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摘 要：在城市地铁施工过程中，地铁车站往往具有断面大，埋深浅，施工难度大，施工力学性能复杂，施工周期长的特点。地铁车站的开挖引起的隧道围岩的扰动和地表沉降，对隧道和周边建筑物的稳定性造成影响。为保证车站施工的安全，选择合理的施工工法，本文结合实例对浅埋暗挖特大断面地铁车站施工工法进行分析，并进行对比，可供参考！
关键词：地铁车站;浅埋暗挖;施工方法;计算工况
近年来，随着城市地铁的快速发展，地铁车站普遍采用浅埋暗挖法施工。该站常具有断面大、埋藏浅、地质条件复杂、自稳性差等特点。在施工过程中选择合适的施工方法，以保证隧道结构的安全和周围建筑物的稳定，是一个热点问题。
1 工程概况
地铁站全长217.8 m，设置为露天、地下开挖相结合的地下车站。地下开挖段长度165.2 m。本站采用地下二层岛站、单拱大断面、复合衬砌、双面墙掘进法。根据地面地质调查和钻探，勘察区裸露地层可自上而下分为第四系全新世充填土层、残积洪积粉质黏土和侏罗系中沙溪庙组沉积岩层。岩体相对完整，地下水主要为基岩裂隙水和松散层孔隙水。
2 浅埋暗挖特大断面地铁车站施工工法
浅埋暗挖法作为一种造价低、对地面交通影响小、施工灵活的施工方法，在城市地铁和市政隧道中得到了廣泛的应用。目前，根据工程地质条件，超大断面地铁车站单拱浅埋暗挖法主要有台阶法、中墙法（CD法）、跨中墙法（CRD法）、双侧墙导坑法等。
2.1 台架法
台阶法按台阶长度可分为长台阶法、短台阶法和超短台阶法。长台阶法上下段间距较大，根据实际情况，上台阶长度（L）一般大于孔径（d）的5倍，短台阶法上下段间距较小，上台阶长度一般控制在孔径的1.0～5.0倍。根据断面的大小，围岩的特点以及对于变形的控制等，台阶法可以分为上下台阶法，三台阶法等，其中三台阶法可以分为三台阶五步法，三台阶七步法等。
2.2 CRD方法
CRD法是在CD法的基础上增设临时仰拱，采用两侧交叉开挖，分步封闭的施工方法。大断面隧道施工时，根据隧道断面尺寸和工程条件，自上而下分为两至三段。开挖中墙一侧，各部位初期支护，及时封闭临时仰拱。然后开挖另一侧，及时支护并封闭临时仰拱。
2.3 双侧导坑法
双侧导坑法是在新奥法施工理念基础上发展起来的一种隧道开挖方法。双侧壁导坑法施工时，先开挖左右导坑，后开挖中心心土。各部位分别开挖进尺，并立即实施初期支护，尽快封闭各部位。基本原则是将工作面分为三部分分别进行开挖和初期支护。
3 计算工况
通过数值模拟分析了三种开挖方法：
工况1：三步法;上台阶、中台阶、下台阶依次开挖。各部位单独开挖后，应及时进行初支护。上下台阶法可用于较好的Ⅲ～Ⅳ级围岩，对于V～VI级围岩或大断面，如三台阶五步法、三台阶七步法等，常采用多台阶开挖。
工况2：CRD法，依次开挖左先导坑，然后开挖右侧土。各部位单独开挖后，及时实施初期支护。在CRD法施工过程中，通过增设临时仰拱，使各导洞快速封闭成环形;但CRD法施工过程复杂，临时支护施工和隔墙拆除困难，进度缓慢，难度大。一般情况下，大断面隧道围岩好，地表沉降严格，一般采用CRD法。
工况3：每部分开挖后，依次采用双面掘进法、开挖左侧掘进、右侧掘进、中墙掘进心土，并及时进行初支护。该方法主要适用于地质条件差、跨度大、地表沉降控制严格的大跨度隧道。采用双面掘进法，可以有效控制围岩变形和地表沉降，保持巷道工作面稳定性和施工安全。但双面掘进法施工速度慢，施工成本高，施工过程复杂，在上心土开挖过程中，工作面处于两侧飞扬状态，施工安全风险系数大，风险大，安全防护成本高，施工工艺要求高。
4 三种施工方法对比分析
4.1 地表沉陷分析
结果表明：（1）两种施工方法下地表沉降分布规律基本一致，呈对称分布，沉降值从隧道中心线向两侧逐渐减小并趋于稳定;（2）结果表明，地表沉降最大值出现在隧道中心线，数值表现为三步法（8.65 mm）>CRD法（7.40 mm）>双侧导坑法（4.93 mm）;（3）在本次数值模拟中，隧道埋深较浅，约12 m。因此，对地表沉降影响明显，形成明显的沉降槽，沉降槽宽度约40 m。
