地铁穿地裂缝段盾构扩挖施工临时支护方式研究.pdf

76MODERN URBAN TRANSIT 4/2024 现代城市轨道交通工程实践工程实践地铁穿地裂缝段盾构扩挖施工 临时支护方式研究基金项目：西安市轨道交通集团有限公司科技项目(D15-YJ-152021006);广州地铁设计研究院股份有限公司科技项目(KY-2020-003)作者简介：祝朋辉,男,硕士引用格式：祝朋辉,高强.地铁穿地裂缝段盾构扩挖施工临时支护方式研究J.现代城市轨道交通,2024(04):76-83.ZHU Penghui,GAO Qiang.Research on the temporary support method of shield expansion excavation construction of metros passing through ground crack sectionsJ.Modern Urban Transit,2024(04):76-83.DOI:10.20151/ki.1672-7533.2024.04.012祝朋辉，高 强（广州地铁设计研究院股份有限公司，广东广州 510010）1 背景地铁多位于地下，施工过程中面临诸多技术难题，特别是在穿越地裂缝等复杂地质条件下，其难度与风险显著增大。西安地区地铁穿越地裂缝带、特殊黄土地层摘 要：为研究采用盾构扩挖工法施工穿越地裂缝过程中，不同临时支护方式对围岩变形的影响，依托西安地铁 15 号线府君庙村站祝村站区间工程，采用 FLAC3D 和 Midas GTS NX 软件对盾构扩挖穿越地裂缝过程中围岩变形与盾构隧道的受力进行分析，得出合理临时支护方式进行实际应用，并结合现场地表变形情况进行对比分析。研究结果表明：双竖向临时支撑对围岩变形以及隧道结构均起到良好的控制效果；首环管片破除与扩挖施工会改变隧道结构的整体性，从而导致围岩变形剧增，是盾构扩挖施工中危险环节，需要加以重视；通过现场监测，扩挖施工地表沉降均在规范允许范围内，扩挖施工影响范围主要在 7 环以内，施工中可结合扩挖影响范围进行超前加固。关键词：地铁；盾构扩挖；临时支护；围岩变形；现场监测 中图分类号：U213.9 以及文物为地铁建设中的三大难点，其中多次穿越地裂缝对地铁建设影响最大1。以往西安地区地裂缝段大多使用暗挖法进行施工，待二次衬砌结构完成后，采取盾构空推的措施2。此工法工序相对复杂，对地面使用影响较大，来弘鹏等3结合地裂缝现状以及现有工法，提出盾构扩挖施工的新型施工工法。目前，国内外区间隧道采用盾构扩挖法穿越地裂缝段的工法未见先例，针对盾构扩挖法，国内外学者们做了相关研究。李围4等利用模型试验和数值分析的方法对扩挖施工过程进行分析，得到加固参数与地层位移的相对关系。张新金5依托北京地铁三元桥站项目，通过对扩挖时管片的位移变形以及地表沉降现场监测的方法，分析该工程的安全性。刘维宁5采用数值分析的方法，研究扩挖过程中采用不同支撑方式下结构的受力变形情况，最终确定了合理的支撑方式。王文军6等基于北京地铁 14 号线试验段车站项目，研究大直径盾构扩挖修建车站方案，得出单洞双线侧式车站型式较单洞双线岛式车站型式更具优势。冯敬辉7等结合数值分析与现场监测的方法，研究郑州地铁 1 号、2 号线扩挖隧道施工对围岩变形的影响，得到扩挖过程引起的变形大小。综上所述，盾构扩挖施工在地铁车站以及综合管廊的应用较多，但在区间隧道上应用较少，而西安地铁15 号线府君庙村站祝村站区间工程采用盾构扩挖法77 现代城市轨道交通4/2024 MODERN URBAN TRANSIT工程实践工程实践地铁穿地裂缝段盾构扩挖施工临时支护方式研究施工穿越地裂缝为全国首例，施工过程中临时支护方式的选取对施工安全性起到至关重要的作用。基于此，本文采用 FLAC3D 与 Midas GTS NX 数值软件，依托西安15 号线府君庙村站祝村站扩挖区间工程，研究盾构扩挖法施工不同临时支护方式对围岩及隧道结构变形的影响，以此确定合理的临时支护方式。2 工程概况及临时支护方式设计2.1 工程概况西安地铁 15 号线府君庙村站祝村站区间隧道共穿越 f9 和 f9 两条地裂缝带（图 1），初步设计采用“设置竖井+暗挖法”施工，考虑到施工场地附近拆迁难度大，原有工法不但工序复杂，而且无法保证工期。基于以上因素，来弘鹏等2结合盾构扩挖穿地裂缝新型工法，选取此区间作为全国首例试点。根据施工设计图及地质勘查报告等资料显示，区间隧道位于粉质黏土，自上而下的地质情况如表 1 所示。盾构隧道扩挖施工工法主要流程和步骤如下。（1）首先进行盾构施工，为方便后期扩挖，盾构扩挖段采用通缝拼装，正常段采用错缝拼装。（2）盾构施工完成后在首环扩挖管片前后 3 环进行地表注浆加固，具体注浆范围如图 2 所示。（3）在加固体的保护下，首环先拆除上部管片挖除管片后方土体，然后再进行下半环管片的拆除以及土体的开挖，剩余上方管片先进行后方土体掏挖再进行拆卸管片，下方管片先拆除再挖除土体，如图 3 所示。