摘要：介绍哈尔滨地铁2号线一期南直路站三导洞PBA法的施工技术，论述三导洞PBA法的原理和特点，施工步序，分析总结了三导洞PBA法采取主要技术措施，为类似工程提供借鉴和参考。
关键词：三导洞；PBA；桩梁拱
1、工程概述
1.1工程概况
哈尔滨地铁2号线一期工程为哈尔滨轨道交通网络中由北部至东南的骨干线路，也是哈尔滨第一条连接松花江两岸的地铁线路。北起呼兰区松北大学城，终于香坊区气象台站，线路串联呼兰、松北、道里、南岗、香坊五区。线路全长28.6正线公里，均为地下线路，共设置19座车站，18个区间。与既有地铁1号线连接换乘，同时和在建与即将建设的地铁3号线、4号线、5号线形成换乘，从而形成地铁网状线路，为哈尔滨人民出行带来极大的便利。
南直路站属于哈尔滨地铁2号线的中间站，车站位于南直路与珠江路“十”字交叉口，沿珠江路东西方向布站，车站大致呈西北东。站址西南侧为明珠公寓，西北侧为珠江嘉园小区，东北侧为鑫博集团、富豪名车、珠江俊景小区（高层），东南侧为公滨城市花园小区。
南直路站定为明暗挖结构双层岛式车站，其中下穿南直立交桥引桥段采用三导洞PBA法施工，车站东南侧接农业大学站~南直路站区间，区间为盾构法施工；车站西北侧接南直路站~珠江路站区间，区间采用盾构法施工。车站暗挖段设计里程为SK25+455.854～SK25+518.054，有效站台中心里程为SK25+486.954，暗挖段全长62.2m，宽19.9m，岛式站台宽11m，有效站台中心里程处车站拱顶覆土5.5m。
1.2工程环境
南直路暗挖段站位于南直立交桥引桥下方，周边建筑物主要为住宅楼与办公楼，均离车站结构较近（10～15m），受地铁施工影响较大。南直立交桥引桥是哈尔滨市主干道，且连接二环桥，为双向八车道，现状交通非常繁忙。车站所处位置附近管线较多，包括热力、给水、排水、燃气等地下管线，其中对车站主体影响较大的控制性管线主要有：2条排水管线（沿车站纵向垂直下穿φ800给水管）、φ219热力管×2，φ500给水管，1条燃气管。地下管线错综复杂，且埋深较浅，对沉降要求极高。
1.3工程特点
（1）周边环境复杂，地段位于哈尔滨主干道，地面交通繁忙，紧邻高层、企事业单位及大型4S店，环境保护及文明施工标准要求高。
（2）车站地下管线众多，在施工期间，要保证其沉降和隆起在允许范围内。车站顶污水管可能渗漏造成土体软化，施工时应备有改良软化土体的措施。
（3）车站结构拱部在粉质粘土，施工风险大，一旦出现问题，引起路面塌陷，交通瘫痪，政治影响大。
（4）地下水位在结构中板位置，必须进行开放性降水，降水难度大，周期长，暗挖施工难度较大，且存在安全隐患。
2、三导洞PBA工法的原理及施工流程
2.1 三导洞PBA工法原理
图1 南直路站暗挖段主体剖面图
PBA法施工是地下框架结构盖挖逆做法与暗挖法的结合体，通过明挖段水平施做三个小导洞，待三个小导洞完全贯通后，在两个边导洞内施做围护结构边桩及桩顶冠梁，在中导洞内施做中柱桩基及钢管柱，完成中柱后施做顶拱纵梁，然后在桩顶冠梁与边导洞另侧预留连接件形成初支扣拱，并回填混凝土。再开挖导洞之间的洞间土，架立顶部格栅，喷射混凝土，铺设防水层，以“交替、穿插”的施工原则施做扣拱二衬，此时上部上荷载通过拱形结构传递到桩顶冠梁和顶纵梁上，再通过边桩和钢管柱桩基传递到下部地层。边桩、桩基、桩顶冠梁、顶纵梁、拱结构共同构成桩（Pile）、梁（Beam）、拱（Arc）支撑框架体系，最后采用逆做法施工，完成车站侧墙、中板、底板，最终形成由初支和二衬共同受力的空间框架支撑结构。
2.2 四导洞PBA法施工流程
图2 三导洞PBA法流程图
第1步：施做四个小导洞。待马头门破除完成后，开始施做导洞。车站共设置3个小导洞，先施做边导洞，然后施做中导洞。导洞开挖时为避免群洞效应，相邻导洞进尺差应控制在8～12m。在导洞支护施工过程中应严格按照“管超前，严注浆；短进尺，强支护；早封闭，勤量测”的施工原则，做好超前支护与初期支护工作。导洞采用台阶法施工并预留核心土，为人工开挖。
第2步：边桩及冠梁施工。边桩采用直径为1m的钢筋混凝土灌注桩，桩长19.41m，相邻桩中心标准间距1.40m，边桩采用8JH-150型改进钻孔机械成桩方式施工。钢筋笼通长配置钢筋，分节加工吊装，孔口直螺纹连接，顶端设置钢筋混凝土冠梁。
