盾構(gòu)法與淺埋暗挖法結(jié)合修建地鐵車站施工過程動態(tài)數(shù)值分析——以北京地鐵4號線為例

陳 峰（中鐵建國際集團(tuán)阿爾及利亞公司，北京 100855）

盾構(gòu)法與淺埋暗挖法結(jié)合修建地鐵車站施工過程動態(tài)數(shù)值分析——以北京地鐵4號線為例

陳 峰
（中鐵建國際集團(tuán)阿爾及利亞公司，北京 100855）

摘要：為避免車站和區(qū)間盾構(gòu)隧道施工在“時空”方面的矛盾，充分發(fā)揮盾構(gòu)的使用效率，同時減少車站施工中管線遷改、拆遷、征占地、交通倒改等工作，可采用盾構(gòu)法與淺埋暗挖法結(jié)合修建地鐵車站。以北京地鐵4號線暗挖車站建設(shè)為背景，采用FLAC 3D軟件對采用盾構(gòu)法與淺埋暗挖法結(jié)合修建地鐵車站的施工過程進(jìn)行動態(tài)模擬分析。分析結(jié)果表明：施工過程中管片結(jié)構(gòu)及周圍環(huán)境均處于安全狀態(tài)，工程風(fēng)險(xiǎn)可控。

關(guān)鍵詞：盾構(gòu)法；淺埋暗挖法；地鐵車站；數(shù)值模擬

0　引言

隨著城市地鐵建設(shè)的高速發(fā)展，盾構(gòu)法施工以其高效、快速、安全的優(yōu)點(diǎn)，已成為一種必不可少的地下施工通用技術(shù)。目前，盾構(gòu)技術(shù)已成功應(yīng)用于鐵路區(qū)間隧道、引水隧道、排污隧道及公路越江隧道等不同地下結(jié)構(gòu)物的施工［1－4］。但在軌道交通建設(shè)中，盾構(gòu)施工往往受控于車站線位、接線條件及總體工籌等邊界條件，產(chǎn)生盾構(gòu)過站效率問題，嚴(yán)重影響和制約了這種高效技術(shù)設(shè)備的發(fā)揮和應(yīng)用。

通常，盾構(gòu)過站采用2種方案。1）盾構(gòu)從始發(fā)井推進(jìn)至目標(biāo)車站后，由接收井吊出并轉(zhuǎn)場至下一區(qū)間繼續(xù)掘進(jìn)；2）對有過站條件的車站可拖拉盾構(gòu)過站或平行過站，繼續(xù)下一個區(qū)間掘進(jìn)。其中，盾構(gòu)拖拉過站，曹洋［5］在北京地鐵俸伯站—順義站—石門站建設(shè)中，將盾構(gòu)主機(jī)與后配套分離分別過站，即主機(jī)采用小車油缸推頂、后配套采用導(dǎo)軌平推過的順義車站（標(biāo)準(zhǔn)雙柱雙跨）；盾構(gòu)平行過站時，可充分發(fā)揮盾構(gòu)使用效率，減少附屬結(jié)構(gòu)、交通疏解等工程量。結(jié)合淺埋暗挖構(gòu)筑車站，可充分發(fā)揮淺埋暗挖施工擾動小、拆遷量小及環(huán)境控制好的優(yōu)勢，保證區(qū)間、車站平行施工。張新金等［6］通過數(shù)值計(jì)算手段提出采用盾構(gòu)法與淺埋暗挖法結(jié)合建造地鐵車站站廳時暗挖隧道二次襯砌施作時機(jī)。

總體而言，2種過站方法都需要將主機(jī)與車架斷

開后過站，造成區(qū)間與車站施工在速度和組織上的矛盾。即盾構(gòu)利用率低、頻繁拆裝、調(diào)頭，以及在區(qū)間隧道內(nèi)窩工嚴(yán)重等現(xiàn)象，使盾構(gòu)法施工速度快的優(yōu)勢得不到發(fā)揮，同時可能帶來較大的工期風(fēng)險(xiǎn)，大大制約了該技術(shù)在地鐵工程中的應(yīng)用［7］。

