隧道超欠挖管理办法

隧道超欠挖管理办法（精选2篇）

1.隧道超欠挖管理办法 篇一

一、爆破破岩过程

1. 从破岩的角度考虑, 将爆破后由药包中心向外, 分成爆破粉碎区和爆破破碎区。

2. 靠近药包周围的岩石直接受到巨大爆轰压力的作用, 被击得粉碎, 形成粉碎区。

3. 破损区的形成是两个过程。

(1) 在爆轰压力作用下, 岩石质点向外做径向位移, 产生径向压缩应力, 在切向引起拉应力。因岩石的抗拉强度远小于抗压强度, 岩石被拉裂, 在药包周围段产生一系列放射状的径向裂缝, 直到拉应力小于岩石抗拉强度处为止。被压缩的岩石内储存了弹性能量。

(2) 当爆生气体的温度和压力迅速下降, 导致岩石的弹性能量释放, 岩石质点向内做径向位移, 产生切向压缩应力, 在径向引起拉应力, 岩石被拉裂, 在药包周围段产生环状的裂缝。

4. 爆破漏斗。

当药包处于临空面附近 (其最短距离称为最小抵抗线) , 压缩应力波到达临空面, 被反射成拉伸波, 当拉伸应力大于岩石抗拉强度, 在临空面附近形成一系列张拉裂缝, 当最小抵抗线合适时, 与药包周围的裂缝贯通, 在爆生气体膨胀作功的作用下, 将破碎的岩石抛出, 形成爆破漏斗。

二、超欠挖带来的不利影响

以设计的隧道开挖轮廓线为基准, 实际开挖的断面在基准线以外的部分称为超挖, 在基准线以内的部分称为欠挖。如图1所示。

1. 严重的超欠挖会造成资源浪费和增大施工难度。

(1) 弃渣量增加, 需多装多运。

(2) 超挖空间回填, 增加混凝土材料的消耗。

(3) 欠挖清除, 造成人工、器材的超额消耗。

(4) 超欠挖形成的凹凸不平, 对喷射混凝土、张挂防水板造成困难。

2. 严重的超欠挖会影响施工质量, 主要有以下几点。

(1) 超欠挖造成开挖轮廓 (形状和尺寸) 与设计相差很大时, 围岩应力重分布也会相差很大, 使支护受力状态与设计不符。

(2) 超挖形成的凹角处存在应力集中, 岩块易损坏。

(3) 欠挖形成的凸部, 在高地应力的作用下, 岩块易挤出。

三、降低超欠挖的方法与途径

1. 改变“宁超勿欠”的观念, 树立“少欠少超”的观点。

日本隧道施工中, 在断面上取100个点, 有不超过16个点的欠挖就可以, 避免开挖轮廓线无谓扩大, 使超挖得以减少。我国铁路隧道施工规范规定:当围岩完整、石质坚硬时, 容许岩石个别突出部分 (每1m2不大于0.1m2) 侵入衬砌, 侵入值应小于衬砌厚度的1/3, 并小于10cm;对喷锚衬砌应不大于5cm。

2. 提高钻孔技术。

周边炮孔的外插角、开口位置和钻孔深度, 与超挖高度有关。

(1) 开口位置取正值 (在设计线以外) , 超挖高度随增加而增大;开口位置取负值 (在设计线以内) , 超挖高度随减小而减少。如图2所示。如容许一定欠挖, 对减少超挖是有效的。再者, 要解决开眼位置误差, 采用掌子面标出炮眼位置, 或设炮眼排距标尺, 或实行领杆工制度。

(2) 钻孔深度是一个设计指标, 在其他条件一定时, 采用较浅孔爆破对减少超挖是有利的。一般情况下采用3.5m左右的孔深即可。但施工中应注意检查每循环的各炮孔底在同一平面上, 使下一循环开眼有一整齐的掌子面。

(3) 炮孔的外插角的最小值受钻孔机具的外缘高度控制, 凿岩台车为5~7cm, 故最小平均超挖约为7cm。如取钻孔深度为3m, 则外插角为1.34°, 一般人工操作水平难以达到。需培训熟练的司钻工, 或先钻一个标准眼插入炮棍, 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。

