临空产业园站~西航站区站区间设计说明A3

长沙市轨道交通6号线东西段工程初步设计长沙市轨道交通6号线东西段工程（梧桐路枫林路、东四线西航站区） 区间初步设计说明 中铁隧道勘测设计院有限公司设计证书 甲级 编号 ：A112000056二一七年四月目 录 中铁隧道勘测设计院有限公司 21概述11.1设计依据11.2 工程概况与设计范围21.3主要设计原则及标准21.4前阶段审查意见及执行情况42 工程地质与水文地质42.1地形、地貌42.2地层岩性42.3地质构造及地震烈度52.4水文地质条件62.5岩土物理力学指标62.6工程地质条件评价及岩土工程条件评价93 区间平、纵断面设计及区间隧道方案103.1隧道平纵断面103.2 区间隧道施工方法介绍103.3 工法比选113.4 盾构选型114 盾构隧道结构设计124.1钢筋混凝土管片选型124.2 管片设计134.3 管片计算154.4 计算结果分析175 矿山法隧道结构设计175.1 初期支护参数及工程辅助措施175.2隧道主体结构设计185.3结构计算模型及简图185.4计算结果及分析185.5 抗浮计算196 区间附属结构设计196.1 联络通道兼废水泵房设计196.2 洞门结构设计196.3 端头加固设计207 区间隧道防水及防蚀207.1区间隧道防水207.2 联络通道（泵房）防水设计216.3 洞门防水216.4 防蚀与防迷流218 工程材料及结构耐久性设计228.1工程材料228.2 耐久性设计要求229 监控量测229.1 地表沉降控制标准及措施229.2 暗挖法隧道施工监测2410 施工组织设计2510.1工程进度计划2510.2施工组织措施2511 风险工程及处理措施2511.1本区间风险工程2511.2风险工程处置措施2611.3 周边建筑物的保护措施2612 预埋滑槽和疏散平台设计标准2612.1 预埋滑槽设计标准2612.2 疏散平台设计标准3013 存在问题及建议31附件321、主要工程数量汇总表32 长沙市轨道交通6号线一期工程初步设计1概述1.1设计依据1.1.1设计依据的规范与标准1）城市轨道交通工程项目建设标准（建标104-2008）2）地铁设计规范（GB 50157-2013）；3）铁路隧道设计规范（TB 10003-2016）；4）建筑结构荷载规范（GB 50009-2012）；5）混凝土结构设计规范（GB 50010-2010）(2015年版)；6）地下工程防水技术规范（GB 50108-2008）；7)钢结构设计规范（GB 50017-2003）；8）建筑抗震设计规范（GB50011-2010）(2016年版)；9）锚杆喷射混凝土支护技术规范（GB 50086-2015）；10）建筑基坑支护技术规程（JGJ120-2012）；11）建筑地基基础设计规范（GB 50007-2011）；12）地铁杂散电流腐蚀防护技术规程（CJJ49-1992）；13)地下铁道工程施工及验收规范（GB50299-1999）（2003年版）；14)混凝土结构工程施工质量验收规范（GB50204-2015）；15）铁路隧道喷锚构筑法技术规范（TB10108-2002）；16）铁路工程抗震设计规范（GB 50111-2006）（2009年版）；17）混凝土结构耐久性设计规范（GB/T 50476-2008）；18）城市轨道交通技术规范（GB 50490-2009）；19）混凝土外加剂应用技术规范（GB50119-2013）；20）建筑基坑工程监测技术规范（GB50497-2009）；21）建筑桩基技术规范（JGJ94-2008）；22）建筑抗震设计规范（GB50011-2010）；23）建筑结构可靠度设计统一标准（GB50068-2001）；24）人民防空工程设计规范（GB50225-2005）；25）人民防空地下室设计规范（GB50038-2005）；26)轨道交通工程人民防空设计规范（RFJ02-2009）；27) 