4.2 围岩位移分析
分别采用三种工况的条件下，10 m 断面各监测点的位移如图1所示。
根据位移云图，三种工况下围岩位移分布基本相同。水平位移主要集中在边墙位置，竖向位移主要是拱顶的
竖向位移和仰拱的隆起。三种施工方法下，三步法围岩位移最大，拱顶竖向位移-21.31 mm，侧墙水平位移9.16 mm;CRD法围岩位移次之，拱顶竖向位移-12.59 mm，侧墙水平位移5.50 mm;双侧导坑法围岩位移最小，拱顶竖向位移-7.86 mm，侧墙水平位移5.08 mm。对比分析表明，双侧导坑法控制围岩变形效果最好，CRD法次之，三步法效果最差。
4.3 衬砌应力分析
结果表明，三种施工方法二次衬砌最大主应力分布基本一致，即仰拱内侧最大主应力较大，仰拱外侧三个测点次之，拱顶内侧和拱顶外侧依次减小;结果表明，各测点的最大主应力最小，更有利于结构的安全;三步法仰拱内最大主应力为0.95 MPa，小于C40混凝土的抗拉强度;三种施工方法的二次衬砌应力值较小，二次衬砌主要作为安全储备。
5 总结
针对浅埋暗挖超大断面地铁车站，通过数值分析方法，对三种常用方法的围岩位移和支护结构应力进行了分析，得出以下结论。
（1）两步法、CRD法和双侧导坑法引起的围岩变形逐渐减小，双侧导坑法对围岩变形的控制效果最好。
（2）地表沉降呈左右对称分布。隧道较浅，对地表沉降影响较大。沉降槽宽度约40 m，双侧导坑法地表沉降最小。
（3）双侧导坑法喷射混凝土的最大主应力和二次衬砌的最大主应力相对最小，更有利于结构的稳定。
参考文献：
[1]王德荣.浅埋暗挖法在地铁建设中的应用分析[J].中国标准化，2019（2）：114-115.
[2]高俊涛.浅埋暗挖技术在地铁隧道施工中的应用要点分析[J].建材与装饰，2018（10）：304-305.
[3]崔光耀，王李斌，荆鸿飞.上硬下软地层铁路大断面隧道施工方法优选 [J].铁道建筑，2019，59（7）：73-76.
[4]李云刚.软岩大断面浅埋暗挖隧道施工工法比选数值分析[J].水利与建筑工程学报，2017，15（1）：157-160.
关键词：地铁车站;浅埋暗挖;施工方法;计算工况
近年来，随着城市地铁的快速发展，地铁车站普遍采用浅埋暗挖法施工。该站常具有断面大、埋藏浅、地质条件复杂、自稳性差等特点。在施工过程中选择合适的施工方法，以保证隧道结构的安全和周围建筑物的稳定，是一个热点问题。
1 工程概况
地铁站全长217.8 m，设置为露天、地下开挖相结合的地下车站。地下开挖段长度165.2 m。本站采用地下二层岛站、单拱大断面、复合衬砌、双面墙掘进法。根据地面地质调查和钻探，勘察区裸露地层可自上而下分为第四系全新世充填土层、残积洪积粉质黏土和侏罗系中沙溪庙组沉积岩层。岩体相对完整，地下水主要为基岩裂隙水和松散层孔隙水。
2 浅埋暗挖特大断面地铁车站施工工法
浅埋暗挖法作为一种造价低、对地面交通影响小、施工灵活的施工方法，在城市地铁和市政隧道中得到了廣泛的应用。目前，根据工程地质条件，超大断面地铁车站单拱浅埋暗挖法主要有台阶法、中墙法（CD法）、跨中墙法（CRD法）、双侧墙导坑法等。
2.1 台架法
台阶法按台阶长度可分为长台阶法、短台阶法和超短台阶法。长台阶法上下段间距较大，根据实际情况，上台阶长度（L）一般大于孔径（d）的5倍，短台阶法上下段间距较小，上台阶长度一般控制在孔径的1.0～5.0倍。根据断面的大小，围岩的特点以及对于变形的控制等，台阶法可以分为上下台阶法，三台阶法等，其中三台阶法可以分为三台阶五步法，三台阶七步法等。
2.2 CRD方法
CRD法是在CD法的基础上增设临时仰拱，采用两侧交叉开挖，分步封闭的施工方法。大断面隧道施工时，根据隧道断面尺寸和工程条件，自上而下分为两至三段。开挖中墙一侧，各部位初期支护，及时封闭临时仰拱。然后开挖另一侧，及时支护并封闭临时仰拱。
