第1章　绪论

1.1　轨道交通山岭隧道的特点

轨道交通系统在解决城市交通问题的过程中已有相当长的历史，自1863年世界第一条地铁在英国伦敦建成通车开始，建设轨道交通已成为世界各大城市改善城市交通问题的一种重要手段。1863年～1914年共有14个城市建设了地铁。1915年～1949年，因第二次世界大战对世界经济的破坏，仅有8个城市建设了地铁。1950年以后，世界经济逐步恢复，由于小汽车的过量使用，造成城市交通问题日益严重，因此轨道交通重新得到了推广和发展。截至目前，世界上机动化水平较高的城市大多有比较成熟与完整的轨道交通系统，有些城市的轨道交通运量占城市公交运量的比重达50％以上，有的高达70％。

我国轨道交通建设事业起步较晚，改革开放以来，随着国民经济的不断发展，我国的城市化进程也在逐步加快。经济的发展，人们生活水平的提高，城市规模的扩大，城市人口的急剧增加，居民出行和物资交流的高度频繁，使得城市交通面临着严峻的局势。伴随着我国城市现代化、工业化进程，城市轨道交通这种动力大、不占用地面空间的交通运输设施正在大中城市建设中悄然兴起，并成为解决城市交通问题的最佳选择。早在20世纪80年代中期，国家就推出在百万人口以上的大城市中逐步发展地铁交通的政策。随后在80年代末，国家制定的产业政策再次明确其在基本建设中的重要地位。地铁交通以其速度快、运能大、污染少等优点，越来越受到人们的青睐。新世纪开始，国家首次把“发展地铁交通”列入国民经济“十五”计划发展纲要，并作为拉动国民经济持续发展的重大战略。截至2017年初，我国已有43个城市的轨道交通规划获批，总规划里程约8600km。获批的43个城市包括：北京、上海、天津和重庆4个直辖市；深圳、厦门、宁波、青岛、大连5个计划单列市；大部分的省会城市；苏州、东莞、佛山、无锡、常州、徐州、南通、芜湖、洛阳、包头等经济、人口规模较大的城市，徐州、南通、芜湖、绍兴、洛阳这些传统意义上的三线城市也已经入列。这一系列迹象说明，城市轨道交通建设正在向二三线城市延展。根据相关行业资料分析，未来5年内，每年或将新批1～2个符合国家地铁建设标准的城市，保定、唐山、银川、海口、西宁、襄阳的轨道交通规划都有望获批。预计到2020年，我国城市轨道交通运营里程将达到6000km左右。

宁波城市轨道交通线网规划于2003年8月编制完成，线网由“三主三辅”六条线形成放射状格局，全长247.5km，以此线网规划为基础，至2020年城市轨道交通线网由7条线组成，整体结构呈放射状，线网规模271.6km，控规阶段和工程实施阶段存在局部优化调整可能。中心城区线网密度为0.36km/km2，绕城高速公路内线网密度为0.44km/km2，核心区内线网密度达到1.27km/km2。7条线分别为1号线（高桥—霞浦）、2号线（栎社机场—小港）、3号线（澥浦—陈婆渡）、4号线（慈城—东钱湖）、5号线（布政—谢家）、6号线（古林—新碶）、7号线（北部产业功能区—云龙）。2020年即将建设完成5条线、172km的城市轨道交通网络，从而为有效缓解城市交通拥堵、提升城市品质提供坚实的支撑。但随着城市规模的增长、空间格局的优化，宁波需加快发展公共交通，进一步提高轨道交通服务水平，衔接轨道交通线网近远期建设并预留空间，市域轨道交通将逐渐进入规划建设行列，市域轨道以中心城区为中心，形成放射状网络，规划4条市域轨道交通线路，分别为北部余姚—杭州湾新区线、慈溪线、南部奉化—宁海线、象山线，其中宁海、象山线为规划远景线网。2020年宁波市轨道交通线网方案图如图1-1所示，宁波市轨道交通远景年线网概念方案图如图1-2所示。

图1-1　2020年宁波市轨道交通线网方案图

宁波市区内轨道交通建设施工中，软土是影响设计、投资控制、施工安全的主要因素，经过第一、二轮共4条轨道交通建设，在基坑围护设计、盾构设计及安全施工措施方面都积累了丰富的经验，所以在今后的线路建设工作中软土已经不是设计、施工的最难点。随着城市中心区线网骨架日渐完善，在满足缓解中心区交通压力的基础上，为了引导城市向外围副中心发展，线网将逐渐向市域外围延伸，此类线路长度一般较长，其穿（跨）越范围内可能在地势上存在较大起伏，对于宁波部分低山丘陵区域，不可避免地将涉及山岭隧道问题。相较于市区软土区域轨道交通工程，山岭隧道工程在赋存环境、力学作用机理等方面都存在着明显的差异。轨道交通山岭隧道工程包括施工、运营以及工期长短、投资多少等，无一不与隧道所在区域的地质环境息息相关。山岭隧道在开挖施工期间可能产生大规模塌方、涌水、突水等现象，造成施工困难，甚至使工程报废；而有些隧道在运营期间则出现洞体开裂破坏，涌水、突水形成水帘洞，严重影响轨道交通行车安全，要求采取复杂的治理措施。上述这些问题往往都是由地质环境因素所造成的，因此了解和认识隧道工程地质环境、水文地质环境，研究其在工程建设活动中的变化，制定有力的工程措施，是隧道工程勘察、设计、施工与维修养护的头等大事。

图1-2　宁波市轨道交通远景年线网概念方案图

宁波地处浙东低山丘陵区东北部，整体呈箕形地势，南西向北东倾斜，海岸曲折，港湾纵深。轨道交通穿越范围内重大地质构造不发育，但次一级断裂构造发育较强烈，因此山岭多为丘陵，隧道所处地层多为砾质黏土层，全风化岩层、强风化岩层较厚，上部土质坡段稳定性较差，下部岩质坡段岩体较破碎，碎裂结构，风化较为强烈，节理裂隙发肓，自稳能力差。分析现有宁波轨道交通1号线二期山岭隧道相关资料，其隧道断面较一般公路隧道要小，多为双线单洞复合式衬砌断面，隧道结构外轮廓一般为11.7m（宽）×10.3m（高）；隧道长度一般大于500m，小于3000m，属中长隧道，在整条地铁线路中，山岭隧道段线路占比一般为1.5％左右，虽然线路占比较小，但其地质条件较复杂，不良地质作用较强烈，勘察、设计、施工难度较大，其工程投资及施工工期占比一般要远大于线路占比，往往决定了整条线路的运营时间和总投资的大小，由此可见山岭隧道对轨道交通工程建设的重要性。

山岭隧道具有下列特点：

（1）地形条件复杂，周边环境影响因素多，勘察作业难度大。

（2）场地工程地质、水文地质条件复杂，地质构造往往发育，岩土种类多样且不均匀。

（3）勘察采用多种手段，勘察结果往往既相互印证又可能矛盾，勘察精度难以把控。

（4）设计支护措施具有动态性。

（5）施工作业具有循环性、隐蔽性。

（6）施工作业空间狭小、作业环境恶劣、作业风险大。

（7）组成隧道的岩体其物理力学指标具有动态变化特性。

（8）隧道断面不大，但衬砌和开挖方式多样。

（9）施工工期长，工程投资大、占比大。