大连地铁下穿铁路设计说明ch

一、概述    1

（一）研究依据及范围    1

（二）工程概况    1

（三）工程地质、水文地质、地震烈度等自然情况    2

二、主要技术标准及采用规范    3

（一）主要技术标准    3

（二）采用规范    4

三、设计方案说明    4

（一）总体布置    4

（二）结构形式    4

（三）主要材料    5

（四）施工方法    5

（五）铁路设施排迁及过渡    6

四、工程造价    6

五、其他需要说明的问题    6

                        说明

一、概述

（一）研究依据及范围

1. 研究依据

（1）大连市地铁工程设计总承包合同；

（2）《大连市地铁2号线一期工程可行性研究报告》；

（3）大连市地铁2号线工程《地铁初勘剖面图》； 

（4）大连市地铁2号线工程《沿线1∶500电子地形图》  

（5）大连市地铁2号线工程《沿线1∶500地下管线图》； 

（6）《大连市地铁2号线工程初步设计技术要求》（初稿）； 

（7）在建新大连站相关设计图纸。

（8）其他相关国家及大连规范、规程。

2. 研究范围

(1)大连市地铁2号线穿越在建丹大铁路和哈大客专、哈大改线铁路和既有哈大铁路的隧道；

(2)因修建地铁2号线而引起的铁路设施排迁与过渡工程；

（二）工程概况

大连地铁2号线工程在南关岭站与国铁新大连站换乘，站位位于国铁新大连站的东南侧，与国铁线路平行布置。相邻区间姚家站～南关岭站区间（下称姚～南区间）和南关岭镇站～南关岭站区间（下称南～南区间）分别与和在建和既有国有铁路交叉。在建铁路自北向南依次为丹大线、客运专线、哈大铁路线，既有铁路为哈大铁路线，在建铁路建成后，既有哈大线将进行拆除。姚～南区间和南～南区间与国铁交叉段路基隶属于大连工务段。

1、姚～南区间

姚～南区间在右线里程CK1+550.104～CK1+3.178，长93.074m、左线里程左CK1+542.983～左CK1+631.451，长88.468m，为穿越新建和既有国铁路基加强段。穿越处邻近国铁里程改DK19+086.66处1-6.0m框架涵，交角约50～55°。根据目前区间结构平面位置，已避开该涵洞，从铁路路基下穿越，该处国铁轨底高程约17.81m，地铁轨面高程约8.223～6.682m，区间隧道顶面距离国铁轨底面最近处约4.237～5.778m。姚～南区间在地铁里程CK1+400～CK1+500之间邻近国铁牵引变电所。根据目前平面位置，区间结构穿越国铁牵引变电所与规划道路接口处围墙，地铁轨面高程11.583m，现状地面高程12.3m，轨面与现状地面接近，空间上相冲突。该变电所尚未进行建设，需协商国铁牵引变电所进行调整，建议与规划道路接口调整至北侧，避开地铁区间。

2、南～南区间

大连地铁2号线二期工程南关岭镇站～南关岭站区间，在下穿泉水河及国铁新大连站站场后，左转沿哈大铁路线向东到达南关岭站。南～南区间在右线里程CK40+450～CK40+760，长310m，左线里程CK40+450～CK40+800，长350m，与在建国铁和既有哈大铁路交叉，交角约75°。国铁交点里程为改DK17+560附近，该段铁路为路基，轨面高程约18.69m，地铁轨顶高程约-4.727～-0.049m，区间隧道顶面距离国铁轨底面最近处约9.137m。由于结构覆土较厚，且洞身处于中风化石灰岩地层中，该处地铁结构采用矿山法施工。

（三）工程地质、水文地质、地震烈度等自然情况

1.工程地质

根据岩土的时代成因及其工程特征，本场地的地层分为3个主层。

（1）第四系全新统人工堆积层（Q4ml）

①1素填土：灰色，褐黄色，以粘性土为主，混10-30%左右石英岩、石灰岩碎石，局部含少量建筑及生活垃圾，稍湿-湿，松散-稍密状态路面孔顶部有40cm左右的沥青砼。揭露层厚0.70～4.50m，层底标高2.82～10.30m。

