CN107288642A - Pba施工工艺 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种PBA施工工艺，涉及城市地铁车站施工建设技术领域，解决了导洞施工过程中存在的安全隐患大、施工风险大的技术问题。该PBA施工工艺包括在横通道内利用台阶法进行四个间隔设置的导洞的土方开挖，四个导洞采取先挖边导洞、后挖中导洞的原则施工，导洞开挖过程中进行初期支护，之后在导洞内采用反循环钻机进行钻孔形成边桩孔5或中柱孔6，钻孔完成后在孔内进行浇筑形成边桩和中柱，之后再将相邻导洞之间的土方开挖形成连通结构。本发明简化了施工工艺，无需下导洞开挖，桩孔开挖为机械钻机完成，提高施工安全系数，减少通道内施工人员数量，降低工程成本。

Description

PBA施工工艺

技术领域

本发明涉及城市地铁车站施工建设技术领域，尤其是涉及一种采用暗挖方式进行施工的PBA施工工艺。

背景技术

随着经济的发展，城市地铁建设也迅速加快。在施工场地受限的环境下以及城市环境污染要求高的条件下，地铁车站PBA暗挖施工技术也逐渐成熟，目前已广泛运用于全国各个城市的地铁施工。PBA工法的物理意义是：P桩(Pile)、B梁(Beam)、A拱(Arc)即由边桩、中桩、顶底梁、顶拱共同构成初期受力体系，承受施工过程的载荷，其主要思想是将盖挖及分布暗挖法有机结合起来，发挥各自的优势，在顶盖的保护下可以逐层向下开挖土体，施工二次衬砌，可采用顺作和逆作两种施工方法，最终形成由初期支护和二次衬砌组合而成的永久承载体系。浅埋暗挖法(PBA)具有如下优点：1.避免了大量拆迁、改建工作，减少了对周围环境影响，对交通干扰小；PBA工法施工顺序为：小导洞开挖、扣拱、二次衬砌、边桩基础、两纵梁间拉杆的设置。

现有技术中小导洞施工环节，需要在竖直方向开挖两排拱形小导洞，每排小导洞的数量为3-4个，上下两排小导洞之间再进行人工土质挖掘连通，然后逐步扩散挖掘打通，打通后在进行立柱和边桩的施工。

本申请人发现现有技术至少存在以下技术问题：

当进行施工的地质条件较差，土质较松软时，开挖完上层导洞，在进行下层导道开挖时容易因为地质问题造成塌陷而造成事故，或者在进行上下层导洞之间垂直连通孔人工挖掘时，由于垂直孔周围土质问题容易造成倒塌造成人员伤害；综合以上，现有导洞施工过程中存在安全隐患大、施工风险大的问题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种PBA施工工艺，以解决现有技术中存在的导洞施工过程中存在的安全隐患大、施工风险大的技术问题。

为实现上述目的，本发明提供了以下技术方案：

本发明提供的一种PBA施工工艺，包括如下步骤：

步骤A：自横通道进洞，在横通道侧壁上进行至少三个拱形小导管超前支护施工；采用台阶法在每个所述小导管超前支护位置进行导洞开挖，并同时施做导洞初期支护；所述初期支护封闭成环形后进行初期支护背后回填注浆；

步骤B：所述导洞完成后，在所述导洞底部采用钻机施做多个灌注桩孔，采用钻机进行所述灌注桩孔加工过程中同时采取泥浆护壁措施保证所述灌注桩孔的稳定；所述导洞分为边导洞和中导洞；位于所述边导洞内的所述灌注桩孔为边桩孔，所述边桩孔采用跳孔施工方式，隔三钻一；位于所述中导洞内的所述灌注桩孔为中柱孔；

