金甬铁路新昌至溪口越岭段线路方案研究

李 斌

（中铁第四勘察设计院集团有限公司，湖北 武汉 430063）

1 概况

1.1 项目概况

金甬铁路为设计行车速度160kg/h（预留200kg/h）的客货共线铁路，位于长三角南翼浙江省中东部地区，线路东起东南沿海重要的港口城市、长三角南翼经济文化中心、浙江省副省级城市宁波市，途经绍兴市，西至浙江省中西部中心城市金华市，新建正线长度188.301km，桥隧比81.17%，主要经过的地貌类型有中低山、剥蚀丘陵、河流阶地区和冲海积平原区。该项目的建设对加快宁波、舟山融入我国“一带一路”经济发展战略，推进宁波-舟山港拓展中西部内陆腹地、缩短内陆腹地出海通道时空距离具有重要意义。

1.2 越岭段概况

新昌至溪口越岭段隧道是全线的控制性工程，线路穿越区属华南褶皱系，区内华夏系地质构造较为发育，大致呈“多”字形展布。会稽山、四明山山脉横亘其间，地形地貌复杂，沟谷深切，地势起伏大，自然坡度15°～40°，地面标高70～700m，植被发育，如图1 所示。

图1 越岭段地形地貌

同时，线路穿越了国家一级保护动物白颈长尾雉斑竹保护区，且与在建钦寸水库工程输水隧洞交叉。

2 越岭段线路方案研究

2.1 方案说明

根据地形地质条件，首先从线路走向顺直角度出发，研究了双洞单线隧道方案，左右线隧道长度均达18.3km。考虑隧道长度较长，施工方法、施工组织、运营与防灾救援疏散工程较为复杂，工程投资较高等因素，研究了14.7km 的单洞双线隧道方案。如图2 所示。

图2 线路方案

1）14.7km 单洞双线隧道方案（方案Ⅰ）。线路自CK110+950 起，在嵊州金庭境内先后跨甬金高速公路、上东江，折向东北于灵鹤村北进洞穿四明山，于奉化溪口镇西南塔下村出洞，后折向北沿山边敷设，经三石村、于西隅村跨甬金高速公路、剡江后，至比较终点CK132+900。比较范围内线路长21.95km，双线桥梁（特大、大桥梁）5 座2.704km，大于10km 隧道1 座，长14729m；小于1km 隧道共5 座2.338km，桥隧比为90.1%。千石岩隧道为单洞双线，长14729m，隧道纵坡6613m 上坡，8116m 下坡。

2）18.3km 双洞单线隧道方案（方案Ⅱ）。线路自CIK110+950 起，在嵊州金庭境内先后跨甬金高速公路、上东江，后左右线分开，折向东北于金兰村南分别进洞穿四明山，直至奉化溪口镇西隅村南出洞，折向东先后跨甬金高速公路、剡江后，至比较终点CIK132+900。线路正线长21.636km，双线大桥1 座400m，单线特大桥2 座2849m，单线大桥828m；大于10km 单线隧道2 座，计36600m，小于1km 隧道共1 座577m，正线桥隧比为97.6%。千石岩隧道为双洞单线，左线长18275m，右线长18325m；隧道纵坡左线6475m 上坡，11800m 下坡，右线6484m 上坡，11841m 下坡。

2.2 方案比选

1）从地形地质条件分析。方案Ⅰ和方案Ⅱ线路距离50m～1600m，均位于四明山麓奉化市西部山区，CK113+295～CK116+960 段属燕山晚期第二次侵入岩（νξγ53（2）），二长花岗岩。全风化，黄褐色、灰色，厚度约2～3m；强风化，灰色，灰白色，厚度约5～8m；弱风化，浅肉红色，花岗结构，块状构造，主要矿物为石英、长石及云母等，岩石新鲜较坚硬。CK116+960～CK128+016段属侏罗系侏罗系上统d段（J3d），侏罗系上统C-1 段凝灰岩（J3C-1），侏罗系上统b 段中熔结凝灰岩（J3b）侏罗系，岩性以玻屑凝灰岩、熔结凝灰岩、角砾玻屑凝灰岩、凝灰角砾岩为主，局部夹含砾沉积凝灰岩、凝灰质砂岩、粉砂质泥岩等，青灰色、灰色，凝灰状结构，块状构造。

方案Ⅰ千石岩隧道各级围岩长度为Ⅱ级-11560m-78.4%，Ⅲ级-2440m-16.6%，Ⅳ级-510m-3.5%，Ⅴ级-219m-1.5%，地形地质条件相对较好；方案Ⅱ千石岩隧道各级围岩长度为Ⅱ级-32940m-90%，Ⅲ级-1281m-3.5%，Ⅳ级-1427m-3.9%，Ⅴ级-952m-2.6%，隧道进出口左右线计1000m 为浅埋，其中左线隧道出口约400m 浅埋偏压严重，隧道进出口局部存在少量危岩落石，进出口地形地质条件不佳。

