歐陽丹

（江西交設(shè)工程咨詢有限公司，江西 南昌 330009）

0 引言

在隧道工程項(xiàng)目開展階段出現(xiàn)超欠挖問題，會給工程的開展造成一定的影響。鉆爆法能有效解決超欠挖問題，保障隧道工程施工的安全。

1 超欠挖危害分析

超欠挖在隧道工程施工過程中比較常見，出現(xiàn)超欠挖的情況會給隧道工程造成一定的危害，主要體現(xiàn)在以下幾方面[1]：

第一，隧道工程發(fā)生超欠挖的問題，會增大施工量，還會危害隧道安全、降低隧道質(zhì)量，極易造成變形、坍塌的問題，危害人們生命安全。

第二，隧道內(nèi)超欠挖問題的存在，會損壞周邊圍巖結(jié)構(gòu)。超欠挖現(xiàn)象往往會導(dǎo)致隧道內(nèi)部存在嚴(yán)重凹凸不平問題，在一定程度上破壞圍巖結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性。

第三，如果隧道內(nèi)存在比較大面積的超欠挖問題，隧道無法正常運(yùn)行，在二襯施工中極易存在偏差等問題，影響襯砌施工效果。

第四，襯砌施工時(shí)，如果內(nèi)部防水板發(fā)生斷裂的問題，會造成隧道防水性能不合格，出現(xiàn)裂縫、滲漏的問題。

第五，在隧道超空間回填的情況下，應(yīng)用混凝土作為施工材料，延長施工時(shí)間，還會造成成本升高。

因此，在隧道施工中，加強(qiáng)超欠挖控制極為重要。

2 隧道超欠挖原因分析

2.1 地質(zhì)原因

地下隧道開挖施工環(huán)節(jié)中，地質(zhì)因素是導(dǎo)致隧道發(fā)生超欠挖的重要原因之一。圍巖地質(zhì)條件如果比較差，如圍巖裂隙發(fā)育較大、含水量高、地下水豐富等，都容易造成超欠挖問題。如果圍巖有明顯節(jié)理、裂隙、溶洞、軟弱夾層等，經(jīng)過爆破作業(yè)會造成周邊圍巖結(jié)構(gòu)損壞，結(jié)構(gòu)面的強(qiáng)度和性能下降比較明顯，最終引發(fā)超欠挖的問題[2]。

2.1.1 水平巖層

隧道結(jié)構(gòu)內(nèi)部的水平薄層層狀巖層在鉆爆施工中，因?yàn)閹r層之間的作用力減小，在震動(dòng)的作用之下出現(xiàn)巖體松弛的情況，極易出現(xiàn)拱部某個(gè)層面脫落、掉塊等問題，不能形成新的開挖輪廓線，拱部發(fā)生超欠挖。

2.1.2 軟弱巖層

軟巖隧道內(nèi)節(jié)理發(fā)育比較劇烈，圍巖結(jié)構(gòu)結(jié)合效果較差，因?yàn)榻Y(jié)構(gòu)的影響，巖體受到擠壓而發(fā)生損壞，容易風(fēng)化崩解，遇水后穩(wěn)定性下降速度很快，現(xiàn)場施工中存在拱部、邊墻掉塊嚴(yán)重的問題。在該部位上，軟巖變形問題較為常見，開裂的發(fā)生會引發(fā)安全問題。例如我國云南地區(qū)，有很多區(qū)域軟弱巖層的問題比較常見，在開挖后出現(xiàn)變形量超過施工要求的情況，危害工程安全性。

2.2 爆破技術(shù)

2.2.1 測量放線

由于隧道內(nèi)能見度較低，測量人員在測量過程中，前后視點(diǎn)找準(zhǔn)難度較高，容易發(fā)生數(shù)據(jù)偏差的情況。還會發(fā)生由于掌子面平整度較差，導(dǎo)致炮眼設(shè)置上出現(xiàn)偏差而引發(fā)超欠挖。