钢筋焊接及验收规程（JGJl8-2012）；28）钢筋机械连接技术规程（JGJl07-2016）；29）地下防水工程质量验收规范（GB50208-2011）；30)建筑与市政降水工程技术规范（JGJ/T111-1998）；31）盾构法隧道施工与验收规范（GB50446-2008）；32)城市轨道交通工程监测技术规范(GB50911-2013)；33）城市轨道交通地下工程建设风险管理规范（GB50652-2011）；34）城市轨道交通结构抗震设计规范（GB50909-2014）35）以上未提及的其他现行国家、湖南省及长沙市的其它现行相关规范、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)长沙市城市总体规划（2003-2020）；2）周边建筑物地形、基础资料和管线资料（中国有色金属长沙勘察设计研究院有限公司）3) 长沙市轨道交通6号线工程勘察设计项目土建（TJSJ-11）标段合同（长轨合同【2016】259号）4）长沙轨道交通6号线一期工程工可文件5）长沙市轨道交通6号线一期工程可行性研究报告的批复6）长沙市轨道交通6号线工程环境影响报告书（2016.11）7) 长沙市轨道交通6号线工程技术要求（2016.06）8)长沙市轨道交通6号线工程初步设计文件组成与内容（2016.06）9)长沙市轨道交通6号线工程机电系统对土建的要求（2016.06）10)长沙市轨道交通6号线工程初步设计文件编制统一规定（2016.06）11）长沙市轨道交通6号线东段工程（东四线站西航站区站）初步勘察阶段岩土工程勘察报告（2017.04）；12）长沙6号线东西段初步设计线路第二版线路（2017.4）及车站建筑等资料； 13)业主、总体组及其它相关部门提供的基础资料。1.2 工程概况与设计范围区间自临空产业园站出站后，沿大元路南行，侧穿盛地领航城，然后左右线分别以335m、365m半径沿大元路往东，侧穿油罐，侧穿磁浮线高架桥桥桩、机场联络线高架桥桥桩到达西航站区站。本区间位于大元路下，基本沿道路敷设，现状地面高程58.7762.35m起伏较大，埋深10.919.1m。区间隧道重要影响建筑物为盛地领航城、油罐、磁浮线高架桥、机场联络线高架桥等。本次设计范围为临空产业园站西航站区站区间盾构、矿山法隧道等土建工程，详见下表： 区间设计范围 表1.2-1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）联络通道兼废水泵房（座）左线ZCK57+386.5ZCK 58+126.5-24.393715.607-1右线YCK57+386.5YCK 58+126.5-740其中盾构法区间起终点里程：Y（Z）CK 57+386.5Y（Z）CK 58+111.724，左线短链24.393m，区间长700.831m，右线区间长725.224m；矿山法区间起终点里程：Y（Z）CK 58+111.724Y（Z）CK58+126.5，左右线矿山法区间长度14.776m。1.3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）喷锚构筑法施工的隧道，采用复合式衬砌结构形式。初期支护由喷混凝土、锚杆、钢筋网、格栅钢架等支护型式组合形成，二次衬砌宜采用模筑钢筋混凝土；内外层衬砌之间铺设防水层。22）喷锚构筑法隧道设计参数根据力学分析并结合工程类比确定，采用信息化设计，根据现场地质条件，施工量测回馈信息，及时调整修改相关设计参数。结构计算模式的确定，应符合结构的实际工作条件，并反映结构与周围地层的相互作用，对于二次衬砌采用荷载-结构模式计算。23）二次衬砌按使用阶段发生的最不利情况下的水土压力进行计算，根据计算结构确定其配筋。在不良地质条件下初期支护尚未基本稳定就施作的二次衬砌还应考虑承受一定的围岩后期形变压力。24）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。25）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前阶段审查意见及执行情况1）工可设计阶段专家审查意见无2 工程地质与水文地质2.1地形、地貌长沙位于长（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号线东段工程临空产业园站西航站区站段场地原始地貌类型为浏阳河流域级阶地地貌。2.2地层岩性本区间沿线穿越的地层有第四系土层，以及白垩系泥质粉砂岩、砂岩，从区域地质角度出发，现由新至老简述如下：第四系包括全新统（Q4）、中更新统（Q2）：全新统（Q4）包括人工填土，中更新统（Q2）包括粉质黏土、粉土、粉细砂、圆砾。