2.2 临时支护方式设计根据该工程特点设计 4 种临时支护方式，具体如下。（1）台阶+临时仰拱法扩挖。拆除上半环封顶块和 2 个邻接块，环形扩挖的土体和废管片先临时回填在下侧，进行上半环喷锚支护并打设锁脚锚杆，设置临时仰拱使上台阶闭合成环。上台阶超前 3 4环后再开展下台阶扩挖，初支闭合成环，如图 4 所示。（2）全断面+临时横撑法扩挖。为防止管片拆除后地层横向收敛变形变过大，图 1 项目基坑平面布置图表 1 土层物理力学参数地层埋深/m密度 /gcm-3黏聚力 c/kPa 内摩擦角 /泊松比 剪切模量 G/MPa弹性模量 E/MPa杂填土0.0 3.01.9025.015.00.391.015.38黄土状土3.0 8.01.7735.021.80.307.4638.8粗砂8.0 11.02.120.034.90.258.1640.8新黄土11.0 21.01.7530.721.90.336.9635.0古土壤21.0 25.01.9235.723.00.338.3241.6粉质黏土25.0 60.02.0126.321.00.305.1526.8图 2 地表注浆加固图a 纵断面b 横断面错缝拼装段通缝拼装段错缝拼装段NN-N 断面N径向超前加固或地表加固78MODERN URBAN TRANSIT 4/2024 现代城市轨道交通工程实践工程实践地铁穿地裂缝段盾构扩挖施工临时支护方式研究在全断面扩挖的基础上设置临时横撑。横撑固定后再进行上半环管片拆除、扩挖、喷锚支护并设置锁脚锚杆，横撑液压杆收缩前移后进行下半断面管片拆除、扩挖和支护，断面闭合成环后开展下环管片扩挖，如图 5 所示。上半断面在前 2 3环作业时先拆后挖，待创造工作面后先掏挖支护再拆除封顶块和邻接块。（3）全断面+临时横撑+单竖撑法扩挖。结合横撑在地层变形控制中的优点，同时设置临时横撑和单竖撑，如图 6 所示。上半断面扩挖流程与全断面+临时横撑法扩挖类似，增设的单竖撑先临时支在下部管片上，下半断面扩挖后竖撑再与初支结构连接成整体。（4）全断面+双竖撑法扩挖。将单竖撑优化为双竖撑，改善对扩挖断面的空间切割，增加一定的通过性，如图 7 所示。与全断面+临时横撑法扩挖类似，前 2 3 环先拆管片后扩挖创造工作面，后续环单次扩挖进尺为管片环宽的一半（0.75 m）以加强地层变形控制，为方便施工，前半环掏挖并支护，拆除管片后进行后半环扩挖，完成锁脚锚管并注浆后进行下半断面扩挖。3 数值计算分析3.1 模型概况根据盾构隧道和扩挖结构相对位置关系，通过 FLAC3D 有限元分析软件建立盾构扩挖段数值模型，如图 8 所示。该模型长 75 m，宽 65 m，高 55 m，节点 473 613 个，单元 514 440 个，盾构隧道的外径为 6.2 m，内径为 5.5 m，管片图 3 盾构管片与扩挖隧道衬砌关系图a 平面图（单位：m）b 现场照片8.088.323.10.880.951.3轨面标高盾构管片扩挖断面初支0.95图 4 台阶+临时仰拱法扩挖示意图图 5 全断面+临时横撑法扩挖示意图临时回填a 上台阶扩挖后进行临时回填b 设置临时仰拱c 下台阶开挖d 初支闭合成环初期支护初期支护初期支护初期支护临时仰拱锁脚锚杆锁脚锚杆锁脚锚杆锁脚锚杆掏挖部分初期支护临时横撑a 扩挖前设置临时横撑b 前几环拆除时上半断面先拆后挖 c 后续环掏挖并支护后再拆d 初支闭合成环幅宽为 1.5 m，盾构拱顶预埋深度约为 16.2 m，扩挖隧道断面净宽为 7.98 m，高为 8.12 m。3.2 隧道建筑物材料参数盾构隧道管片采用 C50 混凝土，隧道圆环的完整截面分为 6 个不同的管片分块，其中管片结构封顶块在圆周上占的角度为 20，相邻邻接块角度为 68.75，标准块角度为 67.5。环间采用 12 根 M24螺栓连接，螺栓长 400 mm，弹性模量为210 GPa，对应泊松比为 0.3，具体结构79 现代城市轨道交通4/2024 MODERN URBAN TRANSIT工程实践工程实践地铁穿地裂缝段盾构扩挖施工临时支护方式研究3.3 盾构隧道及扩挖施工过程模拟模型扩挖段为 y 方向 15 60 m，而 015 m 以及 6075 m 为正常段，采用错缝拼装。扩挖施工时先对左洞扩挖，再沿 y 方向对 37 38 m 进行首环管片的破除模拟，之后沿 y 轴正方向继续进行掏挖和拆除管片工作，到扩挖至 42 m 处时，即具备了足够的工作空间后开始打设小导管并进行注浆，在加固措施下由 37 m 处沿 y 轴正方向扩挖到 60 m，再由 37 m 朝向 15 m 进行反方向扩挖模拟，如图 9 所示，整个模型需要经过 5 次应力状态的变化。盾构隧道开挖模拟过程如图 10 所示，管片接头螺栓采用 beam 单元进行模拟，管片环向与纵向每个分块之间都设置接触面单元8，如图 11 所示。4 计算结果分析4.1 横向地表沉降槽采取不同临时支撑盾构扩挖完成后地表横向沉降曲线如图 12 图 15所示。