中铁第一勘察设计院集团有限公司陕西西安710043
摘要：在正在运营的西安火车站场区下修建地铁车站，施工风险较大，且类似的工程实例较少。国铁站场区轨道沉降控制要求严格，暗挖隧道实施过程中引起的地面沉降控制难度较大。将火车站站实施方案（先隧后站-分离岛方案、NTR方案、管幕+PBA方案和分离厅方案）进行综合对比，最终选定先隧后站-分离岛方案。
关键词：暗挖隧道；地铁车站；国铁站场
在正在运营的国铁站场咽喉区下修建地铁车站，国内尚属首次。站场区内环境复杂，部门繁多，主要为国铁重要功能性建筑，西安火车站为全国铁路重要枢纽站，主要承担普速列车及货运列车，站场区内国铁运营繁忙，客流量趋于饱和。同时车站范围内交通繁忙，周边环境复杂，控制性建、构筑物及市政管线较多，同时地铁隧道需要穿越西安F3地裂缝，且北侧为大明宫遗址保护公园，为国家级重点文物保护区。如何保证交通疏解、基坑开挖及降水施工时临近建、构筑物、市政管线及古文物建筑的安全是车站设计时必须考虑的问题
1方案概括
将火车站站实施方案（先隧后站-分离岛方案、NTR方案、管幕+PBA方案、分离厅方案）进行综合对比[1]，如表1所示：
2分离岛方案与分离厅方案比较
先隧后站-分离岛方案先期甩站运营，不受国铁改造控制，可以满足地铁四号线的运营目标。根据国内相关工程实例，参考西安地区暗挖区间沉降量，正线暗挖隧道洞径约10.7m，采用洞内超前加固，全断面注浆止水，增加地面加固措施、扣轨、道岔吊轨等多种手段最大程度的降低地面沉降，通过多重方式减小暗挖区间引起的地面沉降，降低地面沉降对站场区轨道及国铁正常运营的影响。实施过程中引起的地面沉降较全断面暗挖容易控制，较易满足国铁站场区运营要求。
分离岛方案拆迁面积较小，主要为站场北侧棚户区改造待拆迁，拆迁难度相对较易，先期甩站运营满足四号线通车运营目标，后期主体及系统接入不影响正常运营，且基本不存在废弃工程，无投资浪费，整体投资最小，方案可实施性最强。
分离厅方案正线暗挖隧道与分离岛方案相近，且另需暗挖实施正线之间的站台联通层，建筑功能相对较差，两端明挖厅连接距离较长，站台客流疏散不利，暗挖区间实施风险控制基本与分离岛方案相似，拆迁面积较大，多为站场内住宅及厂房，拆迁难度大，整体投资较大，接近分离岛方案的1.75倍，与分离岛方案相比，无明显优势，因此，不推荐分离厅方案。
3NTR方案与管幕+PBA方案比较
NTR方案与管幕+PBA方案均为全断面暗挖方案，车站实施不受国铁改造工期影响，均能满足四号线的运营目标，采用NTR工法可比采用管幕+PBA节约工期8个月。两方案拆迁面积均最大，达到28260平米，拆迁难度及拆迁费用均较大，全断面暗挖方案整体投资最大，车站整体投资均超6亿元，其中采用NTR工法比采用管幕+PBA造价高4000万左右，NTR工法造价相对较高。
与分离岛方案相比，全断面暗挖方案可实现较为完善流畅的车站功能，但对地面沉降控制较为困难，对周边环境影响较大，同时运用了有限元计算模拟软件Midas-GTS对NTR方案进行模拟，运用FLAC3D对管幕+PBA方案进行模拟来对其暗挖沉降控制进行分析，如图1～4所示。可以看出：管幕+PBA施工地层沉降变形是各个施工步骤的叠加的结果，NTR施工地层沉降变形是顶管施工过程中地层损失的结果，NTR工法采用整体超前支护形式，多个大直径钢管连接形成整体支护结构强度较大，较有利于控制地面沉降，与管幕+PBA方案相比，较少的增加投资，更有效的控制地层变形，减少支护开挖工序，更为可控的减小对于国铁运营的影响，因此，不推荐管幕+PBA方案。
4结语
火车站站施工环境的最大特点就是需要控制沉降量，使其对上方铁路产生尽可能小的影响，使铁路能够正常运行。分别开展分离岛方案及NTR方案暗挖隧道地面沉降控制专题研究。如图5所示，分离岛方案控制沉降量最小，最终选定采用先隧后站-分离岛方案。
图5控制沉降量对比结果
参考文献
[1]张景娥.西安火车站改造与地铁车站结合形式探讨[J].铁道工程学报,2015,32(06):87-91.