降低隧道超挖比率的技術(shù)研究

　　【摘 要】隧道爆破開挖過程中，斷面超挖是一項通病。超挖不僅僅對成本控制有較大影響，同時對工程質(zhì)量也帶來不利的多種因素，本文就如何降低隧道爆破開挖的超方進(jìn)行研究和論述。

　　【關(guān)鍵詞】隧道施工 鉆爆開挖 斷面超挖

　　一、前言

　　在施工過程中，由于種種原因隧道超挖無法避免，但把超挖率和超挖厚度控制制在最小，可以降低初期支護(hù)噴射混凝土量損耗量增加，控制施工成本的增加。同時也避免隧道欠挖需補(bǔ)炮或機(jī)械設(shè)備處理，直接影響圍巖的穩(wěn)定性及后續(xù)初期支護(hù)和二襯超厚的問題出現(xiàn);再次提高鉆爆質(zhì)量，確保洞身開挖的光爆效果，嚴(yán)格控制隧道爆破超欠挖，確保圍巖的自穩(wěn)性，是隧道施工安全的最重要的原則。對該問題的研究具有成本、安全和質(zhì)量等方面控制的重要意義。

　　二、工程概況和前期超挖的現(xiàn)狀

　　1、工程概況。

　　四川省桃園(川陜界)至巴中高速公路工程項目土建工程施工 LJ5 標(biāo)段K65+870-K70+675全長4.805km，技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)新建雙向四車道高速公路。該工程為高速公路路基、橋涵、隧道工程，其中上兩隧道結(jié)構(gòu)形式為左右分離式，左洞長 2025米，右洞長 2047米，洞口采用管棚套拱留核心土施工方法;Ⅳ級圍巖采用臺階法施工;Ⅲ級圍巖采用全斷面施工。本人有幸作為該項目的項目經(jīng)理，在施工前期由于各種原因，隧道斷面超挖比率一直保持較高的點位，成本管理處于失控，為此對超欠挖的問題進(jìn)行了重點攻關(guān)。

　　2、前期超挖情況統(tǒng)計分析。

　　為了盡量解決本項目隧道外輪廓超挖率過大的問題，本人選定了本工程的隧道左洞長度 100m進(jìn)行調(diào)查和分析，超挖實測數(shù)據(jù)，超挖率平均4.6%，最大超挖率7.0%;超挖厚度平均17.9cm，最大厚度26.3cm。實測周邊孔間距平均61.4cm實測循環(huán)平均掘進(jìn)長度3m。超挖比率轉(zhuǎn)化到初噴混凝土和二襯混凝土的超方量可達(dá)到50%-100%，為此必須要解決該問題才能保證成本的可控。

　　三、超挖的主要原因

　　影響超挖的雖有各種原因，按照魚骨分析的角度來講，無外乎人工、材料、設(shè)備、方法和圍巖情況等五個方面。

　　1、人為控制因素影響，鉆孔角度定位偏差較大，過程中控制不到位，直接影響到隧道斷面超挖率。

　　2、開挖爆破每個循環(huán)斷面孔位裝藥量，現(xiàn)場安全人員和爆破人員為了偷工，個別孔眼裝藥量偏大，個別孔眼不裝藥。

　　3、為加快施工進(jìn)度，施工作業(yè)人員在開挖掘進(jìn)中加大每循環(huán)的掘進(jìn)長度;物探設(shè)備在掌子面判定方面存在肯定缺陷，操作人員缺乏專業(yè)勘察勘察閱歷與設(shè)備操作技術(shù)，勘察工作粗劣隨便，這些問題皆成為了影響勘察施工效果，造成勘察結(jié)果與實際狀況偏差的緣由，使測繪與設(shè)計人員對于開挖基準(zhǔn)線的設(shè)置消失了肯定的偏差，進(jìn)而造成了裝藥量、孔位與圍巖不匹配，容易造成超挖率過大。

