刘小龙

(中铁第四勘察设计院集团有限公司，湖北武汉　430063)

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

LIU Xiaolong

蒙西华中铁路西安岭隧道隧址方案比选分析

刘小龙

(中铁第四勘察设计院集团有限公司，湖北武汉430063)

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

LIU Xiaolong

摘要对蒙西华中铁路西安岭隧道隧址方案进行分析和探讨，综合线路长度及工程投资、工程地质条件、压覆矿、纵断面条件、工程实施难易程度等影响因素，提出西安岭隧道隧址宜采用大取直方案作为推荐方案的建议。

关键词煤运通道隧址方案方案比选

蒙西至华中地区铁路煤运通道地处我国中西部地区的过渡地段，起自内蒙古自治区鄂尔多斯市浩勒报吉，途经内蒙古、陕西、山西、河南、湖北、湖南、江西省，终至江西省吉安市。

熊耳山是河南西部主要山脉之一，位于长江流域和黄河流域的分界岭，西起卢氏县，向东北绵延至伊川县折向东，南接伏牛山系，北邻崤山。西安岭隧道位于蒙西至华中地区铁路煤运通道的三门峡至荆门段，在卢氏县境内穿越熊耳山。

隧道区段主要岩层自北向南依次为石英二长岩、二云石英片岩、砂岩、板岩、含石英白云岩大理岩，二长花岗岩、含砾砂岩。隧道中部围岩主要为下元古界云母石英片岩夹云母片岩、三叠系板岩、千枚状板岩等，属较软岩和软岩。该段围岩埋深普遍在300 m以上，最大埋深达650 m，经分析，有长约3.5 km地段的软岩在高地应力作用下易产生大变形，风险较高。为此，西安岭隧道应采用断面小、风险相对较小的两个单洞隧道方案。结合沿线矿产分布、线路顺直性以及工程情况，研究了如下四个方案：大取直方案、直线隧道方案、曲线隧道方案和取直方案。

1方案研究

1.1　大取直方案

线路自比较起点卢氏站出站端引出，上跨三淅高速公路后折向东，下穿三淅高速公路至横涧乡乔沟口，以17.86 km隧道穿越熊耳山，在五里川毛坪附近沿331省道东南行至比较终点。线路长度31.719 km，桥隧总长27.345 km，桥隧比86.21%(方案示意如图1)。

1.2　直线隧道方案

线路自比较起点卢氏站出站端引出，沿洛河南侧西南行，跨三淅高速公路、淤泥河至双槐树镇田家村，向南以14.836 km隧道穿越熊耳山，在五里川木路沟附近沿331省道东南行，至五里川镇南坡小学附近到达方案比较终点。线路长度37.000 km，桥隧总长30.515 km，桥隧比82.47%。

1.3　曲线隧道方案

线路自直线隧道方案田家村附近引出，向南以15.752 km曲线隧道穿越熊耳山，在五里川毛坪附近沿331省道东南行至比较终点。线路长度36.222 km，桥隧总长30.841 km，桥隧比85.14%。

1.4　取直方案

线路自直线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省道东南行至比较终点。线路长度35.572 km，桥隧总长30.557 km，桥隧比85.90%。

图1　西安岭隧道隧址方案示意

2方案比选

主要从以下四个方面综合比较分析：(1)线路长度及工程投资方面；(2)工程地质条件及压覆矿方面；(3) 纵断面条件方面；(4)工程实施难易程度方面。

2.1　线路长度及工程投资方面

从表1中可以看出，大取直方案线路长度最短，取直方案、曲线隧道方案次之，直线隧道方案线路最长；直线隧道方案较大取直方案线路长5.281 km，桥隧总长长3.17 km，但双洞隧道长度短3.024 km，投资增加3.33亿元；曲线隧道方案较大取直方案线路长4.503 km，桥隧总长长3.496 km，投资增加3.32亿元；取直方案较大取直方案线路长3.853 km，桥隧总长长3.212 km，投资增加2.97亿元。

2.2　工程地质条件及压覆矿方面

熊耳山地区断层、褶皱方向多为东西向，与线路呈大角度相交，各方案地层岩性、地质构造、工程地质与水文地质条件均无本质区别，地质因素不控制方案的选择。

本地区矿产资源丰富，尤其以金、铁、铜、锰、锌等多金属矿为主，白云石、云母矿等亦有分布，多设置探矿权或规划开采区，部分为采矿权，均为中小型矿藏，处于小规模开采阶段。大取直方案穿越1处矿区(采矿权)，直线隧道方案、曲线隧道方案、取直方案穿越3处矿区(1处采矿权，其他2处为探矿权或规划区)。

直线隧道方案在红土坡附近有约0.7 km的陡坡路基，存在安全风险；取直方案隧道进口端(距进口约1.5 km)有约500 m并行且下穿淤泥河谷，沟谷平常无水，该段最小埋深约60 m，围岩为硬质岩，较完整，仅局部喷出岩接触带处岩体较破碎，Ⅲ级，向进口方向为下坡，地表水对隧道影响小，但设计时应加强防排水措施。

表1　西安岭隧道隧址方案比较

2.3　纵断面条件方面

大取直、直线隧道、曲线隧道、取直各方案西安岭隧道洞身出口段各有0.6 km、0.12 km、1 km、2.8 km的反坡，取直方案西安岭隧道施工、运营排水条件相对较好。

2.4　工程实施难易程度方面

直线隧道方案西安岭隧道长度为14 836 m，可采用单洞方案；人字坡方案西安岭隧道长度为16 781 m，需采用双洞方案。

受高地应力及存在软岩大变形风险的制约，西安岭隧道均需采用两个单洞隧道方案，各方案工期基本相当。

大取直方案辅助坑道7座8 974 m(无轨斜井4座7 355 m、平导1处900 m、通风斜井2座719 m)。

曲线隧道方案辅助坑道4座6 639 m(无轨斜井2座3 219 m、有轨斜井2座3 420 m)。

取直方案辅助坑道4座6 877 m(无轨斜井1座1 437 m、有轨斜井3座5 440 m)。

3结束语

做为通道第二长隧道的西安岭隧道是控制全线工期的重点工程，合理确定隧道位置不仅关系到工程投资及隧道施工的安全，而且关系到新的国家战略运输通道能否按期实施。

从工程投资、地质条件、施工风险、纵断面条件、工程实施难易程度等方面对上述四个方案进行了比较分析，推荐线路最短、投资最省，且穿越矿区最少的大取直方案。

参考文献

[1]GB50090—2006铁路线路设计规范[Z]

[2]中铁第四勘察设计院集团有限公司.新建铁路蒙西至华中地区铁路煤运通道工程三门峡至荆门段可行性研究 [R].武汉:中铁第四勘察设计院集团有限公司，2012

[3]肖红波.蒙西至华中地区铁路崤山隧道隧址方案研究[J].交通科技2013(2)

[4]刘小强.蒙西至华中地区铁路卢氏站址方案研究[J].建设科技2013(12)

中图分类号：U212

文献标识码：A

文章编号：1672-7479(2015)03-0084-02

作者简介：刘小龙(1982—)，男，2009年毕业于兰州交通大学道路与铁道工程专业，工程师。

收稿日期：2015-03-03