宁波育王岭隧道勘察设计研究及建议

宁波市轨道交通集团有限公司 宁波 315010

1 工程概况

作为连接宁波市东西向（西连高桥镇，东接北仑中心区）的主干线，轨道交通1号线贯穿海曙老城区、三江口、江东新城区以及规划中的东部新中心。根据轨道交通建设规划，1号线由2期工程组成，目前勘察实施二期工程。1号线二期工程线路走向及工点位置见图1。

育王岭隧道属于宁波市轨道交通1号线中一段，位于329国道阿育王寺南侧，东起璎珞，西抵宝幢，山脉呈东西向排列，地形坡度呈30 °～50°。岭东段属北仑区，西段属鄞州区。隧道测设线通过段高程在20.00～175.00 m之间，相对高差155.00 m。地形起伏较大，属丘陵地貌。隧道穿过山脊，整体地势起伏较大，沟谷纵横，风化强烈。山上及缓坡段植被茂盛，第四系覆盖层为残积物及坡积物的含碎石黏性土，下伏全-微风化晶屑凝灰岩，局部地段有安山玢岩及辉绿岩侵入，沟谷的地带分布有水塘（图1）。

隧道起止里程K30+681～K32+120，总长约1.44 km，其中进洞口明洞段长度为64 m，并且明洞与暗埋分界里程位于K30+745，轨面标高21.978 m，拱底标高19.308 m；出洞口明洞段长25 m，明洞与暗埋分界里程为K32+95，轨面标高28.518 m，拱底标高25.848 m。隧道结构外轮廓尺寸为11.7 m×10.3 m（宽×高），采用矿山法爆破施工，衬砌断面采用双线单洞复合式。

图1 宁波轨道交通1号线二期

2 详细勘察设计

根据《地下铁道、轻轨交通岩土工程勘察规范》（GB 50307—1999）、《铁路隧道设计规范》（TB 10003—2005）的有关规定，勘探孔平面布置按以下原则布置：

1）进出洞口处左右两侧各布置1个取样钻孔，然后根据地形的坡度变化，按照20～30 m的间距在隧道两侧交叉布置取样钻孔，在进洞口处布置4个取样钻孔（坡度较缓），在出洞口处布置2个取样钻孔（坡度较陡），再沿隧道走向，向洞身部分按照50～80 m的间距在进出洞口各布置1个取样钻孔，随后按照120～200 m的间距在隧道两侧交叉布置取样钻孔，在山体最高峰附近取样钻孔间距为300 m。控制性取样钻孔按不少于总量的1/3控制。

2）根据技术要求，在布置的取样钻孔内布置波速测试孔9个、电阻率测试孔9个、水文试验孔9个。根据隧道区水文地质计算所划分的涌水量及隧道水文地质特征所划分的中等富水段、弱富水段，对隧道工程水文地质条件作如下评价：

1）进口K30+680～K31+120段为明挖段和暗埋段，上部主要为残积含碎石粉质黏土层，为弱透水层。下部基岩埋深地段，岩体受构造影响较小，节理裂隙较发育，地下水主要贮存于岩体层间节理裂隙及岩性中，计算预测该段隧道涌水量为36.61～61.64 m3/d。

2）K31+120～K31+380段为隧道深埋地段，岩体受构造的影响较为严重，节理裂隙发育，地下水主要贮存于岩体层间断层破碎带及风化基岩裂隙中。预测该段隧道涌水量为52.89～89.04 m3/d，受断层破碎带影响，存在发生突水的可能。

3）K31+380～K31+620段为隧道深埋地段，岩体受构造的影响较为严重，节理裂隙发育，地下水主要贮存于岩体层间断层破碎带及风化基岩裂隙中。预测该段隧道涌水量为34.87～58.71 m3/d，受断层破碎带影响，存在发生突水的可能。

4）K31+620～K31+810段为隧道深埋地段，岩体受构造影响较小，节理裂隙较为发育，地下水主要贮存于岩体层间节理裂隙及岩性中。预测该段隧道涌水量为27.31～45.99 m3/d。

5）出口K31+810～K32+120段为隧道暗埋和明挖地段，本段存在2条平行于隧道走向的断层破碎带，岩体受构造的影响严重，节理裂隙很发育，地下水主要贮存于断层破碎带及风化基岩裂隙中。预测该段隧道涌水量为47.07～79.26 m3/d，受断层破碎带影响，存在发生突水的可能。

6）进出洞口分布有较多的坡残积土，长期浸水状态下，状态较差，根据场地附近正在施工的厘安山隧道施工经验，山体地表径流会在进出洞口开挖时出现涌水现象，雨季时水量更大，设计、施工时应引起重视；洞身部分开挖时以淋水和滴水为主，雨季施工时水量较大，滴水速度较快，旱季施工时水量很小，滴水速度很小。

