1、PBA工法概述,一、浅埋暗挖法概述,浅埋暗挖法的首次应用是修建北京地铁复兴门折返线。其隧道断面有单线、双线和渡线，还有不同的加宽断面和曲线断面。跨度从6m到14.46m。结构项部覆盖层最小厚度约10m，完成复兴门折返线工程后，采用浅埋暗挖法相继完成了“复兴门一西单”区间隧道和西单站折返线和西单车站等工程。,二、浅埋暗挖法特点,1.浅埋暗挖法的避免了大量拆迁、改建工作，减少了对周围环境影响，对交通的干扰小。 2.浅埋暗挖法最大的不足就在于受地下水的影响很大。采用浅埋暗挖法要求开挖面具有一定的自立性和稳定性，以便为随后进行的临时支护的施作提供必要的时间。地下水的存在将导致洞周土体的强度被极大地削弱
2、，无法维持足够时间的稳定，很难顺利施工的。 3.在浅埋松散软弱地层条件下，大断面的洞室自稳能力差，常需将大断面洞室以多分部形式分割成相对较小断面的洞室，即形成众多中隔壁、仰拱等临时支护，施工工序复杂，临时支护拆除浪费工程量大。多分部形式施工对地层多次扰动，临时支护拆除时仍导致支护结构受力再分配，故常导致地层的较大变形和地表的较大沉降，甚至不能满足地表建筑物和地中埋设物对地层不均匀沉降的要求。,中洞法,侧洞法,盖挖法是在明挖法的基础上发展起来的，它的基本意图是针对明挖法长期占用路面，影响交通的不足，利用盖板及时恢复路面，最大限度地减少了对地面交通的干扰。 盖挖法的另一大优点在于，垂直受力体系形成
3、以后，自上而下进行的开挖土方、绑扎钢筋和灌注混凝土的工作，便可在安全度较高、施工空间较大的条件下进行。因此采用盖挖法施工，可以加快施工进度，缩短工期。,三、盖挖法概述,按照内部结构修建顺序的不同，盖挖法又可分为顺筑法和逆筑法两种。顺筑法即在由挡墙和顶板组成的垂直受力体系形成以后，边开挖边架设临时支撑，直至预定深度，并开始浇筑基础底板，接着依次由下至上，边拆除临时支撑边浇筑地下结构主体。逆筑法的施工顺序与顺筑法相反，在地下结构施工时不架设临时支撑，而以结构本身既作为挡墙又作为支撑，从上往下依次开挖和构筑结构主体的施工方法。逆筑法与顺筑法相比较，其优势在于边开挖边施作上部结构，可以使结构上部具有更
4、大的刚度，两侧的围护结构更加稳定，从而使下部的施工更加安全。,四、盖挖法概述,五、盖挖施工工序图,六、PBA工法概述,“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二次衬砌组合而成的永久承载体系。,七、东单、王府井站断面,PBA工法在北京地铁复一八线施工中被首次采用。,东单、王府井站断面,八、东单、王府井站施工工序,九、东单、王府
5、井站施工工序的认识,优点: 1）二次衬砌整体性好，基本等同明挖法结构效果； 2）施工工作面宽敞，便于使用大型机械，提高施工进度； 值得推敲的问题: 1）初期支护（包括临时中桩）废弃量与导洞回填量较大； 2）临时中桩凿除为车站施工增加一定的麻烦； 3）建议在两跨暗挖车站内采用该方法，临时中间桩与永久中柱结合。,十、天安门西站断面,天安门西站本质上与王府井站施工方法是一致的，与其相比： 1.改桩基为条基； 2.抛弃临时中柱方案，直接利用钢管柱作为支撑； 3.改顺做为逆做，用结构板当支撑，施工更安全。 减少了力的转换，减少了由于工序的繁杂而引起的地面沉降。,十一、天安门西站施工方法,十二、PBA工法
6、的特点（一）,由前几个工程可知，PBA工法的核心思想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。例如当洞室跨度较小时可以采用单跨结构，而当洞室跨度较大时则可通过增设导洞采用多跨结构。对于永久结构的修建，既可以象天安门西站那样采用逆筑法直接修建，也可以象王府井和东单站那样通过两拱一柱到三拱两柱的转换，采用顺筑法修建。“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
7、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。该工法具有以下特点：,十三、PBA工法特点（二）,1)桩、梁、拱、柱先期形成，首先形成了主受力的空间框架体系，后面的开挖都是在顶盖的保护下进行，支护转换单一，不但安全，而且大大减小了对地面沉降的影响，同时节省了大量的圬工； 2)“PBA”工法施工灵活，施工基本不受层数、跨数的影响，底部承载结构可根据地层条件做成底纵梁（条基）或桩基； 3) 小导洞施工技术成熟、安全可靠，由于各导洞间具有一定距离，故可同步进行导洞施工，施工干扰小，各导洞内的柱、纵梁也可同时作业； 4) 扣拱后内部一般无需进行地层加固等辅助措施，施工空间开阔，可采用机械开挖
