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1、.,隧道施工超欠挖控制交流资料,中铁二局昆明绕城高速公路东南段B4工区,中国中铁二局,.,目录,前言,工程概况,超欠挖的影响因素理论分析,三家村隧道控制超欠挖采取的措施,三家村隧道超欠挖情况,建议,.,一、前言,在钻爆法施工的隧道工程中，隧道的超挖或者欠挖是不可避免的。隧道超欠挖不仅直接影响到了施工进度、安全质量，还会让开挖费用增加，更重要的是由此造成了过量超填混凝土的费用。超挖在实际施工中由于重视不够或方法不当，以至于在施工过程中会不知不觉地提高工程成本，从而也减少了应得的利润。就超欠挖而言，超挖对隧道成本的影响远大于欠挖。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
2、，而是用钻孔补炮的方法消除，则欠挖预示着更大的超挖。因为钻孔补炮往往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。,.,一、前言,根据公路隧道施工技术规范JTG F60-2009中对超欠挖控制的规定：1、拱脚、墙脚以上1m范围内断面严禁欠挖。2、应尽量减少超挖，不同围岩地质条件下的允许超挖值规定见下表。,.,二、工程概况,（一）总体概况三家村隧道左幅长度为3155m；右幅长度为3176.8m。设计为三车道分离式隧道，最大开挖断面约160（级围岩）。五公司负责出口段施工，右幅长2302m、左幅长2267m，隧道所在路段纵坡为-2.759%，隧道最大埋深约128m，洞口左幅为浅埋偏压明洞
3、段、右幅为明洞段，隧道主要以、级围岩为主，目前洞口V级围岩段（左洞仅35m、右洞75m）已全部完成。目前隧道左幅累计开挖264米，右幅累计开挖434米。,.,二、工程概况,（二）水文地质隧道区属低中山构造剥蚀、溶蚀地貌单元，地质作用以构造剥蚀、溶蚀作用为主，地形切割较深、起伏较大。隧区基岩裸露，岩体主要构成为白云岩。其中洞口V级围岩地段围岩由褐灰、褐黄色硬塑状粉质粘土、黄褐色、褐灰色强风化白云岩组成。白云岩节理裂隙很发育，岩体很破碎，呈角砾、碎石状，岩层产状13215；洞身级围岩地段围岩岩性为黄褐色、灰白色白云岩，岩石呈强风化状，细晶结构，中厚层状构造，节理裂隙发育，岩体破碎，呈碎石状；洞身级
4、围岩地段围岩岩性为黄褐色、灰白色白云岩，岩石以中风化为主，局部呈强风化，细晶结构，中厚层状构造，节理裂隙较发育，岩体较破碎，呈碎块状，局部呈碎石状。隧道区域地形切割较强烈，地面坡度较陡，地表水不发育，地表水主要分布于隧道左侧沟谷的流水，为季节性流水。地下水类型为基岩岩溶裂隙水，富水性中等强，埋深较深，施工中可能遇到一定量的基岩裂隙水。设计地勘资料反应地下水文位线高于隧道顶，但目前项目所在地为干旱季节，隧道内无水。,.,二、工程概况,（三）设计概况V级围岩：开挖断面160.3；初支采用25mm中空注浆锚杆L=350cm，间距100cm60cm；采用C25喷射混凝土厚29cm，8mm双层钢筋网15
5、cm15cm；I22b钢拱架间距60cm；预留变形量15cm，C35防水钢筋混凝土衬砌厚度60cm。IV级围岩：开挖断面156.1；初支采用25mm中空注浆锚杆L=350cm，间距100cm80cm；采用C25喷射混凝土厚25cm，8mm双层钢筋网15cm15cm；I18钢拱架间距80cm；预留变形量12cm，C35防水钢筋混凝土衬砌厚度55cm。,V级衬砌断面,级衬砌断面,.,二、工程概况,（四）隧道开挖方法三家村隧道洞身段开挖全部采用台阶法施工，其中级围岩用四台阶法，IV围岩采用三台阶法。V级围岩（四台阶分部开挖法）：第一个台阶高度为3m，第二个台阶高度3.9m，第一个台阶预留长度为3m，
