淺談隧道超欠挖技術控制

邢曉鋒 譚李峰 張福成

摘要:本文從幾方面闡述了隧道超欠挖產生的原因,通過隧道成本分析,提出隧道超欠挖必須控制的必要性。經過對比分析,最后總結出控制超欠挖的幾種途徑。

關鍵詞:隧道工程超欠挖控制

中圖分類號:U455 文獻標識碼:A 文章編號:1674-098X(2012)06(c)-0090-01

隧道施工方法,特別是軟弱破碎圍巖的施工方法的規范化、機械化程度不高,TBM、盾構掘進還不普遍,絕大部分還是采用傳統的鉆爆法施工。在開挖過程中,由于爆破所產生的超欠挖是普遍存在的。它對隧道施工進度、安全和成本有著不可忽視的影響。

1 超欠挖對隧道的影響

對近幾年所施工的隧道進行統計,在采用鉆爆法施工的隧道中,平均超挖值在38.4cm,最大超挖值達到57cm,就是爆破效果好的隧道,超欠挖也在15～25cm之間。《鐵路隧道施工質量驗收標準》J287-2004中要求拱部超挖小于25cm,兩側墻超挖量小于10cm。施工單位往往對超欠挖重視不夠,很容易超出了標準要求。結果給隧道施工的綜合效益帶來很大的影響。(包括經濟、施工進度、噴射混凝土、排水、整體輪廓、結構穩定幾個方面)

2 發生超欠挖的原因

(1)鉆孔位置不準確,尤其是周邊炮眼間距、位置偏差直接影響超欠挖。(2)爆破技術不全面,裝藥量計算不準確,裝藥量分布不合理,產生超挖或欠挖。(3)施工組織管理松懈,施工管理人員責任心差,檢查、監管不到位。質量保證體系不完善。(4)圍巖地質發生變化,情況分析不準確,造成爆破效果不好。

3 控制超欠挖的途徑

3.1 改變“寧超勿欠”的傳統觀念

首先要改變思想,杜絕“寧超勿欠”的傳統觀念,樹立“少欠少超”的觀點。在施工過程應中,熟悉施工規范要求,盡量避免開挖輪廓的無謂擴大,而使超挖得以減少。例如,鐵路隧道施工規范(TB 10204—2002)規定:“當圍巖完整、石質堅硬時,容許巖石個別突出部分(每1m2不大于0.1m2、高度不大于5cm)侵入襯砌。”

3.2 提高鉆孔技術水平

在鉆爆開挖作業過程中,減小鉆孔技術對隧道超欠挖的影響。主要是要控制掏槽眼、輔助眼和周邊眼的布置、深度、斜率和數目。其中影響最大是周邊眼,周邊炮孔的外插角()、開口位置(e)和鉆孔的深度(L),它們與超欠挖高度(h)有如下的關系:h=e+Ltan(/2)公式表明:隨外插角和鉆孔深度L的增大,h增大。L是一個設計指標,在施工過程中,根據現場圍巖地質情況予以適當調整;其次是控制好周邊輪廓線和炮孔的放樣,盡量采用激光斷面儀和其他類似的儀器設備。盡量減少周邊眼布眼位置(e)和外插角()的誤差。

3.3 進一步解決好爆破技術參數

減小爆破技術對超欠挖影響。(爆破技術指:爆破方法、爆破方式以及各種爆破參數)

3.3.1 減小爆破方法的影響

在(表1)的中可以看出:采用控制爆破與普通爆破比較,超挖降低約47.0%。

3.3.2 減小爆破方式的影響

根據開挖方式的不同,爆破方式有:全斷面一次爆破、臺階法爆破、導洞先行擴大爆破和預留光爆層爆破等方式。通常在地質條件允許時,采用全斷面一次爆破方式(包括臺階法爆破)有利于減小重復爆破振動對圍巖自穩能力的影響、減少工序轉換和干擾,有利于施工進度。而從減少超挖,改善開挖成形來看,預留光爆層、導洞先行開挖的爆破方式是比較好的。（表2）是三種爆破方式的效果比較。

3.3.3 減小爆破方法和裝藥量的影響

采用合理的爆破方法和準確的裝藥量,可以減小由于爆破產生的振動對圍巖自穩能力的破壞,有利于減少隧道超欠挖,提高爆破質量。裝藥方法有:(1)體積不耦合裝藥(藥包集中在孔底部分);(2)空氣間隔裝藥;(3)小直徑藥包,全孔均勻裝藥?？卓诰门谀喽氯?。三種裝藥方法的實驗爆破效果見(表3)。

3.4 現場施工管理和組織

在控制隧道超欠挖施工過程中,建立一個比較完善的質量保證體系,對作業過程及出現的相應問題,實行嚴格科學的管理是非常重要。現場管理與組織是指:人員的組織,作業安排,技術交底、指導,質量檢測、反饋以及相應規章、技術標準等的制定等。

3.5 測量放線

控制超欠挖,就是要控制好開挖輪廓線的精度。首先,是測量過程中中線和標高的準確;其次,要用相應的儀器通過正確的方法,來保證開挖面輪廓線的準確位置。中線和標高的偏移,會造成開挖斷面一側超挖、一側欠挖。必須要提高放樣精度,減小對隧道超欠挖的影響。

3.6 地質條件

地質條件是客觀的,它是計算爆破參數的依據。其中圍巖節理裂隙的變化,是調整鉆孔方位、角度和周邊孔參數的基本依據。在施工中,根據開挖斷面圍巖地質情況,及時進行觀測描述,并對圍巖的節理裂隙狀態進行客觀的分析預測。據此,通過調整合適的爆破參數和起爆方法等輔助措施,控制好隧道超欠挖。

4 結語

隧道超欠挖控制的好壞直接影響到隧道結構的可靠性,并且與隧道綜合效益有直接連系,從技術角度來分析,隧道超欠挖完全可以控制在一定范圍內,作為施工技術人員應該引起足夠的重視。