地铁隧道结构设计的应用

　摘要：本文立足于地铁结构模型设计方案的分析，主要说明了明挖法和盾构法应用范围
与其优势和局限性。以某市

1 号线 A 站的建设为案例，通过案例分析粗浅讨论了地铁隧道结

构设计在实际工程中的应用。

 

 

　　关键词：地铁隧道结构；地铁车站；风险避免；

 

　　前言

 

　　就目前而言，地铁已经成为城市交通的主要发展方向，地铁隧道工程在城市建设项目
中占有极大的比重。地铁区间隧道的设计方案主要有三种：明挖矩形断面隧道、圆形盾构断
面隧道和暗挖马蹄形断面隧道。在实际地铁隧道工程实施中需要根据线路埋深、施工地点的
地质条件与周边环境等因素来选择不同的设计方案以应用。

 

　　一、结构模型设计方案的选择

 

　　（一）明挖矩形结构

 

　　明挖矩形结构的地铁区间隧道设计又称明挖法，是指现将隧道部位的岩体或土体全部
挖除，然后修建洞身、洞门，在进行回填的施工方法。明挖法是城市地下隧道式工程发展初
期优先采用的一种施工方法，其施工工艺经过多年发展已趋向成熟。明挖法具有施工简单经
济的特点，其施工风险小。使用明挖法利于施工者控制施工过程，减小施工风险；可以将工
程分进行段，工程作业同时进行；对地质条件没有特殊要求，适用范围广；容易对隧道进
行防水处理。明挖法在拥有以上几项优点的同时，由于其施工特点，在工程期间对周围环境
有较大的破坏，需要较大的地面环境支持施工。在城市内进行地铁隧道工程建设时，会较大
影响城市居民生活作息和城市交通秩序，工程地点埋设的地下管线都需要拆迁。

 

　　在施工地点的地面环境允许的情况下，对于埋深较浅、跨度较大的工程区间应该优先采
用明挖法以减少施工风险，减低工程造价。

 

　　（二）圆形盾构结构

 

　　盾构法属于暗挖法的一种，它是全机械化的施工方法。盾构是一种施工机具，同时也是
一种强力的临时支撑结构，盾构机在地下掘进时，盾构外壳能够对周围的岩土起到支撑作
用，前方的土体被切削装置破开后通过土运机械排出，再将预制的混凝土管片拼装，从而
形成隧道结构。盾构法施工因为采用复合防水封垫和预制的管片进行隧道的建设，隧道防水
性能好且工程质量易于控制。同时，这种施工方法对城市交通与居民生活等地面活动的影响
小，施工速度快并且不受施工深度的限制。从另一方面看，盾构法由于需要在地下掘进，从
经济角度而言，购置新型盾构机械的费用高昂，对连续施工长度至少为

300 米的施工区较

为适用。盾构法在有相对均质的地质条件的软土地基段施工是顺利的，但是地层中若是有坚
硬的岩层或球状风化体时，盾构机的刀盘磨损较严重，会造成掘进进度慢甚至施工停顿的
状况。

 

　　二、地铁隧道施工风险分析与控制

 

　　与其他工程相比，地铁隧道工程是技术要求复杂、投资大、工程建设周期长的大型土木
工程。由于隧道工程施工技术复杂，施工地点地质环境具有不确定性，工程在施工期内的所
具有的风险种类纷杂。为了保证施工安全，减少工程成本，提升施工效率，在地铁隧道工程
进程中要严格做到风险控制。

 

　　（一）风险分析

 

　　风险的分析即是将已经识别的风险因素，如安全性，隧道掘进和自然环境等，进行量
化处理。目前多数学者采用的风险评估方法即用两个数据相乘得到的量作为风险大小评价的
标准。但是，这种评价标准会使两者产生不符合实际风险水平的稀释作用或者放大作用，在
风险评估上存在巨大的盲区，不能切合实际地反映出风险水平。因此，适合地铁隧道工程的
一套风险评估系统的建立已经十分必要。