乌鞘岭隧道方案设计及科研简况.doc

乌鞘岭隧道方案设计及科研简况 铁道第一勘察设计院 第一章 乌鞘岭隧道方案设计简况 一、概述 兰新铁路是我国路网主骨架“八纵八横”中陆桥通道的重要组成部分，它纵贯我国东、中、西部地区，是联系东西部的重要纽带，在政治、经济、文化和国际交往等方面具有举足轻重的地位。兰新线兰（州）武（威）段是兰新铁路的组成部分，在陇海铁路宝（鸡）兰（州）段增建二线后，它是亚欧大陆桥连云港至乌鲁木齐间唯一一段单线铁路。随着西部大开发战略的实施，西北地区作为我国的能源、原材料基地，陆桥通道的客货运输快速增加，兰新线兰（州）武（威）段对铁路运输的“瓶颈”制约日显突出，因此尽早尽快建成兰武复线，对发展西部经济、实施西部大开发战略、扩大开放、增强路网功能和作用具有十分重要的意义。 兰新铁路兰（州）武（威）段增建第二线线路起于兰州西站，沿黄河二级阶地西行经河口南站跨黄河后溯庄浪河而上，在既有兰武段打柴沟站与龙沟车站之间以特长隧道穿越乌鞘岭后沿龙沟河、古浪河峡谷而下，进入河西走廊与既有线并行引入武威南站，见图1。 二、 越岭隧道方案 乌鞘岭地区南北两坡区域地形、工程地质和水文地质条件十分复杂，岭南庄浪河河谷区，地形宽阔；岭北为古浪河河谷区地形狭窄，隧道经过乌鞘岭－毛毛山中高山区。针对越岭隧道的线路方案，在既有铁路、公路越岭垭口附近大范围内，利用不同限制坡度，不同越岭隧道长度结合两端展线工程进行了多个方案比选，由于既有铁路和公路垭口处于安远构造盆地边缘断层交汇区，地质条件差，确定越岭隧道位置时应尽量远离该垭口，使隧道围岩受构造影响较小，见图2。 2.1限坡选择 限制坡度是线路的最主要的技术标准，应根据牵引种类、机车类型、相邻路段标准、通过能力、运营费用及沿线地质地形条件等经经济、技术比较综合确定。 20‰单绕方案：采用13.35km特长隧道穿过乌鞘岭，争取高程显著，适应地形良好，线路顺直，投资少；但该方案保留300m小半径曲线，提速困难；另因坡度大，采用自动闭塞，造成行车组织、运输管理不便，且与前后整体通道协调性差，远期适应需求能力弱。 16‰方案：线路以18.75km特长隧道穿过乌鞘岭，该方案提速效果显著，适应地形，线路较顺直，投资较少，但该方案机车购置费较贵，年运营费支出较大。 13‰限坡方案：线路以20.05m特长隧道穿过乌鞘岭后，争取高程显著，但线路适应地形条件差，迂回展线较长，岭北桥隧工程较大，投资较高，但该方案与陆桥通道及兰新铁路全线的技术标准一致，远期适应需求能力强，提速效果好，运营费用低。 综上述，各方案各有特点，结合亚欧大陆桥及兰新铁路全线的技术标准，经综合经济、技术分析比较，采用13‰限坡,图2。 图2 越岭段线路方案平面示意图 2.2 越岭隧道长度的选择 在13‰限坡时，当越岭主隧道长度为15km时岭北地段须以8.32kmΩ形隧道迂回展线克服高差，以适应地形，其线形差，投资较高；32km越岭隧道在沙沟台以后基本穿行在泥岩地层，地质条件差，工期长，投资高；20.05km越岭隧道方案，线路顺直，争取高程显著，引线条件好，可利用既有龙沟车站站位，工程投资较小，综合推荐20.05km越岭隧道方案。 2.3两座单线隧道和一座双线隧道的比选 双线隧道方案：隧道设计为一座双线隧道，考虑特长隧道，右侧设置贯通的平行导坑，为主隧道探明地质并通过横通道辅助施工，该方案优点是两线同时建成，运营养护工作量较少，平行导坑可作为专门的养护维修通道；缺点主要为本隧道通过断层带长，双线断面跨度大，易出现塌方，施工风险大，运营安全上，当出现火灾或列车颠覆时，两线运营同时中断；且投资较贵。 两座单线隧道方案：隧道分左、右两洞，右线隧道先期开通。左线隧道施工前期为平行导坑，为右线隧道探明地质并通过横通道辅助右线隧道施工，然后再扩挖成左线隧道。该方案优点是一管隧道（右线）可提前10个月通车，早日形成运能，单线隧道施工风险低，运营安全效果好，投资较低。 综上所述，采用两座单线隧道方案。 乌鞘岭特长隧道设计为两座单线隧道，隧道长20050m，基本为直线隧道，线间距为40m；纵坡主要为11‰的下坡，隧道进口高程2663m；出口高程2447m，，隧道洞身最大埋深1100m左右。右线隧道总工期2.5年，左线隧道总工期3.5年。 三.地质概况 乌鞘岭隧道所经过地层岩性复杂，分布主要受区域断裂构造控制。主要有第四系、第三系、白垩系、三叠系、志留系、奥陶系等，并伴有加里东晚期的侵入,见图3。 图3 乌鞘岭隧道地质纵断面 隧道经过地区褶皱构造和断裂构造发育，断裂构造主要为区域性大断裂，由南向北依次分布：F4、F5、F6、F7断层，其中F7断层为本隧道遇到的最复杂断层，断层走向北西西向，倾向南，倾角70°，前期为逆断层，后期表现为左旋逆走滑断层。断带物质主要由断层泥砾及碎裂岩组成，松散破碎，风化严重