重庆市轨道交通三号线北延伸段工程空港大道初步设计说明

第1页共17页重庆市轨道交通三号线北延伸段空港大道隧道初步设计说明1工程概况空港大道隧道为雅苑路车站至凤新路车站之间的单洞双线隧道，隧道下穿空港大道道路。本隧道设计起讫里程为CK2+230.63～CK3+041(里程以中线为准)，其中隧道长度634.37m，路基敞开段长度176m。区间隧道大部分位于道路中央分隔带及十字交叉路口。该区段道路交通较繁忙，中央分隔带及人行道绿化较好，顺、横穿道路向管线较多，该区段为开发区，道路两边的建筑距离拟建隧道边线一般大于20m，两侧建筑以二、三级建筑为主。隧道穿越地层自上而下分别为第四系全新统人工填土，下伏基岩为侏罗系中统沙溪庙组砂岩和砂质泥岩。隧道中段和出口段落位于半径为500m和2000m的曲线上，其它地段均为直线，隧道起点接雅苑车站先以2‰纵坡上行，后以-18‰、-7.68‰纵坡下行。隧道顶板埋深1.5～14m，按浅埋隧道设计。其中CK2+835～CK2+865段明挖施工，其余地段暗挖施工。暗挖隧道衬砌结构按新奥法原理设计，采用复合式衬砌，钻爆法施工。在隧道中线里程为CK2+600处设置防灾救援疏散通道；根据环控需要，本隧道需设置一处射流风机安装段，其中心桩号为中线CK2+788.1。2设计依据1）《重庆市城市总体规划（2005～2020）》2）《重庆市城市快速轨道交通线网规划》---2003年11月3）《重庆市城市快速轨道交通建设规划》----2004年8月4）《重庆轨道交通三号线北延伸段雅苑～凤新路区间岩土工程勘察报告》（初勘阶段）----重庆市勘测院（2011年6月）5）《重庆市轨道交通三号线北延伸工程技术要求》----中铁二院、重庆市轨道院（2008年8月）6）《地铁设计规范》及其它相关设计规范、规程7）有关会议纪要3设计原则及技术标准3.1设计规范1）《跨坐式单轨交通设计规范》(GB50458-2008)2）《地铁设计规范》(GB50157-2003)3）《铁路隧道设计规范》（TB10003-2005）4）《钢结构设计规范》(GB50017-2003)5）《锚杆喷射混凝土支护技术规范》（GB50086-2001）6）《混凝土结构设计规范》(GB50010-2010)7）《混凝土结构工程施工质量验收规范》（GB50204-2002）8）《建筑结构荷载规范》(GB50009-2001)9）《建筑抗震设计规范》(GB50011-2001)10）《铁路工程抗震设计规范》(GB50111—2006)第2页共17页11）《人民防空地下室设计规范》(GB50038-2005)12）《地下工程防水技术规范》（GB50108-2008）13）《建筑边坡工程技术规范》（GB50330-2002）14）《建筑基坑支护技术规范》（JGJ120-99）15）《建筑地基基础设计规范》(GB50007—2002)16）《建筑地基处理技术规范》(JGJ79—2002)17）《铁路路基设计规范》（TB10001-2005）18）《铁路特殊路基设计规范》(TB10035—2002)19）《铁路路基支挡结构设计规范》(TB10025—2006)20)《铁路混凝土结构耐久性设计暂行规定》（铁建设[2005]157号）21）《爆破安全规程》（GB6722-2003）22)《铁路隧道工程施工技术指南》（TZ204-2008）23)《铁路隧道工程质量检验评定标准》（TB10417-2003/J287-2004）3.2设计标准1）结构安全等级和基础设计安全等级均为一级，主体结构按设计使用年限为100年的要求进行耐久性设计。2）地下结构的抗震设防烈度为6度，设计地震基本加速度为0.05g。结构抗震等级为三级。3）防水混凝土的设计抗渗等级为P8，耐侵蚀系数不小于0.85。4）在正常使用极限状态下，二次衬砌裂缝宽度允许值在迎水面、背水面分别不得大于为0.2mm、0.3mm。5）钢筋混凝土钢筋保护层厚度满足《地铁设计规范》（GB50157-2003）第10.6.3条。