太行山特长隧道设计方案的研究

Ｖｏ１．３２　Ｎｏ．８　２　０　０　６年４月　第３２卷第８期　山　西　建　筑　ＳＨＡＮＸＩ　ＡＲＣＨＩＴＥＣＴＵＲＥ　Ａｏｒ．２００６　－２８３・　文章编号：１００９　６８２５（２００６）０８　０２８３　０２　太行山特长隧道设计方案的研究　朱国伟　摘要：通过石太客运专线越太行山特长隧道与中长隧道方案、单洞双线与双洞单线隧道方案、隧道施工方案及隧道辅　助坑道方案的比选，介绍了太行山特长隧道设计方案的选择情况。　关键词：太行山隧道，方案，设计　中图分类号：Ｕ４５２　文献标识码：Ａ　１太行山隧道概况　长５　１００　ｍ。　太行山隧道位于石太客运专线并陉北车站和阳泉北车站之　隧道进出口多覆盖新黄土和老黄土，洞身基本为沉积岩，并　间，是本线的重点控制工程，隧道最大埋深５００　ｍ，设计为双洞单线　以灰岩为主，岩溶发育，隧道地质条件整体比长隧道方案差。　隧道，两线线间距３５　ＩＴＩ。隧道左线长２７　８３９　ｍ，右线长２７　８４８　ｍ；　由于南峪车站、巨城车站进入本方案的隧道内，如果采用四　共设置了９个施工斜井，总长１１．１２　ｋｒｎ。太行山隧道位于直线　线隧道，隧道的跨度为２４．２　ｍ，采用单跨断面结构形式技术难度　上，左、右线隧道的纵向设计坡度基本一致，进口段长９５　ｍ的坡　高、圬工数量大；车站内的隧道采用双线双连拱的衬砌断面形式，　度为１３．４‰的上坡、出口段长５９４　ｍ的坡度为６‰的上坡，其余　考虑到中隔墙的厚度及满足断面净空面积的要求，正线线问距至　部分均位于１４．３‰的上坡。太行山隧道是目前我国最长的铁路　少９　ｍ，由此受南峪车站、巨城车站影响的线路范围分别为　山岭隧道，长度居亚洲第一，世界第四，于２００５年６月开工建设。　２０．３　ｋｍ，１８．４　ｋｍ。本方案中的巨城车站、南峪车站的道岔设在　２越太行山特长、中长隧道方案比选　桥上，从而造成需要设置道岔梁的问题，而目前对高速铁路道岔　梁的设计尚处在研究阶段。　２．１越太行山隧道方案　越太行山短隧道方案的桥隧比例为７５．８％，没有重点工程，　本方案自鹿泉站沿既有线向南，在曹坊公社折向西，经上安、　但技术难度大的工程较多，本方案的工程造价为６４．７４亿元。　岩峰，跨冶河后折向西北，经库隆峰、小寨后向西，经米汤崖、孤山　２．３结论　至方案终点盂县。　越太行山隧道方案比短隧道方案线路短１４．２６３　ｋｍ，总投资　本方案线路长７９．３０７　ｋｍ，基本为桥隧相连，其中隧道１１座，　省３．０７亿元，运营费节省７　３９０万元／年，特长隧道方案中长度　隧道双延米全长５３．２９　ｋｍ，隧道长度占线路总长的７２．７％，其中　２７．８　ｋｍ的太行山隧道的运营通风及防灾救援技术难题通过专　特长隧道２座，太行山隧道２７．８　ｋｍ，南梁隧道１１．５　ｋｍ桥梁１３　题研究可以解决；而中长隧道方案中有因设站而引起的高速铁路　座，总长１２　７６０双延米，桥梁长度占线路总长的１７％。　道岔粱等基础技术难题目前尚无成功经验。　本方案地形陡峻，地势高，岩性以沉积岩灰岩为主，局部深层　因此推荐长隧道方案作为贯通方案。　有岩浆岩下伏，井陉地区有变质砂岩和片麻岩，地下水较发育。　太行山隧道与南梁特长隧道的地质条件较好，Ⅱ，Ⅲ级围岩长度　３太行山隧道双洞单线与单洞双线隧道方案比选　占隧道长度的８０％，局部岩溶、岩爆、构造带以及膨胀性地层等　太行山隧道长２７．８　ｋｍ，在选择单洞双线隧道方案还是双洞　不良地质，根据目前国内长大隧道的设计与施工水平，通过采取　单线隧道方案时，从施工、运营通风、防灾救援、工程投资等方面　有针对性的设计方案和施工措施，太行山隧道是能够顺利按期完　进行了综合比选。