太行山隧道初步設(shè)計(jì)

1、太行山隧道一、隧道概況太行山特長(zhǎng)隧道位于石太客運(yùn)專(zhuān)線(xiàn)小寨車(chē)站和盂縣車(chē)站之間，隧道通過(guò)太行山山脈的山峰越宵山，隧道最大埋深445m,設(shè)計(jì)為雙洞單線(xiàn)隧道，兩線(xiàn)線(xiàn)間距35mo左線(xiàn)隧道全長(zhǎng)27839m；右線(xiàn)隧道全長(zhǎng)27848m；太行山隧道是目前我國(guó)設(shè)計(jì)和施工的最長(zhǎng)山嶺鐵路隧道。太行山隧道位于直線(xiàn)上，隧道內(nèi)線(xiàn)路坡度從進(jìn)口至出口分別為13.4%。、14.3%o和6%o的上坡。二、隧道工程條件（一）地形地貌隧道區(qū)位于太行山脈中南段剝蝕中低山區(qū)及盂縣壽陽(yáng)黃土盆地堆積區(qū)兩大地貌單元內(nèi)。隧道進(jìn)口段及中部位于剝蝕中低山區(qū)，區(qū)內(nèi)山峰林立，綿延起伏，形成了型態(tài)各異的陡崖、峭壁、單面山，峽谷深切，多呈“V”字型，地形起伏

2、較大，最大高差約600.0m,峽谷中無(wú)水，均為干谷，山上植被較為茂密，基巖裸露，呈現(xiàn)山地地貌的典型特征；隧道出口段位于盂縣壽陽(yáng)黃土堆積盆地邊緣，呈現(xiàn)典型的黃土高原嵬、墟、梁等地貌，“U”字型沖溝發(fā)育，地形平坦開(kāi)闊，起伏相對(duì)較小，最大高差約100m。（二）地層巖性隧道區(qū)地層表覆第四系松散堆積層沖洪積層馬蘭黃土、離石黃土，下伏石炭系中統(tǒng)本溪組（C2b）、奧陶系、寒武系及太古界（Art）地層。太古界為一套花崗片麻巖及黑云斜長(zhǎng)片麻巖相組合。奧陶系、寒武系為灰深灰色中厚厚層狀白云巖、石灰?guī)r、紫紅色薄層狀竹葉狀灰?guī)r、角礫狀泥灰?guī)r（膏溶角礫巖）。石炭系中統(tǒng)本溪組為砂巖、泥巖及鋁土質(zhì)泥巖組成。（三）地質(zhì)構(gòu)造本

3、隧道通過(guò)了沁水塊陷的娘子關(guān)-坪頭坳緣翹起帶、盂縣坳緣翹起帶、沾尚-武鄉(xiāng)-陽(yáng)成北北東向褶皺帶等三個(gè)3個(gè)V級(jí)構(gòu)造單元。其中以古咀至交口以及紅貝嶺至窄溝水?dāng)嗔训臇|延部份是娘子關(guān)至坪頭坳緣翹帶與盂縣坳緣翹帶的分界，古咀至交口以及北坡至小巖溝斷裂所圍限的地帶則構(gòu)成了在區(qū)內(nèi)沾尚武鄉(xiāng)陽(yáng)城北北東向褶帶的東北邊緣地帶。（四）水文地質(zhì)隧道區(qū)地下水類(lèi)型主要為松散巖類(lèi)孔隙潛水、碎屑巖類(lèi)裂隙孔隙水和碳酸鹽巖類(lèi)裂隙溶隙水。角礫狀泥灰?guī)r（膏溶角礫巖）段地下水對(duì)混凝土具硫酸鹽弱腐蝕性。（五）特殊巖土一角礫狀泥灰?guī)r（膏溶角礫巖）太行山隧道在DK85+055DK93+900之間穿越了累計(jì)4410m長(zhǎng)的膏溶角礫巖地段，這種膏溶角礫

4、巖主要集中分布在奧陶系峰峰組一段和上馬家溝組一段。從勘察和試驗(yàn)情況來(lái)看，物質(zhì)組成復(fù)雜，塊體大小不一。這種特殊的軟巖硬土具有極其特殊的工程性狀和物理力學(xué)性質(zhì)，單軸飽和抗壓強(qiáng)度極低，Rc=0.142.2MPa,屬于極軟巖，隧道挖開(kāi)后穩(wěn)定時(shí)間很短，容易發(fā)生坍塌和大變形，如果遇水則強(qiáng)度很快降低，極易崩解軟化，軟化系數(shù)0.040.09;同時(shí)具有弱至中等程度的膨脹性，其自由膨脹率在40%66%。（六）綜合地質(zhì)情況太行山隧道圍巖級(jí)別表圍巖級(jí)別nmWV總長(zhǎng)太行山隧道（m）1672438551769549127839占的比例（）60.113.86.419.7100太行山隧道地質(zhì)縱剖面簡(jiǎn)圖（七）地震基本烈度及氣象

