隧道超欠挖规范（精选3篇）
一、目的
为了有效控制施工中隧道开挖超挖量大，成型的不利局面，提高隧道开挖成型质量，降低施工成本，明确责任，落实到人。
二、编制依据
根据《铁路隧道工程施工质量验收标准》、《铁路隧道施工规范》及现场实际情况，经研究决定，特制定有关隧道超欠挖管理办法。
三、成立隧道超欠挖管理领导小组。成员由队长、技术负责人、财务等相关人员组成。组长： 组员：
四、控制内容
1、隧道开挖钻孔、装药、成型效果。
2、开挖测量中线、标高、周边轮廓线偏差。
3、仰拱开挖尺寸。
五、控制标准
1、根据岩石的类别、硬软情况，确定周边眼的间距。极硬岩控制在0.55～0.70m，硬岩控制在0.40～0.65m，软岩控制在0.33～0.50m，眼距允许偏差为5cm，眼底不应超开挖断面轮廓线10cm，装药量根据开挖爆破效果进行调整。由指导施钻人（或测量组）画出周边眼的间距，用红铅油画出炮眼位置。施钻人员按测量组划线位置施钻。
2、钻眼，周边眼严格控制外插角，一般开挖进尺在3米以内，外插角斜率控制在0.5以内，即两茬炮之间接茬处的错台不得大于10～15cm；进尺大于3米时，外插角斜率应控制在0.5～0.3以内，即两茬炮之间接茬处的错台不得大于15～9cm；外插角的方向应与该点轮廓线的法线方向一致，钻眼时要求眼药打直、打平、打到同一个垂直面。
3、隧道不应欠挖，特别注意拱顶、拱墙、墙脚以上1m内断面严禁欠挖。
4、仰拱开挖不应欠挖，平均线型超挖控制在5cm以内。
5、掌子面测量划线中线允许偏差5mm，标高允许偏差1cm，轮廓线允许偏差3cm。
六、超欠挖奖罚办法
1、隧道开挖每循环进行考核。由测量组做开挖断面，与技术交底开挖断面进行比较，计算出线性超挖量，并用红铅油标出超挖部位，上报工地主管领导。根据开挖断面检查表对开挖班进行奖罚，奖金由开挖班人员分配，罚款由超挖部位施钻人员承担，若罚款分不下去由开挖班负责人承担。
2、仰拱每组进行考核，领工员现场指挥开挖，由技术人员验收时，做开挖断面，并与交底开挖断面进行比较，计算出超挖量，据此对领工员、挖掘机司机进行奖罚，奖罚金额由挖掘机司机、领工员各一半，若罚款无法执行，由现场领工员承担。
3、测量组每循环中线、标高、轮廓线由质检人员复核，检查是否超出允许偏差范围，据此对测量人员进行奖罚，奖金由测量组按比例分配，罚款按责任比重承担，罚款分不下去，由测量组负责人承担。
4、奖（罚）单由——开具，并附断面检查表及工程照片，上报技术负责人核实和项目经理审批后生效。
5、奖（罚）金额每周兑现，奖罚分配名单由责任人编制，报项目经理审批后报财务。奖罚差额，奖励每周支付，罚款累计到下一周直至月末，若月末差额为罚款，罚款按分配名单从当月个人工资中扣除。
6、隧道开挖断面欠挖值应符合质量验收标准要求，欠挖部分开挖班自行处理，所发生费用全部由开挖班承担。
七、奖罚标准
开挖班每循环奖罚150元，但对定位施钻者超挖超限者不在奖励内，由工区考核。测量组每开挖循环奖罚20元，仰拱开挖每组奖罚20元。
八、本办法自公布之日起执行
附件：开挖断面检查表
项目负责人：
开挖负责人：
****年**月**日
各项施工技术在隧道施工过程中不断日益成熟, 但是对超欠挖的控制, 始终是现场技术人员进行控制的重难点之一。在开挖过程中, 由于爆破所产生的超欠挖是普遍存在的, 超挖过多, 不仅因出渣量和衬砌量增多而提高工程造价, 而且由于局部超挖会产生应力集中问题, 影响围岩稳定性;而欠挖则直接影响到衬砌厚度, 对工程质量和安全产生隐患, 处理起来费时、费力、费物。所以必须要控制好超欠挖, 为围岩稳定和安全支护创造良好条件。
1 工程概况