因此，盾構(gòu)先行過站結(jié)合淺埋暗挖法擴(kuò)挖構(gòu)筑地鐵車站，可較大程度保證施工工期、減小對周邊環(huán)境的影響、充分發(fā)揮盾構(gòu)勞動強(qiáng)度低、自動化程度高的優(yōu)勢，大大提高盾構(gòu)長距離應(yīng)用和規(guī)模效益，減小車站（線間距）規(guī)模。

淺埋擴(kuò)挖涉及應(yīng)力轉(zhuǎn)換且工序繁多，施工工藝復(fù)雜，施工難度大、風(fēng)險(xiǎn)高，可供借鑒的工程實(shí)例少。本文采用FLAC程序?qū)囌臼┕と^程進(jìn)行動態(tài)數(shù)值模擬，分析車站及管片結(jié)構(gòu)的應(yīng)力場、位移場及地表環(huán)境的動態(tài)響應(yīng)規(guī)模，據(jù)以制定和優(yōu)化施工步序及提出合理施工控制措施。

1　車站概況及設(shè)計(jì)方案

1.1工程地質(zhì)概況

北京地鐵4號線角門北路站（現(xiàn)馬家堡站）兩端接站角門西站和北京南站，為地下二層島式暗挖車站，有效站臺長120 m，線間距23 m，共分布3個出入口。車站斷面為橢形大斷面，高10.364 m，跨度14.164 m，平均覆土4.3 m左右。根據(jù)總體工籌安排，站端兩側(cè)區(qū)間共計(jì)長約3 km，均采用盾構(gòu)法掘進(jìn)。為充分發(fā)揮盾構(gòu)掘進(jìn)效率、減少盾構(gòu)進(jìn)出井工序，兼顧車站建筑功能布置要求，將盾構(gòu)區(qū)間隧道作為永久車站的一部分，即采用兩管盾構(gòu)直接掘進(jìn)過站，繼而擴(kuò)挖暗挖隧道，構(gòu)筑島式車站。

車站所在的地層無承壓水，僅見涼水河局部潛水，從上到下依次是①雜填土層、②－1粉質(zhì)黏土、②－2粉質(zhì)黏土與砂質(zhì)粉土互層、②－3粉細(xì)砂和③卵石圓礫層。土層物理力學(xué)參數(shù)見表1。

表1　土層物理力學(xué)參數(shù)Table 1 Physical and mechanical parameters of ground

1.2車站結(jié)構(gòu)形式

車站結(jié)構(gòu)形式為島式，車站平面布置見圖1，橫斷面見圖2。盾構(gòu)管片外徑為6 m，內(nèi)徑為5.4 m，管片厚度為0.3 m，寬度為1.2 m。

圖1　車站平面布置（單位：mm）Fig.1 Plan layout of the Metro station（mm）

圖2　車站橫斷面（單位：mm）Fig.2 Crosssection of the Metro station（mm）

2　施工過程仿真

2.1計(jì)算范圍及單元類型

采用有限差分程序FLAC 3D進(jìn)行仿真，考慮到尺寸效應(yīng)帶來的計(jì)算誤差，模型計(jì)算范圍確定為：左右邊界為2.5倍車站寬度，下邊界為1.5倍車站高度，上邊界到地面，車站縱向取3條橫通道，含25環(huán)管片。最后確定整個模型寬150 m、高34 m、長30 m。模型整體示意見圖3。

盾構(gòu)隧道襯砌由3個標(biāo)準(zhǔn)塊，2個鄰接塊，1個封頂塊，6塊管片拼。管片環(huán)縫、縱縫及注漿縫采用Interface單元來模擬，并用梁單元來模擬管片之間的螺栓連接。接觸面Interface單元應(yīng)用見圖4。

圖3　模型整體示意Fig.3 FEM model

圖4　接觸面Interface單元應(yīng)用Fig.4 Interface elements

圍巖、初期支護(hù)、二次襯砌、盾構(gòu)管片采用6面體實(shí)體單元模擬，超前支護(hù)注漿層根據(jù)現(xiàn)場注漿試驗(yàn)結(jié)果，可采用提高地層參數(shù)來模擬，內(nèi)支撐（臨時鋼支撐等）用梁單元模擬，支撐與管片或暗挖隧道襯砌之間的連接方式按鉸接處理，模型本構(gòu)方程采用理想彈塑性本構(gòu)關(guān)系，即Mohr－Coulomb準(zhǔn)則。

