隧道超欠挖原因分析及控制、處理措施

隧道超欠挖原因分析及控制、處理措施1、影響隧道超欠挖的因素1、鉆眼精度影響分析鉆孔技術(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和鉆孔的深度L，他們與超欠挖高度h的有如下關(guān)系：h=e+Ltan(θ/2)

(2-1)式（2-1）表面，隨外插角θ、鉆孔的深度L的增大，h增大。1.1外插角θ和鉆孔的深度Lθ和L主要取決于司鉆工的操作水平和所用鉆機的某些性能。通常，鉆機都有一個外緣高度，為保證后續(xù)掘進能正常鉆孔，就必須有一個超挖高度hd（即超挖控制下限），鉆孔需要的最小平均超挖約為7cm，這樣，如L=3m,則外插角θ=4.55°；如L=5m，則θ=2.65°，顯然，一般的人工操作水平有限是難以達到的。1.2周邊孔開口位置e在實際施工中，周邊孔開孔位置e有如下三種情況，白水灘隧道為高速公路隧道，但我們按鐵路隧道規(guī)范要求施工，我國《鐵路隧道施工技術(shù)規(guī)范》中規(guī)定,周邊眼外斜率不得大于5cm/m,并根據(jù)不同的炮眼深度適當(dāng)調(diào)整斜率,保證眼底不得超出開挖斷面輪廓線10cm,最大不得超過15cm。2爆破技術(shù)實際爆破中,多數(shù)是根據(jù)經(jīng)驗,難以完全根據(jù)隧道地質(zhì)情況進行爆破設(shè)計,從而出現(xiàn)超欠挖現(xiàn)象,尤其在軟巖地段爆破施工時,超挖現(xiàn)象更為嚴(yán)重。2.1炸藥品種及裝藥結(jié)構(gòu)炸藥與巖石阻抗不匹配,猛度過大對炮孔壁產(chǎn)生過量破壞;裝藥結(jié)構(gòu)或線裝藥密度不合理也常常會造成對炮孔壁的局部或整體超爆破壞。2.2爆破設(shè)計不當(dāng)周邊眼布置及周邊眼(E)與內(nèi)圈眼(W)的相對距(E/W)大了則可能產(chǎn)生欠挖,小了則可能產(chǎn)生超挖。同時，普通爆破相對于控制爆破，超挖比大。3施工操作影響分析施工操作產(chǎn)生的超欠挖主要表現(xiàn)在：不放輪廓線、不準(zhǔn)確放輪廓線、錯誤布置輪廓線和鉆孔位置；放樣中線和標(biāo)高相對設(shè)計值的偏移；施鉆人員技術(shù)不精或不認(rèn)真;鉆孔定位或鉆進角度偏差控制不好;少打眼以及試圖爭取縮短鉆眼時間,擅自減少鉆孔深度;采用過多裝藥量;手持風(fēng)鉆施鉆時工作平臺高度不夠而使鉆孔向上偏斜過大等。4

圍巖類別影響分析地質(zhì)是客觀條件，它是確定爆破參數(shù)的基本依據(jù)。圍巖巖性(主要包括巖石的物理、力學(xué)特征等)、巖石結(jié)構(gòu)(主要包括巖石成因演變過程特性,如節(jié)理裂隙等)對隧道施工超欠挖影響較大,據(jù)有關(guān)研究,如果隧道方向垂直于巖層走向,巖石整體破裂,超挖最多為16%;但當(dāng)平行巖層走向時,則可能達40%。如遇軟弱圍巖、坍方或完整性差的地質(zhì)情況,更易產(chǎn)生超挖。5施工管理影響分析從以上諸多因素分析中看出,在隧道工程中,除地質(zhì)及設(shè)備構(gòu)造等客觀因素外,其余均可憑人的主觀能動性隨機控制或改變。而這種隨機控制或改變的前提即在于對技術(shù)的嚴(yán)肅性和施工的精確性兩方面的重視程度。兩者效果的良莠即可反應(yīng)出施工管理水平的高低。3、控制超欠挖的措施1

