1、第一章 緒論1、概述地下鐵道是指，在大城市中主要在地下修筑隧道，鋪設軌道，以電動快速列車運送大量乘客的公共交通體系，故稱地下鐵道，簡稱地鐵，亦簡稱為地下鐵，狹義上專指在地下運行為主的城市鐵路系統或捷運系統；但廣義上，由于許多此類的系統為了配合修筑的環境，可能也會有地面化的路段存在，因此通常涵蓋了都會地區各種地下與地面上的高密度交通運輸系統。2、國內外地鐵的現狀和發展前景 1、國內外地鐵的現狀我國地鐵建設事業起步較晚。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,

2、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, 地鐵這種動力大、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。目前, 我國已經擁有地鐵的城市分別是北京、上海、天津、廣州、深圳、大連、武漢、南京、香港和臺北這10個城市, 它們多為直轄市、省會城市, 其中北京, 上海, 廣州和香港的通車里程已超過100km。正在建設或已獲得批復建設地鐵的城市還有23 個, 分別是重慶、成都、蘇州、杭州、無錫、寧波、沈陽、哈爾濱、烏魯木齊、西安、鄭州、南昌、長沙、合肥、青島、福州、泉州、東莞、廣佛線、貴陽、昆明、南寧、澳門。據我國各城市地鐵交通發展規劃

3、圖顯示, 至2016年我國將新建地鐵交通線路89條, 總建設里程2500km,投資規模達99373億元。世界上已經有100多座城市建成了地下鐵道，線路總長度超過了7000公里。東京地鐵近2000公里，年運量在100億人次以上。倫敦市內地鐵共有9條線，總長408公里。巴黎軌道交通承擔了公共交通70%的運量，地鐵有15條線，共199公里。紐約市區地鐵線共有27條，長443公里。莫斯科擁有一個跨及全市的立體交叉地鐵網，總長243公里，140多個車站，由一條環線和8條放射線組成，日運量高達800多萬人次，居世界之首。法國巴黎地鐵是世界上層次最多的地鐵，并建成一條全自動無人駕駛地鐵。莫斯科地鐵采用一系列

4、高新技術，地鐵列車最短間隔只有80秒鐘。新加坡地鐵均不采用木質、天然纖維等易燃材料，還有一整套滅火救災的自動監測系統，是世界上最清潔、最安全的地鐵之一。美國舊金山地鐵列車運行速度高達每小時128公里，為世界地鐵列車時速之最。世界上挖得最深的地鐵是朝鮮平壤地鐵，它埋深達100米左右（一般明挖10米至20米，暗挖埋深20米以上）。2、國內外地鐵的發展前景1)從微觀角度看, 其發展前景為: 地下街的發展將日益完善,它將從單純的商業性質演變為包括多功能的、有交通、商業及其他設施共同組成的相互依存的地下綜合體。未來在大城市的中心區, 將建設四通八達不受氣候影響的地下步行道系統, 它很好地解決了人、車分流

5、的問題, 縮短了地鐵與公共汽車的換乘距離,同時把地鐵車站與大型公共活動中心從地下道連接起來。未來地下空間的發展是高效地利用空間, 將能源、物流、運輸以及排污集中在地下進行處理, 為城市的地上空間預留了一片新鮮的天地。我國地下城的發展還不夠完善, 隨著經濟的發展, 完整高效的地下城將成為現實。2)從宏觀角度看, 其發展趨勢為: a. 政策更加明晰。地鐵交通在城市公交系統中作用越來越大, 有條件的城市將把地鐵交通作為優先領域, 超前規劃, 適時建設。國家政策導向使地鐵交通建設有較好的發展前景。b. 技術更加先進。技術的進步, 一方面提高了地鐵運行效率和服務水平; 另一方面,也降低了地鐵建設成本。c

