隧道洞身开挖施工中的超欠挖原因分析

隧道洞身开挖施工中的超欠挖原因分析

袁一航

中铁十一局第五工程有限公司重庆万州404047

摘要：本文主要分析了隧道超欠挖的基本情况，重点介绍了隧道超欠挖的成因，并制定针对性的控制技术，其不仅可以确保开挖各个工序的有效衔接，而且还可以有效降低超挖现象的发生，确保隧道工程施工的顺利进行。

关键词：隧道；超欠挖；控制技术

1工程概况

某隧道是1座分离式的4车道隧道,位于河南省济源市王屋镇西坪村附近，起止桩号左线为ZK38+903~ZK40+452，全长1549m，右线为YK38+939~ZK40+501，全长1562m。道路等级为山岭区，设计行车速度80km/h，最大埋深约370m。设计Ⅲ级围岩长度占全隧总长的73%。钻孔开挖过程中容易出现块状掉落，因而造成开挖轮廓不圆顺,局部出现大量的超、欠挖现象，施工形象不好，成本高。

由于开挖轮廓的不平顺,造成隧道洞身局部应力集中,易造成局部坍塌掉块,甚至出现塌方,严重危及隧道施工安全、影响工程施工工期[1]。同时大量超欠挖的出现，也造成施工成本的增加[2]。例如，平均线性超挖30cm，半径R=6.0m的半圆,超挖面积为5.79m2,每延米超挖量5.79m3。1562m长度的隧道超挖量=1562×5.79=9043m3，如采用同等级混凝土回填1m3混凝土按460元成本计算,则增加施工直接成本9043×460=4159780元≈4.16×106元。如何实现开挖面平顺,保证施工安全、质量,减少成本,要从爆破开挖做起，需要技术人员细心、认真分析数据,及时归纳总结、改进施工工艺技术。

2光面爆破流程

光面爆破采用非电毫秒雷管微差起爆，周边眼采用不耦合间隔装药方式，其余炮眼采用连续装药，富水地段选用乳化防水炸药，掏槽眼采用复式楔形掏槽。周边眼爆破材料采用5号塑料普通导爆索，非电毫秒雷管起爆，采用低爆速、低密度高爆力炸药。炮泥堵塞,导爆管复式网路连接，全断面一次起爆。光面爆破参数现场设计、动态调整。同一类围岩经试爆取得的技术参数，作为初步依据，每一循环爆破作业均需有经验的爆破工程师根据上一循环的爆破效果以及本循环围岩的特征进行适当调整，选择一组最佳技术参数。上一循环是下一循环的预设计和试爆破。力争参数做到优化设计。光面爆破设计工艺流程如图1所示。

光面爆破施工工艺流程：测量放样—标出孔位—钻孔—技术员检查—装药连线—起爆—断面扫描超欠挖。

3台阶光面爆破法

台阶法光面爆破炮眼布置如图2所示，炮眼药量分配如表1所示。

4隧道施工中采取的应对措施及成效

为了降低爆破对周边轮廓原状的扰动，使爆破轮廓更齐整，则将周边眼采用“321321间断、段错、跳跃式装药法”，即周边眼从两边向中间依次装药3段、2段、1段，依次类推，将其它周边眼均按着321321……循环排列装药，其他掏槽眼、辅助眼、底板眼等钻孔眼均按设计位置及用量进行对称、交错装药布置，部分特殊岩层周边轮廓采用临时增加空心眼的方式以增加预裂爆破效果，这样通过对周边眼装药方式的优化调整，减少了炸药用量的约50%（总用量约10%），有效降低了施工成本，节能、环保、高效，同时更大大降低了爆破对周边岩层的冲击能量及较大能量的扰动，使掌子面爆破的轮廓面更加规则、平顺，不至于对周边岩层过多的扰动、震动及破坏，同时减少了爆破后找顶、清理附渣的工作量，节约了有效作业时间，降低了掉块找顶施工的安全隐患，安全性得以提高，爆破效果和爆破质量均得到了有效保障，加快了后续工序的循环作业时段，缩短了有效工期。同时依据动态检测隧道断面情况，动态调整炮眼工艺布局。爆破出完渣后，测量组人员立即对开挖轮廓进行全断面扫描，并在现场填写超欠挖原始记录，根据超欠挖测量数据，适度调整下一循环的周边炮眼外插角及间距。在铺设二衬防水板之前，由测量组进行第二次断面复测，超挖位置进行复喷平整，欠挖位置进行处理，以保证二衬有效厚度，方能铺装二衬防水板铺设及进行后续二衬浇筑作业。

