杭州至黄山铁路桐庐隧道方案比选

2015-02-10徐光

交通科技 2015年2期

徐光

（中铁第四勘察设计院集团有限公司武汉 430063）

杭州至黄山铁路位于浙西及皖南地区，东起杭州市萧山，经富阳、桐庐、建德、淳安、绩溪，西至黄山市，全线运营长度287km。杭州至黄山铁路是连接名城（杭州）、名江（富春江）、名湖（千岛湖）、名山（黄山）等著名风景旅游点的黄金旅游线，是长三角城际铁路网的组成与延伸，是皖南地区融入长三角的重要交通基础设施。建设杭州至黄山铁路有利于开发浙江和安徽省旅游资源，增强长三角地区经济带动作用，促进皖江经济带的发展，进一步完善铁路网布局，提高铁路运输服务质量。

1 方案说明

前期研究［1］确定杭黄铁路在杭千高速公路桐庐入口附近并行杭千高速公路走行。杭千高速公路入城口是桐庐县精心打造的敞开式景观，地方政府强烈要求铁路在杭千高速公路桐庐匝道处采用隧道方式穿越，避免破坏景观。巴比松庄园位于桐庐匝道附近，是桐庐县重要的旅游度假庄园，由台协会众企业共同出资，巴比松度假庄园投资方认为别墅区为其庄园的核心区，杭黄铁路从巴比松度假庄园别墅区的南侧通过对整个巴比松度假庄园的开发价值造成了较大损害。鉴于全部取消桐庐隧道方案对巴比松度假庄园及桐庐入城口景观有较大影响，本次设计以隧道方式穿越杭千高速公路桐庐匝道，综合巴比松庄园、隧道施工难度等因素进一步研究了桐庐隧道方案明挖方案和暗挖方案。

2方案线路平面相同，纵断面根据情况变化，暗挖方案比明挖方案平均低5.5m。线路自桐庐车站黄山端起，穿杭千高速公路桐庐匝道，经巴比松庄园南侧，与杭千高速公路并行至比较终点［2－3］。比较范围线路长4.6km，方案平纵断面见图1、图2。

图1 桐庐隧道方案平面示意图

图2 桐庐隧道方案纵断面示意图

1.1 明挖方案

隧道全长为1 347m，隧道起讫里程DK100＋334～DK101＋681。隧道DK100＋351～DK100＋440，DK100＋481～DK100＋626，DK100＋652～DK101＋216段798m采用围护桩＋横支撑防护，为保证中间匝道通行，DK100＋626～DK100＋652段26m采用长管棚超前支护暗挖；其余523 m采用放坡开挖；隧道线路左侧靠近高速公路处采用直径600mm旋喷止水桩，间距1.4m，加固深度为地下水位线至基底以下2m。比较范围桥梁4座1 742m，隧道1座1 347m，桥隧比67.2%。

1.2 暗挖方案

隧道全长1 910m，起讫里程DK99＋820～DK101＋730。隧道DK100＋340～DK101＋200段860m采用暗挖通过，其余1 050m采用明挖放坡方案。暗挖超前支护主要采用直径108mm长管棚套打小导管，下穿高速公路匝道段采用双层直径159mm长管棚；施工方法主要采用六步CD法，下穿高速公路匝道段采用双侧壁导坑法；隧道拱顶位于土层、卵石土层、全风化层时考虑采用钢花管或直径600mm旋喷桩加固。比较范围桥梁3座1 485m，隧道1座1 910m，桥隧比73.8%。

2 方案比选

2.1 从与地方规划协调方面分析

2方案都以隧道方式穿越杭千高速公路匝道，不影响桐庐县入城口敞开式景观。并且都以路堑方式通过庄园南侧的山坡，路堑边坡做为天然屏障减少了对庄园别墅区的影响，此段暗挖方案比明挖方案平均低5.5m，对庄园别墅区的影响更小。2方案都满足桐庐在建金中路下穿铁路的要求。2方案相比，暗挖方案在与地方规划协调方面略优［4］。