由图可知，在不同支撑方式下，地表沉降槽趋势大致相同，盾构施工阶段地表沉降最大值为 10.23 mm，在整个盾构扩挖施工中围岩变形量占比仅为 1/4 1/3。扩挖施工完成后，4 种临时支撑方式对应的地表最大沉降 量 分 别 为 42.49 mm、40.87 mm、31.72 mm 和 31.2 mm，不加支撑进行扩挖与仅加横向支撑地表沉降值相差 1.62 mm，而增加 1 道竖撑后地表沉降量迅速减小，说明竖向临时支撑对于地表沉降起到了很好的控制效果。4.2 地表沉降发展过程当双线盾构施工完成后开始进行扩挖施工，首环扩图 6 全断面+临时横撑+单竖撑扩挖示意图图 7 全断面+双竖撑法扩挖示意图a 临时竖撑支在下半环管片b 临时竖撑支在闭合成环初支支在管片初期支护锁脚锚杆临时横撑临时竖撑锁脚锚杆初期支护节点板a 上半断面管片拆除、扩挖及支护b 初支闭合成环后设置双临时竖撑锁脚锚管并注浆锁脚锚管并注浆初期支护图 8 盾构扩挖段数值模型a 整体模型示意图b 模型细部构造图初期支护盾构管片盾构管片环缝接触面竖撑横撑盾构壁后注浆等代层扩挖土体小导管加固层参数如表 2 所示，锁脚锚管物理力学参数如表 3 所示。表 2 结构物理参数材料名称密度/gcm-3泊松比剪切模量G/MPa弹性模量E/MPa体积模量K/MPa初期支护2.450.16710 71125 00016 250二次衬砌2.500.16712 85330 00016 250管片2.500.20015 33334 50011 500注浆等代层（流动）2.200.250160400270注浆等代层（初凝）2.300.2504801 200800I20b 钢支撑（临时支撑）7.800.120-210 000-超前小导管3.600.130-100 000-表 3 锁脚锚管的力学参数名称长度/m抗拉强度/kN横截面积/m2泊松比E/GPa锁脚锚管43001.40e-30.219080MODERN URBAN TRANSIT 4/2024 现代城市轨道交通工程实践工程实践地铁穿地裂缝段盾构扩挖施工临时支护方式研究图 9 模拟流程示意图建立模型，设置边界条件初始自重应力场平衡盾构隧道开挖盾构隧道支护盾构隧道扩挖隧道扩挖后支护工后应力场平衡初始应力状态二次应力状态三次应力状态四次应力状态五次应力状态图 10 盾构掘进过程的模拟盾构壳体单元土仓压力土体单元纯浆液层注浆压力衬砌管片单元注浆混合体层第 n-1 环第 n-2 环第 n-3 环第 n-4 环第 n-5 环第 n-6 环第 n-7 环第 n 环掘进方向图 11 管片环间接触面单元挖位置地表竖向位移随施工发展曲线如图 16 所示。由图可知，第 1 环上部管片拆除以及管片后方土体卸载时，地表沉降发生突变，待第 1 环扩挖施工完成后地表沉降数值逐渐趋于稳定。首管片破除过程破坏了隧道结构的整体性，轴力释放引起的纵向刚度减小和等效负弯矩作用下沉降值迅速增大9。后续进行首环反方向扩挖时，地表竖向沉降值减小量远小于最初首环扩挖，故后期施工过程需对第 1 环管片破除阶段重点关注，必要时采取加固措施。图 12 不加支撑竖向位移盾构开挖完成左洞扩挖完成右洞扩挖完成监测点坐标/m竖向位移/mm左洞中轴线右洞中轴线1050-5-10-15-20-25-30-35-40-45-40403020100-10-20-30图 13 加横向支撑竖向位移盾构开挖完成左洞扩挖完成右洞扩挖完成监测点坐标/m竖向位移/mm左洞中轴线右洞中轴线1050-5-10-15-20-25-30-35-40-45-40403020100-10-20-30图 14 加横撑+竖向支撑竖向位移盾构开挖完成左洞扩挖完成右洞扩挖完成监测点坐标/m竖向位移/mm左洞中轴线右洞中轴线1050-5-10-15-20-25-30-35-40-45-40403020100-10-20-304.3 隧道结构受力分析针对 4 种临时支护方式，通过 Midas GTS NX 数值软件进行内力分析，4 种临时支护方式下拱顶处最大弯81 现代城市轨道交通4/2024 MODERN URBAN TRANSIT工程实践工程实践地铁穿地裂缝段盾构扩挖施工临时支护方式研究矩如图 17 所示，分别为 190.1 kNm、181.5 kNm、94.3 kNm、64.3 kNm，增加竖向临时支撑后拱顶最大弯矩迅速减小，相比之下采取双竖向临时支撑时拱顶图16 不同围护桩桩长地表沉降对比不加支撑加横向支撑加横撑+竖向支撑后方地表竖向位移/mm3020100-10-20-30-40-50加双竖向支撑左线盾构施工右线盾构施工第 1 环上半部分扩挖盾构施工阶段扩挖施工阶段左线前方开始扩挖右线前方开始扩挖左线后方开始扩挖右线后方开始扩挖第 1 环管片扩挖时地表位移地表竖向位移/mm-10-15-20前方37.5 m弯矩最小，结构稳定性相对最高。综上可知，采取双竖向临时支撑的方式，对围岩变形和隧道结构的受力均起到了改善的效果。