寧波育王嶺隧道勘察設(shè)計(jì)研究及建議

寧波市軌道交通集團(tuán)有限公司 寧波 315010

1 工程概況

作為連接寧波市東西向（西連高橋鎮(zhèn)，東接北侖中心區(qū)）的主干線，軌道交通1號(hào)線貫穿海曙老城區(qū)、三江口、江東新城區(qū)以及規(guī)劃中的東部新中心。根據(jù)軌道交通建設(shè)規(guī)劃，1號(hào)線由2期工程組成，目前勘察實(shí)施二期工程。1號(hào)線二期工程線路走向及工點(diǎn)位置見圖1。

育王嶺隧道屬于寧波市軌道交通1號(hào)線中一段，位于329國(guó)道阿育王寺南側(cè)，東起瓔珞，西抵寶幢，山脈呈東西向排列，地形坡度呈30 °～50°。嶺東段屬北侖區(qū)，西段屬鄞州區(qū)。隧道測(cè)設(shè)線通過段高程在20.00～175.00 m之間，相對(duì)高差155.00 m。地形起伏較大，屬丘陵地貌。隧道穿過山脊，整體地勢(shì)起伏較大，溝谷縱橫，風(fēng)化強(qiáng)烈。山上及緩坡段植被茂盛，第四系覆蓋層為殘積物及坡積物的含碎石黏性土，下伏全-微風(fēng)化晶屑凝灰?guī)r，局部地段有安山玢巖及輝綠巖侵入，溝谷的地帶分布有水塘（圖1）。

隧道起止里程K30+681～K32+120，總長(zhǎng)約1.44 km，其中進(jìn)洞口明洞段長(zhǎng)度為64 m，并且明洞與暗埋分界里程位于K30+745，軌面標(biāo)高21.978 m，拱底標(biāo)高19.308 m；出洞口明洞段長(zhǎng)25 m，明洞與暗埋分界里程為K32+95，軌面標(biāo)高28.518 m，拱底標(biāo)高25.848 m。隧道結(jié)構(gòu)外輪廓尺寸為11.7 m×10.3 m（寬×高），采用礦山法爆破施工，襯砌斷面采用雙線單洞復(fù)合式。

圖1 寧波軌道交通1號(hào)線二期

2 詳細(xì)勘察設(shè)計(jì)

根據(jù)《地下鐵道、輕軌交通巖土工程勘察規(guī)范》（GB 50307—1999）、《鐵路隧道設(shè)計(jì)規(guī)范》（TB 10003—2005）的有關(guān)規(guī)定，勘探孔平面布置按以下原則布置：

1）進(jìn)出洞口處左右兩側(cè)各布置1個(gè)取樣鉆孔，然后根據(jù)地形的坡度變化，按照20～30 m的間距在隧道兩側(cè)交叉布置取樣鉆孔，在進(jìn)洞口處布置4個(gè)取樣鉆孔（坡度較緩），在出洞口處布置2個(gè)取樣鉆孔（坡度較陡），再沿隧道走向，向洞身部分按照50～80 m的間距在進(jìn)出洞口各布置1個(gè)取樣鉆孔，隨后按照120～200 m的間距在隧道兩側(cè)交叉布置取樣鉆孔，在山體最高峰附近取樣鉆孔間距為300 m。控制性取樣鉆孔按不少于總量的1/3控制。

2）根據(jù)技術(shù)要求，在布置的取樣鉆孔內(nèi)布置波速測(cè)試孔9個(gè)、電阻率測(cè)試孔9個(gè)、水文試驗(yàn)孔9個(gè)。根據(jù)隧道區(qū)水文地質(zhì)計(jì)算所劃分的涌水量及隧道水文地質(zhì)特征所劃分的中等富水段、弱富水段，對(duì)隧道工程水文地質(zhì)條件作如下評(píng)價(jià)：

1）進(jìn)口K30+680～K31+120段為明挖段和暗埋段，上部主要為殘積含碎石粉質(zhì)黏土層，為弱透水層。下部基巖埋深地段，巖體受構(gòu)造影響較小，節(jié)理裂隙較發(fā)育，地下水主要貯存于巖體層間節(jié)理裂隙及巖性中，計(jì)算預(yù)測(cè)該段隧道涌水量為36.61～61.64 m3/d。

2）K31+120～K31+380段為隧道深埋地段，巖體受構(gòu)造的影響較為嚴(yán)重，節(jié)理裂隙發(fā)育，地下水主要貯存于巖體層間斷層破碎帶及風(fēng)化基巖裂隙中。預(yù)測(cè)該段隧道涌水量為52.89～89.04 m3/d，受斷層破碎帶影響，存在發(fā)生突水的可能。

3）K31+380～K31+620段為隧道深埋地段，巖體受構(gòu)造的影響較為嚴(yán)重，節(jié)理裂隙發(fā)育，地下水主要貯存于巖體層間斷層破碎帶及風(fēng)化基巖裂隙中。預(yù)測(cè)該段隧道涌水量為34.87～58.71 m3/d，受斷層破碎帶影響，存在發(fā)生突水的可能。