2.2.2 鉆孔精度

鉆孔是重要工作之一，孔位、外插角都是造成超欠挖的主要原因。

（1）孔位

個(gè)別鉆孔施工中，因?yàn)檎谱用嫫秸炔缓细瘢@孔位置偏差嚴(yán)重。鉆孔作業(yè)中，因?yàn)閹r層破碎、夾泥等問題，發(fā)生塌孔的危害，只能在附近區(qū)域補(bǔ)孔，受到人為因素的干擾和影響，出現(xiàn)孔位偏差的問題。鉆孔前，僅考慮難易程度，沒有加強(qiáng)鉆孔位置的控制，尤其是和周邊孔距的設(shè)定不當(dāng)，極易發(fā)生拱頂、腰線、邊墻的施工精度不合格。

（2）外插角

現(xiàn)場的施工中，常采用人工手持風(fēng)鉆施工方式，受到人為干擾因素的影響，沒有根據(jù)規(guī)定方向鉆孔，在周邊眼外插角較大的情況下，有些孔眼外插腳誤差超過30cm，開挖尺寸較大時(shí)，會造成隧道超挖問題的發(fā)生。

2.2.3 爆破參數(shù)

爆破參數(shù)設(shè)置不合理是比較常見的超欠挖問題，主要體現(xiàn)為以下幾個(gè)方面：

（1）掏槽方式不正確，造成爆破后沒有出現(xiàn)符合實(shí)際工作需要的臨空面，最終導(dǎo)致爆破的質(zhì)量無法滿足要求；

（2）周邊眼間距、最小抵抗線布置不合格，容易造成超欠挖的質(zhì)量問題；

（3）周邊眼沒有按照設(shè)計(jì)方案確定，盲目增加周邊炮孔間距，進(jìn)而引發(fā)超欠挖的問題；

（4）起爆網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)不當(dāng)，炮孔爆破時(shí)出現(xiàn)順序不合理的情況，影響爆破的質(zhì)量，最終出現(xiàn)欠挖的情況。

2.3 施工管理

爆破施工作業(yè)現(xiàn)場，需要加強(qiáng)組織管理、人員配備、技術(shù)交底、現(xiàn)場跟蹤管理、資料收集等方面管控。如果施工現(xiàn)場管理不到位，很多管理措施無法有效落實(shí)，都會給爆破作業(yè)的質(zhì)量和效果帶來負(fù)面的影響。主要體現(xiàn)為以下幾個(gè)方面：

第一，現(xiàn)場班組人員不固定，人員流動(dòng)性較強(qiáng)，穩(wěn)定性不足，在掌子面鉆孔時(shí)無法確定責(zé)任人，新進(jìn)入的人員對掌子面圍巖情況了解不夠深入，鉆研質(zhì)量不合格，極易發(fā)生超欠挖的問題。

第二，現(xiàn)場人員沒有根據(jù)規(guī)定標(biāo)準(zhǔn)要求進(jìn)行鉆孔、裝藥，現(xiàn)場質(zhì)量問題頻發(fā)，導(dǎo)致超欠挖。

第三，現(xiàn)場管理人員經(jīng)驗(yàn)不足，技術(shù)人員水平較低，對現(xiàn)場各項(xiàng)施工過程監(jiān)督管理不當(dāng)，不能有效地指導(dǎo)現(xiàn)場施工，隧道開挖過度依賴施工班組，造成現(xiàn)場管控不到位而引發(fā)超欠挖的問題。

第四，沒有加強(qiáng)掌子面測量放線管控，數(shù)據(jù)精度不合格，炮孔測量偏差嚴(yán)重，也沒有組織專人設(shè)置，最終引發(fā)超欠挖的問題。

