道路橋梁隧道施工中超欠挖原因與管控

許志斌

摘 要：文章通過對相關文獻查閱以及結合自己多年工作實踐經驗情況下，首先闡述了道路橋梁隧道施工中超欠挖原因，隨后就其管控提出一些有效措施，希望可以給廣大同行參考。

關鍵詞：道路橋梁隧道;施工;超欠挖;原因;管控

1 道路橋梁隧道施工中超欠挖原因

1.1 測量放線

測量是驗證和控制超挖的基礎，往往在實際施工中由于測量精度不高或操作不規范等原因導致超欠挖現象嚴重，甚至發生測量事故。測量放樣影響超欠挖的因素具體表現在以下幾點：（1）控制點制作精度不高，或較長時間未進行復測，實際由于環境變化等原因已出現較大偏差;（2）所用測量儀器自身精度較低，或儀器未按要求及時校核，實際精度不能滿足使用要求;（3）未在開挖輪廓線上按周邊眼的設計孔位放樣或打點密度不夠而產生鉆孔孔位誤差;（4）現場測量人員責任心不強或經驗不足，未能根據具體圍巖情況進行動態調整，導致連續超挖或連續欠挖，甚至一循環超挖，一循環欠挖的現象交替出現。

1.2 鉆眼精度

采用鉆爆法掘進施工的隧道，鉆眼精度是影響超欠挖的關鍵技術環節。超欠挖值H的大小與炮孔外插角ɑ、鉆孔深度L和開孔位置高差值E之間的關系如式（1）所示：

拱部超欠挖值計算還需考慮隧道縱坡i%（縱坡與水平夾角為θ）的影響，計算公式如式（2）所示：

當鉆孔開口位置在設計輪廓線（按設計預留變形量）上時，E取零，在設計線以上取正值，否則為負值。

根據圖1、式（1）、式（2）可知：外插角ɑ越大，鉆孔深度L越長，超欠挖值H則越大;深度L根據循環進尺需求取值，外插角ɑ則與作業平臺、鉆孔工具及司鉆工的操作水平等有一定影響關系。

（1）人工鉆爆法施工一般使用自制臺架作為作業平臺，施工時平臺高低會直接影響拱部周邊眼外插角ɑ大小，當平臺位置過低或過高超過司鉆工容易操作范圍時，會導致鉆機及鉆桿產生上揚或下垂的角度，往往造成超挖或欠挖。

（2）人工鉆爆法施工所用YT28氣動鑿巖機的配套鉆桿為錳鋼材質，強度高、韌性好，但鉆桿過長時受重力影響會在鉆桿中部出現明顯下彎現象，整個鉆桿呈現出向下的弧線狀。現場施工時，鉆工為了方便直接使用長度3m以上的鉆桿進行鉆孔，鉆桿端頭會在開口位置形成較小的上揚角度，影響外插角ɑ的大小。

（3）有經驗的司鉆工會綜合考慮縱坡、作業平臺高度及鉆具性能等因素對外插角ɑ的影響，以便較準確地操作鉆機、控制角度;相反，經驗不足的司鉆工進行周邊眼鉆孔施工，會有較大的超欠挖控制風險。

1.3 爆破技術

（1）設計不當主要體現在周邊眼間距、裝藥量和裝藥結構幾個方面，表現為孔距與最小抵抗線不匹配，單位炸藥消耗量取值不合理，周邊孔不耦合裝藥系數或大或小（合理的不耦合系數應使爆炸后作用在孔壁上的壓力低于巖石的動抗壓強度，而高于其動抗拉強度。

（2）未按既定方案施工主要為現場管理問題，周邊眼布控間距不符合設計要求、裝藥結構不合理等引發炮孔壁超爆破壞或局部未爆出的現象，從而導致超欠挖;另外，作業人員擔心達不到爆破效果而往往私自增加周邊孔的裝藥量致使超挖，甚至出現局部坍塌的情況。

