川藏鐵路隧道工程

川藏鐵路隧道工程

1 工程意義

川藏鐵路作為我國藏區綜合交通運輸體系的重要組成部分，對于提高西藏綜合交通運輸能力，推動西藏經濟社會跨越式發展，增強民族團結，逐步完善進出西藏鐵路通道，改善區域鐵路路網布局，加快西藏改革開放步伐，提升西藏發展能力，加快西藏經濟發展，提高沿線各族人民生活水平意義重大。

2 工程概況

2.1 川藏鐵路概況

川藏鐵路線路布置見圖1，從成都經雅安、康定、昌都、林芝、山南到拉薩，依次穿越二郎山、折多山、高爾寺山、沙魯里山、芒康山、他念他翁山、伯舒拉嶺、色季拉山等8座高山，經過大渡河、雅礱江、金沙江、瀾滄江、怒江、易貢藏布江、雅魯藏布江等7大江河，地勢北高南低、西高東低。全線建筑長度1 742.39 km。

圖1 川藏鐵路線路布置圖

川藏鐵路主要技術標準推薦表見表1。

表1 川藏鐵路主要技術標準推薦表

2.2 川藏鐵路隧道工程概況

川藏鐵路全線隧道共計198座，總長1 223.451 km，占線路總長的70.2%；特長隧道46座，長724.441 km。各段隧道具體情況見表2。未開工建設段重點隧道有折多山隧道(20.008 km)、海子山隧道(32.541 km)、芒康山隧道(30.534 km)、業拉山隧道(23.243 km)、伯舒拉嶺隧道(28.000 km)和安久拉山隧道(20.089 km)，以上隧道長度均為初步方案擬定，最終方案仍在持續研究中，也可能出現更長的隧道建設方案；已開工建設段重點隧道有桑珠嶺隧道(16.449 km)和達嘎拉隧道(17.310 km)。川藏鐵路特長隧道面臨的工程難題主要有高烈度、高地應力巖爆、軟巖大變形、高地溫和活動斷裂。其中： 高地溫隧道10座，地溫為28.7～86.0 ℃；高地應力隧道35座，隧道最大埋深2 600 m；跨活動斷裂隧道7座；同時受上述工程難題耦合作用的隧道12座。

表2 川藏鐵路各段隧道情況

3 工程沿線自然環境及地質特征

3.1 沿線自然環境

川藏鐵路依次經過四川盆地、川西高山峽谷區、川西高山原區、藏東南橫斷山區、藏南谷底區等5個地貌單元。線路經過區域山高谷深，地形條件極其復雜。

青藏高原具有高寒、大溫差、強紫外線、氣候干燥等特點。線路所經過地區高原氣候垂直分帶顯著，冬季極端最低氣溫為-32.2 ℃，夏季最高氣溫為40 ℃，晝夜最大溫差可達35 ℃。高原區降雨量為450～1 127 mm，部分地區年平均降雨量僅為400 mm，且具有分配極不均勻的特征。

3.2 工程地質特征

川藏鐵路所經區域地勢跌宕起伏，跨越金沙江、瀾滄江、怒江3江并流的橫斷山區，地處歐亞板塊與印度板塊碰撞隆升形成的青藏高原中東部，沿線山高谷深、地層巖性混雜多變，新構造運動劇烈，深大活動斷裂廣泛分布，內、外動力地質作用強烈，強震頻繁，震級大、烈度高，崩塌、滑坡、泥石流等(誘發)大(巨)型不良地質體(群)和特殊巖土發育，其種類及規模均屬罕見；河谷斜坡穩定性差，氣候惡劣且急劇多變，建設難度前所未有。

3.2.1 地層巖性

川藏鐵路沿線地層巖性分布見圖2，從第四紀至震旦紀均有分布，以碎屑巖、板巖、千枚巖、花崗巖類巖漿巖、火山巖為主，巖石破碎，裂隙發育。

圖2 川藏鐵路地層巖性分布

3.2.2 大地構造

川藏鐵路區域大地構造見圖3。具體分區為： Ⅷ揚子陸塊區、 Ⅴ羌塘—三江造山系、 Ⅵ班公湖—雙湖—怒江—昌寧對接帶、 Ⅶ岡底斯—喜馬拉雅造山系等4個一級構造單元；瀾滄江斷裂、雅魯藏布江斷裂2個板塊結合帶(也稱縫合帶)斷裂，龍門山斷裂、金沙江斷裂、怒江斷裂等3個地殼拼接帶(也稱縫合帶)斷裂。

