城市地铁车站往往属于超大断面隧道,埋深浅,所处环境复杂,暗挖施工难度大。特别是在土岩组合地层中进行地铁车站建设,隧道拱顶通常位于上部软弱土层中,成拱效应和自稳能力较差,容易诱发地表过大沉降,进而诱发地面建筑和地下构筑物开裂破损甚至倒塌。因此,开展超大断面地铁车站暗挖施工方案优选分析及工程应用研究对于实际工程问题的解决具有非常重要的意义。贵阳市轨道交通2号线省医站处于典型的“土岩组合”地层,论文以此为工程背景,采用数值模拟以及现场监测的研究方法对其暗挖施工方法的优选、优化以及超前预支护方案的确定进行了深入研究,主要取得以下研究成果:(1)归纳分析了车站暗挖施工的重难点问题,初步确定了施工方案。分别从设计概况、周边环境和工程水文地质等多方面对省医站做了详细总结,归纳分析了车站暗挖施工的重难点问题。在此基础上,对单拱无柱暗挖车站主要施工方法进行了阐述、评价和初选,总结了常用的超前预支护方法并结合工程特点对其进行了优选,初步确定了叠合初支拱盖法结合超前大管棚注浆预支护开挖的施工方案。(2)建立省医站三维开挖地质模型,探究并比较了不同施工方法下围岩和支护结构的力学响应,确定了最优施工方法。利用Midas GTS NX软件建立了省医站三维开挖地质模型,分别模拟了叠合初支拱盖法、双侧壁导坑法、CRD法和环形开挖预留核心土法等四种施工方法的开挖全过程,探究并比较了无预支护条件下不同施工方法围岩和支护结构的力学响应,综合施工工期、建设成本等要素确定了叠合初支拱盖法为最优施工方法。(3)提出叠合初支拱盖法施工顺序的优化方案,总结了优化方案的明显优势并借助有限元软件探究了其安全性与可行性。基于叠合初支拱盖法的核心思想及其开挖所引起的地层沉降特性,提出提前施做加强初支而后开挖中导洞的施工顺序优化方案并总结了优化方案在确保施工安全、缩短建设工期以及降低工程造价等方面的巨大优势,然后进一步地从开挖力学响应角度对优化方案与原设计方案进行了对比分析,明确了优化方案的安全性与可行性。(4)采用数值模拟的方法探究了管棚注浆预支护的加固效果,论证了其作用效应。针对省医站拱部红黏土入侵厚度大、容易诱发大变形甚至塌陷的问题,采用数值模拟的研究方法,对初步确定的超前大管棚注浆预支护方案的作用效应进行了研究,分析了其沉降控制效果、支护结构安全性以及管棚受力特性,确定管棚注浆预支护体系能够有效控制沉降并提高支护结构安全系数,保证了施工安全。