川藏鐵路隧道工程

1 工程意義

川藏鐵路作為我國(guó)藏區(qū)綜合交通運(yùn)輸體系的重要組成部分，對(duì)于提高西藏綜合交通運(yùn)輸能力，推動(dòng)西藏經(jīng)濟(jì)社會(huì)跨越式發(fā)展，增強(qiáng)民族團(tuán)結(jié)，逐步完善進(jìn)出西藏鐵路通道，改善區(qū)域鐵路路網(wǎng)布局，加快西藏改革開(kāi)放步伐，提升西藏發(fā)展能力，加快西藏經(jīng)濟(jì)發(fā)展，提高沿線(xiàn)各族人民生活水平意義重大。

2 工程概況

2.1 川藏鐵路概況

川藏鐵路線(xiàn)路布置見(jiàn)圖1，從成都經(jīng)雅安、康定、昌都、林芝、山南到拉薩，依次穿越二郎山、折多山、高爾寺山、沙魯里山、芒康山、他念他翁山、伯舒拉嶺、色季拉山等8座高山，經(jīng)過(guò)大渡河、雅礱江、金沙江、瀾滄江、怒江、易貢藏布江、雅魯藏布江等7大江河，地勢(shì)北高南低、西高東低。全線(xiàn)建筑長(zhǎng)度1 742.39 km。

圖1 川藏鐵路線(xiàn)路布置圖

川藏鐵路主要技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)推薦表見(jiàn)表1。

表1 川藏鐵路主要技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)推薦表

2.2 川藏鐵路隧道工程概況

川藏鐵路全線(xiàn)隧道共計(jì)198座，總長(zhǎng)1 223.451 km，占線(xiàn)路總長(zhǎng)的70.2%；特長(zhǎng)隧道46座，長(zhǎng)724.441 km。各段隧道具體情況見(jiàn)表2。未開(kāi)工建設(shè)段重點(diǎn)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)、業(yè)拉山隧道(23.243 km)、伯舒拉嶺隧道(28.000 km)和安久拉山隧道(20.089 km)，以上隧道長(zhǎng)度均為初步方案擬定，最終方案仍在持續(xù)研究中，也可能出現(xiàn)更長(zhǎng)的隧道建設(shè)方案；已開(kāi)工建設(shè)段重點(diǎn)隧道有桑珠嶺隧道(16.449 km)和達(dá)嘎拉隧道(17.310 km)。川藏鐵路特長(zhǎng)隧道面臨的工程難題主要有高烈度、高地應(yīng)力巖爆、軟巖大變形、高地溫和活動(dòng)斷裂。其中： 高地溫隧道10座，地溫為28.7～86.0 ℃；高地應(yīng)力隧道35座，隧道最大埋深2 600 m；跨活動(dòng)斷裂隧道7座；同時(shí)受上述工程難題耦合作用的隧道12座。

表2 川藏鐵路各段隧道情況

3 工程沿線(xiàn)自然環(huán)境及地質(zhì)特征

3.1 沿線(xiàn)自然環(huán)境

川藏鐵路依次經(jīng)過(guò)四川盆地、川西高山峽谷區(qū)、川西高山原區(qū)、藏東南橫斷山區(qū)、藏南谷底區(qū)等5個(gè)地貌單元。線(xiàn)路經(jīng)過(guò)區(qū)域山高谷深，地形條件極其復(fù)雜。

青藏高原具有高寒、大溫差、強(qiáng)紫外線(xiàn)、氣候干燥等特點(diǎn)。線(xiàn)路所經(jīng)過(guò)地區(qū)高原氣候垂直分帶顯著，冬季極端最低氣溫為-32.2 ℃，夏季最高氣溫為40 ℃，晝夜最大溫差可達(dá)35 ℃。高原區(qū)降雨量為450～1 127 mm，部分地區(qū)年平均降雨量?jī)H為400 mm，且具有分配極不均勻的特征。

3.2 工程地質(zhì)特征

川藏鐵路所經(jīng)區(qū)域地勢(shì)跌宕起伏，跨越金沙江、瀾滄江、怒江3江并流的橫斷山區(qū)，地處歐亞板塊與印度板塊碰撞隆升形成的青藏高原中東部，沿線(xiàn)山高谷深、地層巖性混雜多變，新構(gòu)造運(yùn)動(dòng)劇烈，深大活動(dòng)斷裂廣泛分布，內(nèi)、外動(dòng)力地質(zhì)作用強(qiáng)烈，強(qiáng)震頻繁，震級(jí)大、烈度高，崩塌、滑坡、泥石流等(誘發(fā))大(巨)型不良地質(zhì)體(群)和特殊巖土發(fā)育，其種類(lèi)及規(guī)模均屬罕見(jiàn)；河谷斜坡穩(wěn)定性差，氣候惡劣且急劇多變，建設(shè)難度前所未有。