本标段线路范围基岩全部为白垩系泥质粉砂岩、砂岩。 (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，本层在水平方向上较广泛分布于全标段，本次勘察在106个钻孔中有揭露。层顶标高为40.3474.53m，层底标高为41.9073.83m，厚度为0.301.50m，平均厚度0.80m。（2）素填土：褐红色，稍湿，松散稍密，局部中密，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140个钻孔中有揭露。层顶标高为41.9072.16m，层底标高为36.1265.66m，厚度为0.5011.60m，平均厚度3.00m。实测标贯击数N=428击，平均9.7击；修正 (2) 第四系中更新统冲积层(Q2al)（1）粉质黏土：褐红色，可塑硬塑状，含少量粉细砂，摇震反应无，稍有光泽，干强度，韧性中等。本层广泛分布于本标段场地，本次勘察在61个钻孔中均有揭露。层顶标高为38.7865.26m，层底标高为34.2059.76m，厚度为0.608.20m，平均厚度2.88m。实测标贯击数N=626击，平均14.6击；修正动探击数10.717.7击，平均13.0击。(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，岩芯呈土柱状、块状为主，浸水易软化，局部夹中等风化岩块，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148个钻孔中有揭露。层顶标高为12.8570.81m，层底标高为11.0568.31m，厚度为0.4022.40m，平均厚度2.71m。标贯击数N=5072击，平均击数60.4击；修正动探击数10.155.0击，平均24.1击。本层岩石质量指标（RQD）约为030%，其中东十一线站布置的钻孔及东十一线站蓝田大道站区间钻孔M6Z2-E033因受地质构造的影响，钻孔揭露的岩石破碎、风化严重，强风化层较厚。（2）中等风化泥质粉砂岩：褐红色、棕红色，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，本次勘察所有钻孔中有揭露。层顶标高为7.7972.33m，层底标高为4.8656.33m，厚度为0.5041.75m，平均厚度13.41m。本层岩石质量指标（RQD）约为20%90%。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。据长沙地区区域地质资料，结合钻探成果，长沙市轨道交通6号线东段工程（东四线站西航站区站）所在区域附近发育构造主要有杨泗庙-观音港向斜、周家冲向斜、仙姑桥-黎镇-段家坪断层（F107）、镇龙山-黄子塘断层（F109）等。根据区域地质资料、前人研究成果及本次勘察成果，现将场地附近的主要构造特征描述如下：1） 褶皱场地区域内北东向褶皱构造较为发育，它所涉及的地层有上元古界、中元古界。（1）杨泗庙-观音港向斜：本场地位于该向斜南翼边缘，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。（2)周家冲向斜：本场地东西向斜穿该向斜，此向斜系永安复式向斜的次级构造。该向斜核部基岩为白垩系东塘组，两翼基岩为白垩系戴家坪组，褶皱总体走向呈北东3040，岩层倾角平缓，一般为1525，属平缓型褶皱。2） 断裂（1）镇龙山-黄子塘断层（F109）该断裂呈北东向（70）展布，倾向南东，倾角约65，长约10km，为仙姑桥-黎镇-段家坪断层（F107）的分支断层，为正断层。从区域地质构造图来看，推断本标段线路在蓝田大道站空港城站及黄金大道站-临空产业园站区间与断裂斜交，对场地下伏基岩的完整性有一定的影响。临空产业园站与镇龙山-黄子塘断层（F109）斜交。本次初步勘察外业钻探期间空港城站-黄金大道站区间揭露构造痕迹，建议详勘阶段揭露时进行钻孔加密或进行专题勘察进一步查明断裂发育情况，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。