随着我国经济迅速发展，城市化进程不断加快，城市人口高度集中，生产和交通工具密集，使有限的城市空间资源严重不足，因此城市轨道交通项目在各大城市市区迅猛发展。但是轨道交通的发展也为城市带来了新的问题，包括基坑周边环境复杂敏感和对大量地下管线及周边建筑的影响等问题，轨道交通建设对既有道路交通也会造成重大影响。由于城市轨道建设需要大面积、大范围进行基坑建设，涉及范围广、挖掘深度深的问题亟需解决。基于以上原因，在城市轨道建设项目中，需要一种解决或减轻这些问题的工法，PBA工法就是在这样的环境下崭露头角并逐渐得到大范围应用。

1  PBA工法概述

PBA工法的主要思路是在项目实施过程中，结合盖挖和分步暗挖法，在不同阶段使其最大程度地发挥各自优势，根据不同的挖掘情况和环境使用不同的挖掘方法，在顶盖保护下逐层向下挖掘，施作2次衬砌，可采用顺作和逆作2种方法施工。该施工方式依赖于PBA工法：P-桩、B-梁、A-拱，通过边桩、中柱、顶底梁、顶拱等结构共同形成初期受力体系，承受施工过程中的荷载。初期荷载结合2次衬砌形成永久的承载体系。

1.1 结构形式：采用PBA工法施工车站的主要原理是复合衬砌支护型式。该形式多为直墙多层多跨结构。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及支护，侧墙初期支护为灌注桩，中柱多采用钢管柱型式。

1.2 PBA工法的特点：（1）施工前期通过桩、梁、拱、柱构建承担主要受力的空间框架体系，后续施工均在其保护下进行。（2）施工灵活，受环境因素的影响小，可根据不同的环境进行施工。（3）小导洞施工技术成熟，安全可靠。（4）可采用机械施工，施工效率高，速度快。（5）直墙式结构内有效净空大，可节省曲墙及仰拱结构的投入。

2  PBA工法的分类

2.1  按二衬施工顺序分类

2.1.1 PBA顺筑法-3导洞：在城市轨道建设项目中，PBA工法首次用于北京地铁复–八线东单、王府井站施工。通过两拱一柱到三拱两柱的转换，采用顺筑法修建。该工法使用单层3导洞顺作方式施工。在辅助设备的保护下逐层向下挖掘并在每层设钢架支撑。挖掘工作完成后拆除辅助设备（临时中柱），完成受力转换，将主要受力点转移到钢支撑上。

使用PBA工法的优点：（1）2次衬砌整体性好，在性能上可与明挖法效果媲美；（2）施工场地宽阔，有利于大型机械参与，施工效率高，进度快。其存在的问题：（1）初期支护材料使用率过低，会增大材料废弃量，导洞回填量也相对增加；（2）临时中柱移除增加了车站施工的繁琐程度和困难程度。

2.1.2 PBA逆筑法-8导洞：北京地铁一号线天安门西站采用双层8导洞逆筑法修建。导洞初支完成后，进行二衬扣拱相关工作和设施建设，在此条件下向下挖掘土方并逆作二衬结构。为保证安全和施工顺利，通常以边桩做围护结构，用中板做横向支撑工具。在施工方法和操作原理上，天安门西站和王府井的施工方法本质上虽相同，但也存在以下细微差异：（1）将桩基改为条形基础；（2）不采用临时中柱，使用钢管柱做支撑；（3）使用逆作施工方式，提高施工安全程度；（4）减少力转换的操作，可降低地面沉降的概率和影响。

2.2 按基础形式分类：PBA工法边桩有小导洞内施作条形基础和加长边桩利用桩基代替条形基础作用2种方式。结合地基承载力，可根据不同环境改变边桩或中柱下导洞的使用，将其改为桩基。条形基础做法虽可在一定程度上缩短边桩的长度，但需增加2个导洞为条形基础提供作业场地，在控制地面沉降方面并无明显优势，不能节省很多施工费用，因此施工过程中需在地质和边桩参数的基础上，综合考虑基础承载力和施工稳定性等因素合理确定边桩做法。结合各种因素，在PBA工法中根据导洞施工和桩（柱）的基础形式，形成以下3种施工方式。

