绍兴市轨道交通1号线工程面临的主要问题及对策

□ 黄 龙 张晓冬

绍兴市轨道交通1号线自南向北串联鉴湖镇、越城、镜湖、柯桥等新老城区，其穿越区域水文地质环境复杂，沿线建设条件比较复杂：全线部分区段穿越深厚软土层及岩溶区；沿线桥梁、河道众多；经过老城区，建设难度大；穿越历史文化名城保护区，文保要求高。绍兴轨道交通1号线工程沿线的工程地质环境导致其在建设和运营过程中会遇到诸多问题。笔者通过对1号线工程地质条件、建设及运营环境进行分析，指出绍兴市轨道交通1号线目前面临的主要问题，并提出解决对策。

一、概况

绍兴市轨道交通1号线是绍兴建造的第一条地铁线路，由主线和支线两部分组成，线路总长34.1公里，设车站24座，其中地下站23座，地面站1座，工程主线起点笛扬路站，终点芳泉站，全长26.8公里；工程支线起点为柯桥客运站，终点为站前大道站，长7.3公里。工程设鉴湖停车场和万绣路车辆基地，1号线与杭绍城际铁路实现贯通运营。

1号线主线北段及支线区域内分布大量深厚不均极软土层，且周边水系发达，建设面临的工程地质水文环境复杂。同时，绍兴市轨道交通1号线沿线有大量待开发区，地铁建成后周边工程活动频繁，使得1号线面临复杂运营环境。近年来，与绍兴地质条件类似的上海、杭州、宁波等软土地区修建了大量的地铁盾构隧道，这些城市的盾构隧道受工程环境和地质环境影响，在建设期和运营期均出现了不同程度的问题。

二、工程地质条件

绍兴市轨道交通1号线工程穿越两个大的地貌分区：一是萧绍冲海相沉积平原地貌单元，主要为线路起点笛扬路站～鉴湖镇站；二是山麓斜坡堆积为主的山前平原区，该工程主要为鉴湖镇站至鉴湖停车场、塔山站局部。土层主要分布有人工填土、淤泥质粘土、淤泥质粉质粘土、粉质粘土、圆砾、粉砂岩、凝灰岩等。根据物探显示，玉山路站至鉴湖镇站区间、出入段线及停车场范围为岩溶发育区，见洞隙率40%，岩溶发育的特点为“浅多深少”，主要形态有溶沟、石牙、溶槽、溶洞等。溶洞裂隙多被粘性土充填或半充填，发育溶洞最大超过15米。

三、建设与运营环境

1.土质条件差

绍兴市轨道交通1号线北段分布有大量新近堆积的填土和海相沉积的淤泥质软土层，且软土层深厚，北段车站软土层平均厚度超过20米，局部金柯桥大道站、站前大道站软土层平均厚度超过30米。其中，淤泥质黏土层含水量平均值为46.8%，孔隙比平均值为1.32，压缩模量平均值为2.41兆帕，灵敏度平均值3.9，而基本承载力约65千帕。与上海等典型软土地区的土层性质相比，绍兴软土层厚度较上海大，灵敏度较上海略高；与南京河西地区相比，绍兴地区软土承载力能力略低。

由于淤泥质粉质粘土的工程性质特点为低地基承载力，荷载变化后易发生变形，且变形速率大，稳定时间长，触变性及流变性大。施工期容易导致隧道注浆产生上浮量过大、盾构姿态难以控制等问题；运营期在地铁列车循环荷载作用下，土体极易发生软化，遭到破坏的软土地基又会加大隧道沉降，增大管片变形，引发渗漏水等问题。

2.施工难度大

（1）下穿河流多。盾构区间先后穿越环城河等河流15条，水面宽度多在30～300米，其中，柯桥客运站至绍兴北站区间穿越嘉会河长度超过900米，且联络通道位于河底，若施工参数选取不当，会导致开挖面失稳，河底冒浆，乃至河底土层塌陷等问题。

