大嶺隧道超欠挖現象分析與控制措施

李保勤

摘 要：隨著公路隧道建設規模的加大，隧道光面爆破在隧道開挖中的應用越來越廣泛，但從實際應用效果來看，隧道光面爆破效果并不理想，超欠挖現象普遍存在，它對隧道的施工成本、施工進度、受力穩定、施工安全等方面有著很大的影響，針對這一現象，本文結合大嶺隧道實際施工情況，從影響隧道超欠挖因素和控制超欠挖技術措施方面進行探討，希望能夠對隧道光面爆破超欠挖控制技術做出一份力所能及的貢獻。

關鍵詞：隧道建設；超欠挖；影響因素；控制措施

中圖分類號：U455.6 文獻標識碼：A 文章編號：1671-2064（2018）10-0128-02

1 前言

隨著公路隧道建設規模的加大，隧道光面爆破在隧道開挖中的應用越來越廣泛，但從實際應用效果來看，隧道光面爆破效果并不理想，超欠挖現象普遍存在，它對隧道的施工進度、施工成本、受力穩定、施工安全等方面有著很大的影響，針對這一現象，本文結合大嶺隧道實際施工情況，就如何解決隧道超欠挖問題，施工現場采取了一些列措施，下面以大嶺隧道控制超欠挖為例，對隧道超欠挖技術進行充分的分析和探討，尋找解決的方法。

304省道N3標段大嶺隧道工程位于陜西省黃龍縣境內，穿越大嶺梁，為越嶺長隧道。隧道里程樁號為K67+442 ～K70+140，為單洞雙向行車隧道，隧道最大埋深243米，隧道縱坡采用2.35%的單向坡。本標段位于出口段，起屹里程為K68+791～K70+140，洞門采用削竹式洞門。圍巖主要為Ⅴ級圍巖和Ⅳ級圍巖，其中Ⅴ級圍巖53米，洞室圍巖主要為T3y強風化砂巖夾泥巖，產狀近水平。砂巖夾泥巖厚度一般在1-3米，裂隙發育，巖體較破碎，采用預留核心土施工。Ⅳ級圍巖1279米，洞室圍巖主要為中風化砂巖夾泥巖，產狀近水平，層厚一般在1-3米，裂隙較發育，巖體呈碎石壓碎狀結構，采用臺階法施工。

2 超欠挖定義及影響

2.1 超欠挖的定義

超欠挖就是以設計的隧道開挖輪廓線作為標準，以實際開挖的斷面為準，在基準線以外的部分就被我們稱為超挖，并且在基準線以內的部分，我們就會稱之為欠挖。

2.2 超欠挖的影響

對于隧道施工來說，超欠挖會給隧道施工帶來非常嚴重的影響，主要包括施工成本、施工進度、受力穩定和施工安全。爆破所造成的超挖首先會增加爆破的費用，其次爆破的出渣量也會增大，超挖后回填工程量也會增大，導致施工成本增加。超挖后出渣作業時間延長，欠挖還需二次進行處理，都會導致施工時間延長，影響施工進度。超欠挖現象導致最大的局部應力非常集中，一定程度上會導致洞身的圍巖變形比較大，如果欠挖超過允許的限度會導致圍巖擾動次數增加。對隧道受力穩定及施工安全造成很大影響[1]。

3 超欠挖的影響因素

3.1 爆破技術

爆破技術對超欠挖影響最大，主要涉及爆破方法、爆破方式、爆破參數、裝藥結構和炮眼的堵塞質量等。以大嶺隧道Ⅳ級圍巖施工進行論述，大嶺隧道Ⅳ級圍巖1279米，洞室圍巖主要為中風化砂巖夾泥巖，產狀近水平，層厚一般在1-3米，裂隙較發育，巖體呈碎石壓碎狀結構，采用臺階法施工。爆破采用YT-28型鑿巖機鉆孔，鉆頭直徑為42mm，鉆眼深度3米，使用2號硝銨炸藥，有水處使用乳化炸藥。經計算光面爆破參數如表1所示：

在實際施工中應根據現場爆破試驗和地質情況對爆破參數進行調整。在理論計算的周邊眼間距基礎上適當加密，采用一個孔裝藥，鄰孔不裝藥，以增加周邊的爆破自由面。同時對隧道斷面的成形起導向作用，大嶺隧道采用這種方式不但有效減少超欠挖，而且節約了成本。掏槽爆破隧道爆破的技術關鍵，如果掏槽不成功就不能為其他炮眼形成有效的臨空面，導致超欠挖現象嚴重，直眼掏槽的爆破效果與臨空孔的數目、直徑、及其與裝藥眼的距離密切相關。大嶺隧道采用直眼掏槽，爆破效果較好[2]。