步骤C：在所述桩孔内浇筑混凝土形成边桩；所述中柱孔形成后在其内下放桩基和钢管柱并进行浇筑形成中柱，所述钢管柱为分节结构，由多节所述钢管柱拼装制成，所述桩基下放完毕将整根所述钢管柱从所述中柱孔内下放并使所述钢管柱下端伸入到所述桩基顶面以下设定距离，待所述钢管柱安装完成后然后对所述桩基以及所述钢管柱内部进行浇筑至顶节所述钢管柱下端以下设定距离，待混凝土终凝后拆除最顶节所述钢管柱，移走设备，然后进行下一个所述中柱孔内所述桩基及所述钢管柱的施工；待所有所述中柱孔内施工均到达其顶节所述钢管柱后，依次重新安装每个所述中柱孔内的顶节所述钢管柱，进行浇筑混凝土至柱顶；所述钢管柱与所述中柱孔之间的空隙采用细砂填实；

步骤D：在所述中导洞内顶部铺设防水层，施作二衬，所述二衬包括顶纵梁及顶拱，在进行所述二衬施工时预留钢筋及防水接头，所述顶纵梁顶部与所述初期支护之间的空隙采用混凝土回填密实并留设二次回填注浆管，通过所述二次回填注浆管对所述二衬背后进行回填注浆；在所述边导洞内施做冠梁以及导洞内扣拱初支，所述冠梁以及所述导洞内扣拱初支与位于所述边导洞内的所述初期支护之间的缝隙用混凝土回填密实；

步骤E：在横通道内相邻所述导洞之间施做所述小导管超前支护并注浆，采用台阶法开挖相邻所述导洞之间的扣拱拱部以及侧壁上部的土方土体，施工过程中不得破坏所述导洞内的所述初期支护结构，在开挖过程中并施作所述扣拱初期支护，开挖步距同所述扣拱初期支护厚度，所述扣拱初期支护封闭成环后及时进行所述扣拱初期支护背后回填注浆。

作为本发明的进一步改进，在横通道内间隔设定距离先后开挖至少三个所述导洞，所有的所述导洞开挖顺序为先开挖位于两边的边导洞，然后后开挖位于两个所述边导洞之间的中导洞。

作为本发明的进一步改进，在横通道内开挖四个所述导洞，四个所述导洞开挖、支护时需考虑群洞效应所引起的地面沉降，相邻两个所述导洞间距10～15m，相邻两个所述导洞间掌子面进度错开不小于15m。

作为本发明的进一步改进，所述导洞施工采取台阶法，上部留核心土2m，台阶长度控制在3～5m。

作为本发明的进一步改进，所述导洞开挖过程中减压槽设置在上台阶两侧，长度与上台阶一致，并跟随掌子面推进，宽40cm。

作为本发明的进一步改进，所述钢管柱下端伸入到所述桩基顶面以下1.0m。

作为本发明的进一步改进，所述桩基为钢筋笼，待所述钢管柱安装完成后然后对所述桩基以及所述钢管柱内部进行浇筑至顶节所述钢管柱下端1.0m处。

作为本发明的进一步改进，所述钻机采用反循环钻机。

作为本发明的进一步改进，步骤E中相邻所述导洞之间挖通时，先挖通相邻所述中导洞，然后在挖通所述边导洞与所述中导洞。

作为本发明的进一步改进，所述导洞开挖步距与所述导洞初期支护的厚度相同，台阶法施工过程中上下两层的所述导洞初期支护之间预留节点板，便于后续钢架连接上下两层的所述初期支护。

本发明具有如下有益效果：

本发明在地铁车站施工时，采用暗挖法施工，对地面影响小，只挖一层上导洞，无需进行下层导洞开挖，简化施工流程，提高施工效率，降低施工成本，在上导洞内通过机械设备钻机进行边桩和中桩孔的施做，无需施工人员手工挖掘，大大提高施工安全性，降低施工风险，而且采用机械进行开挖后，减少人员投入，降低工程成本。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本发明PBA施工工艺中导洞以及到洞内灌注孔的结构示意图；

图2是本发明PBA施工工艺的工艺流程图。

图中1-第一边导洞；2-第一中导洞；3-第二中导洞；4-第二边导洞；5-边桩孔；5-中柱孔。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将对本发明的技术方案进行详细的描述。显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所得到的所有其它实施方式，都属于本发明所保护的范围。

