隧道超欠挖的控制

隧道超欠挖的控制

各项施工技术在隧道施工过程中不断日益成熟，但是对超欠挖的控制，始终是现场技术人员进行控制的重难点之一。在开挖过程中，由于爆破所产生的超欠挖是普遍存在的，超挖过多，不仅因出渣量和衬砌量增多而提高工程造价，而且由于局部超挖会产生应力集中问题，影响围岩稳定性；而欠挖则直接影响到衬砌厚度，对工程质量和安全产生隐患，处理起来费时、费力、费物。所以必须要控制好超欠挖，为围岩稳定和安全支护创造良好条件。

1 工程概况

某公路隧道，为左右分离式双洞长隧道。其右线里程桩号为YK576+794～YK578+522，總长1728m；左线里程桩号为ZK676+808～ZK578+732，全长1924m。隧道设置3处人行横洞，2处车行横洞，2处紧急停车带。隧道区属于构造侵蚀低山丘陵地貌，隧址区海拔1000m～1200m，相对高差多小于200m，地质复杂，围岩繁杂多变，施工过程控制较难，施工难度大。

隧道围岩等级划分：上行洞Ⅴ级围岩788m，断面开挖面积101.1m2、Ⅳ级围岩340m，断面开挖面积98.81m2、Ⅲ级围岩共600m，断面开挖面积82.1m2；下行洞Ⅴ级围岩734m，Ⅳ级围岩550m，Ⅲ级围岩640m。根据不同的围岩级别采用不同的开挖方法：Ⅲ级围岩采用全断面光面爆破法施工、Ⅳ级围岩采用两台阶法施工、Ⅴ级围岩采用三台阶七步流水法施工。鉴于该隧道地质条件的复杂性和开挖方法的多样性，开挖质量对于隧道整体施工质量就显得尤为重要。

2 超欠挖规定及对隧道的影响

当石质坚硬完整且岩石抗压强度大于30MPa并确认不影响衬砌结构稳定和强度时，允许岩石个别凸出部分（每1m2不大于0.1m2）凸入衬砌断面，锚喷支护时凸入不大于30mm，衬砌时不大于50mm，拱脚、墙脚以上1m内严禁超挖。在进行工程质量检验和评定时，必须符合以上规定。

根据近年来所施工的隧道进行统计分析可知，在采用钻爆法施工的隧道中，平均超挖在38.6cm，最大超挖达到80cm，爆破控制得好的隧道，超欠挖也在15～25cm之间。施工单位往往对超欠挖不够重视，很容易超出规范要求，最后增加了隧道施工成本，影响了施工进度，给隧道施工安全和质量也造成了影响。

从现场资料看，各类围岩普遍超挖。超挖加剧了对围岩的扰动、破坏，使围岩物理力学性能下降，严重的超挖，更易引起围岩掉块甚至塌方，给后续工作带来极大的影响。

超挖导致用于开挖的炸药、雷管量增大，机械使用台班增加，出碴也会遇到更大的消耗和困难，衬砌面虽然允许超挖处理过程中加入少量浆砌片石，但是如果不能按规范认真执行又将给成型后的隧道带来隐患。故超挖不仅带来结构上的隐患，而且严重影响经济效益，极易引起亏损并且对工期也造成严重影响。

3 超欠挖产生的原因

3.1 围岩地质条件

在地下隧洞的开挖过程中，不可避免地存在超欠挖现象，岩体的地质特征是造成超欠挖的主要因素之一。围岩地质条件是很难随着人为条件而物质转移的，所以在理论上是无法改变这样的现状的，围岩地质主要指围岩的节理、裂隙、水等非主观因素。由于围岩存

在明显的节理、裂隙、软弱夹层、溶洞等，爆破后岩体不沿周边炮孔的轮廓线破坏，所以造成很难控制爆破后的岩体，而岩体极有可能沿这些结构面或软弱面破坏，形成主观上很难控制的超欠挖。

3.2 测量放线

控制好开挖轮廓线的精度是测量放线的首要任务，也是控制超欠挖的一个重要因素。由于隧道内能见度有限，测量放线人员进入隧道内测量，前后视点照准困难，导致误差。同时掌子面凹凸不平，画轮廓线时容易出现偏离。可以说这种技术问题在测量放线过程中是难以避免的，毕竟在这过程中面对的实际问题过多，同时掌子面开挖轮廓线的放样精度直接影响到爆破效果，因为周边孔的孔位是定位在放样的轮廓线上的，轮廓线产生偏差，孔位自然会产生偏差，因而造成隧道超欠挖。