3.2 鉆孔精度

鉆孔精度對隧道超欠挖的主要影響主要是周邊炮孔的外插角θ、開口誤差e和爆破進尺L，他們與超欠挖厚度H有如下關系：

H=e+Ltan（θ/2）

從該式中可以看到，隧道超欠挖的大小與鉆孔深度、開口位置及鉆桿外插角的大小成正比關系，開口位置和鉆桿深度較易控制，外插角就沒有那么好控制，取決于鉆爆人員的技術水平，隨意性比較大。此外淺孔爆破有利于控制超欠挖，所以在施工過程中嚴格按照施工方案控制每個循環進尺。大嶺隧道Ⅳ級圍巖拱架間距90cm，每個循環3榀，鉆孔深度不超過3米。開口位置一定要準確，大嶺隧道在開挖過程中，先在隧道掌子面醒目位置完整標記出周邊眼位置，經過幾個循環后，根據監控量測數據，為了節約成本更好的控制隧道超挖，將周邊眼的開孔位置向開孔線以內移動2cm，爆破效果良好。為減少超欠挖，隧道拱頂范圍內的仰角、邊墻外插腳和仰拱下插腳的角度控制在2°-5°范圍內。

3.3 現場管理

對于超欠挖現象來說，現場的控制十分重要。在控制超欠挖的過程中，要建立一個完整的質量保證體系，必須成立隧道超欠挖控制領導小組，從測量放樣、鉆孔位置、角度控制、鉆孔深度、裝藥量和起爆順序等每個環節進行指導和檢查，確保嚴格按照施工方案進行施工。使影響超欠挖的每個因素都在可控范圍之內，并且根據圍巖變化情況，采取動態施工、動態管理。

4 超欠挖的控制措施

4.1 提高爆破質量

對超欠挖進行有效的控制，首先要對爆破技術進行仔細研究。爆破技術提高的方法主要是對爆破方法、爆破參數、裝藥量以及包括器材和裝藥方法的提高，對于不同的地質條件和巖層狀況，應采取不同的爆破方法和爆破參數。裝藥質量直接影響爆破效果和超欠挖量，尤其是周邊眼的裝藥。嚴格按照施工方案中確定的裝藥量進行裝藥爆破，裝藥時要安排專人進行現場盯控，防止作業人員隨意裝藥，影響爆破質量。裝藥后要認真檢查炮眼堵塞質量，炮孔堵塞長度不小于30cm。

4.2 提高鉆孔精度

每次爆破前測量組在掌子面標記出炮孔位置，周邊眼的開孔位置一定要準確無誤。拱頂范圍內的周邊眼間距誤差不得大于5cm，周邊眼外斜率不得大于5cm/m，孔底不得超出開挖斷面輪廓線10cm，最大不得超過15cm，周邊眼與輔助眼的排距誤差不得大于5cm，鉆孔深度超過2.5m時周邊眼和輔助眼采用同樣的斜率進行控制。為減少超欠挖，隧道拱頂范圍內的仰角、邊墻外插腳和仰拱下插腳的角度控制在2°-5°范圍內。嚴格控制鉆孔深度，按照施工方案中確定的循環進尺進行鉆孔深度控制，不要一味追求施工進度忽視鉆孔精度，從而影響整體爆破質量[3]。

4.3 斷面檢查和信息處理

每次爆破出渣完成后，技術人員要到現場進行斷面檢查，主要檢查開挖斷面爆破質量、圍巖情況和測量超欠挖數據。首先技術人員要對掌子面圍巖情況進行觀測，并做好地質素描，據此調整爆破參數和爆破工藝。準確測量超欠挖情況，在掌子面周邊用紅油漆以“+”、“-”標記超挖和欠挖，并表明超欠挖具體數值，確保下個循環鉆孔時做出相應調整。

4.4 提高現場管理水平

改變傳統的“寧超勿欠”觀念，以前施工中為確保隧道斷面滿足設計要求，開挖輪廓線一般放大5-10cm，造成超挖量占正常超挖量的40%以上，因此在施工中嚴格按照施工方案中確定的開挖輪廓線進行放樣，樹立“少欠少超”的思想，從而使超欠挖得以控制。

5 結語

對于光面爆破技術來說，超欠挖的問題雖然是不可避免的，但是只要通過對影響超欠挖的因素進行分析研究，采取有效的控制措施，可以將其控制在理想的范圍之內。經過全體人員的不懈努力，大嶺隧道在施工過程中超欠挖得到了控制，明顯減少了超欠挖引起的施工成本增加，加快了施工進度，受力穩定，安全可控，多次得到業主及上級單位表彰，社會效益明顯。

參考文獻

[1]JTG/TF60-2009，公路隧道施工技術細則[S].北京：人民交通出版社，2009.

[2]王夢恕.中國隧道及地下工程修建技術[M].北京：人民交通出版社，2010.

[3]錢東升.公路隧道施工技術[M].北京：人民交通出版社，2010.