小相嶺超特長隧道軸線方案研究

周宇 陳凱

摘 要：川西山區高速公路路線設計受地形、地質條件及氣候影響大。本文在收集氣候、地質等控制因素基礎上，結合工程規模、運營安全、后期養護等，對小相嶺超特長隧道軸線方案進行研究比選，研究成果可為高海拔地區類似高速公路超特長隧道軸線方案的擬定提供借鑒。

關鍵詞：不良氣候;超特長隧道;路線方案

0 引言

金口河至西昌高速是四川省樂山市至云南昆明市高速公路重要組成部分，作為一條新增的一條出川大通道，路線主要經過甘洛、越西、喜德、冕寧等縣，項目的實施將結束三縣不通高速的歷史，有力地推動少數民族地區的經濟社會發展。本項目同時也是G5雅西高速拖烏山至石棉段在道路積雪結冰惡劣氣候交通中斷情況下的應急保通通道的通道。小相嶺隧道位于越西縣與喜德縣交界處，穿越小相嶺，是本項目海拔最高的路段，隧道里程長，地形地質條件復雜，受積雪冰凍等不良氣候影響大，是本項目控制性工程，同時也是本項目作為G5老路在積雪冰凍斷交情況下備選通道的關鍵性節點。

1 建設條件

隧道區域位于大涼山腹地，主要地形為高山峽谷及山間盆地。地面海拔1 700 m～4 300 m，相對高差達到2 600 m。隧道區域地震動峰值加速度為0.30g，地震基本烈度為Ⅷ度。隧道區域地層種類較多，主要為震旦系上統燈影組白云巖，觀音崖組頁巖、砂質白云巖，三疊系上統白果灣群砂巖、頁巖、粉砂巖、泥灰巖，前震旦系天寶山組千枚巖、板巖，力馬河組千枚巖夾礫巖、石英砂巖等。另外，隧道區域位于安寧河斷裂與大涼山斷裂之間，構造極發育，先后三條斷層與線路呈大角度斜交，受構造影響，該段巖層較破碎。地下水以基巖裂隙水為主，水量較大。隧道區域主要不良地質有泥石流、冰湖等。

項目區域內海拔2 000 m以上，有10～20天的積雪日數。最大積雪深度均在8 cm以下，對交通安全造成的影響比較小。項目區結冰對道路影響較大的海拔高度從1 800 m開始，全年大概有25～40天。

2 路線方案

依據上述地形地質、氣候條件，結合工程規模、后期運營管理成本等方面考慮，擬定了K、A、B三個不同海拔高度和長度的隧道軸線方案進行研究和比選，如下。

2.1 K線方案

K線方案路線沿南箐河而上，在小哨村附近進洞，隧道全長13 090 m，隧道采用1.5%（6 900 m）、 0.7%（6 150 m）的人字坡，采用兩座斜井通風排煙。越西側隧道洞口海拔標高2 030 m，喜德側洞口海拔標高2 100 m，均略高于道路結冰線，隧道前后局部路線存在路面結冰的問題。

2.2 A線方案

A線為抬高隧道進出口標高，減短隧道軸線長度的方案。路線在越西盆地西北側坡面展線，利用的地勢提前抬高縱面，受地形條件限制，路線以隧道群方式穿越山體至小相嶺隧道洞口，小相嶺隧道長10.2 km，洞口標高分別為2 300 m、2 350 m，隧道出洞后繼續設置隧道群至喜德縣冕山鎮。A線方案雖然單體隧道長度較K線短，但小相嶺隧道前后地形條件較差，路線總體隧道比例較高。

2.3 B線方案

B線是降低隧道進出口標高，減少路線受積雪結冰影響的方案。路線沿越西盆地向東南側前行，在馬拖鄉地勢較低處進入小相嶺隧道，洞口標高分別為1 830 m、1 850 m，隧道長20.1 km。 B線隧道軸線與在建的成昆鐵路復線平行布設，由于洞口標高較低，隧道前后縱坡較平緩。隧道需設置平行導洞進行輔助施工救援，同時設置4座豎井或斜井進行通風排煙，施工工期7年以上，隧道總投資超過60億。

