特大断面超浅埋暗挖地铁车站隧道施工技术研究

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1、ll问题的提出二十一世纪是地下工程的世纪，随着中国经济的飞速发展和城市化进程的加速，地铁在城市交通中所占的份额将越来越大，各大中城市如北京、上海、广州、深圳、南京、重庆等城市都制定了中远期地铗线网规划，预期形成完善的快速轨道交通网络。：墓i囊i量誉囊蚕西黧‘。萼黪譬饕鬻鬻燃藿德卧⋯旧喇⋯·E⋯j#’，．，-⋯81t’^v撙图l_1重庆市区轨道交通线网规划翻～愀以重庆为例，如图1．1。为了实现党中央确定的“努力把重庆建设成为长江上游的经济中心"的战略目标，适应西部大开发和加快城市化进程的需要，满足社会、经济发

2、展和市民出行的需求，根据重庆主城区两江环抱、山高坡陡、道路曲折的特殊地理环境，多中心组团式城市结构特点，重庆市要逐步建成城市快速轨道交通系统网络，形成以快速轨道交通为骨干的现代化都市客运交通体系，为2616平方公里主城区的建设和发展创造条件，为城市经济总量增长提供新的空间。轨道交通发展规划的总目标是——用20年时间，建设300公里轨道交通线路，形成覆盖中心城区衔接主城区各外围组团的快速轨道交通网络，规划建设好60个交通枢纽，带动周边区域开发建设，为600万以上城市人口提供方便快捷舒适的服务，推动城市化进程。

3、总体布局为——六线一环。以渝中半岛为中心，沿城市发展轴向六方辐射(北部新区、江南经济开发区、西南工业区、西北科教文化区、东部发展区、渝西经济区)。结合重庆市提出的富民兴渝，建成长江上游经济中心三阶段目标，新的轨道交通规划分三步实施：(1)第一步：2005年，完成骨干线路重大项目前期准备，为构建中心城区轨道交通主骨架打好基础。2005年，轨道交通较新线(18公里)全线通车，新开工轨道交通线路2条。轨道交通三号线二塘——龙头寺项目，地铁一号线朝天门——沙坪坝项目。(2)第二步：2010年，建成中心城区轨道交通骨

4、干线三条，形成经济中心城市大运量轨道交通基本框架。建成运营一、二、三号线工程，新开工地铁四号线石桥铺——长生项目等。(3)第三步：2020年前后，六条骨干线全部建成，新开工各延伸线，进一步强化经济中心城市对周边城市的聚集、辐射作用。(4)十年发展计划：以上到2010年运营和建设的4条线总长96公里，工程建设总投资403亿元。建成投运后，可形成中心城区大字型轨道交通主骨架，衔接全部对外机场、港口、火车站、东西南北方向长途客车站、市内大型文体设施，日运量可达百万人次以上，市民生活与出行质量以及城市交通环境和城市

5、形象将得到极大的改善，并将带动沿线房地产、建筑业及其它产业的发展，为城市社会发展和经济增长作出新贡献。在重庆市区轨道交通线路规划图中，结点车站和地铁区间穿越段数目挺多，这样大跨、大断面地铁车站数目增多，这对地铁的设计和施工提出了挑战。城市有轨交通系统由于受环境的限制，修建大断面浅埋隧道是不可避免的。特别是近几年，在建筑物密集和交通繁忙的城市中心区，出现了大量大断面浅埋地下工程，如北京地铁西单车站、德国波鸿铁路的地下火车站等。另外目前一些客运专线也修建了大断面浅埋隧道，例如郑西客运专线上的大断面隧道，因此，研

6、究大断面浅埋隧道施工技术有着重要的意义。在大断面浅埋隧道施工中，如何认识隧道断面开挖过程中的沉降、变形规律，应力、应变分布规律，以及采取相应的措旌控制开挖过程中的沉降、变形等。本2文在吸收国内外大断面浅埋隧道和地下工程的成功经验的基础上，依托重庆轨道交通三号线红旗河沟车站隧道工程，摸清隧道断面施工过程中围岩等的响应关系，分析各方面的影响因素，对施工工法及其力学行为做一些基本性的探讨，以期能为今后类似隧道工程修建提供参考。1．2问题的研究现状1．2．1大断面地铁隧道施工技术的国内外研究现状所谓大断面隧道，可以

7、参照日本和国际隧道协会的相关划分标准。见表1．1和表1．2【¨。表1．1日本隧道断面划分标准表1．2国际隧道协会隧道断面划分标准划分净空断面积(m2)超小断面小断面中等断面大断面超大断面<3．13．0～10．010．050．050．0100．0>100．0大断面隧道主要应用于公路隧道、地铁车站、地铁渡线段、海底隧道、地下厂房、地下停车场等对洞室横向空间要求较高的地下建筑物中。为提高隧道空间的利用率，大断面隧道多采取扁平的断面形式。所以，与近于圆形的双车道隧道相比，在力学上有其独有的特征。(1)开挖后的围岩应

8、力集中的程度更大对于圆形隧道，在弹性介质、静水压力场中，开挖后隧道围岩中最大主应力3为原岩应力的2倍，而对于扁平的大断面隧道而言，开挖后最大主应力在侧压力系数K=I时为原岩应力的3倍，K=0．7时的4倍；(2)隧道底脚处应力集中过大，必须有较高的地基承载力(3)拱顶难以稳定(4)有较大的松弛地压由于开挖跨度大，要求围岩成拱的厚度大，在浅埋条件下无法成拱，会产生大的围岩松弛压力(5)支护结构的承载力相对较小由于跨度