6、. 經營模式市場化。地鐵經營方式有完全的國有壟斷經營模式和市場化經營模式。把市場機制運用在地鐵交通運營中已成為一種發展趨勢。d. 管理更加法制化。地鐵交通管理的法制化起初并不完善。現在, 很多地鐵交通實行法制化管理以保障地鐵持續、穩定和高效的運行。地鐵交通的全面法制化管理是地鐵交通發展的重要趨勢。e. 建設運營安全化。地鐵交通規模宏大, 技術復雜, 其建設和運營階段安全因素影響極大。一旦發生事故, 將造成重大人員傷亡和財產損失, 必須堅持 安全第一!的理念。.f 設備國產化和標準化。在建設創新型國家國策的指引下, 推進國產化和標準化建設。我們要不斷加強組織原始創新、集成創新和引進吸收再創新3、

7、地鐵的投資與效益地鐵經營是各國城市地鐵解決虧補面臨的重大課題。由于地鐵建設投資巨大，具有公用事業的性質，因此，在正常情況下需要大量公共投資的注入。在一些發達國家城市中，乘客只需支付地鐵運營單位成本的20，其余部分全部由政府補貼。以莫斯科為例，其地鐵平均票價僅相當于人民幣019元，政府每年需要投入60的財政補貼。我國內地目前地鐵運營的城市有北京、上海、廣州及天津。在這些城市中，廣州地鐵在短短的2年就取得了明顯的績效。廣州地鐵1999年年底開始運營以來收入不斷增加，2000年一號線運營收入為192億元，在不計折舊的情況下，運營虧損為2500萬元人民幣。2001年完成經營總收入為52億元，實現多種經

8、營利潤約6100萬元，其中多種經營收入達5000多萬元。總公司首次實現了盈虧平衡并略有盈余，資源性開發業務成為地鐵彌補運營虧損的重要來源。其次，運營成本控制效果顯著。2001年總運營里程為1112萬車公里，比2000年的997萬車公里增加114；而總運營支出2001年為21886萬元，比2000年的21702萬元僅增加085；每公里的車成本2001年則比2000年下降了96。廣州地鐵，經營結構中車費的收入占主體，但其占總收入比重也由2000年的733下降至2001年的6759；與香港地鐵主營業務贏利不同，其車費收入即主營業務虧損，2000年、2001年虧損額接近，大約為2500萬元；與北京、上

9、海地鐵主營業務情況類似，但資源開發性收益增長迅速，有效彌補了主營業務虧損；尤其是房地產收入占總收入的比例由2000年的206上升至2001年的386，升幅達18個百分點，但商貿、廣告類比例有所下降，這與其重點發展房地產的政策有關。4、鐵隧道的施工方法及各自特點隧道工程施工方法有：明挖法。在拆遷量小的情況下，此法的工程造價低、速度快。但交通干擾大，一般在市區不容易實施。只有在郊區、空曠區，有條件敞口開挖時方可采用。當土體穩定需要時，還應采取支護樁或地下連續墻作基坑支護；當工程結構物處于有地下水干擾的位置，還需采取降排水措施。明挖法施工隧道的工藝相對簡單、受力明確，操作方便，但需做好地下管線拆遷或

10、加固穩定、地面交通疏導、環境保護以及基坑安全穩定等工作。遇有基坑石方需要爆破時，必須事先編制爆破方案、申報主管部門批準后方可實施。 蓋挖逆筑法。蓋挖逆筑法是蓋挖法的一種。該法施工是先修筑隧道(或車站)圍護墻和支承柱以及結構頂板，然后利用出入口、通風道或單獨設置豎井，用自上而下的逆筑法施工單層或多層地下隧道(或車站)結構。此方法介乎明挖法與暗挖法之間，除其頂板為明挖施工  外，其余結構均為暗挖施工。這種方法特別適合于城市市區，人口、交通密集繁忙之處。此種方法大部分土方在頂蓋及圍護墻體結構之內的洞中開挖，適宜于軟弱土質地層，地下水穩定在基底高程0.5m以下的地層條件，否則還需要

