降低隧道超挖比率的技術研究

　　【摘 要】隧道爆破開挖過程中，斷面超挖是一項通病。超挖不僅僅對成本控制有較大影響，同時對工程質量也帶來不利的多種因素，本文就如何降低隧道爆破開挖的超方進行研究和論述。

　　【關鍵詞】隧道施工 鉆爆開挖 斷面超挖

　　一、前言

　　在施工過程中，由于種種原因隧道超挖無法避免，但把超挖率和超挖厚度控制制在最小，可以降低初期支護噴射混凝土量損耗量增加，控制施工成本的增加。同時也避免隧道欠挖需補炮或機械設備處理，直接影響圍巖的穩定性及后續初期支護和二襯超厚的問題出現;再次提高鉆爆質量，確保洞身開挖的光爆效果，嚴格控制隧道爆破超欠挖，確保圍巖的自穩性，是隧道施工安全的最重要的原則。對該問題的研究具有成本、安全和質量等方面控制的重要意義。

　　二、工程概況和前期超挖的現狀

　　1、工程概況。

　　四川省桃園(川陜界)至巴中高速公路工程項目土建工程施工 LJ5 標段K65+870-K70+675全長4.805km，技術標準新建雙向四車道高速公路。該工程為高速公路路基、橋涵、隧道工程，其中上兩隧道結構形式為左右分離式，左洞長 2025米，右洞長 2047米，洞口采用管棚套拱留核心土施工方法;Ⅳ級圍巖采用臺階法施工;Ⅲ級圍巖采用全斷面施工。本人有幸作為該項目的項目經理，在施工前期由于各種原因，隧道斷面超挖比率一直保持較高的點位，成本管理處于失控，為此對超欠挖的問題進行了重點攻關。

　　2、前期超挖情況統計分析。

　　為了盡量解決本項目隧道外輪廓超挖率過大的問題，本人選定了本工程的隧道左洞長度 100m進行調查和分析，超挖實測數據，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。實測周邊孔間距平均61.4cm實測循環平均掘進長度3m。超挖比率轉化到初噴混凝土和二襯混凝土的超方量可達到50%-100%，為此必須要解決該問題才能保證成本的可控。

　　三、超挖的主要原因

　　影響超挖的雖有各種原因，按照魚骨分析的角度來講，無外乎人工、材料、設備、方法和圍巖情況等五個方面。

　　1、人為控制因素影響，鉆孔角度定位偏差較大，過程中控制不到位，直接影響到隧道斷面超挖率。

　　2、開挖爆破每個循環斷面孔位裝藥量，現場安全人員和爆破人員為了偷工，個別孔眼裝藥量偏大，個別孔眼不裝藥。

　　3、為加快施工進度，施工作業人員在開挖掘進中加大每循環的掘進長度;物探設備在掌子面判定方面存在肯定缺陷，操作人員缺乏專業勘察勘察閱歷與設備操作技術，勘察工作粗劣隨便，這些問題皆成為了影響勘察施工效果，造成勘察結果與實際狀況偏差的緣由，使測繪與設計人員對于開挖基準線的設置消失了肯定的偏差，進而造成了裝藥量、孔位與圍巖不匹配，容易造成超挖率過大。

　　4、鉆眼使用的噴水風槍YN28老舊，鉆桿有些許彎曲，導致鉆孔不均勻，尤其是孔口位置偏差較大。

　　5、毎一循環開挖爆破施工測量放樣的偏差，直接影響超挖率， 出現斷面一側超挖較大，一側出現欠挖。周邊孔間距施工測量放樣時必須標注清楚，嚴格按設定目標值控制制距，不能隨意調整間距，影響光面爆破效果，超挖率會明顯增大。

　　四、超挖控制主要措施和關鍵點

　　隧洞鉆爆法施工中超欠挖問題雖然是不可避免的，但是可以將其控制在一定程度之內。控制隧洞超欠挖技術是一項綜合技術，必須從爆破方案、測量放線、鉆孔精度、爆破技術四方面抓起，在施工中根據不同圍巖的地質條件進行相應的調整，并以嚴格執行施工管理制度為保障。因此，只有從技術和管理兩方面入手，才能達到控制隧洞超欠挖的目的，確保隧洞的工程質量、進度和經濟效益。

　　1、爆破方案。

　　施工前，應根據圍巖情況對于爆破方案進行優化設計，結合地質勘察與測繪的具體結果，為爆破施工確定具體的參數，然后預留一定的參數變化彈性，以保證具體爆破中方案的動態靈活調整，使爆破施工根據地質的不同變化，實現針對性的爆破施工。比如，施工人員能夠結合圍巖的裂隙狀況，對炮眼密度、火藥裝配量實行合理的調整。同時，施工人員必須在實行爆破之前，針對選定的爆破設備、方法、技術等，做好爆破試驗，進而推動各項參數的優化。

　　2、測量放線

　　隧洞開挖前由技術人員根據相應圍巖類別布置周邊眼。每循環開挖后，由測量人員對上一循環開挖進行斷面測量，經分析繪制實際開挖斷面，與設計輪廓進行對比，清楚的反應出實際的超欠挖情況。測量人員將斷面超欠挖情況傳送到項目施工員、技術員，及時調整開挖參數，指導施工。在開挖過程中、輪廓線的放樣非常重要。我們現場放樣采用“五寸臺”法，其放樣步驟如下：

　　(1)中線確定;

　　(2)拱頂及底板確定;

　　(3)輪廓線確定：

　　從拱頂沿中線每50cm定一個點。沿點向左右兩邊量其距離定出其輪廓點。量距時一定要注意尺子要水平。把所有的輪廓點連起來就定出了輪廓線。

　　(4)應注意的問題：

　　由于隧道內施工車輛很多、為了防止對導線點及中線點的破壞，不但要將控制點按規定要求埋置，還應設有明顯標志及保護措施。應定期對控制點進行復核測量。所有放樣過程都要施行“雙檢”制。量距時鋼尺一定要垂直或水平，做到準確無誤。

　　3、鉆孔精度

　　(1)鉆孔技術對隧道超欠挖的影響主要是周邊炮孔的外插角θ、開口位置e和鉆孔深度L。它們與超欠挖高度有如下的關系：h=e+Ltan(θ/2)。該式表明隨外插角θ和鉆孔深度L的增大，h也隨之增大。θ和L主要取決于司鉆人員的操作水平和所采用鉆機的某些性能，為確保控制θ和L，一定要努力提高司鉆人員的操作水平和責任心。

　　(2)e作為一個獨立參數，當e為負值時，h會隨之減小。也就是說，可以允許一定量的欠挖，使e成為負值，這樣可以有效的減少超挖。

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