2）从施工方法、施工组织要求分析。方案Ⅰ长隧道结构型式为单洞双线，采用钻爆法施工。根据《铁路隧道防灾救援疏散工程设计规范》（TB10020-2012）中的相关要求，结合工期需要和隧道区地形地貌、工程水文地质条件，本隧道共选择3 座双车道无轨运输斜井，斜井长度共计4335m（平长）。本隧道按进口、出口、3 座斜井，共5 个工区8 个工作面组织施工，斜井工区采用I 级机械化配套施工方案，洞口施工准备3 个月，主体工程贯通工期31 个月。隧道采用单洞双线型式，洞内施工通风、出砟运输相对便利。

方案Ⅱ长隧道结构型式为双洞单线，隧道采用钻爆法施工。结合工期需要和隧道区地形地貌、工程水文地质条件，本隧道共设置4 座双车道无轨运输斜井，斜井长度共计7800m（平长）。本隧道按进口、出口、4 座斜井，共6 个工区10 个工作面组织施工，斜井工区采用I 级机械化配套施工方案，洞口施工准备3 个月；施工工期为33 个月。

3）从运营与防灾救援疏散工程设置需要分析。方案Ⅱ长隧道是双洞单线，新建两座单线隧道，施工存在突水突泥风险段时，左右洞可以互为救援通道，有助于降低突水（泥）造成人员伤亡风险；左右洞可组成巷道式通风，改善洞内作业环境；运营期间左右洞互为救援逃生通道，无需另设紧急出口和避难所，利于铁路营运期间疏散救援。

方案Ⅰ长隧道是单洞双线，通过以下设置能满足隧道运营与防灾救援疏散需要：

（1）隧道施工完工后，高风斜井、大岩坪斜井及龙坞斜井均设置为防灾救援疏散的避难所，按永久工程设计。避难所设机械加压送风系统，通过隔墙分隔为与正洞连接的气闸间和连通地面出口的疏散通道（底部设等待区）。

（2）在隧道进、出口和斜井井口设置疏散场坪，场坪面积各600m2，疏散道路等级标准不低于四级公路标准。

（3）避难所、紧急救援通道、疏散场坪内设置防灾通风、应急照明、应急通信等相关设施。

4）从与保护区及相关工程相互影响分析。国家一级保护动物白颈长尾雉斑竹保护区位于四明山麓奉化市西部山区斑竹左溪坑，东经121℃，北纬29.8°，东西长约8300m，南北宽约4700m，面积31665 亩；方案Ⅰ穿越该保护区的南部一角，千石岩隧道洞身范围内长度2100m，大岩坪斜井740m 长在该保护区范围中，但斜井口及其余斜井均在保护区外。方案Ⅱ线路取直北移，左右线中穿保护区，隧道洞身在保护小区范围内长度达7220m。

方案Ⅰ线路与钦寸水库输水隧洞工程交叉处本线里程CK125+835，隧道轨面高程88.933m，输水隧洞里程输20+947.68，隧洞设计衬后洞底高程52.826m，两隧洞相交处高差净距为（88.933-3）-（52.826+3.8）=29.307m，平面夹角为39°，高差较大，施工时采取相应措施后，相互影响较小。

方案Ⅱ线路与钦寸水库输水隧洞工程交叉处本线里程CIK128+305，隧道轨面高程71.039m，输水隧洞里程输23+879.604，隧洞设计衬后洞底高程55.28m，两隧洞相交处高差净距为（71.039-3）-（55.28+3.8）=8.959m，平面夹角为30°，高差较小，铁路施工时对已建输水隧洞影响较大，需加固输水隧洞衬砌、铁路施工局部段落需控制爆破。

5）工程投资分析。方案Ⅱ较方案Ⅰ虽线路取直、正线长度短314m，拆迁减少1.38 万m2，但线路为双洞单线，双单线桥梁、隧道长度、斜井长增幅加大，主要工程投资增加3.46 亿元。各方案主要工程数量与投资比较见表1。

表1 金庭至溪口长隧道方案主要工程数量与投资比较表

2.3 推荐意见

两方案长隧道地质条件相当，但方案Ⅱ长隧道进出口两端地形条件不利，虽正线长度缩短314m，但双洞单线投资增加3.46 亿元，投资增加较大，方案Ⅰ在采取工程措施后能够满足运营及防灾救援疏散工程相关标准，且方案对白颈长尾雉斑竹保护区和钦寸水库输水隧洞工程影响较小，投资较省，故新昌至溪口段长隧道方案推荐14.7km 单洞双线隧道方案（方案Ⅰ）。

3 结论

综合考虑地形地质条件、施工方法和施工组织要求、运营与防灾救援疏散工程设置需要、与保护区及相关工程相互影响，及工程投资等因素，对金甬铁路新昌至溪口越岭段线路方案进行了比选，根据比选结果推荐14.7km 单洞双线隧道方案。