11、配以降水措施。 蓋挖逆筑法施工，一般分兩個階段:地面施工階段圍護墻、中間柱、頂板施工；洞內施工階段土方開挖、結構、裝修和設備安裝。土方和器材出人全靠豎井運輸。在地面施工階段，施工對地面交通、市民生活以及地下管道等有:干擾，應該快速而細致地完成。頂板、圍護墻、柱是施工期間以及運營期間的主體結構的一部分；施工中完成的樓板是施工階段幫助側墻維持穩定和運營期間整體結構的組成部分，當側墻穩定有需要時，樓板上方和下方需加臨時水平撐；底板是完成整個主結構的最后部分，是實現結構閉合的重要環節，對保證隧道(車站)蓋挖逆筑施工安全、穩定有重要意義。 噴錨暗挖法。噴錨暗挖法是邊挖邊支護，約束圍巖變位，使圍巖和支護結

12、構共同形成支護環、實施穩定的人工掘進作。在土層和不穩定巖體中開挖隧道時，工作面被擾動，為延長圍巖穩定時間，必要時還需要采取超前預支護或加固措施(如注漿、冰凍等)，然后再進行挖掘。隧道掘進沿線的地層和地表情況變化萬千，因此詳細掌握工程地質和水文資料，詳  細制定開挖工藝、方案，確保挖掘過程中圍巖穩定、初期支護及時閉合，是十分重要的。用此法掘進施工中土和器材的進出一般也是通過豎井運輸。初期支護結構一般采用鋼拱架(拱形斷  面)加噴射混凝土。整個施工過程以人工操作為主，因此必須確保施工期間隧道內沒有水。 噴錨暗挖法施工自始至終處于暗挖土體與隧道結構施筑與置換的

13、動態過程，隧道圍巖  始終處于穩定與失穩兩種態勢的交變過程之中。為確保施工過程中隧道圍巖穩定，必須采  用監控測量的方法，對圍巖、支護結構的狀態進行實時監測，及時反饋信息，指導安全施工。 為使隧道順利掘進并保證圍巖穩定，施工中常需要配以各種輔助工法。在需要采用鉆爆開挖時，對硬巖宜用光面爆破，軟巖中宜用預裂爆破，爆破前應進行爆破設計，按規范規定進行試驗和修正，并將爆破方案申報公安部門審批同意后可實施。噴錨暗挖法也常用于地鐵車站施工。 盾構法。采用盾構機進行隧道掘進施工的方法稱為隧道盾構掘進法。盾構機具有開挖、支護、排渣和拼裝隧道襯砌管片等功能。常見盾構機種

14、類有敞口式、網格式、土壓平衡式、泥水平衡式和氣壓式等。各種盾構機均有一定適用范圍，應根據隧道外徑、埋深、地質、地下管線與構筑物、地面環境、開挖面穩定和地表隆沉控制值等控制要求，經過技術、經濟比較后進行設備選型，使施工質量高、造價低、又安全。 盾構機以其盾殼作保護，既支承周圍土體又保護殼內機具設備和人員安全。在無地下水的地層中，可采用敞口式盾構，用手掘式或半機械方式挖掘正面土體；網格式盾構機在胸板上設有網格，由千斤頂頂進時正面土體受擠壓后通過網格擠入胸板內側，用括板運輸機將土運走；土壓平衡和泥水平衡式盾構機屬于閉胸式機械化盾構機，適用于有地下水、對地表隆沉有嚴格要求的地層，機頭有刀盤，切土進入土

