浅谈隧道钻爆法超欠挖控制

摘要：在隧道施工过程中经常会采用钻爆法，这就需要对超欠挖进行控制，由于超欠挖的控制不仅影响到施工质量，还影响到工程的成本，因此，对超欠挖的控制要求需不断提高，本文将从隧道超欠挖原因及控制措施进行阐述。

关键词：超欠挖；控制；措施

中图分类号：U45文献标识码： A

众所周知, 只要是采用钻爆法施工的隧道, 超欠挖就不可避免。隧道施工以成败论英雄,最终是以成本和质量两大目标来体现。而超欠挖控制则是此两大目标能否实现的关键。根据新验标规定,二衬厚度必须确保, 对欠挖要求近乎苛刻。超挖会多耗火工品，,多装多运洞碴, 超挖空间必须用初期喷护和二衬混凝土回填。事实上,对于50 cm 以上的超挖部位,要想采用喷混凝土来喷填平顺, 是件非常费力的事情。若喷层不平顺, 则会给张挂防水板带来困难,使二衬背后存在质量隐患。可以这么说,隧道施工的每道工序都与超欠挖控制有关,超欠挖影响隧道施工全局。

1 隧道超欠挖的主要原因分析

1. 1 测量放线

由于测量错误引起的超欠挖, 这在隧道施工中将是致命的,

必须规避此类风险。要保证中线水平的准确,提高现场放线精度。

每茬炮都必须画弧线，所画轮廓线要尽量与设计开挖线相重合。

1. 2 钻孔精度

开眼位置和施钻方向偏差是产生超欠挖的主要原因。偏位s= e+ L tan 可以说明, 钻杆越长, 外偏角越大, 造成的超挖就越大。同时, 普通气腿式风钻的结构, 决定了在施钻时必须有 3 ~5 的外插角。鹅蛋形的隧道断面以及不可能尽善尽美的作业平台设计,均会给施钻者的准确定位带来不便。

1. 3 爆破技术

一般地,掏槽技术更多的是影响循环进尺, 而周边眼的间距、装药结构和装药量,则对超欠挖产生重要影响。非电毫秒雷管的跳段使用,以及周边眼采用小药包连续装药或空气间隔装药结构,使得爆破时周边眼的振动和破坏减小,光面爆破得到有效实施。

1. 4 地质条件

对于可以采用全断面开挖的地质情况, 虽然围岩开挖后能够自稳, 但节理裂隙和岩层走向会产生局部塌落或顺层溜帮, 从而造成超挖。此超挖量会随着支护时间的推迟而增加, 因此及时封闭的施工原则就显得非常重要, 及时初喷、施作锚杆和布设网片,可以充分利用围岩自承能力,减少此类超挖。

对于软弱围岩, 或由于高地应力、破碎挤压而产生大变形的地质情况, 只能采用分步开挖, 及时架立钢架和网喷支护来保证安全。支护预留量成为关键性的问题, 预留量太大, 则超挖空全部用二衬混凝土回填; 若预留量不够,则必须进行支护置换, 这是一项特别危险的工作, 应该得到禁止。只有通过现场监控量测,取得可靠数据和现场经验, 通过信息反馈,才能准确掌握好预留量。

1. 5 现场管理

隧道开挖掌子面狭小, 作业空间有限, 只能通过多次循环来求得进度, 而每一循环都必须进行超欠挖控制。所以, 建立一个较为完善、系统的开挖质量保证体系, 对作业全过程及相关因素实行严格科学的管理, 非常必要。人是施工生产最积极的因素,必须加强人员组织,作业安排, 现场指导, 质量检测,信息反馈, 提高每一位员工的生产责任心。

2 超挖对隧道成本的影响

就超欠挖而言,超挖对隧道成本的影响远大于欠挖。但决不意味着欠挖可以忽略, 对于不允许的欠挖, 若没有其他辅助设施来消除, 而是用钻孔补炮的方法来作处理, 则欠挖预示着更大程度的超挖。因为钻孔补炮的钻孔方位和装药量很难控制, 往往会爆下比欠挖量多几倍的岩石,造成大量材料和人工装碴费用。现代隧道的设计理念, 将支护和二衬进行了分离, 中间隔着防排水结构, 并对三者分别进行验收。另外, 较为先进的无损检测技术,使得隧道结构的隐蔽性变得荡然无存。这就意味着所有超挖都必须用支护和衬砌来进行回填。按隧道外弧长度30 m 计算,平均线性超挖15 cm, 则每延米将增加4.5 m3的喷混凝土或回填混凝土量, 这对隧道成本的影响是巨大的。事实上,要想控制在15 cm 以内的线性超挖,需要付出艰辛的努力才能达到。这在投标报价时要给予充分考虑。只要是隧道投标,就必须想到超欠挖。要根据统计资料和企业自身施工水平来编制投标预算,否则, 会将成本风险转嫁到施工现场, 额外增加的欠挖处理和超挖回填混凝土的投入,只能用利润来填补。