6）人防按6级抗力设防。7）地下结构中主要构件的耐火等级为一级。3.3设计原则与技术要求1）地下区间设计满足城市规划、运营、施工、防火、防排水等要求；其结构具有足够的强度和耐久性，满足使用期的需要。2）地下区间的净空尺寸不仅满足建筑限界和其它使用及施工工艺的要求，并综合考虑施工误差、测量误差、不均匀沉降和结构变形的影响。3）地下区间的结构设计，尽量减少施工中和建成后对环境造成不利的影响，并考虑城市规划引起周围环境的改变对区间隧道结构的影响。4）隧道结构的设计根据不同地段的具体条件，通过技术经济、环境影响和使用效果等综合比较，选择合理的结构形式、支护参数和施工方法。5）暗挖隧道的设计与施工根据地形、地质与相邻建筑和地下洞室及管网的关系，采取“新奥法”原理进行，施工中应尽可能保护围岩，合理发挥围岩自身承载力。施工中应通过现场监控量测信息适时调整支护参数和施工方法。6）按钻爆法施工的暗挖隧道采用复合式衬砌，初期支护与二次衬砌之间做附加防水层，二次衬砌采用防水混凝土浇筑。复合式衬砌设计参数第3页共17页通过工程类比，结合计算分析确定。7）明挖法施工隧道及敞开段区间结构应根据结构类型、使用条件、荷载特性、施工工艺等条件进行设计。8）地下区间在荷载、结构、地层条件发生变化的部位或因抗震要求需设置变形缝时，应采取可靠的工程技术措施，确保变形缝两侧的结构不产生影响使用的差异沉降。变形缝的形式、宽度和间距根据允许纵向沉降曲率、沉降差、防水和抗震要求等确定。9）根据结构的类型和施工方法，分别按有关设计规范对其在施工阶段和正常使用阶段进行内力计算，对结构应进行强度计算，必要时也应进行刚度和稳定性计算，并进行抗裂和裂缝开展宽度验算。迎水面最大裂缝宽度允许值为0.2mm，背水面最大裂缝宽度允许值为0.3mm。对于地震等偶然荷载作用时，可不验算结构的裂缝宽度。10）结构工程材料根据结构类型、受力条件等要求选用，并考虑经济性、可靠性和耐久性。4工程地质及水文地质概况4.1地形地貌场地原属构造剥蚀丘陵斜坡地貌，受人类活动影响，现已改造成城市主干道，地势起伏较小，南高北低，地面高程428～364m，高差约64m。4.2地质构造场地位于江北向斜西翼，岩层倾向100°，倾角15°左右，层间结合较差，尤其在厚层状砂岩下部与砂质泥岩交界处，往往存在薄层状泥化夹层。主要发育两组构造裂隙：J1：倾向280º～305º，倾角65º～80º，裂隙面较平直，一般未见充填物，裂隙间距2～3m，微张3～5mm，延伸数米，主要出现于砂岩层中，在砂质泥岩中少见，为硬性结构面，结合差。J2：与上述第一组为共轭“X”裂隙，倾向190°～210°，倾角65°～70°，裂隙张开1～3mm，裂隙面较粗糙，一般无充填，裂隙间距1～3m，为硬性结构面，结合差。4.3地层与岩性场地出露地层自上而下分别为第四系全新统人工填土，下伏基岩为侏罗系中统沙溪庙组砂岩和砂质泥岩，勘察区揭露的岩层由砂岩——砂质泥岩不等厚的正向沉积韵律层组成，以紫红色、灰色中至厚层状细粒长石砂岩及紫红色、暗紫红色砂质泥岩为主。出露的地层由上而下依次可分为第四系全新统填土层(Q4ml)和侏罗系中统沙溪庙组(J2s)沉积岩层。各层岩土特征分述如下：1）第四系全新统(Q4)（1）人工填土层(Q4ml)素填土，杂色，主要由砂、泥岩块碎石、粘性土组成。块碎石含量10～40%，粒径20～400mm，结构稍密～中密，堆积时间5年左右，碾压回填。厚度0.60～13.80m，线路沿线地表均有分布。根据地区经验及素第4页共17页填土的物质组成成份，场地内素填土对混凝土结构、钢筋混凝土结构中的钢筋以及钢结构有微腐蚀性。（2）残坡积层(Q4el+dl)粉质粘土：褐色，黄褐色，可塑～硬塑状，主要分布于原始沟谷。稍有光泽，摇震反应无，残坡积成因，厚度0～1.60m。根据地区经验及粉质粘土的物质组成成份，场地内粉质粘土对混凝土结构、钢筋混凝土结构中的钢筋以及钢结构有微腐蚀性。