黃 松

(貴陽(yáng)市城市軌道交通有限公司, 貴州 貴陽(yáng) 550081)

?

硬巖中塔柱式車(chē)站合理埋深及結(jié)構(gòu)凈距研究

黃 松

(貴陽(yáng)市城市軌道交通有限公司, 貴州 貴陽(yáng) 550081)

我國(guó)地鐵在北京、上海以及廣州等地以砂土松散地層為主，地鐵車(chē)站暗挖施工主要采用復(fù)合式襯砌結(jié)構(gòu)型式。對(duì)于在中-微風(fēng)化硬巖中修建地鐵車(chē)站，如何充分利用圍巖本身?xiàng)l件，因地制宜十分必要。在不同圍巖條件下，對(duì)不同埋深、結(jié)構(gòu)凈距車(chē)站選擇合適的支護(hù)結(jié)構(gòu)(如錨噴支護(hù))型式，不僅可節(jié)約成本，還可節(jié)省工期。結(jié)合青島地鐵3號(hào)線硬巖特點(diǎn)，采用有限差分?jǐn)?shù)值軟件，研究在不同埋深以及不同結(jié)構(gòu)凈距條件下，地鐵車(chē)站開(kāi)挖過(guò)程中圍巖狀態(tài)以及塑性區(qū)分布規(guī)律，結(jié)合三維數(shù)值模型進(jìn)行節(jié)點(diǎn)檢驗(yàn)，提出硬巖中地鐵塔柱式車(chē)站采用不同支護(hù)結(jié)構(gòu)型式的合理埋深和結(jié)構(gòu)凈距建議值。

地鐵； 硬巖； 塔柱式車(chē)站； 合理埋深； 凈距； 覆跨比

0 引言

目前，我國(guó)在軟弱圍巖條件下地鐵車(chē)站的支護(hù)結(jié)構(gòu)型式研究較為成熟，在北京、上海和南京等地城市軌道交通建設(shè)中得到了很好的運(yùn)用。地鐵車(chē)站主要以復(fù)合式襯砌作為車(chē)站的主要結(jié)構(gòu)型式，針對(duì)像青島、重慶等硬巖地質(zhì)條件，若仍然按照傳統(tǒng)的復(fù)合式支護(hù)結(jié)構(gòu)，將會(huì)造成不必要的浪費(fèi)，有違節(jié)約型社會(huì)的理念；若從方便旅客進(jìn)出站、降低運(yùn)營(yíng)費(fèi)用等考慮，地鐵車(chē)站的設(shè)計(jì)埋深越小越好； 若從工程造價(jià)和施工進(jìn)度方面考慮，毛洞或錨噴支護(hù)結(jié)構(gòu)型式明顯優(yōu)于復(fù)合式襯砌結(jié)構(gòu)型式。因此，分析硬巖下地鐵車(chē)站支護(hù)結(jié)構(gòu)型式與車(chē)站埋深、線間凈距的關(guān)系顯得十分必要。

在國(guó)外硬巖條件中建設(shè)地下工程有不少實(shí)例，比如斯德哥爾摩地鐵、挪威海底隧道均采用錨噴支護(hù)作為永久支護(hù)，莫斯科地鐵采用鋼襯砌結(jié)構(gòu)[1-2]。在國(guó)內(nèi)地鐵行業(yè)中，車(chē)站真正采用錨噴支護(hù)作為永久支護(hù)還未有運(yùn)營(yíng)先例，張先鋒在青島地鐵實(shí)驗(yàn)段青紡醫(yī)院站采用錨噴支護(hù)結(jié)構(gòu)型式[3]，3號(hào)線的區(qū)間隧道做了一段錨噴永久支護(hù)實(shí)驗(yàn)段，青島海底隧道服務(wù)隧道有一段采用錨噴永久支護(hù)。國(guó)內(nèi)其他領(lǐng)域也對(duì)硬巖隧道不同支護(hù)結(jié)構(gòu)型式進(jìn)行過(guò)探討，賀少輝等[4]在昆石高速中研究隧道濕噴纖維高性能混凝土單層永久襯砌，從防水、工期和造價(jià)等方面進(jìn)行了研究。曾杰等[5]在公路隧道中采用蒙特卡羅法對(duì)初期支護(hù)在深埋下可靠度進(jìn)行了分析研究。文獻(xiàn)[6-11]通過(guò)數(shù)值、實(shí)驗(yàn)以及模糊模型研究不同埋深、不同地質(zhì)條件下小間距隧道圍巖穩(wěn)定性問(wèn)題。文獻(xiàn)[12-13]將解析與數(shù)值方法相結(jié)合研究施工中三維結(jié)構(gòu)與介質(zhì)的相互作用。文獻(xiàn)[14-16]對(duì)地下工程巖爆采用綜合判別準(zhǔn)則進(jìn)行風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估，研究爆破震動(dòng)對(duì)鄰近隧洞的影響問(wèn)題。

