小相岭超特长隧道轴线方案研究

周宇 陈凯

摘 要：川西山区高速公路路线设计受地形、地质条件及气候影响大。本文在收集气候、地质等控制因素基础上，结合工程规模、运营安全、后期养护等，对小相岭超特长隧道轴线方案进行研究比选，研究成果可为高海拔地区类似高速公路超特长隧道轴线方案的拟定提供借鉴。

关键词：不良气候;超特长隧道;路线方案

0 引言

金口河至西昌高速是四川省乐山市至云南昆明市高速公路重要组成部分，作为一条新增的一条出川大通道，路线主要经过甘洛、越西、喜德、冕宁等县，项目的实施将结束三县不通高速的历史，有力地推动少数民族地区的经济社会发展。本项目同时也是G5雅西高速拖乌山至石棉段在道路积雪结冰恶劣气候交通中断情况下的应急保通通道的通道。小相岭隧道位于越西县与喜德县交界处，穿越小相岭，是本项目海拔最高的路段，隧道里程长，地形地质条件复杂，受积雪冰冻等不良气候影响大，是本项目控制性工程，同时也是本项目作为G5老路在积雪冰冻断交情况下备选通道的关键性节点。

1 建设条件

隧道区域位于大凉山腹地，主要地形为高山峡谷及山间盆地。地面海拔1 700 m～4 300 m，相对高差达到2 600 m。隧道区域地震动峰值加速度为0.30g，地震基本烈度为Ⅷ度。隧道区域地层种类较多，主要为震旦系上统灯影组白云岩，观音崖组页岩、砂质白云岩，三叠系上统白果湾群砂岩、页岩、粉砂岩、泥灰岩，前震旦系天宝山组千枚岩、板岩，力马河组千枚岩夹砾岩、石英砂岩等。另外，隧道区域位于安宁河断裂与大凉山断裂之间，构造极发育，先后三条断层与线路呈大角度斜交，受构造影响，该段岩层较破碎。地下水以基岩裂隙水为主，水量较大。隧道区域主要不良地质有泥石流、冰湖等。

项目区域内海拔2 000 m以上，有10～20天的积雪日数。最大积雪深度均在8 cm以下，對交通安全造成的影响比较小。项目区结冰对道路影响较大的海拔高度从1 800 m开始，全年大概有25～40天。

2 路线方案

依据上述地形地质、气候条件，结合工程规模、后期运营管理成本等方面考虑，拟定了K、A、B三个不同海拔高度和长度的隧道轴线方案进行研究和比选，如下。

2.1 K线方案

K线方案路线沿南箐河而上，在小哨村附近进洞，隧道全长13 090 m，隧道采用1.5%（6 900 m）、 0.7%（6 150 m）的人字坡，采用两座斜井通风排烟。越西侧隧道洞口海拔标高2 030 m，喜德侧洞口海拔标高2 100 m，均略高于道路结冰线，隧道前后局部路线存在路面结冰的问题。

2.2 A线方案

A线为抬高隧道进出口标高，减短隧道轴线长度的方案。路线在越西盆地西北侧坡面展线，利用的地势提前抬高纵面，受地形条件限制，路线以隧道群方式穿越山体至小相岭隧道洞口，小相岭隧道长10.2 km，洞口标高分别为2 300 m、2 350 m，隧道出洞后继续设置隧道群至喜德县冕山镇。A线方案虽然单体隧道长度较K线短，但小相岭隧道前后地形条件较差，路线总体隧道比例较高。

2.3 B线方案

B线是降低隧道进出口标高，减少路线受积雪结冰影响的方案。路线沿越西盆地向东南侧前行，在马拖乡地势较低处进入小相岭隧道，洞口标高分别为1 830 m、1 850 m，隧道长20.1 km。 B线隧道轴线与在建的成昆铁路复线平行布设，由于洞口标高较低，隧道前后纵坡较平缓。隧道需设置平行导洞进行辅助施工救援，同时设置4座竖井或斜井进行通风排烟，施工工期7年以上，隧道总投资超过60亿。