1.4地質條件影響分析

地質條件是客觀條件，是確定爆破參數的基礎依據，也是超欠挖重要原因之一。比如說，當道路橋梁隧道施工中巖層產狀在拱腰以下部位時，對超欠挖影響不是很大，爆破時會沿傾角方向出現掛口，造成局部小面積的超挖;又比如，巖層產狀移動至拱頂時，其影響效果就不容輕視，爆破之后，泥質砂巖夾層在失去支撐的情況下，出現較大較明顯的掉塊現象，超挖主要由上方的泥質砂巖的厚度和位置控制。

2 道路橋梁隧道施工中超欠挖的管控

2.1 加強量測，精確布控

施工中，應盡可能選用高精儀器，并在規定期限內進行校核;洞外控制點須定期復測，確保基準點的精度要求;每循環開始均須進行放樣，布控點位依照周邊孔眼設計間距沿輪廓線依次測設;每循環開挖后及時進行斷面掃描，為下循環開挖放線提供數據參考。

2.2 強化管理，提高鉆眼精度

上崗前應加強對司鉆人員的教育培訓，使其熟悉鉆爆設計的相關設計參數，安排有經驗的鉆工進行周邊孔操作，實行定人、定鉆、定眼的方法并結合獎懲制度進行現場管控;操作平臺及開挖臺階的高度應充分考慮司鉆人員的身高情況，保證其在合理的高度范圍內進行鉆機操作;周邊眼鉆孔時，單孔深度超過3m時，應先采用長度≤2m的鉆桿進行初鉆，初鉆完成后再換更長的鉆桿鉆至設計孔深。

2.3 優化爆破設計，改善光爆效果

爆破設計時，僅依據經驗或機械地照搬參數是難以有效控制超欠挖和提高爆破效果的。一般需要結合隧道實際的地質水文情況，采用工程類比法或現場試爆數值進行設計。實際施工中更需結合現場具體情況進行適當的動態調整，上一循環的光面爆破效果評價和分析，應為下一循環操作提供參考。比如某隧道Ⅲ級圍巖采用上下臺階法開挖。左洞上臺階開挖至樁號X1K0+710～X1K0+706.4時出現中風化煌斑巖，圍巖節理裂隙發育，產生較大超挖現象。現場查勘后針對實際地質情況進行爆破參數調整，在X1K0+706.4～X1K0+704段掘進中超欠挖得到有效控制。斷面儀設置每0.5m一個測點（每個斷面測45個點），通過斷面展示軟件計算出超挖量，再計算出該斷面徑向平均超挖值，X1K0+710～X1K0+706.4段計算超挖平均值18.1cm，X1K0+706.4～X1K0+704段計算超挖平均值5.7cm;經現場根據實際地質條件進行爆破參數動態調整后，每延米可以節省（0.181-0.057）×23=1.85m3的噴射混凝土。

2.4 重視地質條件，精準施策

地質水文條件較差時，首先考慮輔助施工措施，采用超前錨桿或超前注漿小導管等對前方圍巖進行預加固處理，防止開挖后掉塊、坍塌;同時，控制單次爆破藥量和循環進尺，減小對圍巖的擾動;遇到拱部水平層或軟弱圍巖時，應適當縮小周邊眼間距，減少單孔藥量，采用空氣間隔的方法進行全部或部分孔眼裝藥，并使用導爆索進行傳爆;遇水施工且水量不大時，可在掌子面較低位置鉆取排水孔眼，使用乳化炸藥進行爆破。

3結束語

采用人工鉆爆法進行隧道開挖施工，超欠挖是施工中不可避免的現象，也是施工質量和施工成本管理上的難點問題。鑒于鉆爆法施工想要消除超欠挖是不可能的，只有通過加強管理、因地施策、不斷提高作業精度等途徑來盡可能控制或降低超欠挖的程度，以達到成本控制和提高經濟效益的目的。

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