我国偏压隧道发展现状综述

韦 笑

(重庆交通大学土木工程学院 重庆 400041)

引言

由于选线的原因，隧道在山岭地区修建过程中，必然要经过一些对隧道不利的地质地形路段，因而产生了一些特殊的隧道形式，偏压隧道便是其中的一种。随着我国经济的持续发展和西部大开发策略，我国涌现了一大批偏压隧道。偏压隧道是指由于地形不对称或者地质岩层因素以及施工因素造成的隧道结构两面荷载不对称、围岩压力不均匀而形成的隧道[1]。且大多数偏压隧道是浅埋隧道，如果处理不当，隧道在严重情况下可能会破裂和坍塌。当隧道一侧压力过高时，隧道结构上的应力不均匀，局部应力集中和过度变形可能导致隧道结构的剪切破坏。

一、偏压隧道形成原因及特点

偏压隧道的形成主要有地形、地质以及施工因素。常见的主要由地形因素引起的偏压，国内对偏压隧道的研究也局限于地形偏压。

(一)形成原因

1.施工原因。隧道施工过程中可能会有不当施工引起的开挖断面局部坍塌,从而改变围岩压力的相对稳定性,造成应力集中而引起隧道偏压，如处理得当，一般不会影响正常施工。或者由于回填不实使隧道与岩体之间形成空洞，围岩压力无法作用在衬砌结构上，出现偏压。

2.地形原因。目前，地形原因是导致隧道工程偏压的最为常见原因，即隧道一侧埋深较另一侧埋深较深，使围岩压力不对称的现象。大部分由于地形原因造成的偏压隧道都是浅埋，具有一定的偏压规律。

3.地质原因。地质原因造成的偏压最为复杂，由各种原因综合造成。围岩产状倾斜，节理发育，其间又有软弱结构面或滑动面，自稳能力极差，施工中一旦受到扰动，岩体就会沿层理面出现滑动。

(二)特点

深埋隧道在开挖过程中由于上部岩体可以形成平衡拱，围岩具有一定的自稳能力，因此开挖引起的下沉局限在隧道周边范围内[2]。偏压隧道大多是浅埋，其工程地质条件多数有特殊地形、地质问题，对隧道开挖影响较大，导致隧道在开挖过程中围岩的自稳能力很差，不会形成平衡拱。由于平衡拱的缺失，隧道开挖极易造成地表和拱顶沉降过大甚至会直接达到地表造成隧道塌方。因此要采取掌子面稳定措施和控制地表下沉措施。对浅埋偏压隧道，必须有针对的对不同偏压类型、围岩级别确定合理的施工方法及支护形式，从而确保施工的安全和隧道的稳定性。

二、我国偏压隧道施工技术现状

近年来，我国隧道工程修建技术飞速发展，整体处于国际先进水平，虽然偏压隧道的数量和总长度快速增长，但目前的工程质量情况并不是很理想。根据文献和调研显示，工程质量问题主要体现在衬砌的过度变形、裂损以及剥落掉块、地下水的渗漏与涌出，这些病害对隧道功能和安全造成极大的隐患，从而危及交通安全[3]。

我国现行对偏压隧道的判定多采用《铁路隧道设计规范》(TB10003-2005)中提出的判定方法。隧道工程的关键施工工序主要有监控量测、洞口工程施工、洞身开挖、初期支护、二次衬砌和水沟电缆槽施工。目前隧道施工中地质超前预报越来越受到重视，除常规的超前钻孔外，近年来还大量应用物探法。经研究支护理论是施工方案的关键，经过施工技术的发展，目前施工方案的研究主要集中在支护理论的研究上。对于自稳能力差的围岩，为了预防坍塌，必须采用超前支护体系，不良地质下深孔注浆虽然可以达到止水固结的目的，但由于固结范围有一定的局限性，因此开挖前采用超前支护来保证施工万无一失[4]。

对国内隧道工程进行统可得，约70%左右的隧道采用正台阶留核心土法，20%左右采用双侧壁导坑法。

偏压隧道大多为软弱围岩，在软弱围岩地段，为了防止坍塌，必须采取正确的开挖方法。开挖过程中若突然遇到较大的涌水、流沙、溶洞、断层及破碎带时，可及时改变施工方法和增强支护参数来保证安全。

三、偏压隧道预防措施

为了保证隧道工程的安全和稳定，本文总结了以下预防措施来减少偏压的影响。

①偏压隧道地质环境复杂、隧道施工内部岩层具有不确定性，因此任何环节都必须严格控制和要求。因此必须认真做好工程地质勘测和监测工作，及时提交详细报告，为设计和施工提供依据。做好超前地质预报工作。

②隧道开挖要尽量减少围岩的扰动，严禁使用大药量的强爆破技术。开挖要尽可能圆顺，保证受力良好，同时保护岩体，避免过度破坏遗留岩土的强度。

③施工中必须进行监控量测，及时提供可靠的量测信息，及时调整支护参数，确保施工安全。

④软弱地质隧道必须具有较强的防水体系和防水措施。防水层材料的选择要可承受一定的机械撞击而不受损伤具有较好的延展性，适应不太平顺的坑壁具有耐久性和耐腐蚀性。防水板接缝要严密可靠，同时应布置盲沟排水体系，以便将渗过初期支护的地下水引至洞内排水沟中。

四、结论

偏压隧道是隧道工程中常见的问题，因此对其深入的研究、分析和处理十分必要。虽然我国已经修建了相当多偏压隧道，技术十分成熟，但仍然有很多方面需要努力改进和深入发展。

①继续从理论与实践上对偏压隧道的设计与施工技术进行系统全面地深入研究与优化，进一步完善隧道的设计、施工规范和指南。

②加强有限元数值分析，使数值模拟与实际的施工过程进一步接近。确保施工的安全。同时加强施工方案的优化设计与方法的可行性。