淺談隧道超欠挖技術(shù)控制

邢曉鋒 譚李峰 張福成

摘要:本文從幾方面闡述了隧道超欠挖產(chǎn)生的原因,通過(guò)隧道成本分析,提出隧道超欠挖必須控制的必要性。經(jīng)過(guò)對(duì)比分析,最后總結(jié)出控制超欠挖的幾種途徑。

關(guān)鍵詞:隧道工程超欠挖控制

中圖分類號(hào):U455 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A 文章編號(hào):1674-098X(2012)06(c)-0090-01

隧道施工方法,特別是軟弱破碎圍巖的施工方法的規(guī)范化、機(jī)械化程度不高,TBM、盾構(gòu)掘進(jìn)還不普遍,絕大部分還是采用傳統(tǒng)的鉆爆法施工。在開挖過(guò)程中,由于爆破所產(chǎn)生的超欠挖是普遍存在的。它對(duì)隧道施工進(jìn)度、安全和成本有著不可忽視的影響。

1 超欠挖對(duì)隧道的影響

對(duì)近幾年所施工的隧道進(jìn)行統(tǒng)計(jì),在采用鉆爆法施工的隧道中,平均超挖值在38.4cm,最大超挖值達(dá)到57cm,就是爆破效果好的隧道,超欠挖也在15～25cm之間?！惰F路隧道施工質(zhì)量驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)》J287-2004中要求拱部超挖小于25cm,兩側(cè)墻超挖量小于10cm。施工單位往往對(duì)超欠挖重視不夠,很容易超出了標(biāo)準(zhǔn)要求。結(jié)果給隧道施工的綜合效益帶來(lái)很大的影響。(包括經(jīng)濟(jì)、施工進(jìn)度、噴射混凝土、排水、整體輪廓、結(jié)構(gòu)穩(wěn)定幾個(gè)方面)

2 發(fā)生超欠挖的原因

(1)鉆孔位置不準(zhǔn)確,尤其是周邊炮眼間距、位置偏差直接影響超欠挖。(2)爆破技術(shù)不全面,裝藥量計(jì)算不準(zhǔn)確,裝藥量分布不合理,產(chǎn)生超挖或欠挖。(3)施工組織管理松懈,施工管理人員責(zé)任心差,檢查、監(jiān)管不到位。質(zhì)量保證體系不完善。(4)圍巖地質(zhì)發(fā)生變化,情況分析不準(zhǔn)確,造成爆破效果不好。

3 控制超欠挖的途徑

3.1 改變“寧超勿欠”的傳統(tǒng)觀念

首先要改變思想,杜絕“寧超勿欠”的傳統(tǒng)觀念,樹立“少欠少超”的觀點(diǎn)。在施工過(guò)程應(yīng)中,熟悉施工規(guī)范要求,盡量避免開挖輪廓的無(wú)謂擴(kuò)大,而使超挖得以減少。例如,鐵路隧道施工規(guī)范(TB 10204—2002)規(guī)定:“當(dāng)圍巖完整、石質(zhì)堅(jiān)硬時(shí),容許巖石個(gè)別突出部分(每1m2不大于0.1m2、高度不大于5cm)侵入襯砌?！?/p>

3.2 提高鉆孔技術(shù)水平

在鉆爆開挖作業(yè)過(guò)程中,減小鉆孔技術(shù)對(duì)隧道超欠挖的影響。主要是要控制掏槽眼、輔助眼和周邊眼的布置、深度、斜率和數(shù)目。其中影響最大是周邊眼,周邊炮孔的外插角()、開口位置(e)和鉆孔的深度(L),它們與超欠挖高度(h)有如下的關(guān)系:h=e+Ltan(/2)公式表明:隨外插角和鉆孔深度L的增大,h增大。L是一個(gè)設(shè)計(jì)指標(biāo),在施工過(guò)程中,根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)圍巖地質(zhì)情況予以適當(dāng)調(diào)整;其次是控制好周邊輪廓線和炮孔的放樣,盡量采用激光斷面儀和其他類似的儀器設(shè)備。盡量減少周邊眼布眼位置(e)和外插角()的誤差。