4）K31+620～K31+810段為隧道深埋地段，巖體受構(gòu)造影響較小，節(jié)理裂隙較為發(fā)育，地下水主要貯存于巖體層間節(jié)理裂隙及巖性中。預(yù)測(cè)該段隧道涌水量為27.31～45.99 m3/d。

5）出口K31+810～K32+120段為隧道暗埋和明挖地段，本段存在2條平行于隧道走向的斷層破碎帶，巖體受構(gòu)造的影響嚴(yán)重，節(jié)理裂隙很發(fā)育，地下水主要貯存于斷層破碎帶及風(fēng)化基巖裂隙中。預(yù)測(cè)該段隧道涌水量為47.07～79.26 m3/d，受斷層破碎帶影響，存在發(fā)生突水的可能。

6）進(jìn)出洞口分布有較多的坡殘積土，長(zhǎng)期浸水狀態(tài)下，狀態(tài)較差，根據(jù)場(chǎng)地附近正在施工的厘安山隧道施工經(jīng)驗(yàn)，山體地表徑流會(huì)在進(jìn)出洞口開挖時(shí)出現(xiàn)涌水現(xiàn)象，雨季時(shí)水量更大，設(shè)計(jì)、施工時(shí)應(yīng)引起重視；洞身部分開挖時(shí)以淋水和滴水為主，雨季施工時(shí)水量較大，滴水速度較快，旱季施工時(shí)水量很小，滴水速度很小。

3 隧道施工方案設(shè)計(jì)

根據(jù)邊坡工程地質(zhì)測(cè)繪和勘察結(jié)果，在隧道進(jìn)口處地形較緩，其表層殘積土強(qiáng)度低，不適于直接作隧道進(jìn)口，故建議采取明挖卷拱的施工形式。隧道進(jìn)口處將形成高約12 m的臨時(shí)巖土質(zhì)雙層結(jié)構(gòu)邊坡，其中上部土質(zhì)坡段穩(wěn)定性較差，邊坡易發(fā)生牽引式滑移的破壞模式；下部巖質(zhì)坡段基本穩(wěn)定。經(jīng)分析論證，建議明槽兩側(cè)及仰坡采取臺(tái)階式開挖，土質(zhì)坡單級(jí)坡高≤5 m，土質(zhì)坡開挖坡比1∶1.25，巖質(zhì)坡開挖坡比1∶0.4；也可采用格構(gòu)加錨桿進(jìn)行支護(hù)；保證邊坡頂部的排水性能；開挖明槽后，應(yīng)盡快澆筑；墻拱、明洞施工完成后，應(yīng)盡快回填表層土，并做好明槽長(zhǎng)度的控制工作[1-3]。

根據(jù)邊坡工程地質(zhì)測(cè)繪和勘察結(jié)果，隧道出口地形稍陡，不能直接開洞，需明槽開挖后形成洞口。邊坡表面覆蓋層坡殘積土較薄，在勘察深度范圍內(nèi)邊坡巖體的風(fēng)化程度自上而下有全、強(qiáng)風(fēng)化之分，彼此之間逐漸過渡，沒有明顯分界線。在邊坡范圍內(nèi)發(fā)現(xiàn)斷層破碎帶和連續(xù)的軟弱結(jié)構(gòu)面，存在大規(guī)模的塊狀的楔形體破壞形式。為保證邊坡穩(wěn)定性，施工時(shí)應(yīng)將明槽附近的殘積土體清除，建議仰坡和明槽邊坡按1∶0.5開挖，也可采用格構(gòu)式錨桿擋墻進(jìn)行支護(hù)，邊坡應(yīng)及時(shí)錨噴處理，同時(shí)做好截、排水工作。

明洞施工完成后要及時(shí)進(jìn)行洞門工程施工。根據(jù)鐵路隧道設(shè)計(jì)規(guī)范要求，由于洞口所處地段埋藏較淺，地質(zhì)條件較差，受自然條件（雨水侵蝕、冰凍破壞、氣候變化等）影響，導(dǎo)致土質(zhì)松散，巖石易風(fēng)化，將影響洞口穩(wěn)定性，同時(shí)也不利于襯砌均勻受力。為保證洞口穩(wěn)定性，應(yīng)設(shè)置洞口段襯砌或加強(qiáng)襯砌；雙線隧道由于斷面較大，相應(yīng)圍巖應(yīng)力亦較單線隧道大，襯砌結(jié)構(gòu)受力條件更復(fù)雜，其洞口段襯砌長(zhǎng)度應(yīng)適當(dāng)加長(zhǎng)。隧道埋深淺，為保證洞口的施工安全，洞口開挖前，首先做好地表防排水，按設(shè)計(jì)圖紙和實(shí)際地形，修筑洞頂截水溝，將地表水排至路基范圍以外。邊、仰坡采用人工修刷邊坡，并及時(shí)作好洞頂排水設(shè)施和漿砌護(hù)坡面防護(hù)工作。