①2杂填土：灰褐，黄褐，主要由粘性土、碎石、建筑垃圾以及生活垃圾等组成。碎石粒径20-120mm不等，局部块石，硬杂质含量占全重量30-70%左右，稍湿，松散-稍密状态。揭露层厚0.70～9.80m，层底标高-2.93～11.46m。

（2）第四系上更新统坡洪积层(Q2el)

⑤1粉质粘土：黄褐色，湿，可塑-硬塑状态，切面稍有光泽，干强度中等，韧性中等，无摇振反应，含10%石英岩碎石、角砾，揭露层厚0.60～2.30m，层底标高1.25～8.83m。

（3）震旦系五行山群南关岭组石灰岩(Zwhn)

⑪1全风化石灰岩：黄褐色，散体结构，岩体风化节理裂隙极发育，岩芯呈土状，揭露层厚0.30～4.10m，层底标高-0.55～4.73m。

⑪2强风化石灰岩：灰黄色，碎裂结构，岩体风化节理裂隙发育，岩芯呈块状、碎块状，局部有溶蚀痕迹，揭露层厚0.30～5.70m，层底标高-2.67～7.51m。

⑪3中风化石灰岩：1深灰色，灰褐色，层状结构，岩体节理裂隙较发育，岩芯呈短柱状、长柱状，裂隙面由方解石脉充填，局部有溶蚀痕迹。该层在本区间段各孔均有揭露层顶标高-2.93～11.46m，层顶埋深0.70～10.40m。根据岩石抗压强度试验结果，本场地中等风化白云质灰岩为较硬岩，岩体较完整，局部较破碎，岩石质量等级为Ⅳ级。

⑭1溶洞：溶洞为灰岩溶蚀形成的，由粘性土及灰岩碎石、碎屑充填，软塑-可塑状态。揭露洞高0.70—2.10米，揭露洞顶埋深2.90—8.30米，揭露洞顶标高-0.45—5.90米，揭露洞底标高-1.15—4.80米

（4）岩土分界线

场地内地层较为简单，人工堆积土层、冰碛粘土、中风化白云质灰岩物理力学性质差异较大，岩土界线清晰。

（5）围岩分级

根据《铁路隧道设计规范》（TB 10003－2001 J 117－2001）附表A,本站隧道围岩基本分级如下：

a.Ⅳ级围岩：⑪3中风化石灰岩与⑭1溶洞充填物不均匀分布地段，开挖后围岩易坍塌，处理不当会出现大坍塌，侧壁经常小坍塌，浅埋时易出现地表下沉(陷)或塌至地表。

b.Ⅴ级围岩：⑪2强风化石灰岩开挖后易坍塌，处理不当会出现大坍塌，侧壁经常小坍塌，浅埋时易出现地表下沉(陷)或塌至地表。

c.Ⅵ级围岩：包括①1素填土、①2杂填土、②8细砂、③5粉质粘土、④1粘土、⑤1粉质粘土、⑤4粘土、⑥1残积土、⑥2红粘土、⑭1溶洞充填物、⑧1全风化辉绿岩、⑨1全风化石灰岩、⑩1全风化白云质灰岩、⑪1全风化石灰岩、⑪5全风化泥灰岩，隧道开挖后围岩极易坍塌变形，有水时常和水一齐涌出，隧道浅埋时易坍塌至地表。

2.水文地质

沿线地下水类型主要是①第四系孔隙水和基岩裂隙水、②岩溶水两种，前者主要赋存于第四纪地层的孔隙中和基岩裂隙中，后者主要赋存于隐伏灰岩的溶洞、溶隙之中。由于地层的渗透性差异，基岩中的水略具承压性。

