蒙西至華中地區(qū)鐵路崤山隧道隧址方案研究

肖紅波

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

1 方案的提出

蒙西至華中地區(qū)鐵路煤運(yùn)通道連接蒙陜甘寧能源“金三角”地區(qū)與鄂湘贛等華中地區(qū)，是“北煤南運(yùn)”新的國(guó)家戰(zhàn)略運(yùn)輸通道，是銜接多條煤炭集疏運(yùn)線路，點(diǎn)網(wǎng)結(jié)合、鐵水聯(lián)運(yùn)的大能力、高效煤炭運(yùn)輸系統(tǒng)和國(guó)家綜合交通運(yùn)輸系統(tǒng)的重要組成部分。

項(xiàng)目地處我國(guó)中西部地區(qū)的過(guò)渡地段，起自內(nèi)蒙古自治區(qū)鄂爾多斯市浩勒?qǐng)?bào)吉，途經(jīng)內(nèi)蒙古、陜西、山西、河南、湖北、湖南、江西等7省（區(qū)），終至江西省吉安市。三門峽至荊門段位于通道的中段，地處河南省西部，湖北省西北部、中部地區(qū)，北起河南省三門峽市，途經(jīng)三門峽市靈寶市、盧氏縣，洛陽(yáng)市洛寧縣，南陽(yáng)市西峽縣、內(nèi)鄉(xiāng)縣、淅川縣、鄧州市，湖北省襄陽(yáng)市，南至湖北省荊門市；與隴海、寧西、焦柳、襄渝、漢丹、長(zhǎng)荊等路網(wǎng)干支線相連。

崤山隧道位于河南省，屬東秦嶺崤山山脈，為中低山區(qū)地貌，山巒疊嶂，地形險(xiǎn)峻，溝谷狹長(zhǎng)，多呈“V”字形。山坡自然坡度一般30°～70°，坡面巖層多出露，表層多為更新統(tǒng)黃土覆蓋，植被較發(fā)育。區(qū)內(nèi)海拔標(biāo)高一般為530～1 400m，線路走行標(biāo)高為570～700m，最大海拔標(biāo)高為1 471.3m。

根據(jù)地形、地質(zhì)條件及工程情況，結(jié)合隧道施工工法及輔助坑道選擇情況，崤山隧道隧址研究有西線（南嶺出口）、中線（白廟出口）、東線（白廟出口）3大方案；鑒于西線方案隧道洞身在單面坡道上，研究了經(jīng)蘇村方案（見(jiàn)圖1）。隧道進(jìn)口端位于三門峽市靈寶縣境內(nèi)，西線方案出口位于三門峽市盧氏縣境內(nèi)，中線和東線方案出口位于洛陽(yáng)市洛寧縣境內(nèi)［1］。

圖1 崤山隧道隧址方案示意圖

1.1 西線方案

線路自比較起點(diǎn)靈寶市川口鎮(zhèn)閆謝村引出，并行在建三淅高速公路東南行，至川口鎮(zhèn)趙吾村附近后設(shè)靈寶東站，出站后線路西南行至南朝街附近跨在建三淅高速公路、209國(guó)道及霸底河后沿霸底河西側(cè)南行，至城煙村附近再次跨越高速公路、209國(guó)道至牛心山后以22.340km的隧道穿崤山，在洛寧縣故縣鎮(zhèn)北焦寺河村附近設(shè)站，出站后線路繼續(xù)東南行至方案比較終點(diǎn)。線路長(zhǎng)度52.97km，橋隧總長(zhǎng)46.975km，橋隧比88.65%。

1.2 中線方案

線路自西線方案城煙隧道引出，以24.069 km的隧道穿崤山，在洛寧縣故縣鎮(zhèn)隍城村附近設(shè)站，出站后線路折向南至方案比較終點(diǎn)。線路長(zhǎng)度53.77km，橋隧總長(zhǎng)47.38km，橋隧比88.12%。

1.3 東線方案

線路自西線方案靈寶東站出站后繼續(xù)沿高速公路東南行至城煙特大橋，以25.980km的隧道穿崤山后接中線方案至比較終點(diǎn)。線路長(zhǎng)度52.976 km，橋隧總長(zhǎng)47.393km，橋隧比89.46%。

1.4 經(jīng)蘇村方案

線路自比較起點(diǎn)引出，西南行至川口村附近后折向西跨三淅高速公路、209國(guó)道及霸底河，至東澗河后沿其東側(cè)南行，在蘇村鎮(zhèn)吳家莊附近設(shè)靈寶南站，繼續(xù)沿東澗河南行至寺河鎮(zhèn)后折向東，跨霸底河及209國(guó)道接入西線方案。線路長(zhǎng)度58.469km，橋隧總長(zhǎng)50.033m，橋隧比85.57%。

2 方案比選

2.1 線路長(zhǎng)度及工程投資

通過(guò)對(duì)比較范圍內(nèi)各方案的線路長(zhǎng)度及主要工程數(shù)量計(jì)算，并借鑒以往相近項(xiàng)目的工程估算指標(biāo)，對(duì)各方案的主要工程投資進(jìn)行估算，具體對(duì)比數(shù)據(jù)見(jiàn)表1［2］。

表1 崤山隧道隧址方案比較表

由表1可見(jiàn)，經(jīng)蘇村方案線路最長(zhǎng)，中線方案、東線方案次之；中線方案較西線方案線路長(zhǎng)0.8km，橋隧總長(zhǎng)0.405km，但地質(zhì)條件較好，投資增加0.49億元；東線方案與西線方案線路長(zhǎng)度相當(dāng)，橋隧總長(zhǎng)0.418km，高墩橋梁長(zhǎng)，但地質(zhì)條件好，投資增加1.39億元；經(jīng)蘇村方案較西線方案線路長(zhǎng)度5.499km，橋隧總長(zhǎng)3.058km，且短隧道座數(shù)多4座、長(zhǎng)度多2.944km，投資增加4.16億元。