整個模型共52 575個單元，56 342個節(jié)點(diǎn)。

2.2計(jì)算參數(shù)

施工過程中將地下水降至底板以下，故數(shù)值模擬按降水后的施工階段考慮。忽略地下水影響，各結(jié)構(gòu)計(jì)算參數(shù)見表2，接觸面Interface單元的物理力學(xué)參數(shù)見表3。

表2　支護(hù)結(jié)構(gòu)物理力學(xué)參數(shù)Table 2 Physical and mechanical parameters of support structure

表3　接觸面物理力學(xué)參數(shù)Table 3 Physical and mechanical parameters of interface elements

2.3施工過程仿真

島式地鐵車站按表4的施工工序進(jìn)行施工。

表4　島式車站施工方案Table 4 Construction program of island type station

2.4結(jié)構(gòu)動態(tài)響應(yīng)分析

整個車站模型縱向長30 m，包括3個橫通道和4個塔柱，共計(jì)25環(huán)盾構(gòu)管片，計(jì)算結(jié)果取2個典型斷面來分析。斷面1：2＃橫通道中間部位；斷面2：3＃塔柱中間部位（見圖5）。其中斷面1處為第13環(huán)管片，斷面2處為第17環(huán)管片。

圖5　典型斷面位置示意Fig.5 Locations of typical crosssections

2.4.1地表沉降

2個典型斷面在各施工階段地表最大沉降累計(jì)值和增量值見表5，地表沉降曲線見圖6（斷面2沉降規(guī)律相同，不再列出）。

表5　斷面1，2地表最大沉降統(tǒng)計(jì)表Table 5 Maximum ground surface settlement at No.1 and No.2 crosssections

由表5可知，最大沉降值都產(chǎn)生在中間大斷面隧道中心正上方地表。以斷面1為例，首先，地表沉降最大值－22.3 mm，其中絕大部分沉降是在中間大斷面隧道開挖并支護(hù)的時候產(chǎn)生，占總沉降量的70.9%；大斷面隧道施作二次襯砌時僅產(chǎn)生小部分沉降量；其次，橫通道的毛洞開挖、拆除管片、施作橫通道二次襯砌，共計(jì)產(chǎn)生－3.5 mm。因?yàn)橹虚g大斷面隧道二次襯砌已施作，給地層提供了足夠的支護(hù)抗力，故橫通道施工引起的地表正中沉降不大。最后，拆除隧道的臨時支撐時，僅產(chǎn)生－2.0 mm沉降。

圖6　斷面1地表沉降曲線Fig.6 Ground surface settlement at No.1 crosssection

2.4.2洞周變形

在斷面1，2關(guān)鍵部位設(shè)置監(jiān)測點(diǎn)進(jìn)行垂直和水平位移分析，測點(diǎn)分布見圖7，各施工階段引起的洞周位移見表6。

圖7　洞周位移測點(diǎn)布置（單位：mm）Fig.7 Layout of convergence monitoring points（mm）

表6　斷面1，2洞周位移統(tǒng)計(jì)表Table 6 Convergence at No.1 and No.2 crosssections　 mm

2.4.2.1垂直位移

1）整體縱向比較。斷面1因?yàn)橛袡M通道開挖的影響，其垂直位移整體上比斷面2稍大。2）整體橫向比較。第1，2步施工對1＃，2＃關(guān)鍵點(diǎn)的垂直位移影響比較大，第3，4步施工對3＃，4＃關(guān)鍵點(diǎn)的垂直位移影響比較大。3）在3＃關(guān)鍵點(diǎn)（隧道頂部），斷面1最大達(dá)到－8.5 mm，比斷面2大3 mm，因?yàn)閿嗝?存在橫通道且在其開挖過程中使右側(cè)盾構(gòu)管片臨空，右側(cè)土壓力減為零，導(dǎo)致在拱頂垂直土壓力的作用下，拱頂?shù)拇怪蔽灰仆蝗辉龃蟆?/p>

2.4.2.2水平位移

從整體演化規(guī)律看，2個典型斷面各關(guān)鍵的水平位移在第2和第5施工步時位移減小，即向大斷面隧道外側(cè)移動，第1，3，4步反之，即水平位移變化產(chǎn)生波動。細(xì)部規(guī)律上，斷面1橫通道施工時，洞周5＃測點(diǎn)水平位移達(dá)到10.9 mm，而斷面2相同位置的位移僅為7.7 mm。