地鐵車(chē)站采用錨噴支護(hù)作為永久支護(hù)或直接在毛洞上進(jìn)行建筑裝修較少，如何選擇合理的最小覆巖厚度(埋深應(yīng)使車(chē)站拱頂?shù)膸r石厚度在扣除人工填土和強(qiáng)風(fēng)化層后)和線間凈距，應(yīng)該結(jié)合結(jié)構(gòu)安全性、耐久性、服務(wù)水平、造價(jià)和工期等綜合考慮。因此，研究硬巖中車(chē)站施工時(shí)圍巖穩(wěn)定性和圍巖內(nèi)力分布規(guī)律，探討地鐵車(chē)站采用錨噴支護(hù)或毛洞不支護(hù)可行性非常有必要，文章采用硬巖塔柱式車(chē)站為我國(guó)地鐵車(chē)站結(jié)構(gòu)型式開(kāi)辟了新思路。

1 工程背景

青島地鐵3號(hào)線的敦化路站所處剝蝕殘丘，地表多為現(xiàn)代建筑及道路，局部表覆第四系全新統(tǒng)人工堆積層，基巖為燕山晚期粗?；◢弾r，強(qiáng)風(fēng)化帶風(fēng)化深度不均，中-微風(fēng)化巖面埋藏深度為3.25～11.80 m，局部有煌斑巖及細(xì)?；◢弾r等脈巖，地下水為基巖裂隙水，水量較少。車(chē)站主體埋深為15～21 m，位于微風(fēng)化花崗巖中，具備設(shè)置塔柱式車(chē)站(站臺(tái)站廳分離、站臺(tái)采用2個(gè)分離島式單洞，以聯(lián)絡(luò)通道相連，中間主要為巖柱支撐型式，見(jiàn)圖1)的可能性，車(chē)站應(yīng)充分利用花崗巖的堅(jiān)硬特性，提出新穎的車(chē)站建筑型式和建筑裝修風(fēng)格。

圖1 塔柱式車(chē)站建筑模型

Fig. 1 Model of station

2 硬巖塔柱式車(chē)站合理埋深研究

在硬巖條件下隧道開(kāi)挖圍巖穩(wěn)定性主要是根據(jù)車(chē)站覆跨比來(lái)反映隧道埋深問(wèn)題，研究不同覆跨比條件下車(chē)站開(kāi)挖圍巖穩(wěn)定性以及對(duì)應(yīng)的結(jié)構(gòu)型式。覆跨比指扣除表土層及強(qiáng)風(fēng)化層后車(chē)站覆巖層厚度與開(kāi)挖跨度之比。地層物理力學(xué)參數(shù)指標(biāo)見(jiàn)表1。

2.1 基于經(jīng)驗(yàn)公式法車(chē)站埋深分析

通過(guò)各種既有最佳埋深經(jīng)驗(yàn)公式法研究其車(chē)站最佳埋深問(wèn)題，所謂合理埋深就是隧道開(kāi)挖圍巖壓力不隨著深度的增加而增加時(shí)的臨界埋深，基本趨于穩(wěn)定。從幾種經(jīng)驗(yàn)理論公式中推導(dǎo)隧道開(kāi)挖最佳埋深問(wèn)題，見(jiàn)表2。但是各種經(jīng)驗(yàn)算法均存在各自的局限性，見(jiàn)表3。

