黃 斐

中鐵十六局集團(tuán)第四工程有限公司 北京 101400

1 前言

眾所周知,只要是采用鉆爆法施工的隧道,超欠挖就不可避免。隧道施工以成效論英雄,最終是以成本和質(zhì)量?jī)纱竽繕?biāo)來(lái)體現(xiàn)。而超欠挖控制則是此兩大目標(biāo)能否實(shí)現(xiàn)的關(guān)鍵。

根據(jù)新驗(yàn)標(biāo)規(guī)定,二襯厚度必須確保,禁止欠挖。超挖會(huì)多耗炸材,多裝多運(yùn)洞碴,易造成空洞,超挖部位必須用同級(jí)混凝土回填,不僅造成混凝土不必要的浪費(fèi),也會(huì)對(duì)鋼拱架造成壓力,開挖質(zhì)量不僅直接影響成本效益,還影響噴砼質(zhì)量、施工進(jìn)度、防排水質(zhì)量等,可以這么說(shuō),隧道施工的每道工序都與超欠挖控制有關(guān),超欠挖影響隧道施工全局。

隧道開挖質(zhì)量直接影響項(xiàng)目效益,本隧道每超挖5cm,則需要多回填2.2m3混凝土,石羊哨隧道長(zhǎng)度2241m,則需多回填混凝土近5000m3。

2 工程概況

某鐵路隧道全長(zhǎng)2241m,位于沅麻紅層盆地,為丘陵地貌。巖性主要為泥質(zhì)粉砂巖、粉砂巖、泥質(zhì)砂巖及泥質(zhì)等軟硬巖互層,以泥質(zhì)粉砂巖為主,夾少量粉砂巖(無(wú)法單獨(dú)分層),泥質(zhì)砂巖及泥質(zhì)為薄層夾層,隧道為弱富水。

石羊哨隧道為Ⅳ級(jí)圍巖居多,全隧初期支護(hù)采用鋼拱架。噴射混凝土結(jié)構(gòu),施工時(shí)為減少對(duì)圍巖干擾,有效控制超欠挖,保證開挖質(zhì)量,成立課題組,嘗試采用控制爆破施工,取得了較好的效果。具體實(shí)施主要分為：畫弧技術(shù)、周邊眼精確鉆眼、外插角度控制、藥量控制、組織管理。

3 影響開挖質(zhì)量的主要因素

3.1 爆破技術(shù) 一般地,掏槽技術(shù)更多的是影響循環(huán)進(jìn)尺,而周邊眼的間距、裝藥結(jié)構(gòu)和裝藥量,則對(duì)超欠挖產(chǎn)生重要影響。非電毫秒雷管的跳段使用,以及周邊眼采用小藥包連續(xù)裝藥或空氣間隔裝藥結(jié)構(gòu),使得爆破時(shí)周邊眼的振動(dòng)和破壞減小,超欠挖控制得到有效實(shí)施。

3.2 鉆孔精度 開眼位置和施鉆外插角度方向偏差是產(chǎn)生超欠挖的主要原因。鉆桿越長(zhǎng),外偏角越大,造成的超挖就越大。同時(shí),普通氣腿式鑿巖機(jī)的結(jié)構(gòu),決定了在施鉆時(shí)必須有3°～5°的外插角。接近圓形的隧道斷面以及不可能盡善盡美的作業(yè)平臺(tái)設(shè)計(jì),均會(huì)給施鉆者的準(zhǔn)確定位帶來(lái)不便。

3.3 組織管理 隧道開挖掌子面狹小,作業(yè)空間有限,只能通過(guò)多次循環(huán)來(lái)求得進(jìn)度,而每一循環(huán)都必須進(jìn)行超欠挖控制。所以,建立一個(gè)較為完善、系統(tǒng)的開挖質(zhì)量保證體系,對(duì)作業(yè)全過(guò)程及相關(guān)因素實(shí)行嚴(yán)格科學(xué)的管理,非常必要。人是施工生產(chǎn)最積極的因素,必須加強(qiáng)人員組織,作業(yè)安排,現(xiàn)場(chǎng)指導(dǎo),質(zhì)量檢測(cè),信息反饋,提高每一位員工的生產(chǎn)責(zé)任心。

3.4 測(cè)量放線 由于測(cè)量錯(cuò)誤引起的超欠挖,這在隧道施工中將是致命的,必須規(guī)避此類風(fēng)險(xiǎn)。要保證測(cè)量程序的準(zhǔn)確,提高現(xiàn)場(chǎng)放線精度。每茬炮都必須畫弧,所畫輪廓線要盡量與設(shè)計(jì)線位相重合。

