公路隧道超欠挖原因分析及控制措施

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1、公路隧道超欠挖原因分析及控制措施【摘要】分析了公路隧道超欠挖产生的原因,提出了降低或减少隧道超欠挖的措施,指出采用“新奥法”技术、强化施工管理是控制隧道超欠挖的关键,可供隧道施工时参考。　　【关键词】公路隧道；超欠挖；爆破；新奥法；控制措施　　ReasonanalysisofHigheasures,pointingoutthatthe“neanagementistocontroltheTunneloverexcavationthekeyforthetunnelConstructionofreference.　　【Keyeasures　　

2、1.工程概况　　广梧高速公路河口至平台段是国家高速公路X布局方案第十八横向路线广东省广州至云南昆明的一段，路线呈东西走向。本阶段广梧高速公路主线全长64.471Km，其中隧道设置有茶林顶、三家寨（连拱）、旗山顶、石排口（左线）、鹅公髻、白石岭（连拱）、黄茅村（连拱）、牛车顶、亚婆髻、息村大山、百路须、正涌（连拱）、次步（小间距）隧道，共12576.05双洞m＼13座。全线路基宽度采用双向四车道高速公路公路标准，隧道单洞内轮廓净宽10.86m。　　隧道围岩类别变化范围由Ⅱ级-Ⅴ级，其中Ⅲ级、Ⅳ级所占比例较大。因爆法费用低,灵活性大,几乎能

3、应各类岩石的开挖，钻爆法施工技术已有近160年的历史,则广梧高速本阶段的隧道施工大都采用钻爆法施工。　　岩石隧道采用钻爆法施工,超欠挖不可避免。超挖引起多运洞碴,增加回填量,给支护、防排水、二衬等后续作业造成困难;欠挖则要清除,造成人工、材料的超额消耗,处理欠挖更容易形成更大的超挖。超欠挖影响隧道工程的综合效益,以现阶段双车道公路隧道为例,衬砌外轮廓开挖周长约为25m,如每个开挖断面的平均超挖量为10cm,每延米损失2000元以上。严重的超欠挖对隧道洞室的稳定性也会产生一定的影响,因此必须对隧道超欠挖问题引起重视。　　2.影响隧道超欠挖

4、的因素　　2.1围岩类别影响分析。　　围岩岩性(主要包括岩石的物理、力学特征等)、岩石结构(主要包括岩石成因演变过程特性,如节理裂隙等)对隧道施工超欠挖影响较大,据有关研究,如果隧道方向垂直于岩层走向,岩石整体破裂,超挖最多为16%;但当平行岩层走向时,则可能达40%。如遇软弱围岩、坍方或完整性差的地质情况,更易产生超挖。　　2.2钻孔设备及钻孔深度影响分析。　　无论是人工手持风钻,还是凿岩台车钻孔,由于自动化程度低,必然影响到凿岩定位及钻进精度,使得周边眼有一定外插斜率而产生向外或向上的超挖偏差,钻孔越深、外插角越大、自动化程度越低

5、,超挖量越大。如钻孔为3m,外插角为0°～3°,保持始点不能有欠挖,则钻孔前端需超挖0.16m,平均超挖值为0.08cm,超挖形态如图1锯状形。这也是规范建议深孔爆破深度取3～3.5m的原因之一。(见图1)　　2.3钻眼精度影响分析。　　钻眼精度是整个钻爆技术的首要环节,主要取决于设备外插角大小、开眼偏差、方向偏差、钻杆弯曲造成的误差、钻孔技术、台车就位正确性及台车钻臂推进器的水平性等。　　2.3.1开眼偏差；　　开眼偏差即开眼中心与设计孔位中心间的偏差,开眼偏差多半是引起欠挖的主要因素。瑞典对质量要求较高的工程为4cm,一般工程最大为

6、10cm,我国《公路隧道施工技术规范》规定炮眼开眼偏差不超过5cm。　　2.3.2方向偏差；　　方向偏斜即开眼方向与隧道设计轴向轮廓线间偏差,方向偏差多半是引起超挖的主要因素。我国《公路隧道施工技术规范》中规定,周边眼外斜率不得大于5cm/m,并根据不同的炮眼深度适当调整斜率,保证眼底不得超出开挖断面轮廓线10cm,最大不得超过15cm。　　2.4爆破控制影响分析。　　实际爆破中,多数是根据经验,难以完全根据隧道地质情况进行爆破设计,从而出现超欠挖现象,尤其在软岩地段爆破施工时,超挖现象更为严重。　　2.4.1炸药品种及装药结构。　　炸

7、药与岩石阻抗不匹配,猛度过大对炮孔壁产生过量破坏;装药结构或线装药密度不合理也常常会造成对炮孔壁的局部或整体超爆破坏。　　2.4.2爆破设计不当。　　周边眼布置及周边眼(E)与内圈眼(减少到2m,可以使平均超挖值减少50%。因此,无论是从超挖值还是从总体综合效应,在选择钻孔深度时要统筹考虑,优化每循环进尺,以获得最佳的施工进度和经济效益。