浅谈隧道超欠挖技术控制

邢晓锋 谭李峰 张福成

摘要:本文从几方面阐述了隧道超欠挖产生的原因,通过隧道成本分析,提出隧道超欠挖必须控制的必要性。经过对比分析,最后总结出控制超欠挖的几种途径。

关键词:隧道工程超欠挖控制

中图分类号:U455 文献标识码:A 文章编号:1674-098X(2012)06(c)-0090-01

隧道施工方法,特别是软弱破碎围岩的施工方法的规范化、机械化程度不高,TBM、盾构掘进还不普遍,绝大部分还是采用传统的钻爆法施工。在开挖过程中,由于爆破所产生的超欠挖是普遍存在的。它对隧道施工进度、安全和成本有着不可忽视的影响。

1 超欠挖对隧道的影响

对近几年所施工的隧道进行统计,在采用钻爆法施工的隧道中,平均超挖值在38.4cm,最大超挖值达到57cm,就是爆破效果好的隧道,超欠挖也在15～25cm之间。《铁路隧道施工质量验收标准》J287-2004中要求拱部超挖小于25cm,两侧墙超挖量小于10cm。施工单位往往对超欠挖重视不够,很容易超出了标准要求。结果给隧道施工的综合效益带来很大的影响。(包括经济、施工进度、喷射混凝土、排水、整体轮廓、结构稳定几个方面)

2 发生超欠挖的原因

(1)钻孔位置不准确,尤其是周边炮眼间距、位置偏差直接影响超欠挖。(2)爆破技术不全面,装药量计算不准确,装药量分布不合理,产生超挖或欠挖。(3)施工组织管理松懈,施工管理人员责任心差,检查、监管不到位。质量保证体系不完善。(4)围岩地质发生变化,情况分析不准确,造成爆破效果不好。

3 控制超欠挖的途径

3.1 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(TB 10204—2002)规定:“当围岩完整、石质坚硬时,容许岩石个别突出部分(每1m2不大于0.1m2、高度不大于5cm)侵入衬砌。”

3.2 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)有如下的关系:h=e+Ltan(/2)公式表明: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。尽量减少周边眼布眼位置(e)和外插角()的误差。

3.3 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)

3.3.1 减小爆破方法的影响

在(表1)的中可以看出:采用控制爆破与普通爆破比较,超挖降低约47.0%。

3.3.2 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。（表2）是三种爆破方式的效果比较。

3.3.3 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:(1)体积不耦合装药(药包集中在孔底部分);(2)空气间隔装药;(3)小直径药包,全孔均匀装药。孔口均用炮泥堵塞。三种装药方法的实验爆破效果见(表3)。

3.4 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。

3.5 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。

3.6 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。

4 结语

隧道超欠挖控制的好坏直接影响到隧道结构的可靠性,并且与隧道综合效益有直接连系,从技术角度来分析,隧道超欠挖完全可以控制在一定范围内,作为施工技术人员应该引起足够的重视。