以上各種理論經(jīng)驗(yàn)計(jì)算法，均為單個(gè)隧道經(jīng)驗(yàn)計(jì)算法，對(duì)于小間距隧道和群洞則存在相互空間影響，傳統(tǒng)理論公式存在較大的局限性。

表1 地層物理力學(xué)參數(shù)指標(biāo)

表2 各種經(jīng)驗(yàn)公式暗挖車(chē)站合理覆跨比

Table 2 Cover-span ratios of mined Metro station calculated by different formulas

計(jì)算方法 Ⅱ級(jí)圍巖Ⅲ級(jí)圍巖鐵路隧道公式0.350.7水工隧道公式0.270.54泰沙基公式0.130.32普氏公式0.170.42

表3 幾種經(jīng)驗(yàn)算法的比較

Table 3 Comparison among different formulas

計(jì)算方法優(yōu)點(diǎn)缺點(diǎn)在此處的適用性鐵路隧道公式 經(jīng)過(guò)工程實(shí)踐統(tǒng)計(jì),經(jīng)驗(yàn)公式不僅反映了隧道的力學(xué)作用,而且反映了施工因素 統(tǒng)計(jì)的資料過(guò)早,當(dāng)時(shí)的施工方法和現(xiàn)在區(qū)別較大不太適用水工隧道公式同上同上不太適用普氏公式 計(jì)算公式包涵了圍巖特性和隧道的主要參數(shù)高、寬的影響 f值的確定帶有很大的主觀性較適用泰沙基公式同上同上較適用數(shù)值模擬法 計(jì)算模型與隧道的實(shí)際力學(xué)原理相吻合 計(jì)算原始參數(shù)確定困難適用

2.2 基于數(shù)值模擬進(jìn)行埋深研究

以敦化路車(chē)站2個(gè)主隧道為模型，采用平面應(yīng)變計(jì)算分析，考慮到圣維南原理影響，計(jì)算模型寬度取100 m，頂部取至地表，底部取至隧道底部以下20 m，初期支護(hù)采用liner襯砌單元，本構(gòu)模型采用Mohr-Coulomb，研究車(chē)站最佳埋深，故對(duì)覆跨比分別為0.1、0.15、0.2、0.25、0.3、0.35、0.4、0.45、0.5、0.6、0.8、1.0情況進(jìn)行分析研究，計(jì)算結(jié)果見(jiàn)表4。

表4 不同覆跨比有限元計(jì)算結(jié)果

Table 4 Finite element calculation results under different cover-span ratios

覆跨比地面沉降/mm拱頂下沉/mm塑性區(qū)分布情況0.11.643.99 覆蓋層距左洞洞中線8.5m外側(cè)左側(cè)有16.5m長(zhǎng)、右側(cè)有29.5m長(zhǎng)、1.25m厚的塑性區(qū);拱腳、拱頂有小范圍塑性區(qū),深度不到1m,墻角有0.5m深局部塑性區(qū);兩洞中間洞頂高度處有6m長(zhǎng)、0.5m厚塑性區(qū)0.151.3512.986 覆蓋層距左洞洞中線10m外側(cè)左側(cè)有13m長(zhǎng)、右側(cè)有26.5m長(zhǎng)、0.75m厚的塑性區(qū);洞周僅拱腳有小范圍塑性區(qū),深度不到1m,墻角有0.5m深局部塑性區(qū);兩洞中間高于洞頂1m處有5m長(zhǎng)、0.5m厚塑性區(qū)0.21.1962.475 覆蓋層距左洞洞中線11m外側(cè)左側(cè)有11.5m長(zhǎng)、右側(cè)13m處有2.5m長(zhǎng)、再向右4.5m外有15m長(zhǎng)、0.5m厚的塑性區(qū);洞周僅拱腳、墻角有小范圍塑性區(qū),深度約0.5m;兩洞中間高于洞頂1.5m處有3m長(zhǎng)、0.5m厚塑性區(qū)0.251.1112.182 覆蓋層距左洞中線左側(cè)12m有10m長(zhǎng)、右洞中線右側(cè)8.5m有13.5m長(zhǎng)、0.5m厚的塑性區(qū);洞周僅臨洞側(cè)拱腳、墻角有小范圍塑性區(qū),深度不到0.5m0.31.0632.004 覆蓋層距左洞中線左側(cè)13m有7.5m長(zhǎng)、右洞中線右側(cè)7m有14m長(zhǎng)、0.5m厚的塑性區(qū);拱腳、墻角有小范圍塑性區(qū),深度不到0.5m0.351.0311.891 覆蓋層距左洞中線左側(cè)14m有7.0m長(zhǎng)、右洞中線右側(cè)10m有11.5m長(zhǎng),0.5m厚的塑性區(qū);拱腳、墻角有小范圍塑性區(qū)0.41.0151.823 覆蓋層在洞側(cè)壁外側(cè)有很小范圍的塑性區(qū),拱腳有小范圍塑性區(qū)0.50.9991.755 覆蓋層在洞側(cè)壁外側(cè)有很小范圍的塑性區(qū),拱腳有小范圍塑性區(qū)0.6～1.01.0001.743 拱腳、墻腳有很小塑性區(qū)