2.4水文地质条件1） 地表水沿线地表水主要为沿线水沟、水渠及水塘，总体上由东向西流淌，在蓝田大道站有水渠自北向南直穿本线路（YCK52+842），临空产业园站-西航站区站有水渠自北向南直穿本线路。2） 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、孔隙潜水）及基岩裂隙水两大类。（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、附近沟渠、水塘、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）孔隙潜水：赋存于浏阳河阶地的粉细砂、中粗砂、砾砂及圆砾中，勘察期间水量丰富贫乏，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，但局部地区受构造影响基岩裂隙较发育，透水性稍强，富水性稍好。3） 地下水位本次勘察所揭露的上层滞水水位埋藏深度0.0011.60m，相应标高32.2468.71m，孔隙潜稳定水位埋深1.202.80m，相应标高42.0955.07m；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。本标段工程地质-2 区为浏阳河流域级阶地地貌，整体地势较高，地下水位受浏阳河水位影响小，受大气降水影响大。每年49月份雨水较多，地下水位升高；枯水期水位随之下降。沿线场地内地下水水位的年变化幅度大多为2.004.00m。4） 地下水的补给、径流、排泄及动态特征长沙市属中亚热带湿润季风气候区，降雨量大于蒸发量，其中大气降水是本区地下水的主要补给来源之一，每年49月份为雨季，大气降水丰沛，是地下水的补给期，其水位会明显上升；而每年10月至次年3月为地下水的消耗期，地下水位随之下降，历年水位变化最大幅度24m。本勘察区地下水的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，地下水主要由高地势向底地势径流、排泄。3）地下水、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，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，对工点构筑物中的混凝土结构具有微腐蚀性，对钢筋混凝土结构中的钢筋均具微腐蚀性。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见下表。 35 工程地质岩土参数建议值表 表2.5-1岩土分层岩土名称天然密度天然含水量孔隙比剪切试验土承载力特征值桩的极限侧阻力标准值桩的极限端阻力标准值地基系数的比例系数 地基系数地基系数抗拔系数无侧限抗压强度静止侧压力系数直接快剪固结快剪（钻冲孔灌注桩）粘聚力内摩擦角粘聚力内摩擦角（入土L15m）（水平）（垂直）weccfakqskqpkmKhKVquk0(g/cm3)(%)(kPa)()(kPa)()(kPa)(kPa)(kPa)(MN/m4)(MPa/m)(MPa/m)kPa素填土1.8-2.121-310.6-0.925-3515-2030-3812-1850-6020-288-125-108-120.6-0.70.4-0.7杂填土1.9-2.123-300.7-0.95-810-156-1012-1850-6020-285-85-108-120.6-0.70.4-0.7可-硬塑状粉质黏土1.8-2.020-280.5-0.7525-4015-2032-4515-22160-20060-7040-6028-3530-380.7-0.8120-1300.40-0.50松散-稍密状粉土1.8-2.018-250.65-0.8010-1616-2212-2018-25100-12024-4220-2516-2215-200.65-0.750.35-0.45松散-稍密状粉细砂1.9-2.13-620-28105-14022-4615-2020-2518-230.55-0.650.32-0.40稍-中密状圆砾1.9-2.21-330-40240-280130-1501800-2200120-14025-4025-400.55-0.660.28-0.35全风化泥质粉砂岩1.9-2.32