如图1和图2所示，本发明提供了一种PBA施工工艺，是在地铁车站开挖建设过程中通过在横通道侧壁土体上进行多点注浆加固，然后利用台阶法暗挖技术进行多个平行导洞的顺序开挖工作，合理的组织左右边导洞和中导洞的多工序立体交叉平行作业，并在导洞完成后利用机械钻机进行垂直方向的钻孔作业，钻孔完成后进行孔内灌注形成边桩和中柱，以及导洞顶部扣拱结构，最终形成车站主体支撑结构。PBA工法的物理意义是：P－桩(pile)、B－梁(beam)、A－拱(arc)，即由边桩、中桩(柱)、顶底梁、顶拱共同构成初期受力体系，承受施工过程的荷载；其主要思想是将盖挖及分步暗挖法有机结合起来，发挥各自的优势，在顶盖的保护下可以逐层向下开挖土体，施作二次衬砌，可采用顺作和逆作两种方法施工，最终形成由初期支护加二次衬砌组合而成的永久承载体系。PBA工法在于设法形成由侧壁支撑结构和拱部初期支护组成的整体支护体系，代替传统的预支护和初期支护结构，以保证在进行洞室主体部分开挖时具有足够的安全度，并有效地控制地层沉降。PBA工法施工车站的结构型式为直墙多层多跨拱形结构，采用复合衬砌支护型式。拱部初期支护为格栅+喷射混凝土结构，利用大管棚、超前小导管及注浆等辅助措施对前方土体进行预加固、支护，侧墙初期支护为灌注桩，中柱多采用钢管柱型式。本发明PAB施工工艺具体包括如下步骤：

步骤A：自横通道进洞，在横通道侧壁上进行至少三个拱形小导管超前支护施工；采用台阶法在每个小导管超前支护位置进行导洞开挖，并同时施做导洞初期支护；初期支护封闭成环形后进行初期支护背后回填注浆；

步骤B：导洞完成后，在导洞底部采用钻机施做多个灌注桩孔，采用钻机进行灌注桩孔加工过程中同时采取泥浆护壁措施保证灌注桩孔的稳定；导洞分为边导洞和中导洞；位于边导洞内的灌注桩孔为边桩孔5，边桩孔5采用跳孔施工方式，隔三钻一；位于中导洞内的灌注桩孔为中柱孔6；

步骤C：在桩孔内浇筑混凝土形成边桩；中柱孔6形成后在其内下放桩基和钢管柱并进行浇筑形成中柱，钢管柱为分节结构，由多节钢管柱拼装制成，桩基下放完毕将整根钢管柱从中柱孔6内下放并使钢管柱下端伸入到桩基顶面以下设定距离，待钢管柱安装完成后然后对桩基以及钢管柱内部进行浇筑至顶节钢管柱下端以下设定距离，待混凝土终凝后拆除最顶节钢管柱，移走设备，然后进行下一个中柱孔6内桩基及钢管柱的施工；待所有中柱孔6内施工均到达其顶节钢管柱后，依次重新安装每个中柱孔6内的顶节钢管柱，进行浇筑混凝土至柱顶；钢管柱与中柱孔6之间的空隙采用细砂填实；

步骤D：在中导洞内顶部铺设防水层，施作二衬，二衬包括顶纵梁及顶拱，在进行二衬施工时预留钢筋及防水接头，顶纵梁顶部与初期支护之间的空隙采用混凝土回填密实并留设二次回填注浆管，通过二次回填注浆管对二衬背后进行回填注浆；在边导洞内施做冠梁以及导洞内扣拱初支，冠梁以及导洞内扣拱初支与位于边导洞内的初期支护之间的缝隙用混凝土回填密实；

步骤E：在横通道内相邻导洞之间施做小导管超前支护并注浆，采用台阶法开挖相邻导洞之间的扣拱拱部以及侧壁上部的土方土体，施工过程中不得破坏导洞内的初期支护结构，在开挖过程中并施作扣拱初期支护，开挖步距同扣拱初期支护厚度，扣拱初期支护封闭成环后及时进行扣拱初期支护背后回填注浆。