15、艙，機內有螺旋輸送機排土(泥水式盾構機采用攪拌器將土艙中的土與水充分攪拌成流態，由泵輸送、排出)。 排土速度與掘進速度要有機協調，以保持開挖面土體有一定土壓，維持土體穩定，達到控制圍巖和地表穩定的目的。 掘進過程中，管片拼裝設備逐環拼裝管片，形成隧道襯砌。管片之間有止水密封條，安裝時便形成止水功能。機頭有注漿孔，可進行填空注漿，限制地層沉降，管片可留有注漿孔，可進行二次注漿。為保證機頭土艙始終具有土壓，還有注漿系統對土艙內的土注漿或水或泡沫，對有些土進行塑流化改性。不同盾構機在設備、工藝和適用條件上都有差別，但基本掘進原則(保持土體穩定、人機安全、環境安全等)是相同的。為此，盾構法隧道施工中，

16、測量監控工作仍然是不可缺少的一個組成部分。盾構施工方法由以下幾個步驟組成： 第一，在置放盾構機的地方打一個垂直井，再用混泥土墻進行加固； 第二，將盾構機安裝到井底，并裝配相應的千斤頂； 第三，用千斤頂之力驅動井底部的盾構機往水平方向前進，形成隧道； 第四，將開挖好的隧道邊墻用事先制作好的混泥土襯砌加固，地壓較高時可以采用澆鑄的鋼制襯砌加固來代替混泥土襯砌。 盾構法施工的優點：1、安全開挖和襯砌，掘進速度快； 2、盾構的推進、出土、拼裝襯砌等全過程可實現自動化作業，施工勞動強度低。 3、不影響地面交通與設施，同時不影響地下管線等設施； 4、穿越河道時不影響航運，施工中不受季節、風雨等氣候條件影響

17、，施工中沒有噪音和擾動； 5、在松軟含水地層中修建埋深較大的長隧道往往具有技術和經濟方面的優越性。綜上所述南京2號線地鐵某區段應采用盾構法施工。 第二章 工程概況2.工程概況與設計范圍2.1工程概況本段區間正線起訖里程為K41+614.248K44+255.461，長度約2641.213m;出段線起訖里程為K0+00k0+590,長度約590m；入段線起訖里程為K0+104.527K0+785,長度約681.273m。線路位于雙龍大道下吉印大道與秣周東路之間，在東南大學與秣周路站端設兩個出入段線接軌點，與秣周車輛段之間設出入段線。正線與出線接軌點與區間風機房合建，采用明挖法施工，其余正線采用盾

18、構法施工；入段線過洋山河段采用盾構法施工，其余明挖法施工，出段線采用明挖法施工。區間需下穿吉印大道橋、四橫溝橋，側穿繞越高速公路及匝道樁基、洋山河橋。正線區間平面設2組R=3000曲線、2組R=2000曲線、1組R=1200曲線、1組R=700曲線和1組R=800曲線，豎向設W形坡，先以23、3.2下坡，8、5上坡，然后以28下坡、17上坡。出段線平面設1組R=200曲線，豎向上坡坡度分別為5、35。入段線平面設1組R=500曲線，豎向先以2上坡、4下坡，然后以35上坡。隧道穿越土質主要為-1b1-2粉質粘土、-2b2-3粉質粘土、-2b4淤泥質粉質粘土，土質較差.2.2設計范圍本區間包含吉印

19、大道與秣周路站前明挖段盾構井之間正線區間，正線與出段線接軌點明挖段，出入段明挖段，入段線過洋山河盾構段、中間盾構井及與路基段之間明挖部分，區間風機房和聯絡通道、排水泵站。3.總體方案和風險與工法專家咨詢意見落實情況3.1總體方案專家咨詢意見落實情況總體方案專家咨詢未對本區間提出意見3.2風險與工法專家咨詢意見落實情況 （1）盾構下穿吉印大道橋和東南大學東門橋梁處，同意采用注漿加固的保護處理方式；盾構管片設計是應考慮橋梁墩臺基礎壓力對隧道管片的作用。 （2）出段線與正段線接軌點處明挖法基坑上方有一路高6.5m左右的110kv的架空電纜，同意設計單位提出的進行改移的處理方式。對于線高14m左右的1

