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川藏铁路隧道工程

作者:郑宗溪、孙其清  发布:2018/9/14  浏览:
单位:中国中铁二院工程集团有限责任公司

摘 要:川藏铁路作为我国藏区综合交通运输体系的重要组成部分,对于提高西藏综合交通运输能力,推动西藏经济社会跨越式发展,增强民族团结,逐步完善进出西藏铁路通道,改善区域铁路路网布局,加快西藏改革开放步伐,提升西藏发展能力,加快西藏经济发展,提高沿线各族人民生活水平意义重大。

1 工程意义

川藏铁路作为我国藏区综合交通运输体系的重要组成部分,对于提高西藏综合交通运输能力,推动西藏经济社会跨越式发展,增强民族团结,逐步完善进出西藏铁路通道,改善区域铁路路网布局,加快西藏改革开放步伐,提升西藏发展能力,加快西藏经济发展,提高沿线各族人民生活水平意义重大。

2 工程概况

2.1川藏铁路概况

川藏铁路线路布置见图1,从成都经雅安、康定、昌都、林芝、山南到拉萨,依次穿越二郎山、折多山、高尔寺山、沙鲁里山、芒康山、他念他翁山、伯舒拉岭、色季拉山等8座高山,经过大渡河、雅砻江、金沙江、澜沧江、怒江、易贡藏布江、雅鲁藏布江等7大江河,地势北高南低、西高东低。全线建筑长度1742.39km。

图1 川藏铁路线路布置图

川藏铁路主要技术标准推荐表见表1。

表1 川藏铁路主要技术标准推荐表

2.2川藏铁路隧道工程概况

川藏铁路全线隧道共计198座,总长1223.451km,占线路总长的70.2%;特长隧道46座,长724.441km。各段隧道具体情况见表2。未开工建设段重点隧道有折多山隧道(20.008km)、海子山隧道(32.541km)、芒康山隧道(30.534km)、业拉山隧道(23.243km)、伯舒拉岭隧道(28.000km)和安久拉山隧道(20.089km),以上隧道长度均为初步方案拟定,最终方案仍在持续研究中,也可能出现更长的隧道建设方案;已开工建设段重点隧道有桑珠岭隧道(16.449km)和达嘎拉隧道(17.310km)。川藏铁路特长隧道面临的工程难题主要有高烈度、高地应力岩爆、软岩大变形、高地温和活动断裂。其中:高地温隧道10座,地温为28.7~86.0℃;高地应力隧道35座,隧道最大埋深2600m;跨活动断裂隧道7座;同时受上述工程难题耦合作用的隧道12座。

表2 川藏铁路各段隧道情况

3 工程沿线自然环境及地质特征

3.1沿线自然环境

川藏铁路依次经过四川盆地、川西高山峡谷区、川西高山原区、藏东南横断山区、藏南谷底区等5个地貌单元。线路经过区域山高谷深,地形条件极其复杂。

青藏高原具有高寒、大温差、强紫外线、气候干燥等特点。线路所经过地区高原气候垂直分带显著,冬季极端最低气温为-32.2℃,夏季最高气温为40℃,昼夜最大温差可达35℃。高原区降雨量为450~1127mm,部分地区年平均降雨量仅为400mm,且具有分配极不均匀的特征。

3.2工程地质特征

川藏铁路所经区域地势跌宕起伏,跨越金沙江、澜沧江、怒江3江并流的横断山区,地处欧亚板块与印度板块碰撞隆升形成的青藏高原中东部,沿线山高谷深、地层岩性混杂多变,新构造运动剧烈,深大活动断裂广泛分布,内、外动力地质作用强烈,强震频繁,震级大、烈度高,崩塌、滑坡、泥石流等(诱发)大(巨)型不良地质体(群)和特殊岩土发育,其种类及规模均属罕见;河谷斜坡稳定性差,气候恶劣且急剧多变,建设难度前所未有。

