軍都山越嶺隧道方案研究

岳 嶺，周 劍

(中鐵工程設(shè)計(jì)咨詢集團(tuán)有限公司，北京 100055)

1 概述

隧道工程對線路技術(shù)條件、工程造價(jià)、施工工期、環(huán)境保護(hù)等方面起著重要的控制作用，隧道方案的選定，受地形、工程地質(zhì)、水文地質(zhì)、線路技術(shù)條件、周邊環(huán)境、站位設(shè)置、施工工藝、建設(shè)工期、運(yùn)營維護(hù)等多種因素的影響，隧道位置的選擇要充分掌握各方面資料，認(rèn)識(shí)其內(nèi)在聯(lián)系，分清主次，統(tǒng)籌研究，處理好近期與遠(yuǎn)期、隧道工程與其他工程關(guān)系，最終選擇較為理想的隧道線路位置及合理的隧道進(jìn)出口位置［1］。

某新建鐵路于北京市南口鎮(zhèn)北面穿越軍都山，軍都山屬燕山山脈，中低山區(qū)，地形復(fù)雜，山峰林立，沖溝發(fā)育，多呈“V”形。地勢中間高兩側(cè)低，相對高差較大，最大相對高差大于400 m。山勢陡峭，山體自然坡度一般為30°～50°，局部成陡立狀態(tài)，隧道穿越花崗巖地區(qū)可見明顯的花崗巖地貌。山體植被覆蓋率較高，主要為灌木及果樹等。隧道沿線有并行的百年京張鐵路，還分布居庸關(guān)長城、八達(dá)嶺長城等國家級旅游景點(diǎn)，隧道最大埋深421 m。

線路穿越軍都山最大的特點(diǎn)是克服約430 m的高差，結(jié)合線路走向、地形、地質(zhì)條件、環(huán)境保護(hù)、車站站位的設(shè)置研究了4種方案。在推薦方案的基礎(chǔ)結(jié)合隧道防災(zāi)救援、施工技術(shù)、工程造價(jià)、環(huán)境保護(hù)、文物保護(hù)、運(yùn)營安全、建設(shè)工期等多方面因素，又進(jìn)行了短隧群方案和長隧方案的比選。

2 越嶺地段主要工程地質(zhì)及水文地質(zhì)特征

隧址區(qū)地層巖性主要為第四系全新統(tǒng)殘坡積層、洪積層，第四系上更新統(tǒng)沖積層新黃土，第四系中更新統(tǒng)洪積層粉土，白堊系下統(tǒng)流紋質(zhì)熔結(jié)角礫凝灰?guī)r，長城系高于莊組白云質(zhì)灰?guī)r，侵入巖為燕山期石英二長巖，斑狀二長花崗巖及花崗巖。地下水主要為基巖裂隙水，該段基巖主要為中元古界白云巖及燕山期侵入巖，基巖基本裸露，節(jié)理較發(fā)育。地下水埋深較深，基巖富水程度不均，局部可見泉水出露。

地質(zhì)評價(jià):穿越軍都山地段地質(zhì)圍巖以白云巖、花崗巖為主，地質(zhì)構(gòu)造簡單，圍巖整體性較好，適合修建隧道。

3 越嶺隧道方案比選

3.1 結(jié)合線路走向、地形、地質(zhì)條件、環(huán)境保護(hù)、車站站位的設(shè)置研究了4種方案(圖1)

3.1.1 八達(dá)嶺設(shè)站方案［3］

線路經(jīng)南口鎮(zhèn)東北側(cè)上跨京藏高速公路，走行于高速公路及既有京張鐵路東側(cè)，于南口村北面分別以3.188、2.656、11.68 km隧道群翻越軍都山，于滾天溝新八達(dá)嶺隧道內(nèi)設(shè)置八達(dá)嶺地下站，在延慶縣程家窯村出洞，同時(shí)修建延慶支線(增建二線)至延慶。

3.1.2 龍?zhí)对綆X方案［4］

線路經(jīng)南口北側(cè)上跨既有京張鐵路與京藏高速公路，走行于高速公路西側(cè)，于龍?zhí)陡浇謩e以2.09、4.45、13.65 km隧道群穿越軍都山，于羊兒嶺出洞，上跨京包高速公路設(shè)東花園南站，同時(shí)在隧道內(nèi)出岔引出延慶支線至延慶。

3.1.3 南口取直方案［4］

線路沿既有京張鐵路通道經(jīng)南口鎮(zhèn)南側(cè)上跨既有鐵路，于響潭處以20.74 km隧道越嶺，于羊兒嶺出洞后設(shè)東花園南站，后與龍?zhí)对綆X方案走向一致，同時(shí)在隧道內(nèi)出岔引出延慶支線至延慶。

3.1.4 繞避八達(dá)嶺景區(qū)方案［4］

線路沿既有京張鐵路通道經(jīng)南口鎮(zhèn)南側(cè)上跨既有鐵路，線路走行于高速公路西側(cè)，于響潭處以25.56 km長隧道南繞八達(dá)嶺風(fēng)景名勝區(qū)越嶺，于大山口北出洞，設(shè)東花園南站。

3.2 不同方案優(yōu)缺點(diǎn)分析(表1)