3.3 钻孔精度

钻孔精度是整个钻爆法施工的首要环节。由于工作面是一个不平整的岩石面，部分钻孔位置不容易在指定孔位定位，有的钻孔位置岩石破碎、夹泥，容易出现夹钻或塌孔等情况，只有在指定孔位附近再行补孔，加之各种人为因素，导致孔位存在或大或小的偏差。而孔位的偏差对于爆破精度是有着决定性影响的，可以说是牵一发而动全身，同时部分钻工只考虑开孔容易、操作方便而不在指定孔位钻孔，特别是周边孔距控制不当，或钻杆的外插角控制不好，容易导致超欠挖严重，这些情形多出现在拱顶、腰线和边墙底部等部位。

3.4 爆破技术

产生超欠挖的另一主要原因是爆破设计参数选择不当。其中包括：

①掏槽方式不合理，会直接影响掏槽爆破效果，由于没有爆出足够的临空面，影响其他孔的爆破效果。

②周边炮孔间距不合理，孔距过大容易造成欠挖。

③周边孔的装药结构和药量控制不当，如果单孔药量过大的话，容易造成超挖。

④起爆网络的设计和连接。

3.5 现场管理

不管在任何的工程领域之中，现场的管理工作是否到位都决定着工程的质量，所以说，在控制隧道超欠挖中，建立一个比较完善、统一的质量保证体系的同时对作业全过程及相关因素实行严格科学的管理是非常重要的。爆破作业现场管理主要指人员安排、作业组织、技术交底与指导、质量检测、信息反馈、经验总结及相应的规章和技术标准的制定等。切记管理的目的是为了更好地完成爆破工作以及控制超欠挖现象，而不是赏罚的措施。

4 控制措施

针对以上问题所占频率，特制定如下措施：

4.1 根据围岩地质条件和爆破效果，进行爆破参数调整

围岩地质条件是客观存在的也是多变的，而因为其是确定爆破参数的主要依据之一，所以要及时准确地去根据数据来做出参数的调整。在隧道施工中，围岩地质条件是不断变化的，时常有软弱夹层、溶洞等不良地质情况出现，这也造成了地质的不稳定并增长了超

欠挖情况。在开挖过程中，随着围岩节理裂隙的变化，鉆孔位置和角度、周边孔的参数等也应进行相应的调整。

4.2 提高钻孔精度

在光面爆破中，钻孔产生的超挖量远大于爆破产生的超挖量，因此提高钻孔精度是减少隧道超欠挖的重要途径之一。钻孔应严格按照爆破方案进行，掏槽孔根据爆破方案采取一定的倾角。但在实际施工中，由于受钻孔机械或人为的影响，或多或少的会形成一定的外插角，这就使得爆破容易出现误差从而造成超欠挖的情况发生，在这方面应该尽量提高钻孔机械的稳定性，虽然说人为和机械的误差是难免的，但提高精度尽量规避还是有可能的。

4.3 提高测量放线精度

控制超欠挖主要是控制好开挖轮廓线的精度，尽量减小其误差。在进行测量放样前应首先熟悉设计文件，掌握设计开挖断面各部位的尺寸，同时考虑预留沉落量和变形量，应该尽量提高器械的稳定性从而减小误差。

4.4 采用合理爆破技术

爆破技术主要指爆破方法、爆破参数、爆破器材和装药方法等，采取不同的爆破方法、爆破参数、爆破器材和装药方法均对爆破超欠挖产生不同程度的影响。通过对普通爆破效果和光面爆破效果进行比较发现，光面爆破明显优于普通爆破。光面爆破能最大限度地使开挖面符合设计轮廓线，同时减轻对围岩的扰动。按“新奥法”原则施工，实行光面爆破或预裂爆破等控制爆破措施是控制超欠挖的有效方法。

5 结语

综上所述可以看出，超欠挖的现象在隧道工程中是无法避免的，但是通过本隧道施工过程，可以看到通过合理的方法可以减小超欠挖所带来的影响。同时加强现场管理能力，从而把超欠挖的现象以及影响减到最小，同时使得施工效率更高且更安全。减少工程的成本，为企业争取最大的经济效益。