超欠挖控制论文（精选4篇）

超欠挖控制论文 第1篇

关键词：隧道,超欠挖,成本,控制途径

在隧道钻爆法施工中, 隧道超挖或者欠挖是不可避免的。但在实际施工中发现, 不少单位对超、欠挖的认识不够, 以至于开挖成型质量较差, 在不知不觉中提高了工程成本, 减少了应得的利润。在超欠挖严重的情况下, 对隧道洞室的稳定性也会产生一定的影响, 所以隧道超欠挖问题必须引起重视。

1 影响隧道超欠挖的因素

1.1 钻孔精度影响分析

钻孔的偏差是产生超欠挖的主要原因。钻孔的偏差一般由以下三部分组成:1) 开眼偏差Rc, 即开眼中心与设计孔位中心之间的偏差;2) 方向偏差Rd, 即开眼方向与隧道设计轴向轮廓线之间的偏差;3) 岩石内的附加偏差Rr, 即由于岩层产状或岩石节理原因造成钻孔后的偏差加大量。

以上三种偏差中, 开眼偏差多半是引起欠挖的主要因素;方向偏差多半是引起超挖的主要因素。在方向偏差中, 包含有因使用凿岩机而产生的不可避免的偏差, 这种偏差随钻孔深度的增加而增加。

这也是国外在钻孔深度上很少采用超过4.0 m以上深孔的原因。而在一般情况下, 多数采用3.5 m左右的钻孔深度。

1.2 爆破技术影响分析

爆破产生的超欠挖主要是爆破设计参数选择不合理所致, 其中包括:1) 周边孔装药量过大, 爆破时产生围岩大块坍落, 引起超挖;2) 周边炮孔间距不合理, 产生超挖或欠挖。

1.3 测量放线影响分析

控制超欠挖主要是开挖轮廓线 (或周边孔线) 的精度要控制好。测量放样隧道中线和标高相对设计值的偏移, 将使断面轮廓向一侧偏移, 造成开挖断面一侧超挖、一侧欠挖。因此, 应首先保证测量放样隧道中线和标高的准确, 并通过正确的方法来保证轮廓线位置的准确, 减少对超欠挖的影响。

1.4 地质条件影响分析

地质条件是客观条件, 它是确定爆破参数的基本依据。地质条件是随着开挖而不断变化的, 其中主要是围岩节理裂隙的变化。在现场施工中, 应根据情况调整钻孔方位和角度, 或适当调整周边孔的爆破参数。另外, 爆破作业后由于围岩应力的释放, 造成岩石节理张开, 隧道围岩的稳定性破坏, 石块脱离岩层, 在清帮问顶时, 形成一定范围的坍塌和剥落, 从而造成超挖。此超挖量随着支护封闭围岩时间的推迟而增加。

2 超欠挖的规范标准分析及超挖量的计算方法

国家各有关部门对隧道开挖的超欠挖标准, 都相应制定了规范。从国家有关部门的标准分析, 关于超挖值有两种指标:一种是整个隧道的平均径向超挖值, 这一指标可作为投标编制标价的参考标准;另一种是考核某一断面光爆效果的超挖值, 这一指标可作为衡量光爆质量和经济考核的标准。关于欠挖, 一般指局部欠挖达到的标准问题。要确定超欠挖对隧道成本的影响, 必须能够估算出平均超欠挖量, 国家各有关部门规范规定欠挖量平均不超过5 cm, 超过时必须清除。在平均不超过5 cm欠挖时, 对隧道成本基本不构成影响, 所以, 在此欠挖量不进行详细论述, 主要是估算超挖量。精确计算超挖量并非是件容易的事, 因为隧道围岩各点的超挖尺寸是不规则的, 一般是以测量统计的方法来确定平均超挖量。如果确定一段隧道的超挖量, 先确定在这段隧道内每隔一定距离 (一般为5 m或10 m) 的隧道断面作为一个测量断面, 然后通过测量, 近似描出该断面的实际轮廓图, 并算出其径向超挖量, 最后通过各断面径向超挖量的平均值, 计算得出该段隧道的总超挖量。

3 超挖对隧道成本的影响

就超欠挖而言, 超挖对隧道成本的影响远大于欠挖。但决不意味着欠挖可以忽视, 在一定条件下, 如果没有其他辅助设施消除欠挖, 而是用钻孔补炮的方法来消除, 则欠挖预示着更大的超挖。因为钻孔补炮往往爆下比欠挖量多几倍的岩石, 从而造成人工、材料的超额消耗。

现代地下工程中, 大部分要进行支护和衬砌。超挖对隧道成本的影响主要是增加支护和衬砌的成本, 相对而言超挖对岩石开挖成本的影响则较小。如每米隧道多超挖1 m岩石, 就开挖成本, 增加的费用很少或者不增加, 但是由此就要造成增加1 m支护和衬砌混凝土回填的工程量, 故超挖对隧道成本的影响是非常大的。