車(chē)站在硬巖下不同覆跨比的數(shù)值計(jì)算結(jié)果見(jiàn)圖2，可知在覆跨比小于0.25時(shí)，雙洞中間頂部和地表以及洞周均出現(xiàn)較大塑性區(qū)，拱頂與地表沉降迅速增大； 當(dāng)覆跨比大于0.5后，只局部存在小塊塑性區(qū)，地層沉降基本穩(wěn)定，不同覆跨比下洞室結(jié)構(gòu)型式見(jiàn)表5。

圖2 地層沉降與車(chē)站埋深的關(guān)系

Fig. 2 Relationship between ground settlement and cover-span ratio

表5 硬巖中車(chē)站結(jié)構(gòu)支護(hù)型式與埋深關(guān)系

Table 5 Cover-span ratios vs. support types

覆跨比結(jié)構(gòu)支護(hù)型式>0.5無(wú)支護(hù)結(jié)構(gòu),毛洞裝修0.5≥H/B≥0.25錨噴支護(hù)結(jié)構(gòu)型式<0.25復(fù)合式襯砌結(jié)構(gòu)型式

注：H為洞室上中微風(fēng)化巖層厚度； B為洞室開(kāi)挖跨度。

3 硬巖塔柱式車(chē)站最佳凈距研究

車(chē)站設(shè)計(jì)時(shí)埋深限制條件高于線間距影響，在一定埋深條件下研究合理線間距可以更好地優(yōu)化車(chē)站。根據(jù)對(duì)埋深的研究可知，采用結(jié)構(gòu)型式覆跨比限界值為0.25、0.5時(shí)，對(duì)車(chē)站主洞凈距為0.1、0.2、0.3、0.4、0.5、0.6……倍跨徑情況進(jìn)行分析研究，直到中間巖柱穩(wěn)定為止，這樣可以研究得到在合理埋深條件下的最佳線間距，其計(jì)算結(jié)果見(jiàn)圖3、圖4以及表6和表7。由計(jì)算結(jié)果可以看出，在覆跨比為0.25、0.5條件下進(jìn)行2個(gè)洞室不同凈距計(jì)算可知：1)當(dāng)凈距小于0.3倍跨徑時(shí)，中間巖柱塑性區(qū)較大，需進(jìn)行一定支護(hù)； 2)當(dāng)凈距小于0.2倍跨徑時(shí)，中間巖柱甚至全部出現(xiàn)塑性區(qū)，需采用復(fù)合式襯砌結(jié)構(gòu)型式； 3)當(dāng)大于0.4倍跨徑后，2個(gè)洞室之間基本無(wú)塑性區(qū)，施工時(shí)采用光面爆破技術(shù)。

(a)0.1B

(b)0.2B

(c)0.3B

(d)0.4B

(e)0.5B

Fig. 3 Rock status under cover-span ratio of 0.25 and different clear distance between lines

