金甬鐵路新昌至溪口越嶺段線(xiàn)路方案研究

李 斌

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

1 概況

1.1 項(xiàng)目概況

金甬鐵路為設(shè)計(jì)行車(chē)速度160kg/h（預(yù)留200kg/h）的客貨共線(xiàn)鐵路，位于長(zhǎng)三角南翼浙江省中東部地區(qū)，線(xiàn)路東起東南沿海重要的港口城市、長(zhǎng)三角南翼經(jīng)濟(jì)文化中心、浙江省副省級(jí)城市寧波市，途經(jīng)紹興市，西至浙江省中西部中心城市金華市，新建正線(xiàn)長(zhǎng)度188.301km，橋隧比81.17%，主要經(jīng)過(guò)的地貌類(lèi)型有中低山、剝蝕丘陵、河流階地區(qū)和沖海積平原區(qū)。該項(xiàng)目的建設(shè)對(duì)加快寧波、舟山融入我國(guó)“一帶一路”經(jīng)濟(jì)發(fā)展戰(zhàn)略，推進(jìn)寧波-舟山港拓展中西部?jī)?nèi)陸腹地、縮短內(nèi)陸腹地出海通道時(shí)空距離具有重要意義。

1.2 越嶺段概況

新昌至溪口越嶺段隧道是全線(xiàn)的控制性工程，線(xiàn)路穿越區(qū)屬華南褶皺系，區(qū)內(nèi)華夏系地質(zhì)構(gòu)造較為發(fā)育，大致呈“多”字形展布。會(huì)稽山、四明山山脈橫亙其間，地形地貌復(fù)雜，溝谷深切，地勢(shì)起伏大，自然坡度15°～40°，地面標(biāo)高70～700m，植被發(fā)育，如圖1 所示。

圖1 越嶺段地形地貌

同時(shí)，線(xiàn)路穿越了國(guó)家一級(jí)保護(hù)動(dòng)物白頸長(zhǎng)尾雉斑竹保護(hù)區(qū)，且與在建欽寸水庫(kù)工程輸水隧洞交叉。

2 越嶺段線(xiàn)路方案研究

2.1 方案說(shuō)明

根據(jù)地形地質(zhì)條件，首先從線(xiàn)路走向順直角度出發(fā)，研究了雙洞單線(xiàn)隧道方案，左右線(xiàn)隧道長(zhǎng)度均達(dá)18.3km。考慮隧道長(zhǎng)度較長(zhǎng)，施工方法、施工組織、運(yùn)營(yíng)與防災(zāi)救援疏散工程較為復(fù)雜，工程投資較高等因素，研究了14.7km 的單洞雙線(xiàn)隧道方案。如圖2 所示。

圖2 線(xiàn)路方案

1）14.7km 單洞雙線(xiàn)隧道方案（方案Ⅰ）。線(xiàn)路自CK110+950 起，在嵊州金庭境內(nèi)先后跨甬金高速公路、上東江，折向東北于靈鶴村北進(jìn)洞穿四明山，于奉化溪口鎮(zhèn)西南塔下村出洞，后折向北沿山邊敷設(shè)，經(jīng)三石村、于西隅村跨甬金高速公路、剡江后，至比較終點(diǎn)CK132+900。比較范圍內(nèi)線(xiàn)路長(zhǎng)21.95km，雙線(xiàn)橋梁（特大、大橋梁）5 座2.704km，大于10km 隧道1 座，長(zhǎng)14729m；小于1km 隧道共5 座2.338km，橋隧比為90.1%。千石巖隧道為單洞雙線(xiàn)，長(zhǎng)14729m，隧道縱坡6613m 上坡，8116m 下坡。

2）18.3km 雙洞單線(xiàn)隧道方案（方案Ⅱ）。線(xiàn)路自CIK110+950 起，在嵊州金庭境內(nèi)先后跨甬金高速公路、上東江，后左右線(xiàn)分開(kāi)，折向東北于金蘭村南分別進(jìn)洞穿四明山，直至奉化溪口鎮(zhèn)西隅村南出洞，折向東先后跨甬金高速公路、剡江后，至比較終點(diǎn)CIK132+900。線(xiàn)路正線(xiàn)長(zhǎng)21.636km，雙線(xiàn)大橋1 座400m，單線(xiàn)特大橋2 座2849m，單線(xiàn)大橋828m；大于10km 單線(xiàn)隧道2 座，計(jì)36600m，小于1km 隧道共1 座577m，正線(xiàn)橋隧比為97.6%。千石巖隧道為雙洞單線(xiàn)，左線(xiàn)長(zhǎng)18275m，右線(xiàn)長(zhǎng)18325m；隧道縱坡左線(xiàn)6475m 上坡，11800m 下坡，右線(xiàn)6484m 上坡，11841m 下坡。