其技术、经济比较见表１。　成的。　裹１　单洞双线和双洞单线隧道比较裹　对于太行山隧道的运营环境通风和防灾救援问题，可以调研　指标　单洞双线隧道　双洞单线隧道　和借鉴国、内外特长隧道的运营现状，立足于客运专线特长隧道　两端接线条件　好　稍差　施工进度　稍慢　快　运营通风和防灾救援的科研攻关是可以解决的。　施工技术难度　大　小　越太行山长隧道方案的桥隧比例为８９．７％，有长度２７．８　ｋｍ　施工工期　工期长一　工期相对较短　的太行山隧道，工程造价约６１．６７亿元。　空气阻力及　阻塞比小（０．１１３），空气动力　阻塞比大（０．１７２），设横通道　瞬变压力　学效应较小　可减少列车阻力但效果不如　２．２越太行山中长隧道方案　前者好，且压力变化频繁　本方案白鹿泉站沿既有线向南，在曹坊公社折向西，经上安　运营通风　上行、下行方向列车在同一隧　道内，难以利用活塞风，运营　可以充分利用活塞风，运营环　岩峰，跨冶河后折向南，过井陉、跨郝西河、南张村后折向西，再经　成本加大境通风较易解决。通风费用低　。　郝家窑、马垴后跨绵河后折向西，经地都、上董寨、龙门垴后折向　西北后沿温河行进至方案终点盂县。　其他事故当洞内发生列车脱轨、火灾或　当一条隧道发生事故时，可以　防灾救援　路的运营，可能会影响两条线　保证另一条线路的运营，同时　本方案线路长９３．５７　ｋｍ，共有隧道２７座，隧道金长５１　ｋｍ，　不利，对人员疏散、救援　两橱互为疏散通道，救援有　隧道长度占线路总长的５４．５％，其中长隧道５座，北小西庄隧道　疏散救援通道时，需增加投资　。如采用贯通平导做为　利，符合消防要求　长９．８９　ｋｒｎ，为该段最长隧道；共有桥梁３１座，总长１９　０１０双延　工程造价　投资低　投资相对较高　米，桥梁长度占线路总长的２１．３％，其中高度大于５０ｍ的桥４座，　通过上面的比较，单洞双线隧道方案较双洞单线隧道优点是　收稿日期：２００５．１０．２９　作者简介：朱国伟（１９７１．），男，工程师，铁道第三勘察设计院城交分院，天津３００２５１　维普资讯 http://www.cqvip.com

・．　　２　８４　・　２　０３２．　　０　卷　６　４年月　　智　山　西　建　筑’　两端接线条件好、空气动力学效应小、投资低，但具有运营通风困　因此，从经济角度分析，采用ＴＢＭ施工明显是不经济的。　难、防灾救援不利、施工难度较大等不利条件，因此太行山隧道推　４．５结论　荐采用双洞单线隧道方案。　综合地质条件、衬砌断面适应性、隧道技术和经济等方面进　４太行山隧道施工方案比选　行分析，太行山隧道工程不可以有效利用国内现有ｗｉｎｈ　ｎ粥８０Ｅ　太行山隧道进行了钻爆法施工和采用国内现有的ＷｉｒｔｈＴＢ８８０　进行施工。因此，太行山隧道施工不采用　ｒＢＭ法施工，推荐采用　施工法进行了方案比较。　钻爆法施工。　４．１地质条件　５太行山隧道辅助坑道方案比选　太行山隧道走行于娘子关一坪夹坳边缘起带北缘及沾尚乡　５．１　太行山隧道辅助坑道的选择原则　一武乡一阳城北北东向褶带的交集复合部位。隧道进口至交口　太行山隧道为了能够满足总工期４年的要求，结合隧道长　一带为中低山区，地势陡峭挺拔，坡陡谷沟，沟谷深切，主要发育　度、地形、工程地质、水文地质等条件，同时考虑运营环境通风、防　了奥陶系至寒武系的白云岩、灰岩及泥灰岩，薄至中厚层状，地质　灾通风及防灾救援，安全疏散的需要，综合选择设置辅助坑道。　分析该段碳酸盐岩地层有岩溶发育。