公路隧道超欠挖原因分析及控制措施
李保勤
摘 要：随着公路隧道建设规模的加大，隧道光面爆破在隧道开挖中的应用越来越广泛，但从实际应用效果来看，隧道光面爆破效果并不理想，超欠挖现象普遍存在，它对隧道的施工成本、施工进度、受力稳定、施工安全等方面有着很大的影响，针对这一现象，本文结合大岭隧道实际施工情况，从影响隧道超欠挖因素和控制超欠挖技术措施方面进行探讨，希望能够对隧道光面爆破超欠挖控制技术做出一份力所能及的贡献。
关键词：隧道建设；超欠挖；影响因素；控制措施
中图分类号：U455.6 文献标识码：A 文章编号：1671-2064（2018）10-0128-02
1 前言
随着公路隧道建设规模的加大，隧道光面爆破在隧道开挖中的应用越来越广泛，但从实际应用效果来看，隧道光面爆破效果并不理想，超欠挖现象普遍存在，它对隧道的施工进度、施工成本、受力稳定、施工安全等方面有着很大的影响，针对这一现象，本文结合大岭隧道实际施工情况，就如何解决隧道超欠挖问题，施工现场采取了一些列措施，下面以大岭隧道控制超欠挖为例，对隧道超欠挖技术进行充分的分析和探讨，寻找解决的方法。
304省道N3标段大岭隧道工程位于陕西省黄龙县境内，穿越大岭梁，为越岭长隧道。隧道里程桩号为K67+442 ～K70+140，为单洞双向行车隧道，隧道最大埋深243米，隧道纵坡采用2.35%的单向坡。本标段位于出口段，起屹里程为K68+791～K70+140，洞门采用削竹式洞门。围岩主要为Ⅴ级围岩和Ⅳ级围岩，其中Ⅴ级围岩53米，洞室围岩主要为T3y强风化砂岩夹泥岩，产状近水平。砂岩夹泥岩厚度一般在1-3米，裂隙发育，岩体较破碎，采用预留核心土施工。Ⅳ级围岩1279米，洞室围岩主要为中风化砂岩夹泥岩，产状近水平，层厚一般在1-3米，裂隙较发育，岩体呈碎石压碎状结构，采用台阶法施工。
2 超欠挖定义及影响
2.1 超欠挖的定义
超欠挖就是以设计的隧道开挖轮廓线作为标准，以实际开挖的断面为准，在基准线以外的部分就被我们称为超挖，并且在基准线以内的部分，我们就会称之为欠挖。
2.2 超欠挖的影响
对于隧道施工来说，超欠挖会给隧道施工带来非常严重的影响，主要包括施工成本、施工进度、受力稳定和施工安全。爆破所造成的超挖首先会增加爆破的费用，其次爆破的出渣量也会增大，超挖后回填工程量也会增大，导致施工成本增加。超挖后出渣作业时间延长，欠挖还需二次进行处理，都会导致施工时间延长，影响施工进度。超欠挖现象导致最大的局部应力非常集中，一定程度上会导致洞身的围岩变形比较大，如果欠挖超过允许的限度会导致围岩扰动次数增加。对隧道受力稳定及施工安全造成很大影响[1]。
3 超欠挖的影响因素
3.1 爆破技术
爆破技术对超欠挖影响最大，主要涉及爆破方法、爆破方式、爆破参数、装药结构和炮眼的堵塞质量等。以大岭隧道Ⅳ级围岩施工进行论述，大岭隧道Ⅳ级围岩1279米，洞室围岩主要为中风化砂岩夹泥岩，产状近水平，层厚一般在1-3米，裂隙较发育，岩体呈碎石压碎状结构，采用台阶法施工。爆破采用YT-28型凿岩机钻孔，钻头直径为42mm，钻眼深度3米，使用2号硝铵炸药，有水处使用乳化炸药。经计算光面爆破参数如表1所示：
在实际施工中应根据现场爆破试验和地质情况对爆破参数进行调整。在理论计算的周边眼间距基础上适当加密，采用一个孔装药，邻孔不装药，以增加周边的爆破自由面。同时对隧道断面的成形起导向作用，大岭隧道采用这种方式不但有效减少超欠挖，而且节约了成本。掏槽爆破隧道爆破的技术关键，如果掏槽不成功就不能为其他炮眼形成有效的临空面，导致超欠挖现象严重，直眼掏槽的爆破效果与临空孔的数目、直径、及其与装药眼的距离密切相关。大岭隧道采用直眼掏槽，爆破效果较好[2]。
3.2 钻孔精度
钻孔精度对隧道超欠挖的主要影响主要是周边炮孔的外插角θ、开口误差e和爆破进尺L，他们与超欠挖厚度H有如下关系：