2.2 方案比選

1）從地形地質(zhì)條件分析。方案Ⅰ和方案Ⅱ線(xiàn)路距離50m～1600m，均位于四明山麓奉化市西部山區(qū)，CK113+295～CK116+960 段屬燕山晚期第二次侵入巖（νξγ53（2）），二長(zhǎng)花崗巖。全風(fēng)化，黃褐色、灰色，厚度約2～3m；強(qiáng)風(fēng)化，灰色，灰白色，厚度約5～8m；弱風(fēng)化，淺肉紅色，花崗結(jié)構(gòu)，塊狀構(gòu)造，主要礦物為石英、長(zhǎng)石及云母等，巖石新鮮較堅(jiān)硬。CK116+960～CK128+016段屬侏羅系侏羅系上統(tǒng)d段（J3d），侏羅系上統(tǒng)C-1 段凝灰?guī)r（J3C-1），侏羅系上統(tǒng)b 段中熔結(jié)凝灰?guī)r（J3b）侏羅系，巖性以玻屑凝灰?guī)r、熔結(jié)凝灰?guī)r、角礫玻屑凝灰?guī)r、凝灰角礫巖為主，局部夾含礫沉積凝灰?guī)r、凝灰質(zhì)砂巖、粉砂質(zhì)泥巖等，青灰色、灰色，凝灰狀結(jié)構(gòu)，塊狀構(gòu)造。

方案Ⅰ千石巖隧道各級(jí)圍巖長(zhǎng)度為Ⅱ級(jí)-11560m-78.4%，Ⅲ級(jí)-2440m-16.6%，Ⅳ級(jí)-510m-3.5%，Ⅴ級(jí)-219m-1.5%，地形地質(zhì)條件相對(duì)較好；方案Ⅱ千石巖隧道各級(jí)圍巖長(zhǎng)度為Ⅱ級(jí)-32940m-90%，Ⅲ級(jí)-1281m-3.5%，Ⅳ級(jí)-1427m-3.9%，Ⅴ級(jí)-952m-2.6%，隧道進(jìn)出口左右線(xiàn)計(jì)1000m 為淺埋，其中左線(xiàn)隧道出口約400m 淺埋偏壓嚴(yán)重，隧道進(jìn)出口局部存在少量危巖落石，進(jìn)出口地形地質(zhì)條件不佳。

2）從施工方法、施工組織要求分析。方案Ⅰ長(zhǎng)隧道結(jié)構(gòu)型式為單洞雙線(xiàn)，采用鉆爆法施工。根據(jù)《鐵路隧道防災(zāi)救援疏散工程設(shè)計(jì)規(guī)范》（TB10020-2012）中的相關(guān)要求，結(jié)合工期需要和隧道區(qū)地形地貌、工程水文地質(zhì)條件，本隧道共選擇3 座雙車(chē)道無(wú)軌運(yùn)輸斜井，斜井長(zhǎng)度共計(jì)4335m（平長(zhǎng)）。本隧道按進(jìn)口、出口、3 座斜井，共5 個(gè)工區(qū)8 個(gè)工作面組織施工，斜井工區(qū)采用I 級(jí)機(jī)械化配套施工方案，洞口施工準(zhǔn)備3 個(gè)月，主體工程貫通工期31 個(gè)月。隧道采用單洞雙線(xiàn)型式，洞內(nèi)施工通風(fēng)、出砟運(yùn)輸相對(duì)便利。

方案Ⅱ長(zhǎng)隧道結(jié)構(gòu)型式為雙洞單線(xiàn)，隧道采用鉆爆法施工。結(jié)合工期需要和隧道區(qū)地形地貌、工程水文地質(zhì)條件，本隧道共設(shè)置4 座雙車(chē)道無(wú)軌運(yùn)輸斜井，斜井長(zhǎng)度共計(jì)7800m（平長(zhǎng)）。本隧道按進(jìn)口、出口、4 座斜井，共6 個(gè)工區(qū)10 個(gè)工作面組織施工，斜井工區(qū)采用I 級(jí)機(jī)械化配套施工方案，洞口施工準(zhǔn)備3 個(gè)月；施工工期為33 個(gè)月。

3）從運(yùn)營(yíng)與防災(zāi)救援疏散工程設(shè)置需要分析。方案Ⅱ長(zhǎng)隧道是雙洞單線(xiàn)，新建兩座單線(xiàn)隧道，施工存在突水突泥風(fēng)險(xiǎn)段時(shí)，左右洞可以互為救援通道，有助于降低突水（泥）造成人員傷亡風(fēng)險(xiǎn)；左右洞可組成巷道式通風(fēng)，改善洞內(nèi)作業(yè)環(huán)境；運(yùn)營(yíng)期間左右洞互為救援逃生通道，無(wú)需另設(shè)緊急出口和避難所，利于鐵路營(yíng)運(yùn)期間疏散救援。

