PBA工法在地铁车站暗挖工程设计中的应用

PBA工法在地铁车站暗挖工程设计中的应用

叶青,程邦富

安徽省交通规划设计研究总院股份有限公司 安徽合肥 230000

摘要：本文重点探讨PBA工法在地铁车站暗挖工程设计中的应用。地铁车站作为城市交通的重要节点，其设计应该充分考虑到交通关系和城市发展的需求。PBA工法是一种基于科学方法的创新工法，通过由侧壁和顶拱形成的初期支护结构，可以在保证建筑体量和结构稳定的前提下，实现暗挖工程的高效施工。相比传统工法，PBA工法不仅可以减少现场施工时间，还可以降低施工过程中对周边环境的影响，如减少施工噪声和粉尘的产生。

0引言

随着城市化进程的加速，地铁建设已成为城市交通发展的重要组成部分。为了保证地铁车站建设的安全和顺利进行，施工工法的选择至关重要。PBA工法中竖井及横通道的灵活设置，缓解了施工对周边环境、道路及市政管线的影响，有效地降低地铁车站建设的难度和风险，提高施工效率和质量。同时，PBA工法可以通过两拱一柱或三柱两拱等结构形式，满足不同建筑体量的施工需要，广泛适用于车站断面尺寸大、地表沉降控制严格和周边环境复杂的城市。

1.车站概况

作为地铁十一号线的一座换乘车站，该车站位于环线上，是一座地下换乘车站。全长43.2km的地铁十一号线共设有32座车站，其中有19座车站是换乘站。为了提供更优质的服务，该车站采用了PBA工法进行设计。该工法可以最大限度地减少对车站周边居民和商户的影响，保障了工程的顺利进行。该车站采用A型车，8节列车编组，有效站台长度为186m，具备满足高峰时段的客流压力的能力。

2.设计边界条件及控制因素

该车站位于天科路下，我们需要考虑到诸多因素。首先，由于天科路道路较为狭窄，周边绕行距离较长，交通导改难度大，车站设计时需要考虑这个限制因素，以减少车站施工对周边居民出行的影响。其次，该车站与三号线进行换乘，前期已预留换乘节点，站位调整空间较小，只能布置于靠天科路与五山路丁字路口交汇处，因此需要思考如何合理地利用有限的空间来满足车站的功能需求。

3.方案推导

3.1设计重点及难点

在设计地铁车站方案时，需要全面考虑不同线路的运送能力、客流组织流线、主体施工工法、周边建筑、换乘通道和出入口、风亭、交通疏解、施工场地等因素，以及下穿既有建（构）筑物的保护措施。设计方案需要平衡这些因素，以确保地铁车站的安全施工及稳健运营。

3.2设计方案

在地铁车站建设中，我们面临着重重困难，如施工难度大、施工风险高、对交通影响大等等。为了解决这些问题，我们提出了采用PBA工法进行暗挖设计的方案。这种工法能够最大程度地减少地上工作，降低对交通的影响，并提高施工效率。前期预留换乘节点采用净距6米的折返楼梯，满足消防疏散的要求，同时能够提高乘客的换乘便利性和安全性，尽可能减少站台拥堵的情况。

3.3  PBA工法的原理

“PBA”工法是“桩基( Pile) ”“横梁( Beam) ”“拱( Arc) ”的简称。PBA 工法的施工原理是采用盖挖法和分步暗挖法，开展二次衬砌，利用侧壁支撑结构和拱部初期支护组合形成整体支护体系。

3.4技术要点

PBA 技术实质上是一种浅埋暗挖技术，是目前在地铁站台工程中普遍采用的一种施工类型，侧壁和顶拱形成的初期支护结构能够替代传统的预支护形式，为洞室主体部分开挖创造一个安全的环境，保证施工目标和任务能够顺利实现。从结构型式来看，“PBA”工法地铁车站结构型式是直墙多层多跨拱形结构和复合衬砌支护型式，该模式可以简化为以桩(边桩、中桩) 、顶底梁和顶拱组成支护结构，承载上方土壤压力，并配合使用盖挖法和分步暗挖法，利用顶盖保护作用实施地基开挖作业，施作二次衬砌，进而形成永久性的承载体。在地铁车站建设中，采用PBA工法进行暗挖的设计方案，可以最大程度地减少地上工作，从而降低对交通的影响，保证施工安全和顺利进行。针对地铁车站暗挖工程的设计方案，采用PBA工法可以有效地解决施工难度大、施工风险高等问题。同时在设计中，还需要考虑到施工竖井的设置，以便施工人员进出施工现场，并保证施工安全。