2.4 其他原因

隧道欠挖現(xiàn)象出現(xiàn)后，需要進(jìn)行二次補(bǔ)炮，控制不嚴(yán)格易引發(fā)超挖的問題。

3 隧道超欠挖的控制

3.1 超欠挖預(yù)防

為確保隧道工程質(zhì)量合格，消除超欠挖的問題，加強(qiáng)超欠挖預(yù)防尤為重要。隧道施工人員應(yīng)以工程的實(shí)際情況為出發(fā)點(diǎn)，選擇合適的超欠挖預(yù)防方式，如嚴(yán)格落實(shí)測量放線控制、提高尺寸精度、在開挖現(xiàn)場布置必要的通風(fēng)照明措施、準(zhǔn)確標(biāo)記隧道輪廓線再打眼等，加強(qiáng)細(xì)節(jié)控制，落實(shí)預(yù)防和管控工作。公路隧道開挖階段，根據(jù)現(xiàn)場情況配置合格的人員，及時(shí)修正開挖方向的偏差。同時(shí)，應(yīng)用斷面儀、收斂儀等設(shè)備準(zhǔn)確測量開挖斷面，獲得精準(zhǔn)的爆破開挖施工參數(shù)，保證開挖質(zhì)量符合要求。

3.2 科學(xué)合理的鉆爆設(shè)計(jì)

隧道鉆爆的施工階段，鉆爆設(shè)計(jì)是提高工程質(zhì)量的關(guān)鍵。在鉆爆設(shè)計(jì)工作中，應(yīng)準(zhǔn)確控制周邊眼邊距、最小抵抗線、深度、角度、藥物量、起爆順序、時(shí)間間隔等。鉆爆設(shè)計(jì)須以爆破質(zhì)量合格作為基礎(chǔ)，減少炮眼數(shù)量，從而節(jié)約施工材料，避免引發(fā)大面積的損壞，提高鉆爆施工的質(zhì)量水平。

3.2.1 炮孔布置

（1）炮孔布置環(huán)節(jié)

按照槽孔、周邊孔、輔助孔的順序進(jìn)行。槽孔通常設(shè)置在開挖面的正下方，在該工作的實(shí)施中，應(yīng)結(jié)合現(xiàn)場爆破的情況做出必要的調(diào)整。通常來說，和其他孔對比分析，掏槽孔的深度應(yīng)適當(dāng)?shù)卦龃?0～20cm。設(shè)置周邊孔時(shí)，外插角達(dá)到1o左右即可，同時(shí)還要確保邊墻的周邊孔距離比其他位置上的炮孔距離小5cm 左右，炮孔直徑不能超過42mm。

（2）周邊孔設(shè)置環(huán)節(jié)

將周邊孔均勻設(shè)置在輪廓線之外，注意縮小輪廓線的距離，現(xiàn)場設(shè)置階段，斷面各個(gè)拐角部位上都要設(shè)置炮孔。

（3）周邊孔間距、最小抵抗線設(shè)定環(huán)節(jié)

分析現(xiàn)場的具體情況，確保輔助孔設(shè)置達(dá)到要求，不給爆破施工造成負(fù)面影響。

3.2.2 超欠挖控制

（1）開展精準(zhǔn)測量

提高測量技術(shù)水平，確保測量精度，是消除超欠挖問題的關(guān)鍵。

在隧道項(xiàng)目開展施工時(shí)，技術(shù)人員應(yīng)選用先進(jìn)測量儀器設(shè)備，加強(qiáng)設(shè)備管理與維護(hù)，確保設(shè)備正常工作，發(fā)揮出應(yīng)有的作用。

在開挖環(huán)節(jié)，通過設(shè)備檢測可以確定隧道中線水平，一旦出現(xiàn)偏差，應(yīng)及時(shí)做出調(diào)整，達(dá)到精度標(biāo)準(zhǔn)要求，預(yù)防發(fā)生超欠挖的問題。

在進(jìn)入現(xiàn)場開展施工作業(yè)前，對設(shè)計(jì)院出具的資料進(jìn)行現(xiàn)場復(fù)測，并且根據(jù)需要設(shè)置控制網(wǎng)結(jié)構(gòu)。測量使用符合國家標(biāo)準(zhǔn)要求的全站儀，經(jīng)過檢定合格，顯示數(shù)處于正常使用范圍內(nèi)，并應(yīng)用雙人雙測法測量。