某公路隧道, 为左右分离式双洞长隧道。其右线里程桩号为YK576+794~YK578+522, 总长1728m;左线里程桩号为ZK676+808~ZK578+732, 全长1924m。隧道设置3处人行横洞, 2处车行横洞, 2处紧急停车带。隧道区属于构造侵蚀低山丘陵地貌, 隧址区海拔1000m~1200m, 相对高差多小于200m, 地质复杂, 围岩繁杂多变, 施工过程控制较难, 施工难度大。
隧道围岩等级划分:上行洞Ⅴ级围岩788m, 断面开挖面积101.1m2、Ⅳ级围岩340m, 断面开挖面积98.81m2、Ⅲ级围岩共600m, 断面开挖面积82.1m2;下行洞Ⅴ级围岩734m, Ⅳ级围岩550m, Ⅲ级围岩640m。根据不同的围岩级别采用不同的开挖方法:Ⅲ级围岩采用全断面光面爆破法施工、Ⅳ级围岩采用两台阶法施工、Ⅴ级围岩采用三台阶七步流水法施工。鉴于该隧道地质条件的复杂性和开挖方法的多样性, 开挖质量对于隧道整体施工质量就显得尤为重要。
2 超欠挖规定及对隧道的影响
当石质坚硬完整且岩石抗压强度大于30MPa并确认不影响衬砌结构稳定和强度时, 允许岩石个别凸出部分 (每1m2不大于0.1m2) 凸入衬砌断面, 锚喷支护时凸入不大于30mm, 衬砌时不大于50mm, 拱脚、墙脚以上1m内严禁超挖。在进行工程质量检验和评定时, 必须符合以上规定。
根据近年来所施工的隧道进行统计分析可知, 在采用钻爆法施工的隧道中, 平均超挖在38.6cm, 最大超挖达到80cm, 爆破控制得好的隧道, 超欠挖也在15~25cm之间。施工单位往往对超欠挖不够重视, 很容易超出规范要求, 最后增加了隧道施工成本, 影响了施工进度, 给隧道施工安全和质量也造成了影响。
从现场资料看, 各类围岩普遍超挖。超挖加剧了对围岩的扰动、破坏, 使围岩物理力学性能下降, 严重的超挖, 更易引起围岩掉块甚至塌方, 给后续工作带来极大的影响。
超挖导致用于开挖的炸药、雷管量增大, 机械使用台班增加, 出碴也会遇到更大的消耗和困难, 衬砌面虽然允许超挖处理过程中加入少量浆砌片石, 但是如果不能按规范认真执行又将给成型后的隧道带来隐患。故超挖不仅带来结构上的隐患, 而且严重影响经济效益, 极易引起亏损并且对工期也造成严重影响。
3 超欠挖产生的原因
3.1 围岩地质条件
在地下隧洞的开挖过程中, 不可避免地存在超欠挖现象, 岩体的地质特征是造成超欠挖的主要因素之一。围岩地质条件是很难随着人为条件而物质转移的, 所以在理论上是无法改变这样的现状的, 围岩地质主要指围岩的节理、裂隙、水等非主观因素。由于围岩存在明显的节理、裂隙、软弱夹层、溶洞等, 爆破后岩体不沿周边炮孔的轮廓线破坏, 所以造成很难控制爆破后的岩体, 而岩体极有可能沿这些结构面或软弱面破坏, 形成主观上很难控制的超欠挖。
3.2 测量放线
控制好开挖轮廓线的精度是测量放线的首要任务, 也是控制超欠挖的一个重要因素。由于隧道内能见度有限, 测量放线人员进入隧道内测量, 前后视点照准困难, 导致误差。同时掌子面凹凸不平, 画轮廓线时容易出现偏离。可以说这种技术问题在测量放线过程中是难以避免的, 毕竟在这过程中面对的实际问题过多, 同时掌子面开挖轮廓线的放样精度直接影响到爆破效果, 因为周边孔的孔位是定位在放样的轮廓线上的, 轮廓线产生偏差, 孔位自然会产生偏差, 因而造成隧道超欠挖。
3.3 钻孔精度
钻孔精度是整个钻爆法施工的首要环节。由于工作面是一个不平整的岩石面, 部分钻孔位置不容易在指定孔位定位, 有的钻孔位置岩石破碎、夹泥, 容易出现夹钻或塌孔等情况, 只有在指定孔位附近再行补孔, 加之各种人为因素, 导致孔位存在或大或小的偏差。而孔位的偏差对于爆破精度是有着决定性影响的, 可以说是牵一发而动全身, 同时部分钻工只考虑开孔容易、操作方便而不在指定孔位钻孔, 特别是周边孔距控制不当, 或钻杆的外插角控制不好, 容易导致超欠挖严重, 这些情形多出现在拱顶、腰线和边墙底部等部位。
