在近几年大规模的城市轨道交通建设中,城市地铁以其运载量大、准时、不占用地面空间等优点广受人们喜爱。据统计,仅2018年新增地铁里程就超过了1000公里,随之而来地铁建设中埋深浅、断面大、地质条件复杂等困难成了专家学者们重点关注的问题。因此,在持续的爆破施工及开挖卸荷的影响下,研究如何既能减小地表沉降保证施工安全,又能加快施工进度,不但在学术领域具有很高的价值,同时在实际的城市地铁建设中具有重要的工程意义。本文以青岛地铁4号线错埠岭车站超大断面浅埋暗挖隧道为研究对象,该隧道采用双层初支拱盖法进行施工,使用了BIM技术对隧道模型进行三维展示。在理论分析中通过基于实测数据的线性回归分析,推导出适合于错埠岭车站特殊地质的沉降槽宽度系数i和地层损失率Vi,继而得出可以在青岛地区使用的Peck修改公式。并对导致地表沉降的因素进行了逐一分析,将其中影响最大的拱顶沉降进行了沉降预测公式的推导,通过实测数据验证了公式的合理性。运用MIDAS/GTS/NX有限元分析软件模拟施工全过程,分析在导洞开挖每一步地表沉降、隧道内部位移和围岩力学效应。将模拟结果与实测数据进行对比,通过模拟找到施工过程最薄弱的环节,并进行相应加固措施。通过设计三组数值模拟进行对比,从施工工艺的角度找到控制地表沉降和加快施工进度的方法,并将改进方法的可行性和适用性进行了叙述。本文得出的主要研究结论如下:(1)通过对大量国内外关于地表沉降的文献进行阅读分析,总结出了大断面浅埋暗挖隧道引起地表沉降的原因和施工中可能遇到的困难。应用BIM技术建立隧道三维模型进行展示,并将超前地质预报作为研究地下空洞和裂隙对地表沉降影响的重要手段。(2)结合实测数据对地表沉降进行理论分析,推导出适合青岛地质的Peck修改公式,其中沉降槽宽度系数i=6.57,地层损失率Vi=0.54%。在拱顶沉降预测分析中基于实测数据推导出沉降预测公式。在地表和拱顶沉降差异分析中,将拱顶沉降作为地表沉降因素之一,除此之外还有降水固结、地层损失和地下抽排水等因素都不同程度造成了地表沉降,对比分析了地表沉降和建筑物沉降差异的原因。(3)本文选取青岛地铁4号线中隧道埋深较浅、隧道断面大及周围建筑物多的监测数据完善的区段作为研究的目标区域,利用MADIS/GTS/NX有限元分析软件建立了宽120m,高100m,开挖长度60m的三维数值模型。完全按照施工工序对双层初支拱盖法隧道进行三维动态模拟,并分析了每个导洞开挖过程中隧道位移、应力和塑性区大小及分布的变化情况及其对地表沉降的影响,得到施工过程中沉降量最大的阶段就是上导洞开挖时期,其最大地表沉降和拱顶沉降量分别为16mm和19mm,将模拟数据与实测数据进行曲线对比分析,得到了相同的沉降趋势和相近的沉降大小。(4)构建了三组不同工况的数值分析模型,分别为:初支滞后施工三步、不同导洞开挖顺序、双层双侧壁导坑法与实际方案进行对比研究。研究结果表明:初支滞后施工情况下会极大的影响上断面导洞开挖时的地表沉降量,使沉降数据增加了20%,但是对整个施工工期影响较小;改变导洞开挖顺序虽可以缩短工期,但是增加沉降量且开挖核心土会造成两侧土体应力集中;改用双层双侧壁导坑法在沉降控制方面是最优选择,但是会极大增加工期,不利于地铁大规模快速推进。