3.2.1地层岩性

川藏铁路沿线地层岩性分布见图2,从第四纪至震旦纪均有分布,以碎屑岩、板岩、千枚岩、花岗岩类岩浆岩、火山岩为主,岩石破碎,裂隙发育。

图2 川藏铁路地层岩性分布

3.2.2大地构造

川藏铁路区域大地构造见图3。具体分区为:Ⅷ扬子陆块区、Ⅴ羌塘—三江造山系、Ⅵ班公湖—双湖—怒江—昌宁对接带、Ⅶ冈底斯—喜马拉雅造山系等4个一级构造单元;澜沧江断裂、雅鲁藏布江断裂2个板块结合带(也称缝合带)断裂,龙门山断裂、金沙江断裂、怒江断裂等3个地壳拼接带(也称缝合带)断裂。

3.2.3深大断裂

川藏铁路沿线区域地质构造见图4。深大活动断裂密集发育,主要分布有龙门山、鲜水河、玉龙希、理塘、甘孜—理塘、巴塘、金沙江、澜沧江、班公湖—怒江、八宿、嘉黎—易贡、雅鲁藏布江、沃卡等10余条深大活动断裂带。

3.2.4地震

川藏铁路沿线区域地震震中分布见图5,主要穿越青藏地震区的龙门山地震带、鲜水河—滇东地震带、藏中地震带及喜马拉雅地震带。沿线地震活动强烈,大地震频发。据史料记载,该沿线区域发生7级以上地震至少22次。

图3 川藏铁路区域大地构造

图4 川藏铁路沿线区域地质构造

图5 川藏铁路沿线区域地震震中分布(M≥6.0,公元1128—2012年)

《中国地震动参数区划图》显示(见图6),川藏铁路沿线总体位于高烈度地震区,地震动峰值加速度为(0.1~0.4)g,其中地震动峰值加速度≥0.2g占比53.57%。最大地震动峰值加速度为0.4g,主要集中在波密—林芝段(帕隆藏布)和康定—泸定段(大渡河瓦斯沟段)。

图6 川藏铁路沿线地震动参数分布

3.2.5高地温

川藏铁路所经地区属地中海—喜马拉雅地热带,热泉(水)主要沿深大活动断裂带出露(集中在沃卡、八宿、巴塘、康定一带)。全线有约50个对线路有影响的高温热泉,约15个隧道可能存在高温热害,已开工建设的拉林线桑珠岭隧道开挖最高岩温达86℃。桑珠岭隧道岩温探测见图7。

图7 桑珠岭隧道探测孔温度

3.2.6高地应力

川藏铁路沿线穿越8座高山,隧道埋深从数百m至2600m,深埋长大隧道面临的高地应力问题不可避免。沿线隧道在高地应力作用下的破坏情况见图8。

图8 高应力隧道破坏

3.2.7冻土

川藏铁路沿线分布有季节性冻土,主要在新都桥和理塘盆地(见图9),最大冻结深度为1.6m。冻土区地下水随季节变化,对隧道洞口段的安全性和耐久性影响较大。

图9 理塘盆地冻融地貌

3.2.8崩塌

川藏铁路沿线崩塌分布广泛、类型多样,目前共统计到236处,其中高山峡谷区危岩体海拔高,落石能量大,危害特别严重。泸定—康定段危岩落石及高位岩崩如图10所示。

3.2.9泥石流

川藏铁路沿线目前共统计到各类泥石流沟238条,雅安—康定段(泸定新城泥石流堆积扇如图11所示)和然乌至通麦段(泥石流沟分布如图12所示)泥石流最为发育。

图10 泸定—康定段危岩落石及高位岩崩

图11 泸定新城泥石流堆积扇全貌

图12 然乌至通麦段泥石流沟分布

4 可能出现的典型长大隧道(未开工段)

川藏线未开工建设的雅安—康定段、康定—林芝段可能出现的长大隧道方案分布见图13,包括:泸定—康定段郭达山隧道(39km)、康定—新都桥段折多山隧道(40km)、雅江—理塘段沙鲁里山隧道(69km)、理塘—巴塘段海子山隧道(37km)、八宿—波密段伯舒拉岭隧道(59km)、然乌—通麦段易贡隧道(50km)。以上可能出现的长隧方案均是在初步研究的基础上进行比选的结果,方案的可行性还在持续研究中。

图13 沿线特长隧道方案分布

4.1郭达山隧道39km方案(泸定—康定段)