H=e+Ltan（θ/2）
从该式中可以看到，隧道超欠挖的大小与钻孔深度、开口位置及钻杆外插角的大小成正比关系，开口位置和钻杆深度较易控制，外插角就没有那么好控制，取决于钻爆人员的技术水平，随意性比较大。此外淺孔爆破有利于控制超欠挖，所以在施工过程中严格按照施工方案控制每个循环进尺。大岭隧道Ⅳ级围岩拱架间距90cm，每个循环3榀，钻孔深度不超过3米。开口位置一定要准确，大岭隧道在开挖过程中，先在隧道掌子面醒目位置完整标记出周边眼位置，经过几个循环后，根据监控量测数据，为了节约成本更好的控制隧道超挖，将周边眼的开孔位置向开孔线以内移动2cm，爆破效果良好。为减少超欠挖，隧道拱顶范围内的仰角、边墙外插脚和仰拱下插脚的角度控制在2°-5°范围内。
3.3 现场管理
对于超欠挖现象来说，现场的控制十分重要。在控制超欠挖的过程中，要建立一个完整的质量保证体系，必须成立隧道超欠挖控制领导小组，从测量放样、钻孔位置、角度控制、钻孔深度、装药量和起爆顺序等每个环节进行指导和检查，确保严格按照施工方案进行施工。使影响超欠挖的每个因素都在可控范围之内，并且根据围岩变化情况，采取动态施工、动态管理。
4 超欠挖的控制措施
4.1 提高爆破质量
对超欠挖进行有效的控制，首先要对爆破技术进行仔细研究。爆破技术提高的方法主要是对爆破方法、爆破参数、装药量以及包括器材和装药方法的提高，对于不同的地质条件和岩层状况，应采取不同的爆破方法和爆破参数。装药质量直接影响爆破效果和超欠挖量，尤其是周边眼的装药。严格按照施工方案中确定的装药量进行装药爆破，装药时要安排专人进行现场盯控，防止作业人员随意装药，影响爆破质量。装药后要认真检查炮眼堵塞质量，炮孔堵塞长度不小于30cm。
4.2 提高钻孔精度
每次爆破前测量组在掌子面标记出炮孔位置，周边眼的开孔位置一定要准确无误。拱顶范围内的周边眼间距误差不得大于5cm，周边眼外斜率不得大于5cm/m，孔底不得超出开挖断面轮廓线10cm，最大不得超过15cm，周边眼与辅助眼的排距误差不得大于5cm，钻孔深度超过2.5m时周边眼和辅助眼采用同样的斜率进行控制。为减少超欠挖，隧道拱顶范围内的仰角、边墙外插脚和仰拱下插脚的角度控制在2°-5°范围内。严格控制钻孔深度，按照施工方案中确定的循环进尺进行钻孔深度控制，不要一味追求施工进度忽视钻孔精度，从而影响整体爆破质量[3]。
4.3 断面检查和信息处理
每次爆破出渣完成后，技术人员要到现场进行断面检查，主要检查开挖断面爆破质量、围岩情况和测量超欠挖数据。首先技术人员要对掌子面围岩情况进行观测，并做好地质素描，据此调整爆破参数和爆破工艺。准确测量超欠挖情况，在掌子面周边用红油漆以“+”、“-”标记超挖和欠挖，并表明超欠挖具体数值，确保下个循环钻孔时做出相应调整。
4.4 提高现场管理水平
改变传统的“宁超勿欠”观念，以前施工中为确保隧道断面满足设计要求，开挖轮廓线一般放大5-10cm，造成超挖量占正常超挖量的40%以上，因此在施工中严格按照施工方案中确定的开挖轮廓线进行放样，树立“少欠少超”的思想，从而使超欠挖得以控制。
5 结语
对于光面爆破技术来说，超欠挖的问题虽然是不可避免的，但是只要通过对影响超欠挖的因素进行分析研究，采取有效的控制措施，可以将其控制在理想的范围之内。经过全体人员的不懈努力，大岭隧道在施工过程中超欠挖得到了控制，明显减少了超欠挖引起的施工成本增加，加快了施工进度，受力稳定，安全可控，多次得到业主及上级单位表彰，社会效益明显。
参考文献
[1]JTG/TF60-2009，公路隧道施工技术细则[S].北京：人民交通出版社，2009.
[2]王梦恕.中国隧道及地下工程修建技术[M].北京：人民交通出版社，2010.
[3]钱东升.公路隧道施工技术[M].北京：人民交通出版社，2010.
