王良國

（廣東省長大公路工程有限公司第三分公司，廣東 廣州 511431）

1 工程概況

廣梧高速公路河口至平臺段是國家高速公路網(wǎng)布局方案第十八橫向路線廣東省廣州至云南昆明的一段，路線呈東西走向。本階段廣梧高速公路主線全長64.471km，其中隧道設(shè)置有茶林頂、三家寨（連拱）、旗山頂、石排口（左線）、鵝公髻、白石嶺（連拱）、黃茅村（連拱）、牛車頂、亞婆髻、息村大山、百路須、正涌（連拱）、次步（小間距）隧道，共12576.05雙洞m13座。全線路基寬度采用雙向四車道高速公路公路標(biāo)準(zhǔn)，隧道單洞內(nèi)輪廓凈寬10.86m。

隧道圍巖類別變化范圍由Ⅱ級-Ⅴ級，其中Ⅲ級、Ⅳ級所占比例較大。因爆法費用低,靈活性大,幾乎應(yīng)用在各類巖石的開挖，鉆爆法施工技術(shù)已有近160年的歷史,廣梧高速本階段的隧道施工大都采用鉆爆法施工。

巖石隧道采用鉆爆法施工，超欠挖不可避免。超挖引起多運洞碴，增加回填量，給支護、防排水、二襯等后續(xù)作業(yè)造成困難；欠挖則要清除，造成人工、材料的超額消耗，處理欠挖更容易形成更大的超挖。超欠挖影響隧道工程的綜合效益，以現(xiàn)階段雙車道公路隧道為例，襯砌外輪廓開挖周長約為25m，如每個開挖斷面的平均超挖量為10cm，每延米損失2000元以上。嚴(yán)重的超欠挖對隧道洞室的穩(wěn)定性也會產(chǎn)生一定的影響，因此必須對隧道超欠挖問題引起重視。

2 影響隧道超欠挖的因素

2.1 圍巖類別影響分析

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。

2.2 鉆孔設(shè)備及鉆孔深度影響分析

無論是人工手持風(fēng)鉆，還是鑿巖臺車鉆孔，由于自動化程度低，必然影響到鑿巖定位及鉆進精度，使得周/邊眼有一定外插斜率而產(chǎn)生向外或向上的超挖偏差，鉆孔越深、外插角越大、自動化程度越低，超挖量越大。如鉆孔為3m，外插角為0°～3°，保持始點不能有欠挖，則鉆孔前端需超挖0.16m，平均超挖值為0.08cm，超挖形態(tài)如圖1鋸狀形。這也是規(guī)范建議深孔爆破深度取3～3.5m的原因之一。

圖1 超挖形態(tài)圖

2.3 鉆眼精度影響分析

鉆眼精度是整個鉆爆技術(shù)的首要環(huán)節(jié)，主要取決于設(shè)備外插角大小、開眼偏差、方向偏差、鉆桿彎曲造成的誤差、鉆孔技術(shù)、臺車就位正確性及臺車鉆臂推進器的水平性等。

2.3.1 開眼偏差

開眼偏差即開眼中心與設(shè)計孔位中心間的偏差，開眼偏差多半是引起欠挖的主要因素。瑞典對質(zhì)量要求較高的工程為4cm，一般工程最大為10cm，我國《公路隧道施工技術(shù)規(guī)范》規(guī)定炮眼開眼偏差不超過5cm。

2.3.2 方向偏差

方向偏斜即開眼方向與隧道設(shè)計軸向輪廓線間偏差，方向偏差多半是引起超挖的主要因素。我國《公路隧道施工技術(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。

2.4 爆破控制影響分析

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。

2.4.1 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。

2.4.2 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。

2.5 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。

2.6 施工管理影響分析

從以上諸多因素分析中看出，在某一隧道工程中，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:

3.1 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?！凹皶r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。

3.2 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。

3.3 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，改善爆碴塊度，提高炮痕保存率。

3.4 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。

3.5 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(xì)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。

3.6 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(xì)則、有制度、有檢查辦法、有獎懲辦法、定職定崗，形成制度，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 結(jié)束語

防止或減少隧道超欠挖是所有隧道工作者的共識，隧道的超欠挖除了地質(zhì)等客觀因素外，其余均屬于技術(shù)和管理方面的問題，其中施工管理意識和水平的提高是關(guān)鍵，若能更進一步強化施工管理，嚴(yán)格按“新奧法”技術(shù)施工，把眾多的因素置于可控的狀態(tài)，相信隧道施工超欠挖問題一定能得到較好的解決。

[1]隧道施工技術(shù)規(guī)范.JTJ042-2002.

[2]于書翰，杜謨遠.隧道施工.

[3]關(guān)寶樹.隧道工程施工-要點集.