摘要：目前贵阳正处在地铁建设的高峰期，是典型的喀斯特岩溶地区，其工程地质条件较为复杂。同时地铁车站隧道建设地处交通繁忙的市中心地段，道路两侧高层建筑密集，给施工带来了极大的挑战。基于此，结合贵阳市轨道交通2号线浣纱路站实际工程条件和周边环境影响因素，采用层次分析法，建立中心城区地铁车站隧道施工方案评价模型，选出最为适宜的施工方案。
关键词：地铁车站；中心城区；施工方案；层次分析法
地铁已成为缓解全球地面交通系统压力的流行解决方案，尤其是在中国等发展中国家。目前贵阳正处在地铁建设的高峰期，是典型的喀斯特岩溶地区，其工程地质条件较为复杂。同时地铁车站施工地点位于车流较大的城区，道路沿线布置有供水、电力、燃气、通讯管道，人流量多，房屋间隔小，施工空间狭小，给施工带来了极大的挑战。选择合适的施工方案能克服岩溶地区的复杂地质条件以及中心城区周遭复杂的交通环境，降低对市政主干道交通带来的影响。吴磊[1]介绍了盖挖逆作法在城市地铁中的应用，详细论述了其施工原理与技术要点，赵秀杰[2]分析了盖挖逆作法的经济性，王耀[3]运用PLAXIS3D有限元软件对逆作法施工进行了模拟。丁志刚[4]对盖挖逆作法和顺作法对周边沉降进行了模拟，发现顺作法的的基坑沉降一般小于逆作法。层次分析法目前也广泛用于安全分线评估、方案必选、技术评价等领域[5-8]。本文基于层次分析法，优选出了合适的中心城区地铁车站施工方案。
一、中心城区地铁车站施工方法选择影响因素
地铁建设通常很复杂，并且存在很大的潜在风险。近年来，地铁建设中的安全风险分析与管理问题与公共安全密切相关，已成为公众关注的焦点。许多事故和不良事件与现场地面条件的不确定性有关，这导致复杂和高风险的施工工作。贵阳市轨道交通2号线浣纱路站处于贵阳市云岩区，地下管道密集、人流量多还有交通繁忙等诸多因素都给这次施工带来了极大的挑战。该车站的施工面临着施工安全及施工对周边环境影响两方面的难题。地铁建设中的风险来源往往源于意外的障碍物。包括自然的和人为的，土壤和地下水条件与预期不同，地面行为与通常预期的不同；以及对地面条件的误解导致施工方法或设备选择不当。此外，隧道开挖方法本质上比其他方法更危险，或者可能导致过度的地面运动，在敏感的现有结构附近使用不恰当的施工方法是极为危险的。
二、中心城区地铁车站总体设计贵阳市轨道交通
2号线浣纱路站地处贵阳市延安西路与枣山路及浣纱路交汇地段。浣纱路站～紫林庵站区间起止里程为：右线隧道YDK31+960.978～YDK32+377.494（长链0.143m），长416.516m；左线隧道ZDK31+960.978～ZDK32+377.494，长416.516m。线路出浣纱路站后，隧道沿延安西路下方敷设，于瑞金北路和瑞金中路交叉口处接紫林庵站。该处地层岩溶发育，地下水丰富，在这种条件下进行施工，易引起支护沉降变形、地面及建筑物沉降等事故。
三、施工方案评价
1．建立施工方案评价模型
中心城区地铁车站施工方案优选的目标是在取得经济、环境和社会多方面的良好效益。基于对以往地铁项目的了解，我们根据历史数据对地铁项目的建设需求有一个大致的了解，大致因素分类为人、设备、环境、管理和技术因素。具体有：按期完成地铁施工进度；尽量降低施工成本；在现行施工条件下，施工方案具有较高的现实可能性；施工质量和施工安全有保障；尽量减少对施工场地周边居民生活造成影响。基于以上研究，我们决定从以下几个方面来考虑：结构形式及埋深、施工难度及机械化条件、工程质量、工期、造价和环境影响。确定方案优选的目标为工期短、造价低、安全、高质、环保。建立中心城区车站施工方法评价结构模型如图2所示。
2．模型的验证与应用
层次单排序通过上面所构造的某层所有因素对上层因素的判断矩阵求出最大特征值λmax及其对应的特征向量ω，该特征向量归一化后就是相应的优先权重向量。接下来对判断矩阵进行一致性检验，其检验步骤如下：求出一致性指标CICI=(μmax-n)/(n-1)
（1）其中，λmax为判断矩阵的最大特征值；n为判断矩阵的维数，n>1。进行一致性检验，需要知道随机一致性，其值见表1：计算一致比率，其公式为CR=CI/RI
（2）当CI<0.1时，认为一致性可接受。否则调整判断矩阵直到可接受。对F矩阵进行计算得到风险权重系数为ω=（0.0370.0600.1150.2000.2600.328）对ω进行一致性检验。已求得λmax=6.272，根据公式（1）、（2）、表1可得CI=0.0544，RI=1.36，CR=0.04＜0.1，所以通过一致性检验。具体如表2所示。
3．比较分析
（1）对路面交通的影响比较
浣纱路站位于贵阳市的中心城区（贵阳市一环北），工程主要位于一环内交通主干道下方，交通流量大且受地貌等原因影响，贵阳老城区市政道路狭窄（约23m），工程若采用明挖法施工将导致贵阳市老城区交通瘫痪；若采用普通盖挖法（临时盖板）施工，将对交通多次调整，不利于老城区交通组织，而半幅顶板盖挖法有效解决了交通问题，保障老城区交通正常通行外且避免多次交通调整更有利于地方交管部门进行管理。
（2）施工期限的比较
盖挖顺作法施工便于土方的开挖，能提高施工速度，减少施工时长。水平支撑的安装和拆除对整体施工时间的影响较小。盖挖顺作法不用处理节点，对技术需求并不严格。但较明挖法和临时盖板盖挖法施工时间有延长。
（3）质量方面
半幅顶板盖挖顺作法作为一种相对较新的施工工法，在细节处理上有别于传统明挖法及盖挖法施工施工；半幅顶板的特殊性，结构顶板、侧墙纵向通长施工缝、防水在立柱处的不闭合，虽然设计图纸在这些重点部位考虑的防水措施都很强，但这些防水薄弱部位往往会出现缺陷，存在主体结构渗漏水的隐患。
（4）项目成本的比较
在造价方面半幅顶板盖挖法较明挖法略有增加，以本标段浣纱路站为例，投标设计为明挖，投标总价约2.9亿元，后变更为半幅顶板盖挖法总价约3.1亿元，增幅约7%，在造价方面半幅顶板盖挖法较明挖法略有增加。基于上述分析，建议采用半幅顶板盖挖顺作法施工。
四、结语
地铁建设通常较为复杂，并且存在很大的潜在风险。近年来，地铁建设中的安全风险分析与管理问题与公共安全密切相关，已成为公众关注的焦点。加之周边环境复杂，给施工带来了极大的挑战。其建设过程既要满足结构安全，还需尽量减少对周边市民交通出行和生活的影响。本文依托贵阳市轨道交通2号线浣纱路站，采用层次分析法，建立了中心城区地铁车站隧道施工方案结构模型，从结构形式及埋深、施工难易程度、机械化程度、工程质量、工期、造价和环境影响等方面对各种施工方案进行评价和分析，选出最为适宜的施工方案。
作者：陈坤 单位：贵州大学土木工程学院