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隧道光面爆破与超欠挖控制的相关研究

发表时间：2020/8/7 来源：《基层建设》2020年第10期作者：田金金

[导读] 摘要：在隧道施工过程当中，如果出现了超欠挖现象将会对工程的施工质量产生影响，同时也会使工程的施工成本有所增加，并降低工程的施工进度。

        中铁十四局集团第五工程有限公司山东省济宁市 272000
        摘要：在隧道施工过程当中，如果出现了超欠挖现象将会对工程的施工质量产生影响，同时也会使工程的施工成本有所增加，并降低工程的施工进度。本文针对隧道光面爆破与超欠挖控制进行分析，介绍了爆破破岩的工序，探讨了光面爆破超欠挖现象的产生原因，并提出具体的解决对策，希望能够为相关工作人员提供一些参考作用。
        关键词：隧道；光面爆破；超欠挖；控制
        现如今，随着我国科学技术的发展，隧道施工技术也在不断的完善当中，而目前比较常见的方法为新奥法。新奥法主要是指通过采集围岩和支护的信息，从而为隧道工程和地下工程等施工提供指导的一种全新方法，其具体涉及到了岩体力学方面的知识，并通过对围岩自承力的利用和采取相关的支护方法，从而为隧道构建了一个完善的支护体系。而在新奥法的使用过程当中，所采用的支护方法通常包括锚杆和喷射混凝土两种，可以有效的为围岩起到支护作用，防止围岩出现相关的松弛变形问题。
        一、隧道光面爆破与超欠挖概述
        爆破破岩过程根据其药包的半径，可以具体分为粉碎区和破碎区这两个区。通常离药包较近的区域会受到比较巨大的爆破压力，进而导致岩石出现破碎，因此被称之为粉碎区。隧道工程光面爆破是新奥法当中的一种重要技术，可以对爆破进行有效的控制，其具体过程为对爆破系数进行控制，进而控制其爆破轮廓线，确保能够符合相关的设计要求。而在隧道工程的开发过程当中，超欠挖是一种十分常见的问题，其对工程的整体施工质量和施工进度都产生了严重的影响，严重情况下，甚至会影响到工程受力的稳定性以及后期具体运营过程中的安全性。具体来说，超挖可能会对之后排水等相关工作产生影响，导致其回填量出现增加。同时超挖还能够使衬砌结束后产生相应的缝隙或者空洞，使围岩的稳定性有所下降，从而带来安全隐患。一旦超挖量过大还会浪费大量的人力、物力资源，导致施工企业的成本增加，给企业带来严重的经济损失。其次，在隧道过程中出现超挖现象，会使人力、物力等出现额外的损耗，这主要是由于在进行欠挖处理时，可能会产生更为严重的超挖现象。而在对欠挖进行处理的过程当中，围岩也可能会受到二次的震动，进而导致其洞身出现变形问题。由此我们可以知道在隧道工程中相关的超欠挖问题是需要我们加大重视的，而相关施工人员需要对出现超欠挖的原因进行仔细的分析，并采取具体的解决对策，从而确保工程能够有效的开展，提升工程的施工质量。