交口至隧道出口位于盂县　辅助坑道的方案比选原则上首先选择横洞；其次为平行导坑　一寿阳盆地的北部边缘部位，区内发育了石炭系中统的灰岩、泥　及斜井；在斜井的运输方式的选择上，优先选择尤轨运输，充分发　灰岩及膏溶角砾岩，其中膏溶角砾岩具弱～中等膨胀性，隧道整　挥大型机械配套施工的能力，无轨运输的井身倾角不大于８。，每　体围岩分级Ⅱ级～Ｖ级。隧道地下水类型主要有第四系孔隙潜　间隔２５０　ｍ设错车平台；有轨运输的井身倾角尽量控制在２５。以　水、碳酸盐岩岩溶水和基岩裂隙水。　内，斜井的长度一般不宜大于７００　ｍ；一般情况下不选择竖井。　从太行山隧道特长隧道的地质条件分析，太行山隧道出口段　５．２方案比选　不适宜采用Ｗｉｒｔｈ　Ｉ、磷８Ｏ施工。　５．２．１太行山隧道辅助坑道方式的比选　４．２衬砌断面适应性分析　太行山隧道在辅助坑道的选择过程中考虑到其经济性，采用　Ｗｉｒｔｈ１髑８ｏ开挖的隧道８．８　ｍ宽度虽能满足限界宽度要求，　的辅助坑道长度一般不超过所承担正洞施工长度的一半。　但其开挖净高与本线单线断面的设计要求最大差值为２．３５　ｍ，需　太行山隧道进口段附近有设置横洞的条件，但横洞比较长、　局部扩挖，扩挖面积２６．２３　ｎ１２。　交通不便、施工条件；与大瑶山隧道、秦岭隧道和乌鞘岭隧道等越　由于采用Ｗｉｒｔｈ］ｒＥｊ８８０Ｅ开挖后的断面不能满足隧道内轮廓的　岭特长隧道不同，太行山隧道并不是严格意义上的越岭隧道，采　要求，还需采用钻爆法进行局部扩挖，由于采用不Ｉ司的工法，势必　用了一次修建两条单线隧道的方案，如果采用平行导坑方案，从　造成施工作业的严重干扰，降低了进度同时也要增加圬工数量。　经济角度方面考虑不合理；结合太行山隧道的地形条件，太行山　因此，从衬砌断面的适应性分析，ＷｉｒｔｈＴＢ８８０Ｅ开挖后的断　隧道施工斜井条件较好；由于竖井的投资大、施工比较危险，因此　面不满足太行山隧道断面开挖轮廓要求。　太行山隧道没有选择竖井作为辅助坑道。　４．３高速铁路隧道空气动力学方面分析　裹２太行山　隧道施工斜井参数裹　随着铁路不断向高速方向发展，隧道断面也为了有效地缓解　斜井名称　斜井与正洞　平面长　斜井长度　井身倾角　平面夹角　运输方式　备注　空气动力学效应和优化隧道衬砌受力特征而趋向于设计为接近　交汇里程　度／ｍ　（。）　（。）　岢坪斜井　Ｉ］Ｉ＜７３＋２００．６７２　ｌ　０８７　ｌ　０９３　ｌ８　５＋９８　４４　５　无轨运输　１号　圆形的结构，而采用Ｗｉｒｔ　ｒＢ８８０Ｅ开挖后为尽量利用开挖轮廓及　咀子上斜井　ＤＩ（７５＋８００　８９９　１　６９０　１　７００　２４　６　Ｉｌ　３５　０　无轨运输　２号　避免二次扩挖时对洞室产生的扰动，需要进行下部加深，扩挖后　坪上斜并　Ⅸ（７８＋８Ｏ１．１７１　１　５０１　１　５０９　８１　６　０６　６３　８　无轨运辅　３号　庄子Ｌ斜井　右蚴＋９０１　３６８　１　６６０　ｌ　６７３　５６　７　２Ｏ　３９　０　尤轨运输　４号　衬砌断面将成为直墙式，这样既不利于有效缓解空气动力学效　岭西岩斜井　４＋ｌ００　２　０４０　２　０５４　８４　６．７２　３８　０　无轨运输　５号　应，也不利于衬砌结构的受力。　朱庄斜井　【　９＋３Ｏｌ＋９９４　ｌ　６４５　１　６５４　４７　５　９９　３４．９　无轨运输　６号　西山头斜井　ＤＫ８９＋１８０　３６０　３８ｌ　０８　ｌ８．４３　４０　０　有轨运输　７主井　因此，从隧道高速铁路隧道空气动力学分析，采用ＷｋｔｈＴＢ８８０Ｅ　３６０　３８１．Ｏ８　１８　４３　４０　０　有轨运输　７副井　施工是不利的。　井沟斜井　【　（９０＋３２０　８００　８０５　７３　６　６７　４３．