3 方案比选

3.1 地形地质条件

K线隧道前后沿较宽阔的河谷布线、地形地质条件相对较好。隧道轴线与断层交叉角度大，受断层影响相对较小。

A线隧道前后路段穿越多处山体，地形条件差，隧道轴线距离安宁河断裂带较近，与次生断裂交叉角度小，地质条件差。路线左侧小相岭山顶分布有十多个冰湖，山顶岩体较破碎，公路受冰湖溃决影响较大。

B线隧道前后地形条件均较好，但是特长隧道过长，隧道埋深大，根据成昆铁路小相岭隧道施工相关资料，特长隧道四五级围岩占65%，含有煤层瓦斯、软质岩大变形、岩溶、岩堆、放射性、弱岩爆、断层破碎带等多种不良地质，施工期间风险极大。

3.2 气候影响

K线隧道洞口海拔2 030 m /2 100 m，前后海拔高于1 800 m路段明线长度16.05 km，高于2 000 m路段明线长度

5.5 km，受气候影响大。根据收集到气象资料，项目区域冬季为旱季，气候较温暖干燥，降雨降雪相对较少，且日照较充分，小规模降雪可快速消融，冬季降雪后采取一定的铲雪除冰措施，可能保证路线的正常运营。因此K线道路受积雪结冰不良气候影响较小。

A线隧道洞口海拔2 300 m/2 340 m，前后位于海拔高于1 800 m路段明线长度10.7 km，高于2 000 m路段明线长度4.5 km，A线虽然隧道洞口海拔最高，但是前后路线以隧道为主，明线路段较K线少，道路受积雪结冰不良气候影响较K线略小。

B线隧道洞口海拔1 830 m/1 850 m前后位于海拔高于1 800 m路段长度4.2 km，全线没有高于2 000 m路段，道路受积雪结冰不良气候影响最小。

3.3 工程规模

K线路线里程65.39 km，全线桥梁长度20.82 km，隧道长度24.36 km，桥隧比例69.1%，特长隧道设置斜井2座，估算造价102.55亿元。

A线路线里程63.392 km，全线桥梁长度12.12 km，隧道长度45.00 km，桥隧比例90.1%，估算造价118.32亿元。

B线路线里程65.807 km，全线桥梁长度18.90 km，隧道长度32.06 km，桥隧比例77.4%，由于特长隧道全路段需设置平导进行辅助施工救援，估算造价达到148.64亿元。

3.4 运营安全与成本

K线隧道总长度24.4 km，隧道总体规模最小，行车舒适性安全性最好，运营期间全路段养护、隧道内通风照明成本估算约1 628万/年，后期投入相对较低。

A线隧道总长度45.0 km，由于路线均为连续的隧道群，行车舒适性与安全性最差。运营期间全路段养护、隧道内通风照明成本估算约2 168万/年，后期投入最高。

B线隧道总长度32.1 km，隧道总体规模居中，但特长隧道里程最长，通风救援要求最高，运营期间全路段养护、隧道内通风照明成本估算约1 929万/年，后期投入也较高。

注：养护及运营管理费用为通车第一年费用，取值参考四川省现有高速级公路日常养护及小修费用的投入情况，在项目运营期内考虑3%的年均增长速度。

4 比选结论

A线单体隧道长度最小，但是地形地质条件差，全线隧道规模太大，导致行车舒适性差，后期运营成本高。B线受气候影响最小，但是单体隧道最长，隧道施工风险大，工期长，隧道投资规模最大，后期通风救援要求高。K线地形地质条件好，工程规模最小，隧道长度适中，局部路段在冬季短时间内受积雪结冰影响，可通过养护部门解决，长期运营成本也最低，因此本路段推荐K线方案。

5 结束语

高海拔地区越岭线隧道长度与道路受积雪冰冻影响程度是个对立的关系，隧道轴线的选择应权衡两者的影响，洞口标高尽量在积雪冰冻线以下，同时结合投资规模、地质条件、项目工期以及后期运营养护成本综合比选，再选择最优的方案。

参考文献：

[1]JTGB01-2014公路工程技术标准[S].

[2]JTGD20-2017公路路线设计规范[S].

[3]JTGB05-2015公路项目安全性评价规范[S].