为降低超欠挖对工程成本的影响, 在工程阶段编制投标预算时, 应充分运用国家各部门的标准和规范的允许值, 并在投标报价中给予综合考虑。在工程实施阶段, 要加强现场施工控制。

4 减少隧道超欠挖的途径

4.1 强化现场施工管理和组织, 重视开挖质量

1) 必须严格控制钻孔精度, 重点是控制周边孔的外插角、开孔偏差以及炮眼在断面分布的均匀性;2) 在满足技术经济要求的情况下, 应优先考虑采用操作简单且精度高、有良好性能的钻孔机械、测量放线仪器、断面检测仪器以及爆破器材等;3) 必须采用控制爆破 (光面爆破、预裂爆破等) 通过工程类比和现场试验, 优化爆破参数设计;严格控制重要爆破作业质量, 特别是要控制装药量, 并保证正确的起爆顺序;4) 应严格控制断面的测量放线精度, 特别是避免随意放大或缩小断面的现象;5) 必须做到及时检测和及时反馈;6) 必须强化施工组织管理, 推行作业标准化, 并经常加强作业人员文化和责任心的教育和约束等。

4.2实施“新奥法”技术是减少超欠挖的有效措施

“新奥法”的基本原则“控制爆破、及时支护、监控量测”均与隧道超欠挖的控制有着直接的关系, 其中的“控制爆破”更是隧道超欠挖控制的要点。“控制爆破”不但使钻孔质量提高, 炮孔误差减小, 隧道开挖轮廓成型质量提高, 而且基本消除爆破对围岩的扰动破坏影响。“及时支护”可以及早封闭围岩, 避免隧道围岩的应力过度释放, 从而避免隧道围岩节理性坍塌, 形成过大的超挖量。当然, “新奥法”的实施应与有效施工管理措施配合起来才能收到最大的效果。如果管理措施不力, 则实施“新奥法”的效果将大大受到影响。

4.3改变“宁超勿欠”的传统观念

在控制超欠挖技术研究中, 首先应改变“宁超勿欠”的传统观点, 树立“少超少欠”的观点。也就是说, 应容许一定程度的欠挖。这样就可以避免开挖轮廓线的无谓扩大, 而使超挖得以减少。在现场施工中, 充分利用“少超少欠”的施工原则。改进钻孔施工技术, 可以将因凿岩机引起的方向偏差对超欠挖的影响降低。

5结语

钻爆法隧道施工超欠挖虽然是不可避免的, 但是可以控制在一定的水平之内。也就是说将因超欠挖造成的工程成本增加控制在一定的水平之内, 从而保证工程总成本的可控。这就要从现场施工管理、施工技术、施工设备等多方面加强管理, 目的就是要把众多的因素置于可控的状态, 达到设计和施工的基本要求。

参考文献

[1]关宝树.隧道工程施工要点集[M].北京:人民交通出版社, 2003.

[2]关宝树, 国兆林.隧道及地下工程[M].成都:西南交通大学出版社, 2000.

隧道超欠挖管理办法[范文] 第2篇

一、目的

为了有效控制施工中隧道开挖超欠挖量过大，成型较差的不利局面，提高隧道开挖成型质量，增强安全性，降低施工成本，明确责任，落实到人。

二、编制依据

根据《铁路隧道工程施工质量验收标准》TB10417-2003、《铁路隧道施工规范》TB10210-2001。

三、组织管理

项目部成立隧道超欠挖管理领导小组，成员由项目经理、副经理、总工、工程部、合同经营部、财务部、领工员等相关人员组成。

组成：项目经理

组员：（各责任人员姓名）

四、控制内容

1、隧道开挖定位、钻孔、装药、成型效果。

2、开挖测量中线、标高、周边轮廓线偏差。

3、仰拱开挖尺寸。

五、控制标准

1、对于软弱围岩，尽量采用机械配合人工开挖。采用机械开挖时应预留保护层，保护层由人工手持风钻等工具扩挖成型。对于需要采用爆破开挖的，根据岩石的级别、软硬等情况，确定周边眼的间距。极硬岩控制在0.55~0.70m，硬岩控制在0.45~0.65m，软岩控制在0.33~0.50m，眼距允许偏差为5cm，眼底不应超开挖断面轮廓线10cm，或采取密眼间隔装药的方法。周边眼间距尽量取小值。装药量根据开挖爆破效果进行调整。由指导施钻或测量组划出周边眼的间距，用红铅油划出炮眼位置，施钻人员按测量组划线位置施钻。

