浅谈隧道破碎岩层超欠挖技术控制

【摘要】本文结合工程实例分析了隧道超欠挖技术的影响因素、控制超欠挖技术的方法，对于隧道实际超欠挖施工作业具有积极的促进作用。

【关键词】隧道；超欠挖；影响因素；作业控制

中图分类号：U45文献标识码： A

一、前言

隧道施工作业是公路桥梁对山路的常见处理方式，由于隧道施工作业难度大，在开挖的过程中受到爆破所产生的超欠挖是常见现象，对于施工进度、安全和成本产生一定影响。

二、工程概况

官林隧道为分离式隧道，位于贵州省铜仁地区德江县龙泉乡境内，官林隧道左洞长938m起讫桩号为ZK81+308～ZK82+246、右洞长921m起讫桩号为K81+345～K82+266。隧道进口位于一斜坡中部，出洞口处地形陡峭，位于一外凸陡崖下部，隧址区地层主要为寒武系白云岩、寒武系灰岩及粉质粘土。左右洞进口采用削竹式洞门，边仰坡采用喷锚防护；左右洞出口采用端墙式洞门，边仰坡采用喷锚防护。

三、隧道超欠挖影响因素

1、测量放线

主要是控制测量的精度和现场放样精度。如果控制测量精度不够准确,如贯通误差达到50mm,会无形中在断面一侧形成超挖,另一侧则形成欠挖。掌子面的开挖轮廓线的放样精度更是直接影响爆破效果,因为周边的钻孔是定位在测量放样画出的轮廓线上,轮廓线产生偏差,钻孔自然而然会产生偏差且无法挽回。

2、钻孔精度

主要是孔位的偏差和外插角的偏差。掌子面是一个不平整的岩石,钻孔通常不容易在指定孔位定位,加上各种人为因素,导致孔位存在或大或小的偏差。同时,由于操作水平参差不齐或钻孔机械不易操作,钻孔不能按预定方向进行,容易引起外插角偏差。从超欠挖量s=e+LtanH(e为周边眼的开口位置;L为钻眼深度;H为周边炮眼的外插角)可以看出:钻孔越深、外插角越大,造成的超挖越大。

3、爆破技术

主要指爆破方法、爆破参数、爆破器材及装药方法等。采用不同的爆破技术会对超欠挖产生不同程度的影响。例如采取全断面导洞超前法开挖对超欠挖的控制明显优于台阶法开挖,光面爆破明显优于普通爆破,小直径药包的连续装药优于集中不耦合装药。

4、地质条件

主要指围岩的节理、裂隙等非主要因素的影响。由于围岩存在明显的节理、裂隙、软弱夹层、溶洞等,爆破后围岩不沿周边炮孔的切割线破坏,而极有可能沿着这些结构面或软弱面破坏,形成主观很难控制的超欠挖。地质条件是随掘进而不断变化的,其中主要是围岩节理、裂隙的变化。在现场施工中,应根据情况调整钻孔方位和角度或周边孔的参数。

5、施工组织管理

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的科学管理非常必要。爆破作业现场管理主要包括人员安排、作业组织、技术水平、技术交底、跟踪指导、质量检测、信息反馈、经验总结和资料采集等。现场管理的组织水平,直接或间接影响到爆破作业过程的实施及效果。

四、控制超欠挖的途径

1、改变“宁超勿欠”的传统观念

首先要改变思想,杜绝“宁超勿欠”的传统观念,树立“少欠少超”的观点。在施工过程应中,熟悉施工规范要求,尽量避免开挖轮廓的无谓扩大,而使超挖得以减少。例如,铁路隧道施工规范(TB10204―2002)规定“:当围岩完整、石质坚硬时,容许岩石个别突出部分(每1m不大于0.1m、高度不大于5cm)侵入衬砌。”

2、提高钻孔技术水平

在钻爆开挖作业过程中,减小钻孔技术对隧道超欠挖的影响。主要是要控制掏槽眼、辅助眼和周边眼的布置、深度、斜率和数目。其中影响最大是周边眼,周边炮孔的外插角、开口位置(e)和钻孔的深度(L)。它们与超欠挖高度(h)有关系。随外插角和钻孔深度L的增大,h增大。L是一个设计指标,在施工过程中,根据现场围岩地质情况予以适当调整;其次是控制好周边轮廓线和炮孔的放样,尽量采用激光断面仪和其他类似的仪器设备。

