绿色交通 Ｌ０Ｗ ＣＡＲＢｏＮ ＷＯＲＬＤ ２０１ ７／２ 隧道光面爆破及超欠挖控制 王 伟（中铁四局集团第一工程有限公司，安徽合肥２３００４１） 【摘要】隧道超欠挖在隧道施工的过程中是有负面影响的，不仅会对施工的质量以及成本造成影响，还会拖延施工进度。本文首先详细描述爆 破破岩的工序，再针对光面爆破的超欠挖现象进行分析，讨论其产生的原因以及应对这些现象的有效手段，希望可以为广大隧道工程提供一些 有意义的借鉴经验。 【关键词】隧道；爆破；超欠挖；控制 【中图分类号】Ｕ４５５．６ 【文献标识码】Ａ 【文章编号１２０９５—２０６６（２０１７）０６—０２００—０２ １概述 随着我国的隧道施工技术不断的发展，当前最主流的方 法即为新奥法 新奥法是指基于对围岩和支护进行采集信息 以指导隧道工程施工和地下工程施３－的一种方法或原则，它 合理的运用了岩体力学的知识，通过利用围岩的自承力，支护 方法主要采用锚杆和喷射混凝土．对围岩进行支护以防其松 弛变形．是其成为一个整体的支护体系。隧道工程光面爆破是 移，导致切向压缩应力，并在径向产生拉应力，最终形成环状 裂纹。 新奥法的重要技术。是一种控制爆破的技术，它通过控制爆破 系数来控制爆破所得轮廓线，使其符合设计的要求。 超欠挖是隧道工程在开挖过程中存在的较为常见的问 题，它影响着整体施工的质量及进度，严重的情况下 更是会 对工程受力的稳定性和后续运营期间的安全性带来不良的影 图１爆破的内部作用 响。①超挖会造成支护、排水等后续工作的障碍，也会引起回 填量的增加 并且超挖还能造成衬砌完出现一些缝隙或者空 当药包的位置在临空面附近时．压缩应力会被Ｉｌ七空面反 射成为拉伸波。它会在，临空面附近造成一些裂缝，这些裂缝会 洞，降低固岩的稳定性并带来一系列的安全隐惠。当超挖量过 大是．还会引起多余的人力物力资源浪费，带来大量经济损 在适时相互贯通，又在爆破气体膨胀下使得里面的碎石排出， 从而形成爆破漏斗。 失。②欠挖也同样能带来人力物力的额外损耗。因为在针对欠 挖进行处理时．很可能会带来更严重的超挖。而且在处理欠挖 的过程中，围岩会受到二次震动，很可能导致洞身的变形。基 于以上分析．我们可以知道超欠挖问题是需要引起关注的．我 们需要找到引起超欠挖的原因，并且得出处理的措施，以提高 隧道施工工程的效率和质量。 ３光面爆破超欠挖的产生原因分析 超挖、欠挖是以设计开挖轮廓线为参考，当实际开挖轮廓 线超出设计开挖轮廓线。则断面在设计开挖轮廓线外的称为 超挖．而实际开挖轮廓线在设计开挖轮廓线之内的部分则是 欠挖．如图２所示 ２爆破破岩过程 破岩根据药包的半径可以分为粉碎区和破碎区．图１为 欠挖 破岩爆破内部作用的示意图，其中Ｒ。是药包半径，Ｒ 是粉碎 区，Ｒ＇是破裂区。离药包较近的区域会受到十分强烈的爆轰压 力，以至于岩石被爆的粉碎，故成为粉碎区。破损区的形成则 分为以下两步：首先，岩石在受到爆轰压力下会进行向外径向 的位移，而位移会引起压缩应力，在径向的压缩力会引起切向 的拉应力，这些力会使得岩石无法抵挡．造成拉裂直到力道减 小至岩石抗抗拉强度为止的位置之前都会有一系列的放射状 裂纹，而受到压里的岩石里则存下了弹性能。