重庆五路口车站浅埋特大断面隧道 开挖方法比选和优化
李文，王国喜
（中交一公局第三工程有服公司，北京101102）
[摘要】重庆五路口车站隧道地质条件较差、断面大、理深浅、周边环境复杂.综合工程安全、工期和成本等要素，采用了有限元数值模损力学行为，对3种开挖方法进行数值分析和对比.提出采用台阶“临时支撑部分双侧壁法“方案的合理性，并通过现场监测结果证明方法可行.
[关键词】隧道工程：地铁车站：开挖方法：数值模拟：监测
[中图分类号】U455.41 [文献标识码]A
[文章编号】1002-8498（2013)13-0076-03
ComparisonandOptimizationofExcavationMethodforShallow Large-section Tunnel in Chongqing Wulukou Subway Station
Li Wen Wang Guoxi(The Third Engineering Co. Lad. of the First Highmay Engineering Bureas of CCCC Bejing 101102 Chine)
Abstract; Chongqing Wulukou subway station tunnel has characteristics as poor geological conditions including construction safety period and cost this paper adopts FEM to simulate mechanical behavior large-section shallow buried depth and plicated surrounding environment. Combining with factorsand makes numerical analysis and parison on three excavation methods. Rationality of the excavation me au uood s spis aqp d pe sons dan omethod is feasible.
Key words tunnels; subway stations; excavation method; simulation; monitoring
展.我国地铁车站浅埋略挖隧道的特大断面在北隧道的开挖有一定参考和借鉴意义.结构.近年来，重庆地区的特大断面地铁车站修建
随着中国经济的飞速发展和城市化进程的加了一部分，除大坪车站采用“上半断面双侧壁导坑速，地铁和轨道将成为城市交通的主动脉.城市轨下半断面先中槽后侧墙，先拱后墙衬砌”外，其他道交通建设由于受复杂环境的限制，特别在建筑物如红旗河沟、临江门、马家岩等车站均采用双侧壁密集和交通繁忙的城市中心区，修建断面大、埋深导坑法施工.但总的来说，目前仍未形成系统、完施工技术面临的巨大挑战.国外一些发达国家如限，使得施工安全、工期和成本之间难以很好地协 浅的地下工程（隧道、车站）已成为必然，也是现代善的施工方法，国内可参考的经验、标准、规范有瑞典、挪威、类地利以及韩国、日本等先后建设了一调.重庆五路口车站开挖方法的比选和优化，其开批特大断面隧道，并正朝着特大断面扁平趋势发挖后实践证明效果比较理想，对于同类型特大断面
京、广州、上海等大城市建设较多，常见方法有：双1工程概况
侧壁导坑法、CD或CRD工法、台阶法或组合方法.重庆轨道交通6号线二期工程是连接主城与北其出发点是尽可能地借助施工方法将工程大化为碚区的主要线路.五路口站为地下暗挖双层岛式小，从而快速沿开挖轮廊形成封闭或半封闭的承载车站，场地周边城市道路四通八达，道路狭窄且车流量较大，交通繁忙，沿街为大量8层居民楼.场地地层为第四系全新统及保罗系中统砂溪庙组地层， 成互层关系，润室围岩以妙质岩为主，综合判定为IⅣ级和V级围岩.洞顶最大埋深为14m，其中岩
层最薄处不足4m.五路口车站主体结构最大开挖断面宽20.59m，高18.09m，暗挖最大断面面积计方法可行：有类似工程的案例：安全性高.②缺面，采用复合式衬础.
2工程难点
1）地质条件差五路口车站原地貌呈北南向狭长沟谷，沟谷多为生活、工业垃圾和土石回填.少，成本较低.②缺点开挖面增大，安全风险其地层主要以杂填土、黏土、砂质泥岩和砂岩为主，砂质泥岩和砂岩星不等厚互层.围岩级别判定为IV级和V级.
2）断面大、埋深浅、覆跨比小车站埋深14~16m，跨度为20.59m，属典型的超浅埋、特大断面隧道.由于其跨度大、断面大、覆跨比小，施工过程中上覆土体极易失稳，因此其施工方法、施工步序的选择及施工过程中的变形控制等难度都非常大.
3）工程所处周边环境差、工期紧张车站处于重庆市繁华的商业步行街，高楼林立，需要下穿高层建筑，隧道拱顶上方及两侧地下管线密布、纵横交错（且勤察资料不全），地面部分建筑年久失修，要求地表沉降≤3cm.且夜间施工受限，工期非常紧张.