2、周边眼严格控制孔位、外插角，一般开挖进尺在3米内的，外插角斜率控制在0.5~0.3内，即两岔炮之间接茬处的错台不得大于15~9 cm，进尺大于3米时，外插角斜率在0.5内，即两茬炮接茬处的错台不得大于10~15cm；外插角的方向应与该点轮廓线的法线方向一致，钻眼时要求眼孔打直、打平、打到同一个垂直面。禁止打长眼爆破，一般每茬炮不得超过3.5m。

3、隧道不应欠挖，当围岩完整、石质坚硬时，岩石个别突出部位（每平方米不得大于0.1m）侵入衬砌应小于5cm。但拱墙和墙脚以上1m内断面严禁欠挖。

4、仰拱开挖不应有欠挖，平均线性超挖控制在10cm以内。

5、掌子面测量划线中线允许偏差5cm，标高允许偏差1cm，轮廓线允许偏差3cm。

六、超欠挖奖罚办法

1、隧道开挖每循环进行考核。由测量组做开挖断面。应选典型开挖断面进行检测。一般按距离掌子面最近的整米里程作为检测断面，如条件不允许，可以往已开挖方向增加整米或半米里程作为检测断面。将检查结果与工程部交底开挖断面进行比较，计算出线性超挖量，并用红铅油标示出超挖部位，上报工程部质检工程师。开挖断面由衬砌内轮廓尺寸+二衬预留沉落量+二衬厚度+初期支护厚度+预留沉落量组成。根据开挖断面检查表对开挖班进行奖罚，奖金由开挖班人员分配，罚款由超挖部位司钻人员承担，若罚款分不下去由开挖班负责人承担。

2、仰拱每组进行考核，领工员现场指挥开挖，由质检人员验收时做开挖断面，并与交底开挖断面进行比较，计算出超挖量，据此对领工员、挖掘机司机进行奖罚，奖罚金额由挖掘机司机、领工员各一半，若罚款无法执行，由现场领工员承担。

23、测量组每循环中线、标高、轮廓线由质检人员复核，检查是否超出允许偏差范围，据此对测量人员进行奖罚，奖金由测量组按比例分配，罚款按责任比重承担，罚款分不下去，由测量组负责人承担。

4、奖罚单由工程部长开具，并附断面检查表及工程照片，上报总工核实和项目经理批准后生效。

5、奖罚金额每周兑现，奖罚分配单由责任人编制，报项目经理审批后报财务。罚款差额、奖励每周支付，罚款累计到下一周直至月末，若月末差额为罚款，罚款按分配名单从当月个人工资中扣除。

6、隧道开挖断面欠挖值应符合质量验收标准、监理、业主的要求。欠挖部分开挖班自行在下两茬炮时间内处理，所发生费用全部由开挖班承担。因欠挖处理造成的欠挖按照超挖相应办法处罚，并不得影响其它工序施工。

七、奖罚标准

如开挖断面超欠挖控制在规定范围内的，开挖班每开挖循环奖150元，但对定位司钻超挖超限者不在奖励内，由工区考核，测量组每开挖循环奖20元，仰拱开挖每组奖20元。根据超挖量及欠挖面积进行奖罚。按照超挖量（扣除允超量）和欠挖量进行罚款。每超挖1立方米罚款350元，欠挖按开挖合同价*欠挖量乘积的2倍罚款，开挖班还需及时自费进行欠挖处理。超欠挖两者累加罚款。

由于各种情况的不确定性，会产生喷射混凝土和二衬混凝土与所测断面超欠挖量不一致的情况，鉴于此，月底根据拌和站喷射砼用量与理论设计用量*130%差额进行奖罚。节省1立方米，奖200元，超出1立方米罚款200元。每月结算一次。每月根据二衬混凝土用量和喷射砼用量总和与超欠挖值、喷射混凝土和二衬混凝土设计值对对比，如节省1立方米，奖励100元，超出1立方米，罚款100元。喷射混凝土和二衬混凝土

隧道超欠挖原因及有效控制策略 第3篇

关键词：隧道,超欠挖,原因,控制策略

李家塔隧道位于位于黄土梁峁区, 多开辟为枣林及耕地, 地形起伏较大, 隧道为双线, 全长为1938.41m, 进口里程改MDII-IK43+594.56, 出口里程改MDIIK45+532.97, 隧道进口至改MDII-I44+350段位于11.7‰的下坡, 隧道内坡长755.44m, 改MDII-IK44+350至隧道出口段位于11.3‰的下坡, 隧道内坡长为1182.97m, 本隧道计划总工期为14个月, 施工的准备及开工为2012年9月20日, 旨在安全、优质、按期完成本隧道施工。