實施“新奧法”技術(shù)，改變“寧超勿欠”的傳統(tǒng)觀念“新奧法”的基本原則“控制爆破、及時支護、監(jiān)控量測”等與隧道超欠挖的控制直接相關(guān),“控制爆破”是隧道超欠挖控制的要點,不但使鉆孔質(zhì)量提高,炮孔誤差減少,隧道開挖輪廓線成型質(zhì)量提高,而且可基本消除爆破對圍巖的撓動破壞影響。“及時支護”可以及早封閉圍巖,避免隧道圍巖應(yīng)力的過度釋放,從而避免隧道圍巖節(jié)理性坍塌,形成過大的超挖量。同時,在現(xiàn)場施工中,應(yīng)改變“寧超勿欠”的傳統(tǒng)觀念,樹立“少超少欠”的觀點,在規(guī)范容許的范圍內(nèi),允許一定程度的欠挖,避免開挖輪廓線的無謂擴大,而使超挖得以減少。2

優(yōu)化每循環(huán)進尺，合理確定炮眼深度炮眼深度的確定主要受隧道地質(zhì)條件、施工組織能力、單循環(huán)作業(yè)時間、裝碴機械及能力、工期及進度要求等的制約。深孔鉆爆,雖然能獲得較好的施工進度,但由于受鉆孔傾斜率的影響,降低了炮眼利用率,增大了炸藥消耗量,循環(huán)時間會加長,超挖值也會增大;減少炮眼深度就能減少外插角造成的超挖,如果炮眼深度由4m減少到2m,可以使平均超挖值減少50%。因此,無論是從超挖值還是從總體綜合效應(yīng),在選擇鉆孔深度時要統(tǒng)籌考慮,優(yōu)化每循環(huán)進尺,以獲得最佳的施工進度和經(jīng)濟效益。3

提高裝藥質(zhì)量和爆破技術(shù)超挖造成浪費,欠挖處理極為困難。隧道施工中,要充分運用光面爆破、預(yù)裂爆破和等差毫秒技術(shù),精心進行鉆爆設(shè)計,合理選擇鉆爆參數(shù),提高裝藥質(zhì)量。從實施光面爆破控制超欠挖出發(fā),選擇與巖石阻抗系數(shù)相匹配或相接近的炸藥品種,周邊眼可采用間隔裝藥方式,增加炮孔的線裝藥高度,改善爆渣塊度,提高炮痕保存率。必要時可以采用紅線爆破4提高測量技術(shù)，減少預(yù)留誤差，控制人為超挖測量是控制超挖的基礎(chǔ),提高測量精度,提高畫線精度是控制隧道超欠挖的重要措施。施工中,要盡可能采用高精儀器和先進的測量手段,經(jīng)常調(diào)試校核儀器,并將開挖輪廓線即設(shè)計輪廓線放樣于掌子面上,以降低或取消預(yù)留和放樣誤差,減少人為超挖現(xiàn)象。放好，放準(zhǔn)確線，是確保周邊眼打好的基礎(chǔ)，同時在初期支護完成后，及時的進行斷面掃描，為下次的開挖，放線提供數(shù)據(jù)參考。5

加強人員培訓(xùn)，提高鉆孔精度提高鉆孔精度是防止超欠挖的最重要措施,為了使超欠挖值限制在最小范圍內(nèi),必須加強對司鉆人員的培訓(xùn),使他們熟練掌握鉆孔技術(shù),做到按操作細則、設(shè)計要求和布置的孔位施鉆,確保達到規(guī)定的孔位、孔深、傾斜度等。采用臺車鉆孔要實行定人、定鉆、定眼,保證鉆臂推進器水平,推力均勻適當(dāng)。同時要嚴(yán)格工序間的檢查和監(jiān)督,堅持按圖驗收,不合格的堅決重打,以提高總體勞動成效和管理水平。6

