双护盾式TBM具有施工安全、环境影响小、对软弱破碎围岩适应能力强等技术优势，近年来被广泛应用于以岩质地层为主的城市地铁隧道施工建设中 ^[1]。受区间内地质条件、沿线建(构)筑物、始发条件等客观因素的影响，TBM工法常与明挖法、矿山法等其他工法组合使用，由此带来TBM在隧道狭小空间内通过时的技术难题。目前常见的TBM通过方式有牵引小车、混凝土导台加钢轨、混凝土导台加钢轨3种 ^[2,3,4,5]。其中混凝土导台加钢轨方案具有施工周期短、风险小、成本低等优点，在实际工程中使用频率最高 ^[6]。

　　 一般的单洞双线地铁隧道在狭小空间内同时施工2条平行混凝土导台，往往缺乏可行性和经济性。采用Y字形导台平面布置形式可显著提高经济性，但在左右线分岔处，一侧导台混凝土的浇筑养护及TBM通过后拆除等工序影响另一侧导台施工，继而影响整体工期。由此可见，为进一步降低工期风险，需从材料选择和结构设计角度优化单洞双线隧道方案。

　　 钢结构具有强度高、质量轻、便于安装及拆除等特点，设计出一种既能发挥钢结构施工便捷优点，又能利用混凝土结构抗压性能的组合结构，极大缩短左右线分岔处空推步进施工工期。鉴于此，优化处理钢筋混凝土组合结构导台左右线分岔处空推步进施工方案，并通过数值模拟验证设计方案的合理性，确保优化后的方案可运用到实际工程建设中。

　　 民乐停车场出入线隧道线路大体呈东西走向，起点为翰梅区间，线路出区间后以R=300m曲率半径往西转，沿塘朗山西行1km，以R=260m曲率半径往东转接入民乐停车场线路。TBM区间主要依次穿越厦深高铁、地铁4号线、新彩通道、广深港高铁，侧穿牛咀水库等工程控制点，如图1所示。为避免爆破对既有建(构)筑物的影响，牵出线段(长175m)及洞口段(长89m)采用矿山法施工，下穿牛咀大桥段采用明挖法施工(长73.05m)，其余部分(长2 399.59m)采用TBM工法施工。

　　 TBM空推步进范围为牵出线段(长175m)及洞口段(长53.8m)，采用矿山法施工，下穿牛咀大桥段采用明挖法施工(长73.05m)，共301.85m，如图2所示。左右线TBM空推步进需共用1段导台后，于B4与B5断面交汇处进行左右线分线。

　　 本工程TBM空推步进工序分2个阶段进行:(1)第1阶段空推步进前导台施工阶段，左右线TBM空推步进共用导台按混凝土导台施工方案进行，导台横断面如图3所示;(2)第2阶段正式空推步进阶段，TBM在始发导洞内步进采用双护盾掘进模式空推步进，TBM在始发导洞内的步进过程分2部分，首先为刀盘、前盾、伸缩盾通过主油缸进行空推步进，其他部分通过辅助油缸顶住管片与反力架进行推进。TBM空推步进工序流程如图4所示。

　　 左线TBM步进空推过单洞三线隧道及明挖段后，进入单洞双线隧道，在B4,B5断面交接处(见图5)进行左右线导台分岔。

　　 本工程左右线空推步进均使用混凝土导台，施工顺序为:左线导台施工→左线TBM步进空推→破除左线原有导台(范围为左右线互相影响区域，见图6)→右线导台施工→右线TBM空推步进→右线导台破除→电瓶车轨道施工。

　　 在原混凝土导台施工方案基础上，提出优化导台施工方案，即左右线导台同时施工且无需破除混凝土导台，施工顺序为:左线混凝土与钢导台(图5虚线部分为左线钢导台施工区域)同时施工(预留右线钢导台支腿预埋孔)→左线TBM步进空推→割除左线钢导台→右线钢导台(图5实线部分)施工→右线TBM空推步进→右线钢导台割除→电瓶车轨道施工。具体施工工艺如下。

　　 1)左右线共用导台及左右线互相影响区域共用导台施工(见图7):共用导台与非影响区的左线导台按混凝土导台原方案进行施工;互相影响区域导台仅施工靠近外侧混凝土导台，内侧混凝土导台均使用钢导台进行等效替换(见图8)。