-730-45220-26080-1001000-140080-10020-3020-300.53-0.660.30-0.37强风化泥质粉砂岩2.1-2.410-1530-4024-28140-1802500-3500135-155160-1800.23-0.28中等风化泥质粉砂岩2.2-2.66-10100-15032-38200-3005800-6500220-280240-3000.10-0.202.6工程地质条件评价及岩土工程条件评价1）工程地质条件评价本标段沿线地貌类型以浏阳河阶地为主，人工填土下伏第四系中更新统的粉质黏土、砂及圆砾，下伏基岩为中厚-厚层状的白垩系褐红、棕红色泥质粉砂岩、砂岩类，地层分布连续稳定，层面较平缓，砂土层地震不液化；粉细砂、圆砾为强透水，其它岩土层均为透水性弱微。属中等复杂场地，中等复杂地基。根据地貌、地层、岩性、水文地质条件及野外钻探、原位试验以及室内试验分析结果，现对本标段线路工程地质条件评价如下：（1）填土层沥青路面、素填土、杂填土：结构多呈松散稍密状，组成成分很不均匀，具高压缩性，强度低，工程性状差，广泛分布于本场地。上述地层对地下隧道影响不大，但作为车站基坑开挖坑壁地层时不能自稳，需进行有效支护。（2）第四系土层（中更新统）粉质黏土：呈可塑-硬塑状态，具中等压缩性，强度中等，工程性状一般，本层在场地广泛分布。对地下隧道影响不大，但作为车站基坑开挖坑壁地层时时，在一定坡率范围内可以自稳，建议进行支护。（3）白垩系岩层（K）强风化泥质粉砂岩：极软岩，风化较强烈，遇水易软化，厚度不一，强度较高，可考虑作为天然地基基础持力层，广泛分布于场地。部分为设计隧道顶板或侧壁地层，施工过程需支护，作为车站基坑开挖坑壁地层时，在一定坡率范围内可以自稳，施工过程需考虑支护。中等风化泥质粉砂岩：极软岩软岩，局部发育节理或裂隙，强度较高，工程性状较好，是理想的基础持力层，广泛分布于场地。大部分为设计隧道底板和侧壁地层，自稳性好。区间隧道结构底板基本位于中等风化泥质粉砂岩，局部位于强风化泥质粉砂岩层，两种岩性质不均，但是总体来说压缩模量都较大，且车站及区间隧道的荷载不大，因此产生的沉降量较小，不会发生明显的差异沉降。2）工程场地稳定性评价a、根据湖南省勘测设计院于二一六年八月编制的长沙市轨道交通6号线建设场地地质灾害危险性评估报告，近场区内未见有破坏性地震发生，无全新世活动断裂，在第四纪全新世以来，新构造运动微弱，地壳基本趋于稳定。未来一百年内存在发生56级地震的可能性，场地内无可液化地层；从区域地质构造图来看，本区间临空产业园站与镇龙山-黄子塘断层（F109）斜交、东航站区站附近有两条北东向断裂通过本次初步勘察外业钻探期间空港城站-黄金大道站区间及东航站区站揭露构造痕迹，建议详勘阶段揭露时进行钻孔加密或进行专题勘察进一步查明断裂发育情况，评估构造对工程的影响。综合评价场地工程地震条件较好。b、根据本次勘察结果，场地未见滑坡、泥石流、地面沉降等地质灾害，无可液化地层，场地是稳定的。3）工程场地适宜性评价a、拟建工程场地的抗震设防烈度为6度，设计地震动峰值加速度为0.05g，设计地震分组为第一组。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，该场地为地质构造较稳定的地段，无明显构造断裂分布，也不处于基岩的强烈褶皱区。b、拟建场地从原始地貌类型为浏阳河阶地地貌，人工填土及第四系湖积层下伏第四系中更新统的粉质黏土、砂及圆砾，下伏基岩为中厚-厚层状的白垩系褐红、棕红色泥质粉砂岩、砂岩类，地层分布较简单，层面较平缓，设计线路基底为强、中等风化泥质粉砂岩、砂岩，岩层稳定，强度较高，变形较小。c、工程拟建场地及附近没有岩溶、滑坡、危岩和崩塌、泥石流、采空区等不良地质作用或地质灾害；场地基岩较完整，在勘察过程中未发现全新活动断裂从本区通过；场地地表未发现大面积的地面沉降；可不考虑砂土地震液化作用的影响；但需考虑软土在地震作用下对工程的影响。d、场地位于市中心交通干道，交通便利，适于各类机械进场施工。但场地基本沿长沙市交通枢纽人民东路走向，施工期间需进行有效的交通分流设计；同时建设场地部分区域周边高楼、管网密布，施工时，应特别注意对施工现场的环境控制，尤其对噪音和泥浆的控制，同时应注意对周边建（构）筑物的保护。