3 方案比選

3.1 地形地質條件

K線隧道前后沿較寬闊的河谷布線、地形地質條件相對較好。隧道軸線與斷層交叉角度大，受斷層影響相對較小。

A線隧道前后路段穿越多處山體，地形條件差，隧道軸線距離安寧河斷裂帶較近，與次生斷裂交叉角度小，地質條件差。路線左側小相嶺山頂分布有十多個冰湖，山頂巖體較破碎，公路受冰湖潰決影響較大。

B線隧道前后地形條件均較好，但是特長隧道過長，隧道埋深大，根據成昆鐵路小相嶺隧道施工相關資料，特長隧道四五級圍巖占65%，含有煤層瓦斯、軟質巖大變形、巖溶、巖堆、放射性、弱巖爆、斷層破碎帶等多種不良地質，施工期間風險極大。

3.2 氣候影響

K線隧道洞口海拔2 030 m /2 100 m，前后海拔高于1 800 m路段明線長度16.05 km，高于2 000 m路段明線長度

5.5 km，受氣候影響大。根據收集到氣象資料，項目區域冬季為旱季，氣候較溫暖干燥，降雨降雪相對較少，且日照較充分，小規模降雪可快速消融，冬季降雪后采取一定的鏟雪除冰措施，可能保證路線的正常運營。因此K線道路受積雪結冰不良氣候影響較小。

A線隧道洞口海拔2 300 m/2 340 m，前后位于海拔高于1 800 m路段明線長度10.7 km，高于2 000 m路段明線長度4.5 km，A線雖然隧道洞口海拔最高，但是前后路線以隧道為主，明線路段較K線少，道路受積雪結冰不良氣候影響較K線略小。

B線隧道洞口海拔1 830 m/1 850 m前后位于海拔高于1 800 m路段長度4.2 km，全線沒有高于2 000 m路段，道路受積雪結冰不良氣候影響最小。

3.3 工程規模

K線路線里程65.39 km，全線橋梁長度20.82 km，隧道長度24.36 km，橋隧比例69.1%，特長隧道設置斜井2座，估算造價102.55億元。

A線路線里程63.392 km，全線橋梁長度12.12 km，隧道長度45.00 km，橋隧比例90.1%，估算造價118.32億元。

B線路線里程65.807 km，全線橋梁長度18.90 km，隧道長度32.06 km，橋隧比例77.4%，由于特長隧道全路段需設置平導進行輔助施工救援，估算造價達到148.64億元。

3.4 運營安全與成本

K線隧道總長度24.4 km，隧道總體規模最小，行車舒適性安全性最好，運營期間全路段養護、隧道內通風照明成本估算約1 628萬/年，后期投入相對較低。

A線隧道總長度45.0 km，由于路線均為連續的隧道群，行車舒適性與安全性最差。運營期間全路段養護、隧道內通風照明成本估算約2 168萬/年，后期投入最高。

B線隧道總長度32.1 km，隧道總體規模居中，但特長隧道里程最長，通風救援要求最高，運營期間全路段養護、隧道內通風照明成本估算約1 929萬/年，后期投入也較高。

注：養護及運營管理費用為通車第一年費用，取值參考四川省現有高速級公路日常養護及小修費用的投入情況，在項目運營期內考慮3%的年均增長速度。

4 比選結論

A線單體隧道長度最小，但是地形地質條件差，全線隧道規模太大，導致行車舒適性差，后期運營成本高。B線受氣候影響最小，但是單體隧道最長，隧道施工風險大，工期長，隧道投資規模最大，后期通風救援要求高。K線地形地質條件好，工程規模最小，隧道長度適中，局部路段在冬季短時間內受積雪結冰影響，可通過養護部門解決，長期運營成本也最低，因此本路段推薦K線方案。

5 結束語

高海拔地區越嶺線隧道長度與道路受積雪冰凍影響程度是個對立的關系，隧道軸線的選擇應權衡兩者的影響，洞口標高盡量在積雪冰凍線以下，同時結合投資規模、地質條件、項目工期以及后期運營養護成本綜合比選，再選擇最優的方案。

參考文獻：

[1]JTGB01-2014公路工程技術標準[S].

[2]JTGD20-2017公路路線設計規范[S].

[3]JTGB05-2015公路項目安全性評價規范[S].