截至2023年底中国铁路隧道情况统计及2023年新开通重点项目隧道情况介绍

巩江峰,王 伟,王 芳,杨昌贤,袁 溢

(1.中国铁路经济规划研究院有限公司,北京 100038; 2.中铁二院工程集团有限责任公司,四川 成都 610031; 3.中国铁路设计集团有限公司,天津 300308; 4.中国第一勘察设计院集团有限公司,陕西 西安 710043)

1 中国铁路隧道情况

截至2023年底,中国铁路营业里程达到15.9万km。其中,投入运营的铁路隧道18 573座,总长23 508 km。

1)新增运营。2023年新增开通运营线路铁路隧道622座,总长度为1 292 km。其中,10 km以上的特长隧道23座,总长约320 km。

2)在建。在建铁路隧道2 668座,总长约7 110 km。

3)规划。规划铁路隧道5 460座,总长约13 313 km。

2 中国高速铁路隧道情况

截至2023年底,中国已投入运营的高速铁路总长超过4.5万km,共建成高速铁路隧道4 561座,总长7 735 km。其中,长度大于10 km的特长隧道115座,长约1 471 km。

1)新增运营。2023年中国新增运营有隧道工程项目的高速铁路共13条,总长2 507 km,共有隧道383座,长约703 km。其中,10 km以上的特长隧道10座,长约129 km。2023年中国新增运营的高铁特长隧道见表1。

表1 2023年中国新增运营的高铁特长隧道

2)在建。中国正在建设的有隧道工程项目的高速铁路共56条,总长10 474 km,共有隧道1 534座,长约3 617 km。其中,长度大于10 km的特长隧道有78座,长约1 073 km。长10～15 km的高速铁路隧道有58座,长15～20 km的高速铁路隧道有16座,20 km以上的高速铁路隧道有4座。在建的高速铁路隧道中,设计速度目标值为300～350 km/h的高速铁路隧道共1 331座,长约3 245 km;速度目标值为250 km/h的高速铁路隧道共203座,长约372 km。2023年中国在建的高铁特长隧道见表2。

表2 2023年中国在建的高铁特长隧道[1-2]

3)规划。截至2023年底,中国规划高速铁路项目中含隧道2 171座,长约4 975 km。其中,长度大于10 km的特长隧道有83座,长约1 111 km。规划的高速铁路隧道中,速度目标值为300～350 km/h的高速铁路隧道共1 597座,长约4 043 km;速度目标值为250 km/h的高速铁路共574座,长约932 km。

3 中国特长铁路隧道概况

截至2023年底,中国投入运营的特长铁路隧道共286座,总长约3 869 km。其中,长度20 km以上特长铁路隧道13座,长约312 km。中国已投入运营的长度20 km以上的特长铁路隧道见表3。

表3 中国已投入运营的长度20 km以上的特长铁路隧道[1-2]

1)新增运营。2023年新增运营特长铁路隧道23座,长约320 km。其中,长10～15 km的特长铁路隧道有17座,长15～20 km的特长铁路隧道有5座,长20 km以上的特长铁路隧道有1座。2023年中国新增运营的特长铁路隧道见表4。

表4 2023年中国新增运营的特长铁路隧道

2)在建。在建特长铁路隧道163座,长约2 511 km。其中,长度20 km以上的特长铁路隧道24座,长约643 km。

3)规划。规划特长铁路隧道253座,长约3 538 km。其中,长度20 km以上的特长铁路隧道14座,长约392 km。

4 2023年新开通重点项目隧道概况

4.1 贵南铁路隧道

4.1.1 项目概况

贵南铁路连接贵州贵阳市与广西壮族自治区南宁市,正线长约481.1 km,设计速度为350 km/h,正线隧道108座,总长约259 km,隧线比为53.8%。全线最长的隧道为九万大山1号隧道,长17 128 m。工程于2017年10月开工建设,2023年8月31日开通运营。

4.1.2 项目特点

隧道沿线通过地层主要为可溶岩,地表溶蚀洼地、槽谷、落水洞等岩溶形态极其发育,洞身附近地表大型溶蚀洼地共计约320处。隧道穿越岩溶中等—强烈发育段约150 km,通过垂直渗流带约31 km、季节变动带约130 km、水平循环带约12 km、深部缓流带约2.5 km。受峰丛卡斯特地貌影响,沿线溶洞及暗河众多、洞口危岩落石发育。

4.1.3 主要技术经验

1)空间选线,规避重大岩溶风险。在勘察期间,揭示九万大山区域内发育有大型暗河与隧道交叉,且平面上无法绕避。通过大范围现场调绘、物探、钻探手段对暗河发育范围、走向、汇水区、宣泄区等进行综合探查,并通过大地电磁技术精准锁定暗河发育高程范围。结合辅助坑道(横洞)的设置,隧道设计创新采用“M”型纵坡,实现隧道上跨暗河的同时,保障了岩溶发育段隧道顺坡组织施工,开挖揭示九万大山区域隧道工程成功绕避了岩溶暗河。

2)超前预报,保障隧道施工安全。施工期间有突水(泥)风险段进行专项超前地质预报方案设计,首次采用反磁通等值瞬变电磁技术,结合地质雷达进行掌子面前方含水体及岩溶异常区探测,根据物探结果采用长、中、短相结合的方式进行超前钻探验证,实现了重大风险提前预判及处置。