5隧道超欠挖的控制措施

5.1规范和优化工程设计图纸，推进施工工艺的完善

隧道施工的图纸是关系到整个工程的结构以及质量，有效的对图纸进行检查和审核，为后期的施工过程提供正确的指导。并且设计图纸的设置应该对隧道工程的各部分进行全面的考虑和分析，确保设计的数据的准确性以及设计结构与实际的施工条件的协调性。并且在将施工图纸的理念进行具体的实施时，在发展不符合的地方进行有效的优化，让整个工程更加的合理科学。另一方面，对于隧道施工的工艺质量也应该得到有效的改善和提升，推进隧道施工效率的提升。在具体的隧道施工中应该积极引用先进的施工技术，能够更加有效的确保围岩的稳定性。

5.2规范和控制施工的步距，加强对施工的动态监测

在隧道施工中合理有效的施工步距可以让的施工更加安全，并且对于围岩的承载力和稳定性以及隧道的安全性有效的保障。并且施工工作人员也应该有效的对自身的施工行为和范围进行规范，保证自身施工的安全性。作为隧道施工的监管部分来讲，也应该对施工步距进行有效的规范和监管，对超出施工距离的工程进行有效的阻止，对于施工的技术和质量也有效的监管。在施工中对新奥法的应用，对隧道施工的检测情况进行有效的监控，对技术系统所记载和反应的数据进行有效的分析和记载，确保隧道施工的准确性和质量。这样的动态检测可以对支护情况以及围岩的情况进行监督，一旦发生不寻常变化检测人员就能及时的发现，从而采取积极的应对措施。

5.3隧道洞身开挖控制

中导洞以及左右洞是洞身开挖施工的主要组成部分。在成洞面的施工完成后就可以进行中导洞的开挖，以设计要求的距离通过施循环进尺来开挖，成型并通过检查后进行混凝土浇筑。然后进行锚杆孔的定位并进行钻孔施工，在清理完成孔就可以进行水泥砂浆的注入。最后在通过U型钢筋进行插接，强化拱架的对接。而左右洞的开挖施工是在中墙混凝土浇筑施工完工之后进行，只要其强度达到了71%是就可以开挖左右洞。可以通过两台阶分布平行的方式来进行左右洞的开挖施工。测量放线的工作必须在进行仰坡和明洞的施工之前展开，确保边仰坡和明洞的坡顶线放线准确，并进行截水沟位置的确定。在施工中应该通过自上往下和分层开挖的方式来进行，分层的过程要严格参照相关的设计要求。同时，要减少边仰坡的裸露时间，并采取相关的防护措施。根据现场施工可以通过增加防护面积和支护强度来强化边坡防护。另外，通过挖掘机来进行土方的开挖作业，并与人工刷坡相配合;而软石可以通过风钻打眼，在用小药量进行松动爆破开挖;还应该在合适的位置设置沉降量测点来监测，保障边仰坡的稳定性。

结束语：

本工程隧道施工中，通过采用的光面爆破控制技术进一步优化了以往的光面爆破技术，隧道开挖拱部成型圆顺，安全及超欠挖均得以有效保证。此技术不仅解决了因超欠挖造成的后续施工困难，减少了施工成本的投入，而且大幅降低了隧道施工安全风险，提升了现场施工管控能力，加快了节段施工循环工期，创造了良好的社会经济效益

参考文献：

[1]王明年,潘晓马,张成满,等.邻近隧道爆破振动响应研究[J].岩土力学,2004(3):412-424.

[2]赵建军,祁超贤,王娟平.坑道超欠挖的成因与控制措施[J].科技咨询导报,2007(22):38

[3]杨仲伟．浅析隧道钻爆超欠挖控制措施［Ｊ］．交通建设与管理，２０１５，８（５）：５７－５８．

[4]杨柳，耿占勇，唐海军．隧道超欠挖原因分析及控制措施［Ｊ］．价值工程，２０１７，３６（３２）：１３９－１４０．

[5]张圆圆．隧道超欠挖对隧道成本的影响及控制途径［Ｊ］．城市建设理论研究，２０１６，６（３）：８８－８９．