        图1隧道光面爆破与超欠挖示意图
        二、光面爆破超欠挖的产生原因分析
        （一）测量精度和放样精度
        在隧道工程施工中，检测精度和放样精度都对工程的施工质量具有着重要的影响，特别是容易发生超欠挖现象。一旦对隧道轮廓线的测量精度不够准确时或者没有准确的控制测量精度，都容易出现相关的超欠挖问题。在对开挖轮廓线进行放样时，如果其结果不够精准，也同样会影响到爆破效果。
        （二）炮眼钻孔精度
        炮眼钻孔精度需要受到相关参数的影响，具体包括以下几个方面，分别为周边眼的开口位置、深度、外插角等。具体来说，施工人员在对超欠挖的高度进行确定时可以通过具体的公式来进行计算，而以上这些参数对超欠挖的高度都会产生直接影响。同时，在实际操作过程当中，由于相关隧道工程的施工主要由具有丰富施工经验的人员来对钻孔的角度进行把握，因此孔位偏差也需要受到人为因素的影响。同时由于施工人员的专业水平具有着一定的差异，而且钻孔操作难度较大，因此，钻孔过程如果没有按照设计方向准确的进行前进，会产生相关的插角偏差问题。
        （三）爆破技术
        在施工中所使用的的爆破技术对超欠挖也会产生相应的影响，而相关的爆破技术具体使通过爆破参数进行设定的，炮眼质量、装药结构等都对其具有着相应的影响。如果没有对这些因素进行有效地处理，都将会导致超欠挖现象的出现。例如，爆破参数没有结合围岩的实际变化情况进行调整，将会导致出现超欠挖问题。而且一旦在周边装药过于集中，也会对光爆质量产生影响，装药量如果没有进行有效的控制，也同样会产生超欠挖现象。
        三、水平岩层特长隧道的爆破参数优化分析
        在隧道爆破施工过程当中，参数的设置是否准确合理，对爆破施工技术水平具有着重要的影响，也关系到了爆破作业的落实效果。所以在具体施工过程当中，相关施工人员需要结合隧道爆破的实际情况和相关要求来优化爆破参数，以此来进一步提升隧道爆破施工技术水平。
        1.施工人员需要结合装药量、装药结构性能以及爆破时间等进行综合考虑，通过对隧道光面爆破效果的评估来进一步优化和设置爆破参数，确保隧道爆破施工的有效开展。与此同时，在优化其参数时，相关技术人员自身的实践经验、专业技术水平等也都具有着重要的影响，需要有效的开展现场调查工作，并分析结果，从而合理的设置包括参数。
        2.在优化和分析爆破参数的过程当中，为了确保能够合理的设置相关爆破参数，需要模拟分析接触单元面，并分析隧道爆破层间接触面的实际情况，对软弱夹层围岩地下洞室的情况进行充分了解，从而为参数的设置提供重要的依据。
        四、降低超欠挖的方法与途径
        （一）不要“宁超勿欠”，而要“少欠少超”
        在隧道工程的挖掘过程当中，通常会在断面选取100个具体的点来进行作业，需要确保其中小于16个点出现欠挖现象，便能够满足相关的施工要求。而采取这样的方式主要是为了防止一味扩大开挖轮廓线，同时还能使超挖的数量有所减少。我国的相关隧道施工规范当中对其也做出了具体的规定，当岩石相对比较完整而且质地坚硬时，可以使岩石的个别突出位置侵入衬砌，其侵入值需要小于衬砌厚度的三分之一。
        （二）提高钻孔技术
        在隧道工程当中，超挖的高度需要受到周边炮孔外插角、开口位置以及钻孔深度等方面的影响，具体来说，如果开眼位置出现误差，将会影响到工程的施工质量，想要解决此类问题需要使用排距标尺设炮眼，或者使用掌子面来将炮眼的位置标出。一般情况下，钻孔深度在施工中是一项重要的设计指标，爆破孔越浅那么其超挖也会越少。通常来说，钻孔深度需要控制在3.5厘米左右最为合适。但在具体施工过程中需要确保能够对每个炮孔底是否位于同一平面进行检查，从而保障下一循环的整齐开眼。
        （三）提高爆破技术
        爆破技术主要包括相关的光爆破方式和各种参数，通过对参数设置进行优化，可以使爆破技术的应用水平得到提升。而对光面爆破的参数产生影响因素具体包括最小抵抗线、周边孔密集系数、炮眼间距等。在这些参数当中，周边眼装药集中度最为重要，而炮眼间距以及周边孔密集系数等都对成型规则产生着影响，相关的不耦合系数则对炮眼残留率产生着影响。这些参数可以说都对最终的爆破效果具有着重要的作用，因此爆破人员需要将其控制在合适的范围内，才能进一步提升爆破效果。
        结束语：
        综上所述，在隧道工程施工中，通过对超欠挖进行有效的控制，能够进一步确保工程的有效开展。因此在施工中，引起超欠挖的影响因素较多，例如爆破技术水平、钻孔精度高低、测量精度等。对此，相关施工单位需要针对出现超欠挖问题的原因进行有效的分析，并采取具有针对性的对策来有效的解决相关问题，从而进一步提升爆破效果，提高工程的施工质量。
        参考文献
        [1]基于多因素评价的隧道围岩质量与超欠挖关系[J]. 耿晓杰,吴顺川,高永涛,刘芳标. 岩土力学. 2014(11)
        [2]PDCA在公路工程建设管理中的应用研究[J]. 李倩. 山东工业技术. 2016(15)