地鐵車站施工方案研究

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摘要：隨著我國地鐵建設進程的加快，淺埋暗挖法在地鐵建設中得到廣泛應用。選擇合理的施工工法和施工工序有利于規避風險、加快進度和節約投資。本文以徐州地鐵車站為依托，借助于有限元軟件Midas/GTS建立數值計算模型，主要對徐州某單層暗挖地鐵車站的單洞采用CRD法進行了開挖過程的數值模擬，研究了車站開挖時的位移場，得出了最佳的開挖工序。

關鍵詞：淺埋暗挖；開挖工序

起初，我國地鐵車站的施工方法：為明挖法、蓋挖法以及暗挖法；前期暗挖法以淺埋暗挖法[1-3]為主，其中，暗挖法主要分為全斷面法、臺階法、分部開挖法等。分部開挖法分為雙側壁導坑法、洞樁法、中洞法、中隔壁法、交叉中隔壁法（CRD）、環形開挖預留核心土法等[4]。本文針對徐州地鐵1號線某車站周邊環境和圍巖情況，重點開展了實際工程地鐵車站CRD工法施工工序的比選，希望能為同類型的施工提供借鑒和思路。

一、建模

1.1隧道尺寸及塊體劃分在本次數值計算中，隧道斷面尺寸為寬9.21m，高9.35m，隧道外圍是2.5m厚的錨桿加固區，初期支護為15cm的C25混凝土，中隔墻及臨時橫撐為15cm的剛架，CRD法的塊體劃分情況、開挖順序分別如圖1、表1所示。1.2模型材料參數及施工順序計算模型中，隧道圍巖假定為均質各向同性材料，選取常用的彈塑性本構模型、Mohr-Coulomb屈服準則進行非線性靜力分析，其余材料均使用線彈性本構關系。CRD工法的巖土材料參數選取如表2所示。

二、CRD工法不同工序模擬結果對比分析

與應力相比，隧道開挖過程中的位移顯現情況是防止隧道失穩更重要的指標，尤其是作為淺埋隧道頂板的下沉量，更是控制隧道開挖變形量的重點。結合數值模擬結果，從隧道位移云圖分析，以得到CRD法不同開挖工序的圍巖位移的演化規律。同樣的，位移云圖也無法通過量化數據來判定開挖順序的優劣，不將其作為判定工序優劣的指標。與應力數據分析時的側重不同，對待位移數據，主要參考隧道不同部位隨開挖擾動形成的最終位移量值。選取同部位不同施工順序的位移量絕對值最大及最小值，兩者做比較，得出其百分比，同時對隧道各部位按位移量大小采用最優、較好、較差和最差四個等級進行評價。由圖3和表5中的最優及最差工法位移量比值可知，不同開挖順序產生的位移量差別很大，在隧道工程施工方案選擇中，合適的施工順序非常必要。隧道不同部位的評價結果從整體上分析，第一種開挖順序是最合理的，若考慮拱頂在淺埋隧道失穩中的權重，第二種開挖工序最優。將兩者結合起來，僅就位移量，可判定隧道CRD法不同開挖方案的合理性排序為第一種、第二種、第三種、第四種。

綜上，隧道CRD法不同開挖方案合理性評價項目有塑性區、應力和位移等三方面，由于塑性區與應力、位移在淺埋隧道施工中權重不同，最終位移量值顯得更重要，鑒于此情況，本文重點模擬、考慮了位移量的評價結果，綜述所述，隧道CRD法不同開挖方案以第一種最為合理。

參考文獻

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[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]王夢恕.地下工程淺埋暗挖技術通論[M].安徽:安徽教育出版社,2004.

作者:趙駿 錢鑫 洪亮 單位:中國市政工程西北設計研究院有限公司江蘇分院