1 隧道超欠挖的概念

当前工程建设方面, 施工人员将隧道设计开挖轮廓当做基准线, 从整个工程的施工出发, 去比较基准线与实际开挖轮廓线, 这种方式下, 基准线以内的部分称为欠挖, 其余则为超挖, 在此前提下, 与基准线重合的部分则称为无超欠挖, 一般情况下, 用h表示超欠挖的值, 也就是通过基准线的某点A做线, 并使得实际开挖轮廓线与法线交于一点, 称其为B点, h值即为AB的长度, 欠挖是h为负值, 而超挖则取正值。在超欠挖概念中, 规定超挖的值有两种指标, 其一为考核某一断面光面爆破效果的超挖值, 在对其运用方面, 可将其作为衡量光面爆破经济考核及质量的标准, 另一种是整个隧道的平均向超挖值, 在对其的运用方面, 可将其作为投标编制标价的参考标准, 而局部欠挖达到的标准问题, 则会涉及到欠挖方面的知识[1,2]。

2 超欠挖原因分析

2.1 认识不足

在隧道施工方面, 结合对李家塔隧道隧道质量评定标准看来, 对于其中初衬厚度超过规定的范围, 项目工程的质检小组应定其为不合格产品, 同规格的另一种则为隧道二衬厚度不满足设计要求, 在质量检测方面也将其评为不合格, 具体包括因返工造成大量的物力、人力损失, 对进度造成影响, 如其中发生串浆现象, 也就是施工中的液浆从其他口流出现象, 都会影响到工程进度, 给施工企业造成一定的经济损失。而整个施工环节, 由于对施工技术、设备及所在具体地形条件认知的不足, 为后续的运营带来了安全隐患, 针对此, 需要在对超欠挖后果的严重性进行有效认识的基础上, 结合隧道施工的需要, 对超欠挖采取有效的控制措施和手段, 确保李家塔隧道能按时竣工。

2.2 地质原因

在李家塔隧道施工中, 地质原因也是造成隧道超欠挖的重要原因, 受到了围岩的裂隙、节理等非主观因素影响。具体说来, 李家塔隧道围岩有Ⅲ、Ⅳ、Ⅴ级, 全隧均采用复合式衬砌, 具体可细分为二次衬砌、防水隔离及初期支护, 其中的Ⅲ~Ⅴ级围岩采用曲墙加仰拱结构形式, 由于围岩存在明显的软弱夹层、裂隙等, 使得施工较为困难。基于围岩不沿周边炮孔的切割线破坏的现状, 会在一定程度上破坏结构面, 最终造成难控制的超欠挖, 李家塔隧道施工中, 一方面是由于自身能力所限, 缺乏对隧道内部地质条件及相应施工的认识和及早发现, 也没有采取针对性的措施去对其进行预防和加固, 最后, 在检测方面, 因为存在不真实及不及时性, 使得一些问题没有得到及时的解决[3]。

2.3 测量放样

结合李家塔隧道的施工设计及施工过程来看, 由于控制点的不正确, 会造成放样错误, 并最终形成了超欠挖, 此原因外, 因为测量操作的失误, 也会形成超欠挖, 且这种失误一旦出现, 其下一循环在前一循环欠挖未处理的基础上, 及有可能再次出现欠挖的现象, 这势必会影响到李家塔隧道整个施工的进行和成本。

2.4 爆破技术

在李家塔隧道施工中, Ⅴ级围岩以人工配合机械开挖为主, 有时也辅以弱爆破, 而Ⅲ、Ⅳ级围岩开挖采用光面爆破, 通过此种方式来控制超欠挖, 结合其实际实施情况来看, 由于弱裂爆破技术还处于摸索阶段, 缺乏完整理论的推广, 除此之外, 虽然光面爆破已经在全国范围内取得了推广应用, 但其涉及到的爆破参数选择方面存在很大的不确定性, 一般都是根据施工人员的经验去确定相关参数, 这种方式的运用过程中, 由于缺乏专业爆破技术人员的参与, 极易产生超欠挖难以控制的因素, 影响了隧道施工的进行。

2.5 超前支护施工质量差

隧道施工中, 进行超前支护可以有效减少超挖, 更能保证施工的安全性, 对隧道施工意义重大。结合李家塔隧道的施工情况来看, 其施工超前支护时大多难以保证施工质量, 这其中具体有注浆不饱满、钢管间距不均以及角度控制不合理等, 这种情况的存在, 显然难以控制超欠挖, 除此之外, 此施工中, 隧道开挖后, 没有及时初喷, 出现了长时间的围岩暴露情况, 并引发了其脱落和掉块, 这些现象都对超挖的控制有一定的影响。

