暗挖地铁车站附属结构集中布置施工技术研究

隧道，与地铁活寨风、新风出入口以及施工辅助坑道结合在一起，集中从端头区间隧道开孔引出地面，外挂集中布置，从 而减少主体结构开孔数，节约工程占地及造价。此外，在大断面横通道和主体车站转换施工中采用了“品”字形进洞方法，

大大降低了施工风险，研究结果可为今后类似工程的设计和施工提供参考。关键词：地铁车站；附属结构；施工技术；集中布置中图分类号：U455.4

文献标志码：B 文章编号:1009-7767（2019）01-0080-06On Construction Technology of Centralized Arrangement of Subsidiary Structures of Underground Subway StationZhao Ying在山地城市中心地段建设地铁车站时，由于道路 狭窄、交通拥堵、两侧楼房密集等原因，一般采用暗挖 法施工，其中地铁车站附属结构设施在地面的施工布

超大断面隧道。隧道拱顶埋深18-21 m,覆岩厚度10〜

14 m,围岩级别为V级。车站所处地层自上而下依次为 杂填土、可塑状红黏土、强风化白云岩、中风化白云

岩。观水路车站布置图见图lo局是工程中面临的关键性问题〔7。一方面，地铁车站 附属结构建设势必会带来大量的拆迁和场地修整工

作，并严重影响场地周边交通，合理的附属结构布局能

最大程度地减少对周边环境的负面影响；另一方面，地 铁车站暗挖法通常是从附属结构设施进入车站隧道

开辟工作面进行施工（如风亭作为施工竖井，风道作

为施工横通道），所以附属结构的规划布置还关系到后 续地铁车站暗挖施工工序、施工安全性、施工工期等

问题\"51。笔者依托贵阳市轨道交通2号线观水路车站工 程，提出将风亭组移出主体隧道，集中统一布置车站 附属结构的方案，并在大断面横通道和主体车站转换

施工中采用了 “品”字形进洞方法，以节约城市用地， 满足结构功能等要求。1工程概况2观水路车站附属工程规划与修建技术1）常规布置方案观水路车站附属结构常规布置方案需要在车站主

贵阳市轨道交通2号线观水路车站位于宝山南路 与观水路的十字交叉口下方，车站沿宝山南路跨路口 呈南北向布置，全长180m。车站断面形式采用曲拱墙

体隧道内开设多个马头门（见图2）,影响车站主体结

构受力，增加了工程施工的难度与风险。此外，由于附属结构分散布置导致地面拆迁量大，

断面，整体为地下2层岛式暗挖车站，最大开挖宽度

占用车站建设投资金额过多，影响车站其他工程项目

22.16m,高度19.21 m,按国际隧道尺寸划分标准属于 的开展。80 彳苯坟* 2019No.l(Jan.) Vol.37轨道交通与地下工程Track Traffic & Underground Engineering相比常规布置方案，优化布置方案减少了车站主

2）优化布置方案体隧道开孔数量，降低了工程风险，节约了工程投资，

基于观水路车站周边环境复杂、场地狭窄的特点， 解决了施工场地布设的难题。考虑到工程功能和施工的可实现性，将风亭组移出主体 3横通道和主体车站转换施工方法隧道，与车站活塞风、新风出入口以及施工辅助坑道

由于风亭及风道集中布置在车站端头外侧，因此 结合在一起，集中从端头区间隧道开孔引岀地面，统一 施工方法需要进行相应调整，即先由竖井（风亭）横通 布置为观水路2号风亭兼施工竖井，进行一体化施工，

道施工至车站端头，然后采用“品”字形进洞方法进入

见图3。车站主体进行暗挖施工，见图4。图4暗挖隧道施工断面图详细施工工序见图5。 临时托换门架，门架横梁与施工通道拱部钢架焊接;拆1） 新风排风隧道上台阶开挖至车站与区间分界里除施工通道左侧边墙初期支护，向左侧开挖施工转换程后，继续向前开挖施工通道。

通道①部，开挖范围为主洞拱顶开挖轮廓线外扩28cm,2） 施工通道施作完成后，在施工通道左侧连立2棉随工作面掘进紧跟架立施工转换临时支护（钢拱架），20194M 1#!(1

37 卷彳茲倉柔 81!：轨道交通与地下工程Track Traffic &Underground EngineeringB施工通道中线

新风排风隧道中线

§隧道中线

211 08022 16011080A

Ba）工序1b)工序2c）工序3d）工序482 彳苯倉* 2019No.l(Jan.) Vol.37轨道交通与地下工程::Track Traffic &Underground EngineeringS096

