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第４８卷第１１期山西建筑Ｖｏｌ．４８Ｎｏ．１１

２０２２年６月Ｊｕｎ．２０２２·１４１·

ＳＨＡＮＸＩＡＲＣＨＩＴＥＣＴＵＲＥ

１０．１３７１９／ｊ．ｃｎｋｉ．１００９－６８２５．２０２２．１１．０３７

ＤＯＩ：

哈尔滨地铁施工数值模拟及变形规律研究

黄秋旭

（西安建工市政交通集团有限公司，陕西西安７１００００）

摘要：以哈尔滨地铁３号线湘会暗挖区间隧道施工为背景，通过有限元分析软件ＭＩＤＡＳ／ＧＴＳ对湘会暗挖区间隧道的开挖

过程进行了施工阶段数值模拟，得到了地铁隧道在开挖过程中地表沉降、拱顶沉降以及净空收敛的变化规律并与实测结果进

行了对比分析。结果表明数值模拟计算的结果与现场实测结果吻合较好，关键点最大误差仅１．９５ｍｍ，能够真实的反映开挖

过程中土体及隧道自身的变形规律，给出了地表横向沉降曲线数学表达式并计算了沉降槽宽度系数建议值ｋ＝０．７８，实测、模

拟、计算三条曲线吻合较好，证明所建立的有限元计算模型能够较好的反映地铁隧道的开挖过程，使用有限元软件对隧道开

挖过程进行模拟的方法也是可行的。

关键词：地铁隧道；暗挖区间；数值模拟；地表沉降；ＭＩＤＡＳ／ＧＴＳ

中图分类号：Ｕ４５５文献标识码：Ａ１００９－６８２５（２０２２）１１－０１４１－０６

文章编号：

０引言并与现场实测结果进行了对比分析，说明了计算模型的

合理性和可行性，为以后高寒地区类似土质地铁修建提

浅埋暗挖法是一种常用的地铁隧道开挖方法，它具

供参考。

有结构形式灵活多变，拆迁占地少，对地面交通影响较小

１工程概况及监测方案

等优点，但是对土体在开挖过程中的稳定要求较高，开挖

本次研究选择湘会暗挖区间里程数ＤＫ２１＋

过程中容易产生隧道塌陷、地表沉降过大等安全隐患。

０１０．３１７～ＤＫ２１＋０８０．３１７区段，总长度７０ｍ，隧道拱顶

所以在开挖前对地表沉降以及隧道自身变形的预测能够

埋深为１３ｍ，根据地质勘察资料，区间隧道所处地层从

为施工的安全起到关键作用。

上到下依次为地表杂填土、粉质黏土、砂层，地层稳定、连

近年来，国内诸多学者通过对大量实际工程的

续。如图１所示，开挖最大高度为６５１０ｍｍ，最大宽度

研究，提出了多种计算隧道开挖土体变形以及自身

［１］６２００ｍｍ。开挖前设置超前小导管注浆，初期支护采用

变形的方法。张顶立等通过对深圳地铁部分区间

钢格栅挂网喷锚支护体系。开挖采用台阶法，分为上下

拱顶下沉回归分析，明确了拱顶下沉遵循指数函数

两级台阶，预留核心土。设计支护主要参数为：拱部１２０°

关系，分析了不同地层条件下拱顶下沉与地表沉降

范围内设置超前小导管，４２＠３００ｍｍ，长度２．５ｍ，两榀

的关系，并通过数值模拟验证了分析结果的可靠性。