方案Ⅰ長(zhǎng)隧道是單洞雙線(xiàn)，通過(guò)以下設(shè)置能滿(mǎn)足隧道運(yùn)營(yíng)與防災(zāi)救援疏散需要：

（1）隧道施工完工后，高風(fēng)斜井、大巖坪斜井及龍塢斜井均設(shè)置為防災(zāi)救援疏散的避難所，按永久工程設(shè)計(jì)。避難所設(shè)機(jī)械加壓送風(fēng)系統(tǒng)，通過(guò)隔墻分隔為與正洞連接的氣閘間和連通地面出口的疏散通道（底部設(shè)等待區(qū)）。

（2）在隧道進(jìn)、出口和斜井井口設(shè)置疏散場(chǎng)坪，場(chǎng)坪面積各600m2，疏散道路等級(jí)標(biāo)準(zhǔn)不低于四級(jí)公路標(biāo)準(zhǔn)。

（3）避難所、緊急救援通道、疏散場(chǎng)坪內(nèi)設(shè)置防災(zāi)通風(fēng)、應(yīng)急照明、應(yīng)急通信等相關(guān)設(shè)施。

4）從與保護(hù)區(qū)及相關(guān)工程相互影響分析。國(guó)家一級(jí)保護(hù)動(dòng)物白頸長(zhǎng)尾雉斑竹保護(hù)區(qū)位于四明山麓奉化市西部山區(qū)斑竹左溪坑，東經(jīng)121℃，北緯29.8°，東西長(zhǎng)約8300m，南北寬約4700m，面積31665 畝；方案Ⅰ穿越該保護(hù)區(qū)的南部一角，千石巖隧道洞身范圍內(nèi)長(zhǎng)度2100m，大巖坪斜井740m 長(zhǎng)在該保護(hù)區(qū)范圍中，但斜井口及其余斜井均在保護(hù)區(qū)外。方案Ⅱ線(xiàn)路取直北移，左右線(xiàn)中穿保護(hù)區(qū)，隧道洞身在保護(hù)小區(qū)范圍內(nèi)長(zhǎng)度達(dá)7220m。

方案Ⅰ線(xiàn)路與欽寸水庫(kù)輸水隧洞工程交叉處本線(xiàn)里程CK125+835，隧道軌面高程88.933m，輸水隧洞里程輸20+947.68，隧洞設(shè)計(jì)襯后洞底高程52.826m，兩隧洞相交處高差凈距為（88.933-3）-（52.826+3.8）=29.307m，平面夾角為39°，高差較大，施工時(shí)采取相應(yīng)措施后，相互影響較小。

方案Ⅱ線(xiàn)路與欽寸水庫(kù)輸水隧洞工程交叉處本線(xiàn)里程CIK128+305，隧道軌面高程71.039m，輸水隧洞里程輸23+879.604，隧洞設(shè)計(jì)襯后洞底高程55.28m，兩隧洞相交處高差凈距為（71.039-3）-（55.28+3.8）=8.959m，平面夾角為30°，高差較小，鐵路施工時(shí)對(duì)已建輸水隧洞影響較大，需加固輸水隧洞襯砌、鐵路施工局部段落需控制爆破。

5）工程投資分析。方案Ⅱ較方案Ⅰ雖線(xiàn)路取直、正線(xiàn)長(zhǎng)度短314m，拆遷減少1.38 萬(wàn)m2，但線(xiàn)路為雙洞單線(xiàn)，雙單線(xiàn)橋梁、隧道長(zhǎng)度、斜井長(zhǎng)增幅加大，主要工程投資增加3.46 億元。各方案主要工程數(shù)量與投資比較見(jiàn)表1。

表1 金庭至溪口長(zhǎng)隧道方案主要工程數(shù)量與投資比較表

2.3 推薦意見(jiàn)

兩方案長(zhǎng)隧道地質(zhì)條件相當(dāng)，但方案Ⅱ長(zhǎng)隧道進(jìn)出口兩端地形條件不利，雖正線(xiàn)長(zhǎng)度縮短314m，但雙洞單線(xiàn)投資增加3.46 億元，投資增加較大，方案Ⅰ在采取工程措施后能夠滿(mǎn)足運(yùn)營(yíng)及防災(zāi)救援疏散工程相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，且方案對(duì)白頸長(zhǎng)尾雉斑竹保護(hù)區(qū)和欽寸水庫(kù)輸水隧洞工程影響較小，投資較省，故新昌至溪口段長(zhǎng)隧道方案推薦14.7km 單洞雙線(xiàn)隧道方案（方案Ⅰ）。

3 結(jié)論

綜合考慮地形地質(zhì)條件、施工方法和施工組織要求、運(yùn)營(yíng)與防災(zāi)救援疏散工程設(shè)置需要、與保護(hù)區(qū)及相關(guān)工程相互影響，及工程投資等因素，對(duì)金甬鐵路新昌至溪口越嶺段線(xiàn)路方案進(jìn)行了比選，根據(jù)比選結(jié)果推薦14.7km 單洞雙線(xiàn)隧道方案。