蒙西華中鐵路西安嶺隧道隧址方案比選分析

劉小龍

(中鐵第四勘察設(shè)計院集團(tuán)有限公司，湖北武漢　430063)

Scheme Comparison Analysis of The Xi’an Ling tunnel for Coal Transport Corridor from Western Nei Monggol to Central China Region

LIU Xiaolong

蒙西華中鐵路西安嶺隧道隧址方案比選分析

劉小龍

(中鐵第四勘察設(shè)計院集團(tuán)有限公司，湖北武漢430063)

Scheme Comparison Analysis of The Xi’an Ling tunnel for Coal Transport Corridor from Western Nei Monggol to Central China Region

LIU Xiaolong

摘要對蒙西華中鐵路西安嶺隧道隧址方案進(jìn)行分析和探討，綜合線路長度及工程投資、工程地質(zhì)條件、壓覆礦、縱斷面條件、工程實施難易程度等影響因素，提出西安嶺隧道隧址宜采用大取直方案作為推薦方案的建議。

關(guān)鍵詞煤運通道隧址方案方案比選

蒙西至華中地區(qū)鐵路煤運通道地處我國中西部地區(qū)的過渡地段，起自內(nèi)蒙古自治區(qū)鄂爾多斯市浩勒報吉，途經(jīng)內(nèi)蒙古、陜西、山西、河南、湖北、湖南、江西省，終至江西省吉安市。

熊耳山是河南西部主要山脈之一，位于長江流域和黃河流域的分界嶺，西起盧氏縣，向東北綿延至伊川縣折向東，南接伏牛山系，北鄰崤山。西安嶺隧道位于蒙西至華中地區(qū)鐵路煤運通道的三門峽至荊門段，在盧氏縣境內(nèi)穿越熊耳山。

隧道區(qū)段主要巖層自北向南依次為石英二長巖、二云石英片巖、砂巖、板巖、含石英白云巖大理巖，二長花崗巖、含礫砂巖。隧道中部圍巖主要為下元古界云母石英片巖夾云母片巖、三疊系板巖、千枚狀板巖等，屬較軟巖和軟巖。該段圍巖埋深普遍在300 m以上，最大埋深達(dá)650 m，經(jīng)分析，有長約3.5 km地段的軟巖在高地應(yīng)力作用下易產(chǎn)生大變形，風(fēng)險較高。為此，西安嶺隧道應(yīng)采用斷面小、風(fēng)險相對較小的兩個單洞隧道方案。結(jié)合沿線礦產(chǎn)分布、線路順直性以及工程情況，研究了如下四個方案：大取直方案、直線隧道方案、曲線隧道方案和取直方案。

1方案研究

1.1　大取直方案

線路自比較起點盧氏站出站端引出，上跨三淅高速公路后折向東，下穿三淅高速公路至橫澗鄉(xiāng)喬溝口，以17.86 km隧道穿越熊耳山，在五里川毛坪附近沿331省道東南行至比較終點。線路長度31.719 km，橋隧總長27.345 km，橋隧比86.21%(方案示意如圖1)。

1.2　直線隧道方案

線路自比較起點盧氏站出站端引出，沿洛河南側(cè)西南行，跨三淅高速公路、淤泥河至雙槐樹鎮(zhèn)田家村，向南以14.836 km隧道穿越熊耳山，在五里川木路溝附近沿331省道東南行，至五里川鎮(zhèn)南坡小學(xué)附近到達(dá)方案比較終點。線路長度37.000 km，橋隧總長30.515 km，橋隧比82.47%。

1.3　曲線隧道方案

線路自直線隧道方案田家村附近引出，向南以15.752 km曲線隧道穿越熊耳山，在五里川毛坪附近沿331省道東南行至比較終點。線路長度36.222 km，橋隧總長30.841 km，橋隧比85.14%。

1.4　取直方案

線路自直線隧道方案田家村附近引出，向南以16.651 km隧道穿越熊耳山，在五里川毛坪附近沿331省道東南行至比較終點。線路長度35.572 km，橋隧總長30.557 km，橋隧比85.90%。

