00黄梨路车辆段出入段线区间设计说明(远期线)

目 录201概述11.1设计依据11.2 工程概况与设计范围11.3主要设计原则及标准21.4上阶段审查意见及执行情况32 工程地质与水文地质32.1地形、地貌32.2地层岩性42.3地质构造及地震烈度52.4水文地质条件52.5岩土物理力学指标62.6工程地质条件评价及注意事项83 区间隧道施工方案比选93.1隧道平纵断面93.2 区间隧道施工方法93.3 工法比选103.4 盾构选型104 盾构隧道结构设计114.1钢筋混凝土管片选型114.2 管片设计124.3 管片计算154.4 计算结果分析175 与既有建筑的干扰及解决方案、施工方法186 区间附属结构设计186.1 洞门结构设计186.2 端头加固设计196.3 泵房设计197 区间隧道防水及防蚀197.1盾构法区间隧道防水197.2 洞门防水207.4 防蚀与防迷流208 工程材料及结构耐久性设计218.1工程材料218.2 耐久性设计要求219 监控量测219.1 地表沉降控制标准及措施2110 工程筹划2410.1工程进度计划2410.2施工组织措施2411 风险工程及处理措施2411.1本区间风险工程2411.2风险工程处置措施2611.3 周边建筑物的保护措施2613 存在问题及建议26附件271、 工程数量表271概述1.1设计依据1.1.1设计依据的规范与标准1）地铁设计规范（GB50157-2013）2）建筑结构荷载规范（GB5009-2012）3）混凝土结构设计规范(2015版)（GB50010-2010）4）混凝土结构耐久性设计规范（GB/T 50476-2008）5）地下工程防水技术规范（GB50108-2008）6）钢结构设计规范（GB50017-2003）7）城市轨道交通结构抗震设计规范（GB50909-2014）8）轨道交通工程人民防空设计规范（RFJ02-2009）9）城市轨道交通技术规范（GB50490-2009）10）城市轨道交通工程项目建设标准（建标104-2008）；11）城市轨道交通地下工程建设风险管理规范（GB50652-2011）12）城市轨道交通工程设计文件编制深度规定（建质2013160号）13）城市轨道交通工程监测技术规范（GB50911-2013）14）铁路隧道设计规范（TB10003-2016）15）铁路混凝土结构耐久性设计规范（TB10005-2010）16）建筑抗震设计规范(2016年版)（GB50011-2010）17）建筑地基基础设计规范（GB50007-2011）18）铁路工程抗震设计规范（GB50111-2006）（2009年版）19）建筑桩基技术规范（JGJ94-2008）20）建筑基坑支护技术规程（JGJ120-2012）21）建筑地基处理技术规范（JGJ79-2012）22）锚杆喷射混凝土支护规范（GB50086-2001）23）建筑结构可靠度设计统一标准（GB50068-2001）24）工程结构可靠性设计统一标准（GB 50153-2008）25）以上未提及的其他现行国家、湖南省及长沙市相关规范、规程。1.1.2有关会议纪要与公文、有关专题报告及其审查或批复意见1）长沙市轨道交通6号线一期工程初步设计文件组成与内容；2）长沙市轨道交通6号线一期工程初步设计文件编制统一规定；3）长沙市轨道交通6号线一期工程工可文件；4）长沙市轨道交通6号线一期工程总体设计文件；5）长沙市轨道交通6号线工程梧桐路停车场及出入场线初步勘察阶段岩土工程勘察报告（2016.9）；6）长沙6号线初设（2017.4）线路资料及车站建筑等资料；7）相关会议审查意见、相关工作联系单等；8）长沙市轨道交通6号线总体组下发相关文件及技术要求；9）业主提供的地形图、管线图等。1.2 工程概况与设计范围远期线（八字线）出车辆基地后以R=400m半径由人民路南侧折向人民东路北侧，然后R=600m半径向右转弯，在YQCK0+950.000里程处上跨6号线正线区间，于YQCK1+225.516里程处穿越人民东路一过街通道，后通过R=600m半径右转弯接入黄兴大道站。远期线（桩号段YQCK0+036.704YQCK1+621.553）全长1584.759，中段工程设计范围为YQCK0+036.704YQCK0+670.585，本次设计范围桩号段为YQCK0+670.585YQCK1+621.553，一期与二期分界点为盾构井与盾构的交界处，分界里程为YQCK0+670.585。本次设计范围区间全长950.968m，采用盾构法施工，区间最大坡度为8.9。远期线（盾构段）隧道等土建工程，详见下表： 区间设计范围 表1.1-1线别区间隧道起讫里程 （m）长短链（m）隧道长度（m）联络通道（座）废水泵房（座）远期线线YQCK0+670.585YQCK1+621.553无950.948-11.3主要设计原则及标准 1) 地下区间隧道结构设计，应根据沿线不同地段的工程地质和水文地质条件及城市总体规划要求，结合周围地面既有建筑物、管线及道路交通状况，通过技术、经济、环境和使用效果等综合评价，合理选择施工方法和结构型式。