场区大气降水直接渗入岩石裂隙并补给地下水，然后顺坡而下潜入市区的地下岩（土）层孔隙中，成为本线路中地下水的主要来源，局部有地表水的补给。

本区地下水迳流条件良好。主要受人工开采、地下水渗透性等因素控制。经过短距离的潜伏径流，最终向海排泄。

二、主要技术标准及采用规范

（一）主要技术标准

1.线路

(1)正线数目：双线

(2)最小平面曲线半径:区间正线一般300m，困难250m；辅助线150m，出入线一般150m；

(3)最小竖曲线半径：区间正线3000m；车站端部正线2000m；辅助线、车场线2000m

(4)最大坡度

正线30‰；辅助线40‰；车场线1.5‰

(5)曲线外轨最大超高：120mm

2.设计荷载

(1)覆土荷载。基床表层级配碎石重度按22kN/m3，基床底层及路堤下部填土重度按20kN/m3考虑。

(2)地面活载：按20kPa计。

(3)国铁轨道和列车荷载换算土柱高度3.0m（填土的重度为20 kN/m3），分布宽度为3.25m。

(4)铁路路基施工机械荷载按22吨压路机的碾压滚动线载荷为600N/cm。

(5)水土侧压力、水浮力等根据地质资料，按可能出现的最高水位计算。

(6)地铁施工荷载：20KPa进行计算。

(7)地震荷载：按地震烈度7度计算。

3.设计车速：80km/h

4.设计年限： 100年    

5.结构设计标准

(1)本区间结构安全等级为一级。

(2)抗震设防烈度为7度。

(3)人防设防等级为6级。

(4)结构耐火等级为一级。

(5)结构防水等级及标准

区间结构防水等级为二级。不允许漏水，结构表面可有少量湿渍，总湿渍面积不应大于总防水面积的6/1000；任意100m2防水面积上的湿渍不超过4处，单个湿渍最大面积不大于0.2m2，渗漏量不大于0.1L/㎡·d。

(6)结构按最不利地下水位进行抗浮稳定检算，其抗浮安全系数不小于1.05。

(7)结构裂缝宽度：迎水面控制在0.2mm以内，背水面控制在0.3mm以内。

（二）采用规范

1.《地铁设计规范》（GB50157-2003）

2.《混凝土结构设计规范》（GB50010-2002）

3.《地下工程防水技术规范》（GB50108-2008）

4.《地下铁道工程施工及验收规范》（GB50299-1999）（2003年版）

5.《地下防水工程质量验收规范》（GB50208—2002）

6.《铁路隧道设计规范》（TB10003-2005）

7.《建筑结构荷载规范》（GB50009—2001）（2006版） 

8.《建筑抗震设计规范》（GB50011-2001）（2008年版）

9.《构筑物抗震设计规范》（GB50191-93）

10.《建筑地基基础设计规范》（GB50007-2002）

11.《地基处理技术规范》（DBJ08-40-94）

12.《建筑地基处理技术规范》（JGJ79-2002）

13.《锚杆喷射混凝土支护技术规范》（GB50086—2001）

14.《铁路隧道喷锚构筑法技术规范》（TB10108—2002）

15.《铁路隧道辅助坑道技术规范》（TB10109—95）

16.《岩土锚杆（索）技术规程》CECS 22:2005

17.《人民防空地下室设计规范》（GB50038-2005）

18.《铁路工程抗震设计规范》（GB50111—2006）

19.《混凝土结构工程施工质量验收规范》（GB 50204-2002）

20.《建筑结构可靠度设计统一标准》（GB50068-2001）

21.《爆破安全规程》（GB6722-2003）

三、设计方案说明

（一）总体布置

1.姚～南区间

姚～南区间在地铁右线里程CK1+550.104～CK1+3.178之间与国铁路基交叉，自铁路路基段下穿越，邻近国铁里程改DK19+086.66处1-6.0m框架涵。该处国铁轨底高程约17.81m，地铁轨面高程约8.223～6.682m，区间隧道顶面距离国铁轨底面最近处约4.237～5.778m。姚～南区间在右线里程CK1+550.104～CK1+3.178，长93.074m、左线里程左CK1+542.983～左CK1+631.451，长88.468m，为穿越新建和既有国铁路基加强段，该处地铁结构采用明挖法施工。

此外，姚～南区间在地铁里程CK1+400～CK1+500之间临近国铁牵引变电所。根据目前平面位置，区间结构穿越国铁牵引变电所与规划道路接口处围墙，地铁轨面高程11.583m，现状地面高程12.3m，轨面与现状地面接近。该变电所尚未进行建设，建议国铁牵引变电所进行调整，与规划道路接口调整至北侧，避开地铁区间。