3.4 爆破技术
产生超欠挖的另一主要原因是爆破设计参数选择不当。其中包括:
(1) 掏槽方式不合理, 会直接影响掏槽爆破效果, 由于没有爆出足够的临空面, 影响其他孔的爆破效果。
(2) 周边炮孔间距不合理, 孔距过大容易造成欠挖。
(3) 周边孔的装药结构和药量控制不当, 如果单孔药量过大的话, 容易造成超挖。
(4) 起爆网络的设计和连接。
3.5 现场管理
不管在任何的工程领域之中, 现场的管理工作是否到位都决定着工程的质量, 所以说, 在控制隧道超欠挖中, 建立一个比较完善、统一的质量保证体系的同时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的。爆破作业现场管理主要指人员安排、作业组织、技术交底与指导、质量检测、信息反馈、经验总结及相应的规章和技术标准的制定等。切记管理的目的是为了更好地完成爆破工作以及控制超欠挖现象, 而不是赏罚的措施。
4 控制措施
针对以上问题所占频率, 特制定如下措施:
4.1 根据围岩地质条件和爆破效果, 进行爆破参数调整
围岩地质条件是客观存在的也是多变的, 而因为其是确定爆破参数的主要依据之一, 所以要及时准确地去根据数据来做出参数的调整。在隧道施工中, 围岩地质条件是不断变化的, 时常有软弱夹层、溶洞等不良地质情况出现, 这也造成了地质的不稳定并增长了超欠挖情况。在开挖过程中, 随着围岩节理裂隙的变化, 钻孔位置和角度、周边孔的参数等也应进行相应的调整。
4.2 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途径之一。钻孔应严格按照爆破方案进行, 掏槽孔根据爆破方案采取一定的倾角。但在实际施工中, 由于受钻孔机械或人为的影响, 或多或少的会形成一定的外插角, 这就使得爆破容易出现误差从而造成超欠挖的情况发生, 在这方面应该尽量提高钻孔机械的稳定性, 虽然说人为和机械的误差是难免的, 但提高精度尽量规避还是有可能的。
4.3 提高测量放线精度
控制超欠挖主要是控制好开挖轮廓线的精度, 尽量减小其误差。在进行测量放样前应首先熟悉设计文件, 掌握设计开挖断面各部位的尺寸, 同时考虑预留沉落量和变形量, 应该尽量提高器械的稳定性从而减小误差。
4.4 采用合理爆破技术
爆破技术主要指爆破方法、爆破参数、爆破器材和装药方法等, 采取不同的爆破方法、爆破参数、爆破器材和装药方法均对爆破超欠挖产生不同程度的影响。通过对普通爆破效果和光面爆破效果进行比较发现, 光面爆破明显优于普通爆破。光面爆破能最大限度地使开挖面符合设计轮廓线, 同时减轻对围岩的扰动。按“新奥法”原则施工, 实行光面爆破或预裂爆破等控制爆破措施是控制超欠挖的有效方法。
5 结语
综上所述可以看出, 超欠挖的现象在隧道工程中是无法避免的, 但是通过本隧道施工过程, 可以看到通过合理的方法可以减小超欠挖所带来的影响。同时加强现场管理能力, 从而把超欠挖的现象以及影响减到最小, 同时使得施工效率更高且更安全。减少工程的成本, 为企业争取最大的经济效益。
摘要：隧道的施工技术、工艺和管理水平随着科学技术及工程建设的快速发展已不断提高和完善, 但隧道工程施工中仍存在一些问题, 比如隧道工程面临的最大难题就是超欠挖的问题。超欠挖对工程的成本有着极大的影响, 所以如何能够减少超欠挖为工程带来的损失从而为隧道工程节约成本并带来更高的稳定性才是应该研究的问题。
关键词：超挖,欠挖,隧道,控制
参考文献
[1]邓显平.隧道超欠挖的影响因素及控制途径[J].公路交通科技, 2009.
[2]刘冬, 高文学, 刘明高.隧道超欠挖成因及其控制技术[J].地下空间与工程学报, 2007 (3) .