高程測量使用精密水準(zhǔn)儀進(jìn)行。洞口各個(gè)基準(zhǔn)點(diǎn)都要應(yīng)用三角閉合的檢測方式，通過多次精準(zhǔn)測量，保證坐標(biāo)數(shù)據(jù)精度合格。隧道各個(gè)洞口一般設(shè)置四個(gè)以上平面控制點(diǎn)，其中一個(gè)為后備預(yù)留點(diǎn)，另外三個(gè)為高程控制點(diǎn)。在隧道內(nèi)部空間中，通常要引出兩條單獨(dú)導(dǎo)線，進(jìn)行測量校核控制，達(dá)到數(shù)據(jù)精度要求。在工作結(jié)束之后，應(yīng)在邊墻1.5m 的部位上設(shè)置水準(zhǔn)點(diǎn)。隧道內(nèi)部的控制線需要通過各個(gè)洞口的兩個(gè)高程水準(zhǔn)點(diǎn)向洞內(nèi)引設(shè)，同時(shí)在內(nèi)部間隔100m 布置一個(gè)水準(zhǔn)點(diǎn)。

在隧道內(nèi)部設(shè)置全自動(dòng)隧道激光斷面儀檢測輪廓尺寸，了解是否出現(xiàn)超欠挖的問題，如果有，應(yīng)及時(shí)糾正處理。

此外，現(xiàn)場施工人員做好各項(xiàng)尺寸記錄工作，關(guān)注各影響因素，采取預(yù)防應(yīng)對措施，消除超欠挖的問題。

（2）加強(qiáng)鉆孔精度控制

開挖施工現(xiàn)場，鉆孔精度控制尤為重要，這是影響隧道超欠挖問題的關(guān)鍵。

在現(xiàn)場施工開始前，應(yīng)對鉆孔技術(shù)展開分析，選擇合適的超欠挖控制措施，總結(jié)經(jīng)驗(yàn)教訓(xùn)，落實(shí)現(xiàn)場施工管理和控制，消除負(fù)面因素的干擾。

隧道開挖施工中，鉆孔執(zhí)行標(biāo)準(zhǔn)、深度、孔位、傾斜度必須達(dá)到要求。只有快速確定孔位、精度合格，才能確保輪廓線邊線達(dá)到要求，預(yù)防發(fā)生超欠挖的問題。

鉆孔工作實(shí)施前，由現(xiàn)場測量人員快速標(biāo)記，通過風(fēng)槍快速確定具體的鉆孔位置，達(dá)到工程精度的要求。應(yīng)保證手持風(fēng)機(jī)鉆孔方向、傾斜度合格，達(dá)到精確的要求，以滿足爆破工程技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)要求。

在鉆孔施工應(yīng)達(dá)到準(zhǔn)、平、直、齊的要求。

準(zhǔn)是隧道開孔應(yīng)達(dá)到設(shè)計(jì)方案要求，準(zhǔn)確性合格，嚴(yán)格落實(shí)規(guī)范要求，如果發(fā)現(xiàn)軟弱圍巖變化，應(yīng)及時(shí)做出孔位調(diào)整，注意只能在10cm 范圍內(nèi)移動(dòng)，拱頂孔只能左右移動(dòng)，邊墻孔位只能上下移動(dòng)，確保開挖輪廓線周邊孔放線偏差在1cm 內(nèi)。嚴(yán)格控制開挖輪廓線周邊孔外插角，不能超出規(guī)定的要求，方向和開挖輪廓線保持一致。V 級隧道圍巖的孔深度一般從開挖輪廓線向內(nèi)偏移6cm，Ⅳ級圍巖偏移4cm 左右。

直是掌子面直線段應(yīng)在最上部進(jìn)行標(biāo)記，孔位達(dá)到精度的要求，立即插上未施工炮釬，鉆孔孔位處于同一垂線上。平是保證各個(gè)部位上的孔位達(dá)到平行設(shè)置的要求。齊是現(xiàn)場施工掌子面的深度應(yīng)和垂直隧道軸線在同一平面上，槽孔深度應(yīng)增加到15cm 左右，鉆孔深度要結(jié)合掌子面平整度做出改變和調(diào)整，孔底處于同一平面上。值得注意的是，工作開展時(shí)需要按照隧道工程的具體情況，做好施工過程的工藝控制，保證各方面的施工參數(shù)均滿足實(shí)際需求。

