砂質泥巖區域隧道爆破超挖控制技術研究

劉 秘/ LIU Mi

（中鐵十六局集團地鐵工程有限公司，北京 101116）

鉆爆法以適用于各種地質和斷面、設備資源投入少、過程中易調整等優點一直是隧道施工的主要方法。但由于受人為操作和地層條件影響，超挖問題一直是鉆爆法施工中質量控制的技術難題。為此，分析影響隧道爆破超挖的原因，制定有效的控制措施，確保隧道爆破質量，提高施工效率就顯得尤為重要。本文以重慶外河坪南站3號出入口砂質泥巖地層隧道爆破施工為例，通過調查分析和現場試驗，從導致超挖的原因出發，提出相應的控制措施，經實踐檢驗工程質量和工期效益均得到顯著提高。

1 工程概況

重慶外河坪南站3 號出入口靠近車站小里程端，距車站站臺中心45m，出入口位于巴龍路兩側，新屋佳苑小區北側。出入口通道由252.36m（含116.68m 共建段）暗挖段和162.595m 明挖段組成。出入口有U 形槽、矩形和直墻拱形3 種斷面形式。隧道洞身采用臺階法開挖，組合作業臺架，人工手持風鉆鉆眼，周邊眼采用?25mm小直徑藥卷，間隔不耦合裝藥，電毫秒雷管起爆，控制爆破，每循環進尺1.5m。

隧道V 級淺埋段巖性以中風化砂質泥巖為主，局部為強風化巖層。巖體自身強度影響隧道左壁穩定性，開挖時容易導致局部掉塊；右側與洞壁小角度相交，為右側洞壁外傾結構，開挖后右側壁可能沿裂隙滑塌。巖層傾角小，拱部為強風化巖層或中風化巖層厚度較小，且巖層傾角較緩，拱部易產生坍塌、冒頂或掉塊現象。

2 現狀調查

在CK3+100-CK3+107.5 段選取每循環爆破后孔底位置的5 個開挖斷面，進行排查和斷面測量，通過對實測數據采集整理和爆破效果分析，發現最大超挖50cm，超挖面積2.49m2，平均線性超挖16cm，炮眼痕跡保存率56%，超挖合格率僅為84%，遠低于要求的92%，而且隧道開挖輪廓壁面凹凸不平，掌子面平整度較差，見圖1。

圖1 外河坪南站3號出入口開挖效果圖

按照拱頂、邊墻和仰拱3 個位置對抽檢到的80 處厚度不合格位置進行歸類，“拱頂”質量問題占81.3%，是隧道爆破超挖合格率偏低的主要原因，而針對“拱頂”的65 處超挖位置再進一步分析，“超挖（15cm 以上）”和“超挖（12～15cm）”占比81.5%，是隧道爆破超挖問題的主要癥結，見表1 和表2。

表1 隧道爆破超挖不合格位置統計表

表2 拱頂質量問題統計表

3 原因分析及控制措施

3.1 原因分析

通過調查分析和現場試驗得出，解決拱頂超挖（12cm 以上）90%以上的問題，便可將超挖合格率大幅提高到94%，而導致超挖的主要原因如下。

1）寧超勿欠的傳統觀念制約 為了避免欠挖處理困難，大多數工人甚至鉆孔經驗豐富的工人都存在寧超勿欠的傳統錯誤觀念，操作中有意加大鉆眼外插角，欠缺良好的質量意識。

2）裝藥集中度過大 為了提高炮眼利用率、得到較好的爆破效果，施工中長期采用加大藥量的方法。但通過現場試驗發現，裝藥集中度過大反而容易造成壁面破壞，加大對圍巖的擾動，從而產生超挖，反正影響爆破效果。

3）爆破網格連接不規范 爆破周邊炮眼應使用同段雷管，同時起爆。然而在實際施工過程中，施工人員檢查不仔細、操作失誤都有可能導致爆破網絡連接不規范，使爆破未能按設計要求起爆或拒爆。

4）水平巖層節理發育豐富 隨著施工進展，有時會出現現場地質情況與原地勘報告偏差，尤其是水平巖層節理發育豐富的地方更易造成拱頂掉塊嚴重。

3.2 控制措施

1）根據GB/T 51310-2018《地下鐵道工程施工標準》第10.4 條，組織工人認真學習外插角、開口位置和鉆孔深度與爆破超挖的關系：明確掏槽眼、輔助眼、周邊眼的布置形式和孔深、空位、角度、間距、抵抗線、藥量、雷管段位等可量化參數，規范操作，檢查仔細，樹立牢固的質量意識。

2）根據上一開挖循環爆破壁面的破壞程度和周邊巖體情況，合理選用裝藥集中度，通過適當加密炮眼、調整周邊眼裝藥量、采用隔孔均勻裝藥等措施提高炮眼殘值率。

3）爆破作業時務必遵循淺孔密布原則：少裝藥，短進尺，多循環、分臺階開挖，穩扎穩打，確保安全。

4）適當采取縮小周邊眼間距，減少線裝藥密度，局部內移炮眼、局部空孔不裝藥等措施，減少爆破對圍巖的擾動，避免拱部產生掉塊及平頂現象。

5）爆破開挖過程中，切實做好監控量測，不可中斷、滯后，及時整理、歸納、總結監控量測數據，分析圍巖變形，初支應力變化情況及上部建筑物變形情況，為本階段和下一階段施工提供信息保證。

4 應用效果

重慶外河坪南站暗挖爆破隧道通過采用以上控制措施后，現場暗挖隧道爆破超挖合格率從84%提高到94%，爆破質量明顯改善的同時，施工效率也得到顯著提升，建設工期提前了20 天，節約施工成本14.6 萬元，為后期的二襯施工奠定了堅實基礎。

5 結論與建議

1）砂質泥巖區域隧道爆破開挖過程中，通過規范爆破操作、合理選用裝藥集中度、加固圍巖等措施可以有效控制爆破超挖，減少后期二次處理費用，社會、經濟、環保效益顯著。

2）砂質泥巖區域隧道拱頂超挖是影響隧道爆破超挖合格率的主要因素，雖然通過本文介紹的控制措施可以顯著改善，但仍需要工程建設者牢固樹立質量意識、規范操作，努力提升隧道爆破工程質量。