3)泄水降压,规避运营安全风险。设计中结合施工组织及安全运营需要,采用平导及泄水洞有效引排地下水,避免暴雨季节衬砌周边瞬时水压上升造成衬砌掉块、仰拱隆起等灾害的发生,全线共设置泄水洞(平导)约97 km。

4)拱隧一体,创新溶腔处理技术。甲良3号隧道位于贵州省独山县境内,开挖揭示1处横向宽20～65 m、纵向长60 m的大型半充填溶洞。溶洞深度约65 m,底部充填物为32 m的块石土。设计采用1孔64 m拱隧一体结构成功跨越,进一步丰富了岩溶地区大型空腔溶洞处理技术。隧道内跨越溶洞拱隧一体化结合示意见图1。

图1 隧道内跨越溶洞拱隧一体化结合示意图

4.2 成兰铁路成都—川主寺段隧道

4.2.1 项目概况

成兰铁路成都—川主寺(黄胜关)段位于四川省境内,正线长约275.6 km,设计速度为200 km/h,隧道17座,总长约175.5 km,隧线比为63.6%。全线最长的隧道为平安隧道,长28 426 m。全线于2013年3月开工建设,成都—镇江关(含)段206.8 km于2023年11月28日开通运营。

4.2.2 项目特点

成兰铁路地处青藏高原东部边缘,位于我国第二地貌阶梯(高程500～700 m)向第一地貌阶梯(高程3 000～5 600 m)急切过渡的高山峡谷区,地形切割强烈,相对高差多在1 000 m以上,最大相对高差达3 000 m以上。隧道最大埋深达1 720 m,其中埋深1 000 m以上段落18 km,埋深500～1 000 m的段落55 km。沿线地质构造复杂,新构造运动强烈,不良地质问题突出,具有“四极、三高、五复杂”的典型特征。其中:“四极”为地形切割极为强烈、构造极为复杂活跃、岩性极为软弱破碎、汶川地震效应极为显著;“三高”为高地应力、高地震烈度和高地质灾害风险;“五复杂”为复杂的构造运动历史、复杂多变的复理岩建造、复杂的地应力环境、复杂的地下水条件、复杂的结构型式。复杂的地形地质条件给隧道工程的建设带来极大的挑战。成兰铁路项目沿线构造示意见图2。

图2 成兰铁路项目沿线构造示意图

4.2.3 主要技术经验

1)减灾选线,规避洞口重大不良地质体。沿线受沟谷切割、构造及卸荷节理裂隙发育等影响,高陡山坡危岩落石发育。通过合理设计选线以绕避重大不良地质,全线共绕避滑坡125处、岩堆153处、危岩落石73处。同时,根据各洞口地质条件,采用接长明(棚)洞,坡面分级、分区域设置坡面不良地质体加固和主、被动网防护,并通过设置帘式网等对坡面危岩落石进行分流引导,以确保运营安全。

2)创新隧道穿越活动断裂带技术,保障运营安全。沿线以隧道形式穿越5条活动断裂带,是目前国内通车线路穿越活动断裂带最多的铁路。为适应活动断裂产生的错动和位移,设计采用短节段+宽变形缝的措施,使隧道具备适应错动及转动的能力;同时,施工过程中创新采用分次多层支护、长短锚杆组合的变形主动控制支护体系,成功通过活动断裂带。

4.3 其他铁路项目隧道主要技术应用

1)广汕铁路在建设过程中采用地表钻孔真空负压降水的措施,保障了浅埋全风化富水花岗岩段的成功修建。

2)金甬铁路采用“三台阶法施工+非电毫秒导爆管雷管+多段起爆”的综合钻爆技术,成功实现了距离既有铁路线间距小于50 m段落硬质岩爆破施工单点震速控制在1 cm/s的技术,扩展了钻爆法在临近既有线施工的技术。

3)南崇铁路留村大直径盾构隧道管片环间采用承插式螺栓,在复杂地层条件和周边环境下,很好地控制了管片错台及隧道的变形。

4)和邢铁路采用“掌子面后方排水+掌子面注浆加固”的技术路线,以及前进式分段注浆结合集束多段水平袖阀管注浆技术,成功解决了强富水条件砂岩断层破碎带施工的技术难题。

4.4 展望

随着铁路建设向西部地区转移,隧道建设将面临埋深更大、地应力更高、水压更大、地质构造更加复杂、洞外不良地质体影响更大、高烈度地震频发、高海拔地区缺氧等系列建设问题,仍需要各位同仁共同攻坚克难,不断创新隧道修建技术。

致谢

感谢国铁集团鉴定中心田四明,中铁第一勘察设计院集团有限公司程磊,中铁二院工程集团有限责任公司朱宏、邓子军、周林峰、罗胜利、姜波、陈泉,中国铁路设计集团有限公司马志富、孟庆余、曾青,中铁第四勘察设计院集团有限公司杨剑、何卫,中铁第五勘察设计院集团有限公司路美丽、胡玉林,中铁第六勘察设计院集团有限公司宋超业、韩贺,中铁工程设计咨询集团有限公司李力、张岩,中铁上海设计院集团有限公司周萌、曹勇,中铁大桥勘察设计院集团有限公司唐雄俊等各位同仁提供的资料、统计数据及指导。

说明：文中数据不包括中国香港、澳门特别行政区及台湾地区的数据;文中之特长隧道为不含车站的隧道。