　　4、鉆眼使用的噴水風(fēng)槍YN28老舊，鉆桿有些許彎曲，導(dǎo)致鉆孔不均勻，尤其是孔口位置偏差較大。

　　5、毎一循環(huán)開挖爆破施工測量放樣的偏差，直接影響超挖率， 出現(xiàn)斷面一側(cè)超挖較大，一側(cè)出現(xiàn)欠挖。周邊孔間距施工測量放樣時必須標(biāo)注清楚，嚴(yán)格按設(shè)定目標(biāo)值控制制距，不能隨意調(diào)整間距，影響光面爆破效果，超挖率會明顯增大。

　　四、超挖控制主要措施和關(guān)鍵點

　　隧洞鉆爆法施工中超欠挖問題雖然是不可避免的，但是可以將其控制在一定程度之內(nèi)。控制隧洞超欠挖技術(shù)是一項綜合技術(shù)，必須從爆破方案、測量放線、鉆孔精度、爆破技術(shù)四方面抓起，在施工中根據(jù)不同圍巖的地質(zhì)條件進(jìn)行相應(yīng)的調(diào)整，并以嚴(yán)格執(zhí)行施工管理制度為保障。因此，只有從技術(shù)和管理兩方面入手，才能達(dá)到控制隧洞超欠挖的目的，確保隧洞的工程質(zhì)量、進(jìn)度和經(jīng)濟(jì)效益。

　　1、爆破方案。

　　施工前，應(yīng)根據(jù)圍巖情況對于爆破方案進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計，結(jié)合地質(zhì)勘察與測繪的具體結(jié)果，為爆破施工確定具體的參數(shù)，然后預(yù)留一定的參數(shù)變化彈性，以保證具體爆破中方案的動態(tài)靈活調(diào)整，使爆破施工根據(jù)地質(zhì)的不同變化，實現(xiàn)針對性的爆破施工。比如，施工人員能夠結(jié)合圍巖的裂隙狀況，對炮眼密度、火藥裝配量實行合理的調(diào)整。同時，施工人員必須在實行爆破之前，針對選定的爆破設(shè)備、方法、技術(shù)等，做好爆破試驗，進(jìn)而推動各項參數(shù)的優(yōu)化。

　　2、測量放線

　　隧洞開挖前由技術(shù)人員根據(jù)相應(yīng)圍巖類別布置周邊眼。每循環(huán)開挖后，由測量人員對上一循環(huán)開挖進(jìn)行斷面測量，經(jīng)分析繪制實際開挖斷面，與設(shè)計輪廓進(jìn)行對比，清楚的反應(yīng)出實際的超欠挖情況。測量人員將斷面超欠挖情況傳送到項目施工員、技術(shù)員，及時調(diào)整開挖參數(shù)，指導(dǎo)施工。在開挖過程中、輪廓線的放樣非常重要。我們現(xiàn)場放樣采用“五寸臺”法，其放樣步驟如下：

　　(1)中線確定;

　　(2)拱頂及底板確定;

　　(3)輪廓線確定：

　　從拱頂沿中線每50cm定一個點。沿點向左右兩邊量其距離定出其輪廓點。量距時一定要注意尺子要水平。把所有的輪廓點連起來就定出了輪廓線。

　　(4)應(yīng)注意的問題：

　　由于隧道內(nèi)施工車輛很多、為了防止對導(dǎo)線點及中線點的破壞，不但要將控制點按規(guī)定要求埋置，還應(yīng)設(shè)有明顯標(biāo)志及保護(hù)措施。應(yīng)定期對控制點進(jìn)行復(fù)核測量。所有放樣過程都要施行“雙檢”制。量距時鋼尺一定要垂直或水平，做到準(zhǔn)確無誤。

　　3、鉆孔精度

　　(1)鉆孔技術(shù)對隧道超欠挖的影響主要是周邊炮孔的外插角θ、開口位置e和鉆孔深度L。它們與超欠挖高度有如下的關(guān)系：h=e+Ltan(θ/2)。該式表明隨外插角θ和鉆孔深度L的增大，h也隨之增大。θ和L主要取決于司鉆人員的操作水平和所采用鉆機(jī)的某些性能，為確保控制θ和L，一定要努力提高司鉆人員的操作水平和責(zé)任心。

　　(2)e作為一個獨(dú)立參數(shù)，當(dāng)e為負(fù)值時，h會隨之減小。也就是說，可以允許一定量的欠挖，使e成為負(fù)值，這樣可以有效的減少超挖。

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