3.2.3 深大斷裂

川藏鐵路沿線區域地質構造見圖4。深大活動斷裂密集發育，主要分布有龍門山、鮮水河、玉龍希、理塘、甘孜—理塘、巴塘、金沙江、瀾滄江、班公湖—怒江、八宿、嘉黎—易貢、雅魯藏布江、沃卡等10余條深大活動斷裂帶。

3.2.4 地震

川藏鐵路沿線區域地震震中分布見圖5，主要穿越青藏地震區的龍門山地震帶、鮮水河—滇東地震帶、藏中地震帶及喜馬拉雅地震帶。沿線地震活動強烈，大地震頻發。據史料記載，該沿線區域發生7級以上地震至少22次。

①為龍門山斷裂帶； ②為瀾滄江斷裂帶； ③為班公湖—怒江斷裂帶。

圖3 川藏鐵路區域大地構造

圖4 川藏鐵路沿線區域地質構造

圖5 川藏鐵路沿線區域地震震中分布(M≥6.0，公元1128—2012年)

《中國地震動參數區劃圖》顯示(見圖6)，川藏鐵路沿線總體位于高烈度地震區，地震動峰值加速度為(0.1～0.4)g，其中地震動峰值加速度≥0.2g占比53.57% 。最大地震動峰值加速度為0.4g，主要集中在波密—林芝段(帕隆藏布)和康定—瀘定段(大渡河瓦斯溝段)。

圖6 川藏鐵路沿線地震動參數分布

3.2.5 高地溫

川藏鐵路所經地區屬地中海—喜馬拉雅地熱帶，熱泉(水)主要沿深大活動斷裂帶出露(集中在沃卡、八宿、巴塘、康定一帶)。全線有約50個對線路有影響的高溫熱泉，約15個隧道可能存在高溫熱害，已開工建設的拉林線桑珠嶺隧道開挖最高巖溫達86 ℃。桑珠嶺隧道巖溫探測見圖7。

(a) 巖溫69.2 ℃ (b) 巖溫81.9 ℃

3.2.6 高地應力

川藏鐵路沿線穿越8座高山，隧道埋深從數百m至2 600 m，深埋長大隧道面臨的高地應力問題不可避免。沿線隧道在高地應力作用下的破壞情況見圖8。

(a) 強巖爆 (b) 軟巖大變形

3.2.7 凍土

川藏鐵路沿線分布有季節性凍土，主要在新都橋和理塘盆地(見圖9)，最大凍結深度為1.6 m。凍土區地下水隨季節變化，對隧道洞口段的安全性和耐久性影響較大。

圖9 理塘盆地凍融地貌

3.2.8 崩塌

川藏鐵路沿線崩塌分布廣泛、類型多樣，目前共統計到236處，其中高山峽谷區危巖體海拔高，落石能量大，危害特別嚴重。瀘定—康定段危巖落石及高位巖崩如圖10所示。

3.2.9 泥石流

川藏鐵路沿線目前共統計到各類泥石流溝238條，雅安—康定段(瀘定新城泥石流堆積扇如圖11所示)和然烏至通麥段(泥石流溝分布如圖12所示)泥石流最為發育。

(a) 危巖落石 (b) 崩塌落石

圖11 瀘定新城泥石流堆積扇全貌

圖12 然烏至通麥段泥石流溝分布

4 可能出現的典型長大隧道(未開工段)

川藏線未開工建設的雅安—康定段、康定—林芝段可能出現的長大隧道方案分布見圖13，包括： 瀘定—康定段郭達山隧道(39 km)、康定—新都橋段折多山隧道(40 km)、雅江—理塘段沙魯里山隧道(69 km)、理塘—巴塘段海子山隧道(37 km)、八宿—波密段伯舒拉嶺隧道(59 km)、然烏—通麥段易貢隧道(50 km)。以上可能出現的長隧方案均是在初步研究的基礎上進行比選的結果，方案的可行性還在持續研究中。

圖13 沿線特長隧道方案分布

4.1 郭達山隧道39 km方案(瀘定—康定段)

