西青茶鐵路青海南山越嶺線路方案研究

文 / 胡凱健

簡介

背景介紹

新建西寧至青海湖至茶卡鐵路位于青海省東、中部地區(qū)。本項目主要承擔(dān)青海湖、茶卡鹽湖等景區(qū)的旅游客流，以及沿線城鎮(zhèn)居民出行需求，同時兼顧部分青藏地區(qū)對外的通道客流，集旅游服務(wù)、城際出行、通道補(bǔ)強(qiáng)等運(yùn)輸功能于一體的高標(biāo)準(zhǔn)快速客運(yùn)鐵路。

青海南山越嶺段線路概況

本段線路在共和盆地設(shè)共和站，翻越青海南山，至青海湖盆地設(shè)青海湖南站。共和站設(shè)計標(biāo)高3305m，青海湖南站設(shè)計標(biāo)高3348m，山體中部夏拉曲海拔約3407m，越嶺首先需爬升至夏拉曲，而后下降至青海湖南岸。

青海湖南山亦稱庫庫諾爾嶺，為祁連山系東南支脈，嶺脊北西走向，呈西寬東窄楔形展布，海拔高度在3800m，最高峰塔溫高達(dá)4590m，為青海湖盆地與共和盆地的界山。南坡陡峻，北坡平緩，南坡基巖裸露，北坡被殘坡積物覆蓋，山頂呈饅頭形和渾圓狀。溝谷侵蝕切割較強(qiáng)烈，多呈“V”字型溝谷。山體中部夏拉曲河谷區(qū)自然縱坡接近30‰，河谷兩側(cè)發(fā)育有非活動斷裂帶及冰磧層、湖積層段落等地質(zhì)問題。

綜合分析區(qū)域地形特點(diǎn)以及共和站、青海湖南站設(shè)站條件等因素，可供本項目選擇的越嶺埡口單一，即恰江公路（S201）所在的夏拉曲埡口。

本次比選針對青海湖南站站位選擇、越嶺隧道設(shè)置條件及線路坡度等因素研究了比選了13.7km隧道越嶺方案、8.3km隧道越嶺方案、9.6km隧道越嶺方案。方案示意圖詳見圖1。

青海南山越嶺段線路方案比選

方案說明

1. 13.7km隧道越嶺方案

線路自比較起點(diǎn)哈夏附近引出，以隧道形式取直布線至青海南山北側(cè)東攔貢瑪出隧道折向西布線，至方案比較終點(diǎn)青海湖南站。該方案青海南山越嶺隧道長度13.7km，隧道最大埋深480m。

2. 8.3km隧道越嶺方案

線路自比較起點(diǎn)哈夏附近引出，以短隧道形式沿恰江公路布線，于夏拉水庫北側(cè)設(shè)夏拉越行站，出站后上跨恰江公路，于縣道西側(cè)進(jìn)入隧道折向北布線至方案比較終點(diǎn)青海湖南站。該方案青海南山越嶺隧道長度8.3km，隧道最大埋深502m。

3. 9.6km隧道越嶺方案

線路自比較起點(diǎn)哈夏附近引出，以短隧道形式沿恰江公路布線，隧道于曲勒溝口短暫出露后繼續(xù)以隧道形式布線至方案比較終點(diǎn)青海湖南站。該方案青海南山越嶺隧道長度9.6km，隧道最大埋深573m。

多因素方案比選

1.從工程地質(zhì)條件分析

三方案通過的地層巖性主要為第四系中更新統(tǒng)冰積粉土及碎石類土，第三系泥巖夾砂巖，石炭系中下統(tǒng)片巖、片麻巖及混合巖等。在地層巖性方面各方案基本無異。

三方案均通過斷裂宗務(wù)隆-青海南山斷裂（F2）及溝后斷裂（f3），斷帶寬度30～100m，斷帶物質(zhì)主要為壓碎巖及斷層角礫。三方案主要以路基、橋梁形式通過，斷裂構(gòu)造對方案影響均較小。

