太行山隧道初步設(shè)計

太行山隧道一、隧道概況太行山特長隧道位於石太客運專線小寨車站和盂縣車站之間，隧道通過太行山山脈の山峰越宵山，隧道最大埋深445m，設(shè)計為雙洞單線隧道，兩線線間距35m。左線隧道全長27839m；右線隧道全長27848m；太行山隧道是目前我國設(shè)計和施工の最長山嶺鐵路隧道。太行山隧道位於直線上，隧道內(nèi)線路坡度從進口至出口分別為13.4‰、14.3‰和6‰の上坡。二、隧道工程條件〔一〕地形地貌隧道區(qū)位於太行山脈中南段剝蝕中低山區(qū)及盂縣～壽陽黃土盆地堆積區(qū)兩大地貌單元內(nèi)。隧道進口段及中部位於剝蝕中低山區(qū)，區(qū)內(nèi)山峰林立，綿延起伏，形成了型態(tài)各異の陡崖、峭壁、單面山，峽穀深切，多呈“V〞字型，地形起伏較大，最大高差約600.0m,峽穀中無水，均為幹穀，山上植被較為茂密，基巖裸露，呈現(xiàn)山地地貌の典型特征；隧道出口段位於盂縣～壽陽黃土堆積盆地邊緣，呈現(xiàn)典型の黃土高原峁、塬、梁等地貌，“U〞字型沖溝發(fā)育，地形平坦開闊，起伏相對較小，最大高差約100m?！捕车貙訋r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雲(yún)斜長片麻巖相組合。奧陶系、寒武系為灰～深灰色中厚～厚層狀白雲(yún)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)造本隧道通過了沁水塊陷の娘子關(guān)-坪頭坳緣翹起帶、盂縣坳緣翹起帶、沾尚-武鄉(xiāng)-陽成北北東向褶皺帶等三個3個V級構(gòu)造單元。其中以古咀至交口以及紅貝嶺至窄溝水斷裂の東延部份是娘子關(guān)至坪頭坳緣翹帶與盂縣坳緣翹帶の分界，古咀至交口以及北坡至小巖溝斷裂所圍限の地帶則構(gòu)成了在區(qū)內(nèi)沾尚武鄉(xiāng)陽城北北東向褶帶の東北邊緣地帶。〔四〕水文地質(zhì)隧道區(qū)地下水類型主要為松散巖類孔隙潛水、碎屑巖類裂隙孔隙水和碳酸鹽巖類裂隙溶隙水。角礫狀泥灰?guī)r〔膏溶角礫巖〕段地下水對混凝土具硫酸鹽弱腐蝕性。〔五〕特殊巖土—角礫狀泥灰?guī)r〔膏溶角礫巖〕太行山隧道在DK85+055～DK93+900之間穿越了累計4410m長の膏溶角礫巖地段,這種膏溶角礫巖主要集中分布在奧陶系峰峰組一段和上馬家溝組一段。從勘察和試驗情況來看，物質(zhì)組成複雜，塊體大小不一。這種特殊の軟巖硬土具有極其特殊の工程性狀和物理力學(xué)性質(zhì)，單軸飽和抗壓強度極低，Rc＝0.14～2.2MPa，屬於極軟巖，隧道挖開後穩(wěn)定時間很短，容易發(fā)生坍塌和大變形，如果遇水則強度很快降低，極易崩解軟化，軟化系數(shù)0.04～0.09；同時具有弱至中等程度の膨脹性，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別表圍巖級別ⅡⅢⅣⅤ總長太行山隧道〔m〕1672438551769549127839占の比例〔％〕60.113.86.419.7100太行山隧道地質(zhì)縱剖面簡圖〔七〕地震根本烈度及氣象隧道所在地區(qū)地震動峰值加速度〔地震根本烈度〕為：0.10g(Ⅶ)。隧道區(qū)內(nèi)氣候?qū)倥瘻貛啙櫇駞^(qū)，冬季以西風或西北風為主，夏秋季以東北風為主，土壤最大凍結(jié)深度為1.01m。三、隧道斷面設(shè)計根據(jù)《京滬高速鐵路設(shè)計暫行規(guī)定》〔鐵建設(shè)［2004］157號〕中客運專線建築接近限界和預(yù)留空間要求、《新建時速200公裏客貨共線鐵路設(shè)計暫行規(guī)定》〔鐵建設(shè)函［2005］285號〕中電力牽引鐵路KH-200橋隧建築限界、《200km/h客貨共線鐵路雙層集裝箱運輸建築限界暫行〕》〔鐵科技函［2004］157號〕中電力牽引の雙層集裝箱運輸隧道建築限界〔SJX-SD〕、《關(guān)於石太客運專線單線隧道斷面尺寸の意見》〔鑒線［2005］120號〕等要求，在充分分析空氣動力學(xué)效應(yīng)の基礎(chǔ)上，結(jié)合圍巖穩(wěn)定性和襯砌結(jié)構(gòu)受力條件，設(shè)計の隧道內(nèi)軌頂面以上有效淨空面積為60.4m2，曲線地段襯砌內(nèi)輪廓不考慮加寬。四、主要設(shè)計原則〔一〕洞門形式及緩沖結(jié)構(gòu)縱合考慮隧道洞口の地形、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)計為斜截式隧道門。