3.2.1 地層巖性

川藏鐵路沿線(xiàn)地層巖性分布見(jiàn)圖2，從第四紀(jì)至震旦紀(jì)均有分布，以碎屑巖、板巖、千枚巖、花崗巖類(lèi)巖漿巖、火山巖為主，巖石破碎，裂隙發(fā)育。

圖2 川藏鐵路地層巖性分布

3.2.2 大地構(gòu)造

川藏鐵路區(qū)域大地構(gòu)造見(jiàn)圖3。具體分區(qū)為： Ⅷ揚(yáng)子陸塊區(qū)、 Ⅴ羌塘—三江造山系、 Ⅵ班公湖—雙湖—怒江—昌寧對(duì)接帶、 Ⅶ岡底斯—喜馬拉雅造山系等4個(gè)一級(jí)構(gòu)造單元；瀾滄江斷裂、雅魯藏布江斷裂2個(gè)板塊結(jié)合帶(也稱(chēng)縫合帶)斷裂，龍門(mén)山斷裂、金沙江斷裂、怒江斷裂等3個(gè)地殼拼接帶(也稱(chēng)縫合帶)斷裂。

3.2.3 深大斷裂

川藏鐵路沿線(xiàn)區(qū)域地質(zhì)構(gòu)造見(jiàn)圖4。深大活動(dòng)斷裂密集發(fā)育，主要分布有龍門(mén)山、鮮水河、玉龍希、理塘、甘孜—理塘、巴塘、金沙江、瀾滄江、班公湖—怒江、八宿、嘉黎—易貢、雅魯藏布江、沃卡等10余條深大活動(dòng)斷裂帶。

3.2.4 地震

川藏鐵路沿線(xiàn)區(qū)域地震震中分布見(jiàn)圖5，主要穿越青藏地震區(qū)的龍門(mén)山地震帶、鮮水河—滇東地震帶、藏中地震帶及喜馬拉雅地震帶。沿線(xiàn)地震活動(dòng)強(qiáng)烈，大地震頻發(fā)。據(jù)史料記載，該沿線(xiàn)區(qū)域發(fā)生7級(jí)以上地震至少22次。

①為龍門(mén)山斷裂帶； ②為瀾滄江斷裂帶； ③為班公湖—怒江斷裂帶。

圖3 川藏鐵路區(qū)域大地構(gòu)造

圖4 川藏鐵路沿線(xiàn)區(qū)域地質(zhì)構(gòu)造

圖5 川藏鐵路沿線(xiàn)區(qū)域地震震中分布(M≥6.0，公元1128—2012年)

《中國(guó)地震動(dòng)參數(shù)區(qū)劃圖》顯示(見(jiàn)圖6)，川藏鐵路沿線(xiàn)總體位于高烈度地震區(qū)，地震動(dòng)峰值加速度為(0.1～0.4)g，其中地震動(dòng)峰值加速度≥0.2g占比53.57% 。最大地震動(dòng)峰值加速度為0.4g，主要集中在波密—林芝段(帕隆藏布)和康定—瀘定段(大渡河瓦斯溝段)。

圖6 川藏鐵路沿線(xiàn)地震動(dòng)參數(shù)分布

3.2.5 高地溫

川藏鐵路所經(jīng)地區(qū)屬地中海—喜馬拉雅地?zé)釒?，熱?水)主要沿深大活動(dòng)斷裂帶出露(集中在沃卡、八宿、巴塘、康定一帶)。全線(xiàn)有約50個(gè)對(duì)線(xiàn)路有影響的高溫?zé)崛?，約15個(gè)隧道可能存在高溫?zé)岷Γ验_(kāi)工建設(shè)的拉林線(xiàn)桑珠嶺隧道開(kāi)挖最高巖溫達(dá)86 ℃。桑珠嶺隧道巖溫探測(cè)見(jiàn)圖7。

(a) 巖溫69.2 ℃ (b) 巖溫81.9 ℃

3.2.6 高地應(yīng)力

川藏鐵路沿線(xiàn)穿越8座高山，隧道埋深從數(shù)百m至2 600 m，深埋長(zhǎng)大隧道面臨的高地應(yīng)力問(wèn)題不可避免。沿線(xiàn)隧道在高地應(yīng)力作用下的破壞情況見(jiàn)圖8。

