浅谈隧洞爆破开挖超欠挖的影响因素及控制措施

发表时间:2020/12/4   来源:《基层建设》2020年第23期   作者:常学元 刘静
[导读] 摘要:在短距离隧洞开挖施工时,多采用钻爆法进行洞挖施工,隧洞超欠挖是不可避免的。
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        摘要:在短距离隧洞开挖施工时,多采用钻爆法进行洞挖施工,隧洞超欠挖是不可避免的。但隧洞超欠挖不仅会影响工程质量和施工进度,而且还会照成施工成本增加,在隧洞超欠挖严重的情况下,隧洞施工的安全性也无法保障。所以隧洞超欠挖问题必须引起高度重视,如何通过一系列措施将超欠挖控制在一定范围之内,是隧洞钻爆法施工时最应该考虑的问题。
        关键词:隧洞洞挖;超欠挖;原因分析;控制措施
        引言:隧洞超欠挖,就是在隧洞施工过程中,以隧洞设计开挖轮廓线为基准,实际开挖的断面在设计开挖轮廓线以外的部分称为超挖,在设计开挖轮廓线以内的部分称为欠挖。
        一、隧洞超欠挖原因分析
        在隧洞施工过程中,隧洞超欠挖现象根本躲不开。隧洞超挖不仅造成弃渣量增多,需要增加设备人员投入进行弃渣清运,若施工不当还会造成塌方问题,同时对于超挖部分需填充混凝土,则会导致施工成本费用增加,而且超挖还会导致山体围岩应力集中,最终影响围岩的稳固性,使隧洞施工安全性无法保障,就会给后续的施工造成压力,甚至会留下可怕的安全隐患。欠挖会导致后期隧洞衬砌厚度不足,处理起来影响施工进度,造成资源的白白浪费。隧洞超欠挖是由于施工方法不当、技术措施不到位、地质条件、现场管理漏洞等因素引起,浅谈造成隧洞超欠挖原因如下:
        1、爆破方法和爆破设计影响
        在隧洞施工中,爆破产生的超欠挖主要是爆破设计参数选择不合理所致,爆破设计参数多数是根据经验进行编制的,难以完全根据地质情况进行,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,甚至造成隧洞塌方,造成安全事故。爆破设计要根据隧洞岩石强(硬)度、掏槽方式、爆破孔布设、炸药种类、装药结构等经过准确计算而得出。掏槽方式不合理,会直接影响掏槽爆破效果,由于没有足够的临空面,影响其他孔的爆破效果;周边孔间距不合理,孔眼间距过大容易造成欠挖;周边的装药结构和药量控制不当,若装药量过大的话,对炮孔壁的局部或整体超爆破坏,造成超挖;炸药与岩石阻抗不匹配,猛度过大对炮孔壁产生过量破坏,猛度过小容易造成欠挖。在爆破前,应选择合适的爆破参数,根据实际情况布设爆破孔、装填炸药,如果错误的认为只要炸药量够大就能提升爆破效果,简直是错误的想法,必须严格按照爆破设计参数进行爆破孔的布设及装药,否则很可能导致超欠挖的产生。
        2、测量放线影响
        控制超欠挖主要是开挖轮廓线的精度要控制好。测量放线对隧洞超欠挖的影响主要包括: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等。由于测量错误引起的超欠挖,这在隧洞施工中是可以避免的,只有将开挖轮廓线、爆破孔位置等准确测量出来,才能达到最好的爆炸效果。因此,应首先保证测量放样隧洞中线和标高的准确,并通过正确的方法来保证轮廓线位置的准确,减少对超欠挖的影响。通过选取技术过硬、责任心较强的测量人员和较先进的测量仪器减少测量放线误差。
        3、施工操作影响
        施工过程中,施钻人员技术不精、不认真,钻孔定位或钻进角度偏差控制不好,少打孔以及试图争取缩短钻孔时间,擅自减少钻孔深度,采用过多装药量,钻机施钻时工作平台高度不够而使钻孔向上偏斜过大等都会造成隧洞超欠挖的产生。
        4、地质条件影响
