*上软下硬地层浅埋暗挖隧道覆跨比研究王旭东1，周生华1，迟建平2，吴学峰2(1．同济大学地下建筑与工程系，上海200092;2．青岛市地下铁道公司，山东青岛266022)摘要:从强度要求和变形要求两方面分析了具有明显刚度差异地层中浅埋暗挖隧道的覆跨比影响因素。以青岛地铁某车站为例，运用有限元分析方法研究了覆跨比与地表位移的关系，并分析了不同覆跨比下的开挖稳定性。研究表明地层条件是浅埋暗挖地铁车站覆跨比的决定因素;在“微风化～强风化”花岗岩地层中，极限覆跨比不应小于0．419;加固区等效变形模量是影响浅埋暗挖车站开挖环境变形的主要因素。关键词:上软下硬地层;浅埋暗挖;地铁车站;覆跨比;有限元法中图分类号:U459．5文献标识码:A文章编号:1673－0836(2011)04－0700－06StudyonShallow-buriedTunnel’sThickness-spanRatioinUpper-softLower-hardGroundWangXudong1，ZhouShenghua1，ChiJianping2，WuXuefeng2(1．DepartmentofGeotechnicalEngineering，TongjiUniversity，Shanghai200092，China;2．QingdaoSubwayCompany，Qingdao，Shandong266022，China)Abstract:Thispaperanalysesinfluencingfactorsforthickness-spanratioofshallow-buriedtunnel(inthegroundwithobviousdifferencesinstiffness)intermsoftherequirementsofstrengthanddeformation．TakingastationofQingdaoMetroasanexample，someproblemsareanalyzed，suchastherelationshipbetweenthickness-spanratioandground独特的施工方法，浅埋暗挖法也存在自身的局限性，如:地表位移较难控制等。针对浅埋暗挖法在设计施工中的局限性，很多学者进行了研究［1～6］。易小明等通过对城市隧道施工的现场监测数据的分析，对浅埋暗挖隧道上覆地层整体下沉进行了力学分析，认为隧道上覆地层的整体下沉、塌陷等是由围岩的力学特性和几何特性共同作用的结果［7］。时亚昕等运用随机介质法引言1随着城市基础设施建设的不断深化，浅埋暗挖法在我国的地铁及市政管线工程中应用日趋广泛。与其他方法相比，浅埋暗挖法具有显著优点;和明挖法相比，浅埋暗挖法不影响交通、占地拆迁少;和盾构法相比，浅埋暗挖法对地层适应性更强、且对机械设备要求较低、简单灵活。同时，由于其自身收稿日期:2011-05-11(修改稿)作者简介:王旭东(1987-)，男，河南驻马店人，硕士生，主要研究方向为地下工程修建技术。E-mail:qhwang1681@163．com基金项目:国家自然科学基金(50838004)*王旭东，等:上软下硬地层浅埋暗挖隧道覆跨比研究7012011年第4期理论，研究了大断面浅埋暗挖隧道施工引起的地表移动及变形预测，得出了对地表移动和变形的相关预测公式［8］。周顺华以隧道原位观测和室内离心模型试验为基础，对软弱地层浅埋暗挖施工中管棚法的棚架原理进行了研究，认为管棚主要起加固围岩并扩散围岩压力，同时能减少开挖释放应力［9］。李树忱等运用断裂损伤有限元和数值软件对海底隧道最小岩石覆盖厚度进行了研究，建立了确定海底隧道最小岩石覆盖厚度的位移收敛法［10］。关于浅埋暗挖法的研究工作虽已取得很多成果，但多数浅埋暗挖施工均是在土层相对单一的地层中进行，对于在上软下硬特殊地层中进行浅埋暗挖施工国内外经验较少;张先锋通过研究青岛地铁试验段工程施工数据对地铁车站结构埋深进行了初步研究［11］。在上软下硬特殊地层中进行浅埋暗挖施工需要考虑隧道埋深对地表变形及压力拱成拱等的影响。因此，有必要针对上软下硬地层中浅埋暗挖隧道覆跨比进行详细研究。本文首先根据覆跨比的概念，考虑浅埋暗挖施工覆跨比的影响因素，应用数值方法对覆跨比与地表位移的关系以及开挖稳定性进行分析。对不同覆跨比下浅埋暗挖隧道的开挖进行模拟，通过研究地表位移、压力拱高度和塑性区大小对背景工程的合理覆跨比进行了判定。跨度或减小埋深来减小覆跨比。因跨度由建筑功能等确定，且跨度的增大对结构稳定不利，因此一般通过减小埋深来降低覆跨比。2．2浅埋暗挖车站、隧道施工期主要影响因素在城市主干道下方采用浅埋暗挖方式修建地铁车站或隧道，保证开挖过程中的安全性是结构施工的首要因素。在满足结构安全性的条件下尽可能的减小车站埋深...