PBA工法新建暗挖区间隧道下穿既有线车站二次衬砌施工技术

北京市轨道交通首都机场线西延工程包括北新桥站、东直门站至北新桥站区间及站后折返线，区间隧道结构形式分别为M双连拱断面和PBA结构断面。PBA工法区间范围为从起点里程至风井起点里程（XK0+000.000~XK0+134.092），线间距5.5~5.69 m，为单层两跨结构，其中密贴下穿 M2线东直门站位置隧顶为平顶直墙结构，长24 m。

PBA工法是先施作两侧边导洞，在边导洞内施作围护桩梁结构进行中导洞初支扣拱，完成全部初期支护后再进行二衬扣拱，竖向土方清挖后施作底板及侧墙完成二次衬砌，形成完整的PBA隧道结构。

该PBA区段（平顶直墙）二衬结构厚1 100 mm（隧顶厚1 300 mm），结构净空尺寸9.6 m×5.45 m。隧道施工中采取分阶段变形指标进行控制，初支及二衬扣拱控制值均为1 mm，多阶段累计控制值为3 mm。

1　施工难点

既有M2线东直门站为明挖放坡开挖施作的车站，基坑边坡采用1∶0.75放坡，单侧回填范围宽13.5 m，回填区正上方有东直门立交桥。基于以上原因，初支施工时虽已采用全断面注浆加固土体，但既有线范围内仍多次出现沉降预警，累计值已逼近超限数值。由于东直门桥地理环境极为敏感，施工过程中不得出现任何闪失。因此在下穿段的二次衬砌施工中必须有效解决以下难点问题。

（1）因下穿段为零间距密贴下穿，故施工过程中由既有线列车运行产生的高频率动荷载振动对各施工工序影响较大，对竖向支撑拆除后控制沉降尤为不利。因此在拆撑确定、纵向浇筑仓位划分、施工顺序安排等方面均须重点把控。

（2）既有线和新建区间为垂直穿越关系，开挖横断面宽16.1 m，北侧还有一条既有线的变形缝，必须保证二衬施工中既有车站结构不出现较大沉降变形，变形缝南北侧不出现差异沉降。

（3）考虑到下穿隧道断面跨度较大，故在二衬保护措施方面增加了1 000 t级和200 t级的型钢格栅+千斤顶竖向支撑体系，该体系在二衬扣拱完成后拆除，而千斤顶将永久保留在结构中，因此须做好千斤顶的支顶和监测、千斤顶位置的防水及细部构造，以防止施工过程中既有结构沉降超限。

2　二次衬砌方案

2.1　重点环节概况

因下穿段隧顶为平顶直墙断面形式，考虑模板安装质量和浇筑效果采用木模板+方木背楞+满堂脚手架体系。二衬结构设计隧顶厚1 300 mm，侧墙及底板厚1 100 mm，采用C40 P10 防水混凝土。

下穿段的施工特殊性在于需要保留设置的型钢格栅竖向支撑（以及型钢格栅上方设置的千斤顶）体系，作为竖向临时支撑，在二衬扣拱施作完成前需支撑保护既有线，并在施工过程中能动态（加压）控制对既有线的支顶力。因破拆钢筋格栅时不能拆除型钢支撑及千斤顶，导致因此各千斤顶位置的防水及构造钢筋不能按常规铺设安装。需通过特殊的构造设计，重点把控和施作细部构造。在完成二衬扣拱后，采用微膨胀水泥及时进行二衬背后回填注浆，以确保千斤顶位置的混凝土结构满足防水要求。

2.2　型钢及千斤顶支撑支顶

边导洞内冠梁结构完成后，即可将8个1000 t级的千斤顶加压支顶既有线底板，完成支顶后可直接锁定。中导洞扣拱完成后，即可在同步监测的情况下，对中导洞型钢格栅上方放置的200 t级顶按设计顶力完成分级顶升，油泵管线可保持原状，以备施工过程中监测数值出现变化时可动态地进行再次顶升加压。型钢及千斤顶支撑需在完成该仓二衬扣拱并满足设计强度要求后，方可拆除隧顶面结构以下的外露部分。

3　施工过程管控

（1）须待既有线停运后方可进行千斤顶支顶，三方联动监测，结合既有线自动化监测数据综合控制支顶参数，支顶时应避免对既有线产生影响。

（2）分仓破除过程中应重点保护外露的200 t千斤顶及油泵管线，宜预先穿管或采用地埋隔离保护，若既有线沉降数值出现变化应能及时加压支顶保护。

（3）分仓破除过程中，应拆除型钢格栅与钢筋格栅的纵向连接，以防破除及拆除过程中型钢格栅发生移位变形。拆除钢筋格栅支撑后再用连接筋纵向拉结保护型钢格栅。

（4）在竖向千斤顶和型钢支撑位置的二衬背后回填注浆管应加密埋设。

（5）由于隧顶为平顶形式，因此应待相邻仓完成二衬扣拱浇筑且混凝土达到设计强度后方可拆除外露的型钢支撑。

（6）由于下穿段为时密贴下穿，既有线运营对在施结构影响较大，因此拆除临时支撑时须严格遵守既定的隔仓施工顺序并按每仓的纵向长度进行拆除。

4　结束语

考虑到本工程初期支护结构监测控制值已逼近最大控制指标，因此在联合设计及第三方监测时，分析可能造成既有线沉降变形的环节和阶段，调整重点施工顺序及工艺，完善重点环节的细部构造。优化下穿段施工方案并严格执行，整个下穿段二衬扣拱施工完成后未发现二衬阶段有较明显的沉降变化，符合设计要求的二衬表面无渗漏水。

实践证明，该流程实施效果良好。在新建下穿段的二衬施工前增加对既有线的刚性支顶，在二衬施工中保留初支的刚性竖向临时支撑，既能保护既有线的结构安全，也有效地控制了既有结构的沉降。在施工前重点优化完善防水细部构造，也使二衬施工完成后竖向支撑位置的混凝土结构满足防水要求。