公路隧道超欠挖原因分析及控制处理措施

6公路隧道超挖和欠挖的原因分析、控制及处理措施公路隧道超挖和欠挖的原因分析、控制及处理措施许超在公路隧道施工中，控制隧道的超挖和欠挖对提高质量和节约成本具有重要作用。以新建何大高速公路大蒲寨河至沙子河设计段白水滩隧道为例，分析了公路隧道超欠挖的原因，探讨了减少或降低隧道超欠挖程度的措施，介绍了隧道超欠挖的控制及后续处理方法。 指出采用“新奥法”技术和加强施工管理是控制隧道超挖和欠挖的关键具体施工方法，即光面爆破和人工处理。关键词：隧道；超挖和欠挖；新奥法光面爆破；人工处理项目概况新建合大高速公路设计段大浦寨河至沙扎河的白水滩隧道设计为双孔分离式隧道，设计行车速度为80 km/h隧道围岩类型范围从三级到五级不等，四级和五级所占比例较大。钻爆法由于成本低、灵活性大，几乎适用于各种岩石的开挖。这条隧道是通过钻孔和爆破建造的。我参与了新建合大高速公路设计段大浦寨河至沙扎河白水滩隧道的施工。根据隧道的实际施工经验，我对隧道的超挖和欠挖有以下认识：在隧道施工中，隧道不可避免地会超挖或欠挖。一般来说，超挖意味着实际开挖剖面大于设计开挖剖面，而欠挖意味着实际开挖剖面小于设计开挖剖面。岩石隧道采用钻爆法施工。超挖和欠挖不可避免，对隧道施工质量有重要影响，主要表现在以下几个方面：对于超挖，首先，它会导致更多的矿渣被运输。其次，如果不处理或处理不当，初期支护后会出现空洞，在围岩松动或沉降的情况下，初期支护很容易被挤垮，对衬砌前的施工安全极为不利。第三，如果超挖太大，靠近岩石表面进行支护，会增加初期支护甚至二次衬砌的混凝土量，增加成本。最后，严重的超挖和欠挖也会对隧道洞室的稳定性产生一定的影响。对于欠挖，如果不进行处理，二次衬砌混凝土的厚度将首先减小，这将大大削弱二次衬砌的作用，不能发挥其应有的作用。第二，拆除会造成劳动力和材料的过度消耗，如果处理欠挖，更容易形成较大的超挖。第三，如果二次衬砌的轮廓被私下缩减以增加衬砌混凝土的厚度，从而导致其侵入极限，这在隧道施工中被明确禁止。2影响隧道超挖和欠挖的因素2.1钻孔精度影响分析钻孔工艺对隧道超挖和欠挖的影响主要是外推角、洞口位置E和周边炮孔钻孔深度L，它们与超挖和欠挖高度H的关系如下：h=e Ltan(/2) (2-1)对于公式(2-1)的表面，h随着外推角度和钻孔深度l的增加而增加。2.1.1外推角度和钻孔深度l和L主要取决于司钻的操作水平和所用钻机的某些性能。一般来说，钻机有一个外缘高度。为了确保后续开挖中的正常钻孔，必须有超挖高度hd(即超挖控制下限)。钻孔所需的最小平均超挖约为7厘米。这样，如果L=3m，外推角=4.55；如果L=5m，=2.65。显然，很难达到一般人工操作的有限水平。2.1.2每炸药与岩石的阻抗不匹配，过大的力会对炮孔壁造成过大的损伤。不合理的装药结构或线状装药密度往往会对孔壁造成局部或整体的过爆破坏。2.2.2爆破设计不当周边眼的布置以及周边眼(E)和内环眼(W)之间的相对距离(E/W)如果距离大，可能导致底切，如果距离小，可能导致超挖。同时，与控制爆破相比，普通爆破具有较大的超挖率。2.3施工作业的影响分析施工作业引起的超挖和欠挖主要表现为：无等高线、等高线不准确、等高线和钻孔位置错误；放样中心线和标高与设计值的偏差；司钻不熟练或不认真；钻孔定位或钻孔角度偏差控制不好；少钻井，擅自缩短钻井时间，减少钻井深度；使用过多的电荷；手持风钻钻孔时，工作平台的高度不够高，使钻孔向上偏斜过大等。2.4围岩类型的影响分析地质是客观条件，是确定爆破参数的基本依据。岩石岩性(主要包括岩石的物理力学特征)和岩石结构(主要包括岩石的成因演化过程特征，如节理和裂隙等。)对隧道施工中的超欠挖有很大影响。根据相关研究，如果隧道方向垂直于岩层方向，岩石将整体破碎，超挖高达16%；但当平行岩层走向时，可能达到40%。在软弱围岩、坍塌或地质条件较差的情况下，超挖更容易发生。2.5施工管理的影响分析从以上诸多因素的分析可以看出，在隧道工程中，除了地质、设备结构等客观因素外，其余都可以由人们的主观能动性随意控制或改变。这种随机控制或改变的前提在于对技术的严肃性和施工的准确性的重视。两者的优劣影响着施工管理的水平。3控制超挖和欠挖的措施3.1实施“新奥法”技术，改变“宁欠不欠”的传统观念“新奥法”的“控制爆破、及时支护、监控量测”等基本原则直接关系到隧道超欠挖的控制。控制爆破是隧道超欠挖控制的关键。