2.6 断面检测

隧道施工过程中, 一般都需要进行二次衬砌前断面检测和洞深开挖断面检查, 综合李家塔隧道的施工来看, 因为存在的开挖后敷衍了事, 未对每循环进尺进行断面检查, 形成了超欠挖, 另外, 李家塔隧道施工中还存在对发现的超欠挖部分放任不管或没及时处理现象, 在后续施工中, 没有按照规定频率进行认真抽查, 一些层段的还出现了未检查的情况, 对填写的内业资料更是蒙混过关, 不深挖细节。此外, 施工经验的缺乏, 也使得李家塔隧道施工不能有效观察超欠挖的存在, 当然也不能对其及进行及时的复核和处理, 对后续隧道施工存在一些影响[4]。

3 有效控制超欠挖的对策

3.1 提高钻孔质量

在李家塔隧道施工的过程中, 应当在爆破设计完成后, 将钻孔作为整个超欠挖控制的关键工序。具体的实施过程中, 钻眼应按照设计眼位开孔, 并安排高素质技工对钻眼方向和眼深的精度进行有效掌握。在此过程中, 受钻孔设备和钻孔技术的限制, 使得本案例中的炮眼深度钻孔方向不能满足光爆要求, 针对此, 宜选合理的周边开眼, 使其炮眼中心线落在轮廓线上, 并整合隧道施工的实际情况, 调整炮眼中心线落在轮廓线上, 满足周边眼眼底在开挖轮廓线外5 cm左右, 基于工作面不平整的情况, 应从李家塔隧道施工的实况出发, 有效调整炮眼深度及装药量, 最好让全部炮孔孔底落在同一个平面上, 最终使得隧道施工达到质量需求。

3.2 采用合理的装药结构

相关施工理论证实, 光面爆破的装药结构主要可分为四种, 多段空气柱间隔装、单段空气柱装药、径向不耦合装药, 及最后一种其他特殊异性装药结构, 结合本文的实际案例看来, 其爆破方式以光面爆破为主, 具体实施中, 应结合工作面的岩性、炮眼深度与方向以及炸药品种等进行对应光面的选择, 最终使得整个爆破取得良好的效果, 同时也要保证光面爆破装药结构易于操作。后续施工中, 对出现的水平眼浅眼掘进爆破, 采用的装药结构应当以单空气柱装药结构为注, 其炸药装于炮孔底部;对于李家塔隧道施工中的垂直炮眼, 根据其特点, 应在装药底部或上部放置一根细长木条, 这样, 对应采用水柱或空气柱装药结构;对于水平眼深眼掘进爆破, 结合李家塔隧道施工的具体情况来看, 应当采用炸装药里外预留空气柱、药装于炮孔中部的装药结构, 通过此一系列措施, 让李家塔隧道施工中的爆破施工取得良好效果, 有效地控制超欠挖处于规定范围内, 促进施工的有效发展。

3.3 控制周边眼装药量

新时期的工程建设中, 在隧道的爆破方面, 对于周边眼装药量的有效控制, 能借此实现对隧道超欠挖的控制。结合李家塔隧道的具体施工看来, 其周围岩石的节理发育程度等与周边眼的装药量有关, 为达到控制的目的, 最为主要的便是提前探测开挖工作面对应的岩石破碎程度及性质等, 在此基础上选择合适的光爆层厚度、孔间距以及炸药品种, 使得李家塔隧道施工中, 根据其相应参数确定最佳的装药量, 对超欠挖进行控制。

3.4 严格制度控制

针对李家塔隧道的具体施工情况, 施工单位应当制定严格的制度控制, 以此来控制超欠挖施工的范围, 具体应表现在严格检查、按照批准方案进行等方面, 具体实施中, 首先应强化内部管理, 加强奖罚制度, 在减少超欠挖的基本的措施方面, 提高技术水平极为重要, 但因为掘进质量、材料消耗等与工资相关性不大, 转而使班组中的工人工资会与其挂钩, 进而保障隧道建设的质量, 将超欠挖控制在规定范围, 结合这一现状, 应当在项目的制定和实施阶段, 根据工程的规模, 将超欠挖纳入奖惩条例, 对李家塔隧道施工中对超欠挖控制好的施工人员及班组进行奖励, 反之则重罚控制不好班组责任人, 情况严重的可以清场, 借助严格的制度控制, 使得超欠挖得到有效控制。

3.5 完善人员培训, 加大执行力度

在李家塔隧道施工的实施过程中, 应当做好施工的主体也就是施工人员这一环节的管理, 首先应让有经验的司钻工控制周边眼, 将其工作的范围进行适度长期的固定, 使得超欠挖得到有效控制;另外, 对于新进场的施工人员, 应当组织其学习隧道施工注意事项, 并进行及时的隧道的施工培训, 在完善此的基础上, 让其跟着老师傅在现场进行10d以上的跟班实习, 完毕后, 组织有经验的施工人员组成评估小组, 对其相关技术的掌握情况进行评估, 再组织其进行综合培训, 让新进施工人员在取得考核合格证的前提系进行正式施钻, 在后续的施工进行中, 应当根据施工的水平和成效, 给予施工员工不同的待遇, 鼓励先进员工, 激励后进员工, 稳定和留住人员, 提高其责任心和施工水平等;最后, 应当完善管理制度, 完成施工方案, 专人负责施工的落实情况检查, 对各种考核和激励制度进行严格执行, 使得施工的不利局面得到彻底扭转, 有效控制超欠挖, 使得李家塔隧道施工取得良好的成效。

