第1章　緒論

1.1　軌道交通山嶺隧道的特點(diǎn)

軌道交通系統(tǒng)在解決城市交通問題的過程中已有相當(dāng)長的歷史，自1863年世界第一條地鐵在英國倫敦建成通車開始，建設(shè)軌道交通已成為世界各大城市改善城市交通問題的一種重要手段。1863年～1914年共有14個(gè)城市建設(shè)了地鐵。1915年～1949年，因第二次世界大戰(zhàn)對(duì)世界經(jīng)濟(jì)的破壞，僅有8個(gè)城市建設(shè)了地鐵。1950年以后，世界經(jīng)濟(jì)逐步恢復(fù)，由于小汽車的過量使用，造成城市交通問題日益嚴(yán)重，因此軌道交通重新得到了推廣和發(fā)展。截至目前，世界上機(jī)動(dòng)化水平較高的城市大多有比較成熟與完整的軌道交通系統(tǒng)，有些城市的軌道交通運(yùn)量占城市公交運(yùn)量的比重達(dá)50％以上，有的高達(dá)70％。

我國軌道交通建設(shè)事業(yè)起步較晚，改革開放以來，隨著國民經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展，我國的城市化進(jìn)程也在逐步加快。經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，人們生活水平的提高，城市規(guī)模的擴(kuò)大，城市人口的急劇增加，居民出行和物資交流的高度頻繁，使得城市交通面臨著嚴(yán)峻的局勢。伴隨著我國城市現(xiàn)代化、工業(yè)化進(jìn)程，城市軌道交通這種動(dòng)力大、不占用地面空間的交通運(yùn)輸設(shè)施正在大中城市建設(shè)中悄然興起，并成為解決城市交通問題的最佳選擇。早在20世紀(jì)80年代中期，國家就推出在百萬人口以上的大城市中逐步發(fā)展地鐵交通的政策。隨后在80年代末，國家制定的產(chǎn)業(yè)政策再次明確其在基本建設(shè)中的重要地位。地鐵交通以其速度快、運(yùn)能大、污染少等優(yōu)點(diǎn)，越來越受到人們的青睞。新世紀(jì)開始，國家首次把“發(fā)展地鐵交通”列入國民經(jīng)濟(jì)“十五”計(jì)劃發(fā)展綱要，并作為拉動(dòng)國民經(jīng)濟(jì)持續(xù)發(fā)展的重大戰(zhàn)略。截至2017年初，我國已有43個(gè)城市的軌道交通規(guī)劃獲批，總規(guī)劃里程約8600km。獲批的43個(gè)城市包括：北京、上海、天津和重慶4個(gè)直轄市；深圳、廈門、寧波、青島、大連5個(gè)計(jì)劃單列市；大部分的省會(huì)城市；蘇州、東莞、佛山、無錫、常州、徐州、南通、蕪湖、洛陽、包頭等經(jīng)濟(jì)、人口規(guī)模較大的城市，徐州、南通、蕪湖、紹興、洛陽這些傳統(tǒng)意義上的三線城市也已經(jīng)入列。這一系列跡象說明，城市軌道交通建設(shè)正在向二三線城市延展。根據(jù)相關(guān)行業(yè)資料分析，未來5年內(nèi)，每年或?qū)⑿屡?～2個(gè)符合國家地鐵建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)的城市，保定、唐山、銀川、海口、西寧、襄陽的軌道交通規(guī)劃都有望獲批。預(yù)計(jì)到2020年，我國城市軌道交通運(yùn)營里程將達(dá)到6000km左右。

寧波城市軌道交通線網(wǎng)規(guī)劃于2003年8月編制完成，線網(wǎng)由“三主三輔”六條線形成放射狀格局，全長247.5km，以此線網(wǎng)規(guī)劃為基礎(chǔ)，至2020年城市軌道交通線網(wǎng)由7條線組成，整體結(jié)構(gòu)呈放射狀，線網(wǎng)規(guī)模271.6km，控規(guī)階段和工程實(shí)施階段存在局部優(yōu)化調(diào)整可能。中心城區(qū)線網(wǎng)密度為0.36km/km2，繞城高速公路內(nèi)線網(wǎng)密度為0.44km/km2，核心區(qū)內(nèi)線網(wǎng)密度達(dá)到1.27km/km2。7條線分別為1號(hào)線（高橋—霞浦）、2號(hào)線（櫟社機(jī)場—小港）、3號(hào)線（澥浦—陳婆渡）、4號(hào)線（慈城—東錢湖）、5號(hào)線（布政—謝家）、6號(hào)線（古林—新碶）、7號(hào)線（北部產(chǎn)業(yè)功能區(qū)—云龍）。2020年即將建設(shè)完成5條線、172km的城市軌道交通網(wǎng)絡(luò)，從而為有效緩解城市交通擁堵、提升城市品質(zhì)提供堅(jiān)實(shí)的支撐。但隨著城市規(guī)模的增長、空間格局的優(yōu)化，寧波需加快發(fā)展公共交通，進(jìn)一步提高軌道交通服務(wù)水平，銜接軌道交通線網(wǎng)近遠(yuǎn)期建設(shè)并預(yù)留空間，市域軌道交通將逐漸進(jìn)入規(guī)劃建設(shè)行列，市域軌道以中心城區(qū)為中心，形成放射狀網(wǎng)絡(luò)，規(guī)劃4條市域軌道交通線路，分別為北部余姚—杭州灣新區(qū)線、慈溪線、南部奉化—寧海線、象山線，其中寧海、象山線為規(guī)劃遠(yuǎn)景線網(wǎng)。2020年寧波市軌道交通線網(wǎng)方案圖如圖1-1所示，寧波市軌道交通遠(yuǎn)景年線網(wǎng)概念方案圖如圖1-2所示。