步骤F：扣拱初期支护贯通后，由两横通道中间位置向横通道方向后退，沿车站纵向分段(每段不大于一个柱跨)凿除导洞初期支护边墙结构，铺设防水层，后退浇筑结构拱部二衬，设置钢连杆。中跨拱部二衬先行，与两边跨拱部二衬前后错开8～12m，且两边跨二衬同步浇筑。

步骤G：待顶拱混凝土达到设计强度后，沿车站纵向分成若干个施工段，分层向下开挖至站厅层板底标高(边开挖边施工桩间网喷混凝土及切割钢管柱)，分段施工中楼板梁及中楼板，并施工侧墙防水层及浇筑侧墙结构。施工分段长度不大于3个柱距，根据实际监测情况确定。开挖时如发现局部降水效果不佳，随开挖进行桩间注浆堵漏止水。

步骤H：本步开挖施工前需提前开始降水作业，保证地下水位降至开挖面以下1m。待中板混凝土达到设计强度后，按施工段分层开挖土体至基底(边开挖边施工桩间网喷混凝土及切割钢管柱)，开挖时如发现局部降水效果不佳，随开挖进行桩间注浆堵漏止水。施工分段长度不大于2个柱距、施工分层高度不大于2m，具体根据监测情况确定。底板施工为回退式施工：前一施工段底板结构浇筑完成后，方可将后一施工段开挖至基底，并及时施作垫层、铺设防水层，施做底板梁、底板和站台层侧墙，完成车站主体结构施工。待盾构区间施工完毕后，施做轨顶风道、站台板等内部结构。

优选的，在横通道内间隔设定距离先后开挖至少三个导洞，所有的导洞开挖顺序为先开挖位于两边的边导洞，然后后开挖位于两个边导洞之间的中导洞。

作为另一种可实施方式，在横通道内开挖四个导洞，四个导洞开挖、支护时需考虑群洞效应所引起的地面沉降，相邻两个导洞间距10～15m，相邻两个导洞间掌子面进度错开不小于15m。导洞施工采取台阶法，上部留核心土2m，台阶长度控制在3～5m。导洞开挖过程中减压槽设置在上台阶两侧，长度与上台阶一致，并跟随掌子面推进，宽40cm。钢管柱下端伸入到桩基顶面以下1.0m。

桩基为钢筋笼，待钢管柱安装完成后然后对桩基以及钢管柱内部进行浇筑至顶节钢管柱下端1.0m处。钻机采用反循环钻机。相邻导洞之间挖通时，先挖通相邻中导洞，然后在挖通边导洞与中导洞。导洞开挖步距与导洞初期支护的厚度相同，台阶法施工过程中上下两层的导洞初期支护之间预留节点板，便于后续钢架连接上下两层的初期支护。

具体实施时：

为确保车站结构施工安全，必须尽快形成框架。首先施工四个导洞，导洞的开挖、支护考虑群洞效应所引起的地面沉降，因此在制定开挖、支护方案时，把控制地面沉降作为导洞施工的关键，遵循“先边导洞后中导洞”的原则进行施工，施工顺序分别为第一边导洞1、第一中导洞2、第二中导洞3和第二边导洞4；开挖线在起拱线以上轮廓线以外打设DN25、t＝2.75mm超前小导管，管长2.0m，拱部120°环置，管的环向间距0.3m。接着在导洞内施作承载结构和传力结构，包括边桩、钢管柱、顶梁等，然后由上至下逆筑车站结构，包括三跨顶拱的初期支护和二次衬砌、站厅层和站台层等，最后进行建筑装修、设备安装等。

以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。

Claims (10)

1.一种PBA施工工艺，其特征在于：包括如下步骤：

步骤A：自横通道进洞，在横通道侧壁上进行至少三个拱形小导管超前支护施工；采用台阶法在每个所述小导管超前支护位置进行导洞开挖，并同时施做导洞初期支护；所述初期支护封闭成环形后进行初期支护背后回填注浆；

步骤B：所述导洞完成后，在所述导洞底部采用钻机施做多个灌注桩孔，采用钻机进行所述灌注桩孔加工过程中同时采取泥浆护壁措施保证所述灌注桩孔的稳定；所述导洞分为边导洞和中导洞；位于所述边导洞内的所述灌注桩孔为边桩孔(5)，所述边桩孔(5)采用跳孔施工方式，隔三钻一；位于所述中导洞内的所述灌注桩孔为中柱孔(6)；

