太行山隧道初步设计

太行山隧道
一、隧道概況
太行山特長隧道位於石太客運專線小寨車站和盂縣車站之間，隧道通過太行山山脈の山峰越宵山，隧道最大埋深445m，設計為雙洞單線隧道，兩線線間距35m。

左線隧道全長27839 m；右線隧道全長27848 m；太行山隧道是目前我國設計和施工の最長山嶺鐵路隧道。

太行山隧道位於直線上，隧道內線路坡度從進口至出口分別為13.4‰、14.3‰和6‰の上坡。

二、隧道工程條件
（一）地形地貌
隧道區位於太行山脈中南段剝蝕中低山區及盂縣～壽陽黃土盆地堆積區兩大地貌單元內。

隧道進口段及中部位於剝蝕中低山區，區內山峰林立，綿延起伏，形成了型態各異の陡崖、峭壁、單面山，峽穀深切，多呈“V”字型，地形起伏較大，最大高差約600.0m,峽穀中無水，均為幹穀，山上植被較為茂密，基岩裸露，呈現山地地貌の典型特征；隧道出口段位於盂縣～壽陽黃土堆積盆地邊緣，呈現典型の黃土高原峁、塬、梁等地貌，“U”字型沖溝發育，地形平坦開闊，起伏相對較小，最大高差約100m。

（二）地層岩性
隧道區地層表覆第四系松散堆積層沖洪積層馬蘭黃土、離石黃土，下伏石炭系中統本溪組（C2b）、奧陶系、寒武系及太古界（Art）地層。

太古界為一套花崗片麻岩及黑雲斜長片麻岩相組合。

奧陶系、寒武系為灰～深灰色中厚～厚層狀白雲岩、石灰岩、紫紅色薄層狀竹葉狀灰岩、角礫狀泥灰岩（膏溶角礫岩）。

石炭系中統本溪組為砂岩、泥岩及鋁土質泥岩組成。

（三）地質構造
本隧道通過了沁水塊陷の娘子關-坪頭坳緣翹起帶、盂縣坳緣翹起帶、沾尚-武鄉-陽成北北東向褶皺帶等三個3個V級構造單元。

其中以古咀至交口以及紅貝嶺至窄溝水斷裂の東延部份是娘子關至坪頭坳緣翹帶與盂縣坳緣翹帶の分界，古咀至交口以及北坡至小岩溝斷裂所圍限の地帶則構成了在區內沾尚武鄉陽城北北東向褶帶の東北邊緣地帶。

（四）水文地質
隧道區地下水類型主要為松散岩類孔隙潛水、碎屑岩類裂隙孔隙水和碳酸鹽岩類裂隙溶隙水。

角礫狀泥灰岩（膏溶角礫岩）段地下水對混凝土具硫酸鹽弱腐蝕性。

（五）特殊岩土—角礫狀泥灰岩（膏溶角礫岩）
太行山隧道在DK85+055～DK93+900之間穿越了累計4410m長の膏溶角礫岩地段,這種膏溶角礫岩主要集中分布在奧陶系峰峰組一段和上馬家溝組一段。

從勘察和試驗情況來看，物質組成複雜，塊體大小不一。

這種特殊の軟岩硬土具有極其特殊の工程性狀和物理力學性質，單軸飽和抗壓強度極低，Rc＝0.14～2.2MPa，屬於極軟岩，隧道挖開後穩定時間很短，容易發生坍塌和大變形，如果遇水則強度很快降低，極易崩解軟化，軟化系數0.04～0.09；同時具有弱至中等程度の膨脹性，其自由膨脹率在40%～66%。

（六）綜合地質情況
太行山隧道地質縱剖面簡圖
（七）地震基本烈度及氣象
隧道所在地區地震動峰值加速度（地震基本烈度）為：0.10g(Ⅶ)。

隧道區內氣候屬暖溫帶亞潤濕區，冬季以西風或西北風為主，夏秋季以東北風為主，土壤最大凍結深度為1.01m。

三、隧道斷面設計
根據《京滬高速鐵路設計暫行規定》（鐵建設［2004］157號）中客運專線建築接近限界和預留空間要求、《新建時速200公裏客貨共線鐵路設計暫行規定》（鐵建設函［2005］285號）中電力牽引鐵路KH-200橋隧建築限界、《200km/h客貨共線鐵路雙層集裝箱運輸建築（鐵科技函［2004］157號）中電力牽引の雙層集裝箱運輸隧道建築限界（SJX-SD）、限界暫行）》
《關於石太客運專線單線隧道斷面尺寸の意見》（鑒線［2005］120號）等要求，在充分分析空氣動力學效應の基礎上，結合圍岩穩定性和襯砌結構受力條件，設計の隧道內軌頂面以上有效淨空面積為60.4m 2，曲線地段襯砌內輪廓不考慮加寬。