2) 区间结构设计应满足施工、运营、城市规划、防排水、人防（抗力等级按6级设计）等要求；结构使用寿命为100年，结构设计应保证具有足够的强度和耐久性。3) 区间结构设计应符合强度、刚度、稳定性、抗浮和裂缝开展宽度的要求，并满足施工工艺的要求。4) 区间结构设计，尽量减少施工中和建成后对环境造成不利的影响，并尽可能考虑城市规划引起周围环境的改变对地下铁道结构的影响。5) 结构的净空尺寸应满足建筑限界的要求，并考虑适当的富裕量，以满足测量误差、施工误差、结构变形和沉降的要求。6) 结构计算模式的确定，除符合结构的实际工作条件外，应能反映结构与周围地层的相互作用。7) 结构防水应满足国家现行的地下工程防水技术规范的有关规定。并充分考虑长沙地表潜水丰富和潮湿多雨气候条件对施工操作的影响，结构设计中应遵照防水优先于结构的原则。8) 采用信息化设计，根据现场地质条件，施工量测反馈信息，及时调整相关设计参数，确保工程安全。9)根据水质分析结果场地内地表水及地下水对砼结构及砼结构中的钢筋均具微腐蚀性。10）对于钢筋混凝土结构应就其施工和正常使用阶段进行结构强度计算以及进行刚度和稳定性计算。钢筋混凝土结构应进行裂缝宽度验算，最大计算裂缝宽度允许值按荷载效应标准组合并考虑长期荷载作用影响，按表1.3-1中的数值进行控制；对处于侵蚀环境的不利条件下的结构，其最大裂缝宽度允许值应根据具体情况从严控制。 最大计算裂缝宽度允许值 表1.3-1 结构类型允许值(mm)钢筋砼管片0.2其他结构洞内结构0.3结构迎水面0.2注：当设计采用的最大裂缝宽度计算式中的保护层的实际厚度超过30mm时，可将保护层厚度的计算值取为30mm。11) 地下结构应进行横断面方向的受力计算，对下列情况时，尚应对其纵向强度和变形进行分析：(1) 覆土荷载沿其纵向有较大变化时；(2) 结构直接承受建、构筑物等较大局部荷载时；(3) 地基或基础有显著差异时(4) 地基沿纵向产生不均匀沉降时；(5) 当变形缝的间距较大时，应考虑温度变化和混凝土收缩对结构纵向的影响。12）区间隧道长度大于600m时，应该在区间隧道中部附近的左、右线之间设置联络通道。13）区间隧道在结构地基、基础或荷载发生显著变化的部位，或因抗震要求必须设置变形缝时，应采取可靠的工程技术措施，确保结构不产生影响正常行车的差异沉降和轨道曲率变化。14）对于盾构法施工隧道所选择的盾构机，必须对地层有较好的适应性，同时依据盾构推进速度、周围环境状况、工期、造价等各方面进行技术经济比较后确定。15）隧道施工引起的地面沉降和隆起均应控制在环境条件允许的范围以内。应根据周围环境、建筑物基础和地下管线对变形的敏感程度，采取稳妥可靠的措施。采用暗挖法施工时，一般地段地面沉降量宜控制在30mm以内，隆起量控制在10mm以内；当穿越建筑物、重要地下管线时，上述数值应按实际情况从严确定，对于空旷地区考虑适当放宽。16）相邻两隧道之间的净距，应根据工程地质及水文地质条件、线路条件、隧道断面尺寸、埋置深度、施工方法等因素确定，当净距不能满足有关规范的规定时，应在设计和施工中采取适当的措施。17）当隧道从建筑物（桥桩）基础中或附近穿越时，应采用可靠的技术方案和确保建筑物正常使用不影响的施工方法。对建筑物允许产生的沉降量和次应力，应依据不同建筑物类型、基础情况按有关规程、规范及要求予以验算。18）盾构法施工的单线隧道，采用圆形装配式钢筋混凝土管片单层衬砌，其砼强度等级C50，抗渗等级P12。其圆环内径应依据建筑限界和综合施工误差而定。管片厚度、宽度及分块数应综合考虑线路条件、结构受力情况、防水效果、拼装等因素进行设计。管片厚度不宜小于300mm，宽度1200mm，分块数宜为6块。在区间隧道的最低点处设置废水泵房（宜结合区间联络通道一并设置），其门洞处可采用钢管片或钢筋混凝土管片，并采用防腐蚀和防火措施。联络通道设置间距为不大于600m，废水泵房有效容积不小于20m。当盾构隧道穿越高抗压强度中、微风化层时，盾构掘进困难，宜采用喷锚构筑法隧道开挖、盾构空推拼装管片的方式施工。19）当隧道位于有侵蚀性地段时，应采取抗侵蚀性措施，混凝土抗侵蚀性满足相关规范的要求。20）结构防水设计应根据工程地质、水文地质、地震烈度、环境条件、结构形式、施工工艺及材料来源等因素进行，并应遵循“以防为主，刚柔结合、多道防线、因地制宜、综合治理”的原则。以结构自防水为主，附加柔性防水层。区间隧道防水等级为二级，即结构不得有漏水、表面允许有少量、偶见湿渍。21）土建工程设计必须与各机电设备系统设计密切配合，做到土建设计与机电设备系统设计相协调，防止互相矛盾。22）地下结构应根据现行地铁杂散电流腐蚀防护技术规程采取防止杂散电流腐蚀的措施。