20、10kv架空電纜，可以不改遷，但施工是應選用小型施工機械，并采用竹排架設置安全限，保證施工安全。 回復：同意專家意見（3）入段線下穿洋山河區段，因區間長度較短約330m，推薦采用盾構法施工不經濟，建議結合場地環境對明挖法和盾構法進一步技術經濟比選后確定。回復：經濟比較，由于區間覆土812m，盾構大造價較省，協調矛盾小，因此推薦采用盾構法施工。4.工程與水文地質及評價4.1地形地貌 正線區間地形平坦，地面高程8.2011.80米之間，屬于崗間坳洼區地貌單元。 出入段線場地地形起伏較大，人工改造頻繁，地面高程約在7.4011.21之間，場地內地表水體很發育，溝塘眾多，場地地貌單元為坳溝。4.2地基

21、土物理力學指標4.2.1土的物理性質指標層號名稱含水量土重度孔隙比液限塑限塑性指數液性指數wreWLWPIpIL%KN/m3%-2素填土26.519.60.77639.622.017.60.26-1b2-3粉質粘土28.419.40.80235.221.413.80.60-1c2-3粉土夾粉砂30.119.10.84025.216.88.41.84-2b4淤泥質粉質粘土42.617.71.21438.422.615.81.28-3b3-4粉質粘土30.219.10.85832.620.512.10.80-1b1-2粉質粘土24.620.00.70134.720.414.4.031-2b2-3粉

22、質粘土24.519.90.69929.318.411.00.58-2b-d2-3粉土夾粉砂25.219.80.71225.117.08.11.39-3b1-2粉質粘土23.520.10.67933.920.213.70.274.2.2正線基坑設計參數層號土的重度直剪固塊三軸快剪基床參數側壓力系數滲透參數rCcqcqCuuuu水平垂直KoKhKvKN/M3Kpa度Kpa度Mpa/mMpa/mx10-6cm/s-2b2-3(18.5)(10)(10)(10)(10)-lb2-319.433.112.636.53.010.014.00.52.581.70-lc2-319.17.622.1(3.6)(

23、32.9)(12.0)(13.0)0.5172.26127.44-2b417.714.111.520.91.07.49.10.67.745.07-3b3-419.126.711.032.02.713.015.30.59.626.60-1bl-220.051.814.853.94.734.537.70.44.733.27-2b2-319.923.516.439.93.220.322.80.53.232.09-2c-d2-319.86.526.7(3.4)(34.4)17.520.30.5136.00113.50-3b1-220.154.114.351.94.821.230.80.4(4.0)(2

24、.5)-4e20.5(8)(25)(3.9)(34.1)(20.0)(25.0)(0.5)(800)(700)K1g-221.0(40)(18)(50)(10)(60.0)(65.0)(0.3)(10)(5)4.2.3出入線基坑設計參數層號土層名稱及狀態重度rkN/m3直剪固塊三軸（UU）無側限抗壓滲透系數基床系數靜止側壓力系數柏松比CcqKpacq度CuuKpauu度qukpaKvx10-6cm/sKhx10-6cm/sKvMPa/mKhMPa/mKou-1松散-稍密雜填土18.5515500660.450.31-2軟-可塑（局部硬塑）素填土19.2201020790.500.33-3流塑淤

25、泥、淤泥質粘土15.76750550.750.43lb23軟-可塑粉質粘土18.8121851012160.530.35-2b4流塑淤泥質粉質粘土、粉質粘土18.01291342700.6228.031556.50.750.43-3b2-3軟-可塑粉質粘土19.422181012160.520.34-lb2-3可-硬塑粉質粘土19.33219120280.440.31-2b2可塑粉質粘土（局部軟塑、硬塑）19.83616533.12521250.500.33-3b1-2可-硬塑粉質粘土20.04217863.80.530400.430.30-4b2-3軟-可塑粉質粘土20.23218504.2