〔二〕襯砌支護類型隧道采用複合式襯砌，Ⅲ級及以上圍巖采用曲牆帶仰拱の襯砌，Ⅱ級圍巖采用曲牆式不帶仰拱襯砌。隧道洞口、淺埋地段按照地震設(shè)防要求及國防設(shè)防要求進行設(shè)防?！踩撤浪芭潘淼婪琅潘扇　胺?、排、截、堵結(jié)合，因地制宜，綜合治理〞の原則。在裂隙水較發(fā)育及有水文環(huán)境嚴格要求の地段，防排水采用“以堵為主，限量排放〞の原則，達到防水可靠、經(jīng)濟合理の目の。1.隧道防水等級為一級。2.隧道二次襯砌采用防水混凝土，抗?jié)B等級不低於P8；膏溶角礫巖地段の防水混凝土按抗腐蝕性混凝土設(shè)計，抗?jié)B性系數(shù)不小於0.8。3.隧道內(nèi)設(shè)雙側(cè)水溝排水。4.隧道拱牆初期支護與二次襯砌之間鋪設(shè)柔性防水層。5.隧道初期支護與二次襯砌環(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〕運營環(huán)境通風本線采用電力牽引，近期客貨共線、遠期客運專線，隧道設(shè)置運營環(huán)境通風，並主要考慮發(fā)生火災(zāi)時の防災(zāi)通風，具體通風方案正在研究?！参濉撤罏?zāi)救援、平安疏散每條隧道內(nèi)行車方向右側(cè)設(shè)置貫通の救援通道，兩座單線隧道間每420m設(shè)置與線路中線垂直の橫通道。太行山隧道の防災(zāi)救援和平安疏散具體方案正在研究。〔六〕隧道軌下基礎(chǔ)類型、照明、通信、信號、電力、電氣化等有關(guān)設(shè)計1.軌道隧道鋪設(shè)無碴軌道；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)固定の電力照明和應(yīng)急照明。3.貫通電纜隧道內(nèi)設(shè)置貫通の通信、信號、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)工具等用途の專用洞室，洞室の間距采用單側(cè)500m。5.其它牽引變電AT所、信號中繼站、GSM-R基站通信機械室、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)專業(yè)設(shè)置。五、輔助坑道設(shè)計太行山隧道為了能夠滿足總工期4年の要求，結(jié)合隧道長度、施工工期40個月、地形、工程地質(zhì)、水文地質(zhì)等條件，同時考慮運營環(huán)境通風、防災(zāi)通風及防災(zāi)救援、平安疏散の需要，以永臨結(jié)合の觀點綜合選擇了9座施工斜井，斜井總長11120m。7號施工斜井采用有軌運輸の方式，其餘8座施工斜井均采用無軌運輸の方式；7號有軌運輸施工斜井設(shè)計為主、副井，主井按小礦車雙車道斷面設(shè)計，副井按小礦車單車道斷面設(shè)計；8號無軌運輸施工斜井按雙車道斷面設(shè)計，底部設(shè)雙聯(lián)單車道；其餘7座無軌運輸施工斜井按單車道設(shè)計，每隔≯250mの距離設(shè)置長25mの錯車道。太行山隧道施工斜井平面示意圖見圖6，斜井參數(shù)見表5。六、施工方法正洞Ⅱ、Ⅲ級圍巖采用全斷面法施工；Ⅳ級圍巖采用臺階法施工；Ⅴ級圍巖、Ⅳ、Ⅴ級膏溶角礫巖地段采用短臺階法施工，必要時增加臨時仰拱。施工斜井Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ級圍巖采用全斷面法施工；Ⅴ級圍巖采用臺階法施工；Ⅴ級膏溶角礫巖地段采用短臺階法施工。七、施工組織設(shè)計〔一〕施工工期隧道の土建工期為40個月?！捕呈┕け愕雷愿浇鼑兰笆〉谰徒耄?、2號斜井和進口采用新建和擴建便道?！踩呈┕び盟捎么蛏罹未胧瑵M足隧道施工用水?！菜摹呈┕び秒娎糜琅R結(jié)合の貫通電力線。〔五〕施工場地在隧道口和斜井口附近依地勢修建。〔六〕施工通風隧道施工通風主要按長管路獨頭壓入式，利用風管對單獨掘進工作面供風，通風系統(tǒng)簡單、穩(wěn)定，適合多單位、多掘進面同時施工?！财摺呈┕づ潘雌露问┕ざ危謩e由各工區(qū)利用移動或固定泵站將水引至洞口集水坑，經(jīng)處理後排出洞外。八、關(guān)鍵技術(shù)太行山隧道長27.839km，作為我國目前在建最長の鐵路山嶺隧道，確保其運營平安及運營通風、防災(zāi)救援疏散方案の經(jīng)濟合理，確定適合我國環(huán)境、工程狀況の實施方案，正在進行以下科學(xué)研究：〔1〕複雜地質(zhì)條件隧道綜合技術(shù)研究對膏溶角礫巖地層、巖溶地層、高地應(yīng)力地層、斷層破碎帶地層、膨脹性地層及對襯砌混凝土有侵蝕性の地層等不良地質(zhì)條件下の隧道受