【Ｊ　无轨运输　８直联　洪塘村斜井　Ｉ邶４＋２００　４６８　４６９　５２　４　５５　４２　１）　无轨运输　９号　４．４从经济角度分析　５．２．２太行山隧道施工斜井方案的比选　采用ＷｉｒｔｈＴＢ８８０Ｅ施工时，由于设备拆分后仍为超重大件，　１）太行山隧道的地形条件；２）太行山隧道的地质概况；３）太　需要专门的大件运输车辆进行运输，对沿线道路的桥梁进行必要　行山隧道的平面条件；４）施工便道引入、弃碴条件；５）太行山隧道　的加固，并对引入的便道进行拓宽处理。ＷｉｒｔｈＴＢ８８０Ｅ组装场地　施工斜井的情况。　也需要硬化处理，并需要配备大吨位的桥式吊车，ｗｉｒｔｈＴＢ８８０Ｅ　通过比选，太行山隧道最终采用了９座施工斜井。斜井参数　施工完成后还需修建专门的拆卸洞室进行ＷｉｒｔｈＴＢ８８０Ｅ的洞内　见表２。　拆卸。因此除开挖隧道外，需要增加的ｆ￥ｌ￣，－ｔ工程费用很大。在不　参考文献：　考虑ｗｉｒｔｈＴＢ８８０Ｅ本身的机械折旧费用的情况下，根据目前的施　［１］ＴＢ　１０１０９—９５，铁路隧道辅助坑道技术规范［ｓ］．　工费用计算办法，采用ＷｉｒｔｈＴＢ８８０Ｅ施工费用较钻爆法施工高　［２］ＴＢ　１００３—２００５，铁路隧道设计规范［Ｓ］．　４０％。而钻爆法施工便道可灵活引入，临时工程费用小。　Ｄｅｓｉｇｎ　ｓｃｈｅｍｅ　ｒｅｓｅａｒｃｈ　ｏｆ　Ｔａｉｈａｎｇ　Ｍｏｕｎｔａｉｎ　ｌｏｎｇ　ｔｕｎｎｅｌ　ＺＨＵＧｕｏ－ｗｅｉ　Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｈｉｓ　ａｒｔｉｃｌｅ　ｉｎｔｒｃ￣ｌｕｃｅ　ｔｈｅ　ｄｅｓｉｇｎ，ｓｃｈｅｍｅ　ｏｆ　ｔｈｅ　ＴａｉＨａｎｇ　Ｍｏｕｎｔａｉｎ　ｓｕｐｅｒ　ｌｏｎｇ　ｔｕｎｎｅｌ　ｉｎ　ｔｈｅ　Ｓｈｉｊｉａｚｈｕａｎｇ　ｔｏ　Ｔａｉｙａｎ　ｐａｓｓｅｎｇｅｒ　ｓｐｅｃｉａｌ　ｌｉｎｅ，ｄｅｔａｉｌｉｎｇ　ｔｈｅ　ｓｏ：ｈｅｉｎｅ　ｃｏｍｍｒｉ￣ｏｎ　ｏｆ　ｓｕｐｅｒ　ｌｏｎｇ　ｔｕｎｎｅｌ　ｔｈｒｏｕｇｈ　ＴａｉＨａｎｇ　Ｍｏｕｎｔａｉｎ　ｓｃｈｅｍｅ　ｗｉｔｈ　ｍｅｄｉｕｍ　ｔｕｎｎｅｌ　ｓｃｈｅｍｅ，ｏｎｅ　ｈｏｌｅ　ｄｏｕｂｌｅ　Ｉｉｎｅｓ　ｓｃｈｅｍｅ　ｗｉｔｈ　ｔｗｏ　ｈｏｌｅｓ　ｏｎｅ　ｌｉｎｅ　ｓｃｈｅｍｅ，ｔｕｎｎｅｌ　ｃｏｎｓｔｒｕｅｔｋｍ　ｓｃｈｅｍｅ　ｗｉｔｈ　ｓｅｒｖｉｃｅ　ｇａｌｌｅｒｙ　Ｎｃｈｅｍｅ．　Ｋｅｙ　ｗｏｒｄｓ：Ｔａｉｈａｎｇ　Ｍｏｕｎｔａｉｎ　ｔｕｎｎｅｌ，ｓｃｈｅｍｅ，ｄｅｓｉｇｎ　

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桥身采用独塔斜拉桥形式。八棱形的巨大桥墩在V形峡谷底部拔地而起，至152米高空开始向两边延伸桥面。通过两端的特长隧道伸入绝壁之中，主墩至桥面以上变为50米的矮塔。塔顶部26对斜拉索，连接支撑整个桥面。地位与功能：在同类桥型中居亚洲第一，世界第二。为考虑建成后的维修保养及旅游开发，大桥北面...

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虹梯关特长隧道13100米。虹梯关隧道全长13.1公里，位于山西省平顺县虹梯关乡东出河南的晋豫古商道上，虹梯二字由古道上的五十四盘立陡的之字形人工石梯得名，从山底仰望，山道如虹，故名。虹梯关公路隧道左，右线长度分别为13.122km和13.098km，是横穿 太行山 脉的最长隧道。全国最长隧道 陕西...