(a)0.1B

(b)0.2B

(c)0.3B

(d)0.4B

(e)0.5B

Fig. 4 Rock status under cover-span ratio of 0.5 and different clear distance between lines

表6 覆跨比為0.25時(shí)不同凈距計(jì)算結(jié)果分析

Table 6 Calculation results under cover-span ratio of 0.25 and different clear distances between lines

凈距塑性區(qū)描述0.1B拱頂大片區(qū)域及中間巖柱塑性區(qū)貫通0.2B拱肩位置及中間巖柱塑性區(qū)貫通0.3B中間巖柱出現(xiàn)較大塑性區(qū),但未貫通0.4B中間巖柱無(wú)塑性區(qū)出現(xiàn)0.5B中間巖柱無(wú)塑性區(qū)出現(xiàn)

表7 覆跨比為0.5時(shí)不同凈距計(jì)算結(jié)果分析

Table 7 Calculation results under cover-span ratio of 0.5 and different clear distances between lines

凈距塑性區(qū)描述0.1B拱頂出現(xiàn)塑性區(qū),中間巖柱塑性區(qū)貫通0.2B中間巖柱塑性區(qū)貫通0.3B中間巖柱出現(xiàn)較大塑性區(qū),但未貫通0.4B中間巖柱無(wú)塑性區(qū)出現(xiàn)0.5B中間巖柱無(wú)塑性區(qū)出現(xiàn)

4 塔柱式車(chē)站支護(hù)結(jié)構(gòu)型式選擇

通過(guò)對(duì)不同埋深、不同線間距的塔柱式車(chē)站圍巖狀態(tài)分析，結(jié)合青島地鐵3號(hào)線敦化路站建設(shè)條件，塔柱式車(chē)站可采用雙洞直墻式拱形車(chē)站結(jié)構(gòu)斷面。

通過(guò)對(duì)車(chē)站在硬巖下不同覆跨比f(wàn)(去除上覆土層及強(qiáng)風(fēng)化巖層)以及不同洞室凈距的數(shù)值計(jì)算，考慮施工爆破及超欠挖情況，考慮一定的安全儲(chǔ)備，提出硬巖條件下塔柱式車(chē)站不同結(jié)構(gòu)型式的合理埋深及線間距建議值，見(jiàn)表8。

表8 支護(hù)結(jié)構(gòu)型式與塔柱式車(chē)站埋深、洞室凈距的關(guān)系

Table 8 Relationships among support structure types, buried depths and clear distances between lines

洞室凈距結(jié)構(gòu)型式f>0.5且d>0.4D無(wú)支護(hù)結(jié)構(gòu)、毛洞狀態(tài)0.5≥f≥0.3且0.4D≥d≥0.3D錨噴支護(hù)結(jié)構(gòu)型式f≤0.3或d<0.3D復(fù)合式襯砌結(jié)構(gòu)型式

注：f為覆跨比(扣除上部覆蓋土體及強(qiáng)風(fēng)化層后中微風(fēng)化巖層與洞室毛洞跨度比值)； d為洞室凈距，主要為洞室?guī)r柱寬度； D為開(kāi)挖毛洞寬度。

5 硬巖車(chē)站錨噴支護(hù)結(jié)構(gòu)受力分析

平面計(jì)算無(wú)法模擬中間聯(lián)絡(luò)通道的空間節(jié)點(diǎn)問(wèn)題，在聯(lián)絡(luò)通道與車(chē)站主隧道相接處交叉節(jié)點(diǎn)為受力最不利點(diǎn)，通過(guò)三維數(shù)值計(jì)算進(jìn)行驗(yàn)證分析(見(jiàn)圖5)。青島敦化路車(chē)站站臺(tái)拱頂位于中風(fēng)化花崗巖，最小為4.4m，上部有10m左右全風(fēng)化花崗巖，地表覆有2m雜填土，線間凈距為16m?？紤]爆破開(kāi)挖有一定的超挖量，所以對(duì)其中風(fēng)化覆蓋層厚度取4m進(jìn)行數(shù)值計(jì)算。