钢结构及钢筋连接应进行防锈处理。1.4上阶段审查意见及执行情况专家意见：5、车辆段和停车场出入线均比较长，建议下阶段段将出入线拉开间距采用盾构法施工的方案。回复：按专家意见执行。下阶段结合控制因素，对出入线工法进行深入研究，进一步稳定出入线方案。2 工程地质与水文地质2.1地形、地貌拟建黄梨路车辆段位于东四路东侧、人民快速路南侧、东六路西侧和龙华路以北地块内，场地现状较复杂，包括荒地、农田、民房、学校等，地面起伏较大。近期线大部沿人民东路行进，西接东四路，东接黄兴大道南，在东六线西侧向南接车辆段，该路段车流量不大，但道路中间有快速高架桥，高架桥采用桩基础。长沙位于长（沙）平（江）盆地西南部，燕山运动造就了地貌骨架之雏型。在第四系以来的新构造运动作用下，湘江水流的冲、洪积作用，塑造了河床、阶地及其两侧不同成因类型的丘陵地貌。市区处于湘江和浏阳河交汇的河谷台地，周围为地势较高的山丘。西区为丘陵地貌，东部主要为河流阶地，地势呈现西南高、东北低的缓倾斜特点。长沙市轨道交通6号线工程黄梨路车辆段及近期线场地原始地貌类型为浏阳河流域、级阶地地貌。2.2地层岩性按照长沙市轨道交通6号线工程（初、详勘阶段）岩土工程勘察总体技术要求分层系统，共划分为九大层，各层内再细分亚层。结合本场地岩土层的成因类型和性质、风化程度等，本标段共划分为7个岩土层，黄梨路车辆段及近期线工程地质分层系统详见表3.1-1。黄梨路车辆段及近期线工程地质分层系统表 表3.1-1地层年代主层编号时代成因岩土层统称亚层编号岩土层名称第四系全新统Q4ml填土层沥青路面素填土杂填土第四系上更新统Q3al冲积层粉质黏土圆砾白垩系K强风化碎屑岩强风化泥质粉砂岩白垩系K中等风化中等风化泥质粉砂岩2.2各岩土层描述本场地发育的地层自上至下各岩土分层及其特征如下：2.2.1第四系全新统人工填土层（Q4ml）场地内人工填土层主要为沥青路面、素填土，局部为杂填土，一般填土龄期不超过15年。（1）沥青路面：主要由道路路面及其基层组成，本层直接出露于地表，本层在水平方向上主要分布于人民东路及村道上，本次勘察在12个钻孔中有揭露。层顶标高为44.6550.18m，层底标高为43.6549.68m，厚度为0.501.00m，平均厚度0.75m。（2）素填土：褐黄色，稍湿，稍密中密，局部松散，以黏性土为主，局部含砾石，硬物质含量约30%。本层在水平方向上广泛分布于全标段，本次勘察在43个钻孔中有揭露。层顶标高为39.0153.37m，层底标高为35.8148.81m，厚度为0.806.80m，平均厚度2.79m。本次勘察本层共进行标准贯入试验21次，实测标贯击数N=923击，平均14.8击。（3）杂填土：杂色，稍湿很湿，呈稍密状，以砂土混碎石、砼块等建筑垃圾为主，混黏性土，硬质杂物35%以上。本层局部分布于标段场地，本次勘察在M6Z2-HLL-007、M6Z2-HLL-015、M6Z2-HLL-020钻孔中有揭露。层顶标高为44.5253.31m，层底标高为42.3251.51m，厚度为1.502.00m，平均厚度1.83m。本次勘察本层共进行标准贯入试验1次，实测标贯击数N=11击。2.2.2第四系上更新统冲积层（Q3al）（1）粉质黏土：黄色、褐黄色夹灰白色，硬塑状态为主，局部呈可塑状态，含少许黑色铁锰质氧化物及粉细砂。摇振无反应，稍有光泽，干强度中等，韧性中等。本层广泛分布于本标段场地，本次勘察在45个钻孔中均有揭露。层顶标高为35.8151.85m，层底标高为34.2046.34m，厚度为1.0012.00m，平均厚度4.01m。本次勘察本层共进行标准贯入试验60次，实测标贯击数N=828击，平均16.90击；本次勘察本层共进行重型动力触探7次，修正动探击数5.512.2击，平均9.0击。（2）圆砾：褐黄色，饱和，稍密中密状，局部密实，砾石含量约55%，粒径一般0.22cm，大者8cm，呈亚圆形，成分为石英及硅质岩，主要中粗砂充填，泥质含量10%，分选性较差，级配良好。层在水平方向上较广泛分布于本标段场地，本次勘察在33个钻孔中有揭露。层顶标高为34.2045.31m，层底标高为33.4041.81m，厚度为0.606.00m，平均厚度2.17m。本次勘察本层共进行重型动力触探260次，修正动探击数5.320.6击，平均11.0击。2.2.3白垩系（K）（1）强风化泥质粉砂岩：褐红色，粉砂质结构，中厚层状构造，泥质胶结，胶结较差，岩芯破碎，岩芯呈柱状为主，浸水易软化，属极软岩。本层在水平方向上较广泛分布于本标段场地，本次勘察在所有钻孔中有揭露。层顶标高为17.3649.46m，层底标高为16.3649.89m，厚度为0.408.60m，平均厚度2.48m。本次勘察本层共进行标准贯入试验11次，标贯击数N=5072击，平均击数56.6击；本次勘察本层共进行重型动力触探19次，修正动探击数5.812.9击，平均9击。