11 080g）工序7图5施工工序图间隔1.0 mo初期支护，主洞初支封闭成环；③施作施工通道范围

3） 参照第2）步向右侧开挖施工转换通道②部。内的主洞仰拱及仰拱填充;④施作施工通道范围内的

4） 开挖拱部左侧及右侧拱脚的③、④部岩体，拆除

施工通道两侧临时托换门架（根据监控量测结果，必要 时架设竖向支撑进行临时加固），施作施工通道及施工

主洞边墙及拱顶二衬；⑤开挖左、右导坑的下部及中 导坑上部岩体，形成双侧壁导坑。4施工稳定性分析在大断面横通道和主体车站转换施工中，由于围 护和结构的受力体系复杂，转换工序多，需要认真组

转换通道内拱部主洞初期支护。5） 开挖⑤部和⑥部岩体，并及时施作左侧及右侧

上导坑初期支护及临时支护。织、科学施工。从施工稳定角度分析，主要是要处理好 小断面隧道过渡到大断面隧道的变截面施工问题和

6） 向下开挖施工通道底板，具体施工顺序如下：

开挖施工通道底板处的⑦、⑧部岩体，采用从中间向

“品”字形断面的群洞效应问题。两边放坡开挖的方法，使施工通道中部底板与新风排 风隧道标高一致，坡脚处标高与中导坑底板标高相等； 接长主洞初支钢架,并及时施作相应部位的初期支护；

4.1变截面转换施工由于主体暗挖段大断面和风道暗挖段3个小导洞

断面的标高不一致，在暗挖掘进中会多次出现爬坡、降 坡、破马头门等变截面施工情况。变截面位置施工扰动

开挖至主洞开挖轮廓线内1 m时，采用竖向分一幅开

挖的方式对主洞初支钢架进行接长，一次接长长度不 得大于2棉。大、应力集中，是暗挖施工安全控制的重点。在爬坡、降 坡施工段要控制坡度，建议每棉格栅的标高调整量不 大于15 cm,对拱顶和掌子面增加超前注浆加固范围和

7） 从区间隧道及新风排风隧道进洞施工，具体施

工顺序如下：开挖区间隧道并及时施作区间隧道及新

注浆量，确保掌子面和拱顶上部围岩的稳定。破马头门 施工要坚持“先立后破”的原则，做好洞口的加固工

风排风隧道二衬；待区间隧道及新风排风隧道沉降、收 敛稳定后，从区间隧道进洞开挖左侧导坑中部及右侧

作，对洞门进行加强处理。4.2群洞效应呈“品”字形的3个小导洞相互邻近，施工时相互 影响，从而产生群洞效应，最终会影响到施工安全、工

导坑中部并及时施作导坑临时支护。8） 施作施工通道段二衬并形成双侧壁导坑（见图 5）,具体施工顺序如下：①从区间隧道进洞开挖施工 通道底部左侧下导坑和右侧下导坑范围内的岩体，接

长主洞初支钢架，施作主洞边墙初期支护；②从区间

程质量和周边环境。为减少群洞效应的不利影响，需要

根据暗挖洞室的应力状态合理安排开挖顺序，并采取 控制洞室变形的措施。隧道进洞开挖施工通道底部剩余岩体，施作主洞仰拱

2019年第1期（1 H）第37卷彳茲技* 83::轨道交通与地下工程Track Traffic &Underground Engineer!ng为保证“品”字形断面的施工安全和工期要求,3个 小导洞均采用台阶法开挖，施工顺序为先开挖支护上 部导洞，再开挖支护下部左右导洞。根据现场地层勘察 资料，采用大型有限元软件Midas GTS NX对“品”字形 断面施工进行二维平面应变分析，建立的有限元模型

见图6。图8支护轴力分布云图置，见图9、10。结合围岩的塑性区分析结果可知，此 处是施工过程中易发生危险的位置，需要加强量测。1）围岩塑性区分析图7为开挖施工引起的围岩塑性区变化情况。从 整体上来看，上导洞开挖没有引起围岩塑性变化；施工

引起的围岩塑性区主要集中在上导洞拱脚，下部2个 导洞中间岩柱、拱脚位置，并且围岩塑性变化最大的 阶段是在下部左导洞开挖时，在施工时需要对此处加 强支护。瓦 +82.28.4314.8%— —2918.',.578.a）上导洞开挖21.碾—-1317.0017. 1%—-[596.86io. ts—-1876.712.銚—--2156. 570.6¾

yr6-43-2716. 28b）下导洞开挖图10围岩竖向应力矢量分布图图7围岩塑性区分布云图5结语2） 支护轴力分析图8为施工完成后的支护轴力分布云图。从图8 可以看出，支护轴力的最大值位于上导洞两侧拱墙和