（2）穿越既有铁路。1号线穿越铁路合计两处：一处为下穿既有萧甬铁路，1号线与萧甬铁路相交约70度，盾构埋深约18米，若施工不当，易造成铁路路基变形和地表沉降，影响铁路运营；另一处为侧穿杭甬高铁高架桥，根据相关规范要求，盾构施工引起高铁无砟轨道墩台顶位移限值为2毫米，高铁对于变形敏感性极为严苛，施工风险极大。

（3）穿越岩溶区。根据现场及物探显示，玉山路站至鉴湖停车场段属于易塌陷区，在岩溶区进行基坑开挖、降水、盾构穿越等施工时均会造成溶洞状态的改变，引起地面塌陷、突水等重大工程地质问题，盾构施工掘进时可能会发生盾构机磕头，后期列车运营时会产生工后塌陷，同时溶洞造成基岩面起伏较大或有软土分布时，可能造成地基不均匀下沉。

（4）穿越古城区。绍兴市是国务院首批公布的24座历史文化名城之一，古城位于绍兴市区中心位置。1号线从北向南贯穿古城区，沿线涉及1处世界文化遗产（环城河）、2处全国重点文保单位（蔡元培故居、秋瑾纪念碑及秋瑾故居）、2处浙江省文物保护单位（大善塔、布业会馆）、3处历史文化街区（蕺山、前观巷、鲁迅故里）、4处绍兴市文物保护单位（应天塔、章学诚故居、缪家台门和钱业会馆）及望花桥等多处文保点，古建筑保护压力大。

3.周边工程活动多

随着长三角一体化上升为国家战略以及杭绍甬一体化示范区建设，绍兴市将获得大量的发展机遇，绍兴市镜湖新区作为全市首位度的城市核心和地标性新城区。目前1号线40%的线路位于镜湖新区，按照TOD理念，轨道交通沿线必然会带动大量的商业开发。同时，轨道交通作为百年工程，在其全生命周期内，轨道交通沿线的业态布局必然会经历多次的更新。已有经验表明，在类似的软土地层中，周边工程活动将导致盾构隧道产生严重的结构变形。当隧道结构扁平变形达到一定量值后，会引发多种病害，如裂缝、渗水、道床剥离等，以至危害地铁隧道运营安全。

四、技术对策

1.设计方案

（1）在平面线路设计方面，尽可能避开桥梁等风险源，控制结构外边线与桥梁桩基以及文物建筑保护范围线之间的距离；在纵向设计上，特别是隧道下穿大运河及长距离穿河时，需注意保持盾构顶与河床底面的净距，设计时按照距离规划河底不小于2倍洞径进行控制，以免开挖面失稳及减少后期河道疏浚对盾构隧道的影响。

（2）在隧道结构方面，借鉴北京、上海地铁等单位成功经验，考虑隧道长期沉降及周边工程活动影响，绍兴市轨道交通1号线采用内径为5.9米、厚度0.4米的盾构管片，即在传统内径5.5米基础上，预留0.2米的加固空间来弥补盾构隧道内净空变化的影响，同时通过增加管片厚度来增强管片的综合刚度。此举有利于加强隧道结构的纵向刚度，同时使得横向变形在可控范围内。

（3）在接头形式方面，我国盾构隧道管片接头多以螺栓做永久连接，以直螺栓、弯螺栓和斜螺栓最为常用。为适应绍兴市轨道交通1号线5.9米内径、0.4米壁厚的盾构隧道形式，需对管片接头、防水密封垫、螺栓等级、凹凸榫尺寸及位置进行专门设计研究，并开展试验确定与之相匹配的构造参数。

2.施工技术措施

（1）深厚软土施工技术措施。深厚软土地区地铁施工需重点解决土压力引起的变形和稳定问题，基坑开挖应严格按照时空效应原理，随挖随撑，尽可能缩短基坑无支撑暴露时间，同时在环境风险等级较高的车站采用钢支撑伺服系统及时补偿支撑轴力的损失。目前在1号线镜水路站、火车站站等基坑施工中就采用了钢支撑伺服系统，以减轻对周边环境的影响。