(a) 強(qiáng)巖爆 (b) 軟巖大變形

3.2.7 凍土

川藏鐵路沿線(xiàn)分布有季節(jié)性?xún)鐾?，主要在新都橋和理塘盆?見(jiàn)圖9)，最大凍結(jié)深度為1.6 m。凍土區(qū)地下水隨季節(jié)變化，對(duì)隧道洞口段的安全性和耐久性影響較大。

圖9 理塘盆地凍融地貌

3.2.8 崩塌

川藏鐵路沿線(xiàn)崩塌分布廣泛、類(lèi)型多樣，目前共統(tǒng)計(jì)到236處，其中高山峽谷區(qū)危巖體海拔高，落石能量大，危害特別嚴(yán)重。瀘定—康定段危巖落石及高位巖崩如圖10所示。

3.2.9 泥石流

川藏鐵路沿線(xiàn)目前共統(tǒng)計(jì)到各類(lèi)泥石流溝238條，雅安—康定段(瀘定新城泥石流堆積扇如圖11所示)和然烏至通麥段(泥石流溝分布如圖12所示)泥石流最為發(fā)育。

(a) 危巖落石 (b) 崩塌落石

圖11 瀘定新城泥石流堆積扇全貌

圖12 然烏至通麥段泥石流溝分布

4 可能出現(xiàn)的典型長(zhǎng)大隧道(未開(kāi)工段)

川藏線(xiàn)未開(kāi)工建設(shè)的雅安—康定段、康定—林芝段可能出現(xiàn)的長(zhǎng)大隧道方案分布見(jiàn)圖13，包括： 瀘定—康定段郭達(dá)山隧道(39 km)、康定—新都橋段折多山隧道(40 km)、雅江—理塘段沙魯里山隧道(69 km)、理塘—巴塘段海子山隧道(37 km)、八宿—波密段伯舒拉嶺隧道(59 km)、然烏—通麥段易貢隧道(50 km)。以上可能出現(xiàn)的長(zhǎng)隧方案均是在初步研究的基礎(chǔ)上進(jìn)行比選的結(jié)果，方案的可行性還在持續(xù)研究中。

圖13 沿線(xiàn)特長(zhǎng)隧道方案分布

4.1 郭達(dá)山隧道39 km方案(瀘定—康定段)

瀘定—康定段線(xiàn)路長(zhǎng)度為58.7 km，沿大渡河瓦斯溝蜿蜒緊坡展線(xiàn)。瓦斯溝為川藏鐵路的高位巖崩、危巖落石、巖堆重點(diǎn)分布區(qū)域，溝內(nèi)共發(fā)育高位危石崩塌災(zāi)害34處，主要為花崗巖硬質(zhì)巖類(lèi)崩塌。高位巖崩成為制約隧道選線(xiàn)的關(guān)鍵因素。結(jié)合瀘定—康定段的地形、地質(zhì)等情況，研究了郭達(dá)山隧道(約39.2 km)方案，該方案基本規(guī)避了瓦斯溝內(nèi)高位巖崩、危巖落石、巖堆、滑坡等不良地質(zhì)對(duì)隧道運(yùn)營(yíng)安全造成的風(fēng)險(xiǎn)。

4.2 折多山隧道40 km方案(康定—新都橋段)

康定—新都橋段線(xiàn)路長(zhǎng)度為50 km，穿越折多山。結(jié)合地形地質(zhì)條件、越嶺高程、控制性隧道輔助坑道條件、工期、線(xiàn)路走向、車(chē)站設(shè)置和運(yùn)營(yíng)條件以及地方意見(jiàn)要求等，研究了折多山隧道(40 km)方案。該方案線(xiàn)路長(zhǎng)度最短，線(xiàn)位基本正交穿越鮮水河斷裂分支、玉龍?；顒?dòng)斷裂，洞內(nèi)圍巖條件相對(duì)較好。隧道線(xiàn)位規(guī)避了長(zhǎng)距離與活動(dòng)斷裂并行以及熱泉、洞口危巖落石等不良地質(zhì)對(duì)隧道運(yùn)營(yíng)安全造成的風(fēng)險(xiǎn)。

4.3 沙魯里山隧道69 km方案(雅江—理塘段)