4.车站设计

4.1车站总平面

车站需要满足地下四层结构、与三号线节点换乘、车站总长232.4m、标准段宽16.6m、4个出入口通道、三号线既有C出入口和D出入口、2组高风亭等要求。

4.2车站规模

（1）设计客流。按2043年远期早高峰预测客流计算，远期预测客流见表1。远期早高峰外圈行车列车对数为28对，内圈列车对数为21对。

表1 2043年远期早高峰客流超高峰系数表（单位：人/小时）

设计客流量为2723人/小时，远期换乘早高峰是18717（人/小时），换乘比例为57.9%。

(2)站台宽度。岛式站台宽度：B=2b+n·z+t（m）远期早高峰外圈（28对）：b=Q上、下·ρ/L+M=（11239+6581）×1.3×0.5/28/180.64+0.4=2.285m远期早高峰内圈（21对）：b=Q上、下·ρ/L+M=（8934+6110）×1.3×0.5/21/180.64+0.4=2.57m 侧站台宽度取3.0m，根据十一号线技术要求，单洞暗挖车站侧站台宽度（从净高2.0m处）≥3.2mm，本站站台宽取3.5m。

根据我们的调研数据，该车站的下车客流量为(5188+2925)×1.3/8190=1.288m，上车客流量为(3664+11129)×1.3/3200=6.00m，高峰小时设计客流量为42724人/小时，而小时通道（双向混行）客流通过量为3900人/米，因此，小时通道宽度计算值为42724/3900=10.9m。接下来，我们需要考虑车站的站台公共区设施。根据我们的设计，该车站的站台公共区设施包括5部1m宽上行自动扶梯、3部1m宽下行自动扶梯、2m宽单向楼梯、1.6m宽单向步行楼梯等。此外，我们还需要考虑车站的出入口通道宽度计算。根据我们的设计，该车站的站厅出入口总宽度为17m。最后，我们需要考虑车站的换乘节点通过能力。根据我们的调研数据，该车站的高峰小时换乘客流量为24333人/小时，而换乘通道宽度总宽度为13.5m。

4.3车站建筑布置

4.3.1车站平面设计

车站的功能包括付费区、非付费区、出入口通道、出地面疏散出入口和风亭、还建楼、裙楼内等。换乘方式是通过预留节点进行“L”形换乘。车站的设备层位于地下二层和地下三层，包括风道、环控机房、设备房、设备室和管理用房等。楼梯数量为4个，电梯数量为1部无障碍电梯，扶梯数量为3处。车站的有效站台净宽为13.5m，长度为186m，位于地下四层。

4.3.2车站埋深及剖面设计

本站埋深主要受前期三号线预留换乘节点控制、且车站主体上方管线较多，车站主体覆土5米，埋深30米。

4.3.3换乘站客流模拟研究

为进行车站换乘客流模拟研究，首先需确定车站位置和预计交通流量，用于建立Legion仿真模型。各种换乘方式如地铁、公交、出租车等可用于模拟不同的换乘情况，获得客流密度、换乘距离和时间数据。这些数据可用于优化设计，如重新布置车站出入口、增减换乘通道、调整车站内部空间等，以减少拥堵和改善换乘体验。

5.结束语

随着城市轨道交通建设的不断发展，PBA工法已经成为一种常用的暗挖施工技术。在车站结构设计中，PBA工法的应用可以有效地提高施工效率和节约成本。在广济街站的设计中，PBA工法的应用更是体现了其在地铁车站暗挖工程设计中的重要性。希望未来在地铁建设中，PBA工法能够得到更加广泛的应用。

参考文献

[1]王永庆.影响地铁车站方案设计的因素[J].铁道建筑技术,2012(S2):25-8.

[2]崔志强,胡建国.地铁车站型式选择[J].隧道建设,2005,25(4):3.

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GB50016-2014[S].北京：中国建筑工业出版社，2018.

[4]中华人民共和国建设部.地铁设计规范：GB50157-2013[S].北京：中国建筑工业出版社，2014.