3 超挖对隧道质量的影响

隧道施工质量, 不仅仅是指二衬混凝土的厚度、强度以及观感质量,它还包括各工序的施工质量。超挖会造成开挖轮廓不圆顺,表面凹凸不平, 造成局部应力集中, 受力不均,对安全也极为

不利, 违背了隧道施工 爱护围岩 的原则。事实上, 围岩自身的强度和稳定性,往往比回填混凝土好得多。要想将全部超挖用混凝土喷平,操作起来非常费劲, 喷混凝土表面的不平顺, 会给挂设防水板带来困难,难以掌握防水板富余量, 造成防水板和初支间很容易出现空洞，或 造成衬砌时防水板紧绷而破裂, 严重影响防水效果, 隧道渗漏水是最难整治的病害之一。另外, 大的超挖会在二衬施作时造成台车偏压变形, 或者出现堵头挤爆现象,严重影响衬砌的整体质量。

4 控制超欠挖的措施

4. 1 加强技术管理

中线、水平的准确无误, 是对现场技术人员最基本的要求。全站仪、激光指向仪的普及和应用, 给测量工作带来了诸多方便,但决不能有一劳永逸的思想。激光指向仪会因隧道产生的变形位移及受炮震或其他因素的影响而偏移方向,洞内炮烟和粉尘会影响其射程, 各类支护、衬砌构件常常会挡住激光的顺利穿过。所以, 必须对激光进行 勤检查、勤测量、勤复核 , 确保其方向和坡度准确无误。现场测量及画弧人员要有超前服务意识, 随叫随到,工作认真细致, 计算准确, 避免由于画线不准而引起 光爆超挖 或 光爆欠挖 。技术人员要与施工员、工班长充分沟通, 必要时到现场蹲守,指导施钻人员严格按钻爆设计的要求进行操作。

4. 2 重视培训

项目部应该多组织培训工作。经验再丰富的开挖工,都不可能什么地质条件都遇到过。必须根据现场地质条件的变化及时调整钻爆参数。可以进行集中或单独培训,培训内容涉及到隧道的设计意图、围岩级别和特性、岩层走向、主要地质灾害、质量要求、开挖特别注意事项等。可以通过各种会议进行培训, 也可以在掌子面钻爆平台上边讲解边示范, 或组织开挖技能比武活动。总之,不要放过任何能使大家得到提高的机会, 毕竟,超欠挖的控制,最终要落实在钻爆人员的手中。

4. 3 强化现场施工管理

现场施工管理应坚持以下基本原则:

1) 必须实行定人、定机、定位施钻,定眼、定段、定量装药。

2) 严格控制钻孔精度,重点控制周边眼的间距、外插角、开孔偏差以及炮眼在断面分布的均匀性。

3) 在满足技术经济要求的情况下, 应优先考虑采用操作简单且精度高、有良好性能的钻孔机械、测量放线仪器、断面测量仪器以及爆破器材等。

4) 必须采用控制爆破, 通过工程类比和现场试验, 优化爆破参数设计。选用最佳装药结构, 严格控制装药量,保证最佳连线和正确的起爆顺序。

5) 采用快速、便捷的隧道超欠挖标识方法, 对开挖断面进行及时检测和信息反馈,规避欠挖处理给下一步工序带来的严重不利影响。

4. 4 树立 少超少欠 的观念

进度至上,宁超勿欠 的观念早该摒弃, 过去由于隧道超挖而没有填充密实地段, 越来越经不起时间的检验, 运营隧道出现的各种质量通病,整治起来困难重重。在确保二衬厚度的前提下,应允许一定程度的局部欠挖。改进钻孔施工技术,可以将因风钻引起的方向偏差对超欠挖的影响降到最低。但从实际施工的经验看, 控制周边眼的外插角是比较困难的, 其主要取决于施钻手的操作水平, 而控制周边眼开口位置是可能的, 经验丰富的工班长完全能办得到,有意识地使周边眼开口位置略小于设计开挖轮廓线,对减少超挖非常有效。

5 结语

钻爆法隧道施工超欠挖虽然是不可避免的,但可以控制在一定的水平之内。控制好超欠挖就是控制了隧道施工的直接成本。同时,可以使工序间干扰减少, 施工进度得到保证,还可以避免一些质量问题,而工期延误和质量缺陷最终都反映在施工成本上。要保证施工总成本可控, 只能从施工技术管理、施工现场管理、施工资源配备等多方面予以加强,将众多的影响因素置于可控的状态,从而取得最终效益。