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基于正交试验的地铁隧道超前小导管参数优化研究
王 婧 1， 杨双锁 1,2， 赵景阳 1， 徐 婧 1， 罗海燕 1
（1.
太原理工大学矿业工程学院
，030024
，太原
；2.
重庆大学煤矿灾害动力学与控制国家重点实验室
，400030
，重庆
）
摘 要 ：针对太原市漫滩地层地铁隧道工程，运用正交分析方法，以小导管长度、小导管环向布置间距
和小导管直径作为要考虑的因素，每个因素选取 3个水平设计正交试验，以每次试验的隧道拱顶沉降量为指
标，采用 FLAC3D 数值计算软件模拟不同因素水平下的小导管参数对隧道拱顶沉降的影响。比较每个因素
的极差大小，分析得出对拱顶沉降量影响最大的因素是小导管环向间距。再以小导管环向间距为变量，模拟
在不同间距的条件下，隧道开挖引起的地表沉降和拱顶沉降，对小导管间距进行优化，从而分析得出小导管
合理的布置参数，为太原地铁隧道后续设计方案与施工方案的优化和改进作参考。
关键词： 地铁隧道；超前小导管；数值模拟；正交试验
中图分类号： TU 455.49 文献标志码： A 文章编号： 1000 -4726(2017)11 -1167 -04
OPTIMIZATION RESEARCH ON PARAMETERS OF ADVANCED SMALL TREMIE OF SUBWAY
TUNNEL IN FLOODPLAIN STRATA
WANG J ing 1， YANG S huang-suo 1,2， ZHAO J ing-yang 1， XU J ing 1， LUO H ai-yan 1
(1.College of Mining Engineering, Taiyuan University of Technology, 030024, Taiyuan, China; 2.State Key Laboratory of
Coal Mine Disaster Dynamics and Control, Chongqing University, 400030, Chongqing, China)
Abstract: Orthogonal analysis method was designed to the subway tunnel engineering in floodplain
strata in Taiyuan. Take length, circumferential spacing and diameter of small tremie as factors, each
has three levels to do the orthogonal experiment. Take settlement of tunnel vault as index, using
FLAC3D numerical calculation software to simulate the effect of small tremie parameter on subway
tunnel excavation. Compare range of each factor, and it is concluded that the greatest effect on the
vault settlement is circumferential spacing. Then take this factor as variable, simulate surface settlement
and vault settlement caused by tunnel excavation on different spacing to analyze reasonable parameters
of small tremie. So it can be referenced for optimization and improvement of following up design and
construction program of Taiyuan metro tunnel.
Keywords: subway tunnel; advanced small tremie; numerical simulation; orthogonal experiment
收稿日期： 2017 -08-10
基金项目： 国家自然科学基金资助项目（ 51274145）；重庆大学煤矿
灾害动力学与控制国家重点实验室访问学者基金资助项目
作者简介： 王婧（1992—），女，山西和顺人， e-mail：534617131@
qq.com.
在城市地铁的建设过程中，浅埋暗挖法因其对地
面建筑物和地下管线影响较小，拆迁占地较少，对城
市环境污染较小等因素得到了广泛应用。由于浅埋隧
道周围地层自稳能力比较差，并且地铁沿线的建（构）
筑物的控制标准比较严格，为防止土体产生较大的变
形，保证作业面工作人员的安全，需对土体采取必要
的超前支护措施，从而增强土体的自稳能力。超前小
导管注浆支护因其较施工工艺简单，可操作性较强，
经济性较好等优点，在浅埋隧道开挖中被广泛采用。
超前小导管注浆支护是指在隧道施工时，先沿隧道拱
部的一部分外轮廓线以一定仰角向工作面前方打入带
泄浆孔的小导管，通过泄浆孔使土体孔隙被浆液填
充，从而形成一定厚度的结合体，待结合体达到一定
强度后再开挖的超前支护方式。它能有效控制因开挖
引起的地面沉降、围岩松弛、崩塌等缺陷，增强松散、
软弱围岩的稳定性。因此如何确定超前小导管的支护
参数，使得在隧道开挖过程中，监测点的位移、地
层应力等指标都减少至最小，这对工程顺利实施尤为
重要。
以太原市地铁 2号线一期工程首开段中心街西
站至南中环街站区间为例，运用正交分析方法，采用
FLAC3D 软件对隧道使用超前小导管支护时，地铁隧
道开挖而引起的拱顶位移进行数值模拟，分析得出合
理的超前小导管参数，为太原地铁隧道后续工程设计
方案与施工方案的优化和改进提供参考。
1 工程概况
太原市地铁 2号线一期工程首开段中心街西站至
南中环街站区间，隧道长度 1 148.909 m。该区间地质
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Architecture Technology 1\ 48 1\ 11 2017 11 Vol.48 No.11 Nov. 2017
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构造单元为太原盆地汾河冲积平
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