泸定—康定段线路长度为58.7km,沿大渡河瓦斯沟蜿蜒紧坡展线。瓦斯沟为川藏铁路的高位岩崩、危岩落石、岩堆重点分布区域,沟内共发育高位危石崩塌灾害34处,主要为花岗岩硬质岩类崩塌。高位岩崩成为制约隧道选线的关键因素。结合泸定—康定段的地形、地质等情况,研究了郭达山隧道(约39.2km)方案,该方案基本规避了瓦斯沟内高位岩崩、危岩落石、岩堆、滑坡等不良地质对隧道运营安全造成的风险。

4.2折多山隧道40km方案(康定—新都桥段)

康定—新都桥段线路长度为50km,穿越折多山。结合地形地质条件、越岭高程、控制性隧道辅助坑道条件、工期、线路走向、车站设置和运营条件以及地方意见要求等,研究了折多山隧道(40km)方案。该方案线路长度最短,线位基本正交穿越鲜水河断裂分支、玉龙希活动断裂,洞内围岩条件相对较好。隧道线位规避了长距离与活动断裂并行以及热泉、洞口危岩落石等不良地质对隧道运营安全造成的风险。

4.3沙鲁里山隧道69km方案(雅江—理塘段)

雅江—理塘段(104.1km)受雅砻江河谷快速下切影响,山高谷深,重力不良地质发育,危岩落石、泥石流、崩塌、滑坡等山地灾害显著。地层岩性以三叠系板岩、砂岩为主,隧道建设及运营期间存在极大难度。根据调研,在该山区已有的公路剪子湾隧道建设期间遇到了大变形。结合该段的地形、地质等情况,研究了沙鲁里山隧道(69km)方案,该方案较好地规避了泥石流、危岩落石、滑坡等不良地质对隧道运营安全造成的风险。

4.4海子山隧道37km方案(理塘—巴塘段)

理塘—巴塘段线路长度为49.1km,山高谷深,危岩落石、泥石流、崩塌、滑坡等山地灾害显著,尤其存在泥石流灾害及堵江危险,隧道建设及运营难度极大。该段属高山原河谷地貌,地层岩性主要为砂岩夹板岩、页岩、灰岩、炭质页岩及煤层等。隧道主要工程地质问题为危岩落石、泥石流、断层破碎带坍塌掉块及涌水、有害气体和高地应力。结合该段的地形、地质等情况,研究了海子山隧道(37km)方案,该方案较好地规避了泥石流、危岩落石、滑坡等重大地质灾害。

4.5伯舒拉岭隧道59km方案(八宿—波密段)

八宿—波密段线路长度为140.8km,受然乌—通麦段泥石流灾害影响以及冰川泥石流溃决风险、越岭隧道长度及工期、纳木错—仲沙及嘉黎—然乌区域性断裂、嘉黎然玛北火山岩油气富集区、车站设置及运营条件、地方意见及国防要求等因素控制,地层岩性主要为变质砂岩、泥岩夹灰岩、花岗闪长岩和二长花岗岩等。结合该段的地形、地质等情况,研究了伯舒拉岭隧道(59km)方案,该方案线路长度较短,可有效规避日曲河谷、帕隆藏布峡谷的崩滑、泥石流,特别是冰川泥石流等重力地质灾害的影响。

4.6易贡隧道50km方案(然乌—通麦段)

然乌—通麦段线路长度为52.2km,山高谷深,高位岩崩、危岩落石、泥石流、滑坡等山地灾害显著,尤其存在泥石流灾害及堵江危险,隧道建设难度极大。本段地层岩性主要为闪长岩、片麻岩、片岩和花岗岩等。结合该段的地形、地质等情况,研究了易贡隧道(50km)方案,该方案线路靠山内移,具有较好的辅助坑道条件,避开了深切沟谷段并完全规避了深切沟谷的泥石流、危岩落石和滑坡等重大地质灾害,有利于运营。

5 工程工期及目前进展情

1)成都—雅安段41.184km于2014年底开工建设,建设总工期3年,预计2018年通车运营;

2)雅安—康定段299.482km已完成可行性研究工作,建设总工期8年,建设时间待定;

3)康定—林芝段998.61km(预计康定—昌都段普货200km/h单线、昌都—林芝段普货200km/h双线)已完成预可研工作,建设总工期8年,建设时间待定;

4)拉萨—林芝段403.11km(普货160km/h单线)于2014年底开工建设,建设总工期7年。

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