3、进一步解决好爆破技术参数

减小爆破技术对超欠挖影响。(爆破技术指:爆破方法、爆破方式以及各种爆破参数)。

（1）减小爆破方法的影响

采用控制爆破与普通爆破比较,超挖降低约47.0%。

（2）减小爆破方式的影响

根据开挖方式的不同,爆破方式有:全断面一次爆破、台阶法爆破、导洞先行扩大爆破和预留光爆层爆破等方式。通常在地质条件允许时,采用全断面一次爆破方式(包括台阶法爆破)有利于减小重复爆破振动对围岩自稳能力的影响、减少工序转换和干扰,有利于施工进度。而从减少超挖,改善开挖成形来看,预留光爆层、导洞先行开挖的爆破方式是比较好的。

（3）减小爆破方法和装药量的影响

采用合理的爆破方法和准确的装药量,可以减小由于爆破产生的振动对围岩自稳能力的破坏,有利于减少隧道超欠挖,提高爆破质量。装药方法有:体积不耦合装药(药包集中在孔底部分);空气间隔装药;小直径药包,全孔均匀装药。孔口均用炮泥堵塞。

4、现场施工管理和组织

在控制隧道超欠挖施工过程中,建立一个比较完善的质量保证体系,对作业过程及出现的相应问题,实行严格科学的管理是非常重要。现场管理与组织是指:人员的组织,作业安排,技术交底、指导,质量检测、反馈以及相应规章、技术标准等的制定等。

5、测量放线

控制超欠挖,就是要控制好开挖轮廓线的精度。首先,是测量过程中中线和标高的准确;其次,要用相应的仪器通过正确的方法,来保证开挖面轮廓线的准确位置。中线和标高的偏移,会造成开挖断面一侧超挖、一侧欠挖。必须要提高放样精度,减小对隧道超欠挖的影响。

6、地质条件

地质条件是客观的,它是计算爆破参数的依据。其中围岩节理裂隙的变化,是调整钻孔方位、角度和周边孔参数的基本依据。在施工中,根据开挖断面围岩地质情况,及时进行观测描述,并对围岩的节理裂隙状态进行客观的分析预测。据此,通过调整合适的爆破参数和起爆方法等辅助措施,控制好隧道超欠挖。

7、提升钻孔精准度

实践证明，就光面爆破而言，钻孔产生的超挖矿远超过爆破产生的超挖量，则应该尽量提升钻孔的精准度，以降低隧道超欠挖量，这也是解决隧道超欠挖问题的主要途径。隧道钻孔施工应严格执行隧道爆破实施方案，掏槽孔作业应严格按照爆破具体方案选取适当的倾角。但是，在具体的工程钻孔及掏槽孔作业中，外插角却往往因钻孔机械设备的影响而而产生一定的不良影响。针对这一点，工程施工方务必要高度重视人员的专业技能的培训及综合素养的提高，并就人员的施工过程进行跟踪监督，以确保作业最大化满足钻孔操作细则，进而保证孔深、孔位及倾斜角均满足工程设计要求。在钻进周边孔过程中，首先应该确保钻人员技术熟练；其次，应该通过减少钻孔位置的内移，以减少内插角。此外，轮廓线应该被准确无误地画定于放线测量人员标识的掌子面上，并依据轮廓线的内侧，对钻孔的位置加以确定，以降低外插角对钻孔空位造成的不良影响。

8、提升放线测量的精准度

在隧道开挖时，轮廓线的精准度直接影响到隧道超欠挖的控制水平。在隧道放样测量前，务必要就工程设计文件做全面地考虑，并熟练掌握开挖设计断面各部位的具体尺寸。此外，还应该就隧道开挖变形量及沉落预留量做全面地考虑。研究结果显示，标高及中线一旦出现偏移，其必将导致轮廓线断面偏向于某一侧，从而导致断面开挖一侧产生超挖现象，反之另一侧便产生欠挖现象。所以，隧道开挖务必要保证标高及中线的准确程度。

五、结束语

综上所述，隧道超欠挖技术的控制好坏直接影响到了隧道的可靠性和安全性，因此，施工作业人员要做好超欠挖技术的控制和管理，保证施工安全。

参考文献

[1]赵军,庞前凤.隧洞水平岩层光面爆破技术[J].西部探矿工程,2013,88(9)：17

[2]陈建.隧道施工控制超欠挖技术[J].广西交通科技,2013,28(3)：36