地铁车站施工方案研究

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摘要：随着我国地铁建设进程的加快，浅埋暗挖法在地铁建设中得到广泛应用。选择合理的施工工法和施工工序有利于规避风险、加快进度和节约投资。本文以徐州地铁车站为依托，借助于有限元软件Midas/GTS建立数值计算模型，主要对徐州某单层暗挖地铁车站的单洞采用CRD法进行了开挖过程的数值模拟，研究了车站开挖时的位移场，得出了最佳的开挖工序。

关键词：浅埋暗挖；开挖工序

起初，我国地铁车站的施工方法：为明挖法、盖挖法以及暗挖法；前期暗挖法以浅埋暗挖法[1-3]为主，其中，暗挖法主要分为全断面法、台阶法、分部开挖法等。分部开挖法分为双侧壁导坑法、洞桩法、中洞法、中隔壁法、交叉中隔壁法（CRD）、环形开挖预留核心土法等[4]。本文针对徐州地铁1号线某车站周边环境和围岩情况，重点开展了实际工程地铁车站CRD工法施工工序的比选，希望能为同类型的施工提供借鉴和思路。

一、建模

1.1隧道尺寸及块体划分在本次数值计算中，隧道断面尺寸为宽9.21m，高9.35m，隧道外围是2.5m厚的锚杆加固区，初期支护为15cm的C25混凝土，中隔墙及临时横撑为15cm的刚架，CRD法的块体划分情况、开挖顺序分别如图1、表1所示。1.2模型材料参数及施工顺序计算模型中，隧道围岩假定为均质各向同性材料，选取常用的弹塑性本构模型、Mohr-Coulomb屈服准则进行非线性静力分析，其余材料均使用线弹性本构关系。CRD工法的岩土材料参数选取如表2所示。

二、CRD工法不同工序模拟结果对比分析

与应力相比，隧道开挖过程中的位移显现情况是防止隧道失稳更重要的指标，尤其是作为浅埋隧道顶板的下沉量，更是控制隧道开挖变形量的重点。结合数值模拟结果，从隧道位移云图分析，以得到CRD法不同开挖工序的围岩位移的演化规律。同样的，位移云图也无法通过量化数据来判定开挖顺序的优劣，不将其作为判定工序优劣的指标。与应力数据分析时的侧重不同，对待位移数据，主要参考隧道不同部位随开挖扰动形成的最终位移量值。选取同部位不同施工顺序的位移量绝对值最大及最小值，两者做比较，得出其百分比，同时对隧道各部位按位移量大小采用最优、较好、较差和最差四个等级进行评价。由图3和表5中的最优及最差工法位移量比值可知，不同开挖顺序产生的位移量差别很大，在隧道工程施工方案选择中，合适的施工顺序非常必要。隧道不同部位的评价结果从整体上分析，第一种开挖顺序是最合理的，若考虑拱顶在浅埋隧道失稳中的权重，第二种开挖工序最优。将两者结合起来，仅就位移量，可判定隧道CRD法不同开挖方案的合理性排序为第一种、第二种、第三种、第四种。

综上，隧道CRD法不同开挖方案合理性评价项目有塑性区、应力和位移等三方面，由于塑性区与应力、位移在浅埋隧道施工中权重不同，最终位移量值显得更重要，鉴于此情况，本文重点模拟、考虑了位移量的评价结果，综述所述，隧道CRD法不同开挖方案以第一种最为合理。

参考文献

[1]FengWeiXing,WangKeli&LiuYong.Theconstructionmethodofstartingtunnelinginspecialgeologicalcondition[J].ComputerMethodandAdvancesinGeomechanics,Yuan(Ed.)1997,Balkema,Rotterdam:1413-1417.

[2]H.F.Schweiger,H.SchullerandR.Potter.Someremakson2-d-modelsfornumericalstimulationofundergroundconstructionwithcomplexcrosssections[J].ComputerMethodandAdvancesinGeomechanics,Yuan(Ed.)1997,Balkema,Rotterdam:1303-1308.

[3]R.K.Geol,J.K.Jethwa,B.B.Dhar.effectoftunnelsizeonsupportressure[J].Int.J.RockMech.MinSci.&Geomech.Abstr.,1996,33(7):749-755.

[4]王梦恕.地下工程浅埋暗挖技术通论[M].安徽:安徽教育出版社,2004.

作者:赵骏 钱鑫 洪亮 单位:中国市政工程西北设计研究院有限公司江苏分院