本层岩石质量指标（RQD）约为1065%，岩石常规物理力学指标见表3.2-1，岩体基本质量分级详见表3.2-4。（2）中等风化泥质粉砂岩：紫红色，粉砂质结构，中厚层状构造，泥质胶结，岩芯较完整，岩芯呈柱状、块状为主，手难折断，干湿交替易软化、崩解，属极软岩软岩。本层在水平方向上广泛分布于本标段场地，本次勘察在所有钻孔中有揭露。层顶标高为16.3646.89m，层底标高为6.2638.79m，厚度为1.0034.50m，平均厚度8.47m。本层岩石质量指标（RQD）约为65%95%。2.3地质构造及地震烈度据长沙地区区域地质资料，长沙地区位于湘东燕山块断带浏阳河断陷的西南部，北为湘阴断陷，西为雪峰隆起，南与株州断陷相邻。经历了武陵运动、雪峰运动、加里东运动、印支运动、燕山及喜山运动等多次构造运动。境内地质构造较复杂，以北东向、北北东向最为发育，规模最大，北西向、北北西向次之，且规模较小。以湘江为界，西岸属地层年代相对较老的褶皱丘陵，东侧为地层年代较晚的陆相碎屑沉积白垩地层，受地质历史期风化剥蚀作用的影响，古基底起伏不定，在古基底凹陷的地段，沉积了白垩系的碎屑岩，以泥质粉砂岩、砾岩为主。长沙市轨道交通6号线工程黄梨路车辆段及近期线所在区域位于湘江以东，根据区域地质资料显示，施家冲-磊石塘断层（F106）及东山镇-石桥断裂（F132）等断裂构造均距离本场地较远，对场地影响较小，可不予考虑。对场地有影响的地质构造主要是杨泗庙-观音港向斜，它所涉及的地层有上元古界、中元古界。杨泗庙观音港向斜：此向斜系永安复式向斜的次级构造，褶皱总体走向呈北东4045，核部地层为第三系枣市组，翼部为白垩系东塘组、戴家坪、神皇山组，岩层倾角平缓，一般为1525，属平缓型褶皱。根据区域地质资料，该向斜核部在东四线站南侧附近斜贯穿过，但本次初步勘察并未揭露到明显褶皱痕迹，建议详勘阶进行钻孔加密或进行专题勘察进一步查明褶皱发育情况，评估构造对工程的影响。根据中国地震动参数区划图(GB183062015)和城市轨道交通结构抗震设计规范（GB50909-2014），工程场地的抗震设防烈度为度，设计地震分组为第一组，设计基本地震加速度为0.05g，地震动反应谱特征周期为0.35s该工程项目为长沙市重点工程，根据城市轨道交通结构抗震设计规范（GB50909-2014）本工程为重点设防类，抗震设防标准应按提高一度（即7度）的要求加强其抗震措施。由于地铁为重要建设工程，因此建议按照本项目场地地震安全性评估报告中的相关建议进行地震设防等级进行设计。地震、地灾等方面详细情况详见相关报告。2.4水文地质条件1、地表水本次勘察本场地并未发现地表水。2、地下水2.1、地下水类型、赋存与补给条件长沙地区含水层按其岩性、岩相、岩层结构、地貌及构造等条件可分为三大类，本工程场地包含松散土层孔隙水类型（上层滞水、孔隙承压水）及基岩裂隙水两大类。由于浏阳河、圭塘河系湘江支流，平水期浏阳河、圭塘河补给湘江，丰水期易形成湘江“倒灌”浏阳河、圭塘河现象，本场地透水性地层与圭塘河、浏阳河透水性地层可能存在水力联系。（1）上层滞水：赋存于人工填土中（局部存在），水量较小，季节变化大，不连续。主要靠大气降水、地下管线渗漏补给，以蒸发或向下渗透到潜水中的方式排泄。其稳定水位与含水层的埋藏深度相关，并与其地形坡降基本一致。由于人工填土层土质不均匀，导致渗透性差异大，局部可能隔水。（2）孔隙承压水：赋存于浏阳河阶地的圆砾中，水量丰富，给水性和透水性良好，属强透水地层。（3）基岩裂隙水：裂隙多呈闭合状微张开状，总体一般透水性差，富水性贫乏，但局部地区基岩裂隙较发育，透水性稍强，富水性稍好。2.2、地下水水位本次勘察所揭露的上层滞水水位埋藏深度0.809.30m，相应标高25.9348.90m，孔隙承压水稳定水位埋深1.207.70m，相应标高29.2649.65m；基岩裂隙水稳定水位埋深1.304.50m，相应标高28.4848.51m，较孔隙水位稍低。地下水位与季节、气候、地下水赋存、补给及排泄有密切的关系。每年49月份为丰水期，河流水位抬高，地下水位升高；枯水期随河流水位降低而下降。场地内地下水水位的年变化幅度大多为2.004.00m。2.3、地下水的补给、径流、排泄及动态特征本场地主要地下水为砂卵石层孔隙裂隙水，其主要补给来源为大气降水、地下管线渗漏补给及周边地表水下渗补给。枯水期时，地下水由两侧向圭塘河及浏阳河径流，以侧向渗流运动方式向河流排泄；汛期时，河流水位急剧抬升，河水向两侧补给地下水。3、 水、土的腐蚀性评价3.1、 水的腐蚀性评价根据岩土工程勘察规范（GB500212001）（2009年版）第12.2.2条进行腐蚀性评价，评价地下水对钢筋混凝土结构中的钢筋的腐蚀性条件按应对潜水及承压水分开考虑，对潜水来说，地下水位变化范围以下按照长期浸水考虑，变化范围以内按照干湿交替环境考虑；对承压水来说，地下水位变化引起干湿交替影响较小，可按照长期浸水考虑。