2.2.1 PBA条形基础法：在上导洞内施作边桩、中柱及顶纵梁及桩顶冠梁，在下导洞施作底纵梁及条形基础，如北京地铁6号线东四站、朝阳门站，车公庄站等。该做法已在北京地铁6、7号线中普遍应用。在建设过程中采用十字形条形基础，增加了施工稳定性和地基承载能力。

2.2.2 PBA桩、条形基础法：在上导洞内施作边桩、中柱及顶纵梁与桩顶冠梁；在下导洞施作底纵梁，用桩基取代下边导洞内的条形基础，如北京地铁10号线劲松站等。

2.2.3 PBA桩基法：该法只在无水地层中设置单层导洞，在边导洞内施工边桩，在中导洞内施工中桩基础及钢护筒，并人工安装钢管柱。其优势是：可在施工过程中降低触及富水地层的 风险；减小地面沉降程度；可在一定程度上节约资源和工程开支。缺陷是：大直径中桩的整体进度缓慢；定位器处桩体的结合质量很难验证；部分作业环境复杂且恶劣，对施工进度影响较大。

3  PBA工法的新进展

3.1 桩柱设备及工艺创新

3.1.1 小体型大功率钻机：在不同城市的轨道交通建设过程中，对降水有不同标准的限制，北京地铁16号线建设过程中根据限制降水的政策要求，使用小体型大功率钻孔工具在狭小空间内作业，能灵活适应相关施工要求。

3.1.2 多功能套管调垂设备：北京地铁16号线建设过程中，针对传统单层导洞工法中需用人工安装钢管柱的弊端，研发了多功能套管调垂设备，实现了桩基础-钢管柱的一体化机械施工。

3.1.3 安全保证措施：以机械成孔取代人工挖孔，以调垂机安装钢管柱取代人工安装，可改善作用环境，增加安全保障。

3.1.4 质量控制：（1）机械成孔垂直度检测：在施工过程中采用超声波技术数据检验机械成孔，包括垂直度、孔径、孔深、沉渣厚度等。（2）钢管柱安装垂直度检测：采用传感器检测调垂机安装的钢管柱的垂直度，检测其位置及偏差是否符合设计要求。PBA工法结合桩柱一体化机械施工的优点及优势，大幅提高了施工效率。

3.2 止水帷幕工艺创新：与传统工法相比，PBA工法采用洞内咬合桩止水帷幕施工工法，使用改进后的钻孔设备及材料，提高了洞内咬合桩的止水能力，可在一定程度上缩短了工期。

3.2.1 质量控制：钻机使用过程中，需对其位置和使用条件进行严格限制，全程保证钻机支点稳定，以减少不均匀沉降。每钻进1~2 m需重新安装钻杆进行清孔，并用超声波检测仪进行检测，再重复操作至钻孔完成。

3.2.2 素桩材料：塑性止水材料由水泥、水、膨润土 、砂、石子和外加剂等材料配置而成，对材料的含量、比例均有严格要求。其弹性模量为地基弹性模量的1~5倍，且不大于2000 MPa，极限变形达1%~5%；28 d的抗压强度为1.0~5.0 MPa，弹强比为150~500 。

3.2.3 实施效果：通过对北京地铁暗挖咬合桩施工情况的跟踪调查及数据分析，结果表明咬合非常紧密。

4  结束语

在地铁工程施工中，任何一种工法类别，并无明确的优势之分，其在建设中能否发挥作用，主要在于环境因素，需因地制宜根据项目的不同环境条件及工程的规模，综合考虑各种影响因素，合理选择适合本项目的工法。