（3）確定鉆眼深度

隧道開挖施工環(huán)節(jié)，巖質(zhì)符合穩(wěn)定標(biāo)準(zhǔn)后，采取深孔鉆爆的方法進(jìn)行現(xiàn)場施工，為項(xiàng)目施工開展順利進(jìn)行提供基礎(chǔ)?？紤]到隧道開挖現(xiàn)場的具體狀況，深孔鉆爆一般達(dá)到4～5m，鉆孔角度偏差過于嚴(yán)重，炮眼將無法達(dá)到使用的要求，開挖效果和質(zhì)量也會受到影響，嚴(yán)重干擾施工質(zhì)量。因此，在隧道開挖作業(yè)階段，應(yīng)加強(qiáng)鉆孔深度的控制，盡量避免外插角。公路隧道開挖階段，應(yīng)確保炮眼深度達(dá)到規(guī)定要求，嚴(yán)格落實(shí)地質(zhì)條件情況，落實(shí)施工工序管控工作，落實(shí)綜合性分析與研究工作，提高隧道鉆孔開挖規(guī)范化與標(biāo)準(zhǔn)化，避免發(fā)生超欠挖的問題。

（4）重視鉆爆人員培訓(xùn)教育

組織鉆爆工作人員開展學(xué)習(xí)和培訓(xùn)活動(dòng)，確保其對設(shè)計(jì)方案以及質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)有足夠的了解。強(qiáng)化“少欠少超”觀念，提高人員業(yè)務(wù)能力水平，使其可以根據(jù)現(xiàn)場的具體情況做出鉆爆參數(shù)調(diào)整，符合現(xiàn)場施工標(biāo)準(zhǔn)要求。

（5）加強(qiáng)開挖施工現(xiàn)場的管控

現(xiàn)場施工中，管理人員需要落實(shí)現(xiàn)場管理與控制，構(gòu)建完善的質(zhì)量保障工作體系。明確崗位人員職責(zé)和權(quán)限，一旦出現(xiàn)問題能夠立即確定責(zé)任人。高度關(guān)注現(xiàn)場施工情況，提升項(xiàng)目施工效果。隧道洞身開挖必須加強(qiáng)各個(gè)工序的管控，落實(shí)技術(shù)交底與管控工作，嚴(yán)格執(zhí)行隧道質(zhì)量檢測與控制工作，對提升隧道工程的質(zhì)量水平有重要的意義，也能預(yù)防發(fā)生超欠挖的問題。具體方法為以下幾點(diǎn)：

第一，建設(shè)完善的質(zhì)量監(jiān)督管理體系；第二，組建現(xiàn)場質(zhì)檢工作團(tuán)隊(duì)，落實(shí)跟蹤與管控工作，收集掌握施工現(xiàn)場各項(xiàng)信息，了解超欠挖的情況；第三，落實(shí)組織管理工作，明確人員責(zé)任和義務(wù)；第四，制定獎(jiǎng)懲制度，對超欠挖、材料損耗、作業(yè)時(shí)間等都要進(jìn)行管控，落實(shí)考核管理工作，從而消除不利因素的影響。

4 結(jié)語

在隧道工程施工中，超欠挖的問題比較突出，會對隧道安全性產(chǎn)生不利影響，也容易造成經(jīng)濟(jì)損失、人員傷亡等事故問題。因此，在進(jìn)行隧道施工中，明確現(xiàn)場超欠挖問題和影響，使用鉆爆法開展作業(yè)施工，對超欠挖的控制來說非常重要?，F(xiàn)場施工人員應(yīng)控制測量準(zhǔn)確度、加強(qiáng)人員培訓(xùn)、落實(shí)現(xiàn)場管控措施，盡可能地消除超欠挖的問題，才能確保隧道項(xiàng)目施工順利進(jìn)行，提高工程的質(zhì)量水平。