寧波市區(qū)內(nèi)軌道交通建設(shè)施工中，軟土是影響設(shè)計(jì)、投資控制、施工安全的主要因素，經(jīng)過第一、二輪共4條軌道交通建設(shè)，在基坑圍護(hù)設(shè)計(jì)、盾構(gòu)設(shè)計(jì)及安全施工措施方面都積累了豐富的經(jīng)驗(yàn)，所以在今后的線路建設(shè)工作中軟土已經(jīng)不是設(shè)計(jì)、施工的最難點(diǎn)。隨著城市中心區(qū)線網(wǎng)骨架日漸完善，在滿足緩解中心區(qū)交通壓力的基礎(chǔ)上，為了引導(dǎo)城市向外圍副中心發(fā)展，線網(wǎng)將逐漸向市域外圍延伸，此類線路長度一般較長，其穿（跨）越范圍內(nèi)可能在地勢上存在較大起伏，對(duì)于寧波部分低山丘陵區(qū)域，不可避免地將涉及山嶺隧道問題。相較于市區(qū)軟土區(qū)域軌道交通工程，山嶺隧道工程在賦存環(huán)境、力學(xué)作用機(jī)理等方面都存在著明顯的差異。軌道交通山嶺隧道工程包括施工、運(yùn)營以及工期長短、投資多少等，無一不與隧道所在區(qū)域的地質(zhì)環(huán)境息息相關(guān)。山嶺隧道在開挖施工期間可能產(chǎn)生大規(guī)模塌方、涌水、突水等現(xiàn)象，造成施工困難，甚至使工程報(bào)廢；而有些隧道在運(yùn)營期間則出現(xiàn)洞體開裂破壞，涌水、突水形成水簾洞，嚴(yán)重影響軌道交通行車安全，要求采取復(fù)雜的治理措施。上述這些問題往往都是由地質(zhì)環(huán)境因素所造成的，因此了解和認(rèn)識(shí)隧道工程地質(zhì)環(huán)境、水文地質(zhì)環(huán)境，研究其在工程建設(shè)活動(dòng)中的變化，制定有力的工程措施，是隧道工程勘察、設(shè)計(jì)、施工與維修養(yǎng)護(hù)的頭等大事。

寧波地處浙東低山丘陵區(qū)東北部，整體呈箕形地勢，南西向北東傾斜，海岸曲折，港灣縱深。軌道交通穿越范圍內(nèi)重大地質(zhì)構(gòu)造不發(fā)育，但次一級(jí)斷裂構(gòu)造發(fā)育較強(qiáng)烈，因此山嶺多為丘陵，隧道所處地層多為礫質(zhì)黏土層，全風(fēng)化巖層、強(qiáng)風(fēng)化巖層較厚，上部土質(zhì)坡段穩(wěn)定性較差，下部巖質(zhì)坡段巖體較破碎，碎裂結(jié)構(gòu)，風(fēng)化較為強(qiáng)烈，節(jié)理裂隙發(fā)肓，自穩(wěn)能力差。分析現(xiàn)有寧波軌道交通1號(hào)線二期山嶺隧道相關(guān)資料，其隧道斷面較一般公路隧道要小，多為雙線單洞復(fù)合式襯砌斷面，隧道結(jié)構(gòu)外輪廓一般為11.7m（寬）×10.3m（高）；隧道長度一般大于500m，小于3000m，屬中長隧道，在整條地鐵線路中，山嶺隧道段線路占比一般為1.5％左右，雖然線路占比較小，但其地質(zhì)條件較復(fù)雜，不良地質(zhì)作用較強(qiáng)烈，勘察、設(shè)計(jì)、施工難度較大，其工程投資及施工工期占比一般要遠(yuǎn)大于線路占比，往往決定了整條線路的運(yùn)營時(shí)間和總投資的大小，由此可見山嶺隧道對(duì)軌道交通工程建設(shè)的重要性。

山嶺隧道具有下列特點(diǎn)：

（1）地形條件復(fù)雜，周邊環(huán)境影響因素多，勘察作業(yè)難度大。

（2）場地工程地質(zhì)、水文地質(zhì)條件復(fù)雜，地質(zhì)構(gòu)造往往發(fā)育，巖土種類多樣且不均勻。

（3）勘察采用多種手段，勘察結(jié)果往往既相互印證又可能矛盾，勘察精度難以把控。

（4）設(shè)計(jì)支護(hù)措施具有動(dòng)態(tài)性。

（5）施工作業(yè)具有循環(huán)性、隱蔽性。

（6）施工作業(yè)空間狹小、作業(yè)環(huán)境惡劣、作業(yè)風(fēng)險(xiǎn)大。

（7）組成隧道的巖體其物理力學(xué)指標(biāo)具有動(dòng)態(tài)變化特性。

（8）隧道斷面不大，但襯砌和開挖方式多樣。

（9）施工工期長，工程投資大、占比大。