第3步：中柱及顶纵梁施工。中桩形式为钢管混凝土柱加柱下钢筋混凝土桩基础，桩基采用8JH-150型改进钻孔机械成桩方式施工。桩基钢筋笼分节加工吊装，孔口直螺纹连接。利用PA-10型隧道钢管柱安装机分节吊装钢筋笼和钢管柱，在钢管柱下部安装传感器，连接多功能调节控制按钮进行一键多姿态、全方位调垂、调平，确保钢管柱的垂直度、水平标高安装精度。抱管机固定钢管柱，导管法分段灌注水下混凝土，先灌注C30桩基混凝土至钢管柱底部，经人工再次复核钢管柱水平标高及中心位置准确无误后，在钢管壁与孔桩壁之间环形部位回填中砂，首次回填高度约4米，然后再灌注C50微膨胀混凝土，随着混凝土灌注高度的增加逐步回填中砂至孔顶。待中柱施工完成后施做顶纵梁。并回填纵梁顶部混凝土。第4步：扣拱初支施工。打设大管棚、超前小导管注浆加固土体后进行导洞间土开挖及安装初支栅格，随后进行挂网喷浆及初支背后注浆。
第5步：扣拱二衬施工。交替施工的方法分段破除导洞初支，随后及时施做主体扣拱二衬。
第6步：站内土方开挖施工。采用中间拉槽两侧预留反压土的方式向下开挖站厅层土方，边开挖边进行桩间网喷。
第7步：站厅层施工。开挖至中板下2m后，浇筑10cm厚混凝土垫层，其上搭设满堂红支架、铺设模板，然后进行中板钢筋的绑扎，验收合格后浇筑混凝土，待强度达到设计要求后铺设侧墙防水板，施做侧墙结构。
第8步：站台层施工。采用中间拉槽两侧预留反压土的方式向下开挖站台层土方，边开挖边进行桩间网喷。预留20cm采用人工平整，随后逐步进行垫层、铺设防水板及浇筑保护层、钢筋绑扎、浇筑混凝土施工。待强度达到设计要求后铺设侧墙防水板，施做侧墙结构
第9步：待主体结构施做完毕后，施做轨顶风道及站台板。
2.3 三导洞PBA工法特点
（1）适用范围较广，三导洞PBA工法集盖挖法与暗挖法于一体，对地面交通导改、地下管线、周边环境等影响小，解决了城市交通压力和对市民的干扰。
（2）单层导洞解决了地下水位相对较高情况下，施工降水困难，人工挖孔难度大，安全风险高，施工成本高等问题，减小了暗挖车站施工引起的地面沉降及其对周围环境影响、降低了工程建设风险。减少降水周期，节约了宝贵的地下水资源。
（3）中柱钢管柱利用桩基做基础较传统的下导洞底纵梁基础承载力高，增强了结构稳定性，施工简单，减少了一层小导洞，造价低，施工成本低。
（4）先期形成的桩、柱、梁、拱结构，首先形成了主受力空间框架体系，后期土体开挖在顶拱保护下进行，安全度高、可靠度高。
（5）在整个施工过程中，支护结构体系转换单一，结构传力明确，引起地面沉降较小，开挖下部土体时，施工空间开阔，可使用大型机械开挖、运输，机械利用率高，施工速度快，安全风险低，施工工期相对较短，造价相对较低。
3、主要技术措施
（1）采用三导洞PBA法进行浅埋暗挖地铁车站施工，突破了以往六导洞PBA法施工周期长，难度大的特点，从根本上解决了地下水位较高时，下层导洞的开挖支护与沉降控制；中桩下底纵梁较窄，软弱地层中，地基承载力较差；降水周期长，且人工挖孔安全性较差等施工难题。
（2）采用地质雷达检测（GPR）技术进行结构周边地层空洞的检测方法，解决了在地层条件差，周边有人防洞，且埋深及位置未知，对施工干扰大的情况下，进行浅埋暗挖地铁车站施工前，如何进行地层空洞检测的难题。
（3）采用地面打设降水井的方式进行降水施工，沿结构四周布置，有效解决了PBA法在富水区域进行浅埋暗挖施工时地下水处理的难题。
（4）采用多功能套管自动调垂设备中柱钢管柱桩基一次性灌注成型，解决了人工安装钢管柱困难，施工环境差，施工周期长，施工成本高等难题。通过传感器多点位全姿态检测，钢管柱安装方便快捷，精度高，质量可控，安全风险小。
（5）采用跟进定向、一次性导向跟管钻进技术，以管棚钢管为钻杆，采取钻进、铺管一次完成，可以成功敷设长达62.2m以上的钢管管棚，解决了常规工艺不能保证有效成孔和打设精度的技术性难题。
（6）选用合理的临时支护拆除方法及二衬混凝土支撑体系，确保了大跨度二衬施工临时支护拆除过程中结构的安全，保证了大跨度混凝土结构的施工质量。
4、结语
哈尔滨地铁2号线一期工程南直路站地质及环境复杂，地下管网较多，地下水位较高，施工及其困难。采用三导洞PBA工法首次应用于在哈尔滨轨道交通土建施工，经实际运用，效果良好，取得了成功，可为今后类似工程提供借鉴和参考。
参考文献
[1]齐晓明 地铁暗挖车站PBA工法关键技术研究[A]科技与创新 2016（17）
[2]王学理 PBA洞桩法在暗挖地铁车站中的应用[J]现代城市轨道交通 2016（1）
[3]朱述鹏 地铁车站PBA工法施工技术研究[A]山西建筑 2012（12）
论文作者:段志宇
论文发表刊物:《建筑学研究前沿》2017年第26期
论文发表时间:2018/1/26
标签：车站论文; 钢管论文; 结构论文; 哈尔滨论文; 地铁论文; 直路论文; 桩基论文; 《建筑学研究前沿》2017年第26期论文;