3.提高爆破技术。

2.隧道超欠挖管理办法 篇二

关键词：公路隧道,超欠挖,影响因素,控制措施

在公路隧道工程中, 如何控制超欠挖一直是隧道工程师经常面对的问题, 虽然光面爆破、预裂爆破等控制技术日益成熟, 并且成为公路隧道开挖爆破的常规方法, 但是, 由于我国地域辽阔、地质条件复杂多变, 施工中遇到的岩体较多, 岩体的破坏程度也各异以及不良的施工方法等常造成较严重超欠挖现象。超欠挖现象是目前隧道开挖过程中普通存在的问题, 挖现象的发生, 直接会影响施工工期, 有时甚至影响人身安全, 并需回填大量混凝土, 影响工程的经济效益和社会效益。例如超欠挖将增加隧道掘进的排岩量, 增加工作量, 增加充填和支护材料, 降低掘进速度, 增加掘进和支护成本;超挖的部位, 衬砌完成后会出现或大或小的空洞和缝隙, 因此降低了围岩的稳定性, 为地下水的渗漏提供通道和存储空间, 是隧道的安全隐患;发生超欠挖处的开挖轮廓与光滑断面的开挖轮廓相比, 会引起隧道周边应力集中, 这种应力集中对围岩强度产生较大的影响, 从而影响隧道的长期稳定与安全;欠挖使巷道的有效断面缩小, 给运输、行人和通风等带来安全隐患。因此, 隧道的超欠挖问题必须引起重视。

1 公路隧道超挖原因分析

公路隧道超欠挖是指以设计的隧道开挖轮廓线为基准线, 实际开挖获得的断面在基准线以外的部分称为超挖, 在基准线以内的部分则称为欠挖。超欠挖通常是由于岩体结构面和开挖临空面的不同而产生, 在隧道开挖过程中, 爆破开挖将引起关键块体优势面的抗剪强度小于其滑力时, 关键块体就会塌滑或塌落, 形成超欠挖。影响隧道工程超欠挖现象主要有地质条件和开挖方法两大方面因素。

1.1 岩体工程地质条件

在爆破开挖过程中, 节理特征是影响超欠挖的一个主要因素, 这其中包括节理的方位、间距、节理的填充物、岩体的强度以及地应力条件等。

1) 节理的产状:

与隧洞开挖边界相关的节理的产状是在爆破开挖过程中影响的主要因素之一。岩体节理愈发育, 抵抗爆破的能力就愈弱, 超挖现象就愈严重。当节理或断层的走向与隧洞的轴线接近垂直时, 其对超欠挖的影响较小, 而当节理的走向近乎平行于隧洞的轴线时, 对超欠挖的影响较大。当节理走向与隧洞的开挖建议线接近平行, 开挖时岩体将沿节理破裂, 而不会沿着原设计的边界线破裂, 两组节理的组合将会增大超挖现象的机会, 在三组或更多组节理的组合下, 超欠挖现象将更加突出。当岩层近水平方向上成层发育, 而节理垂直发育时, 大方量的超欠挖将会在隧洞开挖过程中出现。水平方向的节理将使隧洞顶部变得比较平, 倾斜的地层或节理可以改变隧洞的开挖边界的形状, 使得隧洞不能形成对称的形状, 这样可能造成大方量的超欠挖现象的出现。

2) 节理间距:

节理的间距与岩体超欠挖密切相关, 对节理比较密集的岩体进行开挖要通过爆破的方式, 大块的岩块则比较容易产生大方量的超挖, 同时岩体稳定性也取决于有多少组软弱结构面的出现。

3) 黏土充填物:

充填于节理或断面层的黏土对隧道边墙的稳定性是十分不利的, 通过爆破使较完整的岩体破裂所需的能量要超过夹层的充填材料所需要的能量, 因此在爆破设计时就要充分考虑软弱夹层中充填物对超挖的影响。

4) 岩体的强度:

在一定的条件下, 岩体的强度可能成为影响超欠挖方量的重要因素。一般说来, 岩体的强度越高, 越有可能造成岩体的超挖现象, 与节理强度相比岩体完整性是决定超欠挖的主要因素。

5) 地应力的影响:

地应力的方向和主应力比的大小也是影响超挖的主要因素, 特别是地应力的大小接近节理化岩体的强度时, 其影响更为显著。

1.2 开挖方式影响

公路隧道超欠挖除了岩体工程地质条件影响外也可能是由于不良的爆破设计和不当的开挖方法造成的, 尤其是洞壁的不良设计更可能造成超欠挖, 但是隧道中心部分的爆破也可能造成周边围岩的破坏, 往往一个比较好的设计由于不好的施工方式而造成超欠挖现象。目前, 大量的超欠挖是由于爆破孔的布置方式或者是由于爆破孔未及时按顺序引爆造成的。在隧道爆破过程中爆破能量越大, 超挖产生的可能性越大, 高速、高强度、高密度的爆破方式都能导致岩体的破坏。通常情况下, 爆破的强度系数是影响超欠挖的重要参数, 高强度系数可能导致超控, 低强度系数导致欠挖。另外施工中会引起超欠挖的因素还有钻孔精度、爆破技术、测量放线精确程度、现场施工管理、施工操作影响、预留尺寸等。