山地城市暗挖地铁车站附属结构集中外挂布置 方案相较于常规布置方案减少了主体结构开孔数量，

“品”字形断面进洞方法降低了大断面横通道进入车站 主体的施工风险，使车站建设更好地适应周边的复杂

下部2个导洞的拱腰位置，现场施工时需要对这2两 处位置加强支护强度，防止失稳。环境，相关经验可为类似工程提供参考。 参考文献:[1]李静.竖井横通道转正洞施工方案比选[J].隧道建设,2008,

28（4）： 476-478.（下转第87页）3） 围岩应力分析不同的开挖顺序带来不同的围岩扰动影响，主要 体现在围岩的应力变化路径会不一样。“品”字形断面

3个导洞的开挖，使得断面发生应力集中现象，最大拉

应力和最小压应力都集中在下部2个导洞的拱腰位84 彳曲技柔 2019No.l(Jan.) Vol.37轨道交通与地下工程::Track Traffic &Underground Engineering笔者利用滚动优化方法，以乘客总出行时间最小 为目标优化列车n的开行方案，其计算式为：n+(M-l)

5-1式中:M为滚动优化的时间跨度，令其值为5。求解式

(13)时，应满足式(9)-(12)的约束条件。2算例分析min £(Xnf+^)o (13)i=n j=\\

某轨道交通线路的模型参数基准设定见表lo表1配车数/辆模型参数基准设定各站的乘客到达率/(人/min)站点数/座站间运行列车容量/人乘客平均出行时间/min0~15 min15~30 min 30〜45 min 45〜60 min 60〜75 min 75~90 min30距离/站102132 00040 60 65 50406为方便讨论，假设各站点的乘客到达率相同，且随 时间呈现波动。同时，假设乘客的出行距离均为6站， 例如对于始发站上车的旅客，均在第6站下车。为了充

3结语笔者研究了轨道交通车辆的动态开行方案的优化 问题，创新之处在于引入了模型预测控制的方法以适

分验证模型效果，在表1的参数基准值基础上，令各 站的乘客到达率在0.7〜1.3倍之间浮动，得出算例仿

应轨道交通运行过程中的乘客达到率的波动，并建立 了相应的最优化控制模型。算例表明，相较于传统的

真结果见图1。固定发班计划，笔者所提方法可明显降低乘客的总岀

行时间。参考文献：[1] YAN X H ,CAI B G,NING B,et al. Moving horizon optimization

of dynamic trajectory planning for high-speed train operation[J].

IEEE transactions on intelligent transportation systems, 2016, 17(5):1258-1270.[2] 蔡章辉，庞明宝，刁化尧.动态客流需求下城市轨道交通列

车时刻表优化[J].铁道运输与经济,2017(1) :95-100.[3] 杨东，江星雨，宋岩，等.城市轨道交通列车开行方案优化模

型研究[J]•交通科技与经济,2014,16(5):38-42.由图1可知，乘客实际的到达率在表1所示的基

[4] 王媛媛，倪少权.城市轨道交通大小交路模式列车开行方案

的优化[J].铁道学报,2013,35(7)：1-8.准值的基础上，在0.7-1.3倍之间进行了浮动。而图中 纵轴比较的是当采用笔者所提出的轨道交通车辆动

[5] 楼哲妮.基于动态客流的城市轨道交通列车开行方案优化

研究[D].北京：北京交通大学,2016.态开行方案优化方法后，相比于传统的均匀发车方案，

乘客总出行时间的减小值。由图可知，当乘客乘车需 求较低时，两种方法的运行效果相近，笔者所提方法仅 可降低约3 %的出行时间，但随着乘客需求的增大，笔者 所提方法可实时根据乘客需求的波动调整发车间隔，

⑹朱宇婷.考虑乘客出行效率的城市轨道交通列车开行方案

优化研究[D].北京：北京交通大学,2016.[7]席裕庚，李德伟，林姝.模型预测控制一现状与挑战[J].自

动化学报.2013,39(3):222-236.收稿日期：2018-08-10进而取得明显优于传统方法的运行效果。(上接第84页)作者简介：朱明路，男，助理工程师，学士，主要从事轨道交通运营工作。details/detail.do?_type=perio&id=csjsllyj2013331543.[2]铁道部经济规划研究院.铁路隧道工程施工技术指南：TZ

204-2008[S],北京：中国铁道出版社,200&⑶北京城建设计研究总院有限责任公司.地铁设计规范：GB

[5]万良勇，宋战平，曲建生，等.新建地铁隧道“零距离”下穿既

有车站施工技术分析[J].现代隧道技术,2015,52(1):168-

176,183.收稿日期:2017-11-15作者简介：赵迎，男，高级工程师.硕士，主要从事轨道交通工程施工

管理工作。50157-2013[S].北京：中国计划出版社,2013.[4]娄霜，徐国庆.地铁车站风险源处理技术探讨[J/OL],城市建

设理论研究(2013-12-14). http://www.wanfangdata.com.cn/2019年第1期(1肿第37卷彳苯仅索 87