e、地下水对工点构筑物中的混凝土结构具有微腐蚀性，对钢筋混凝土结构中的钢筋均具微腐蚀性；地表填土层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；地下水位以下土的腐蚀性与地下水的腐蚀性基本相符。f、勘察期间，在勘探范围内及附近区域未发现有毒气体或有毒物质。综上所述，拟建场地是稳定的，建设拟建长沙市轨道交通6号线东段工程的适应性为较适宜。3 区间平、纵断面设计及区间隧道方案3.1隧道平纵断面 1）区间隧道平面设计区间隧道左线：ZCK57+386.5ZCK58+126.5，短链24.393m，长715.607m；区间隧道右线： YCK57+386.5YCK 58+126.5，长740m。本区间左、右线为分修的两条单线隧道。区间左、右线隧道平面曲线半径分别为335m、365m，左右线线间距12.215.2m。2）区间隧道纵断面设计本区间隧道纵断面为“V”字坡，其中最小坡度为2，最大坡度为26，竖曲线半径为3000m、5000m。3.2 区间隧道施工方法介绍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。本区间下大元路路交通繁忙，道路两侧建筑众多，且区间埋深较大，因此不宜明挖施工，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。本区间隧道主要穿越中风化泥质粉砂岩，岩性为软岩，强度不高。区间隧道埋深较深，且盾构施工技术成熟，对于本区间的地层而言，有较强的适应性。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，本区间左右线建议采用盾构法施工。西航站区站站前渡线与区间并行段，该段布置有转辙机，若采用盾构法施工，不满足限界要求。可采用的施工方法为明挖法和矿山法。由于区间下穿磁浮线高架桥及机场联络线高架桥，明挖法施工场地条件受限。前期施工机场联络线时，已对桥桩进行钻孔桩隔离，隔离桩位于承台正下方，且桩顶未设冠梁，若采用明挖施工，实施较为困难且基坑与桥梁桩基净距极小，桥桩位移不易控制，施工风险大。综上所述，不宜采用明挖法施工。同时区间位于中风化泥质粉砂岩地层，地质条件相对较好，采用矿山法施工，在采用必要的辅助措施后，可以满足施工安全的要求。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泥水平衡盾构机和复合式土压平衡盾构机这两种机型，两种盾构比较见表3.4-1。 盾构选型与相关因素分析 表3.4-1特性 机型泥水式平衡盾构机复合式土压平衡盾构机平衡工作面介质密封舱内泥浆密封舱内泥土排土方式流体泵送螺旋输送机和土车适应土质淤泥、粘土、砂、卵石、碎石淤泥、粘土、砂、卵石、碎石开挖面稳定性比较稳定较难控制地层沉降难易程度容易较容易适应隧道直径范围适应范围较广适应性比泥水式稍差刀盘扭矩阻力较小比泥水式略大刀盘形式面板式面板式、辐条式、近辐条式耐高水压性耐高水压耐高水压（比泥水式低）排泥是否处理需要（通常泥浆处理后循环使用）不需要配套设备庞大复杂简单、紧凑施工占用场地大（约1万平米）较小（约40005000平米）设备综合造价高较低优点控制泥水压力，可保持工作面稳定，沉降较小；排土采用泥水管来输送，水压较高地段也不会出现喷涌现象；由于使用泥水，需要扭矩较小刀具不易磨损；使用管路运输，弃土输送效率高，适合长距离输送。控制土仓土压，可有效抵抗水压、土压，可保持工作面稳定，沉降较小；地质适应范围较广，适合混合地层；还可根据围岩状态，切换成开放模式掘进，便于控制工作面；弃土较容易处理费用较低。缺点如果工作面渗透系数较高，则易造成泥浆渗漏，难以保证泥水压力；遇到粘土地段，排泥口有可能堵塞，导致切割仓压力变动工作面不稳定；需要增加泥水处理设备，地面设施场地增大；弃土处理较困难费用较高。如果孔隙水压较高，富水性较大，则有可能产生喷涌，工作面压力难以保证；遇砂砾地层、粘土地层，刀盘的扭矩会增大，刀盘磨损较快。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，选用复合式土压平衡盾构较为有利。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