军都山越岭隧道方案研究

岳 岭，周 剑

(中铁工程设计咨询集团有限公司，北京 100055)

1 概述

隧道工程对线路技术条件、工程造价、施工工期、环境保护等方面起着重要的控制作用，隧道方案的选定，受地形、工程地质、水文地质、线路技术条件、周边环境、站位设置、施工工艺、建设工期、运营维护等多种因素的影响，隧道位置的选择要充分掌握各方面资料，认识其内在联系，分清主次，统筹研究，处理好近期与远期、隧道工程与其他工程关系，最终选择较为理想的隧道线路位置及合理的隧道进出口位置［1］。

某新建铁路于北京市南口镇北面穿越军都山，军都山属燕山山脉，中低山区，地形复杂，山峰林立，冲沟发育，多呈“V”形。地势中间高两侧低，相对高差较大，最大相对高差大于400 m。山势陡峭，山体自然坡度一般为30°～50°，局部成陡立状态，隧道穿越花岗岩地区可见明显的花岗岩地貌。山体植被覆盖率较高，主要为灌木及果树等。隧道沿线有并行的百年京张铁路，还分布居庸关长城、八达岭长城等国家级旅游景点，隧道最大埋深421 m。

线路穿越军都山最大的特点是克服约430 m的高差，结合线路走向、地形、地质条件、环境保护、车站站位的设置研究了4种方案。在推荐方案的基础结合隧道防灾救援、施工技术、工程造价、环境保护、文物保护、运营安全、建设工期等多方面因素，又进行了短隧群方案和长隧方案的比选。

2 越岭地段主要工程地质及水文地质特征

隧址区地层岩性主要为第四系全新统残坡积层、洪积层，第四系上更新统冲积层新黄土，第四系中更新统洪积层粉土，白垩系下统流纹质熔结角砾凝灰岩，长城系高于庄组白云质灰岩，侵入岩为燕山期石英二长岩，斑状二长花岗岩及花岗岩。地下水主要为基岩裂隙水，该段基岩主要为中元古界白云岩及燕山期侵入岩，基岩基本裸露，节理较发育。地下水埋深较深，基岩富水程度不均，局部可见泉水出露。

地质评价:穿越军都山地段地质围岩以白云岩、花岗岩为主，地质构造简单，围岩整体性较好，适合修建隧道。

3 越岭隧道方案比选

3.1 结合线路走向、地形、地质条件、环境保护、车站站位的设置研究了4种方案(图1)

3.1.1 八达岭设站方案［3］

线路经南口镇东北侧上跨京藏高速公路，走行于高速公路及既有京张铁路东侧，于南口村北面分别以3.188、2.656、11.68 km隧道群翻越军都山，于滚天沟新八达岭隧道内设置八达岭地下站，在延庆县程家窑村出洞，同时修建延庆支线(增建二线)至延庆。

3.1.2 龙潭越岭方案［4］

线路经南口北侧上跨既有京张铁路与京藏高速公路，走行于高速公路西侧，于龙潭附近分别以2.09、4.45、13.65 km隧道群穿越军都山，于羊儿岭出洞，上跨京包高速公路设东花园南站，同时在隧道内出岔引出延庆支线至延庆。

3.1.3 南口取直方案［4］

线路沿既有京张铁路通道经南口镇南侧上跨既有铁路，于响潭处以20.74 km隧道越岭，于羊儿岭出洞后设东花园南站，后与龙潭越岭方案走向一致，同时在隧道内出岔引出延庆支线至延庆。

3.1.4 绕避八达岭景区方案［4］

线路沿既有京张铁路通道经南口镇南侧上跨既有铁路，线路走行于高速公路西侧，于响潭处以25.56 km长隧道南绕八达岭风景名胜区越岭，于大山口北出洞，设东花园南站。

3.2 不同方案优缺点分析(表1)

图1 军都山越岭方案示意

表1 越岭方案优缺点对比

3.3 推荐方案

综上所述，八达岭设站方案虽然线路最长，但距离延庆最近，设站条件最好，能够很好地沟通延庆县城，有利于地方经济发展，能更好服务八达岭景区，方便旅客，充分发挥了本线作为城际铁路的优势和社会效益，体现了铁路建设“以人为本”的设计理念，工程规模适中，施工工期可控;从地质条件来讲，线位走行于高速公路及既有铁路东侧围岩相对较好，地质构造简单，无重大不良地质，适合修建隧道，本次推荐八达岭设站方案。

4 八达岭设站隧道方案设计

根据八达岭设站方案，从隧道防灾救援、施工技术、工程造价、环境保护、文物保护、运营安全、建设工期等多方面进行短隧群和长隧道方案比较。如图2、图3所示。

图2 八达岭设站隧道方案示意

图3 八达岭设站隧道纵断面示意

4.1 短隧道群方案

线路穿越军都山，共设3座隧道。分别为南口隧道3.188 km、居庸关隧道2.656 km，新八达岭隧道11.680 km，两隧道间采用桥梁连接，隧道断面形式采用单洞双线断面［6］。隧道以25‰的坡度爬升，地下车站范围内为1‰，然后以25‰的坡度出地面。如图4所示。

4.2 长隧道方案(图5)

线路穿越军都山，设一个长隧方案，在景区内隧道不露头，隧道断面形式采用双洞单线形式［6］，隧道左线线位同短隧道群方案，右线隧道距左线隧道中线30 m，左线隧道长17.806 km，右线隧道长17.827 km。隧道内设置4段纵坡，纵坡设置分别为:25‰、4.3‰、25‰、5.3‰。

针对这2个方案隧道采用不同断面形式引起的工程投资、防灾救援、环境保护、运营通风、工程工期及文物保护等方面的差异进行比较，见表2。

综上所述，短隧道群在景区内设置4个洞口，从环境保护角度，较长隧方案不利，但是短隧群在工程投资、施工工期方面具有较为明显的优势，在其他比选条件相当的前提下，短隧群方案更适合本线的选线原则，故推荐短隧群方案。

图4 短隧群方案平面布置示意

图5 长隧道方案平面布置示意

表2 方案比较

5 结论与建议

通过某新建铁路军都山越岭隧道方案的研究，对于位于特殊环境下的隧道线位，应该在分析影响方案的各类因素基础上，进行多层次、多方案研究分析比选，为抉择者提供充分的决策依据。方案研究应首先分析所有可能的方案，在各可能方案中分析具有可比价值的方案，在可比方案的基础上再进行更深层次的比选，最终确定最优设计方案。

随着隧道修建技术的进步及施工工艺的提高，技术条件已不是隧道选线的第一控制因素，在铁路建设快速发展的今天，隧道选线不仅局限在地质条件、技术条件和经济条件三大要素中统筹研究、综合比选，而且要加入更多的人文因素，真正的体现铁路建设中“以人为本”的理念，让铁路运输更好的为民服务。

［1］铁路工程设计技术手册(隧道)［M］.北京:中国铁道出版社，1999.

［2］中华人民共和国铁道部.TB10621—2009 高速铁路设计规范(试行)［S］.北京:中国铁道出版社，2009.

［3］白孝勇.京张城际铁路八达岭车站方案研究比选［J］.铁道勘察，2010(3).

［4］铁道部工程设计鉴定中心.高速铁路隧道［M］.北京:中国铁道出版社，2006.

［5］赵勇，唐国荣，倪光斌，等.我国高速铁路隧道主要技术标准和关键技术［J］.铁道经济研究，2006(6):25-38.

［6］中华人民共和国国家标准.爆破安全规程［M］.北京:中国标准出版社，2003.