圖5 計(jì)算簡(jiǎn)化模型

Fig. 5 Simplified calculation model

開(kāi)挖施工先左線、再右線，左右線錯(cuò)開(kāi)20 m，最后再施工聯(lián)絡(luò)通道，車(chē)站在聯(lián)絡(luò)通道開(kāi)挖后形成應(yīng)力重分布狀態(tài)下，其塑形區(qū)分布見(jiàn)圖6，圍巖最大主應(yīng)力和最小主應(yīng)力見(jiàn)圖7、圖8和表9?？梢?jiàn)，在左右主隧道開(kāi)挖時(shí)基本沒(méi)有出現(xiàn)塑性區(qū)；在聯(lián)絡(luò)通道開(kāi)挖時(shí)，最小主應(yīng)力在聯(lián)絡(luò)通道開(kāi)挖后增加1倍左右。由表9可知，最大主應(yīng)力在主隧道開(kāi)挖時(shí)較小，但是在聯(lián)絡(luò)通道開(kāi)挖時(shí)卻增加1個(gè)數(shù)量級(jí)，在拱腳和拱頂附近，聯(lián)絡(luò)通道開(kāi)挖后在交叉處形成應(yīng)力集中現(xiàn)象，出現(xiàn)了一定的塑性區(qū)，在聯(lián)絡(luò)通道與車(chē)站主隧道相交節(jié)點(diǎn)處拱腳、墻腳附近出現(xiàn)塑性區(qū)，深度約0.8 m。由此可知，敦化路采用塔柱式車(chē)站選擇錨噴支護(hù)作為永久支護(hù)可行。

圖6 塑性區(qū)分布

Fig. 6 Distribution of plastic zones

圖7 聯(lián)絡(luò)通道開(kāi)挖后最小主應(yīng)力(單位：Pa)

圖8 聯(lián)絡(luò)通道開(kāi)挖后最大主應(yīng)力(單位：Pa)

表9 車(chē)站主隧道開(kāi)挖主應(yīng)力分布

根據(jù)施工中現(xiàn)場(chǎng)觀察，無(wú)論是正洞、橫通道還是開(kāi)洞馬頭門(mén)處，施工開(kāi)挖后圍巖穩(wěn)定性好，圍巖變形小，具有較強(qiáng)的毛洞自穩(wěn)性。

6 硬巖塔柱式車(chē)站經(jīng)濟(jì)社會(huì)效益

在同樣采用外掛設(shè)備用房時(shí)，車(chē)站主體采用塔柱式車(chē)站，將大跨車(chē)站分成多個(gè)小跨結(jié)構(gòu)，站廳與站臺(tái)分離設(shè)計(jì)，與傳統(tǒng)大跨相比，塔柱式車(chē)站在不同支護(hù)結(jié)構(gòu)型式下不管是開(kāi)挖方量、支護(hù)結(jié)構(gòu)混凝土、鋼筋量都減少很多，既節(jié)約了工程材料，又降低了工程造價(jià)，其主體工程量比較見(jiàn)表10。

表10 不同建筑型式及結(jié)構(gòu)型式下工程量對(duì)比

Table 10 Comparison between pillar type Metro station and conventional Metro station in terms of engineering quantities

支護(hù)結(jié)構(gòu)塔柱式車(chē)站毛洞錨噴支護(hù)復(fù)合式襯砌傳統(tǒng)大跨車(chē)站復(fù)合式襯砌開(kāi)挖/m3131167181.2284.7錨桿/m3084158+64噴混凝土/m39.817.623.5二次襯砌混凝土/m33.94(底板)17.7419.62+7.18鋼筋/kg2655.58388.95鋼架/kg609.421007.6鋼筋網(wǎng)/kg153.1357.87358防水層/m235.645.88

在硬巖中采用塔柱式車(chē)站型式，合理選擇埋深及線間凈距，可以節(jié)約投資，縮短工期，做到因地制宜，是新型的建筑模式。

7 結(jié)論與討論

1)在硬巖地區(qū)地鐵車(chē)站采用塔柱式車(chē)站建筑、結(jié)構(gòu)型式可行。

2)提出塔柱式車(chē)站不同結(jié)構(gòu)型式的合理埋深及線間距建議值。

3)通過(guò)分析研究，敦化路站塔柱式建筑形式采用錨噴永久支護(hù)是完全可行的。

4)在硬巖地層中，設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)充分考慮圍巖條件，因地制宜，以便提高地鐵車(chē)站建設(shè)經(jīng)濟(jì)和社會(huì)效益。