對(duì)于本隧道而言，Ⅲ級(jí)圍巖可采用新奧法施工，Ⅳ級(jí)和Ⅴ級(jí)可采用礦山法施工，確保隧道施工質(zhì)量的關(guān)鍵在于隧道開挖工序的設(shè)計(jì)。隧道開挖過程中超、欠挖和塌方將導(dǎo)致空洞、噴射混凝土和澆筑混凝土厚度不夠，影響隧道施工質(zhì)量。因此，在進(jìn)行隧道施工前制定開挖方案并確保其正確性，盡量控制超、欠挖施工。為防止塌方事故的發(fā)生，應(yīng)有預(yù)防與治理方案，從多方面確保隧道開挖質(zhì)量。

隧道開挖過程中需加強(qiáng)地質(zhì)工作，尤其是對(duì)Ⅳ級(jí)圍巖分布的易坍塌段，應(yīng)做好超前預(yù)測(cè)工作，施工過程中遵循“快速掘進(jìn)、及時(shí)支護(hù)”原則。

隧道進(jìn)洞口段與區(qū)間高架連接，連接區(qū)間高架采用樁基礎(chǔ)，故隧道進(jìn)口段與區(qū)間高架連接段建議采用3弱風(fēng)化（中等風(fēng)化）熔結(jié)凝灰?guī)r作為樁基礎(chǔ)持力層，樁型可采用鉆孔灌注樁。而隧道出洞口段與區(qū)間高架的連接，對(duì)于3a弱風(fēng)化（中等風(fēng)化）流紋巖埋深較淺地段，建議清除表層的坡殘積土層，采用3a弱風(fēng)化（中等風(fēng)化）流紋巖作為天然地基淺基礎(chǔ)持力層；對(duì)于3a弱風(fēng)化（中等風(fēng)化）流紋巖埋深較深地段，建議采用3a弱風(fēng)化（中等風(fēng)化）流紋巖作為樁基礎(chǔ)持力層，樁型可采用鉆孔灌注樁。

4 建議及結(jié)論

本次勘察階段為詳勘階段，勘探孔布置滿足該方案的設(shè)計(jì)、施工土建設(shè)計(jì)要求。若下階段方案優(yōu)化、調(diào)整，應(yīng)根據(jù)有關(guān)規(guī)范要求進(jìn)行相應(yīng)補(bǔ)充勘察工作。

結(jié)合本次勘察結(jié)果與擬建區(qū)間隧道結(jié)構(gòu)特征及周邊環(huán)境，擬建隧道適合采用礦山法施工。為保證其結(jié)構(gòu)在地震時(shí)的安全和耐用性，抗震設(shè)計(jì)時(shí)建議按照高于本地區(qū)抗震設(shè)防烈度一度的要求進(jìn)行抗震措施的設(shè)計(jì)，建議按Ⅶ度進(jìn)行抗震設(shè)計(jì)及設(shè)防。同時(shí)，考慮到地鐵結(jié)構(gòu)為永久性重要工程，在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)需特別注意隧道與相鄰區(qū)間接口的防滲漏問題。隧道施工前和施工完畢一定時(shí)間內(nèi)，設(shè)置一定數(shù)量的沉降觀測(cè)點(diǎn)，對(duì)襯砌支護(hù)結(jié)構(gòu)、周邊建筑物、地下管線、土體分層豎向位移進(jìn)行變形監(jiān)測(cè)，對(duì)場(chǎng)地地下水進(jìn)行水位變化的觀測(cè)，做到信息化施工。對(duì)于涌水、突水事故的發(fā)生，應(yīng)提前做好預(yù)測(cè)和防范措施，可以布置超前鉆孔進(jìn)行預(yù)測(cè)，并且在隧道施工時(shí)應(yīng)預(yù)設(shè)足夠的排水?dāng)嗝嬉詰?yīng)對(duì)此類突發(fā)事件。尤其是在強(qiáng)雨季時(shí)期進(jìn)行施工時(shí)，更要注意對(duì)強(qiáng)降雨天氣的預(yù)報(bào)和關(guān)注，確保對(duì)涌水、突水事故的緊急應(yīng)對(duì)預(yù)案[4-6]。

地鐵工程作為大型工程項(xiàng)目，存在著大量的不確定性風(fēng)險(xiǎn)因素。應(yīng)強(qiáng)調(diào)不確定性分析和風(fēng)險(xiǎn)分析，加強(qiáng)風(fēng)險(xiǎn)識(shí)別、風(fēng)險(xiǎn)估計(jì)和評(píng)價(jià)、風(fēng)險(xiǎn)決策。樹立風(fēng)險(xiǎn)意識(shí)，建立風(fēng)險(xiǎn)的全過程監(jiān)控機(jī)制，實(shí)現(xiàn)風(fēng)險(xiǎn)決策的科學(xué)化和信息化，建立靈敏、迅速的反饋機(jī)制。