3车站随道开挖方法比选和优化
3.1优化原因及优化方法
五路口车站原设计开挖方法为双侧壁导坑法施工，主要原理是将特大断面分上、下2个断面，分别通过设置上、下2个施工通道，采用先上后下，分 段、分部开挖支护的方式进行施工.对于此种方法，结合类似工程的经验，由于其施工中存在工序较为复杂、各分部施工相互干扰大、施工进度慢等过理论分析和研究，针对双侧壁导坑法进行改进. 问题，无法满足该车站总体工期的要求.因此，经改进的主要思路是在原双侧壁导坑法的基础上，将受力体系进行简化和转换，并将中间岩柱上半部分变为临时型钢支撑，临时仰拱变为临时横向水平支撑，形成封闭结构，各分块以台阶法方式进行开挖施工，从面可以相继形成方法2和方法3，3种开挖 方法如下.
1）方法1原设计双侧壁导坑法.
2）方法2上断面采用台阶法分部开挖，并设置竖向临时型钢支撑：下断面采用中、下两个台阶法施工，将其称为台阶分部临时支撑法.
3）方法3上断面采用台阶法分部开挖，并设置竖向临时型钢混凝土立柱和水平钢支撑：下断面采用部分双侧壁导坑法进行开挖，将其称为台阶临时支撑法部分双侧壁法.
3.23种开挖方法施工步序和特点对比
1）双侧壁导坑法①优点专家反复论证，设长；临时支撑材料用量大，工程成本较高.
2）台阶分部临时支撑法①优点鲍工工序明显减少：施工干扰减少，工期缩短；临时支撑用量加大.
3）台阶临时支撑法部分双测壁法①优点施工工序减化：施工干扰减少；工期有所减短；增设钢支撑，改善受力体系，提高了安全储备，降低安 全风险.②缺点施工临时支撑用量较多，投人材料费用较高.
3种开挖方法的施工步序如图1所示.
图13种开挖方法施工步序Fig. 1 Construction sequence of thethree excavation methods
进度台阶分部临时支撑法施工步序（6个）最少， 从以下几个方面对3种方法进行比较：①工程进度优势最大：面双侧壁导坑法步序（12个）最多，进度最慢：②工程投人台阶临时支撑法成本最低：③安全风险控制双侧壁导坑法和台阶临时支撑法部分双侧壁法措施上可控.
3.33种施工方法的有限分析和对比
对3种施工方法采用ANSYS/LS-DYNA软件建立仿直模型，用有限元法进行数值分析，模型材料计算参数如表1所示，计算结果如表2所示.
撑部分双侧壁法在拱顶变形和地表最大沉降均 从表2可以看出，双侧壁导坑法和台阶临时支施工控制值3.0cm的要求，需要施工中进一步采取措施进行加固，控制变形.因此，采用台阶临时支撑部分双侧壁法进行
Table 1Calculation parameters of model material
表1模型材料计算参数
重度 弹性模量 内率类别 (kNm-²) GPs E/ 怕松比 p/() 擦免 聚力 c/MPsV级图岩 21.0 2.0 0.30 0.4情杆加图区 26.0 5.0 0.20 45 30 0.6喷射湿极土 钢支豫混极土柱 26.0 25.0 30 18 0.25 0.27 " -衬额 25.5 30 0.18
表2最大拱顶变形和地表沉降
and the maximum greund settlement 拱腰最大变形 地表最大沉降 em开挖方法 线工计算值 控制值 计算值 控别值1 联壁导坑法 台阶分部临时 1.8 3.0 1.1 3.02 支撑法 3.3 3.0 2.6 3.0都分双侧 台阶族时支撑 2.2 3.0 1.5 3.0壁法
施工，从理论计算分析是可行的.
4工程监测
部分双侧壁法进行开挖，施工过程中严格对拱顶 重庆地铁五路口车站隧道采用台阶临时支撑沉降和地表沉降进行监控测量，拱顶沉降测点沿隧道轴线方向5~10m布置，地表沉降测点沿垂直隧道轴线方向布置.现场监控测量情况如表3所示，并与理论计算结果比较，可以看出，结果基本相近， 因此，计算结果可以作为指导施工和选择施工方案
（上接第75页）
参考文献：
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的依据.
5结语
参考文献：
Table 3 Monitoring results 表3工程监测结果
整控指标 实测值 理论计算值 整值拱顶最大沉降值 地表最大沉降值 24 1.8 2.2 1.5 -0.2 0.3
通过对重庆地铁浅埋特大断面隧道车站开挖方法的比选和优化，可以得出以下结论.
1)3种开挖方法有各自优缺点，但就本工程面言，双侧壁导坑法施工工序多、相互干扰大，面且工期长、成本较高，不适合本工程；面采用“台阶临时 支撑部分双侧壁法”，从安全、进度和成本角度分析更为合理，而且实际效果良好.
2）对于地质条件较好的情况，采用台阶分部临时支撑法，在工期和成本上更为有利，应当考虑进 行比选.
3）通过数值模拟和现场实测分析，“台阶临时支撑部分双侧壁法”还可以从开挖的进尺、上下台阶掌子面的距离、型钢支撑等方面进行优化和调整，以提高施工安全水平和降低工程成本.
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