2.2 从隧道工程地质条件及施工风险分析

桐庐隧道处于低丘与高级阶地地貌，隧道明挖及暗挖2方案通过的具体地层岩性有所不同，对应的主要地段为DK100＋334～DK101＋681。明挖方案DK101＋137～＋358，DK101＋576～＋681共326m洞身及洞顶位于泥岩全风化～弱风化泥岩地层之中，洞顶及洞身卵石土分布长度1 021m。暗挖方案DK100＋370～DK101＋358，DK101＋576～＋681两段共1 093m的洞身及洞顶岩性位于泥岩全风化～弱风化泥岩地层之中，洞顶及洞身卵石土分布长度254m。由于2方案隧道洞身及洞顶主要围岩岩性有所不同，隧道的施工风险也不相同。明挖方案主要的施工风险是隧道开挖时临时边坡的坍塌，属于浅层坍滑，若施工管理正确及边坡支护能及时到位，是可控的风险，发生重大人员伤亡事故的概率小；暗挖方案全隧道Ⅴ级围岩浅埋暗挖，洞室地下水涌水量较小，主要施工风险是隧道洞顶顶板的塌落及隧道洞室侧壁泥岩全风化～强风化层的坍塌，设计处理措施必须正确充分，施工管理和支护必须及时到位，稍有疏忽即产生重大人员伤亡事故，发生概率相对较大。明挖方案稍优［5］。

2.3 从工程实施难度分析

溪旁水库泄洪沟水流穿高速公路后，通过急流槽引入低处水沟，泄洪沟于高速公路出口处高程高于铁路轨面7m，出口相对于铁路左线中心垂直距离33m，泄洪沟与铁路相交于DK100＋460，相交点水沟沟底略底于铁路轨面。明挖方案采用跌水井加大孔径排水涵和下挖既有沟底的方法引导流水，跌水涵置于明挖方案隧道底。杭千高速公路桐庐互通匝道位于杭黄铁路桐庐隧道上方，隧道明挖施工需修建便道进行施工过渡，维持桐庐互通匝道行车，施工过渡复杂，有一定的安全风险，与地方协商难度大。暗挖方案全隧道V级围岩浅埋暗挖，隧道施工困难，施工难度大，但杭千高速公路排洪沟的排水容易解决，桐庐匝道不需施工过渡。2方案工程实施困难面不同，工程实施难度难以比较。

2.4 从安全方面分析

明挖方案在DK100＋460处采用跌水井加大孔径排水涵和下挖既有沟底的方法解决杭千高速公路泄洪沟的问题，在施工中有一定风险，在运营一段时间后，杂物可能堵塞跌水井和排水涵，铁路有被水流直接冲击的危险；由于跌水井距排水涵底的落差太大，随着时间的延长，水流对涵底可能产生水滴石穿的效果，威胁整个铁路基础。因此运营中需定期巡查、维护，消除隐患。隧道明挖施工需修建便道对杭千高速公路桐庐互通进行施工过渡，维持桐庐互通匝道行车，施工过渡复杂，有一定的安全风险。杭黄铁路DK100＋200左侧250m为溪旁水库，于1971～1985年修建，为小（一）型水库，坝高22.7m，正常库容／总库容93.5万／113.5万m3，根据设计水位和校核水位，从理论上分析可不考虑溃坝对铁路造成的风险，但水库设计与施工时处于特殊历史时期，坝体采用黏土坝心外砌干片护坡，从高铁安全高于一切的理念出发，应考虑溃坝对铁路造成的风险。根据目前水文估算，DK100＋220处溃坝水位84.89m，相应水深达6.4m，流速12.03m／s，明挖方案隧道进口DK100＋080～＋334段路基左侧设置高度7～11m的C35混凝土挡水坝拦截水库溃坝产生的水夹石形成的泥石流，水库溃坝瞬间形态和泥石流的水石比等不能准确预测，混凝土挡水坝拦截水库溃坝的效果不可精准预见；暗挖方案水库溃坝之后形成的泥石流从洞顶漫流而过，对铁路营运安全无影响。暗挖方案全隧道V级围岩浅埋暗挖，隧道施工困难，施工难度大，施工风险不可控。

从安全方面分析，暗挖与明挖方案相比，暗挖方案施工期间风险稍大且不可控，但暗挖方案运营期间无安全风险，而明挖方案在运营期间长期尚存一定隐患。