水工隧洞工程钻爆法施工超欠挖控制技术分析

摘要：隧洞在开挖前期，有的围岩会不同程度的出现超欠挖。本文结合某工程情况，进行了原因分析，并且制定了具有可操作性的对策和措施，提高工程的施工质量及投资控制。

关键词：隧洞工程；钻爆法；超欠挖；技术；分析；

一、工程的概况

某隧洞位于A水电站库区上游20km处，隧洞含有进口明渠段和隧洞段以及出口明渠段。洞段长1102.4m，是城门洞形断面，高4.5m、宽4m。进口高程为146m，出口高程为140m。岩石的溶蚀剧烈，出露的岩石面呈现犬牙交错状，地面高程155至588m。岩层的产状是340°至350°/SW∠40°～50°，走向和洞向夹角70°至80°。洞线的侧区内没有大的断层通过。总体上围岩的稳定性比较好。工程、水文地质方面存有的问题：溶岩和构造破碎带都有可能在深埋段产生岩爆。工程通过选择钻爆法来掘进的施工方案。

二、隧洞工程施工的地质评价

（一）隧洞的沿线，除了进出口段倾角卸荷裂隙及溶蚀裂隙较发育但完整性比较差以外，绝大部分都比较完整，成洞的条件好，但是需要局部破碎带及岩溶发育带进行处理。

（二）这个地区的岩溶发育中等，岩溶的形态在地表是溶蚀沟、落水洞、槽和漏斗出现，在岩体内以溶隙、溶洞和管道为主，局部可发育成地下河。

（三）洞线的沿线在施工的时候，不会有规模比较大的岩爆现象出现，局部地应力集中有小范围的岩爆。中上部岩溶发育，岩溶裂隙的承压水丰富，其所含的水层的分布空间受到岩层层面与断裂产状控制，可能和上部潜水含水层连通。掌子面和两侧先后多处出现了涌水，伴随开挖高程的降低，涌水点和水量都集中到了掌子面的附近。除了断层破碎带属Ⅳ类围岩以外，部分岩溶发育、地下水量丰富的Ⅲ类围岩降为Ⅳ类围

三、钻爆法施工产生超欠挖原因分析

为保证保留岩体按设计轮廓面成型并且防止围岩受到破坏，使用轮廓控制光面爆破技术。光面爆破是要先爆除掉主体开挖部位的岩体，起爆布置在设计轮廓线上周边孔药包，产生一个比较平整的开挖面。隧洞钻爆的开挖过程当中，因为种种原因，就会造成隧洞围岩出现超挖，超挖量在0至0.6米之间，平均超挖量是0.25至0.3米，岩壁上的半孔率低下，在0%-20%之间。特别是底边孔，一次也爆不到底，会产生0.3至1.2米的欠挖。主要有以下几方面原因：

（一）测量措施没有到位，测量布孔的精度较差。风钻开钻一次性确定位置和测量布孔位置发生了偏差。风钻在钻孔的过程中，确定的洞轴线和孔轴线没有平行，尤其是洞轴线和钻孔轴线平行的角度不好掌握，底边孔也不能一次爆到位。

（二）在确定光面爆破的设计参数时，没有随掌子面岩石情况及围岩变化对各孔装药量进行准确的调整。钻孔的堵塞材料选择不正确或者没有堵塞到位。导爆索在出孔口处的预留长度不够长，接反了部分炮孔的出线传爆方向。对爆破后的破碎和松散围岩，没有迅速的加固。

（三）操作人员的施工管理水平及作业水平比较差，对操作人员的纠错纠偏不到位。也没有对操作人员进行技术交底及技术培训，尤其是新上岗人员。同时，操作人员的稳定性较差，出现了超欠挖后，并没有迅速对操作人员用奖罚措施来约束。

四、钻爆法施工所产生超欠挖的后果

（一）超欠挖使得火工材料的用量和费用增大，出渣的运输量及费用也增加。出渣工序的时间延长，其生产管理的成本也大幅的上升。

（二）底部的周边孔一次爆不到底。尤其是遇到地下涌水的时候，给运输带来很大不便，继而影响施工的进度。同时也给底部欠挖爆破的处理工作带来困难。

（三）施工超欠挖会拖延工期，就会增加工程参建每一方的管理费用。

五、采取的措施

（一）认真执行DL／T 5099-1999《水工建筑物地下开挖工程施工技术规范》等规范。

（二）要不定期开展对管理人员及施工人员进行技能培训和教育，使其规范化、制度化，尤其是针对新人员，要做好上岗的各项培训，并且要保证施工队伍的稳定。树立安全第一的思想，在这个前提下，尽可能的加快施工的进度，以降低生产的成本。同时，要完善各项奖惩制度并抓好落实，确立现场的责任人制度，把责任明确到人。

（三）要提高测量放线布孔精度。钻孔孔位应该按照测量定出的中线和腰线以及开挖轮廓线来确定：周边孔应该在断面的轮廓线上进行开孔，沿轮廓线调整范围与掏槽孔孔位的偏差要小于5厘米，其它炮孔孔位的偏差不能超过10厘米。炮孔孔底应该落在爆破图规定的平面上。

（四）炮孔的堵塞使用30厘米硬泥封口，导爆索的出孔预留长度要在30至50厘米间，传爆方向要全部朝起爆的方向。洞室的岩石开挖一般不能欠挖，要尽量减少超挖，单边的超挖值不能超过20厘米。相邻的两孔之间岩面应该平整，孔壁不能有明显爆破的裂隙。相邻两茬炮间台阶或者光面的爆破孔的外斜值应不能超过20厘米。

（五）不同的围岩，其光面爆破的参数要通过试验来调整。在打侧墙的右侧孔时，操作的人员要尽可能的站在风枪的左侧持枪操作。如果有涌水，尤其是钻底边孔的时候，钻孔的方向一定要和洞轴线平行，计算出底孔的位置以及高程和相应钻孔的深度。同时，要在掌子面的上游附近设立临时的集水池，并且不要让水靠近掌子面底边孔的位置，以确保底边孔的钻孔有效深度及足够的装药量。

（六）在V类和Ⅳ围岩的施工时，要先打周边掘进孔，然后安装钢拱架。如果围岩破碎或者断层裂隙发育时，要先粗喷混凝土，再打周边的掘进孔，最后安装钢拱架。炮孔经过检查合格以后才能装药进行爆破。

（七）对爆破后出现的松散和破碎围岩，要先喷5厘米的混凝土，然后挂网把混凝土喷到位，最后再打钻安装锚杆。可结合具体的工程，增加随机的锚杆。除了因岩石因素造成的超挖以外，应该在承包合同中要明确的规定，超挖工程量不以计量来支付。

结 束 语

结合具体的施工，对水工隧洞工程钻爆法施工超欠挖控制技术进行了详细地分析，详细阐述了钻爆法施工所产生超欠挖的后果，并针对这些后果提出了可行性对策和措施，为此类工作提供了科学的借鉴。

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