4 结束语

综上所述, 在李家塔隧道施工中, 对于超欠挖的有效控制极为重要, 本文结合此工程的具体开展情况, 在分析超欠挖原因的基础上, 从采用合理的装药结构、严格制度控制等多方面探讨了对超欠挖的有效控制, 以期为新时期的隧道施工提供有益的参考。

参考文献

[1]赵伟平.公路隧道超欠挖原因分析, 预防与控制措施研究[J].甘肃科技, 2012.

[2]邢晓锋, 谭李峰, 张福成.浅谈隧道超欠挖技术控制[J].科技创新导报, 2012.

[3]周隆基.隧洞工程钻爆法施工超欠挖原因及对策[J].中国新技术新产品, 2012.

隧道超欠挖对后序施工的影响 第4篇

关键词：隧道工程,隧道施工,超欠挖

1 隧道超欠挖的概念

超欠挖即以隧道设计开挖轮廓为基准线, 将实际开挖获得的轮廓线与基准线比较, 基准线以外部分称为超挖, 基准线以内部分称为欠挖, 与基准线重合部分为无超欠挖。超欠挖值用h表示。即通过基准线上某点A作法线, 得法线与实际开挖轮廓线的交点B, 则AB长度即为h值。一般超挖时h取正值, 欠挖时h取负值[3]。

规范中规定超挖的值有两种指标:一种是整个隧道的平均径向超挖值, 这一指标可作为投标编制标价的参考标准;另一种是考核某一断面光面爆破效果的超挖值, 这一指标可作为衡量光面爆破质量和经济考核的标准。关于欠挖, 一般指局部欠挖达到的标准问题。

2 产生超欠挖的因素[4]

2.1 围岩地质条件

在隧道的开挖过程中, 不可避免的存在超欠挖现象, 岩体的地质特征是造成超欠挖的主要因素之一。围岩地质条件主要指围岩的节理、裂隙、水等非主观因素。由于围岩存在明显的节理、裂隙、软弱夹层、溶洞等, 爆破后岩体不沿周边炮孔的轮廓线破坏, 而极有可能沿该结构面或软弱面破坏, 形成主观上很难控制的超欠挖。各类围岩超欠挖统计表明, 软岩超欠挖小, 但变异性大, 硬岩超欠挖大, 但变异性小;超欠挖统计表明, 软岩拱顶部位的超欠挖大, 硬岩两拱肩部位的超欠挖大[5]。水平岩层地段超挖主要发生在拱部, 几乎无炮痕保存, 爆破后岩体极易沿拱部某一层理整体脱落, 形成平如桌面的平顶现象, 若该层理被构造切割而成竖向或斜向裂隙, 则拱部超挖现象将更加严重[6]。

2.2 测量放线

控制好开挖轮廓线的精度是测量放线的首要任务, 也是控制超欠挖的一个重要因素。由于隧道内能见度有限, 测量放线人员进入隧道内测量, 前后视点照准困难导致误差。同时掌子面凹凸不平, 画轮廓线时容易出现偏离。掌子面开挖轮廓线的放样精度直接影响到爆破效果, 因为周边孔的孔位是定位在放样的轮廓线上, 轮廓线产生偏差, 孔位自然会产生偏差, 因而造成隧道的超欠挖。

2.3 钻孔精度

钻孔精度是整个钻爆法施工的首要环节。由于工作面是一个不平整的岩石面, 部分钻孔位置不容易在指定孔位定位, 有的钻孔位置岩石破碎、夹泥, 容易出现夹钻或塌孔等情况, 只有在指定孔位附近再行补孔, 加之各种人为因素, 导致孔位存在或大或小的偏差。同时部分钻工只考虑开孔容易、操作方便而不在指定孔位钻孔, 特别是周边孔距控制不当, 或钻杆的外插角控制不好, 容易导致超欠挖严重, 这些情形多出现在拱顶、腰线和边墙底部等部位。

2.4 爆破技术

产生超欠挖的另一主要原因是爆破设计参数选择不当。其中包括:

1) 掏槽方式不合理, 会直接影响掏槽爆破效果, 由于没有爆出足够的临空面, 影响其他孔的爆破效果。2) 周边炮孔间距不合理, 孔距过大容易造成欠挖。3) 周边孔的装药结构和药量控制不当, 如果单孔药量过大的话, 容易造成超挖。4) 起爆网络的设计和连接。