然后．待爆炸后 温度压力降低，弹性能便会释放．使得岩石进行向内的径向位 图２超欠挖示意图 ３．１测量精度和放样精度 检测精度和放样精度都会对隧道工程的施工带来影响， 尤其是会造成超欠挖。＇３隧道轮廓线的测量精度不准时，或是 －控制测量精度的不准确，会导致超欠挖的发生。而开挖轮廓线的 的出行行为．加快形成公交优先运行体系．引导城市由“小汽 ［２】昊兴春，等．福州市“十三五”城市公共停车场建设规划【Ｒ】．福州：福 州市规划设计研究院．２０１６． 车交通时代”向“后小汽车交通时代”转变，通过大力发展轨 ３】吴兴春．福州市已建居住区停车问题探讨［Ａ】．中国城市规划学会城 道、公交、步行和自行车交通设施并提升其服务水平，引导人 ［们采用公共交通、慢行交通方式出行，才能破解“停车难”矛 市交通规划学术委员会、福州市人民政府．中国城市交通规划２０１２年 盾，保障道路交通系统正常运行。 年会暨第２６次学术研讨会论文集公交优先与缓堵对策［Ｃ】．２０１２． Ⅲ…【ｌ】吴兴春，ｇ－．…，．福州市立体停车库近期建设规划【Ｒ］．福州：福州市规划 … …一。 … ” ～ … ’。一一… … 。 设计研究院．２０１２． ２ｏｏ ＬｏＷ ＣＡＲＢｏＮ ＷｏＲＬＤ ２０１７／２ 绿色交通 放样精度如果不精准，亦会对爆破效果带来影响，造成超欠挖。 风钻一般外缘高度为５－７ｃｍ，所以最小平均超挖约为７ｃｍ。假 如选取３ｍ为钻孔深度．那么它的外插角就为１．３４。，一般人工 ３．２炮眼钻孔精度 炮眼钻孔精度主要受到以下几个参数的影响．周边眼的 开口位置ａ、深度Ｌ、外插角Ｈ等。超欠挖的高度可照ｈ＝ａ＋Ｌ・ ｔａｎＨ来计算，所以这几个参数会直接影响到超欠挖的高度。而 在实际操作中普遍的隧道都是有施工经验的工人来把握钻孔 角度的，这一过程中人员因素对孔位偏差有较大的影响。与此 操作水平难以作业。需培训熟练且经验丰富的司钻工，或着采 用先钻一个标准眼，然后插入炮棍与其他眼平行钻进；最好采 用有控制钻眼角度装置的凿岩台车钻眼．如图３所示。 同时，由于工作者的水平高低有别，以及钻孔的机械操作本来 就有难度，使得钻孔没有按设计方向进行，引起插角偏差。操 作者的水平还可能影响到钻孔的孔深．推力不匀极有可能导 致孔深过大。 ３－３爆破技术 爆破技术也会对超欠挖带来影响。爆破技术主要是由爆 破参数设定，炮眼的质量以及装药结构等因素决定的。这几个 因素的不当处理都会导致超欠挖的现象，比如说爆破参数不 根据实际围岩的变化而调整会造成超欠挖 周边眼装药过于 集中也能影响光爆质量。并且装药过多或过少都会造成超欠 挖现象。钻孔堵塞的不到位，或者材料选择不合适，同样会引 起超欠挖现象 ３．４施工操作不当 在施工过程中，操作人员技术水平较差．或者工作态度松 懈，都会引起放样中线偏移、轮廓线未放或放置不准确、钻孔 位置布错等问题，从而引起超欠挖。 ３．５工程地质条件 工程地质条件，包括岩体的强度，围岩的密度，地应力等。 当这些工程地质条件不甚理想的时候，变回造成超欠挖现象， 如圈岩节理与裂隙发育成熟的情况。岩体强度过高的情况，地 应力与岩体强度接近的情况 ３。