諸如上述，因?yàn)榇髷嗝嫠淼篱_挖（第1工步）使洞室各點(diǎn)向內(nèi)收斂，即水平位移增大；而施作大斷面隧道二次襯砌時（第2工步），因拆除初次襯砌中隔壁，頂部豎向松散土體驟然擠壓使得洞周向外“擴(kuò)散”，即水平位移減小；相反，橫通道的施工（第3，4工步），使得左線盾構(gòu)隧道右部因開挖卸荷產(chǎn)生不均衡土壓，繼而洞室又向內(nèi)移動，即水平位移增大；臨時支撐的拆除（第5工步）再次造成豎向土壓驟增，洞室再次向外“擴(kuò)散”，水平位移減小。

2.4.3盾構(gòu)管片變形分析

在盾構(gòu)隧道斷面1，2處選擇關(guān)鍵點(diǎn)用以監(jiān)測施工過程中盾構(gòu)管片的位移和變形。盾構(gòu)管片內(nèi)部位移監(jiān)測點(diǎn)布置如圖8所示。水平及垂直位移曲線如圖9和圖10所示。

圖8　盾構(gòu)管片內(nèi)部位移監(jiān)測點(diǎn)布置Fig.8 Layout of segment displacement monitoring points

2.4.3.1水平位移

斷面1中2＃測點(diǎn)最終位移最大，達(dá)到13.8mm；斷面2中4＃測點(diǎn)最終位移最小，為5.7 mm。位移隨工步的演化規(guī)律表現(xiàn)為：大斷面隧道開挖時（第1工步）盾構(gòu)隧道整體向大斷面隧道中心移動，為4～5 mm；大斷面隧道施作二次襯砌時（第2工步），盾構(gòu)隧道整體遠(yuǎn)離大隧道中心方向，約1 mm；橫通道施工時（第3工步），盾構(gòu)隧道整體又向大斷面隧道中心有較大的移動，尤其是橫通道部位管片。因?yàn)橛覀?cè)管片臨空并拆除，兩側(cè)管片上的壓力不平衡，在左側(cè)土壓力的作用下，管片水平方向位移突然變大，盾構(gòu)水平直徑左側(cè)部位3＃測點(diǎn)水平位移達(dá)到10.2 mm，同樣位置塔柱部位的4＃測點(diǎn)管片水平位移要小一些，為8.6 mm；拆除臨時支撐時（第4工步），中間大隧道豎向壓力增大，側(cè)向壓力減小，大隧道的側(cè)墻在豎向土壓作用下向外“擠”，迫使兩側(cè)的盾構(gòu)隧道也向遠(yuǎn)離大隧道中心線的方向移動，各關(guān)鍵點(diǎn)的水平位移減小。

圖9　斷面1，2測點(diǎn)水平位移曲線Fig.9 Curves of horizontal displacement at monitoring points of No.1 and No.2 crosssections

圖10　斷面1，2測點(diǎn)垂直位移曲線Fig.10 Curves of vertical displacement measured at monitoring points No.1 and No.2 crosssections

2.4.3.2垂直位移

首先進(jìn)行整體縱向比較，斷面1因?yàn)橛袡M通道開挖的影響，其垂直位移整體上比斷面2大。前者在盾構(gòu)隧道頂部最大垂直位移達(dá)到－8.4mm，而后者僅有－5.3 mm。同時，兩斷面均隨著施工推進(jìn)，整個盾構(gòu)隧道垂直方向相對收斂，水平方向相對發(fā)散，盾構(gòu)隧道成“扁平狀”的橢圓。

2.4.3.3斷面拉伸率

斷面1處的9?！?0＃測點(diǎn)間盾構(gòu)隧道垂直方向收

斂最大為8.4 mm，壓縮率為0.14%，斷面2處11＃—12＃測點(diǎn)間盾構(gòu)隧道垂直方向收斂最大值為3.9 mm，壓縮率為0.065%，斷面2處盾構(gòu)隧道水平方向相對發(fā)散最大值為3.3 mm，伸長率為0.055%。