综上所述, 隧道超挖是由施工方法与岩体地质条件等因素共同作用的结果。因此, 在隧道施工过程中, 应从客观实际出发, 针对不同的岩体地质条件, 采用不同的开挖施工方案并加强施工工艺的控制, 就能最大限度减少人为因素造成的超挖。

2 超欠挖预防及控制措施

2.1 预防措施

根据开挖过程中产生超欠挖现象的原因, 在预防措施上寻求有效的办法, 减少超欠挖的产生。例如在施工前期及时准确进行测量放样;加强工作面及附近的通风和照明, 使作业人员容易将中腰线透视到工作面上;每次打眼前用红漆标好隧道的轮廓线;周边眼孔打在隧道轮廓线上;作业时有指挥人员, 及时予以纠正方向偏斜;根据围岩地质条件, 及时调整控爆眼的爆破参数;采用隧道断面仪及时对开挖断面进行量测, 反馈给开挖人员等预防措施。

2.2 控制措施

2.2.1 提高测量技术

测量是控制超欠挖的基础, 提高测量技术是控制隧道超欠挖主要措施之一。在施工中, 尽量利用现代化、高精密仪器和先进的测量手段进行测量。提高测量工作精度, 提高画线精度是十分重要的。施工中坚持推广使用激光指向, 控制中线水平, 将开挖轮廓线放样于掌子面上。在已开挖段的隧道周边轮廓线的拱顶、两侧拱脚各安装一台激光指向仪, 并经常调试校核, 通过激光点在掌子面上的投影点来控制轮廓线, 画出轮廓线即为设计轮廓线, 这样, 即可取消5cm的预留放样误差, 减少人为超挖现象。

2.2.2 提高钻孔精度

在光面爆破中, 钻孔产生的超挖量远大于爆破产生的超挖量, 因此, 提高钻孔精度是减少隧道超欠挖的重要的措施。使超欠挖限制在最小范围内, 对司钻人员进行培训, 使他们熟练掌握钻孔技术。司钻工严格按操作细则和设计要求、布置的孔位进行施钻。要保证规定的孔位、孔深、倾斜度等。台车钻孔, 实行定人、定钻、定眼, 台车台身轴线和线路中线重合平行, 保证钻臂推进器水平, 推力均匀适当。

2.2.3 合理确定钻眼深度

在开挖作业中, 实行工序循环制, 为了减少工序时间和工期要求, 在岩质较好的情况下可采用4～5m深孔钻爆, 以获得较好的施工进度。但由于钻孔倾斜影响, 降低炮眼利用率, 炸药消耗量也增大, 循环时间也会增长。如果炮眼深度由5m减到2.5m, 可以使平均线性超挖值减到9cm以内, 因此, 减少炮眼深度以减少外插角造成的超挖是一个有效的措施。合理炮眼深度综合考虑以下因素以获得最佳的工程进度和经济效益: (1) 隧道地质条件; (2) 施工组织能力; (3) 单循环作业时间; (4) 装渣机械及运输能力; (5) 工期及进度要求等。

2.2.4 提高装药质量和爆破技术

在隧道爆破施工中要积极应用光面爆破、预裂爆破和等差毫秒技术。精心地进行钻爆设计, 合理地选择钻孔参数提高装药质量。爆破后, 进行轮廓断面测量检查, 找出各处超欠挖值, 并及时反馈到施工中去, 根据地质条件和爆破效果变更设计, 以达到减少超欠挖的目的。在软弱岩层施工时, 围岩自稳能力差, 由于爆破扰动, 极易造成超挖。如果爆破设计不当, 会造成大量坍塌, 因此要提高软岩爆破技术以减少超挖, 超挖造成浪费, 欠挖处理极为困难, 反对“宁欠勿超”和“宁超勿欠”的思路, 树立“少欠少超”的观念。

2.2.5 加强现场施工管理和组织

良好的施工管理和组织, 对减少超欠挖具有十分现实的意义。

在控制隧道超欠挖中, 建立一个比较完善、系统的质量保证体系, 对作业全过程及相关因素实行严格科学的管理是非常重要和必要的。现场管理工作与组织主要包括人员组织、作业安排、技术交底、指导、质量检测、反馈以及相应规章、技术标准的制定等来保证技术的实施, 对这些形成必要的岗位制度。

3 结语

公路隧道开挖中的超欠挖问题是一个较为普遍的问题, 它对隧道施工速度和成本、安全有不容忽视的影响, 加强超欠挖的研究和预防是一个亟待解决的重要问题, 这对于提高施工质量、加快施工速度、保证施工安全、节省工程投资具有特别重要的经济和社会效益。施工中在结合地质条件的前提下, 通过提高测量技术、钻孔技术水平、合理确定钻眼深度

和爆破参数、加强现场施工管理和组织等措施可以实现减少超欠挖的目的。

参考文献

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