城市地下轨道交通一般埋深较浅,且周边存在建(构)筑物、市政管网等,再加上轨道交通换乘枢纽以及轨道交通区间之间关系复杂,相互影响大,导致设计施工难度非常大。目前,相对于城市地面道路交通建设技术而言,地下轨道交通建设还处于起步阶段,尤其是轨道交通大型地下换乘车站,具有空间跨度大,枢纽之间相互影响等建设难题,设计建设技术还不够成熟。因此,轨道交通换乘枢纽的建设技术是地下工程中研究的前沿问题。鉴于此,本文依托重庆市科技攻关项目,综合采用理论分析、工程类比、数值模拟与现场监控量测等技术手段,系统研究浅埋大型地下十字换乘车站的施工力学响应及控制技术。主要研究工作及成果如下:(1)轨道交通大型十字换乘地下车站结构优化与工法研究依托重庆轨道交通红旗河沟车站工程,分析了红旗河沟车站的内部布置型式和结构设计方案,提出了“拱-墙”相交的大断面交叉方案;在此基础上,采用数值模拟方法模拟了不同开挖方法下轨道交通大型十字换乘车站的动态施工过程,通过分析不同的工法施工时隧道结构及围岩变化情况,对比不同工法时结构受力特征,结果表明上下侧导坑法在位移及受力等方面要更适合于特大断面暗挖隧道的快速开挖。(2)轨道交通大型十字换乘地下车站施工力学响应研究针对地下工程围岩稳定性评价问题,推导了基于Mohr-Coulomb准则的围岩屈服接近度计算公式,引入了基于屈服接近度的围岩稳定性评价方法,从而为准确的判断隧道动态施工过程中围岩的应力状态和屈服情况提供理论基础;在此基础上,首先通过建立单个大型断面地下车站的三维有限元计算模型,分析了浅埋车站施工期间的动态响应规律;进一步通过建立大型近接十字换乘地下车站的三维有限元计算模型,开展地下车站围岩施工力学响应及稳定性研究,分析了交叉位置围岩的受力特性。计算结果表明三号线车站和六号线车站的设计施工步序和支护措施能满足要求,隧道开挖施工安全。(3)轨道交通大型十字换乘地下车站施工影响及控制技术研究针对大型地下车站沉降控制标准问题,分析了地表建筑物和地面环境要求对地表沉降的不同控制标准,并根据Peck公式、结构极限拉应变、地层极限应变等控制标准计算了重庆轨道交通红旗河沟车站施工时的极限地表沉降值。并通过分析建筑物破损的评定标准,提出了房屋破损的Greenfield模型法、隔离法和整体分析法的三阶段评价方法。在此基础上进一步研究了红旗河沟车站的爆破控制标准,提出了轨道交通红旗河沟地下车站的爆破控制技术。(4)轨道交通大型十字换乘地下车站建造方案及施工工法研究基于地下暗挖车站常规建造方案及施工工法,在分析双侧壁导坑法优缺点的基础上,研究提出了“预留部分核心土、仰拱后做的双侧壁导坑法”,以及“上下侧导坑+先墙后拱法”的施工方案和工法,并在红旗河沟地下车站中运用实施。在此基础上,提出了车站总体实施步序,结构突变段施工方案。(5)轨道交通大型地下车站信息化施工技术研究基于地下工程施工监控量测的基本要求,开发轨道交通暗挖隧道监测动态反馈与分析系统,通过该系统可以方便地对隧道监测数据进行分析和处理;在此基础上通过对红旗河沟车站进行监控量测,利用监测反分析、数值计算等方法,在地下车站施工过程中综合分析围岩力学参数和变形特点,为隧道的设计计算参数及施工开挖方法的确定提出优化措施和建议,从而实现信息化施工。主要创新点在于:(1)对特大断面“十字换乘”轨道交通暗挖地下车站提出了“拱-墙”相交的结构型式,形成了城市轨道交通特大断面平面交叉隧道的结构设计关键技术。(2)通过对超大型十字交叉换乘地下车站施工力学分析和模型试验研究,对比研究了双侧壁导坑法和上下侧导坑法的施工力学响应规律,提出了两种方案在超大断面施工中的的适应性。(3)首次建立了大型地下暗挖车站“预留部分核心土、仰拱后做的双侧壁导坑法”和“上下侧导坑+先墙后拱预留部分核心土法”的施工工法。