2.4.4盾構(gòu)管片內(nèi)力分析

橫通道施工時要局部拆除盾構(gòu)管片，這部分管片是受力最不利的，提取斷面1處要局部拆除的第13環(huán)管片的內(nèi)力可知。

橫通道開挖前，盾構(gòu)隧道管片上兩側(cè)的壓應(yīng)力大于頂部和底部管片上的壓應(yīng)力，側(cè)部壓應(yīng)力約2.2 MPa，底部為1.6 MPa，頂部最小為1.4 MPa；管片上的拉應(yīng)力較小，但是在靠近大隧道一側(cè)的管片接縫處有集中拉應(yīng)力，約0.12 MPa。

橫通道開挖時，盾構(gòu)隧道靠近大斷面隧道一側(cè)臨空，管片上的壓應(yīng)力驟減為0.4 MPa，盾構(gòu)隧道頂部和底部的壓應(yīng)力也相應(yīng)地略有減小，而遠(yuǎn)離大斷面隧道一側(cè)的管片壓應(yīng)力增大值為2.3 MPa；管片拆除和施作橫通道二次襯砌時，管片上的壓應(yīng)力變化不大，管片拆除部位出現(xiàn)集中拉應(yīng)力約0.4 MPa。

臨時支撐的拆除對管片的應(yīng)力影響比較大，遠(yuǎn)離大斷面隧道一側(cè)管片上壓應(yīng)力增大至2.53 MPa，頂部和底部的壓應(yīng)力變化不大，為1.5 MPa，管片和橫通道上下連接處有較大的集中拉應(yīng)力，約0.9 MPa。

2.4.5管片螺栓位移及應(yīng)力分析

管片間縱縫、環(huán)縫在橫通道開挖及自身拆除時，會產(chǎn)生局部位移和變形。同時，連接螺栓不宜受力過大，若發(fā)生屈服，會引起接縫變形增大及滲漏水。

如圖11所示，典型斷面1處第13環(huán)管片，管片部分拆除后，提取4個接縫處兩側(cè)管片內(nèi)、外側(cè)節(jié)點(diǎn)的相對位移及螺栓軸力進(jìn)行接縫變形和內(nèi)力分析。為分析橫通道開挖對螺栓內(nèi)力的影響，同時提取管片未拆除典型斷面2處第17環(huán)管片上相同位置處的環(huán)向螺栓內(nèi)力開展中對比分析。

圖11　螺栓和接縫位置示意圖Fig.11 Locations of bolts and joints

表7為拆除臨時支撐后接縫兩側(cè)管片相對位移。由表7可知，管片封頂塊（1?！?＃測點(diǎn)處）兩側(cè)管片接觸良好，基本無張開，但相對錯動比較明顯，達(dá)到1.1 mm；3＃接縫兩側(cè)管片在隧道內(nèi)側(cè)緊密接觸，在隧道外側(cè)張開，達(dá)到0.7 mm；4＃接縫兩側(cè)管片在隧道內(nèi)側(cè)有較大張開，達(dá)到1.2 mm，在外側(cè)接觸良好，同時有0.6 mm的錯動。依據(jù)管片接縫允許張開值公式δ允許≤BD／（ρmm－0.5D）＋δ0＋δs＝29.1 mm，滿足功能需求［8－10］。

表7 拆除臨時支撐后接縫兩側(cè)管片相對位移Table 7 Relative displacement of segments on both sides of joints after temporary support dismantling　mm

圖12是斷面1第13環(huán)管片上環(huán)向螺栓應(yīng)力曲線，圖13是斷面2第17環(huán)管片上環(huán)向螺栓應(yīng)力曲線。

圖12　斷面1第13環(huán)管片上環(huán)向螺栓應(yīng)力曲線Fig.12 Curves of stress on circumferential bolts of No.13th segment ring at No.1 crosssection

圖13　斷面2第17環(huán)管片上環(huán)向螺栓應(yīng)力曲線Fig.13 Curves of stress on circumferential bolts of No.17th segment ring at No.2 crosssection