2.2 地質(zhì)條件及施工風(fēng)險(xiǎn)

西線方案及經(jīng)蘇村方案多次下穿孟家河及其支流，F(xiàn)4斷層寬度大（350m）且臨近孟家河，強(qiáng)富水，風(fēng)險(xiǎn)極大；出口段有4km白云質(zhì)灰?guī)r，發(fā)育F20斷層，寬約350m，存在較大巖溶風(fēng)險(xiǎn)；出口懸于S323上方，相互干擾大。

中線方案地質(zhì)條件較好，通過(guò)斷層相對(duì)較少，下穿孟家河及其支流次數(shù)較少，避開(kāi)F20斷層，施工風(fēng)險(xiǎn)小。

東線方案地形、地質(zhì)條件好，通過(guò)斷層少，距離孟家河遠(yuǎn)，通過(guò)F4斷層短（140m），避開(kāi)F20斷層，施工風(fēng)險(xiǎn)最小。

2.3 縱斷面條件

西線方案崤山隧道22.34km洞身僅出口段有0.35km的反坡，排水困難；經(jīng)蘇村方案崤山隧道22.287km洞身出口段有4.97km的反坡，中線方案崤山隧道24.069km洞身出口段有7.56km的反坡，東線方案崤山隧道26.345km洞身出口段有7.33km的反坡，此3個(gè)方案排水條件相對(duì)較好。

2.4 工程實(shí)施難易程度

西線方案、經(jīng)蘇村方案崤山隧道長(zhǎng)度分別為22.34，22.287km，輔 助 坑 道 7 座 9 872m（其中無(wú)軌6座8 212m，有軌雙井1座1 660m）。經(jīng)蘇村方案墩高100m橋梁長(zhǎng)度達(dá)600m、墩高80m橋梁長(zhǎng)度達(dá)300m，施工難度大。

中線方案崤山隧道長(zhǎng)度為24.069km，輔助坑道8座10 857m（無(wú)軌6座7 863m、有軌雙井2座2 994m）。

東線方案崤山隧道長(zhǎng)度為25.980km，輔助坑道9座12 236m（無(wú)軌7座9 280m、有軌雙2座2 956m）。

2.5 環(huán)境敏感區(qū)影響

東線方案正交跨越一級(jí)水源保護(hù)區(qū)紅線渠，其他方案均需改移一級(jí)水源保護(hù)區(qū)紅線渠。

2.6 推薦意見(jiàn)

通過(guò)上述幾個(gè)方面綜合分析，經(jīng)蘇村方案雖崤山隧道長(zhǎng)度最短，且洞身出口段有4.97km的反坡，但線路展長(zhǎng)5.499km，投資增加4.16億元，施工風(fēng)險(xiǎn)最大；西線方案雖線路最短，崤山隧道長(zhǎng)度也最短，但洞身單面上坡，施工風(fēng)險(xiǎn)也最高；東線方案線路短，施工風(fēng)險(xiǎn)最低，但崤山隧道長(zhǎng)度最長(zhǎng)，且進(jìn)口段引線高墩橋長(zhǎng)達(dá)6.528km，投資增加1.39億元；中線方案線路稍長(zhǎng)，施工風(fēng)險(xiǎn)小，崤山隧道長(zhǎng)度居中，進(jìn)口段引線條件好，高墩橋梁最短，投資增加不多，故本次研究推薦中線方案。

3 結(jié)語(yǔ)

崤山隧道是蒙西至華中地區(qū)鐵路煤運(yùn)通道工程中最長(zhǎng)的隧道，也是控制全線工期的重點(diǎn)工程，合理確定其隧址不僅關(guān)系到工程投資及隧道施工的安全，更關(guān)系到蒙西至華中地區(qū)鐵路煤運(yùn)通道這一“北煤南運(yùn)”新的國(guó)家戰(zhàn)略運(yùn)輸通道能否按期實(shí)施、盡早發(fā)揮其效能。本文在線路宏觀走向研究的基礎(chǔ)上，從工程投資、地質(zhì)條件、施工風(fēng)險(xiǎn)、長(zhǎng)隧道排水、工程實(shí)施難易程度、環(huán)境影響等多個(gè)方面對(duì)崤山隧道隧址方案進(jìn)行了局部方案比較分析，通過(guò)綜合比選，提出了推薦方案。

隨著列車運(yùn)行速度的不斷提高，對(duì)鐵路勘察設(shè)計(jì)、施工和運(yùn)營(yíng)的經(jīng)濟(jì)合理、安全高效也提出了更高的要求，前期通過(guò)更加全面、細(xì)致、具體的影響因素分析，綜合比選后提出線路走向方案的推薦建議，是實(shí)現(xiàn)鐵路運(yùn)輸“安全第一、預(yù)防為主”的具體體現(xiàn)，也是建設(shè)和諧鐵路的重要手段，具有顯著的經(jīng)濟(jì)和社會(huì)意義。

［1］GB50090－2006鐵路線路設(shè)計(jì)規(guī)范［S］.北京：中國(guó)鐵道出版社，2006.

［2］中鐵第四勘察設(shè)計(jì)院集團(tuán)有限公司.新建鐵路蒙西至華中地區(qū)鐵路煤運(yùn)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(jì)院集團(tuán)有限公司，2012.