图 17 不同支撑方式隧道结构内力云图（单位：kNm）3.1%7.9%11.9%18.1%21.6%13.7%10.1%4.8%2.6%2.6%2.2%1.3%+9.43225e+001+7.16679e+001+4.90140e+001+2.63583e+001+3.70259e+000-1.89531e+001-4.16088e+001-6.42626e+001-8.69203e+001-1.09576e+001-1.32232e+002-1.54887e+002-1.77543e+002BEAM FORCEBENDING MMNT Y,kN*m3.1%4.9%4.9%11.0%9.8%11.7%14.1%9.2%7.4%17.8%3.1%3.1%+6.43101e+001+5.18376e+001+3.93650e+001+2.68924e+001+1.44199e+000+1.94731e+001-1.05252e+001-2.29978e+001-3.54704e+001-4.79429e+001-6.04155e+002-7.28881e+002-8.53606e+002BEAM FORCEBENDING MMNT Y,kN*m4.3%5.7%4.3%4.3%9.1%11.0%10.0%12.4%12.4%11.0%8.6%6.7%+1.90085e+002+1.60306e+002+1.30526e+002+1.00747e+002+7.09675e+001+4.11882e+001+1.14089e+001-1.83705e+001-4.81498e+001-7.79291e+001-1.07708e+002-1.37488e+002-1.67267e+002BEAM FORCEBENDING MMNT Y,kN*m2.0%4.0%6.7%6.7%9.7%15.1%15.1%9.7%9.4%8.1%8.7%4.7%+1.81457e+002+1.54132e+002+1.26806e+002+9.94807e+002+7.21552e+001+4.48297e+001+1.75042e+001-9.82135e+000-3.71469e+001-6.44724e+001-9.17979e+001-1.19123e+002-1.46449e+002BEAM FORCEBENDING MMNT Y,kN*ma 不加支撑b 加横向支撑c 加横撑+竖向支撑竖向位移d 加双竖向支撑竖向位移图 15 加双竖向支撑竖向位移盾构开挖完成左洞扩挖完成右洞扩挖完成监测点坐标/m竖向位移/mm左洞中轴线右洞中轴线1050-5-10-15-20-25-30-35-40-45-40403020100-10-20-3082MODERN URBAN TRANSIT 4/2024 现代城市轨道交通工程实践工程实践图 19 左线既有隧道轨面高差现场监测结果与计算结果对比图 18 右线既有隧道轨面高差现场监测结果与计算结果对比5 案例实证分析5.1 施工处理措施（1）临时支撑方式确定。综合本文研究内容与施工过程中隧道内设备运输情况，采用对围岩变形影响最小的双竖向临时支撑方式。（2）针对性技术措施。考虑到扩挖过程管片拆除的难易程度，盾构扩挖段统一采用通缝拼装，正常段仍采取错缝拼装；扩挖过程中密切关注第 1 环管片的破除过程，破除前采取超前加固措施；扩挖施工过程中严格控制拆除管片与扩挖进尺。5.2 现场监测结果分析首环扩挖位置地表沉降监测数据与数值模拟数据对比如图 18、图 19 所示。由图可知，模拟值曲线和监测数值相差不大，并且趋势一致。实测数据与数值模拟数据的吻合度较高，这表明本文采用的模型、参数和模拟方法具有较高的准确性。左右线上方的地表沉降发展趋势大致相同，第 1 环扩挖阶段地表竖向位移变化量最大，扩挖至第 7 环后，地表竖向位移变化趋于稳定，说明扩挖施工影响范围大致为 7 环左右，实际施工中可结合扩挖影响范围进行超前加固。此外，监测数据表明扩挖施工引起的左右线地表沉降最大值均小于 15 mm，满足城市轨道交通结构安全保护技术规范（CJJ/T 202-2013）10、城市轨道交通工程监测技术规范（GB 50911-2013）11中的要求，本文所确定的双竖向临时支撑对地表沉降控制效果良好。6 结论结合以上研究，本文得出的主要结论如下。（1）盾构施工阶段地表沉降在整个盾构扩挖施工中占比较小，扩挖施工完成后，不加支撑扩挖与仅加横向支撑地表沉降值接近，竖向临时支撑对于地表沉降起到了良好的控制效果，增加竖撑后地表沉降量迅速减小。（2）首环管片破除与扩挖施工会改变隧道结构的整体性，从而导致围岩变形剧增，是盾构扩挖施工中危险环节，需要加以重视。（3）根据现场实测数据显示，盾构扩挖施工完成后，地表最大沉降约为 15 mm，与计算结果相吻合并符合规范要求，本文所提出的双竖向临时支撑对控制隧道结构具有良好作用。此外，扩挖施工影响范围主要在 7环左右，施工中可结合扩挖影响范围进行超前加固。参考文献1 黄强兵,彭建兵,樊红卫,等.西安地裂缝对地铁隧道的危害及防治措施研究J.