公路隧道超欠挖原因分析及控制处理措施.docVIP

公路隧道超欠挖原因分析及控制、处理措施 徐超 摘要：在公路隧道的修建中，控制隧道的超欠挖对于提高质量、节约成本起着重要的作用。本文以新建鹤大高速公路大蒲柴河至砂子河设计段白水滩隧道为例 , 分析了公路隧道超欠挖产生的原因,浅谈降低或减少隧道超欠挖程度的措施,，介绍了隧道对于超欠挖的控制以及后续处理方法 ，指出采用“新奥法”技术、强化施工管理是控制隧道超欠挖的关键具体施工方法分别为光面爆破与人工处理。 关键词：隧道；超欠挖；新奥法光面爆破；人工处理 1 工程概况 新建鹤大高速公路大蒲柴河至砂子河设计段白水滩隧道设计为双洞分离式隧道该设计行车速度为80km/h。 隧道围岩类别变化范围由Ⅲ级~Ⅴ级,其中Ⅳ、Ⅴ级所占比例较大。因钻爆法费用低,灵活性大,几乎应用在各类岩石的开挖。本隧道全部采用钻爆法施工。 本人参与了新建鹤大高速公路大蒲柴河至砂子河设计段白水滩隧道的施工，结合在隧道实际施工的工作经验，对隧道的超欠挖有以下认识： 在隧道施工中，隧道超挖或者欠挖是不可避免的。一般来说，超挖是指实际开挖轮廓大于设计开挖轮廓，反之，欠挖是指实际开挖轮廓小于设计开挖轮廓。岩石隧道采用钻爆法施工，超欠挖不可避免，这对于隧道施工质量有重要影响，主要表现在以下方面： 对于超挖来说，首先，会引起多运洞渣。其次，如果不做处理或处理不当，初期支护背后留下空洞，在围岩松动或沉降的情况下，易将初支压碎，对于衬砌前施工安全极为不利。再次，如果超挖过大而紧贴岩面支护，便会提高初期支护甚至二次衬砌的混凝土工程量，增加成本。最后，严重的超欠挖对隧道洞室的稳定性也会产生一定的影响。 对于欠挖来说，如果未做处理，首先会减少二次衬砌混凝土的厚度，使二次衬砌作用大为削弱，起不到应有的作用。其次，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。再次，如果为提高衬砌混凝土的厚度而私自缩小二次衬砌的轮廓，造成其侵限，这在隧道施工中是明令禁止的。 2 影响隧道超欠挖的因素 2.1 钻眼精度影响分析 钻孔技术对隧道超欠挖的影响主要是周边炮孔的外插角θ、开口位置e和钻孔的深度L，他们与超欠挖高度h的有如下关系： h=e+Ltan(θ/2) (2-1) 式（2-1）表面，随外插角θ、钻孔的深度L的增大，h增大。 2.1.1 外插角θ和钻孔的深度L θ和L主要取决于司钻工的操作水平和所用钻机的某些性能。通常，钻机都有一个外缘高度，为保证后续掘进能正常钻孔，就必须有一个超挖高度hd（即超挖控制下限），钻孔需要的最小平均超挖约为7cm，这样，如L=3m,则外插角θ=4.55°；如L=5m，则θ=2.65°，显然，一般的人工操作水平有限是难以达到的。 2.1.2 周边孔开口位置e 在实际施工中，周边孔开孔位置e有如下三种情况，白水滩隧道为高速公路隧道，但我们按铁路隧道规范要求施工，我国《铁路隧道施工技术规范》中规定,周边眼外斜率不得大于5cm/m,并根据不同的炮眼深度适当调整斜率,保证眼底不得超出开挖断面轮廓线10cm,最大不得超过15cm。 图（2-1） 2.2 爆破技术 实际爆破中,多数是根据经验,难以完全根据隧道地质情况进行爆破设计,从而出现超欠挖现象,尤其在软岩地段爆破施工时,超挖现象更为严重。 2.2.1 炸药品种及装药结构 炸药与岩石阻抗不匹配,猛度过大对炮孔壁产生过量破坏;装药结构或线装药密度不合理也常常会造成对炮孔壁的局部或整体超爆破坏。 2.2.2 爆破设计不当 周边眼布置及周边眼(E)与内圈眼(W)的相对距(E/W)大了则可能产生欠挖,小了则可能产生超挖。同时，普通爆破相对于控制爆破，超挖比大。 2.3 施工操作影响分析 施工操作产生的超欠挖主要表现在：不放轮廓线、不准确放轮廓线、错误布置轮廓线和钻孔位置；放样中线和标高相对设计值的偏移；施钻人员技术不精或不认真;钻孔定位或钻进角度偏差控制不好;少打眼以及试图争取缩短钻眼时间,擅自减少钻孔深度;采用过多装药量;手持风钻施钻时工作平台高度不够而使钻孔向上偏斜过大等。 2.4 围岩类别影响分析 地质是客观条件，它是确定爆破参数的基本依据。围岩岩性(主要包括岩石的物理、力学特征等)、岩石结构(主要包括岩石成因演变过程特性,如节理裂隙等)对隧道施工超欠挖影响较大,据有关研究,如果隧道方向垂直于岩层走向,岩石整体破裂,超挖最多为16%;但当平行岩层走向时,则可能达40%。如遇软弱围岩、坍方或完整性差的地质情况,更易产生超挖。 2.5 施工管理影响分析 从以上诸多因素分析中看出,在隧道工程中,除地质及设备构造等客观因素外,其余均可凭人的主观能动性随机控制或改变。而这种随机控制或改变的前