本场地地下水腐蚀性评价：地下水对构筑物中的混凝土结构具弱腐蚀性，对钢筋混凝土结构中的钢筋均具微腐蚀性。3.2、土的腐蚀性评价根据岩土工程勘察规范（GB500212001）（2009年版）第12.2.2条进行腐蚀性评价：对构筑物中的混凝土结构具微腐蚀，对钢筋混凝土结构中的钢筋均具微腐蚀，对钢结构具有微腐蚀性。3.3、建筑材料的腐蚀性防护本勘察区水、土对建筑材料腐蚀的防护应符合现行国家标准工业建筑防腐蚀设计规范（GB50046）的规定。2.5岩土物理力学指标根据现场对土岩鉴定、原位测试和已有利用资料，结合相关的规程、规范，综合给出主要土岩设计参数建议值。长沙市轨道交通6号线工程黄梨路车辆段及近期线初步勘察阶段岩土参数建议值表岩土分层岩土名称时代与成因天然密度天然含水量孔隙比剪切试验岩石地基承载力特征值土承载力特征值岩层或土层地基系数（水平）岩层或土层地基系数（垂直）抗拔系数无侧限抗压强度静止侧压力系数土的泊松比直接快剪固结快剪粘聚力内摩擦角粘聚力内摩擦角weccfafakKhKVquk0(g/cm3)(%)(kPa)()(kPa)()(kPa)(kPa)(MPa/m)(MPa/m)kPa沥青路面Q4ml1.9-2.280-90素填土1.8-2.121-280.7-0.825-3515-2030-3812-1850-605-108-120.6-0.70.4-0.70.30-0.40杂填土Q3ml1.9-2.123-300.7-0.95-810-156-1012-1850-605-108-120.6-0.70.4-0.70.35-0.50可-硬塑状粉质黏土1.8-2.020-280.5-0.7525-4015-2032-4515-22180-22028-3530-380.7-0.8120-1300.40-0.500.25-0.30稍-中密状圆砾1.9-2.21-330-40250-28025-4025-400.55-0.660.28-0.350.20-0.25强风化泥质粉砂岩K2.1-2.410-1530-4024-28340-380135-155160-1800.23-0.280.25-0.35中风化泥质粉砂岩2.2-2.66-10100-15032-38800-1200220-280240-3000.10-0.200.25-0.302.6工程地质条件评价及注意事项1、修建地铁对环境的影响根据勘察结果，拟建场地未发现在地质灾害，对拟建线路影响较大的环境地质主要包括既有建筑物与地面、地下管网、施工降水等，现分述如下：（1）隧道开挖对邻近建构筑物及地下管线的影响本工程远期线部分沿人民东路道路行进，道路两侧分布有较多的市政管线，局部地段分布有居民房等建筑与地下通道。部分建构筑物及地下管线靠近隧道边，须进行开挖保护，隧道开挖不合理有造成地面沉降、塌陷等的可能性，进而影响邻近建构筑物及地下管线。因此地铁开挖施工应考虑对原有管网、地下构筑物与既有浏阳河大桥基础的影响，在充分查明周边环境前提下，方可进行施工，避免对其造成损坏而产生不良社会影响及经济损失。（2）隧道开挖对当地居民的影响隧道（基坑）对周边居民、商铺、单位环境产生一定影响，施工单位应采取具体的降低噪音的措施，合理进行施工安排，尽量减少对居民休息和正常工作、经营的影响。机具、器械的堆放及工程的开挖对道路交通的影响比较大，应提前做好疏导、分流工作。施工弃土运输、扬尘，以及燃油为动力的施工机械和运输车辆使用排放的尾气可能影响道路整洁及环境卫，甚至直接降低空气质量。（3）地下水位变化对环境的影响，防治措施建议由于近期线路基段部分位置周边建筑物和管网较多，如采用坑外井点降水，易引起的上层滞水或承压水头的下降，一方面减少了水的浮托力，增加了土的有效压力，使土体产生附加沉降变形；另一方面，产生的动水压力可能使粉细砂层产生流砂、潜蚀现象，从而引起局部地层被掏空而使周边建筑物下沉、地面沉陷、管道错位、开裂等。再者，降水会影响周边居民的饮用水和生活用水。由此，基坑施工降水只能在坑内进行，严禁坑外降水，必要时设置一定数量的回灌井，并加强对地面及周边建（构）筑物的沉降及变形位移监测。如果采用排桩围护结构，建议采用钻孔桩加有效止水措施（如在桩外围作止水帷幕）进行围护。（4）工程建成后、运营过程中对周边环境的影响本工程存在地下段、路堑及地面建筑，从工程建设上来说充分考虑了工程对周边环境的影响，工程建成后、运营过程中路堑及地面建筑对周边环境的影响大，主要为震动、噪音及燃油机器运作时产生的废烟废气。2、周边环境对修建地铁的影响拟建黄梨路车辆基地位于东四路东侧、人民快速路南侧、东六路西侧和龙华路以北地块内人民东路为双向6车道，为长沙市重要的交通干道，交通较繁忙，车辆和人流量较大，将对施工车辆机械进出造成较大的影响，应做好交通组织疏导措施。此外，道路对地面沉降的控制也有较高的要求。