由圖12和圖13對比可知，隨施工推進(jìn)，2個斷面上的環(huán)向螺栓應(yīng)力均不斷增大，尤其是臨時支撐拆除工序?qū)?＃位置的螺栓內(nèi)力演化影響最大，斷面1處第13環(huán)管片（橫通道開挖時管片開口）最為不利，達(dá)到1 078 MPa，超過M10.9高強(qiáng)螺栓屈服強(qiáng)度（抗拉強(qiáng)度1 000 MPa，屈服強(qiáng)度900 MPa），可見，原設(shè)計(jì)M10.9螺栓接近屈服。建議在設(shè)置橫通道的管片斷面處，局部采用M12.9高強(qiáng)螺栓。同時，2個斷面相同位置的2＃螺栓呈受壓狀態(tài)并由襯墊承受且壓力較小，其余為受拉，均小于自身屈服強(qiáng)度。

3　結(jié)論與探討

1）橫通道暗挖施工前，兩管平行隧道整體受壓，隨著橫通道開挖及管片鑿除，在管片開口處出現(xiàn)拉應(yīng)力，未超過襯砌混凝土設(shè)計(jì)抗拉強(qiáng)度。

2）隨著橫通道開挖、支護(hù)的進(jìn)行，側(cè)部區(qū)間隧道腰部水平位移發(fā)展到10.9 mm，表現(xiàn)為向大斷面方向移動收斂；隨著大斷面內(nèi)部臨時支撐的拆除，側(cè)部盾構(gòu)腰部水平位移特征表現(xiàn)為發(fā)散，達(dá)到7.9 mm。

3）管片開口處，環(huán)向螺栓應(yīng)力較大，且開口環(huán)管片變形值較大，應(yīng)加強(qiáng)對該環(huán)管片受力驗(yàn)算，并對開口環(huán)管片環(huán)向螺栓采用高強(qiáng)螺栓，并做好對開口環(huán)管片的加固工作。

4）中間暗挖大斷面隧道的施工對其及兩側(cè)平行盾構(gòu)區(qū)間上方的地層位移影響較大，有必要在橫通道開挖前從兩側(cè)平行盾構(gòu)區(qū)間內(nèi)向橫通道及管片上方一定范圍內(nèi)注漿加固，以穩(wěn)固地層。

5）盾構(gòu)區(qū)間最終位移性態(tài)使得其斷面呈“扁平”橢圓狀。局部上，橫通道開挖使得橫通道部位管片和塔柱部位管片之間產(chǎn)生差異變形，影響到結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性和防水性能。建議在盾構(gòu)隧道內(nèi)加臨時支撐的同時，采取槽型鋼板拉筋條或預(yù)應(yīng)力錨索（類似于盾構(gòu)進(jìn)出車站時措施）將管片沿縱向拉緊，以增強(qiáng)結(jié)構(gòu)整體性。

6）盾構(gòu)平行過站結(jié)合淺埋暗挖法工法可推廣應(yīng)用于工期需求緊張、車站（線間距）規(guī)模受限、盾構(gòu)設(shè)備攤銷大、附屬工程設(shè)置條件惡劣、環(huán)境影響要求苛刻等工程，以充分發(fā)揮機(jī)電設(shè)備及淺埋暗挖的雙重優(yōu)勢。

參考文獻(xiàn)（References）：

［1］ 向勇，楊成剛，吳克信，等.西氣東輸中衛(wèi)黃河隧道設(shè)計(jì)與施工［J］.現(xiàn)代隧道技術(shù)，2011，48（4）：110－115.（XIANG Yong，YANG Chenggang，WU Kexin，et al.Design and construction of the Zhongwei Yellow River tunnel of the WestEast gas［J］.Modern Tunnelling Technology，2011，48 （4）：110－115.（in Chinese））

［2］ 李海峰.卵石含量高、粒徑大的富水砂卵石地層中盾構(gòu)機(jī)選型研究［J］.現(xiàn)代隧道技術(shù)，2009，46（1）：57－63.