步骤C：在所述边桩孔(5)内浇筑混凝土形成边桩；所述中柱孔(6)形成后在其内下放桩基和钢管柱并进行浇筑形成中柱，所述钢管柱为分节结构，由多节所述钢管柱拼装制成，所述桩基下放完毕将整根所述钢管柱从所述中柱孔(6)内下放并使所述钢管柱下端伸入到所述桩基顶面以下设定距离，待所述钢管柱安装完成后然后对所述桩基以及所述钢管柱内部进行浇筑至顶节所述钢管柱下端以下设定距离，待混凝土终凝后拆除最顶节所述钢管柱，移走设备，然后进行下一个所述中柱孔(6)内所述桩基及所述钢管柱的施工；待所有所述中柱孔(6)内施工均到达其顶节所述钢管柱后，依次重新安装每个所述中柱孔(6)内的顶节所述钢管柱，进行浇筑混凝土至柱顶；所述钢管柱与所述中柱孔(6)之间的空隙采用细砂填实；

步骤D：在所述中导洞内顶部铺设防水层，施作二衬，所述二衬包括顶纵梁及顶拱，在进行所述二衬施工时预留钢筋及防水接头，所述顶纵梁顶部与所述初期支护之间的空隙采用混凝土回填密实并留设二次回填注浆管，通过所述二次回填注浆管对所述二衬背后进行回填注浆；在所述边导洞内施做冠梁以及导洞内扣拱初支，所述冠梁以及所述导洞内扣拱初支与位于所述边导洞内的所述初期支护之间的缝隙用混凝土回填密实；

步骤E：在横通道内相邻所述导洞之间位置施做所述小导管超前支护并注浆，采用台阶法开挖相邻所述导洞之间的扣拱拱部以及侧壁上部的土方土体，施工过程中不得破坏所述导洞内的所述初期支护结构，在开挖过程中并施作所述扣拱初期支护，开挖步距同所述扣拱初期支护厚度，所述扣拱初期支护封闭成环后及时进行所述扣拱初期支护背后回填注浆。

2.根据权利要求1所述的PBA施工工艺，其特征在于：在横通道内间隔设定距离先后开挖至少三个所述导洞，所有的所述导洞开挖顺序为先开挖位于两边的边导洞，然后后开挖位于两个所述边导洞之间的中导洞。

3.根据权利要求2所述的PBA施工工艺，其特征在于：在横通道内开挖四个所述导洞，四个所述导洞开挖、支护时需考虑群洞效应所引起的地面沉降，相邻两个所述导洞间距10～15m，相邻两个所述导洞间掌子面进度错开不小于15m。

4.根据权利要求1所述的PBA施工工艺，其特征在于：所述导洞施工采取台阶法，上部留核心土2m，台阶长度控制在3～5m。

5.根据权利要求4所述的PBA施工工艺，其特征在于：所述导洞开挖过程中减压槽设置在上台阶两侧，长度与上台阶一致，并跟随掌子面推进，宽40cm。

6.根据权利要求1所述的PBA施工工艺，其特征在于：所述钢管柱下端伸入到所述桩基顶面以下1.0m。

7.根据权利要求1所述的PBA施工工艺，其特征在于：所述桩基为钢筋笼，待所述钢管柱安装完成后然后对所述桩基以及所述钢管柱内部进行浇筑至顶节所述钢管柱下端1.0m处。

8.根据权利要求1所述的PBA施工工艺，其特征在于：所述钻机采用反循环钻机。

9.根据权利要求1所述的PBA施工工艺，其特征在于：步骤E中相邻所述导洞之间挖通时，先挖通相邻所述中导洞，然后在挖通所述边导洞与所述中导洞。

10.根据权利要求1所述的PBA施工工艺，其特征在于：所述导洞开挖步距与所述导洞初期支护的厚度相同，台阶法施工过程中上下两层的所述导洞初期支护之间预留节点板，便于后续钢架连接上下两层的所述初期支护。