拟建区内部分地段两侧有多层建构筑物，构成盾构施工的不利条件，施工时对此应引起重视，并应特别注意基坑施工降水引起地表沉陷及周边建构筑物不均匀沉降问题。根据收集的资料和现场调查成果，人民东路道路中间及两侧地下管线较复杂，包括国防、通信、煤气、电力、自来水等管网，纵横交错，埋藏深度介于0.55m左右，对施工影响较大，施工前需核实地下既有管线情况，对需迁移的管线进行迁移，加强对不需迁移管线的监测及保护，施工时应对各种管道采取有效的安全保护措施或避让措施，避免造成不必要的损失。3 区间隧道施工方案比选3.1隧道平纵断面 1）区间隧道平面设计远期线（八字线）出车辆段后以R=400m半径由人民路南侧折向人民东路北侧，然后R=600m半径向右转弯，沿人民东路北侧辅道与人行道敷设，于YQCK1+225.516里程处穿越人民东路一过街通道，后通过R=600m半径右转弯接入黄兴大道站。2）区间隧道纵断面设计远期线区间隧道纵断面均为V坡，其中最小坡度为5.1，最大坡度为8.89，竖曲线半径为5000m；3.2 区间隧道施工方法施工方法对结构形式的确定和地铁土建工程造价有决定性影响。施工方法的选取应结合结构所在地段的工程地质及水文地质条件、城市规划要求、周围既有建筑物、道路交通状况、场地条件、结构埋深、结构型式、工期和土建造价等多种因素综合比较后确定。目前国内城市地铁区间施工较为成熟的方法有明挖法和暗挖法，其中暗挖法包括盾构法、喷锚构筑法。1）明挖法明挖法特点是可以适应于各种不同的地质情况，减少线路埋深，降低运营成本，施工工艺简单，技术成熟。但明挖法只适用于覆盖层比较薄的情况，遇到建（构）筑物是只能避让或者拆迁，线型容易受到限制，且对周围环境影响很大，同时对于覆土较深的地层，工程投资造价比较高。因此目前国内的地铁建设明挖法区间一般适用于地面条件较空旷，地面建筑物比较少的地段。2）盾构法盾构施工法以其良好的防渗漏水性、施工安全快速、无噪音、无振动公害、对地面交通及沿线建筑物、地下管线和居民生活等影响极小等优点，在地下铁道的建设中已成为重要的可选施工方法，甚至在许多场合已成为首选方法。优点：近年来盾构机械设备和施工工艺的不断发展，适应大范围的工程地质和水文地质条件的能力大为提高，尤其是泥水式、土压平衡式以及复合式土压平衡式盾构的开发，使之在各种复合地层中开挖成为可能；盾构管片采用高精度工厂预制构件及复合防水封垫，单层钢筋混凝土管片组成的隧道衬砌可取得良好的防水效果，不需要修筑内衬结构；伴随着国内外盾构设备技术水平的提高、盾构设备在工程成本中所占比重的下降，盾构施工法的工程造价已接近喷锚构筑法暗挖施工的工程造价，在有些地层中甚至低于喷锚构筑法。缺点：盾构机在匀质地层中施工是非常顺利的，但遇到地层软硬不均，尤其是在软地层中夹有坚硬的岩层、岩体、球状风化体时，盾构机的掘进比较困难。由于城市地面交通繁忙，地面处理容易影响交通，需在盾构机内开舱处理，存在一定的风险；盾构机施工要求较大的施工始发场地；目前国内盾构机断面形式单一，基本上只能应用于区间标准断面，在地铁区间配线段较复杂，盾构难以应用。3）喷锚构筑法采用喷锚构筑法施工时，隧道一般采用带仰拱的多心圆断面，由初期支护、二次衬砌和夹层防水层构成的复合式衬砌。初期支护由喷射（或模喷）混凝土、锚杆及格栅钢架组成，二次衬砌为防水钢筋混凝土。优点：施工工艺简单、灵活，可根据施工监控量测的信息反馈来验证或修改设计和施工工艺，达到安全与经济的目的，针对性强；对软硬不均地层，可以采用不同的开挖方式进行处理，处理方便容易。缺点：施工质量与施工单位的管理机制及施工组织有很大关系，在施工中若处理不当，容易引起地面坍塌，从而造成对周边环境的影响和引发施工事故；施工中容易引起地下水流失，从而引起地面沉降或隆起，在重要管线和房屋周边需要充分论证和考虑隧道周边的环境和工程及水文地质条件，采用合理的工程措施和施工工艺之后，以上弱点才可以弱化和避免；地质条件较差地段不宜采用此法。3.3 工法比选施工方法对结构型式的确定和地铁土建工程造价有决定性影响。施工方法的选择，主要考虑沿线工程地质和水文地质条件、环境条件（地面建筑物和地下构筑物的现状、道路宽度、交通状况）等多方面的因素。工法选择的好坏对工程的难易程度、工期、造价和运营效果等将产生直接的影响。本区间远期线下穿人民东路，人行通道等，人民东路交通形势复杂，管线较多，因此下穿人民东路段不宜采用明挖施工，可采用的施工方法有矿山法和盾构法。矿山法较盾构法具有断面尺寸灵活，能满足不同线形条件下双线或多线合建大断面、多变断面隧道的限界要求，但施工风险较大，造价高。在单线隧道段，盾构法较矿山法施工具有施工风险相对较小、地面沉降控制较好、对环境的影响较小、工程投资较省等优点。