它不仅提高了钻孔质量，减少了成孔误差，提高了隧道开挖轮廓线的形成质量，而且基本消除了爆破对围岩弯曲损伤的影响。“适时支护”可以尽早封闭围岩，避免隧道围岩应力过度释放，从而避免隧道围岩合理坍塌，形成过度超挖。同时，在实地建设中，我们要改变传统的“总比没有好”的观念，树立“少于没有，少于没有”的观念。在规范允许的范围内，应允许一定程度的底切，以避免开挖轮廓线不必要的扩大，减少超挖。3.2优化每个循环的进尺，合理确定射孔深度射孔深度的确定主要受隧道地质条件、施工组织能力、单循环作业时间、装碴机械及能力、施工工期及进度要求等因素的制约。深孔钻爆可以取得较好的施工进度，但受钻孔倾斜率的影响，钻孔利用率降低，炸药消耗量增加，循环时间延长，超挖值也增加；减小孔深可以减少外推角引起的超挖。如果孔深从4m减少到2m，平均超挖值可减少50%。因此，无论是从超挖值还是从整体综合效果来看，在选择钻孔深度时都要综合考虑，并对每个循环进尺进行优化，以获得最佳的施工进度和经济效益。3.3提高装药质量和爆破技术测量是控制超欠挖的基础，提高测量精度和画线精度是控制隧道超欠挖的重要措施。在施工过程中，尽可能采用高精度的仪器和先进的测量方法，经常调试检查仪器，在隧道面上划出开挖轮廓线，即设计轮廓线，以减少或取消预留和放线误差，减少人工超挖现象。设置和设置精确的对准是确保周围眼睛良好放置的基础。同时，初期支护完成后，应及时进行断面扫描，为下一步开挖和架设提供数据参考。3.5加强人员培训，提高钻孔精度提高钻孔精度是防止超挖和欠挖的最重要措施。为了将超挖和欠挖值限制在最低限度，有必要加强对钻机的培训，使其能够掌握钻井技术，并按照操作规程、设计要求和布置的孔位进行钻孔，以确保规定的孔位、孔深、倾斜度等。为了保证钻臂推进器的水平和均匀适当的推力，在用小车钻孔时，必须固定人、钻头和眼。同时，要严格检查监督工序，坚持按图检查验收，坚决打击不合格，提高整体劳动效率和管理水平。3.6增强管理人员的科学意识，建立严格的施工管理制度项目综合评价的基本标准包括工程数量与总工时的最小比值、总人工和材料消耗的最小指标、质量好、无安全事故。因此，管理人员必须树立科学的观点，加强施工管理，从措施上加强对施工质量的监督和质量检查，组织上严格认真，行动上协调一致。对于测量、钻孔和爆破设计，应采取措施，制定详细的操作规程、制度和检查方法，以实施所有工作。只有这样才能控制隧道超挖，降低施工成本。4 .应对过度挖掘和挖掘不足的措施以白水滩为例，由于隧道渗水严重，原设计的三级围岩强度较高。然而，由于围岩中存在竖向节理，整体性较差，隧道开挖过程中超挖和欠挖现象尤为严重。巨大的石头经常在施工过程中掉落。为确保施工安全，在围岩不变的情况下增加了钢架，初期支护采用四级围岩支护。根据实际施工中处理超挖和欠挖的经验，作如下讨论。4.1过度兴奋治疗在该隧道段掘进过程中，超挖程度从0 cm到80 cm不等，根据不同的超挖程度采取相应的处理措施。当隧道超挖超过10厘米时，先在其部分喷素混凝土，然后根据超挖程度决定是否增加钢架或钢筋网。4.1.1增加一个特殊的钢架超挖部分超过30cm(单位钢架间距面积1m2)时，应按四级围岩初期支护进行钢架加工搭设，然后在超挖部分加设异形钢架，并加设钢网。采用砂浆锚杆(长度可为系统锚杆设计长度的1/2)将异形钢架锚固在超挖位置，同时将异形钢架两端焊接在主钢架上，并立即喷射纤维混凝土形成稳定的整体，防止处理位置无应力点。示意图如图1所示。图1增加异形钢支撑示意图1-初始喷射混凝土；2-主钢架(格栅钢架)；3-空心锚杆；4-特殊钢架(I10工字钢)；5-附加锚杆；6-附加钢网；7-钢丝网4.1.2增加钢架网超挖深度1030cm对于小面积和轻微超挖部分(小于30cm)，可根据围岩情况对欠挖部分进行处理。一般来说，当围岩较软(类围岩)时，可以用挖掘机直接挖出来。当围岩较硬时(三、四级围岩)，可采用人工钻孔形成“破碎”状态，并采用机械辅助消除。初期支护形成后，在监测过程中，发现沉降变形影响二次衬砌施工标准，应进行处理。4.2.3手动凿刻局部轻微变形(5厘米)时，可根据情况人工凿除初期支护混凝土，但不能拆除初期支护钢架或钢筋网。4.2.4返工当发现开挖下大面积严重变形(5cm)时，可对开挖下部分进行返工，以保证二次衬砌混凝土厚度，防止衬砌断面侵入极限。结论防止或减少隧道的超挖和欠挖是所有隧道工人的共识。除了