在浅埋暗挖地铁车站设计和施工过程中,如何经过合理的技术、经济、环境比较后最终确定合理的车站结构型式和施工方法显得尤为重要。针对地铁车站结构型式多样化和复杂的周边环境对暗挖车站的施工方法提出更高要求的现状,综合采用统计分析、试验优化设计、数值模拟、现场监测等多种研究手段进行了系统的研究,主要开展了以下几方面工作:(1)建立了浅埋暗挖地铁车站结构型式和施工方法优化体系。从系统论的观点出发,提出了浅埋暗挖地铁车站结构型式和施工方法的优化思想和优化原则,建立了浅埋暗挖地铁车站优化体系的构架,并将地铁车站的优化设计按其阶段不同划分为五个层次:结构选型的概念优化、结构断面型式的单指标试验设计、结构断面型式的多指标试验设计、施工方法的综合比选、施工过程控制。(2)提出了浅埋暗挖地铁车站结构选型的概念优化方法。在总结浅埋暗挖地铁车站各类结构型式的各自特点的基础上,提出了不同地质条件下浅埋暗挖地铁车站结构型式的优选原则,并提出当地质条件相近或相同时,在满足车站使用功能、周边环境条件允许的前提下,综合考虑车站结构的受力性能和防水效果,浅埋暗挖地铁车站的结构断面型式应尽量遵循"宜单不宜双,宜近不宜连"的原则。(3)基于单指标正交试验,研究了不同的地铁车站结构断面参数对地表沉降、洞周收敛偏差值、围岩塑性区面积、应力集中等力学指标,以及开挖断面面积和衬砌周长等经济指标的影响规律,探讨了地铁车站结构断面形状及洞室布置参数、本构模型参数、支护参数等11项因素对各项试验指标的影响程度,并确定了影响该指标的因素主次顺序。(4)基于多指标正交试验,进行了地铁车站结构断面形状及洞室布置参数、本构模型参数、支护参数的多指标问题的求解,获得了兼顾地表沉降、洞周收敛偏差值、围岩塑性区面积、应力集中等力学指标,以及开挖断面面积和衬砌周长等经济指标的最优试验方案,探索出适用于求解浅埋暗挖地铁车站结构断面型式多指标优化问题的最小隶属度偏差方法和质量损失函数方法。(5)基于大量调研资料,分析了国内外典型全暗挖和局部暗挖地铁车站的结构型式、主体结构尺寸、拱顶覆土厚度及暗挖施工方法,并进行了归类总结,在此基础上,对各种结构型式暗挖车站常用的施工方法进行了经济技术比较,据此提出了适于不同结构型式暗挖车站的施工方法。(6)基于变位分配原理,通过数值模拟对地铁车站施工产生的地层变形进行分阶段预测,制定各阶段控制标准的预警值、报警值和最终控制值,将地表沉降的控制标准分解到每个施工阶段中,与施工监测相配合对变形进行分步控制,将每一步的变形值控制在控制标准内.实现了较为准确的地表变形过程控制。