　　 2)左线TBM空推步进时刻关注钢导台及其混凝土接触面是否存在异常，存在异常及时停下进行加固。

　　 3)左线钢导台拆除采用气割方式直接隔断钢导台与混凝土导台间连接。

　　 4)右线钢导台施工左线钢导台施工时，已预留右线钢导台支腿预埋孔，直接将右线钢导台支腿一节节插入预埋孔，浇筑混凝土加入早强剂(可适当提高混凝土等级)。

　　 5)右线TBM空推步进右线空推步进是向右侧转弯进入导洞，右侧钢导台受力较大，需设置斜撑加固。

　　 6)右线TBM钢导台拆除与左线钢导台拆除方法相同，拆除后直接铺设左右线电瓶车轨道。

　　 左右线分岔处空推步进施工方案优化前后工序对比如图9所示。优化后的空推步进施工工序虽未减少，但仍可大幅度缩短工期，原因如下。

　　 1)优化后左右线分岔处混凝土导台的非干涉区可同步施工，工序安排更合理。

　　 2)左右线分岔处干涉区采用钢导台代替钢筋混凝土导台，充分发挥钢结构施工安装周期短的优点。

　　 3)相比钢筋混凝土导台，钢导台拆除更方便，不产生大量废渣。拆除后的钢材体积较小，可存放于隧道内，或加工成反力架继续使用，极大降低运输废渣、清理场地带来的时间成本。

　　 钢筋混凝土组合结构导台由纵梁、立柱、轨道和嵌固底板4部分组成，其中纵梁及立柱采用200mm×200mm Q345宽翼缘工字钢，并沿工字钢纵向每隔10cm设置1道20mm厚的横向加劲肋。轨道结构简化为70mm×35mm的半圆45Mn钢。相邻立柱中线间距1.5m，纵梁及轨道倾角为24°。钢构件设计方案如图10所示。

　　 为探究钢构件与混凝土底板组合结构的受力特性及设计方案的可行性，采用ABAQUS建立钢筋混凝土组合结构导台三维有限元计算模型。其中，混凝土底板长2.7m，宽1m，厚0.25m，钢构件埋深0.215m。组合结构导台材料参数如表1所示。

　　 模型各部分均采用C3D8R实体单元模拟，计算模型考虑恒荷载与活荷载组合，恒、活荷载分项系数分别为1.2,1.4。恒荷载为结构自重，活荷载包括TBM机身重力和机身与轨道摩擦力，其中TBM主机重W=6 000kN,TBM机身与轨道摩擦系数μ=0.2。在模型中混凝土底板下底面添加3个方向的平动自由度约束，四周添加法向平动自由度约束，等效钢构件中约束轨道和梁侧面法向平动自由度。钢构件和混凝土底板间的接触面采用Tie约束处理。划分网格后的计算模型如图11所示。

　　 通过钢构件Mises应力分布云图，Von Mises屈服准则能综合反映以钢材为代表的塑性材料应力状态，可评价钢材的疲劳、破坏等。钢构件屈服极限为345MPa，抗压、抗弯强度设计值σ_s=295MPa，由Mises应力分布云图可知，除纵梁两端腹板底部和三角形加劲肋板下方角点外，钢构件其余部位的应力均小于材料强度设计值。

　　 由钢构件位移云图和纵梁挠度曲线(见图12)可知，钢构件最大位移出现在梁下边缘内侧跨中位置，最大挠度2.028mm，小于相关规范中规定的允许挠度限值，满足要求。

　　 混凝土为典型的脆性材料，可采用第一强度理论，通过考察绝对值最大的主应力判断材料强度。由混凝土底板绝对值最大的主应力分布云图可知，混凝土底板最大压应力为11.79MPa，小于C30混凝土轴心抗压强度设计值f_c=14.3N/mm²。最大拉应力为0.91MPa，小于C30混凝土轴心抗拉强度设计值f_t=1.43N/mm²。因此，混凝土底板设计满足规范要求。

　　 本文以深圳市轨道交通6号线民乐停车场出入线隧道TBM步进空推施工段为依托，在原混凝土导台施工方案基础上，提出一种钢结构与混凝土结构相互结合的施工方案。在原有方案基础上进行优化，使新方案在原方案优点基础上进一步提升工程实践意义。并运用ABAQUS有限元分析软件验证优化处理后的设计方案，根据数值模拟计算结果简化设计方案步骤，从而达到经济效益与工期效益的最优状态，更加适用于实际工程建设。