3 隧道施工方案设计

根据边坡工程地质测绘和勘察结果，在隧道进口处地形较缓，其表层残积土强度低，不适于直接作隧道进口，故建议采取明挖卷拱的施工形式。隧道进口处将形成高约12 m的临时岩土质双层结构边坡，其中上部土质坡段稳定性较差，边坡易发生牵引式滑移的破坏模式；下部岩质坡段基本稳定。经分析论证，建议明槽两侧及仰坡采取台阶式开挖，土质坡单级坡高≤5 m，土质坡开挖坡比1∶1.25，岩质坡开挖坡比1∶0.4；也可采用格构加锚杆进行支护；保证边坡顶部的排水性能；开挖明槽后，应尽快浇筑；墙拱、明洞施工完成后，应尽快回填表层土，并做好明槽长度的控制工作[1-3]。

根据边坡工程地质测绘和勘察结果，隧道出口地形稍陡，不能直接开洞，需明槽开挖后形成洞口。边坡表面覆盖层坡残积土较薄，在勘察深度范围内边坡岩体的风化程度自上而下有全、强风化之分，彼此之间逐渐过渡，没有明显分界线。在边坡范围内发现断层破碎带和连续的软弱结构面，存在大规模的块状的楔形体破坏形式。为保证边坡稳定性，施工时应将明槽附近的残积土体清除，建议仰坡和明槽边坡按1∶0.5开挖，也可采用格构式锚杆挡墙进行支护，边坡应及时锚喷处理，同时做好截、排水工作。

明洞施工完成后要及时进行洞门工程施工。根据铁路隧道设计规范要求，由于洞口所处地段埋藏较浅，地质条件较差，受自然条件（雨水侵蚀、冰冻破坏、气候变化等）影响，导致土质松散，岩石易风化，将影响洞口稳定性，同时也不利于衬砌均匀受力。为保证洞口稳定性，应设置洞口段衬砌或加强衬砌；双线隧道由于断面较大，相应围岩应力亦较单线隧道大，衬砌结构受力条件更复杂，其洞口段衬砌长度应适当加长。隧道埋深浅，为保证洞口的施工安全，洞口开挖前，首先做好地表防排水，按设计图纸和实际地形，修筑洞顶截水沟，将地表水排至路基范围以外。边、仰坡采用人工修刷边坡，并及时作好洞顶排水设施和浆砌护坡面防护工作。

对于本隧道而言，Ⅲ级围岩可采用新奥法施工，Ⅳ级和Ⅴ级可采用矿山法施工，确保隧道施工质量的关键在于隧道开挖工序的设计。隧道开挖过程中超、欠挖和塌方将导致空洞、喷射混凝土和浇筑混凝土厚度不够，影响隧道施工质量。因此，在进行隧道施工前制定开挖方案并确保其正确性，尽量控制超、欠挖施工。为防止塌方事故的发生，应有预防与治理方案，从多方面确保隧道开挖质量。

隧道开挖过程中需加强地质工作，尤其是对Ⅳ级围岩分布的易坍塌段，应做好超前预测工作，施工过程中遵循“快速掘进、及时支护”原则。

隧道进洞口段与区间高架连接，连接区间高架采用桩基础，故隧道进口段与区间高架连接段建议采用3弱风化（中等风化）熔结凝灰岩作为桩基础持力层，桩型可采用钻孔灌注桩。而隧道出洞口段与区间高架的连接，对于3a弱风化（中等风化）流纹岩埋深较浅地段，建议清除表层的坡残积土层，采用3a弱风化（中等风化）流纹岩作为天然地基浅基础持力层；对于3a弱风化（中等风化）流纹岩埋深较深地段，建议采用3a弱风化（中等风化）流纹岩作为桩基础持力层，桩型可采用钻孔灌注桩。

4 建议及结论

本次勘察阶段为详勘阶段，勘探孔布置满足该方案的设计、施工土建设计要求。若下阶段方案优化、调整，应根据有关规范要求进行相应补充勘察工作。

结合本次勘察结果与拟建区间隧道结构特征及周边环境，拟建隧道适合采用矿山法施工。为保证其结构在地震时的安全和耐用性，抗震设计时建议按照高于本地区抗震设防烈度一度的要求进行抗震措施的设计，建议按Ⅶ度进行抗震设计及设防。同时，考虑到地铁结构为永久性重要工程，在结构设计时需特别注意隧道与相邻区间接口的防渗漏问题。隧道施工前和施工完毕一定时间内，设置一定数量的沉降观测点，对衬砌支护结构、周边建筑物、地下管线、土体分层竖向位移进行变形监测，对场地地下水进行水位变化的观测，做到信息化施工。对于涌水、突水事故的发生，应提前做好预测和防范措施，可以布置超前钻孔进行预测，并且在隧道施工时应预设足够的排水断面以应对此类突发事件。尤其是在强雨季时期进行施工时，更要注意对强降雨天气的预报和关注，确保对涌水、突水事故的紧急应对预案[4-6]。

地铁工程作为大型工程项目，存在着大量的不确定性风险因素。应强调不确定性分析和风险分析，加强风险识别、风险估计和评价、风险决策。树立风险意识，建立风险的全过程监控机制，实现风险决策的科学化和信息化，建立灵敏、迅速的反馈机制。