第1章　緒論

1.1　軌道交通山嶺隧道的特點

軌道交通系統在解決城市交通問題的過程中已有相當長的歷史，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個城市建設了地鐵。1915年～1949年，因第二次世界大戰對世界經濟的破壞，僅有8個城市建設了地鐵。1950年以后，世界經濟逐步恢復，由于小汽車的過量使用，造成城市交通問題日益嚴重，因此軌道交通重新得到了推廣和發展。截至目前，世界上機動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，有些城市的軌道交通運量占城市公交運量的比重達50％以上，有的高達70％。

我國軌道交通建設事業起步較晚，改革開放以來，隨著國民經濟的不斷發展，我國的城市化進程也在逐步加快。經濟的發展，人們生活水平的提高，城市規模的擴大，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峻的局勢。伴隨著我國城市現代化、工業化進程，城市軌道交通這種動力大、不占用地面空間的交通運輸設施正在大中城市建設中悄然興起，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展地鐵交通的政策。隨后在80年代末，國家制定的產業政策再次明確其在基本建設中的重要地位。地鐵交通以其速度快、運能大、污染少等優點，越來越受到人們的青睞。新世紀開始，國家首次把“發展地鐵交通”列入國民經濟“十五”計劃發展綱要，并作為拉動國民經濟持續發展的重大戰略。截至2017年初，我國已有43個城市的軌道交通規劃獲批，總規劃里程約8600km。獲批的43個城市包括：北京、上海、天津和重慶4個直轄市；深圳、廈門、寧波、青島、大連5個計劃單列市；大部分的省會城市；蘇州、東莞、佛山、無錫、常州、徐州、南通、蕪湖、洛陽、包頭等經濟、人口規模較大的城市，徐州、南通、蕪湖、紹興、洛陽這些傳統意義上的三線城市也已經入列。這一系列跡象說明，城市軌道交通建設正在向二三線城市延展。根據相關行業資料分析，未來5年內，每年或將新批1～2個符合國家地鐵建設標準的城市，保定、唐山、銀川、海口、西寧、襄陽的軌道交通規劃都有望獲批。預計到2020年，我國城市軌道交通運營里程將達到6000km左右。

寧波城市軌道交通線網規劃于2003年8月編制完成，線網由“三主三輔”六條線形成放射狀格局，全長247.5km，以此線網規劃為基礎，至2020年城市軌道交通線網由7條線組成，整體結構呈放射狀，線網規模271.6km，控規階段和工程實施階段存在局部優化調整可能。中心城區線網密度為0.36km/km2，繞城高速公路內線網密度為0.44km/km2，核心區內線網密度達到1.27km/km2。7條線分別為1號線（高橋—霞浦）、2號線（櫟社機場—小港）、3號線（澥浦—陳婆渡）、4號線（慈城—東錢湖）、5號線（布政—謝家）、6號線（古林—新碶）、7號線（北部產業功能區—云龍）。2020年即將建設完成5條線、172km的城市軌道交通網絡，從而為有效緩解城市交通擁堵、提升城市品質提供堅實的支撐。但隨著城市規模的增長、空間格局的優化，寧波需加快發展公共交通，進一步提高軌道交通服務水平，銜接軌道交通線網近遠期建設并預留空間，市域軌道交通將逐漸進入規劃建設行列，市域軌道以中心城區為中心，形成放射狀網絡，規劃4條市域軌道交通線路，分別為北部余姚—杭州灣新區線、慈溪線、南部奉化—寧海線、象山線，其中寧海、象山線為規劃遠景線網。2020年寧波市軌道交通線網方案圖如圖1-1所示，寧波市軌道交通遠景年線網概念方案圖如圖1-2所示。

寧波市區內軌道交通建設施工中，軟土是影響設計、投資控制、施工安全的主要因素，經過第一、二輪共4條軌道交通建設，在基坑圍護設計、盾構設計及安全施工措施方面都積累了豐富的經驗，所以在今后的線路建設工作中軟土已經不是設計、施工的最難點。隨著城市中心區線網骨架日漸完善，在滿足緩解中心區交通壓力的基礎上，為了引導城市向外圍副中心發展，線網將逐漸向市域外圍延伸，此類線路長度一般較長，其穿（跨）越范圍內可能在地勢上存在較大起伏，對于寧波部分低山丘陵區域，不可避免地將涉及山嶺隧道問題。相較于市區軟土區域軌道交通工程，山嶺隧道工程在賦存環境、力學作用機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、運營以及工期長短、投資多少等，無一不與隧道所在區域的地質環境息息相關。山嶺隧道在開挖施工期間可能產生大規模塌方、涌水、突水等現象，造成施工困難，甚至使工程報廢；而有些隧道在運營期間則出現洞體開裂破壞，涌水、突水形成水簾洞，嚴重影響軌道交通行車安全，要求采取復雜的治理措施。上述這些問題往往都是由地質環境因素所造成的，因此了解和認識隧道工程地質環境、水文地質環境，研究其在工程建設活動中的變化，制定有力的工程措施，是隧道工程勘察、設計、施工與維修養護的頭等大事。

寧波地處浙東低山丘陵區東北部，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重大地質構造不發育，但次一級斷裂構造發育較強烈，因此山嶺多為丘陵，隧道所處地層多為礫質黏土層，全風化巖層、強風化巖層較厚，上部土質坡段穩定性較差，下部巖質坡段巖體較破碎，碎裂結構，風化較為強烈，節理裂隙發肓，自穩能力差。分析現有寧波軌道交通1號線二期山嶺隧道相關資料，其隧道斷面較一般公路隧道要小，多為雙線單洞復合式襯砌斷面，隧道結構外輪廓一般為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，但其地質條件較復雜，不良地質作用較強烈，勘察、設計、施工難度較大，其工程投資及施工工期占比一般要遠大于線路占比，往往決定了整條線路的運營時間和總投資的大小，由此可見山嶺隧道對軌道交通工程建設的重要性。

山嶺隧道具有下列特點：

（1）地形條件復雜，周邊環境影響因素多，勘察作業難度大。

（2）場地工程地質、水文地質條件復雜，地質構造往往發育，巖土種類多樣且不均勻。

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

（4）設計支護措施具有動態性。

（5）施工作業具有循環性、隱蔽性。

（6）施工作業空間狹小、作業環境惡劣、作業風險大。

（7）組成隧道的巖體其物理力學指標具有動態變化特性。

（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。