超欠挖即以隧道设计开挖轮廓为基准线,将实际开挖获得的轮廓线与基准线比较,基准线以外部分称为超挖,基准线以内部分称为欠挖,与基准线重合部分为零超欠挖。
山岭隧道爆破施工过程中,超挖和欠挖是不可避免的,此现象不仅以前存在,现在存在,以后还将会长期存在。近几年,各单位在如何做好超欠挖控制方面采取了很多措施并做了大量的工作,取得了一定的效果,但随着施工规模的扩张,现场管理和作业人员的认识和水平问题,控制水平又有反弹。
鉴于控制和减少超欠挖,以及超欠挖对隧道的安全、质量、进度和成本的影响关系重大,本文就超欠挖原因、危害和采取的措施进行归纳总结,以共享提高。
1 超欠挖原因分析
1.1 认识不足
根据隧道质量评定标准,凡隧道出现初衬厚度超过一定范围该分项为不合格产品,凡隧道二衬厚度不满足设计要求的评为不合格:1)交不了工;2)影响进度;3)因返工造成大量的人力、物力的损失,甚至可能在处理超欠挖时引发塌方造成人员伤亡和财产损失;4)给后期运营带来安全隐患。要充分认识超欠挖后果的严重性,并只有在认识到位的基础上才能对超欠挖采取有效的控制措施和手段。
1.2 地质原因
主要指围岩的节理、裂隙等非主观因素的影响。由于围岩存在明显的节理、裂隙、软弱夹层、溶洞等,爆破后围岩不沿周边炮孔的切割线破坏,而极有可能沿这些结构面或软弱面破坏,形成主观很难控制的超欠挖。通常这种情况的出现,一方面可能由于自身能力所限,不能及早发现或者认识不充分,未采取有效的预防和加固措施进行;另一方面监测不及时或不真实,造成发现问题不及时。
1.3测量放样
首先,控制点不正确造成放样错误,其结果形成超欠挖;其次测量操作失误也是引起超欠挖的因素,而且一旦出现一次操作失误,其下一循环在前一个循环欠挖未处理之前很难保证不出现欠挖。
1.4 爆破技术
目前山岭隧道基本上都采用的是新奥法,要求采用光爆技术或者预裂爆破进行控制超欠挖。但由于预裂爆破技术还处于摸索阶段,并未形成完整的理论和得到推广;光面爆破在国内全面推广,但爆破参数的选择不确定性大,目前大多采用经验法来进行参数的确定。缺乏专业爆破技术人员也是造成超欠挖难于控制的因素。
1.5 断面检测
主要针对洞身开挖断面检查和二次衬砌前断面检测。开挖后未对每循环进尺进行断面检查,或敷衍了事。对发现的超欠挖部分处理不及时或放任不管。不按规定频率进行认真抽查,甚至不检查,对填写的内业资料都是闭门造车。缺乏施工经验,不能有效观察超欠挖的存在,未能及时安排进行复核和处理。
1.6 超前支护施工质量差
进行超前支护可以有效保证施工安全,也可减少超挖。但现在在施工超前支护时大多难于保证其施工质量,如钢管间距不均,角度控制差,注浆不饱满等,故难以控制超欠挖。同时隧道开挖后,没有及时初喷,导致围岩暴露时间过长,掉块和脱落影响超挖的控制。
2 超欠挖对隧道施工的影响
2.1 安全影响
隧道超欠挖控制较好时,线条直顺美观,断面圆顺,极少产生应力集中,可避免不必要的变形和塌方;爆破震动控制良好,对围岩松动圈较小,产生变形和坍塌的几率小;设计和实施支护达到要求,可控制变形,避免二次剥皮和返工。在此基础上,可确保施工安全和企业的信誉。一旦控制不利,可能在处理超欠挖时引发塌方造成人员伤亡和财产损失,并给后期运营带来安全隐患。
2.2 质量影响
根据隧道质量评定标准,凡隧道出现初衬厚度超过一定范围该分项为不合格产品,凡隧道二衬厚度不满足设计要求的评为不合格;超欠挖还会影响喷混凝土、二次衬砌混凝土、排水、壁面美观等,甚至无法交工。其对施工企业的信誉和个人的收入影响较大。
2.3 进度影响
超挖造成开挖时间长,出碴时间长,支护时间长,甚至出现衬砌时间长,施工进度难以保障;或因控制不力造成返工,进而投入大量的人力、物力处理,影响工程整体竣工。欠挖的二次处理,不仅会造成新的超挖和支护,还会对后部工序的作业时间造成影响,对整体进展不利。同时可能造成开挖快,后续施工进度跟不上,导致步距不合理,出现工序停工和窝工的现象。
2.4 成本和效益影响