8、，作业效率高，整体施工速度快，精度高，施工中也便于地下水的处理； 5) 直墙式结构内有效净空大，节省了曲墙及仰拱结构工程投入。 6）“PBA”工法因需在两侧施作灌注桩而提高了造价，且在一个十分狭窄的小导洞内完成一系列的钢筋、立模、浇注、吊装等操作，作业环境恶劣。,十四、宣武门站PBA工法简介（一）,地层由上至下依次为： 杂填土 粉细砂 粉土 中粗砂 卵石,十五、宣武门站PBA工法简介（二）,宣武门站双层断面 上导洞内施作边桩、中柱及顶纵梁与桩顶冠梁；下导洞施作底纵梁及条基。 原设计采用桩基，后因车站底部均为卵石层，钻孔桩成孔困难，后改为条基。,十六、宣武门站PBA工法简介（三）,上导洞平面,下
9、导洞平面,十七、宣武门站PBA工法简介（四）,中导洞纵剖面,边导洞纵剖面,十八、宣武门站PBA工法简介（五）,暗挖设计遵循“管超前，严注浆；短进尺，强支护；早封闭，勤量测”的原则考虑施工措施。,十九、宣武门站PBA工法简介（六）,优点: 1）桩顶冠梁、侧墙与顶拱结合效果较好； 2）上中导洞拱顶空间较大，主动设置回填空间，有利于顶纵梁浇注； 3）边桩外侧距小导洞内侧距离较小，仅0.6m,侧向超挖回填量较少。 值得推敲的问题: 1）中拱及边拱初支直接连接于小导洞初支上，连接及受力是否方便合理。,二十、宣武门站PBA工法简介（七）,风道进车站平面,二十一、宣武门站PBA工法简介（八）,风道进车站纵剖
10、面,二十二、宣武门站PBA工法简介（九）,防水图,二十三、黄庄站PBA工法简介（一）,二十四、黄庄站PBA工法简介（二）,四号线黄庄站,十号线黄庄站,黄庄站与宣武门站的区别: 1.上、下导洞开挖尺寸较大，在下导洞内同时施作底纵梁与条基，在上导洞内同时施作边桩与中柱 ; 2.底板直接当围护桩的基础,减少导洞开挖量及降水深度.,二十五、黄庄站PBA工法简介（三）,二十六、黄庄站PBA工法简介（四）,二十七、国贸站PBA工法简介（一）,二十八、国贸站PBA工法简介（二）,二十九、国贸站PBA工法简介（三）,与宣武门站不同，国贸站采用顺做法。地下洞室施工阶段的受力分析 (1)初支拱部位移及内力的最大值
11、发生在早期工况(即拱部开挖阶段)，此时，下部土层尚未开挖，上部荷载主要由初支拱承担，初支拱处于最不利状态； (2)在导洞、冠梁背后填筑混凝土作为扣拱的拱脚使用，同时导洞内的冠梁联系各灌注桩。因此，导洞对于整个结构体系的刚度贡献很大，起到承上启下的作用，对于结构体系的受力有重要影响。 (3)在4道支撑中，第1道支撑的受力较特殊，在地下洞室开挖的过程中以受拉力为主，主要是拱水平推力作用的结果。,三十、劲松站PBA工法（一）局部顺做,三十一、劲松站PBA工法（二） 局部顺做,三十二、其他PBA工法形式,三十三、PBA工法施工总结与分析,1.施工步序通过全面了解北京“PBA”工法施工的暗挖车站后，不同
12、案例的施工顺序不完全相同，总结如下： 1）小导洞开挖顺序小导洞施工采取正台阶法。一般情况下，小导洞采用 “先下后上、先边后中”的开挖原则，上下左右导洞之间纵向错开一定距离。 2）扣拱顺序边跨与中跨土体的开挖顺序不同，导致扣拱的顺序不同。第一种方法：为消除中、边跨拱脚推力差对钢管柱产生的不利影响，一般情况下拱部开挖顺序是中跨先行，边跨落后23m,然后先扣中拱初支，再扣边拱初支，如四号线宣武门站；第二中方法：先开挖边跨土体，扣边拱初支、二衬后，然后开挖中跨土体，扣中拱初支、二衬后，再向下依次施工，如十号线的黄庄站。 3) 二次衬砌的施工顺序目前“PBA”工法二次衬砌的施工顺序有三种方式：全逆做法、
13、全顺做法、半顺半逆做法。宣武门站二衬采用全逆做法，东单站二衬采用全顺做法，劲松站二衬采用半顺半逆做法，即站厅（台）层顺做、整体逆做。 经调查，“PBA”工法暗挖车站二衬不同施工方法比例相当，全逆做法节省了许多临时横撑，但未封闭的二衬结构承受较大的荷载，容易开裂，且站厅层拱墙处多了一道施工缝；全顺做法需要架设大量的临时横撑，增加工程造价。,三十四、PBA工法施工总结与分析,2、边桩基础现在“PBA”工法施工案例中，边桩有两种做法，其一为小导洞内施作条形基础，其二是加长边桩，利用桩基代替条基作用。条基的做法，可省去小导洞内钻孔施作长桩的麻烦，但多挖两个小导洞，在控制地面沉降以及节省工程费用等方面并