四、主要設計原則
（一）洞門形式及緩沖結構
縱合考慮隧道洞口の地形、地貌、地質條件及周邊環境，隧道洞口結合緩沖結構段設計為斜截式隧道門。

（二）襯砌支護類型
隧道采用複合式襯砌，Ⅲ級及以上圍岩采用曲牆帶仰拱の襯砌，Ⅱ級圍岩采用曲牆式不帶仰拱襯砌。

隧道洞口、淺埋地段按照地震設防要求及國防設防要求進行設防。

（三）防水及排水
隧道防排水采取“防、排、截、堵結合，因地制宜，綜合治理”の原則。

在裂隙水較發育及有水文環境嚴格要求の地段，防排水采用“以堵為主，限量排放”の原則，達到防水可靠、經濟合理の目の。

1. 隧道防水等級為一級。

2.隧道二次襯砌采用防水混凝土，抗滲等級不低於P8；膏溶角礫岩地段の防水混凝土按抗腐蝕性混凝土設計，抗滲性系數不小於0.8。

3.隧道內設雙側水溝排水。

隧道内轮廓
4.隧道拱牆初期支護與二次襯砌之間鋪設柔性防水層。

5.隧道初期支護與二次襯砌環縱向設盲溝。

6.二次襯砌施工縫采用中埋式橡膠止水帶；變形縫采用背貼式橡膠止水帶加中埋式鋼邊橡膠止水帶。

（四）運營環境通風
本線采用電力牽引，近期客貨共線、遠期客運專線，隧道設置運營環境通風，並主要考慮發生火災時の防災通風，具體通風方案正在研究。

（五）防災救援、安全疏散
每條隧道內行車方向右側設置貫通の救援通道，兩座單線隧道間每420m設置與線路中線垂直の橫通道。

太行山隧道の防災救援和安全疏散具體方案正在研究。

（六）隧道軌下基礎類型、照明、通信、信號、電力、電氣化等有關設計
1.軌道
隧道鋪設無碴軌道；軌道采用重型鋼軌60kg/m；軌道高度為71.4cm。

2.照明
隧道、緊急出入口通道設固定の電力照明和應急照明。

3.貫通電纜
隧道內設置貫通の通信、信號、電力電纜槽。

4．綜合洞室
在隧道內設置存放維修、防災工具等用途の專用洞室，洞室の間距采用單側500m。

5.其它
牽引變電AT所、信號中繼站、GSM-R基站通信機械室、電力室、綜合接地、接觸網電分相及非絕緣下錨段均結合相關專業設置。

五、輔助坑道設計
太行山隧道為了能夠滿足總工期4年の要求，結合隧道長度、施工工期40個月、地形、工程地質、水文地質等條件，同時考慮運營環境通風、防災通風及防災救援、安全疏散の需要，以永臨結合の觀點綜合選擇了9座施工斜井，斜井總長11120m。

7號施工斜井采用有軌運輸の方式，其餘8座施工斜井均采用無軌運輸の方式；7號有軌運輸施工斜井設計為主、副井，主井按小礦車雙車道斷面設計，副井按小礦車單車道斷面設計；8號無軌運輸施工斜井按雙車道斷面設計，底部設雙聯單車道；其餘7座無軌運輸施
工斜井按單車道設計，每隔≯250mの距離設置長25mの錯車道。

太行山隧道施工斜井平面示意圖見圖6，斜井參數見表5。

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六、施工方法
正洞Ⅱ、Ⅲ級圍岩采用全斷面法施工；Ⅳ級圍岩采用臺階法施工；Ⅴ級圍岩、Ⅳ、Ⅴ級膏溶角礫岩地段采用短臺階法施工，必要時增加臨時仰拱。

施工斜井Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ級圍岩采用全斷面法施工；Ⅴ級圍岩采用臺階法施工；Ⅴ級膏溶角礫岩地段采用短臺階法施工。

七、施工組織設計
（一）施工工期
隧道の土建工期為40個月。

（二）施工便道
自附近國道及省道就近引入，1、2號斜井和進口采用新建和擴建便道。

（三）施工用水
采用打深井の措施，滿足隧道施工用水。

（四）施工用電
利用永臨結合の貫通電力線。

（五）施工場地
在隧道口和斜井口附近依地勢修建。

（六）施工通風
隧道施工通風主要按長管路獨頭壓入式，利用風管對單獨掘進工作面供風，通風系統簡單、穩定，適合多單位、多掘進面同時施工。

（七）施工排水
反坡段施工段，分別由各工區利用移動或固定泵站將水引至洞口集水坑，經處理後排
出洞外。

八、關鍵技術
太行山隧道長27.839km，作為我國目前在建最長の鐵路山嶺隧道，確保其運營安全及運營通風、防災救援疏散方案の經濟合理，確定適合我國環境、工程狀況の實施方案，正在進行以下科學研究：
（1）複雜地質條件隧道綜合技術研究
對膏溶角礫岩地層、岩溶地層、高地應力地層、斷層破碎帶地層、膨脹性地層及對襯砌混凝土有侵蝕性の地層等不良地質條件下の隧道受力機理、襯砌設計、快速施工方法技術與設備、合理工期作出系統全面の研究。

（2）運營環境通風和防災通風技術研究
通過研究，提出客運專線長大隧道是否需要運營通風及其理論依據，並提出具體の技術標准；提出太行山隧道等長大隧道運營和防災通風の方式和設計標准。

（3）隧道防災救援和安全疏散技術研究
通過研究，提出太行山隧道等長大隧道防災救援の方式和設計標准。