超挖对隧道成本的影响主要是增加支护和衬砌的成本,相对而言超挖对岩石开挖成本的影响则较小。现在督导隧道施工中,均需要进行开挖和支护,如每米隧道多超挖1m岩石,就开挖成本,增加的费用很少或者不增加,但是由此就要造成增加1m支护和衬砌混凝土回填的工程量,故超挖对隧道成本的影响是非常大的。就超欠挖而言,超挖对隧道成本的直接影响大于欠挖。但决不意味着欠挖可以忽视,在一定条件下,如果没有其他辅助设施消除欠挖,而是用钻孔补爆的方法来消除,则欠挖预示着产生更大的超挖。因为钻孔爆破处理欠挖往往会爆下比欠挖量多几倍的岩石,从而造成人工、材料的超额消耗,浪费更大。
3 控制超欠挖采取的措施
3.1 技术措施
3.1.1 提高钻孔质量
爆破设计完成后,钻孔成为超欠挖控制的关键工序。钻眼在按设计眼位开孔的同时,还必须掌握好钻眼方向和眼深的精度。但由于受钻孔设备和钻孔技术的限制,钻孔方向、炮眼深度很难达到光爆要求,因此钻眼时要注意:周边眼开眼位置一般应使炮眼中心线落在轮廓线上,钻眼的斜率要根据孔深来调整,应保证周边眼眼底在开挖轮廓线外5cm左右为宜;如果工作面不平整,应按实际情况调整炮眼深度及装药量,力求所有炮孔孔底落在同一个平面上;所有周边眼应保证同一个倾斜角度。
3.1.2 控制周边眼装药量
控制周边眼装药量是控制隧道超欠挖的一项重要技术措施。周边眼的装药量与岩石的物理力学性质、节理发育程度、炸药品种等因素有关,因此,应提前探测开挖进工作面所穿过岩石的性质、破碎程度,根据实际要求选择合适的孔间距、光爆层厚度和炸药品种,应用这些参数确定最佳的装药量。
3.1.3 采用合理的装药结构
目前光面爆破的装药结构主要有径向不耦合装药、单段空气柱装药、多段空气柱间隔装药和其他特殊异性装药结构。在隧道掘进光面爆破中,应根据工作面的岩性、炸药品种、炮眼深度和方向,选择既保证能获得良好光面爆破效果,又便于操作,易于实现的光面爆破装药结构因此对于水平眼浅眼掘进爆破宜采用炸药装于炮孔底部的单空气柱装药结构;对于水平眼深眼掘进爆破宜采用炸药装于炮孔中部,装药里外预留空气柱的装药结构;对于垂直炮眼,由于不易实现空气柱或水柱装药结构,可以在装药底部或上部放置一根细长木条,作缓冲层的空气柱或水柱装药结构,均可以取得良好的光面爆破效果,将超欠挖都控制在规定的范围内。
3.2 制度措施
严格按照监理程序要求检查、严格按照批准的方案进行实施。
加强奖罚制度,强化内部管理:技术水平的提高是减少超欠挖的前提和最基本的措施。但工人工资收入没有与掘进质量、材料消耗等挂钩的单位,超欠挖严重而工人工资收入与之挂钩的班组,隧道成型质量好,超欠挖也基本上控制在规定范围内。因此各项目应制定和实施相应的奖罚条例,对控制好的应重奖,对控制不好或者差的应对相应责任人重罚直至清场。事实证明,实行有效可行的管理措施,各项技术措施才能得以实施,它是控制超欠挖的关键。
3.3 人员措施
首先对有经验的司钻工控制周边眼,并尽可能长期固定;对新进场的人员必须进行理论培训和现场不少于10d的跟班实习,然后再进行综合培训后经考核合格可正式施钻。考核时根据施作水平采取不同的待遇,稳定和留住人员。对各司钻岗位人员进行定岗,并与效益工资挂钩,采取奖惩措施,提高责任心和施作水平等。
3.4 加大执行力
制度完善、交底和方案完成、人员配置到位,需要有专人负责落实各项措施的具体落实到位情况,并严格执行各种考核和激励制度,才能彻底扭转不利的局面,使超欠挖逐步得到有效的控制,并取得好的效果。
4 结语
1)隧道开挖施工中要积极运用测量新技术,加强对测量放线的控制,避免在放线时造成隐形的超欠挖。
2)重视并采取专人负责对隧道开挖技术的统计,及时进行经验总结,要根据不同的地质条件反馈的信息,及时调整爆破参数。
3)在满足技术经济要求的情况下,钻爆机械设备的改造和测量设备的选择至关重要,不能只考虑前期投资的大小而忽视工程的最终成本。
4)应杜绝施工中只重视掘进速度,忽视开挖质量的思想和认识,意识到超欠挖控制的好坏直接影响工程总体效益。
5)措施和办法:关键在落实,落实到位,一定能够取得好的效果综合管理水平也会提升。
参考文献
[1]TB 10204-2002,铁路隧道施工规范[S].
[2]TZ 214-2005,客运专线铁路隧道施工技术指南[S].
[3]关宝树.隧道施工要点集[M].北京:人民交通出版社,2003.
