川藏铁路隧道工程

2017-09-03郑宗溪,孙其清

隧道建设(中英文) 2017年8期

川藏铁路隧道工程

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1 742.39 km。

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1 223.451 km，占线路总长的70.2%；特长隧道46座，长724.441 km。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(20.008 km)、海子山隧道(32.541 km)、芒康山隧道(30.534 km)、业拉山隧道(23.243 km)、伯舒拉岭隧道(28.000 km)和安久拉山隧道(20.089 km)，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(16.449 km)和达嘎拉隧道(17.310 km)。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2 600 m；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450～1 127 mm，部分地区年平均降雨量仅为400 mm，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。

①为龙门山断裂带； ②为澜沧江断裂带； ③为班公湖—怒江断裂带。

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。

(a) 岩温69.2 ℃ (b) 岩温81.9 ℃

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2 600 m，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。

(a) 强岩爆 (b) 软岩大变形

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1.6 m。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。

(a) 危岩落石 (b) 崩塌落石

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(39 km)、康定—新都桥段折多山隧道(40 km)、雅江—理塘段沙鲁里山隧道(69 km)、理塘—巴塘段海子山隧道(37 km)、八宿—波密段伯舒拉岭隧道(59 km)、然乌—通麦段易贡隧道(50 km)。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39 km方案(泸定—康定段)

泸定—康定段线路长度为58.7 km，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39.2 km)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40 km方案(康定—新都桥段)

康定—新都桥段线路长度为50 km，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(40 km)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69 km方案(雅江—理塘段)

雅江—理塘段(104.1 km)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(69 km)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37 km方案(理塘—巴塘段)

理塘—巴塘段线路长度为49.1 km，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(37 km)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59 km方案(八宿—波密段)

八宿—波密段线路长度为140.8 km，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(59 km)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50 km方案(然乌—通麦段)

然乌—通麦段线路长度为52.2 km，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(50 km)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。