5、隧道所在地區(qū)地震動(dòng)峰值加速度（地震基本烈度）為：0.i0g（vn）o隧道區(qū)內(nèi)氣候?qū)倥瘻貛啙?rùn)濕區(qū)，冬季以西風(fēng)或西北風(fēng)為主，夏秋季以東北風(fēng)為主，土壤最大凍結(jié)深度為1.01m。三、隧道斷面設(shè)計(jì)根據(jù)京滬高速鐵路設(shè)計(jì)暫行規(guī)定（鐵建設(shè)2004157號(hào)）中客運(yùn)專(zhuān)線(xiàn)建筑接近限界和預(yù)留空間要求、新建時(shí)速200公里客貨共線(xiàn)鐵路設(shè)計(jì)暫行規(guī)定（鐵建設(shè)函2005285號(hào)）中電力牽引鐵路KH-200橋隧建筑限界、200km/h客貨共線(xiàn)鐵路雙層集裝箱運(yùn)輸建筑限界暫行）（鐵科技函2004157號(hào)）中電力牽引的雙層集裝箱運(yùn)輸隧道建筑限界（SJX-SD）、關(guān)于石太客運(yùn)專(zhuān)線(xiàn)單線(xiàn)隧道斷面尺寸的意見(jiàn)（鑒線(xiàn)2005120號(hào)）等要求，在

6、充分分析空氣動(dòng)力學(xué)效應(yīng)的基礎(chǔ)上,結(jié)合圍巖穩(wěn)定性和襯砌結(jié)構(gòu)受力條件，設(shè)計(jì)的隧道內(nèi)軌頂面以上有效凈空面積為60.4m2,曲線(xiàn)地段襯砌內(nèi)輪廓不考慮加寬。建筑國(guó)界及隧道我施力滄耳四、主要設(shè)計(jì)原則（一）洞門(mén)形式及緩沖結(jié)構(gòu)縱合考慮隧道洞口的地形、地貌、地質(zhì)條件及周邊環(huán)境，隧道洞口結(jié)合緩沖結(jié)構(gòu)段設(shè)計(jì)為斜截式隧道門(mén)。（二）襯砌支護(hù)類(lèi)型隧道采用復(fù)合式襯砌，出級(jí)及以上圍巖采用曲墻帶仰拱的襯砌，n級(jí)圍巖采用曲墻式不帶仰拱襯砌。隧道洞口、淺埋地段按照地震設(shè)防要求及國(guó)防設(shè)防要求進(jìn)行設(shè)防。（三）防水及排水隧道防排水采取“防、排、截、堵結(jié)合，因地制宜，綜合治理”的原則。在裂隙水較發(fā)育及有水文環(huán)境嚴(yán)格要求的地段，防排水采用“

7、以堵為主，限量排放”的原則，達(dá)到防水可靠、經(jīng)濟(jì)合理的目的。1 .隧道防水等級(jí)為一級(jí)。2 .隧道二次襯砌采用防水混凝土，抗?jié)B等級(jí)不低于P8;膏溶角礫巖地段的防水混凝土按抗腐蝕性混凝土設(shè)計(jì)，抗?jié)B性系數(shù)不小于0.8。3 .隧道內(nèi)設(shè)雙側(cè)水溝排水。4 .隧道拱墻初期支護(hù)與二次襯砌之間鋪設(shè)柔性防水層。5 .隧道初期支護(hù)與二次襯砌環(huán)縱向設(shè)盲溝。6 .二次襯砌施工縫采用中埋式橡膠止水帶；變形縫采用背貼式橡膠止水帶加中埋式鋼邊橡膠止水帶。（四）運(yùn)營(yíng)環(huán)境通風(fēng)本線(xiàn)采用電力牽引，近期客貨共線(xiàn)、遠(yuǎn)期客運(yùn)專(zhuān)線(xiàn)，隧道設(shè)置運(yùn)營(yíng)環(huán)境通風(fēng)，并主要考慮發(fā)生火災(zāi)時(shí)的防災(zāi)通風(fēng)，具體通風(fēng)方案正在研究。（五）防災(zāi)救援、安全疏散每條隧道內(nèi)行