（LI Haifeng.Design of a shield driving in watersaturated cobble and sand stratum with high content of largegrain cobbles［J］.Modern Tunnelling Technology，2009，46（1）：57－63.（in Chinese））

［3］ 路美麗，劉維寧，孫曉靜.盾構(gòu)法－暗挖法結(jié)合修建地鐵車站在我國的應(yīng)用前景［J］.都市快軌交通，2004，17 （2）：30－34.（LU Meili，LIU Weining，SUN Xiaojing.The prospects of Metro station construction by using a combination of shield and underground excavation methods ［J］.Urban Rapid Rail Transit，2004，17（2）：30－34.（in Chinese））

［4］ 張鳳祥.盾構(gòu)隧道［M］.北京：人民交通出版社，2004.（ZHANG Fengxiang.Shield tunneling method［M］.Beijing：China Communications Press，2004.（in Chinese））

［5］ 曹洋.土壓平衡式盾構(gòu)機(jī)過地鐵車站施工技術(shù)［J］.鐵道建筑，2012（4）：96－98.（CAO Yang.Construction technology of EPB shied through the Metro station［J］.Railway Engineering，2012（4）：96－98.（in Chinese））

［6］ 張新金，劉維寧，彭智勇，等.盾構(gòu)法與淺埋暗挖法結(jié)合建造地鐵車站站廳隧道二次襯砌施作時機(jī)的研究［J］.中國鐵道科學(xué)，2012，33（4）：25－30.（ZHANG Xinjin，LIU Weining，PENG Zhiyong，et al.Study on construction time for installing secondary lining in station hall tunnel during the construction process of Metro station by shield method combined with shallowburied tunneling method［J］.China Railway Science，2012，33（4）：25－30.（in Chinese））

［7］ 高愛林，金淮.北京地鐵區(qū)間大盾構(gòu)先行淺埋暗挖法擴(kuò)挖車站致險(xiǎn)因素與對策［J］.隧道建設(shè)，2010，30（5）：513－517.（GAO Ailin，JIN Huai.Risk factors and countermeasures for Metro stations constructed by enlarging shieldbored tunnels［J］.Tunnel Construction，2010，30 （5）：513－517.（in Chinese））

［8］ 童智能，吳祥紅.淺談盾構(gòu)隧道管片拼裝接縫的防水處理［J］.現(xiàn)代隧道技術(shù)，2007（2）：52－55.（TONG Zhineng，WU Xianghong.On the waterproofing of joints between shield tunnel segments［J］.Modern Tunnelling Technology，2007（2）：52－55.（in Chinese））

［9］ 趙運(yùn)臣，肖龍鴿，劉招偉，等.武漢長江隧道管片接縫防水密封墊設(shè)計(jì)與試驗(yàn)研究［J］.隧道建設(shè)，2008，28（5）：570－575.（ZHAO Yunchen，XIAO Longge，LIU Zhaowei，et al.Experiment study and design on the watertight seal for reinforced concrete segment joint of Wuhan Yangtze River tunnel［J］.Tunnel Construction，2008，28（5）：570－575.（in Chinese））

［10］ 薛景沛.盾構(gòu)法施工隧道的防水淺談［J］.隧道建設(shè)，2007，27（5）：61－63，66.（XUE Jingpei.Waterproofing of shielddriven tunnels［J］.Tunnel Construction，2007，27 （5）：61－63，66.（in Chinese））

Dynamic Numerical Analysis on a Metro Station on Line 4 of Beijing Metro Constructed by Shield Method and Shallowcovered Mining Method

CHEN Feng
（Algeria Company，China Railway Construction International Economic and Trade Group，Beijing 100855，China）

Abstract：The combination of shield method and shallowcovered mining method can be used to construct Metro stations，so as to improve the availability of shield and to reduce pipeline moving，building removing and traffic rerouting.In the paper，dynamic numerical analysis is made on the construction of a Metro Station on Line 4 of Beijing Metro，which is constructed by means of combination of shield method and shallowcovered mining method，by means of FLAC 3D numerical simulation software.The analysis result shows that the safety of the tunnel and the surrounding environment can be guaranteed，and the construction risks can be brought under effective control.

Key words：shield method；shallowcovered mining method；Metro station；numerical simulation

作者簡介：陳峰（1985—），男，河南南陽人，2005年畢業(yè)于北京交通大學(xué)，土木工程專業(yè)，本科，工程師，現(xiàn)從事公路、鐵路等國際工程項(xiàng)目的管理工作。

收稿日期：2014－12－02；修回日期：2015－02－05

中圖分類號：U 45

文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A

文章編號：1672－741X（2015）04－0335－07

DOI：10.3973／j.issn.1672－741X.2015.04.009