水平层状围岩隧道超欠挖控制技术研究

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1、公路与汽运总第140期HighwaysAutomotiveApplications199水平层状围岩隧道超欠挖控制技术研究何英伟，周中，张运良，彭立敏(1．中铁十二局集团有限公司，湖南长沙410004；2．中南大学土木建筑学院，湖南长沙410075)摘要：基于吉怀(吉首一怀化)高速公路羊和岩隧道水平层状红砂岩钻爆法开挖的工程实践，对超欠挖的危害、超欠挖的影响因素进行了分析，提出了水平层状围岩全断面法施工的钻爆设计参数；鉴于现场钻爆施工的方便性及可操作性，提出了从提高钻孔精度、控制装药参数、规范装药结构和加强施工管理四方面来控制水平层状红砂岩隧道超欠挖的技术措施。

2、关键词：隧道；水平层状围岩；超欠挖；光面爆破中图分类号：U455．41文献标志码：B文章编号：1671—2668(2010)05—0199一O3水平岩层是隧道工程作业中经常遇到的一种地别大块是在清除危石的过程中从拱腰处滑落的，由质构造。在隧道开挖过程中，水平岩层的光面爆破此造成的超挖最为严重。一直是一大技术难题，如果处理不好，隧道拱顶会出1水平层状围岩隧道超欠挖影响因素现大面积平顶、落石、塌顶等现象，不仅直接影响隧道的光面爆破效果，还会影响毛洞的围岩稳定性、初1．1测量放线期支护数量和永久支护的砼工程量，增加工程投资。主要是控制测量的精度和现场放样精度。如果水平

3、层状围岩台阶法施工过程中，因其层问存在软控制测量精度不够准确，如贯通误差达到50mm，弱夹层，光面爆破效果较差，难以形成设计要求的拱会无形中在断面一侧形成超挖，另一侧则形成欠挖。形轮廓，超、欠挖现象严重。为确保水平层状围岩隧掌子面的开挖轮廓线的放样精度更是直接影响爆破道安全、经济、快速施工，必须对隧道施工过程中出效果，因为周边的钻孔是定位在测量放样画出的轮现的超欠挖现象采取有效的控制措施。廓线上，轮廓线产生偏差，钻孔自然而然会产生偏差吉怀(吉首一怀化)高速公路羊和岩隧道左右洞且无法挽回。总长5572m，最大埋深80m。围岩多为近水平层1．2钻孔精度状红砂岩，为Ⅲ

4、～V级，以Ⅲ级为主(占52．8)。其主要是孔位的偏差和外插角的偏差。掌子面是中Ⅲ级围岩采用全断面法开挖，Ⅳ、V级围岩采用台一个不平整的岩石，钻孔通常不容易在指定孔位定阶法施工。水平层状围岩钻爆法施工超欠挖量的合位，加上各种人为因素，导致孔位存在或大或小的偏理控制问题将对该标段乃至整个吉怀高速公路隧道差。同时，由于操作水平参差不齐或钻孔机械不易工程的安全性和经济性产生重要影响。，操作，钻孔不能按预定方向进行，容易引起外插角偏该隧道前期光面爆破后的典型断面如图1所差。从超欠挖量—P+LtanO(e为周边眼的开口位示。断面难以形成拱形轮廓，拱顶呈大面积平板状，置；L为

5、钻眼深度；0为周边炮眼的外插角)可以看拱腰处呈锯齿状，凹凸不平；边墙部位有个别欠挖；出：钻孔越深、外插角越大，造成的超挖越大。拱顶几乎看不到眼痕，只有边墙处可见个别眼痕；个1．3爆破技术主要指爆破方法、爆破参数、爆破器材及装药方法等。采用不同的爆破技术会对超欠挖产生不同程度的影响。例如采取全断面导洞超前法开挖对超欠挖的控制明显优于台阶法开挖，光面爆破明显优于普通爆破，小直径药包的连续装药优于集中不耦合装药。1．4地质条件主要指围岩的节理、裂隙等非主要因素的影响。图1前期光面爆破典型断面由于围岩存在明显的节理、裂隙、软弱夹层、溶洞等，公与汽运第5期200Highw

6、ays&AutomotiveApplications2010车月爆破后围岩不沿周边炮孔的切割线破坏，而极有可表1羊和岩隧道全断面爆破炮眼参数能沿着这些结构面或软弱面破坏，形成主观很难控制的超欠挖。地质条件是随掘进而不断变化的，其中主要是围岩节理、裂隙的变化。在现场施工中，应根据情况调整钻孔方位和角度或周边孔的参数。1．5施工组织管理隧道开挖掌子面狭小、作业空间有限，只能通过多次循环来求得进度，而每一循环都必须进行超欠挖控制。所以，建立一个较为完善、系统的开挖质量保证体系，对作业全过程及相关因素实行严格的科学管理非常必要。爆破作业现场管理主要包括人员安排、作业组织

7、、技术水平、技术交底、跟踪指导、质量检测、信息反馈、经验总结和资料采集等。现场管调整参数。理的组织水平，直接或间接影响到爆破作业过程的根据s—e+LtanO，随着外插角和钻眼深度L实施及效果。的增大，s值也相应增大。考虑到水平岩层中光面爆破的特殊性，试验中采取以下措施：2水平层状围岩隧道超欠挖控制措施(1)根据围岩情况，周边炮眼的开口位置控制2．1钻爆设计在上一循环贴近掌子面工字钢的内翼缘板至开挖轮针对水平层状围岩的工程地质特点及超欠挖影廓线之间，即为负值，保证不至于因为钻孔原因导响因素，为控制超欠挖量，同时兼顾安全、经济与施致超挖。工方便，通过现场钻爆施工的逐

8、步调试，确定Ⅲ级围(2)