2）侏罗系中统沙溪庙组(J2s)砂质泥岩：紫色、灰褐色，粉砂泥质结构，厚层状构造，局部过渡为泥质砂岩。中等风化岩芯呈柱状、长柱状，裂隙较发育，岩体完整性系数一般0.65～0.74，岩体较完整，属软岩，岩体基本质量等级为Ⅳ级。砂岩：灰色、紫红色，细～中粒结构，厚层状构造，泥钙质胶结，主要矿物成分有：石英、长石、云母。中风化岩芯呈柱状、长柱状，裂隙不发育，岩体较整，属较硬岩，岩体基本质量等级为Ⅲ级。沿线基岩强风化带厚度一般0.50～1.00m。基岩强风化带岩体破碎，风化裂隙发育，岩质软，岩体基本质量等级为Ⅴ级。4.4水文地质条件勘察范围内为构造剥蚀丘陵斜坡地貌单元，场地内土层主要为素填土以及粉质粘土，下伏基岩主要为砂质泥岩、砂岩，地下水主要为松散土层上层滞水和基岩裂隙水，主要补给来源为大气降水，无统一地下水位，受季节影响变化大。拟建场地地表排泄条件较好，不利于地下水的储存，仅在里程CK2+400～CK2+500填土厚度较大地段，地下水量（主要为松散孔隙水）较大，根据初勘钻孔CK15的抽水试验结果，填土的渗透系数为1.26m/d。其余地段上覆土层厚度小，地下水主要为基岩裂隙水，根据钻孔终孔水位观测，勘察期间，隧道沿线钻孔深度内无地下水存在。根据水的物质组成成份以及来源，线路沿线的地下水对混凝土结构、钢筋混凝土结构中的钢筋以及钢结构有微腐蚀性。4.5地震效应根据《铁路工程抗震设计规范》(GB50111-2006)，拟建场地抗震设防烈度为6度，设计基本地震加速度值为0.05g。根据钻探揭露，拟建区上覆土层厚度0.60～13.80m，根据设计标高，拟建隧道埋置于中等风化基岩中，围岩级别为Ⅲ～Ⅳ级，地震动反应谱设计特征周期值为0.25s。4.6邻近建（构）筑物根据现场实地调查，拟建隧道位于空港大道之下，基本沿空港大道的中间隔离带行进，道路两边的建筑距离拟建隧道边线一般大于20m，且拟建隧道洞顶岩层厚度最大在14m左右，围岩级别为Ⅲ～Ⅳ级，两侧建筑以二、三级建筑为主，隧道两侧的邻近重要建（构）筑物的基础型式以及埋深见勘探点平面布置图。第5页共17页4.7不良地质作用通过本次勘察，在拟建场地范围未发现断层、滑坡、软弱夹层、危岩和崩塌等不良地质现象。4.8工程地质评价1）沿线整体稳定性评价拟建的三号线北延伸段雅苑～凤新路区间隧道沿城市主干道——空港大道行进，场地范围内未发现滑坡、断层、泥石流等不良地质现象。场地现状地势平缓，岩土体层序正常，场地现状稳定，适宜重庆轨道交通三号线北延伸段雅苑～凤新路区间的建设。2）分段岩土工程评价拟建隧道线间距4.8～4.6m，左右线的岩土工程条件基本一致，据设计方案及洞室标高位置均为浅埋隧道，故不分左右线，统一按中线里程进行评价。（1）里程CK2+230.63～CK2+361本段原为构造剥蚀地貌单元，经人工改造成城市道路——空港大道，现地面高程在428m左右，地形平坦，场地上覆土层厚度1.20～7.00m，主要为人工填土，下伏基岩主要为沙溪庙组砂质泥岩夹砂岩，隧道洞身段主要为砂质泥岩。围岩基本分级为Ⅳ级，地下水状态为I级，修正级别为Ⅳ级，洞顶中等风化岩体厚度为3.5～8.2m，为浅埋隧道。本段水文地质条件较简单，地下水主要由大气降水补给，无统一地下水位，受季节影响比较大，地下水以脉状分布的基岩裂隙水为主，水量较小，呈滴状、串珠状或脉状，局部可能呈小股状水出现。隧道置于中风化基岩中，基岩以砂质泥岩为主，根据压水试验结果，基岩的渗透系数为0.019m/d，计算本段隧道开挖时的预计涌水量约120m3/d，单位涌水量约为5.50L/min·10m，但季节影响较大，在雨季施工时水量可能有所增大。根据本次勘察，本段隧道岩层倾向100°，倾角15°。隧道走向45°～33°，可见隧道左侧壁为顺向坡，有可能因隧道的层间缺失导致局部的掉块以及塌落。表1单滑块稳定性计算成果一览表坡角岩体重度结构面长度结构体体积结构面倾角结构面内摩擦角结构面内聚力滑块稳定性系数90°25.636.2169.4015°10181.24（2）里程C