雅江—理塘段(104.1 km)受雅礱江河谷快速下切影響，山高谷深，重力不良地質(zhì)發(fā)育，危巖落石、泥石流、崩塌、滑坡等山地災(zāi)害顯著。地層巖性以三疊系板巖、砂巖為主，隧道建設(shè)及運(yùn)營(yíng)期間存在極大難度。根據(jù)調(diào)研，在該山區(qū)已有的公路剪子灣隧道建設(shè)期間遇到了大變形。結(jié)合該段的地形、地質(zhì)等情況，研究了沙魯里山隧道(69 km)方案，該方案較好地規(guī)避了泥石流、危巖落石、滑坡等不良地質(zhì)對(duì)隧道運(yùn)營(yíng)安全造成的風(fēng)險(xiǎn)。

4.4 海子山隧道37 km方案(理塘—巴塘段)

理塘—巴塘段線(xiàn)路長(zhǎng)度為49.1 km，山高谷深，危巖落石、泥石流、崩塌、滑坡等山地災(zāi)害顯著，尤其存在泥石流災(zāi)害及堵江危險(xiǎn)，隧道建設(shè)及運(yùn)營(yíng)難度極大。該段屬高山原河谷地貌，地層巖性主要為砂巖夾板巖、頁(yè)巖、灰?guī)r、炭質(zhì)頁(yè)巖及煤層等。隧道主要工程地質(zhì)問(wèn)題為危巖落石、泥石流、斷層破碎帶坍塌掉塊及涌水、有害氣體和高地應(yīng)力。結(jié)合該段的地形、地質(zhì)等情況，研究了海子山隧道(37 km)方案，該方案較好地規(guī)避了泥石流、危巖落石、滑坡等重大地質(zhì)災(zāi)害。

4.5 伯舒拉嶺隧道59 km方案(八宿—波密段)

八宿—波密段線(xiàn)路長(zhǎng)度為140.8 km，受然烏—通麥段泥石流災(zāi)害影響以及冰川泥石流潰決風(fēng)險(xiǎn)、越嶺隧道長(zhǎng)度及工期、納木錯(cuò)—仲沙及嘉黎—然烏區(qū)域性斷裂、嘉黎然瑪北火山巖油氣富集區(qū)、車(chē)站設(shè)置及運(yùn)營(yíng)條件、地方意見(jiàn)及國(guó)防要求等因素控制，地層巖性主要為變質(zhì)砂巖、泥巖夾灰?guī)r、花崗閃長(zhǎng)巖和二長(zhǎng)花崗巖等。結(jié)合該段的地形、地質(zhì)等情況，研究了伯舒拉嶺隧道(59 km)方案，該方案線(xiàn)路長(zhǎng)度較短，可有效規(guī)避日曲河谷、帕隆藏布峽谷的崩滑、泥石流，特別是冰川泥石流等重力地質(zhì)災(zāi)害的影響。

4.6 易貢隧道50 km方案(然烏—通麥段)

然烏—通麥段線(xiàn)路長(zhǎng)度為52.2 km，山高谷深，高位巖崩、危巖落石、泥石流、滑坡等山地災(zāi)害顯著，尤其存在泥石流災(zāi)害及堵江危險(xiǎn)，隧道建設(shè)難度極大。本段地層巖性主要為閃長(zhǎng)巖、片麻巖、片巖和花崗巖等。結(jié)合該段的地形、地質(zhì)等情況，研究了易貢隧道(50 km)方案，該方案線(xiàn)路靠山內(nèi)移，具有較好的輔助坑道條件，避開(kāi)了深切溝谷段并完全規(guī)避了深切溝谷的泥石流、危巖落石和滑坡等重大地質(zhì)災(zāi)害，有利于運(yùn)營(yíng)。

5 工程工期及目前進(jìn)展情況

1) 成都—雅安段41.184 km于2014年底開(kāi)工建設(shè)，建設(shè)總工期3年，預(yù)計(jì)2018年通車(chē)運(yùn)營(yíng)；

2) 雅安—康定段299.482 km已完成可行性研究工作，建設(shè)總工期8年，建設(shè)時(shí)間待定；

3) 康定—林芝段998.61 km(預(yù)計(jì)康定—昌都段普貨200 km/h單線(xiàn)、昌都—林芝段普貨200 km/h雙線(xiàn))已完成預(yù)可研工作，建設(shè)總工期8年，建設(shè)時(shí)間待定；

4) 拉薩—林芝段403.11 km(普貨160 km/h單線(xiàn))于2014年底開(kāi)工建設(shè)，建設(shè)總工期7年。

6 供稿人

中國(guó)中鐵二院工程集團(tuán)有限責(zé)任公司： 鄭宗溪、孫其清。