3.5 地質(zhì)條件變化 對(duì)于泥質(zhì)粉砂巖地質(zhì)情況,圍巖開挖后能夠節(jié)理裂隙和巖層走向會(huì)產(chǎn)生局部坍落或順層溜幫,從而造成超挖。此超挖量會(huì)隨著支護(hù)時(shí)間的推遲而增加。及時(shí)封閉的施工原則就顯得非常重要,及時(shí)初噴、施作鋼拱架和布設(shè)網(wǎng)片,可以充分利用圍巖自承能力,減少此類超挖。

由以上結(jié)果可以看出,隧道開挖質(zhì)量控制重點(diǎn)是控制鉆孔精度、爆破技術(shù)優(yōu)化調(diào)整和組織管理。鉆孔精度和技術(shù)優(yōu)化是關(guān)鍵,組織管理是保證。

4 測(cè)量放線

分為畫弧精度控制和弧線定位。

4.1 精度控制 傳統(tǒng)光爆畫弧,一般采用圓心法、五寸臺(tái)法、編程計(jì)算器畫弧,前兩者時(shí)間長(zhǎng)、精度差,后者時(shí)間長(zhǎng)、易計(jì)算錯(cuò)誤,在當(dāng)前帶無(wú)棱鏡測(cè)距全站儀及手機(jī)普遍使用的前提下,嘗試采用全站儀+手機(jī)APP技術(shù),全站儀于手機(jī)通過(guò)藍(lán)牙連接,APP直接計(jì)算顯示超欠數(shù)據(jù),無(wú)需輸入坐標(biāo),極大節(jié)省測(cè)量時(shí)間,精度控制在±1cm范圍內(nèi)。

4.2 弧線定位 不同于一般直接畫出周邊眼開挖輪廓線,司鉆人員在開挖輪廓線起鉆,外插角控制主管隨意性較大,不利于控制超欠挖。采用僅畫出鋼架內(nèi)弧輪廓線,在上環(huán)已支護(hù)鋼架端頭標(biāo)識(shí)出超欠挖值,便于司鉆人員外插角控制及技術(shù)人員監(jiān)督復(fù)核外插角度。

5 鉆孔精度

5.1 周邊眼布設(shè) 在所畫弧線上精確布設(shè)周邊眼,炮眼間距布置為50cm,滿足規(guī)范要求0.4m～0.6m。

5.2 外插角控制 周邊采用長(zhǎng)眼+短眼相結(jié)合、間隔布置的形式,長(zhǎng)眼主控前端自由面超欠挖及炮眼利用率,短眼主控近端超欠挖,防止欠挖、掛口等現(xiàn)象的發(fā)生。

有些人認(rèn)為光爆做到一點(diǎn)不超挖才好,其實(shí)開挖質(zhì)量控制的要點(diǎn)在于“控制超挖、杜絕欠挖”,認(rèn)為只有做到合理超挖才能有效控制超挖,杜絕欠挖及做好光爆施工。

在堅(jiān)決不超挖理念下的光爆,將陷入欠挖→較大超挖→較大欠挖→較大超挖的惡性循環(huán)中。

外插角控制由傳統(tǒng)的量測(cè)角度(實(shí)際很難做到)或憑經(jīng)驗(yàn)?zāi)繙y(cè)轉(zhuǎn)換為通過(guò)鉆桿尾部至鋼架內(nèi)輪廓的距離來(lái)控制角度,更加直觀、更加精準(zhǔn)、更加方便,幾乎不受主觀因素影響。

圖1 外插角控制示意圖

6 裝藥聯(lián)線

6.1 裝藥 為防止藥量過(guò)大造成一些不必要的滑層,針對(duì)目前泥質(zhì)粉砂巖的圍巖情況,我們采用分段、分節(jié)裝藥,把原有每節(jié)0.3kg的乳化炸藥分成兩節(jié)或三節(jié)使用,采取長(zhǎng)、短眼藥量結(jié)合布置的控制措施。整體比耗藥量控制在0.4～0.48kg/m3的范圍。

控制要點(diǎn)：針對(duì)泥質(zhì)粉砂巖浸水易軟化,夾層軟弱的特點(diǎn),相鄰炮孔裝藥布置錯(cuò)開,局部破碎、軟弱帶減少或不裝藥,司鉆人員根據(jù)鉆眼過(guò)程中是否突進(jìn)、卡鉆判斷圍巖破碎情況。

