杭州至黃山鐵路桐廬隧道方案比選

徐 光

（中鐵第四勘察設(shè)計院集團(tuán)有限公司 武漢 430063）

杭州至黃山鐵路位于浙西及皖南地區(qū)，東起杭州市蕭山，經(jīng)富陽、桐廬、建德、淳安、績溪，西至黃山市，全線運營長度287km。杭州至黃山鐵路是連接名城（杭州）、名江（富春江）、名湖（千島湖）、名山（黃山）等著名風(fēng)景旅游點的黃金旅游線，是長三角城際鐵路網(wǎng)的組成與延伸，是皖南地區(qū)融入長三角的重要交通基礎(chǔ)設(shè)施。建設(shè)杭州至黃山鐵路有利于開發(fā)浙江和安徽省旅游資源，增強長三角地區(qū)經(jīng)濟帶動作用，促進(jìn)皖江經(jīng)濟帶的發(fā)展，進(jìn)一步完善鐵路網(wǎng)布局，提高鐵路運輸服務(wù)質(zhì)量。

1 方案說明

前期研究［1］確定杭黃鐵路在杭千高速公路桐廬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廬縣精心打造的敞開式景觀，地方政府強烈要求鐵路在杭千高速公路桐廬匝道處采用隧道方式穿越，避免破壞景觀。巴比松莊園位于桐廬匝道附近，是桐廬縣重要的旅游度假莊園，由臺協(xié)會眾企業(yè)共同出資，巴比松度假莊園投資方認(rèn)為別墅區(qū)為其莊園的核心區(qū)，杭黃鐵路從巴比松度假莊園別墅區(qū)的南側(cè)通過對整個巴比松度假莊園的開發(fā)價值造成了較大損害。鑒于全部取消桐廬隧道方案對巴比松度假莊園及桐廬入城口景觀有較大影響，本次設(shè)計以隧道方式穿越杭千高速公路桐廬匝道，綜合巴比松莊園、隧道施工難度等因素進(jìn)一步研究了桐廬隧道方案明挖方案和暗挖方案。

2方案線路平面相同，縱斷面根據(jù)情況變化，暗挖方案比明挖方案平均低5.5m。線路自桐廬車站黃山端起，穿杭千高速公路桐廬匝道，經(jīng)巴比松莊園南側(cè)，與杭千高速公路并行至比較終點［2－3］。比較范圍線路長4.6km，方案平縱斷面見圖1、圖2。

圖1 桐廬隧道方案平面示意圖

圖2 桐廬隧道方案縱斷面示意圖

1.1 明挖方案

隧道全長為1 347m，隧道起訖里程DK100＋334～DK101＋681。隧道DK100＋351～DK100＋440，DK100＋481～DK100＋626，DK100＋652～DK101＋216段798m采用圍護(hù)樁＋橫支撐防護(hù)，為保證中間匝道通行，DK100＋626～DK100＋652段26m采用長管棚超前支護(hù)暗挖；其余523 m采用放坡開挖；隧道線路左側(cè)靠近高速公路處采用直徑600mm旋噴止水樁，間距1.4m，加固深度為地下水位線至基底以下2m。比較范圍橋梁4座1 742m，隧道1座1 347m，橋隧比67.2%。

1.2 暗挖方案

隧道全長1 910m，起訖里程DK99＋820～DK101＋730。隧道DK100＋340～DK101＋200段860m采用暗挖通過，其余1 050m采用明挖放坡方案。暗挖超前支護(hù)主要采用直徑108mm長管棚套打小導(dǎo)管，下穿高速公路匝道段采用雙層直徑159mm長管棚；施工方法主要采用六步CD法，下穿高速公路匝道段采用雙側(cè)壁導(dǎo)坑法；隧道拱頂位于土層、卵石土層、全風(fēng)化層時考慮采用鋼花管或直徑600mm旋噴樁加固。比較范圍橋梁3座1 485m，隧道1座1 910m，橋隧比73.8%。

2 方案比選

2.1 從與地方規(guī)劃協(xié)調(diào)方面分析

2方案都以隧道方式穿越杭千高速公路匝道，不影響桐廬縣入城口敞開式景觀。并且都以路塹方式通過莊園南側(cè)的山坡，路塹邊坡做為天然屏障減少了對莊園別墅區(qū)的影響，此段暗挖方案比明挖方案平均低5.5m，對莊園別墅區(qū)的影響更小。2方案都滿足桐廬在建金中路下穿鐵路的要求。2方案相比，暗挖方案在與地方規(guī)劃協(xié)調(diào)方面略優(yōu)［4］。

2.2 從隧道工程地質(zhì)條件及施工風(fēng)險分析

桐廬隧道處于低丘與高級階地地貌，隧道明挖及暗挖2方案通過的具體地層巖性有所不同，對應(yīng)的主要地段為DK100＋334～DK101＋681。明挖方案DK101＋137～＋358，DK101＋576～＋681共326m洞身及洞頂位于泥巖全風(fēng)化～弱風(fēng)化泥巖地層之中，洞頂及洞身卵石土分布長度1 021m。暗挖方案DK100＋370～DK101＋358，DK101＋576～＋681兩段共1 093m的洞身及洞頂巖性位于泥巖全風(fēng)化～弱風(fēng)化泥巖地層之中，洞頂及洞身卵石土分布長度254m。由于2方案隧道洞身及洞頂主要圍巖巖性有所不同，隧道的施工風(fēng)險也不相同。明挖方案主要的施工風(fēng)險是隧道開挖時臨時邊坡的坍塌，屬于淺層坍滑，若施工管理正確及邊坡支護(hù)能及時到位，是可控的風(fēng)險，發(fā)生重大人員傷亡事故的概率小；暗挖方案全隧道Ⅴ級圍巖淺埋暗挖，洞室地下水涌水量較小，主要施工風(fēng)險是隧道洞頂頂板的塌落及隧道洞室側(cè)壁泥巖全風(fēng)化～強風(fēng)化層的坍塌，設(shè)計處理措施必須正確充分，施工管理和支護(hù)必須及時到位，稍有疏忽即產(chǎn)生重大人員傷亡事故，發(fā)生概率相對較大。明挖方案稍優(yōu)［5］。

