层上放线，按中纵梁的位置挖出梁的土模，靠土侧砌120mm厚砖墙；在侧墙位置的局部挖深位置，采用砌120mm厚砖墙作为侧模。在土模表面刷隔离剂1～2遍。土模示意见图3所示。
（2）钢筋及砼施工
钢筋在与上边天梁预留接头处通过直螺纹套筒机械连接，并在中板以下侧墙位置处预留直螺纹接头，以便于施工站台层侧墙钢筋时的有效连接。免费论文网。对预留的钢筋接头采用细砂回填保护。砼施工采取泵送浇注砼法。
3.4.2 站厅、站台层边墙施工
（1）模板施工
①模板选择
采用组合钢模+可调高度型钢台架支撑方案，解决支撑及模板刚度不够问题
标准模板面板幅宽为1.2*1.2m（为适应站台、站厅层不同高度的需要，另外加工有0.65*1.2m和1.35*1.2m两种异型板）、采用5mm钢板加工而成；纵、横肋为6mm厚钢板、间距300mm，模板边框采用8mm扁钢制作；模板之间采用螺栓连接。
支撑台架采用工钢加工焊制而成，长9.6米，高4.25m和4.95m两种，横、竖龙骨均采用双排Φ22工钢焊接而成，竖龙骨间距1.2m，横龙骨平均布置4根。
②模板上预留振捣口，达到可实现内部插入式振捣的目标
台架上、下层各设2块600*600mm活动振捣窗口，通过窗口对砼进行插入式振捣。窗口之间振捣不到的地方，采用表面振动器振捣。砼浇注至窗口标高位置时，关闭窗口，再继续浇注，这样既保证了振捣质量，也解决了砼浇注高2m时砼离析的不利状况。
③采取在施工反缝标高位置的模板上安装簸箕口的方法，保证施工缝处砼的浇注密实
在拱部与站厅层边墙及中板与站台层边墙衔接的反向施工缝位置，选择一块模板，其上安装簸箕口（与浇注口距离尽可能远），簸箕口宽40cm，高度高于施工缝位置30cm。砼浇注过程中，砼如从簸箕口往外溢也，即表示砼已经浇满，为防止砼自然收缩，在砼停止浇注20分钟后，利用振捣棒振捣簸箕口砼，使其借助自身重力补充可能因砼收缩形成的缝隙，达到密实效果。
（2）钢筋及砼施工
站厅层侧墙钢筋在施工站厅层中板时已绑扎完成，站台层侧墙钢筋上部与站厅层侧墙预留钢筋直螺纹套筒连接，下部与施作底板时预留侧墙钢筋焊接连接。
砼采取一端砼通道模板上的预留口泵送浇注，由于泵送距离较远且输送泵管弯头较多，为防止出现堵管情况，砼入模坍落度控制在20～22cm，并严格控制砼配比和和易性。
4 监控量测及沉降控制结果
“PBA”法在施工车站结构过程中，需对每道工序进行监控量测，以便及时了解车站支护结构、周围建筑以及地下管线和构筑物的安全状况和受力情况，依据监测结果反馈的数据，可随时调整施工参数来指导施工，同时积累完整准确的地下工程开挖与支护监测结果，对于总结工程经验，完善设计分析理论是很有价值的。
宣武门车站主体结构施工结束后地表最大沉降值：76.01mm，最小沉降值：38.35mm，对周围建筑和地下市政管网的安全没有造成不良影响。
5 结束语
本文通过“PBA”工法在大跨城市地铁车站的实际应用，明确了在施工过程中严控小导洞和扣拱初支开挖顺序和预留安全距离、及时进行天梁背后小导洞混凝土回填和控制初支格栅割除长度，是防地表沉降的有效方法；土模法施工天梁结构，不仅实现了结构整体受力，而且替代了传统型钢拉压杆件，对预防结构开裂起到了有利保障作用；采用改装异型冲抓钻机解决了大型钻机在狭小导洞内无法施工钻孔桩的弊端；暗挖逆作法施工大跨车站结构，避免了大型吊装设备在小空间内安装钢支撑所带来的不便，同时节省了工程造价。
组合钢模+可调高度型钢台架支撑体系+簸箕口方案，解决了站台、站厅侧墙断面变化多和逆向施工缝处混凝土不易浇注密实的难题。
【参考文献】
［1］ 建筑地基基础规范(GBJ7-89),1990.北京:中国建筑工业出版社.
［2］ 江正荣.地基与基础施工手册.北京:中国建筑工业出版社.1997.
［3］ 江正荣.建筑施工手册(第四版)1册.北京:中国建筑工业出版社.2003.
［4］ 彭振斌.注浆工程设计计算与施工,1997.武汉:中国地质大学出版社.