強化管理人員的科學(xué)意識，建立嚴(yán)格的施工管理制度對一項工程綜合評價的基本標(biāo)準(zhǔn)包括工程量與總工時之比最小、總勞材耗費指標(biāo)最低、質(zhì)量優(yōu)良、無安全事故四個方面。因此,施管人員必須樹立科學(xué)的觀點,強化施工管理,措施上加大對施工質(zhì)量監(jiān)督與質(zhì)量檢查力度,組織上嚴(yán)格認(rèn)真,行動上齊抓共管。對測量、鉆眼和爆破設(shè)計,要有措施,有操作細則、有制度、有檢查辦法，把各項工作落到實處,只有這樣,才能做到控制隧道超挖、降低施工成本。4、處理超欠挖的措施在這里以白水灘為例，,原設(shè)計的Ⅲ級圍巖，因洞內(nèi)滲水嚴(yán)重，圍巖強度較高，但由于圍巖尚有豎向節(jié)理，整體性差，隧道掘進時超欠挖現(xiàn)象尤為嚴(yán)重，施工時常有巨大石塊掉落，為保證施工安全，在圍巖尚未變更的情況下加設(shè)鋼架，采?、艏墖鷰r支護初期支護。結(jié)合實際施工處理超欠挖的經(jīng)驗，論述如下。1

超挖處理在該隧道段掘進中，超挖程度為0cm~80cm不等，根據(jù)超挖程度不同，采取對應(yīng)處理措施。當(dāng)隧道超挖超過10cm以上，首先對其部位初噴素混凝土，然后根據(jù)其超挖程度確定是否要加設(shè)額外鋼架或者鋼筋網(wǎng)片。1.1加設(shè)異形鋼架對超挖部位超過30cm以上（單位鋼架間距面積1m2以上）的，先按照Ⅳ級圍巖初期支護加工鋼架并架立，再對超挖部位加設(shè)異形鋼架，附加鋼筋網(wǎng)片。采用砂漿錨桿（長度可取系統(tǒng)錨桿設(shè)計長度的1/2）將異形鋼架錨固在超挖部位，同時其兩端焊接到主鋼架上，立即噴射纖維混凝土形成穩(wěn)固的整體，防止處理部位無受力點。示意圖如圖1所示。圖1加設(shè)異形鋼支護示意圖1-初噴混凝土；2-主鋼架（格柵鋼架）；3-中空錨桿；4-異形鋼架（I10工字鋼）；5-附加錨桿；6-附加鋼筋網(wǎng)片；7-鋼筋網(wǎng)片1.2加設(shè)鋼架網(wǎng)片對于超挖深度為10~30cm（單位鋼架間距面積1m2以下）的，可對其掛網(wǎng)噴漿，同上，錨桿頭做L形彎頭，以便與鋼架（或鋼筋網(wǎng)片）連接，可靠受力。當(dāng)隧道超挖小于10cm的，可初噴后，按照未超挖處理，隧道整體支護后，噴射纖維混凝土。隧道超挖必須及時處理，防止初期支護背后出現(xiàn)空洞，影響施工安全及質(zhì)量。2

欠挖處理隧道欠挖是由兩種情況造成，一是光爆效果不好，二是沉降變形。針對光爆效果不好的，可進行補炮或者人工機械鑿除處理2.1補炮對于大面積、嚴(yán)重欠挖的部位（欠30cm以上），可對欠挖部位施作小炮眼，弱爆破處理，以免減少對其他合格成型部位的擾動；2.2人工機械鑿除對于小面積、輕微超挖的部位（欠30cm以下），可對欠挖部位根據(jù)圍巖情況做處理，一般來說，當(dāng)圍巖較軟（Ⅴ級圍巖）時，可采用挖掘機直接摳除，當(dāng)圍巖較硬（Ⅲ、Ⅳ級圍巖）時，可采取人工鉆孔以形成“支離破碎”