冯文件

（重庆轨道交通（集团）有限公司 重庆沙坪坝 400000）

埋深对重庆轨道交通地下工程影响的探讨

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（重庆轨道交通（集团）有限公司 重庆沙坪坝 400000）

山城重庆起伏地貌决定了轨道交通地下工程埋深的多样性，而埋深对地下工程的结构设计、施工安全、工程投资等有着重要影响。本文通过调查重庆轨道交通地下工程的埋置深度，发现合理选择线型和纵坡，控制地下工程埋置深度，能有效降低工程投资、缩短工期。

埋深；轨道交通；地下工程

1 引言

隧道埋深的判定是地下工程结构设计的基础，直接影响结构荷载大小，特别是竖向地层荷载的取值。重庆轨道交通地下工程依据《铁路隧道设计规范》进行结构设计，对于深埋隧道，可以充分利用围岩的自身承载能力，采用相对较弱的支护体系，从而产生显著的经济效益；对于浅埋隧道，则应采用较强的支护体系，以确保工程结构的安全。

2 隧道深浅埋判定

2.1 隧道深浅埋临界值判定

在《铁路隧道设计规范》中，依据普氏压力拱理论，当围岩级别在Ⅰ～Ⅲ级之间时，深浅埋临界高度H=2ha（ha-深埋隧道垂直荷载计算高度，即塌落拱高）；当围岩级别在Ⅳ～Ⅵ级之间时，深浅埋隧道的临界高度H=2.5ha。按此方法，可计算出各级围岩在不同跨径（单线区间、双线区间、车站）的深、浅埋临界高度。但重庆轨道交通地下工程设计时，是按0.5～3倍洞跨判定各级围岩下区间和车站隧道的深、浅埋状态（Ⅲ级：H=0.5～1倍洞跨，Ⅳ级：H=1～2倍洞跨，Ⅴ级：H=2～3倍洞跨）。

以重庆轨道交通地下工程常见的洞跨6m（单线隧道）、12m（双线隧道）和20m、25m（车站）为例，对比两种判定方法在Ⅲ～Ⅴ级围岩下深浅埋临界值。

表1 不同围岩级别下铁路标准与设计标准下深浅埋临界高度值一览表（单位：m）

从表1可见，在重庆轨道交通地下工程中，虽然设计时采用的方法比铁路标准的方法更简化和利于运用，但在判断隧道深、浅埋界限值时，设计采用的实际界限值大于铁路标准的计算值。对于以Ⅳ级围岩为主的重庆轨道交通地下工程来说，如果地下车站埋深小于40m，则均属于浅埋，区间隧道埋深小于两倍洞跨均属于浅埋。

2.2 重庆轨道交通地下工程埋深现状

以重庆轨道交通已建成运营的1、6号线地下工程为例，按《铁路隧道设计规范》和设计所采用的深浅埋划分方法，对暗挖车站和暗挖区间隧道的埋深状况分别进行统计。

表2 重庆轨道交通1、6号线地下工程深、浅埋比例统计表

根据统计的情况可知，按《铁路隧道设计规范》设计时，70%以上的暗挖区间隧道属于深埋，45%的暗挖车站属于深埋；而设计采用的方法，只有63%的区间隧道属于深埋，30%的地下暗挖车站属于深埋。由此可见，设计时采用的深浅埋划分方法，深埋隧道的比例较铁路标准的方法更少，即加大了浅埋隧道的比例。对于区间隧道而言，两种方法比例相差达7%；对于车站而言，则更明显，达20%。

3 深浅埋隧道差异分析

3.1 荷载取值差异

重庆轨道交通地下工程执行《地铁设计规范》的标准，其结构计算理论主要依据《铁路隧道设计规范》，在隧道荷载取值时，深埋隧道和浅埋隧道的围岩竖向压力计算高度（h）取值有所差异。