[1] 梁廣深.別具一格的斯德哥爾摩地鐵[J].地鐵與輕軌,2001(3)：123-128.(LIANG Guangshen. Stockholms Metro different from others[J]. Subway and Light Rail, 2001(3)：123-128. (in Chinese))

[2] 錢(qián)七虎.俄羅斯地鐵建設(shè)考察[J].地下空間, 2001(4): 241-253，337.(QIAN Qihu. Investigation on Metro construction in Russia[J].Underground Spaces， 2001(4): 241-253， 337. (in Chinese))

[3] 張先鋒.對(duì)硬巖地層地鐵車(chē)站結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的認(rèn)識(shí)與思考[J].巖石力學(xué)與工程學(xué)報(bào)，2003，22(3): 476-480.(ZHANG Xianfeng. Understanding and consideration to the structure design of Metro station in hard rock stratum [J]. Chinese Journal of Rock Mechanics and Engineering，2003，22(3): 476-480. (in Chinese))

[4] 賀少輝，馬萬(wàn)權(quán)，曹德勝，等.隧道濕噴纖維高性能混凝土單層永久襯砌究[J].巖石力學(xué)與工程學(xué)報(bào)，2004,23(20): 3509-3517.(HE Shaohui， MA Wanquan， CAO Desheng， et al. Permanent single-layer tunnel lining by fibre-reinforced high performance shotcrete and wet-mix method [J]. Chinese Journal of Rock Mechanics and Engineering, 2004，23(20): 3509-3517. (in Chinese))

[5] 曾杰，靳曉光，張永興，等.公路隧道初期支護(hù)可靠度分析[J]. 重慶建筑大學(xué)學(xué)報(bào)， 2008， 30(4): 78-81.(ZENG Jie， JIN Xiaoguang， ZHANG Yongxing， et al. Reliability analysis of initial support in a highway tunnel based on the monte carlo method[J]. Journal of Chongqing Jianzhu University， 2008， 30(4): 78-81. (in Chinese))

[6] 陳浩，任偉中，李丹，等.深隧道圍巖穩(wěn)定性的數(shù)值模擬與模型試驗(yàn)研究[J].巖土力學(xué)，2011，32(增刊2): 615-620. (CHEN Hao， REN Weizhong， LI Dan，et al. Numerical simulation and model test study of stability of surrounding rock for deep tunnel [J]. Rock and Soil Mechanics，2011，32(S2): 615-620. (in Chinese))

[7] 賈磊，歐爾峰，章巖.隧道圍巖穩(wěn)定性的模糊評(píng)價(jià)研究[J].蘭州交通大學(xué)學(xué)報(bào)，2010，29(3): 25-28. (JIA Lei， OU Erfeng， ZHANG Yan. Study of the fuzzy evaluation of the stability of tunnel surrounding rock[J].Journal of Lanzhou Jiaotong University， 2010， 29(3): 25-28. (in Chinese))

[8] 李健， 汪明武， 徐鵬， 等. 基于云模型的圍巖穩(wěn)定性分類[J]. 巖土工程學(xué)報(bào)， 2013， 36(1): 83-87.(LI Jian， WANG Mingwu， XU Peng， et al. Classification of stability of surrounding rock using cloud model[J]. Chinese Journal of Geotechnical Engineering， 2013，36(1): 83-87. (in Chinese))

[9] 龔建伍，雷學(xué)文.大斷面小凈距隧道圍巖穩(wěn)定性數(shù)值分析[J].巖土力學(xué)，2010，31(增刊2): 412-417.(GONG Jianwu，LEI Xuewen. Numerical analysis of stability of surrounding rock for large-section tunnels with small spacing [J]. Rock and Soil Mechanics，2010，31(S2): 412-417. (in Chinese))