（2）岩溶区内的地铁施工措施。首先需通过地质钻探法、物探法、弹性波CT法等手段测定岩溶的发育范围。车站范围内对洞径大于3米且无填充溶、土洞和半填充溶、土洞，先进行投砂或碎石处理，后采用压力注浆进行填充加固。对洞径大于3米且全充填溶、土洞及洞径小于3米的溶、土洞，采用压力注浆进行填充加固；对于洞径大于8米的超大溶洞应进行单独探边确定其规模，进行加密加深钻孔，并注浆或填充处理，注浆采用水泥水玻璃双液浆，在车站轮廓外3米处设置止浆帷幕。对于隧道结构底板面以下10米深度范围内的岩面应进行必要的注浆加固处理。

（3）隧道下穿河流措施。应当严格控制隧道顶到河床底的竖向距离，同时开展试验段工程以获取合适的施工参数，加强监测频率，采用信息化管理指导盾构施工，控制隧道轴线偏移量，减少对周边环境的影响。同时，还应采取一些辅助措施确保盾构隧道自身安全。在1号线盾构长距离穿越嘉会河施工过程中，考虑在区间联络通道两侧设置隧道防淹闸墙（如图1所示）。一旦联络通道施工过程中出现事故涌水时可及时关闭闸墙，以确保施工区间盾构区间的安全。

图1 隧道防淹闸墙示意图

在1号线凤林路站至二环北路站盾构区间下穿梅山江施工过程中，受桥梁及周边建筑影响，在河底两盾构隧道之间的净距不足3米，施工采取在先行盾构管片内衬实施钢环箍加固（如图2所示）。同时，对小净距隧道间的土体采用长管注浆加固，采取措施后后行盾构施工引起先行盾构隧道的变形极小，工程效果显著。

图2 凤二区间盾构管片钢环箍加固

（4）隧道穿越古城区保护措施。采用信息化施工，积极创新施工技术，控制地铁与文物建筑之间的距离，通过压浆加固古城建筑与轨道交通站点之间的土体，特别敏感区采用隔离桩进行加固，有效隔离施工对古建筑的影响，同时加强监测。1号线左右线分别从秋瑾纪念碑两侧绕行，施工时预先对纪念碑进行钢筋混凝土隔离桩及桩底压浆等加固处理，以减少隧道施工的影响，同时加强施工参数控制，及时同步注浆及二次注浆。

3.建设管理

（1）加强工程信息化管理。由于城市轨道交通建设具有涉及面广、周边环境复杂、参建方多、信息量庞大、业主管控协调难度大等特点，为提高设计工作效率、提升施工管理水平、提高运营维护能力，将建筑信息模型（BIM）应用于绍兴市轨道交通 ，基于BIM技术开展轨道交通工程全生命周期数据采集、传递、积累、应用，实现协同设计、数字建造，建立轨道交通一体化建管平台，实现工程可视化、数据共享、信息联动互用的数字化管理模式，保证全生命周期数据可追溯、可持续应用。

（2）加强轨道交通立法。目前在国家层面，建设部于2005年颁布实施了《城市轨道交通运营管理办法》，此外，上海、北京、深圳、天津、重庆、南京、杭州、广州、武汉、沈阳、无锡、西安、宁波、长沙等城市也针对城市轨道交通进行了地方立法，明确划定了轨道交通控制保护区和特别保护区。因此，对绍兴市来说，应加快出台绍兴市轨道交通管理条例，加强轨道交通在建设及运营过程中的保护。

五、结语

城市轨道交通在优化城市布局，加快城市建设，改善新老区交通状况，促进经济发展等方面发挥着巨大作用，因此在财政允许条件下，应大力推进轨道交通规划建设，尽快成线成网。

当前正处于全国轨道交通大建设的高潮期，但是建设过程中引起的诸多问题则需要认真对待。绍兴市轨道交通1号线的软土地层地质条件和复杂的建设运营环境，要求从设计方案、施工技术、建设管理等三个角度全面思考相应对策。轨道交通作为百年工程，为减轻周边环境影响，应加快轨道交通相关立法，并做好风险管控和信息化管理工作。