6.2 聯(lián)線 為提高炮眼利用率,周邊眼全部采用紅線導(dǎo)爆,防止藥包未起爆、啞炮的產(chǎn)生。

7 組織管理

7.1 項(xiàng)目部管理 為切實(shí)提高隧道開挖水平,控制好超欠挖,項(xiàng)目部下發(fā)了《隧道開挖質(zhì)量控制考核管理辦法》、《關(guān)于降低砼超耗的補(bǔ)充辦法》。成立了隧道開挖質(zhì)量管理領(lǐng)導(dǎo)小組。細(xì)化了對(duì)架子隊(duì)月度考核、對(duì)班組月度考核和循環(huán)考核、補(bǔ)充了對(duì)架子隊(duì)主要管理人員的獎(jiǎng)懲措施等。為切實(shí)提高司鉆人員積極性,在考核文件執(zhí)行過(guò)程中優(yōu)化了循環(huán)考核獎(jiǎng)勵(lì)的兌現(xiàn)流程、成立專項(xiàng)考核獎(jiǎng)金池、考核獎(jiǎng)金提前預(yù)支兌現(xiàn)制度等,直接提高了作業(yè)人員的積極性。

7.2 架子隊(duì)管理

7.2.1 在堅(jiān)持學(xué)習(xí)、貫徹和執(zhí)行項(xiàng)目部文件的基礎(chǔ)上,針對(duì)架子隊(duì)實(shí)際情況,旨在切實(shí)提高作業(yè)人員積極性,細(xì)化了針對(duì)作業(yè)人員的獎(jiǎng)懲制度并下發(fā)執(zhí)行。

7.2.2 堅(jiān)持執(zhí)行跟班指導(dǎo)制度,從測(cè)量畫弧到裝藥聯(lián)線,技術(shù)人員跟班測(cè)量,復(fù)核測(cè)量精度,有無(wú)兩點(diǎn)后方交會(huì)情況等,保證了測(cè)量精度；開鉆前20min,執(zhí)行跟班督導(dǎo),有無(wú)按點(diǎn)開眼,角度控制是否符合要求,有效的減少了因外插角過(guò)大造成的超挖；裝藥聯(lián)線過(guò)程中,施工員盯控,是否分節(jié)、分段裝藥,杜絕了因個(gè)別作業(yè)人員偷懶裝整節(jié)炸藥導(dǎo)致超挖。

7.2.3 堅(jiān)持每日交班會(huì)通報(bào)制度,通報(bào)內(nèi)容包含：當(dāng)日平均線性超挖值、當(dāng)日考核獎(jiǎng)罰結(jié)果、連續(xù)兩循環(huán)超挖部位原因分析、建議超挖部位是否需要采取換人換崗措施等。

圖2 周邊眼裝藥示意圖

7.3 班組管理

7.3.1 班組長(zhǎng)的重視及內(nèi)部執(zhí)行力的建設(shè),開挖質(zhì)量直接決定班組的盈利水平,所以班組長(zhǎng)在給作業(yè)人員講話的時(shí)候,特別要求工人嚴(yán)格要求技術(shù)要求施工炮眼,對(duì)因炮眼和裝藥引起的超挖,班組長(zhǎng)親自分析,并提出改進(jìn)措施,嚴(yán)格要求工人,對(duì)于屢教不改的工人,班組及時(shí)給清退。

7.3.2 執(zhí)行帶班制度,現(xiàn)場(chǎng)除有班組值班人員外,作業(yè)人員中單獨(dú)安排了帶班監(jiān)督人員,及時(shí)發(fā)現(xiàn)并糾正鉆眼過(guò)程中不按弧線開眼、不按角度鉆眼等情況,幫助作業(yè)人員扶鉆開眼,判斷當(dāng)班圍巖情況,執(zhí)行班前講話。

7.3.3 信息溝通制度,班組長(zhǎng)從每日交班會(huì)獲取超欠挖信息后,回去及時(shí)找相應(yīng)作業(yè)人員談話,幫助分析原因,指導(dǎo)下茬炮采取措施；建立班組開挖質(zhì)量管理群并把相應(yīng)隊(duì)部技術(shù)人員拉進(jìn)群內(nèi)參與管理,每班爆破效果檢查表發(fā)至群內(nèi),形成技術(shù)人員、班組長(zhǎng)、班組測(cè)量人員、帶班人員共同管理的良好氛圍。

8 結(jié)語(yǔ)

通過(guò)爆破設(shè)計(jì)優(yōu)化及組織管理,超欠挖質(zhì)量實(shí)施取得了很好的效果,平均線性超挖值控制在5～12cm,噴射混凝土實(shí)耗設(shè)計(jì)比為1.5左右,降低了項(xiàng)目成本,按照目前施工進(jìn)度,平均每月可節(jié)約混凝土200m3,產(chǎn)生直接經(jīng)濟(jì)效益15萬(wàn)元。

提高了測(cè)量速度,節(jié)省了工序時(shí)間,一組人員儀器在交通方便的前提下,可滿足3個(gè)洞口需要,一天外業(yè)測(cè)量時(shí)間也僅6小時(shí)。

總之,做好隧道超欠挖控制的前提還是有合適的爆破設(shè)計(jì),切實(shí)可行的管理行為實(shí)施,加強(qiáng)管服及作業(yè)人員責(zé)任心,各種環(huán)節(jié)緊密配合。