岩土工程学报,2009,31(05):781-788.HUANG Qiangbing,PENG Jianbing,FAN Hongwei,et al.Study on the hazards of Xian ground cracks on subway tunnels and preventive measuresJ.Journal of Geotechnical Engineering,2009,31(05):781-788.2 樊红卫.西安地铁 2 号线穿越地裂缝的技术措施J.都市快轨交通,2008,21(04):19-22+30.扩挖环数/环右线轨面高差（模拟值）右线轨面高差（实测值）14131211109876543210-16-14-12-10-8-6-4首环扩挖地表竖向位移/mm左线轨面高差（模拟值）左线轨面高差（实测值）首环扩挖扩挖环数/环14131211109876543210-18-16-14-12-10-8-6-4地表竖向位移/mm地铁穿地裂缝段盾构扩挖施工临时支护方式研究83 现代城市轨道交通4/2024 MODERN URBAN TRANSIT工程实践工程实践 FAN Hongwei.Technical measures for Xian metro line 2 crossing ground cracksJ.Urban Rapid Rail Transit,2008,21(04):19-22+30.3 来弘鹏,姚毅,高强,等.地铁隧道穿西安地裂缝的研究进展及“先盾后扩”法的应用展望J.现代隧道技术,2023,60(01):23-33+46.LAI Hongpeng,YAO Yi,GAO Qiang,et al.Research progress of metro tunneling through Xian earth fissure and prospect of the application of“Shield Tunnelling before Expansion”methodJ.Modern tunnel technology,2023,60(01):23-33+46.4 李围,何川,张海波.扩挖盾构隧道建成两连拱地铁车站模型试验J.岩土力学,2008,29(12):3261-3265.LI Wei,HE Chuan,ZHANG Haibo.Model test of expanded shield tunnel to build a subway station with two consecutive archesJ.Geotechnical Engineer,2008,29(12):3261-3265.5 张新金,刘维宁,李海锋,等.盾构扩挖法建造地铁车站的支撑方案优化J.中国铁道科学,2008(05):77-82.ZHANG Xinjin,LIU Weining,LI Haifeng,et al.Optimization of the supporting system for constructing metro station by enlarging shield tunnelsJ.China Railway Science,2008(05):77-82.6 王文军,朱久川,李爱民,等.大直径盾构扩挖地铁车站型式的选择J.铁道建筑技术,2013(08):31-34.WANG Wenjun,ZHU Jiuchuan,LI Aimin,et al.Selection of station type for large-diameter shield extended excavation metro stationsJ.Railway Construction Technology,2013(08):31-34.7 冯敬辉,朱颖.CRD 法扩挖盾构隧道地层加固措施及周边环境变形影响分析J.现代隧道技术,2021,58(05):204-212.FENG Jinghui,ZHU Ying.Analysis of ground reinforcement measures and deformation impacts on the surrounding environment of CRD method extended-dig shield tunnelsJ.Modern Tunnel Technology,2021,58(05):204-212.8 BAEK K.H.,KIM W.K.,SEO K.W.,et al.Longitudinal deformation characteristics during excavation of a old tunnel in operationJ.Journal of the Korean Geotechnical Society,2011,27(11):47-54.9 高强,祝朋辉,何朝君.西安地铁穿越地裂缝段隧道扩挖施工参数优化J.