根据本区间的周边环境、工程及水文地质条件，虽然采用盾构法施工也存在一定的风险和不可预见性，但只要在施工前，对地层条件和周边环境进行充分的调查研究；对各种可能遇见的情况，做好应急处理措施；根据地层条件和周边环境选择合适的盾构机和配置合理的盾构刀盘和刀具，控制好盾构的掘进参数，采用盾构施工的缺点可以克服和弱化，也可以较好的避免采用矿山法所存在的施工风险和难度，同时也降低了工程投资。综合，下穿人民东路段采用盾构法施工。远期线（本次设计范围内），埋深较深，平均超过12m，可采用盾构法施工。本区间隧道主要穿越素填土、粘土、强、中风化泥质粉砂岩。综合以上的分析，并结合工程的可实施性、工程造价、工期影响程度等多方面因素的比较，远期线（本次设计范围内）埋深在12m以上，建议采用盾构法施工。3.4 盾构选型1）选型原则（1）盾构法施工地段，隧道主要穿过中风化泥质粉砂岩等，根据工程地质特性，岩质较软，盾构机应能较好适合此类工程地质、水文地质条件。（2）应能确保沿线多层高层建筑和密集地下管线的安全。地表沉降在一般情况下，宜控制在+10-30mm。（3）盾构机平均推进速度能达到68m/天。（4）盾构机直径应考虑管片厚度、施工工艺等要求。（5）要求考虑施工设备购置费摊销后，每延米综合价格经济合理。2）盾构机类型根据本工程的总体布置、工程地质及水文地质条件、沿线建筑设施及地下管线等环境条件、盾构隧道衬砌结构、施工条件及工期等多方面要求，可供选择盾构机主要有加泥式土压平衡盾构及泥水加压式盾构，两种盾构比较见表3.3-1。 盾构选型与相关因素分析 表3.3-1 盾构类型比较项目土压平衡式盾构泥水加压式盾构地层适应性通过调节添加材料浓度和用量适应不同地层。适合淤泥质粘土、粉土、粉细砂等各类软土地层及复合地层。开挖面稳定能力通过排（进）土量控制，较好。通过泥浆压力及流量控制，好。施工场地施工场地较小。需泥浆处理厂，施工场地较大。地面沉降控制较容易容易对周围环境影响碴土运输对环境产生一定影响。泥浆处理设备噪音、振动及碴土运输对环境产生影响较大。施工可能存在问题在高水压地层中施工，需要采用合理的辅助施工措施。需要具备泥浆制备和处理的条件。施工费用较泥水盾构低。泥水处理设备费用高。从以上比较可知，两种盾构均适合本区间的工程地质及水文地质条件。从环境条件、施工条件、施工设备费用等多方面比较，选用加泥式土压平衡盾构较为有利。因此本区间推荐采用加泥式土压平衡盾构，并配备同步注浆系统。4 盾构隧道结构设计4.1钢筋混凝土管片选型1）单双层衬砌比较现在采用的衬砌一般分为两种形式，单层衬砌和双层衬砌。根据国内外采用盾构法修建地铁区间隧道的成功经验，区间隧道采用有一定刚度的单层柔性衬砌是合理的、成功的。其衬砌圆环的变形、管片接缝的张开量及混凝土裂缝的开展和防水性能，均能控制在预期的要求内，可完全满足地铁隧道的设计要求，且采用单层衬砌，施工工艺单一、工程实施周期短、投资省，可确保施工进度。因此，本次设计采用单层装配式衬砌。2）管片形式盾构隧道一般采用钢筋混凝土管片，其形式主要有箱形管片和平板形管片，箱形管片在相同几何尺寸条件下，具有重量轻，节省材料的优点，故一般多用于大直径的隧道。而在相等厚度的条件下，平板形管片的抗弯刚度和强度均大于箱形管片，且管片混凝土截面削弱小，对盾构推进装置的顶力具有较大的抵抗能力。故管片形式选择钢筋混凝土平板形管片。3）衬砌环类型为了满足盾构隧道在曲线上偏转及蛇行纠偏的需要，应设计楔形衬砌环。目前国际上通常采用的衬砌环类型有三种。（1）楔形衬砌环与直线衬砌环的组合盾构隧道在曲线上是以若干段折线（最短折线长度为一环衬砌环宽）来拟合设计的光滑曲线。设计和施工是采用楔形衬砌环与直线衬砌环的优选及组合进行线路拟合的。根据线路转弯方向及施工纠偏的需要，设计左转弯、右转弯楔形衬砌环及直线衬砌环。设计时根据线路条件进行全线衬砌环的排列，以使隧道设计拟合误差控制在允许范围之内。盾构推进时，依据排列图及当前施工误差，确定下一环衬砌类型。由于采用的衬砌环类型不完全确定，所以给管片供应带来一定难度。（2）通用型管片目前欧洲较为流行通用管片。它只采用一种类型的楔形衬砌环，盾构掘进时通过盾构机内环向千斤顶的传感器的信息确定下环转动的角度，以使楔形量最大处置于千斤顶行程最长处，也就是说，管片衬砌环是可以360旋转的。由于它只需一种管片类型，可降低管模成本，不会因管片类型供应不上造成工程质量问题，但是通用管片拼装难度较高，需要有经验的盾构机操作人员。北京地铁已经采用环宽1.2m通用管片，深圳地铁1号线续建工程采用1.5m宽通用管片，长沙地铁1、2线采用1.5m宽通用管片。（3）楔形衬砌环之间相互组合这种管片组合形式，国内目前已在很多城市地铁施工中使用。它采用几种类型的楔形衬砌环，设计和施工是采用楔形衬砌环与楔形衬砌环的优选及组合进行线路拟合的。根据线路偏转方向及施工纠偏的需要，设计左转弯、右转弯楔形衬砌环，在直线段通过左转弯和右转弯衬砌环一一对应组合形成直线。设计时根据线路条件进行全线衬砌环的排列，以使隧道设计拟合误差控制在允许范围之内。盾构推进时，依据排列图及当前施工误差，确定下一环衬砌类型。