2、南～南区间

南～南区间在右线里程CK40+450～CK40+760，长310m，左线里程CK40+450～CK40+800，长350m，与在建国铁和既有哈大铁路交叉。该段区间线路位于半径为300m的平面曲线上，在国铁里程改DK17+560附近，交角约75°。该段国铁为路基，轨面高程约18.69m，地铁轨顶高程约-4.727～-0.049m，区间隧道顶面距离国铁轨底面最近处约9.137m。该段铁路为路基，国铁轨面高程约18.69m，地铁轨顶高程约-4.727～-0.049m，纵坡23.52‰，区间隧道顶面距离国铁轨底面最近处约9.137m。由于结构覆土较厚，且洞身处于中风化石灰岩地层中，该处地铁结构采用矿山法施工。

（二）结构形式

1、姚～南区间

姚家站～南关岭站区间与国铁交叉段结构采用单洞单线矩形现浇框架结构。

1.断面尺寸：

区间结构各部的尺寸为：顶板厚0.8m侧墙厚0.7m，底板厚0.7m。

图1  明挖区间标准段横断面图

2 、南～南区间

南关岭镇站～南关岭站区间与国铁交叉段结构采用单洞单线马蹄形结构断面。

(1)断面尺寸：

区间结构各部的尺寸为初次支护0.3m，二次衬砌0.5m。

图2  暗挖区间标准段横断面图

（三）主要材料

根据结构类型、受力条件、使用要求和所处环境等因素选用，并考虑其经济性、可靠性和耐久性。主要受力结构采用钢筋混凝土。

1、姚～南区间

（1）初期支护：C25湿喷混凝土。    

（2）二次衬砌：C35，P10防水钢筋混凝土。

（3）钢筋：初期支护格栅：HRB335、HPB235。

     钢筋网：   HPB235

     纵向连接筋：HRB335

模筑衬砌钢筋：HRB335、HPB235

2、南～南区间

（1）混凝土

C40、抗渗等级P8。

（2）钢筋：HRB235、HRB335级钢。

（四）施工方法

1.姚～南区间

该处地铁结构采用明挖法施工，结合新大连站的施工，采用倒边施工的方法。即先实施国铁既有哈大铁路线以北部分，丹大线、客专线和改建哈大线下地铁结构先行施工，然后进行碾压回填后，修筑路基完成该部分路基施工。停运既有哈大线，利用丹大线和客专线位置作为哈大铁路施工便线进行运营后，实施既有哈大线下段地铁结构。该段地铁施工工期为3个月。地铁施工完成后，实施国铁路基，分层碾压至路基顶面高程后，实施道床铺设轨道。

在倒边施工地铁结构时，第一阶段基坑边距既有哈大线的路基5m，第二阶段基坑边距哈大施工便线的路基为5m。施工时基坑采取加强支护措施，路基采用扣轨等防护措施，保证既有线路基稳定，确保万无一失。

2、南～南区间

由于结构覆土较厚，且洞身处于中风化石灰岩地层中，该处地铁结构采用矿山法钻爆施工，应采用减振爆破措施。在具体施工时，应结合新大连站的施工，先施工丹大线、客专线和改建哈大线以下段暗挖段，然后进行碾压回填后，修筑路基完成该部分国铁路基施工。然后停运既有哈大线，利用丹大线和客专线位置作为哈大铁路施工便线进行运营后，实施既有哈大线下段地铁结构。该段施工工期约5个月。待地铁结构施工完成后，实施剩余段国铁路基，分层碾压至路基顶面高程后，实施道床铺设轨道。施工时对运营线路路基采用扣轨等防护措施，保证既有线路基稳定，确保万无一失。

（五）铁路设施排迁及过渡

由于结合新大连站的建设和哈大铁路的改建进行地铁隧道的施工，因此通信、信号和电力设施的排迁可以结合进行。

姚～南区间在地铁里程CK1+400～CK1+500之间邻近国铁牵引变电所。根据目前平面位置，区间结构穿越国铁牵引变电所与规划道路接口处围墙，地铁轨面高程11.583m，现状地面高程12.3m，轨面与现状地面接近，空间上相冲突。该变电所尚未进行建设，需协商国铁牵引变电所进行调整，建议与规划道路接口调整至北侧，避开地铁区间。

四、工程造价

本工程跨铁路部分投资估算见下表：

                     投资估算表

施工姚～南区间明挖地铁结构时需对基坑采用围护桩防护，并对南～南区间和姚～南区间地铁结构影响范围内的既有铁路采用1-16mD型便梁进行临时加固或扣轨措施。