瀘定—康定段線路長度為58.7 km，沿大渡河瓦斯溝蜿蜒緊坡展線。瓦斯溝為川藏鐵路的高位巖崩、危巖落石、巖堆重點分布區域，溝內共發育高位危石崩塌災害34處，主要為花崗巖硬質巖類崩塌。高位巖崩成為制約隧道選線的關鍵因素。結合瀘定—康定段的地形、地質等情況，研究了郭達山隧道(約39.2 km)方案，該方案基本規避了瓦斯溝內高位巖崩、危巖落石、巖堆、滑坡等不良地質對隧道運營安全造成的風險。

4.2 折多山隧道40 km方案(康定—新都橋段)

康定—新都橋段線路長度為50 km，穿越折多山。結合地形地質條件、越嶺高程、控制性隧道輔助坑道條件、工期、線路走向、車站設置和運營條件以及地方意見要求等，研究了折多山隧道(40 km)方案。該方案線路長度最短，線位基本正交穿越鮮水河斷裂分支、玉龍希活動斷裂，洞內圍巖條件相對較好。隧道線位規避了長距離與活動斷裂并行以及熱泉、洞口危巖落石等不良地質對隧道運營安全造成的風險。

4.3 沙魯里山隧道69 km方案(雅江—理塘段)

雅江—理塘段(104.1 km)受雅礱江河谷快速下切影響，山高谷深，重力不良地質發育，危巖落石、泥石流、崩塌、滑坡等山地災害顯著。地層巖性以三疊系板巖、砂巖為主，隧道建設及運營期間存在極大難度。根據調研，在該山區已有的公路剪子灣隧道建設期間遇到了大變形。結合該段的地形、地質等情況，研究了沙魯里山隧道(69 km)方案，該方案較好地規避了泥石流、危巖落石、滑坡等不良地質對隧道運營安全造成的風險。

4.4 海子山隧道37 km方案(理塘—巴塘段)

理塘—巴塘段線路長度為49.1 km，山高谷深，危巖落石、泥石流、崩塌、滑坡等山地災害顯著，尤其存在泥石流災害及堵江危險，隧道建設及運營難度極大。該段屬高山原河谷地貌，地層巖性主要為砂巖夾板巖、頁巖、灰巖、炭質頁巖及煤層等。隧道主要工程地質問題為危巖落石、泥石流、斷層破碎帶坍塌掉塊及涌水、有害氣體和高地應力。結合該段的地形、地質等情況，研究了海子山隧道(37 km)方案，該方案較好地規避了泥石流、危巖落石、滑坡等重大地質災害。

4.5 伯舒拉嶺隧道59 km方案(八宿—波密段)

八宿—波密段線路長度為140.8 km，受然烏—通麥段泥石流災害影響以及冰川泥石流潰決風險、越嶺隧道長度及工期、納木錯—仲沙及嘉黎—然烏區域性斷裂、嘉黎然瑪北火山巖油氣富集區、車站設置及運營條件、地方意見及國防要求等因素控制，地層巖性主要為變質砂巖、泥巖夾灰巖、花崗閃長巖和二長花崗巖等。結合該段的地形、地質等情況，研究了伯舒拉嶺隧道(59 km)方案，該方案線路長度較短，可有效規避日曲河谷、帕隆藏布峽谷的崩滑、泥石流，特別是冰川泥石流等重力地質災害的影響。

4.6 易貢隧道50 km方案(然烏—通麥段)

然烏—通麥段線路長度為52.2 km，山高谷深，高位巖崩、危巖落石、泥石流、滑坡等山地災害顯著，尤其存在泥石流災害及堵江危險，隧道建設難度極大。本段地層巖性主要為閃長巖、片麻巖、片巖和花崗巖等。結合該段的地形、地質等情況，研究了易貢隧道(50 km)方案，該方案線路靠山內移，具有較好的輔助坑道條件，避開了深切溝谷段并完全規避了深切溝谷的泥石流、危巖落石和滑坡等重大地質災害，有利于運營。

5 工程工期及目前進展情況

1) 成都—雅安段41.184 km于2014年底開工建設，建設總工期3年，預計2018年通車運營；

2) 雅安—康定段299.482 km已完成可行性研究工作，建設總工期8年，建設時間待定；

3) 康定—林芝段998.61 km(預計康定—昌都段普貨200 km/h單線、昌都—林芝段普貨200 km/h雙線)已完成預可研工作，建設總工期8年，建設時間待定；

4) 拉薩—林芝段403.11 km(普貨160 km/h單線)于2014年底開工建設，建設總工期7年。

6 供稿人

中國中鐵二院工程集團有限責任公司： 鄭宗溪、孫其清。