26、21018250.510.34-4d1-2中密-密實粉砂20.08315100030400.400.29-4e軟-可塑含卵礫石粉質粘土20.0202010024300.450.31K1g-2強風化泥質粉砂巖22.015305070700.380.284.2.4正線其它指標側壓力系數、基床系數（水平、垂直）、無側限抗壓強度、靈敏度指標層號名稱基床系數（Mpa/m）無側限抗壓強度靜止側壓力系數水平垂直原狀qu(Kpa)重塑土qu靈敏度St-lb2-3粉質填土10.014.00.5-lc2-3粉土雜粉砂（12.0）（13.0）0.5-2b4淤泥質粉質粘土7.49.127.17.63.570.6-3b

27、3-4粉質粘土13.015.345.011.73.810.5-1bl-2粉質粘土34.537.70.4-2b2-3粉質粘土20.322.80.5-2c-d2-3粉質夾粉砂17.520.30.5-3b1-2粉質粘土21.230.80.4-4e混合土20.322.80.5K1g-2強風化泥質粉砂巖（60.0）（65.0）(0.3)注：1、括號內數值為經驗值；2、試驗方法：基床系數在室內采用三軸試驗或固結試驗的方法測得；靜止側壓力系數采用靜止側壓力儀進行排水試驗測定側向有效應力與軸向有效應力，計算土的靜止側壓力的系數。4.3水文地質4.3.1地下水類型本區間場地地下水主要為孔隙潛水，局部分布有弱承壓

28、水，其中孔隙潛水主要賦存于1雜填土、2素填土、層新近沉積土中。1雜填土，結構松散，2素填土，松軟，由軟、可塑狀粉質粘土組成，夾碎塊及植物根莖，厚度不均，富水性一般，透水性一般。層新近沉積土，均為粘性土（局部夾粉土、透鏡土），厚度較大，富水性差、透水性差。弱承壓水主要分布在-2b-d2-3粉土夾粉砂、-4e混合土中，弱承壓水含水層厚度相對較小（局部較大），且分布不均、富水性一般、水量一般，水位變化主要受地下水側向徑流補給影響。其余土層屬于微透水層，為相對隔水層。場地底部基巖主要為白堊系葛村組泥質粉砂巖，裂隙不甚發育，且呈緊密閉合狀，裂隙連通性差，含水微弱。4.3.2地層滲透性場地土層大多為粘性土

29、組成，透水性較差；局部地段淺層分布粉土、粉砂層，透水性較好。風化基巖雖發育少量裂隙，但裂隙多呈閉合狀或為細脈充填，其透水性差。基坑開挖深度范圍內主要含水層為-lc2-3稍密粉土夾粉砂、-2c-d2-3粉土雜粉砂、-4e混合土，為弱透水性弱承壓水地層，但水量一般。4.3.3地下水位勘察期間通過干鉆測得地下水位初見水位埋深1.02.0m，地下水靜止水位為1.202.8m，地下水無穩定的統一水位，隨地勢起伏。年水位變化幅度約為0.50.8m。勘察期間通過鉆穿弱承壓水層隔水板停鉆，采用隔水措施，將潛水隔水層隔開，抽干孔中水后，再在鉆含水層一定深度，要求穩定時間測量的4e混合土中弱承壓水水位埋深約3.004.00m。出水段線抗浮設計水位8.0米。4.3.4地下水腐蝕性評價 南京地區處于濕潤區，據巖土工程勘察規范（GB500212001）（2009版）附錄G環境類型分類表G0.1規定，按表中規定劃分，場地環境類型為II類。按環境類型、腐蝕介質SO4 2-和Mg2+含量及總礦化度判定，場地地表水、地下水和地下水位之上土層對混凝土結構具為微腐蝕。按土層滲透性、PH值、侵蝕性CO2含量和HCO2-含量判定，場地地下水地下水和地下水位之上土層對混凝土結構具為微腐蝕。按水和土