[10] 胡智民.土巖組合地層淺埋隧道埋深確定方法研究[J]. 隧道建設(shè)，2015，35(4): 322-327.(HU Zhimin. Study of determination of cover depth of shallow-covered tunnel in soil-rock strata[J]. Tunnel Construction， 2015，35(4): 322-327. (in Chinese))

[11] 茅為中，王云龍，張念. 地鐵隧道覆跨比和高跨比對(duì)地表沉降的影響[J].隧道建設(shè)，2010，30(3)：242-245.(MAO Weizhong，WANG Yunlong，ZHANG Nian.Influence of cover-span ratios and height-span ratios of Metro tunnels on ground surface settlement[J].Tunnel Construction，2010，30(3): 242-245. (in Chinese))

[12] 曾小清， 張慶賀. 隧道施工過(guò)程的解析與數(shù)值結(jié)合方法[J]. 巖土工程學(xué)報(bào)， 1998， 20(1): 14-17.(ZENG Xiaoqing， ZHANG Qinghe. Combination of analytic and numerical methods applied in tunnel construction process[J]. Chinese Journal of Geotechnical Engineering， 1998， 20(1): 14-17. (in Chinese))

[13] 李倩倩，張頂立，張成平，等.不同埋深下暗挖隧道施工的地層響應(yīng)[J].北京交通大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版)，2013(1)：27-33.(LI Qianqian， ZHANG Dingli， ZHANG Chengping， et al. Ground response caused by undercutting subway tunnel under different overburden depths[J]. Journal of Beijing Jiaotong University(Natural Science Edition)， 2013(1): 27-33. (in Chinese))

[14] 周青春， 李海波， 楊春和. 地下工程巖爆及其風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估綜述[J]. 巖土力學(xué)， 2003， 24(增刊): 669-673.(ZHOU Qingchun， LI Haibo， YANG Chunhe. Review of evaluation of rockburst and hazard in underground engineering[J]. Rock and Soil Mechanics， 2003，24(S): 669-673. (in Chinese))

[15] 易長(zhǎng)平， 盧文波. 開(kāi)挖爆破對(duì)鄰近隧洞的震動(dòng)影響研究[J]. 工程爆破， 2004， 10(1): 1-5.(YI Changping， LU Wenbo. A study of the effect of blasting vibration on adjacent tunnel[J]. Engineering Blasting， 2004， 10(1): 1-5. (in Chinese))

[16] 王軍濤，王海亮，楊慶. 城市硬巖隧道減振爆破直眼掏槽技術(shù)應(yīng)用及實(shí)踐[J]. 隧道建設(shè)，2014，34(6): 564-568.(WANG Juntao，WANG Hailiang， YANG Qing. Case study of parallel cut in vibration-reducing blasting of hard rock tunnel in urban area[J]. Tunnel Construction，2014，34(6): 564-568. (in Chinese))

Study of Rational Buried Depth and Clear Distance Between Lines of Pillar Type Metro Stations in Hard Rock

HUANG Song

(GuiyangUrbanRailTransitCo.,Ltd.,Guiyang550081,Guizhou,China)

The Metro stations in Beijing, Shanghai and Guangzhou are mainly located in sandy loose strata, and are constructed into complex lining structures. The construction cost can be reduced and the construction schedule can be shortened by adopting rational support structure types under different conditions. The status of hard rock of Qingdao Metro Line No. 3 and the plastic zone distribution under different buried depths and distance between lines are studied by finite difference numerical software. Rational buried depths and distance between lines of pillar type Metro stations in hard rock supported by different structure types are proposed by 3D numerical models.

Metro; hard rock; pillar type station; rational buried depth; clear distance; cover-span ratio

2016-01-05；

2016-01-29

國(guó)家自然科學(xué)基金項(xiàng)目(51179043)

黃松(1985—), 男,貴州甕安人，2010年畢業(yè)于石家莊鐵道大學(xué)，橋梁與隧道專業(yè)，碩士，工程師，從事軌道交通設(shè)計(jì)、管理工作。E-mail: 278176245@qq.com。

10.3973/j.issn.1672-741X.2016.07.013

U 45

A

1672-741X(2016)07-0851-06