14、没有明显的优势，因此设计应结合工程地质情况以及边桩参数的选取。 3、两纵梁间拉杆的设置目前，“PBA”工法施工的暗挖车站两顶纵梁间是否设拉杆做法不统一，如十号线劲松站、沈阳地铁一号线与二号线青年大街站等站两顶纵梁间设置钢拉杆，而最初采用“PBA”工法施工四号线的宣武门站两顶纵梁间没有设置钢拉杆。因此，该钢拉杆设置是否必须设置以及设置的目的是作为一种应急措施还是实际承受很大的荷载不太明确，各设计单位与施工单位的认识不尽统一。,过既有线施工方法,四号线宣武门车站过环线车站,（一）新建车站工程概况宣武门车站位于宣武门内、外大街与宣武门东、西大街交叉路口下，与既有环线(2号线)宣武门站成“十”字交叉；
15、环线在上，四号线在下，两条线采用站厅-站台“十”字换乘方式。新建宣武门车站为两端双层中间单层14m宽岛式站台暗挖站。车站总长度187.9m，两端双层段总宽度22.3m。（二）既有站工程概况既有线结构1969年竣工投入运营，车站结构为钢筋混凝土矩形框架结构，车站结构长172.33m，宽19.7m，高7.85m；底板厚度0.9m、侧墙厚度为0.7，顶板厚度1.0m；沿车站纵向每27m设置一条变形缝。,工程概况,新建车站与既有线平面位置关系图,2号换乘通道,1号换乘通道,宣武门外大街,宣武门内大街,4号线宣武门站,2号线宣武门站,宣武门西大街,菜市口站,宣武门东大街,西单站,3号换乘通道,4号换乘通
16、道,工程地质与水文地质概况,车站单层段顶部位于中粗砂层中,覆土厚约14.3m。既有车站底板与新建车站单层段顶板之间地层上层为中细砂层，下层为粉质粘土层，有少量上层滞水，管幕位于粉质粘土层；新建车站开挖范围内，上层为粉质粘土层，下层为卵石圆砾层，整个车站范围内地质情况见左图。潜水位：25.0m,新建宣武门站与既有站断面关系图,既有环线,新建宣武门站单层段,双层段,双层段,变形缝,变形缝,变形缝,既有线车站结构纵剖面,新建宣武门站单层段,换乘通道,换乘通道,车站单层段（过既有线）结构横断面,单洞结构宽9.85m，高9.0m，两个洞宽23.8m。,单、双层断面相接处关系图,300管幕,主体单层过既有
17、线车站施工措施图,过既有线采用300管幕超前支护，“CRD”工法施工单层主体结构,既有环线,注浆加固,注浆加固,300管幕,管幕工作室,管幕工作室,主体单层段施工方法,机场线东直门车站过13号线折返线,东直门站过既有线平面,东直门站过既有线纵剖面,东直门站过既有线横断面,过既有线施工工序(一),过既有线施工工序(二),九号线军事博物馆站过1号线区间,工程概况,军事博物馆车站位于中华世纪坛南侧,斜跨复兴路与羊坊店路路口布置。路口东北角为中国人民革命军事博物馆，西北角为中央电视台及梅地亚宾馆。西南角为京西宾馆及新华社宿舍区，东南角为中国铝业大厦、恩菲科技大厦及有色冶金设计院。路口东约120米为地铁
18、一号线军事博物馆站，与1号线车站采用通道换乘的方式。军事博物馆站从既有地铁一号线区间下穿过，车站形式拟采用中部单层结构、两端双层结构的“端进式”车站。,新建军博站与既有区间平面关系图,主体结构单层段下穿既有地铁1号线区间，新建结构与既有结构间距2m左右。,既有区间结构,9号线军博单层段,工程地质与水文地质概况,车站结构顶板主要位于卵石层，侧墙和底板主要位于强风化中等风化砾岩及泥岩层中。地下潜水位标高在41.92m左右。,新建军博站与既有区间横剖面关系图,新建军博站与既有区间纵剖面关系图,过既有线推荐断面图,下穿既有地铁1号线区间设计为双洞断面,采用在双排300的管棚保护下，辅以全断面注浆的措施，以交叉中隔壁法施工。,车站下穿既有线施工处理图,施工措施：拟采用在双层300的管棚保护下，辅以全断面注浆的措施，注浆范围开挖轮廓线外2.0米，内1.5米，“CRD”工法施工；同时对既有线进行远程第三方监测。,主体结构单层段施工方法,主体单层过既有线施工措施图,过既有线采用300管棚超前支护，“CRD”工法施工单层主体结构,既有1号线,注浆加固,注浆加固,300管棚,管棚工作室,管棚工作室,主体单层过既有线比较方案断面图,过既有线比较方案施工工序,