圖1 軍都山越嶺方案示意

表1 越嶺方案優(yōu)缺點(diǎn)對比

3.3 推薦方案

綜上所述，八達(dá)嶺設(shè)站方案雖然線路最長，但距離延慶最近，設(shè)站條件最好，能夠很好地溝通延慶縣城，有利于地方經(jīng)濟(jì)發(fā)展，能更好服務(wù)八達(dá)嶺景區(qū)，方便旅客，充分發(fā)揮了本線作為城際鐵路的優(yōu)勢和社會(huì)效益，體現(xiàn)了鐵路建設(shè)“以人為本”的設(shè)計(jì)理念，工程規(guī)模適中，施工工期可控;從地質(zhì)條件來講，線位走行于高速公路及既有鐵路東側(cè)圍巖相對較好，地質(zhì)構(gòu)造簡單，無重大不良地質(zhì)，適合修建隧道，本次推薦八達(dá)嶺設(shè)站方案。

4 八達(dá)嶺設(shè)站隧道方案設(shè)計(jì)

根據(jù)八達(dá)嶺設(shè)站方案，從隧道防災(zāi)救援、施工技術(shù)、工程造價(jià)、環(huán)境保護(hù)、文物保護(hù)、運(yùn)營安全、建設(shè)工期等多方面進(jìn)行短隧群和長隧道方案比較。如圖2、圖3所示。

圖2 八達(dá)嶺設(shè)站隧道方案示意

圖3 八達(dá)嶺設(shè)站隧道縱斷面示意

4.1 短隧道群方案

線路穿越軍都山，共設(shè)3座隧道。分別為南口隧道3.188 km、居庸關(guān)隧道2.656 km，新八達(dá)嶺隧道11.680 km，兩隧道間采用橋梁連接，隧道斷面形式采用單洞雙線斷面［6］。隧道以25‰的坡度爬升，地下車站范圍內(nèi)為1‰，然后以25‰的坡度出地面。如圖4所示。

4.2 長隧道方案(圖5)

線路穿越軍都山，設(shè)一個(gè)長隧方案，在景區(qū)內(nèi)隧道不露頭，隧道斷面形式采用雙洞單線形式［6］，隧道左線線位同短隧道群方案，右線隧道距左線隧道中線30 m，左線隧道長17.806 km，右線隧道長17.827 km。隧道內(nèi)設(shè)置4段縱坡，縱坡設(shè)置分別為:25‰、4.3‰、25‰、5.3‰。

針對這2個(gè)方案隧道采用不同斷面形式引起的工程投資、防災(zāi)救援、環(huán)境保護(hù)、運(yùn)營通風(fēng)、工程工期及文物保護(hù)等方面的差異進(jìn)行比較，見表2。

綜上所述，短隧道群在景區(qū)內(nèi)設(shè)置4個(gè)洞口，從環(huán)境保護(hù)角度，較長隧方案不利，但是短隧群在工程投資、施工工期方面具有較為明顯的優(yōu)勢，在其他比選條件相當(dāng)?shù)那疤嵯?，短隧群方案更適合本線的選線原則，故推薦短隧群方案。

圖4 短隧群方案平面布置示意

圖5 長隧道方案平面布置示意

表2 方案比較

5 結(jié)論與建議

通過某新建鐵路軍都山越嶺隧道方案的研究，對于位于特殊環(huán)境下的隧道線位，應(yīng)該在分析影響方案的各類因素基礎(chǔ)上，進(jìn)行多層次、多方案研究分析比選，為抉擇者提供充分的決策依據(jù)。方案研究應(yīng)首先分析所有可能的方案，在各可能方案中分析具有可比價(jià)值的方案，在可比方案的基礎(chǔ)上再進(jìn)行更深層次的比選，最終確定最優(yōu)設(shè)計(jì)方案。

隨著隧道修建技術(shù)的進(jìn)步及施工工藝的提高，技術(shù)條件已不是隧道選線的第一控制因素，在鐵路建設(shè)快速發(fā)展的今天，隧道選線不僅局限在地質(zhì)條件、技術(shù)條件和經(jīng)濟(jì)條件三大要素中統(tǒng)籌研究、綜合比選，而且要加入更多的人文因素，真正的體現(xiàn)鐵路建設(shè)中“以人為本”的理念，讓鐵路運(yùn)輸更好的為民服務(wù)。

［1］鐵路工程設(shè)計(jì)技術(shù)手冊(隧道)［M］.北京:中國鐵道出版社，1999.

［2］中華人民共和國鐵道部.TB10621—2009 高速鐵路設(shè)計(jì)規(guī)范(試行)［S］.北京:中國鐵道出版社，2009.

［3］白孝勇.京張城際鐵路八達(dá)嶺車站方案研究比選［J］.鐵道勘察，2010(3).

［4］鐵道部工程設(shè)計(jì)鑒定中心.高速鐵路隧道［M］.北京:中國鐵道出版社，2006.

［5］趙勇，唐國榮，倪光斌，等.我國高速鐵路隧道主要技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)和關(guān)鍵技術(shù)［J］.鐵道經(jīng)濟(jì)研究，2006(6):25-38.

［6］中華人民共和國國家標(biāo)準(zhǔn).爆破安全規(guī)程［M］.北京:中國標(biāo)準(zhǔn)出版社，2003.