2.3 從工程實施難度分析

溪旁水庫泄洪溝水流穿高速公路后，通過急流槽引入低處水溝，泄洪溝于高速公路出口處高程高于鐵路軌面7m，出口相對于鐵路左線中心垂直距離33m，泄洪溝與鐵路相交于DK100＋460，相交點水溝溝底略底于鐵路軌面。明挖方案采用跌水井加大孔徑排水涵和下挖既有溝底的方法引導(dǎo)流水，跌水涵置于明挖方案隧道底。杭千高速公路桐廬互通匝道位于杭黃鐵路桐廬隧道上方，隧道明挖施工需修建便道進(jìn)行施工過渡，維持桐廬互通匝道行車，施工過渡復(fù)雜，有一定的安全風(fēng)險，與地方協(xié)商難度大。暗挖方案全隧道V級圍巖淺埋暗挖，隧道施工困難，施工難度大，但杭千高速公路排洪溝的排水容易解決，桐廬匝道不需施工過渡。2方案工程實施困難面不同，工程實施難度難以比較。

2.4 從安全方面分析

明挖方案在DK100＋460處采用跌水井加大孔徑排水涵和下挖既有溝底的方法解決杭千高速公路泄洪溝的問題，在施工中有一定風(fēng)險，在運營一段時間后，雜物可能堵塞跌水井和排水涵，鐵路有被水流直接沖擊的危險；由于跌水井距排水涵底的落差太大，隨著時間的延長，水流對涵底可能產(chǎn)生水滴石穿的效果，威脅整個鐵路基礎(chǔ)。因此運營中需定期巡查、維護(hù)，消除隱患。隧道明挖施工需修建便道對杭千高速公路桐廬互通進(jìn)行施工過渡，維持桐廬互通匝道行車，施工過渡復(fù)雜，有一定的安全風(fēng)險。杭黃鐵路DK100＋200左側(cè)250m為溪旁水庫，于1971～1985年修建，為小（一）型水庫，壩高22.7m，正常庫容／總庫容93.5萬／113.5萬m3，根據(jù)設(shè)計水位和校核水位，從理論上分析可不考慮潰壩對鐵路造成的風(fēng)險，但水庫設(shè)計與施工時處于特殊歷史時期，壩體采用黏土壩心外砌干片護(hù)坡，從高鐵安全高于一切的理念出發(fā)，應(yīng)考慮潰壩對鐵路造成的風(fēng)險。根據(jù)目前水文估算，DK100＋220處潰壩水位84.89m，相應(yīng)水深達(dá)6.4m，流速12.03m／s，明挖方案隧道進(jìn)口DK100＋080～＋334段路基左側(cè)設(shè)置高度7～11m的C35混凝土擋水壩攔截水庫潰壩產(chǎn)生的水夾石形成的泥石流，水庫潰壩瞬間形態(tài)和泥石流的水石比等不能準(zhǔn)確預(yù)測，混凝土擋水壩攔截水庫潰壩的效果不可精準(zhǔn)預(yù)見；暗挖方案水庫潰壩之后形成的泥石流從洞頂漫流而過，對鐵路營運安全無影響。暗挖方案全隧道V級圍巖淺埋暗挖，隧道施工困難，施工難度大，施工風(fēng)險不可控。

從安全方面分析，暗挖與明挖方案相比，暗挖方案施工期間風(fēng)險稍大且不可控，但暗挖方案運營期間無安全風(fēng)險，而明挖方案在運營期間長期尚存一定隱患。

2.5 從工程投資方面分析

2方案工程投資相當(dāng)，鑒于暗挖方案存在增加工程的不可預(yù)見性，明挖方案在工程投資方面稍優(yōu)，見表1。

表1 桐廬隧道方案技術(shù)經(jīng)濟比較表（DK99＋500～DK104＋100）

3 方案優(yōu)劣比較

通過以上幾方面分析，暗挖方案、明挖方案各自優(yōu)劣情況比較見表2。

表2 暗挖方案、明挖方案優(yōu)缺點分析表

4 結(jié)論

綜上所述，2方案在工程實施難度、安全方面無明顯優(yōu)劣，暗挖方案對莊園別墅區(qū)的影響稍小，但在工程地質(zhì)條件方面稍差，且存在增加工程的不可預(yù)見性的弊端，故杭州至黃山鐵路桐廬隧道設(shè)計推薦采用明挖方案。

［1］ 劉世峰，陳遠(yuǎn)強.杭州至黃山鐵路初步設(shè)計研究報告［R］.武漢：中鐵第四勘察設(shè)計院集團(tuán)有限公司，2014.

［2］ GB 50090－2006鐵路線路設(shè)計規(guī)范［S］.北京：中國計劃出版社，2006.

［3］ 郝 瀛.鐵路選線設(shè)計［M］.北京：中國鐵道出版社，1996.

［4］ TB 10621－2009高速鐵路設(shè)計規(guī)范（試行）［S］.北京：中國鐵道出版社，2010.

［5］ TB 10304－2009鐵路隧道工程施工安全技術(shù)規(guī)程［S］.北京：中國鐵道出版社，2009.