降低隧道超挖比率的技术研究

　　【摘 要】隧道爆破开挖过程中，断面超挖是一项通病。超挖不仅仅对成本控制有较大影响，同时对工程质量也带来不利的多种因素，本文就如何降低隧道爆破开挖的超方进行研究和论述。

　　【关键词】隧道施工 钻爆开挖 断面超挖

　　一、前言

　　在施工过程中，由于种种原因隧道超挖无法避免，但把超挖率和超挖厚度控制制在最小，可以降低初期支护喷射混凝土量损耗量增加，控制施工成本的增加。同时也避免隧道欠挖需补炮或机械设备处理，直接影响围岩的稳定性及后续初期支护和二衬超厚的问题出现;再次提高钻爆质量，确保洞身开挖的光爆效果，严格控制隧道爆破超欠挖，确保围岩的自稳性，是隧道施工安全的最重要的原则。对该问题的研究具有成本、安全和质量等方面控制的重要意义。

　　二、工程概况和前期超挖的现状

　　1、工程概况。

　　四川省桃园(川陕界)至巴中高速公路工程项目土建工程施工 LJ5 标段K65+870-K70+675全长4.805km，技术标准新建双向四车道高速公路。该工程为高速公路路基、桥涵、隧道工程，其中上两隧道结构形式为左右分离式，左洞长 2025米，右洞长 2047米，洞口采用管棚套拱留核心土施工方法;Ⅳ级围岩采用台阶法施工;Ⅲ级围岩采用全断面施工。本人有幸作为该项目的项目经理，在施工前期由于各种原因，隧道断面超挖比率一直保持较高的点位，成本管理处于失控，为此对超欠挖的问题进行了重点攻关。

　　2、前期超挖情况统计分析。

　　为了尽量解决本项目隧道外轮廓超挖率过大的问题，本人选定了本工程的隧道左洞长度 100m进行调查和分析，超挖实测数据，超挖率平均4.6%，最大超挖率7.0%;超挖厚度平均17.9cm，最大厚度26.3cm。实测周边孔间距平均61.4cm实测循环平均掘进长度3m。超挖比率转化到初喷混凝土和二衬混凝土的超方量可达到50%-100%，为此必须要解决该问题才能保证成本的可控。

　　三、超挖的主要原因

　　影响超挖的虽有各种原因，按照鱼骨分析的角度来讲，无外乎人工、材料、设备、方法和围岩情况等五个方面。

　　1、人为控制因素影响，钻孔角度定位偏差较大，过程中控制不到位，直接影响到隧道断面超挖率。

　　2、开挖爆破每个循环断面孔位装药量，现场安全人员和爆破人员为了偷工，个别孔眼装药量偏大，个别孔眼不装药。

　　3、为加快施工进度，施工作业人员在开挖掘进中加大每循环的掘进长度;物探设备在掌子面判定方面存在肯定缺陷，操作人员缺乏专业勘察勘察阅历与设备操作技术，勘察工作粗劣随便，这些问题皆成为了影响勘察施工效果，造成勘察结果与实际状况偏差的缘由，使测绘与设计人员对于开挖基准线的设置消失了肯定的偏差，进而造成了装药量、孔位与围岩不匹配，容易造成超挖率过大。

　　4、钻眼使用的喷水风枪YN28老旧，钻杆有些许弯曲，导致钻孔不均匀，尤其是孔口位置偏差较大。

　　5、毎一循环开挖爆破施工测量放样的偏差，直接影响超挖率， 出现断面一侧超挖较大，一侧出现欠挖。周边孔间距施工测量放样时必须标注清楚，严格按设定目标值控制制距，不能随意调整间距，影响光面爆破效果，超挖率会明显增大。

　　四、超挖控制主要措施和关键点

　　隧洞钻爆法施工中超欠挖问题虽然是不可避免的，但是可以将其控制在一定程度之内。控制隧洞超欠挖技术是一项综合技术，必须从爆破方案、测量放线、钻孔精度、爆破技术四方面抓起，在施工中根据不同围岩的地质条件进行相应的调整，并以严格执行施工管理制度为保障。因此，只有从技术和管理两方面入手，才能达到控制隧洞超欠挖的目的，确保隧洞的工程质量、进度和经济效益。

　　1、爆破方案。

　　施工前，应根据围岩情况对于爆破方案进行优化设计，结合地质勘察与测绘的具体结果，为爆破施工确定具体的参数，然后预留一定的参数变化弹性，以保证具体爆破中方案的动态灵活调整，使爆破施工根据地质的不同变化，实现针对性的爆破施工。比如，施工人员能够结合围岩的裂隙状况，对炮眼密度、火药装配量实行合理的调整。同时，施工人员必须在实行爆破之前，针对选定的爆破设备、方法、技术等，做好爆破试验，进而推动各项参数的优化。

　　2、测量放线

　　隧洞开挖前由技术人员根据相应围岩类别布置周边眼。每循环开挖后，由测量人员对上一循环开挖进行断面测量，经分析绘制实际开挖断面，与设计轮廓进行对比，清楚的反应出实际的超欠挖情况。测量人员将断面超欠挖情况传送到项目施工员、技术员，及时调整开挖参数，指导施工。在开挖过程中、轮廓线的放样非常重要。我们现场放样采用“五寸台”法，其放样步骤如下：

　　(1)中线确定;

　　(2)拱顶及底板确定;

　　(3)轮廓线确定：

　　从拱顶沿中线每50cm定一个点。沿点向左右两边量其距离定出其轮廓点。量距时一定要注意尺子要水平。把所有的轮廓点连起来就定出了轮廓线。

　　(4)应注意的问题：

　　由于隧道内施工车辆很多、为了防止对导线点及中线点的破坏，不但要将控制点按規定要求埋置，还应设有明显标志及保护措施。应定期对控制点进行复核测量。所有放样过程都要施行“双检”制。量距时钢尺一定要垂直或水平，做到准确无误。

　　3、钻孔精度

　　(1)钻孔技术对隧道超欠挖的影响主要是周边炮孔的外插角θ、开口位置e和钻孔深度L。它们与超欠挖高度有如下的关系：h=e+Ltan(θ/2)。该式表明随外插角θ和钻孔深度L的增大，h也随之增大。θ和L主要取决于司钻人员的操作水平和所采用钻机的某些性能，为确保控制θ和L，一定要努力提高司钻人员的操作水平和责任心。

　　(2)e作为一个独立参数，当e为负值时，h会随之减小。也就是说，可以允许一定量的欠挖，使e成为负值，这样可以有效的减少超挖。

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