2.5 现场管理

在控制隧道的超欠挖中, 缺乏一个比较完善、统一的质量保证体系, 对作业全过程及相关因素没有实行严格科学的管理。没能把众多的因素置于可控的状态, 没有达到爆破设计的基本要求。

3 超欠挖对后序施工的影响

3.1 超欠挖对初期支护的影响

隧道的超欠挖的存在, 与围岩断面线沿开挖设计轮廓的不均匀分布造成的开挖轮廓的凹凸不平, 将引发隧道周围的岩体中局部应力集中[7], 这种局部应用力集中对隧道进行初期支护的安全性构成了威胁;在初期支护中, 围岩的高低不平, 会影响锚杆垫板的铺设格, 从而影响锚杆与围岩间的锚固力;格栅与钢支撑是分段加工的, 在架设时再组装成型, 超挖会使格栅与钢架同围岩之间的混凝土太厚, 欠挖则会使格栅与钢架同围岩之间的混凝土太薄;接头是格栅与钢架的薄弱处, 开挖轮廓的不平整会使其组装成型时, 接头连接板无法对齐, 以至于螺栓无法正确安装;位于拱脚处的超挖, 会影响格栅与钢架的底脚的牢固性;在喷射混凝土时, 超挖过大的地方混凝土不易填充密实。

3.2 超欠挖对防水板布设的影响

由于初期支护的缓冲作用, 小的超欠挖对隧道防水板的施工影响不大, 比较大的超欠挖会对Ⅲ级围岩有较大影响, 由于三级围岩初期支护较薄, 喷射混凝土对大的超欠挖起不到完全覆盖的作用, 会间接影响到防水板的质量, 如顶破防水板, 造成接头不严密, 局部过紧, 局部过松, 造成防水板与初期支护、防水板与二次衬砌间的空隙;防水板铺设复杂, 接缝也不能很好处理, 搭接宽窄不均匀, 极大地影响防水功能, 为后期隧道漏水埋下隐患。

3.3 超欠挖对二次衬砌的影响

隧道的超欠挖产生的凹凸不平最终未被填平的部分都是靠二次衬砌去平衡的。隧道的超挖会导致二次衬砌厚度的增加, 欠挖则会导致二次衬砌厚度的不足;超挖也会给隧道二次混凝土的浇筑产生额外的混凝土荷载, 给台车的安全性和稳定性构成威胁, 在隧道二次衬砌接头处, 超欠挖会增加相邻二次衬砌混凝土的错台, 在铺设止水带时, 出现止水带不同时位于相邻二次衬砌的中间部位, 从而不能很好阻断水从接缝处渗出;由于隧道挡头板一般使用的是木模, 而超挖导致二次衬砌厚度增加, 会增加挡头板的压力, 增加二次衬砌挡头板模板的稳定性, 从而导致二次衬砌混凝土跑模。

3.4 超欠挖对隧道施工成本的影响

超欠挖对隧道施工成本的影响主要包括对人力材料机械成本和时间进度成本。人力材料机械成本主要有超挖引起多装多运隧道洞碴, 超挖空间还需用临时支护或衬砌混凝土回填, 欠挖要清除, 从而造成人工、材料的超额消耗, 并且处理欠挖易形成更大的超挖[8]。时间进度成本是由于超挖给后序作业, 如喷锚网支护、隧道防排水和二次衬砌等作业造成一定的困难, 从而影响隧道整个施工进度, 从长期来看, 最后转嫁到施工成本上, 这对隧道的成本影响很大。

4 超欠挖的控制措施

钻爆法隧道施工超欠挖虽然是不可避免的, 但是可以控制在一定的水平之内。也就是说将因超欠挖造成的工程成本增加控制在一定的水平之内, 从而保证工程总成本的可控。这就要从现场施工管理、施工技术、施工设备等多方而加强管理, 目的就是要把众多的因素置于可控的状态, 达到设计和施工的基本要求[9]。

4.1 根据围岩地质条件和爆破效果, 进行爆破参数调整

围岩地质条件是客观存在的, 是确定爆破参数的主要依据之一。在隧道施工中, 围岩地质条件是不断变化的, 时常有软弱夹层、溶洞等不良地质情况出现。目前, 爆破设计主要是采用经验类比法, 并结合现场试验。在开挖过程中, 随着围岩节理裂隙的变化, 钻孔位置和角度、周边孔的参数等也应进行相应的调整。

鉴于在掘进过程中围岩情况是不断变化的, 在每道循环进尺爆破后应由地质工程师鉴定工作面围岩的变化, 认真分析爆破效果, 并结合围岩的变化情况, 对下一次循环进尺的爆破设计做出相应的参数调整。