2.3 双侧导坑法
双侧导坑法是在新奥法施工理念基础上发展起来的一种隧道开挖方法。双侧壁导坑法施工时，先开挖左右导坑，后开挖中心心土。各部位分别开挖进尺，并立即实施初期支护，尽快封闭各部位。基本原则是将工作面分为三部分分别进行开挖和初期支护。
3 计算工况
通过数值模拟分析了三种开挖方法：
工况1：三步法;上台阶、中台阶、下台阶依次开挖。各部位单独开挖后，应及时进行初支护。上下台阶法可用于较好的Ⅲ～Ⅳ级围岩，对于V～VI级围岩或大断面，如三台阶五步法、三台阶七步法等，常采用多台阶开挖。
工况2：CRD法，依次开挖左先导坑，然后开挖右侧土。各部位单独开挖后，及时实施初期支护。在CRD法施工过程中，通过增设临时仰拱，使各导洞快速封闭成环形;但CRD法施工过程复杂，临时支护施工和隔墙拆除困难，进度缓慢，难度大。一般情况下，大断面隧道围岩好，地表沉降严格，一般采用CRD法。
工况3：每部分开挖后，依次采用双面掘进法、开挖左侧掘进、右侧掘进、中墙掘进心土，并及时进行初支护。该方法主要适用于地质条件差、跨度大、地表沉降控制严格的大跨度隧道。采用双面掘进法，可以有效控制围岩变形和地表沉降，保持巷道工作面稳定性和施工安全。但双面掘进法施工速度慢，施工成本高，施工过程复杂，在上心土开挖过程中，工作面处于两侧飞扬状态，施工安全风险系数大，风险大，安全防护成本高，施工工艺要求高。
4 三种施工方法对比分析
4.1 地表沉陷分析
结果表明：（1）两种施工方法下地表沉降分布规律基本一致，呈对称分布，沉降值从隧道中心线向两侧逐渐减小并趋于稳定;（2）结果表明，地表沉降最大值出现在隧道中心线，数值表现为三步法（8.65 mm）>CRD法（7.40 mm）>双侧导坑法（4.93 mm）;（3）在本次数值模拟中，隧道埋深较浅，约12 m。因此，对地表沉降影响明显，形成明显的沉降槽，沉降槽宽度约40 m。
4.2 围岩位移分析
分别采用三种工况的条件下，10 m 断面各监测点的位移如图1所示。
根据位移云图，三种工况下围岩位移分布基本相同。水平位移主要集中在边墙位置，竖向位移主要是拱顶的
竖向位移和仰拱的隆起。三种施工方法下，三步法围岩位移最大，拱顶竖向位移-21.31 mm，侧墙水平位移9.16 mm;CRD法围岩位移次之，拱顶竖向位移-12.59 mm，侧墙水平位移5.50 mm;双侧导坑法围岩位移最小，拱顶竖向位移-7.86 mm，侧墙水平位移5.08 mm。对比分析表明，双侧导坑法控制围岩变形效果最好，CRD法次之，三步法效果最差。
4.3 衬砌应力分析
结果表明，三种施工方法二次衬砌最大主应力分布基本一致，即仰拱内侧最大主应力较大，仰拱外侧三个测点次之，拱顶内侧和拱顶外侧依次减小;结果表明，各测点的最大主应力最小，更有利于结构的安全;三步法仰拱内最大主应力为0.95 MPa，小于C40混凝土的抗拉强度;三种施工方法的二次衬砌应力值较小，二次衬砌主要作为安全储备。
5 总结
针对浅埋暗挖超大断面地铁车站，通过数值分析方法，对三种常用方法的围岩位移和支护结构应力进行了分析，得出以下结论。
（1）两步法、CRD法和双侧导坑法引起的围岩变形逐渐减小，双侧导坑法对围岩变形的控制效果最好。
（2）地表沉降呈左右对称分布。隧道较浅，对地表沉降影响较大。沉降槽宽度约40 m，双侧导坑法地表沉降最小。
（3）双侧导坑法喷射混凝土的最大主应力和二次衬砌的最大主应力相对最小，更有利于结构的稳定。
参考文献：
[1]王德荣.浅埋暗挖法在地铁建设中的应用分析[J].中国标准化，2019（2）：114-115.
[2]高俊涛.浅埋暗挖技术在地铁隧道施工中的应用要点分析[J].建材与装饰，2018（10）：304-305.
[3]崔光耀，王李斌，荆鸿飞.上硬下软地层铁路大断面隧道施工方法优选 [J].铁道建筑，2019，59（7）：73-76.
[4]李云刚.软岩大断面浅埋暗挖隧道施工工法比选数值分析[J].水利与建筑工程学报，2017，15（1）：157-160.