3.3 進(jìn)一步解決好爆破技術(shù)參數(shù)

減小爆破技術(shù)對(duì)超欠挖影響。(爆破技術(shù)指:爆破方法、爆破方式以及各種爆破參數(shù))

3.3.1 減小爆破方法的影響

在(表1)的中可以看出:采用控制爆破與普通爆破比較,超挖降低約47.0%。

3.3.2 減小爆破方式的影響

根據(jù)開挖方式的不同,爆破方式有:全斷面一次爆破、臺(tái)階法爆破、導(dǎo)洞先行擴(kuò)大爆破和預(yù)留光爆層爆破等方式。通常在地質(zhì)條件允許時(shí),采用全斷面一次爆破方式(包括臺(tái)階法爆破)有利于減小重復(fù)爆破振動(dòng)對(duì)圍巖自穩(wěn)能力的影響、減少工序轉(zhuǎn)換和干擾,有利于施工進(jìn)度。而從減少超挖,改善開挖成形來(lái)看,預(yù)留光爆層、導(dǎo)洞先行開挖的爆破方式是比較好的。（表2）是三種爆破方式的效果比較。

3.3.3 減小爆破方法和裝藥量的影響

采用合理的爆破方法和準(zhǔn)確的裝藥量,可以減小由于爆破產(chǎn)生的振動(dòng)對(duì)圍巖自穩(wěn)能力的破壞,有利于減少隧道超欠挖,提高爆破質(zhì)量。裝藥方法有:(1)體積不耦合裝藥(藥包集中在孔底部分);(2)空氣間隔裝藥;(3)小直徑藥包,全孔均勻裝藥。孔口均用炮泥堵塞。三種裝藥方法的實(shí)驗(yàn)爆破效果見(表3)。

3.4 現(xiàn)場(chǎng)施工管理和組織

在控制隧道超欠挖施工過(guò)程中,建立一個(gè)比較完善的質(zhì)量保證體系,對(duì)作業(yè)過(guò)程及出現(xiàn)的相應(yīng)問(wèn)題,實(shí)行嚴(yán)格科學(xué)的管理是非常重要?，F(xiàn)場(chǎng)管理與組織是指:人員的組織,作業(yè)安排,技術(shù)交底、指導(dǎo),質(zhì)量檢測(cè)、反饋以及相應(yīng)規(guī)章、技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)等的制定等。

3.5 測(cè)量放線

控制超欠挖,就是要控制好開挖輪廓線的精度。首先,是測(cè)量過(guò)程中中線和標(biāo)高的準(zhǔn)確;其次,要用相應(yīng)的儀器通過(guò)正確的方法,來(lái)保證開挖面輪廓線的準(zhǔn)確位置。中線和標(biāo)高的偏移,會(huì)造成開挖斷面一側(cè)超挖、一側(cè)欠挖。必須要提高放樣精度,減小對(duì)隧道超欠挖的影響。

3.6 地質(zhì)條件

地質(zhì)條件是客觀的,它是計(jì)算爆破參數(shù)的依據(jù)。其中圍巖節(jié)理裂隙的變化,是調(diào)整鉆孔方位、角度和周邊孔參數(shù)的基本依據(jù)。在施工中,根據(jù)開挖斷面圍巖地質(zhì)情況,及時(shí)進(jìn)行觀測(cè)描述,并對(duì)圍巖的節(jié)理裂隙狀態(tài)進(jìn)行客觀的分析預(yù)測(cè)。據(jù)此,通過(guò)調(diào)整合適的爆破參數(shù)和起爆方法等輔助措施,控制好隧道超欠挖。

4 結(jié)語(yǔ)

隧道超欠挖控制的好壞直接影響到隧道結(jié)構(gòu)的可靠性,并且與隧道綜合效益有直接連系,從技術(shù)角度來(lái)分析,隧道超欠挖完全可以控制在一定范圍內(nèi),作為施工技術(shù)人員應(yīng)該引起足夠的重視。