表3 隧道围岩竖向压力计算高度一览表

分析可知，按普氏压力拱理论计算，浅埋隧道围岩竖向压力计算高度为深埋隧道的1～2倍左右（超浅埋除外），且浅埋的深度越大（即越接近深浅埋界限值），其荷载增幅越大，可见深、浅埋隧道在竖向荷载取值时差异明显。另外，《铁路隧道设计规范》明确在Ⅳ～Ⅵ级围岩中，二衬应按承载结构设计，而在重庆轨道交通地下工程结构设计中，浅埋隧道均按其拱部以上全部覆盖层厚度的岩土柱计入竖向荷载计算高度（即埋深），且全部荷载由二衬承担，考虑初支失效。

综上所述，在重庆轨道交通地下工程中，地下结构埋深的设置与深浅埋临界高度的判定对地下结构设计结构影响很大。

3.2 工程量及投资差异

同样以重庆轨道交通建成已运营的1、6号线地下工程为例，在围岩等级相同、结构规模相当的条件下，埋深变化对地下工程的工程量、投资等也有一定的影响。

经过大量的数据统计与分析，埋深对工程量及投资的影响主要表现为：对于暗挖地下车站而言，浅埋的开挖、喷混凝土、二衬混凝土每延米的工程量与深埋基本一致，但其初支、二衬的含钢量却比深埋高出约5～15%，投资增加约1～5%；对于暗挖区间隧道而言，浅埋的开挖、二衬混凝土、二衬钢筋每延米的工程量与深埋基本一致，但其初支参数（厚度、含钢量）却比深埋强，投资增加约5～10%。由此可见，浅埋与深埋情况下地下工程的工程量差异主要体现在支护结构的含钢量上，进而影响投资的变化。

4 埋深对地下工程的主要影响

综合前面的分析来看，埋深对重庆轨道交通地下工程的主要影响包括：

（1）按《铁路隧道设计规范》规定，深、浅埋隧道荷载取值差异较大，直接影响隧道结构设计支护参数，影响工程投资。

（2）地下工程埋置过浅，其施工难度和安全风险相应增大；埋置过深，增长了施工通道的长度，既不方便乘客出入，也不以利消防疏散，还给为地下工程的排水增加难度，增加投资的同时还延长了工期。

（3）在重庆轨道交通地下工程实际施工中，洞室开挖后，围岩总体处于稳定，变形量小，自稳速度快，良好的地质环境为地下工程的成功建设提供了有利条件。区间隧道跨径小、埋深大，其安全风险相对较小；暗挖地下车站跨径大、埋深小，其安全风险很大，特别是浅埋暗挖车站，其施工难度和安全风险更大，应是设计和施工关注的重点。

5 结论

重庆特有的山城地貌，给轨道交通线网的规划带来极大难度，线型选择与纵坡设置基本上就决定了地下工程的埋置深度，而在重庆轨道交通地下工程中，不可能全部采用明挖施工，大多数地下工程还必须采用暗挖施工的方式。

对于轨道交通地下工程而言，地下暗挖车站应是设计建设关注的重点。按照重庆轨道交通第二轮建设线路预留网络化运行和车站埋置深度不大于30m的要求，为提高安全可靠性、方便乘客、利于疏散救援，有效降低工程投资、缩短工期，降低后期运营成本，建议重庆今后建设的轨道交通地下车站应减少埋深，宜遵循“能浅埋不深埋、能明挖不暗挖”的原则，尽可能采用明挖地下站，严格控制深埋暗挖车站，少采用浅埋暗挖车站，合理地选择线路和纵坡，可有效降低工程投资、缩短建设工期。

[1]重庆交通科研设计院.《公路隧道设计规范》（JTGD70-2004）[S].北京：人民交通出版社，2004，11.

[2]铁道第二勘察设计院.《铁路隧道设计规范》（TB10003-2005）[S].北京：中国铁道出版社，2005，5.

[3]北京城建设计研究总院.《地铁设计规范》（GB50157-2003）[S].北京：中国计划出版社，2003，5.

[4]中华人民共和国水利部.《工程岩体分级标准》（GB50218-94）[S].北京：中国计划出版社，1995，7.

[5]北京市规划委员会.《城市轨道交通岩土工程勘察规范》（GB50307-2012）[S].北京：中国计划出版社，2012，8.

U231

A

1004-7344（2016）07-0159-02

2016-2-20

冯文件（1983-），男，工程师，工学硕士，主要从事轨道交通建设方面的工作。