圖1　西安嶺隧道隧址方案示意

2方案比選

主要從以下四個方面綜合比較分析：(1)線路長度及工程投資方面；(2)工程地質(zhì)條件及壓覆礦方面；(3) 縱斷面條件方面；(4)工程實施難易程度方面。

2.1　線路長度及工程投資方面

從表1中可以看出，大取直方案線路長度最短，取直方案、曲線隧道方案次之，直線隧道方案線路最長；直線隧道方案較大取直方案線路長5.281 km，橋隧總長長3.17 km，但雙洞隧道長度短3.024 km，投資增加3.33億元；曲線隧道方案較大取直方案線路長4.503 km，橋隧總長長3.496 km，投資增加3.32億元；取直方案較大取直方案線路長3.853 km，橋隧總長長3.212 km，投資增加2.97億元。

2.2　工程地質(zhì)條件及壓覆礦方面

熊耳山地區(qū)斷層、褶皺方向多為東西向，與線路呈大角度相交，各方案地層巖性、地質(zhì)構(gòu)造、工程地質(zhì)與水文地質(zhì)條件均無本質(zhì)區(qū)別，地質(zhì)因素不控制方案的選擇。

本地區(qū)礦產(chǎn)資源豐富，尤其以金、鐵、銅、錳、鋅等多金屬礦為主，白云石、云母礦等亦有分布，多設(shè)置探礦權(quán)或規(guī)劃開采區(qū)，部分為采礦權(quán)，均為中小型礦藏，處于小規(guī)模開采階段。大取直方案穿越1處礦區(qū)(采礦權(quán))，直線隧道方案、曲線隧道方案、取直方案穿越3處礦區(qū)(1處采礦權(quán)，其他2處為探礦權(quán)或規(guī)劃區(qū))。

直線隧道方案在紅土坡附近有約0.7 km的陡坡路基，存在安全風(fēng)險；取直方案隧道進(jìn)口端(距進(jìn)口約1.5 km)有約500 m并行且下穿淤泥河谷，溝谷平常無水，該段最小埋深約60 m，圍巖為硬質(zhì)巖，較完整，僅局部噴出巖接觸帶處巖體較破碎，Ⅲ級，向進(jìn)口方向為下坡，地表水對隧道影響小，但設(shè)計時應(yīng)加強(qiáng)防排水措施。

表1　西安嶺隧道隧址方案比較

2.3　縱斷面條件方面

大取直、直線隧道、曲線隧道、取直各方案西安嶺隧道洞身出口段各有0.6 km、0.12 km、1 km、2.8 km的反坡，取直方案西安嶺隧道施工、運營排水條件相對較好。

2.4　工程實施難易程度方面

直線隧道方案西安嶺隧道長度為14 836 m，可采用單洞方案；人字坡方案西安嶺隧道長度為16 781 m，需采用雙洞方案。

受高地應(yīng)力及存在軟巖大變形風(fēng)險的制約，西安嶺隧道均需采用兩個單洞隧道方案，各方案工期基本相當(dāng)。

大取直方案輔助坑道7座8 974 m(無軌斜井4座7 355 m、平導(dǎo)1處900 m、通風(fēng)斜井2座719 m)。

曲線隧道方案輔助坑道4座6 639 m(無軌斜井2座3 219 m、有軌斜井2座3 420 m)。

取直方案輔助坑道4座6 877 m(無軌斜井1座1 437 m、有軌斜井3座5 440 m)。

3結(jié)束語

做為通道第二長隧道的西安嶺隧道是控制全線工期的重點工程，合理確定隧道位置不僅關(guān)系到工程投資及隧道施工的安全，而且關(guān)系到新的國家戰(zhàn)略運輸通道能否按期實施。

從工程投資、地質(zhì)條件、施工風(fēng)險、縱斷面條件、工程實施難易程度等方面對上述四個方案進(jìn)行了比較分析，推薦線路最短、投資最省，且穿越礦區(qū)最少的大取直方案。

參考文獻(xiàn)

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[2]中鐵第四勘察設(shè)計院集團(tuán)有限公司.新建鐵路蒙西至華中地區(qū)鐵路煤運通道工程三門峽至荊門段可行性研究 [R].武漢:中鐵第四勘察設(shè)計院集團(tuán)有限公司，2012

[3]肖紅波.蒙西至華中地區(qū)鐵路崤山隧道隧址方案研究[J].交通科技2013(2)

[4]劉小強(qiáng).蒙西至華中地區(qū)鐵路盧氏站址方案研究[J].建設(shè)科技2013(12)

中圖分類號：U212

文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A

文章編號：1672-7479(2015)03-0084-02

作者簡介：劉小龍(1982—)，男，2009年畢業(yè)于蘭州交通大學(xué)道路與鐵道工程專業(yè)，工程師。

收稿日期：2015-03-03