區(qū)域內(nèi)不良地質(zhì)主要為巖溶、危巖落石及高地應(yīng)力。其中。巖溶、危巖落石發(fā)育程度較低，且選線過程中注意繞避，對各方案工程影響均不大。高地應(yīng)力問題隨著各方案主越嶺隧道最大埋深的不同而有所差異，總體而言，13.7km隧道越嶺方案隧道最大埋深相對較淺，高地應(yīng)力對工程的影響最??；另外兩個方案隧道最大埋深基本相當(dāng)，高地應(yīng)力對工程的影響程度基本相當(dāng)。

此外，8.3km隧道越嶺方案隧道進(jìn)口段以明線工程通過第四系湖積層覆蓋層，鉆孔揭示有承壓水發(fā)育，該方案受地下水影響較大。其他兩個方案無該類地質(zhì)問題。

2.從工程設(shè)置條件分析

13.7km隧道越嶺方案線路走行于夏拉曲東側(cè)，不在夏拉曲出露，隧道內(nèi)設(shè)人字坡，隧道最大埋深480m。大部分線路走行于山體較厚區(qū)域，需設(shè)置3座斜井，總長約4.81km，最長斜井約1.7km，輔助坑道條件較差。

8.3km隧道越嶺方案靠近恰江公路布線，在夏拉曲出露并設(shè)置約3.2km明線工程，越嶺主隧道長度顯著縮短，隧道出口段下穿地勢較高的山體，隧道最大埋深502m。僅需設(shè)置2座斜井，總長約3.0km，最長斜井約1.7km，輔助坑道條件較優(yōu)。

9.6km隧道越嶺方案在夏拉曲出露并設(shè)置約0.9km明線工程，主越嶺隧道長度有所縮短，隧道出口段下穿地勢較高的山體，隧道最大埋深562m。需設(shè)置2座斜井，總長約3.56km，最長斜井約2.1km，輔助坑道條件較差。

綜上，13.7km隧道越嶺方案隧道內(nèi)設(shè)“人”字坡且隧道最大埋深最小，隧道施工條件及運(yùn)營期排水條件較優(yōu)，但該方案斜井設(shè)置工程量最大；另外兩個方案隧道內(nèi)均設(shè)單面坡，且隧道埋深有所增大，但斜井工程量相對較小。三個方案工程設(shè)置條件基本相當(dāng)。

3.從坡度使用及行車條件分析

13.7km隧道越嶺方案坡度靈活，使用20‰的足坡即可適應(yīng)地形。8.3km隧道越嶺方案、9.6km隧道越嶺方案由于隧道出露需克服高程，坡度緊張均需使用30‰坡度。各方案坡度使用情況詳見表1。

綜上，13.7km隧道越嶺方案采用的最大坡度相對最小為20‰，且最大坡度使用段落最短，縱斷面坡度平緩，行車條件良好，有利于提高列車行駛速度以及節(jié)約能源。

4. 從線路條件及工程投資分析

三越嶺方案工程經(jīng)濟(jì)比較表見表2。

由表2可知，13.7km隧道越嶺方案雖主越嶺隧道較長，輔助坑道設(shè)置較多，但該方案線路長度最短、隧道圍巖條件最優(yōu)。其余兩方案線路均有所展長，隧道圍巖條件差；明線工程段落受地下水位影響，地基處理工程較大，導(dǎo)致投資增加?？傮w而言，13.7km隧道越嶺方案投資最為節(jié)省，分別較8.3km隧道越嶺方案、9.6km隧道越嶺方案節(jié)省投資3359萬元、2036萬元。

結(jié)語

13.7km隧道越嶺方案雖越嶺隧道長度較長，輔助坑道較多，但該方案線路短直，工程地質(zhì)條件好，隧道內(nèi)設(shè)“人”字坡、利于施工及運(yùn)營期排水，縱坡平緩、行車條件好，投資節(jié)省。因此，推薦采用13.7km隧道越嶺方案。