６施工管理 人的主观因素在工程质量中占据很重要的位置．隧道工 程也不例外 如果施工管理人员不注重方案的设定与资金的 预算．就不对对开挖爆破方案的合理性和经济性进行反复的 考量．必然会对围岩的超欠挖现象疏于预防管理。而施工人员 如果对质量的把关不够严格．只图方便省力．不计较工艺水平 高低．也会带来超欠挖的现象。 ４降低超欠挖的方法与途径 ４．１不要“宁超勿欠”，而要“少欠少超” 日本建筑施工人员在挖掘隧道的过程中，一般在断面上 选取１００个点作业点．其中有小于１６个的欠挖就能达到要 求，这样做的目的既可以避免开挖的轮廓线被一味的扩大，又 能够降低超挖的数量。我国铁路隧道施工规范以做出明确的 规定：在周围的岩石比较完整且石头的质地比较坚硬时，容许 岩石个别突出部分（每ｌｍ 不大于０．１ｍ ）侵入衬砌，侵入值应比 衬砌厚度的１／３小，并小于１０ｃｍ；对喷锚衬砌应小于等于５ｃｍ。 ４．２提高钻孔技术 超挖的高度受周边炮孔的外插角、开口位置和钻孔深度 的影响。 （１）施工过程中开眼位置误差，对于工程的质量有一定影 响，解决这个问题可以设炮眼排距标尺，或用掌子面标出炮眼 位置。 （２）在通常情况下，钻孔深度作为一个设计指标，爆破孔 越浅对应超挖就越小。一般的钻孔深度选取３．５ｍ左右为宜。 但是在施工过程中要应注意检查每个炮孔底是否在同一平面 上．为下一循环的整齐开眼做保障。 （３）钻孔机具的外缘高度影响炮孔外插角的最小值，凿岩 图３有控制钻眼角度的凿岩机钻眼 ４－３提高爆破技术 爆破技术主要由光爆破方式和各种参数所组成，优化参 数的设置．可以提高爆破技术。影响光面爆破的参数主要包 括：最小抵抗线、周边孔密集系数、炮眼间距、周边眼装药集中 度、不耦合系数。其中，周边眼装药集中度是最为重要的一个 参数，炮眼间距和周边孔密集系数影响着成型规则，而不耦合 系数则影响着炮眼残留率。这些技术参数是共同作用于爆破 效果的．只有当它们都控制在一个合适的范围内才能达到最 好的爆破效果 ５结论 在隧道施工的过程中，控制超欠挖是保证工程顺利高效 进行的有力手段。造成超欠挖的因素众多，包括爆破技术水 平、测量精度高低、钻孔精度高低、施工操作是否得当等等。把 握好造成超欠挖的原因．才能针对在施工过程中这个不可避 免的现象提出解决方法。新奥法可以提高钻孔精度、放线精 度，提高施工管理水平，并提供合理的爆破手段，是一个将超 欠挖现象控制好，提高隧道施工质量，节约施工成本的好方 法。总而言之．控制好超欠挖现象可以提高工程的经济效益及 社会的综合效益 参考文献 ［１］高振彪．浅谈隧道洞口新奥法施工质量控制［Ｊ］．甘肃科技纵横，２０１２ （１）． （２］朱汉华，杨建辉，尚岳全．隧道新奥法原理与发展［Ｊ１＿隧道建设， ２００８，２８（１）． 【３］宗琦，孟德君．炮孔不同装药结构对爆破能量影响的理论探讨［Ｊ１．岩 石力学与工程学报，２００３（４）． ［４］刁天祥，方俊波．水平岩层、软弱围岩隧道控制超挖施工技术ｆＪ］．西 部探矿工程，２０００（Ｓ１）． 【５］苏庆会．公路隧道软岩爆破超欠挖的控制技术［Ｊｊ．交通世界（建养・ 机械）．２００８（５）． 收稿日期：２０１７—２—１３ ２ｏｌ