但是由于采用的衬砌环类型不完全确定，所以给管片供应带来一定难度。结合长沙的实际情况，6号线推荐采用标准环+左右转弯衬砌环形式。4.2 管片设计1）衬砌拼装方式衬砌环的拼装形式有错缝、通缝两种拼装形式。错缝拼装能使圆环接缝刚度分布趋于均匀，减少结构变形，可取得较好的空间刚度，但衬砌环较通缝拼装内力大，且管片制作精度不够时容易在推进过程中被顶裂，甚至顶碎。通缝拼装施工难度小，衬砌环内力较错缝衬砌环小，可减少管片配筋量，但衬砌空间刚度稍差。结合本区间地质条件，推荐采用错缝拼装。2）衬砌环分块衬砌环的分块及宽度主要由管片的制作、防水、运输、拼装、隧道总体线形、地质条件、结构受力性能、盾构掘进机选型等因素确定。随着分块数量的增加，衬砌环刚度降低，柔度增加。柔性的衬砌可充分利用围岩的自承能力，但接缝增多，拼装速度慢，不利于防水。地铁隧道管片常用分块数为六块（3A+B+C+K）和七块（4A+B+C+K）两种（A为标准块，B、C为邻接块，K为封顶块）。分六块和分七块在制作、运输、施工方面没有大的差别。在国内上海地铁一号线、广州地铁一、二、三号线盾构区间隧道都采用六块方案。根据隧道的实践经验，考虑到施工方便以及结构受力的需要，目前封顶块一般趋向于采用小封顶块形式。封顶块的拼装形式有径向楔入、纵向插入等几种。径向插入者其半径方向的两边边线必须呈内八字形或者平行，受荷后有向下滑动的趋势，受力不利。采用纵向插入形式的封顶块受力情况较好，受荷后不易向内滑动，其缺点是需加长盾构千斤顶的行程。本工程采用小封顶块，施工时先径向搭接3/5，再纵向推入，既确保受力良好，又不需将盾构机千斤顶行程加得过长。本设计确定采用六块方案，一块封顶块（K），两块邻接块（B1、B2），三块标准块（A1、A2、A3）。3）衬砌环宽度根据工程经验，衬砌环宽度一般在900mm1500mm之间。环宽越大，隧道结构的纵向刚度越大，抗变形能力增强；接缝越少，利于防水；连接件减少，施工速度加快。但不便于管片制作、运输、拼装，也不适用于小半径曲线的施工，另外，管片环宽增大后会直接影响盾构机的灵敏度。因此，管片也不是越宽越好。本工程盾构隧道最小曲线半径为400m，拟合误差很小。与环宽1.2m的管片相比，采用环宽1.5m的管片有以下优点：一方面，减少了20%的环向接缝数量，降低了接缝漏水的几率，提高隧道防水质量；另一方面，降低了接缝止水材料和连接螺栓的使用量；此外还可减少20%的拼装时间。综合考虑管片的制作、运输、拼装及曲线施工的需要，决定采用了1.5m的环宽。4）衬砌环厚度衬砌的厚度对隧道土建工程量以及工程造价有显著的影响。在结构安全、功能合理的前提下，应尽可能采用较经济的衬砌厚度。衬砌的刚度与厚度的三次方成正比，厚度的改变直接改变了衬砌的整体刚度，以及衬砌与周围地层的刚度比，进而影响衬砌周边土体压力的分布和衬砌本身的受力大小。衬砌厚度的确定应根据隧道所处地层的条件、覆土厚度、断面大小、接头刚度等因素综合考虑确定，并应满足衬砌构造（如手孔大小等）、防水抗渗以及拼装施工（如千斤顶作用等）的要求。因此，本次设计采用平板型钢筋混凝土管片。考虑结构100年使用寿命，结合理论计算验算结构的强度、刚度、裂缝等及参照已有工程实例，钢筋砼衬砌的厚度采用350mm，采用C50钢筋混凝土管片。5）管片接缝及其连接构造（1）环、纵缝构造管片接缝构造包括密封垫槽、嵌缝槽及凹凸榫的设计，其中前者为通用的构造方式，而凹凸榫的设置与否在不同时期、不同区域的工程实践中有着不同的理解。凹凸榫的设置有助于提高接缝刚度、控制不均匀沉降、改善接缝防水性能，也有利于管片拼装就位，但与此同时增加了管片制作、拼装的难度，是拼装和后期沉降过程中管片开裂的因素之一，客观上又削弱了管片防水性能。根据本标段地质情况同时考虑降低施工难度，环、纵缝均不设榫槽。管片环面外侧设有弹性密封垫槽，内侧设嵌缝槽。环与环之间以16根M27的纵向螺栓连接，既能适应一定的变形，又能将隧道纵向变形控制在满足防水要求的范围内。管片的块与块之间以12根M27的环向螺栓相连，能有效减小纵缝张开及结构变形。（2）管片接缝连接管片之间及衬砌环间的连接方式，从力学特性来看，可分为柔性连接及刚性连接。实践证明，刚性连接不仅拼装麻烦、造价高，而且会在衬砌环中产生较大的次应力，带来不良后果。因此，目前较为通用的是柔性连接。按螺栓连接形状又可分为弯螺栓连接、直螺栓连接、斜螺栓连接和榫槽加销轴等方式。弯螺栓连接的接头具有一定的自由度，十分方便安装。弯螺栓在德国、法国、英国、新加坡、丹麦等许多国家的地铁交通项目及国内地铁中广泛应用，这种接头系统都非常成功。直螺栓和斜螺栓是近年来发展起来的管片连接形式，其手孔体积小，管片强度损失很小，而且容易实现机械快速安装，但安装难度较高，施工误差要求较小。本设计管片块与块、环与环之间采用在国内应用比较成熟的弯螺栓连接。6）衬砌环楔形量确定为能同时适应曲线段以及施