8、車(chē)方向右側(cè)設(shè)置貫通的救援通道，兩座單線(xiàn)隧道間每420m設(shè)置與線(xiàn)路中線(xiàn)垂直的橫通道。太行山隧道的防災(zāi)救援和安全疏散具體方案正在研究。（六）隧道軌下基礎(chǔ)類(lèi)型、照明、通信、信號(hào)、電力、電氣化等有關(guān)設(shè)計(jì)1 .軌道隧道鋪設(shè)無(wú)硝軌道；軌道采用重型鋼軌60kg/m;軌道高度為71.4cm。2 .照明隧道、緊急出入口通道設(shè)固定的電力照明和應(yīng)急照明。3 .貫通電纜隧道內(nèi)設(shè)置貫通的通信、信號(hào)、電力電纜槽。4 .綜合洞室在隧道內(nèi)設(shè)置存放維修、防災(zāi)工具等用途的專(zhuān)用洞室，洞室的間距采用單側(cè)500m。5 .其它牽引變電AT所、信號(hào)中繼站、GSM-R基站通信機(jī)械室、電力室、綜合接地、接觸網(wǎng)電分相及非絕緣下錨段均結(jié)合相關(guān)專(zhuān)業(yè)

9、設(shè)置。五、輔助坑道設(shè)計(jì)太行山隧道為了能夠滿(mǎn)足總工期4年的要求，結(jié)合隧道長(zhǎng)度、施工工期40個(gè)月、地形、工程地質(zhì)、水文地質(zhì)等條件，同時(shí)考慮運(yùn)營(yíng)環(huán)境通風(fēng)、防災(zāi)通風(fēng)及防災(zāi)救援、安全疏散的需要，以永臨結(jié)合的觀點(diǎn)綜合選擇了9座施工斜井，斜井總長(zhǎng)11120m。7號(hào)施工斜井采用有軌運(yùn)輸?shù)姆绞剑溆?座施工斜井均采用無(wú)軌運(yùn)輸?shù)姆绞剑?號(hào)有軌運(yùn)輸施工斜井設(shè)計(jì)為主、副井，主井按小礦車(chē)雙車(chē)道斷面設(shè)計(jì)，副井按小礦車(chē)單車(chē)道斷面設(shè)計(jì)；8號(hào)無(wú)軌運(yùn)輸施工斜井按雙車(chē)道斷面設(shè)計(jì)，底部設(shè)雙聯(lián)單車(chē)道；其余7座無(wú)軌運(yùn)輸施工斜井按單車(chē)道設(shè)計(jì)，每隔250m的距離設(shè)置長(zhǎng)25m的錯(cuò)車(chē)道。太行山隧道施工斜井平面示意圖見(jiàn)圖6,斜井參數(shù)見(jiàn)表5。172

10、AMKKU:程里口進(jìn)線(xiàn)右道隧山行太太行山隧道施工斜井平面示意圖nnnu1斜98089n±/QKD:程里口出線(xiàn)右道隧山行太一D002斜2:程里口進(jìn)線(xiàn)左道隧山行太26:程里口進(jìn)線(xiàn)左道隧山行太六、施工萬(wàn)法正洞n、出級(jí)圍巖采用全斷面法施工；W級(jí)圍巖采用臺(tái)階法施工；v級(jí)圍巖、W、v級(jí)膏溶角礫巖地段采用短臺(tái)階法施工，必要時(shí)增加臨時(shí)仰拱。施工斜井n、出、W級(jí)圍巖采用全斷面法施工；v級(jí)圍巖采用臺(tái)階法施工；v級(jí)膏溶角礫巖地段采用短臺(tái)階法施工。七、施工組織設(shè)計(jì)（一）施工工期隧道的土建工期為40個(gè)月。（二）施工便道自附近國(guó)道及省道就近引入，1、2號(hào)斜井和進(jìn)口采用新建和擴(kuò)建便道。（三）施工用水采用打深井的措

11、施，滿(mǎn)足隧道施工用水。（四）施工用電利用永臨結(jié)合的貫通電力線(xiàn)。（五）施工場(chǎng)地在隧道口和斜井口附近依地勢(shì)修建。（六）施工通風(fēng)隧道施工通風(fēng)主要按長(zhǎng)管路獨(dú)頭壓入式，利用風(fēng)管對(duì)單獨(dú)掘進(jìn)工作面供風(fēng)，通風(fēng)系統(tǒng)簡(jiǎn)單、穩(wěn)定，適合多單位、多掘進(jìn)面同時(shí)施工。（七）施工排水反坡段施工段，分別由各工區(qū)利用移動(dòng)或固定泵站將水引至洞口集水坑，經(jīng)處理后排出洞外。八、關(guān)鍵技術(shù)太行山隧道長(zhǎng)27.839km,作為我國(guó)目前在建最長(zhǎng)的鐵路山嶺隧道，確保其運(yùn)營(yíng)安全及運(yùn)營(yíng)通風(fēng)、防災(zāi)救援疏散方案的經(jīng)濟(jì)合理，確定適合我國(guó)環(huán)境、工程狀況的實(shí)施方案，正在進(jìn)行以下科學(xué)研究：(1)復(fù)雜地質(zhì)條件隧道綜合技術(shù)研究對(duì)膏溶角礫巖地層、巖溶地層、高地應(yīng)力地層、斷層破碎帶地層、膨脹性地層及對(duì)襯砌混凝土有侵蝕性的地層等不良地質(zhì)條件