铁道建筑,2023,63(12):1-5.GAO Qiang,ZHU Penghui,HE Chaojun.Optimization of construction parameters for tunnel expansion in Xian Metro through geosyncline sectionJ.Railway Engineering,2023,63(12):1-5.10 中华人民共和国住房和城乡建设部.CJJ/T 202-2013 城市轨道交通结构安全保护技术规范S.2013.11 中华人民共和国住房和城乡建设部.GB 50911-2013 城市轨道交通工程监测技术规范S.2013.收稿日期 2023-12-25责任编辑 胡姬地铁穿地裂缝段盾构扩挖施工临时支护方式研究Research on the temporary support method of shield expansion excavation construction of metros passing through ground crack sectionsZHU Penghui,GAO Qiang(Guangzhou Metro Design&Research Institute Co.,Ltd.,Guangzhou Guangdong 510010,China)Abstract:To investigate the influence of different temporary support methods on surrounding rock deformation during shield expansion excavation through ground fissures,this article focuses on the construction of the section between Fujunmiaocun station and Zhucun station of Xian metro line 15.FLAC3D and Midas GTS NX software are utilized to analyze the surrounding rock deformation and the shield tunnel force during the shield expansion excavation process and when excavating through ground cracks.These are also used to come up with a reasonable temporary support method for practical applications and to compare the deformation situation with that of the field ground surface.The research results illustrate that the double vertical temporary support has a good controlling effect on the surrounding rock deformation and tunnel structure.The breaking and trenching construction of the first ring tube sheet changes the integrity of the tunnel structure,which leads to a drastic increase of surrounding rock deformation,thus making it a dangerous part of the shield expansion excavation construction process,which needs to be paid attention to.Through on-site monitoring,ground subsidence during excavation construction remains within permissible limits,with the impact range of excavation construction mainly within a 7-ring radius.Advanced reinforcement measures can be implemented in conjunction with the excavation impact range during construction projects.Keywords:metro,shield expansion excavation,temporary support,surrounding rock deformation,on-site monitoring