        地质条件是客观条件,它是确定爆破参数的基本依据。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,如遇软弱围岩、坍方或完整性差的地质情况,更易产生超挖。地质条件是随着开挖而不断变化的,其中主要是围岩节理裂隙的变化。对于可以采用全断面开挖的地质情况,虽然围岩开挖后能够自稳,但节理裂隙和岩层走向会产生局部塌落或顺层溜帮,从而造成超挖。

此超挖量会随着支护时间的推迟而增加,因此及时封闭的施工原则就显得非常重要,及时初喷、施作锚杆和布设网片,可以充分利用围岩自承能力,减少此类超挖。
        5、施工管理影响
        在隧洞工程中,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提即在于对技术的严肃性和施工的精确性两方面的重视程度。两者效果的良莠即可反应出施工管理水平的高低。有些管理人员、施工人员的意识较差,对超欠挖没有引起高度重视,同时过程管理也十分疏忽,在施工过程中没有及时根据现场实际与施工方案进行对比,并且对实际工程中超欠挖检查度不够,对检查的问题没有及时整改、改进,造成隧洞超欠挖。
        二、隧洞超欠挖控制措施
        1、爆破参数调整
        围岩地质条件是确定爆破设计参数的基本依据。目前,爆破设计主要采用经验类比法,并结合现场试验。由于围岩地质条件是不断变化的,爆破设计参数需随着围岩地质条件的变化,也随之调整钻孔位置和角度、周边孔的参数等。
        2、提高钻孔精度
        施工中,钻孔应严格按照爆破方案进行,但受人、设备影响,会形成一定的偏差。施工前必须对司钻人员进行培训,使其按照设计要求进行钻孔,保证规定的孔位、孔深和倾斜度;钻周边孔时,通过钻孔位置少量内移来减少外插角。同时要严格工序间的检查和监督,坚持按图验收,以提高总体劳动成效和管理水平。
        3、提高测量放线精度
        控制好开挖轮廓线的精度,熟悉设计开挖断面各部位的尺寸,同时考虑预留沉落量和变形量。选择熟练、技术过硬、责任心较强的测量人员;测量仪器选用较先进的仪器,定期到相关鉴定部门进行仪器标定。
        4、采用合理的爆破技术
        选择合适的爆破技术(爆破方法、爆破参数、爆破器材和装药方法等),优化爆破参数设计;严格控制爆破作业质量,特别是要控制装药量,选择与岩石阻抗系数相匹配或相接近的炸药品种,周边孔可采用间隔装药方式,增加炮孔的线装药高度,保证正确的起爆顺序,提高炮痕保存率。
        5、加强现场施工管理和组织:
        良好的施工管理和组织,对减少超欠挖十分重要。隧道超欠挖问题不仅是技术问题,还是施工管理问题,只有建立一套严格的施工管理制度,才能保证技术的顺利实施。管理的目的就是要把众多的因素处于可控状态,达到爆破设计的基本要求。对施工作业全过程及相关因素实行严格科学的管理;施工前对司钻人员进行交底,使施钻人员均熟练掌握炮孔的角度、周边孔外插角和间距控制等技术,做到及时检测,有问题及时反馈,要制定专人主抓这项工作,保证测量、钻孔和爆破设计等工序之间的衔接和呼应。
        三、结束语
        隧洞超欠挖这不仅会造成施工费用不必要的消耗,同时还会使工程进度延误,工程质量也会大幅度降低,甚至更严重的还会造成工程事故,所以严格控制隧洞超欠挖是隧洞工程施工的重中之重,施工过程中要加强隧洞洞挖的控制,减少超挖,防止欠挖。通过强化施工管理,严格按“新奥法”技术施工,把众多的因素置于可控的状态,相信隧道施工超欠挖问题一定能得到较好的解决。
        参考文献:
        [1]隧洞开挖施工中超欠挖因素分析及控制措施[J],曲颖;  吴德辉
        [2]硬岩质隧洞超欠挖对造价的影响及控制超欠挖的技术措施[J],车正伟
        [3]硬岩质隧洞超欠挖对造价的影响及控制超欠挖技术措施[J],张建英
        [4]隧洞光面爆破及超欠挖现象分析与控制技术措施[J],陈旺
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