1) 爆破后发现有较大超挖, 无孔痕并在炮孔周围可见爆破裂隙, 这说明药量偏高, 需要调小药量。2) 爆破后光面爆破孔出现凹面, 说明抵抗线太小, 应适当加大光面爆破层厚度;反之如出现凸面, 说明光面爆破层过厚, 应适当减小。3) 爆破后孔口部分有半孔痕, 其他部分出现破碎圈, 这说明炸药线分布过于集中或藕合系数选择不当, 应采取分散间隔装药。

4.2 提高钻孔精度

在光面爆破中, 钻孔产生的超挖量远大于爆破产生的超挖量, 因此提高钻孔精度是减少隧道超欠挖的重要途径之一。钻孔应严格按照爆破方案进行, 掏槽孔根据爆破方案采取一定的倾角。但在实际施工中, 由于受钻孔机械或人为的影响, 或多或少的会形成一定的外插角。

根据长期的工程实践, 可以采取以下方法减少超欠挖:

1) 必须对司钻人员进行培训, 使其按照操作细则和设计要求进行施钻, 保证规定的孔位、孔深和倾斜角。并由技术熟练的人员负责周边孔和掏槽孔的作业, 在先钻的孔内插入导向管, 依次作为基准指导其他炮孔的作业。

2) 钻周边孔时, 通过钻孔位置少量内移来减少外插角。依据测量放线人员在掌子面上画的轮廓线, 将钻孔孔位定位在轮廓线内侧1~3cm, 从而减小外插角带来的不利影响。

4.3 提高测量放线的精度

控制超欠挖主要是控制好开挖轮廓线的精度。在进行测量放样前应首先熟悉设计文件, 掌握设计开挖断面各部位的尺寸, 同时考虑预留沉落量和变形量。

中线和标高的偏移, 将使断面轮廓线向一侧偏移, 造成开挖断面一侧超挖、一侧欠挖, 因此首先要保证中线和标高的准确。

通过工程的应用实践证明, 在直线隧道采用激光照准仪定出控制点, 再用支距法画出轮廓线, 最后按照爆破设计画出孔位, 是一个既经济又行之有效的方法。

4.4 采用合理的爆破技术

爆破技术主要指爆破方法、爆破参数、爆破器材和装药方法等, 采取不同的爆破方法、爆破参数、爆破器材和装药方法均对爆破超欠挖产生不同程度的影响。将普通爆破效果和光面爆破效果的比较发现, 光面爆破明显优于普通爆破。光面爆破能最大限度地使开挖面符合设计轮廓线, 同时减轻对围岩的扰动。按“新奥法”原则施工, 实行光面爆破或预裂爆破等控制爆破措施是控制超欠挖的有效方法。

4.5 加强现场施工管理和组织

良好的施工管理和组织, 对减少超欠挖有着十分重要的现实意义。隧道的超欠挖问题不仅是技术问题, 还是施工管理问题, 只有建立一套严格的施工管理制度, 才能保证技术的顺利实施。管理的目的就是要把众多的因素处于可以控制的状态, 达到爆破设计的基本要求。在爆破质量管理中, 应做到以下几点:

1) 建立一套比较健全的质量保证体系, 对作业全过程及相关因素实行严格科学的管理。2) 加强组织保障, 对进行钻爆操作人员实行定人定岗。必须对司钻人员进行岗前培训, 并组织熟练钻工进行经验交流, 通过岗前培训使司钻人员均熟练掌握炮孔的角度、周边孔外插角和间距控制等技术。3) 必须要做到及时检测, 有问题及时反馈, 要制定专人抓这项工作, 保证测量、钻孔和爆破设计等工序之间的衔接和呼应。

5 结语

超挖引起多装运洞碴, 增加回填量, 给初期支护、防排水、二次衬砌等后续作业造成困难, 欠挖则要清除, 造成人工、材料的超额消耗, 处理欠挖更容易形成更大的超挖。因此, 作为隧道施工的第一个环节, 超欠挖的好坏直接影响后期施工的优劣。超欠挖也给后序的初期支护、隧道防排水和二次衬砌等作业造成一定的困难。在超欠挖严重的情况下, 对隧道洞室的稳定性和进度也会产生一定的影响。应积极运用测量新技术, 重视对隧道开挖技术的统计, 做好良好的爆破技术和施工管理, 选择合理的钻爆机械设备和测量设备, 杜绝施工中只重视掘进速度, 忽视开挖质量的思想。从安全、可靠、经济等多方面考虑, 尽可能地降低隧道的超欠挖具有现实意义。

参考文献

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[4]刘冬等.隧道超欠挖成因及其控制技术[J].地下空间与工程学报, 2007, (8) .

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[8]王承山.隧道超欠挖对隧道成本的影响及控制途径[J].隧道建设, 2006, 26 (4) .