6、其余台阶长度不超过15m，以保证掌子面距初支封闭成环距离不大于35m。四台阶法每次循环开挖进尺为0.60.8m，开挖后及时施作喷、网、锚、钢拱架等联合初期支护,V级围岩四台阶法,.,二、工程概况,（四）隧道开挖方法级围岩三台阶法：开挖方法采用三台阶法施工，台阶长度为20m，可根据实际情况适当加长。每次循环开挖进尺不超过2.5m，开挖后及时施作喷、网、锚、钢拱架等联合初期支护。,级围岩四台阶法,.,二、工程概况,（五）爆破设计（爆破方案参数）1、炮眼布置掏槽眼采用直眼掏槽，辅助眼交错均匀布置在掏槽眼和周边眼之间，并垂直于开挖面。周边眼沿开挖轮廓线布置，允许适当调整，以3%的斜率外插，眼底不超过开
7、挖断面轮廓线10cm，最大不超过15cm。炮眼直径：42mm。炮眼深度：根据围岩级别由每次开挖循环进尺确定，IV级围岩每次进尺为1.6m（实际2.4m），III级围岩每次进尺为2.5m。2、爆破器材采用塑料导爆管、导爆索、毫秒雷管起爆系统，雷管采用1至19段毫秒雷管，炸药采用乳化炸药，选用25、32mm两钟规格，其中周边眼使用25mm药卷，其余药卷使用32药卷。3、爆破参数根据本工程隧道实际地质计算，爆破方案中爆破参数如下：,.,三、超欠挖的影响因素理论分析,（一）钻孔精度影响钻孔的偏差是产生超欠挖的主要原因。钻孔偏差一般由以下2部分组成：1）开眼偏差，即开眼中心与设计孔位中心之间的偏差；2）
8、方向偏差，开眼方向与隧道设计轴向轮廓线之间的偏差。实际施工中，周边孔开口位置e有三种情况（如图），其出现机率和差值大小则主要决定于钻孔水平。第一种情况a）不影响超欠挖；在b）的情况时，将使超挖增加一个e值，而第三种情况，将使超挖减小一个e值，而出现欠挖。因而，钻孔时先定位，后钻进，并在掌子面上完整醒目地标出周边孔位线，把e控制在较小范围内（约在3cm）是可能的。,.,三、超欠挖的影响因素理论分析,（一）钻孔精度影响,钻孔精度影响超欠挖示意图,.,三、超欠挖的影响因素理论分析,（二）爆破技术影响分析爆破技术指：爆破方法、爆破方式以及各种爆破参数。1、爆破方法的影响。在下表的统计中可以看出：即使采
9、用控制爆破也仍然有相当数量的隧道超欠挖。但与普通爆破比较，超挖约降低47.3%。爆破方法的比较（数据来源隧道工程施工组织指南）,.,三、超欠挖的影响因素理论分析,（二）爆破技术影响分析2、爆破方式。视开挖方式的不同，爆破方式有：全断面一次爆破、台阶法爆破、导洞先行扩大爆破和预留光面层爆破等方式。通常认为地质条件许可时，全断面一次爆破方式（包括台阶法）有利于减少爆破重复振动、减少工序转换和干扰，便于快速施工。在控制爆破中，主要的技术参数包括：单位岩石炸药消耗量q、周边孔线装药密度g、周边炮孔布置等。合理地解决这些参数之间的配合，对减少超欠挖是至关重要的（爆破参数选取大学教科书、施工指南中均有详细
10、说明）。目前根据掌子面现场实际情况以及前期施工经验，周边眼间距调整为45cm，单位石方炸药用量为0.8kg/m，满足上述理论要求，爆破效果较好。,.,三、超欠挖的影响因素理论分析,（三）爆破器材及装药方法采用合理的爆破器材（雷管和炸药）和装药方法，可以减少由于爆破产生的振动和应力波对围岩的破坏作用，因而有利于减少超欠挖，提高轮廓质量。昆明绕城项目隧道开挖爆破及民爆物品管理委托中铁二局集团新技术爆破公司施工，专业优势明显。,.,三、超欠挖的影响因素理论分析,（四）测量放线控制超欠挖，主要是开挖轮廓线（或周边孔线）的精度要控制好。为此，首先要保证中线和标高的准确。其次是要通过正确的方法来保证轮廓线
11、位置的准确。中线和标高的偏移，将使断面轮廓线向一侧偏移，造成开挖断面一侧超挖、一侧欠挖。通常隧道掌子面都是倾斜的，会引起放线误差。放线精度不好，就会引起断面的超欠挖。因此，应提高放线精度，减少对超欠挖的影响。,澄江隧道出口K94+280实测断面,.,三、超欠挖的影响因素理论分析,（五）地质条件地质条件是客观条件，它是确定爆破参数的基本依据。目前，爆破设计主要是根据经验、类比或现场实验设计。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，或适当调整周边孔的参数。为此可采取如下措施：在施工中，紧跟开挖面对围岩进行观测描述，并对围岩的节理裂隙状
12、态进行预测，据此调整爆破参数和施工方法或采取局部内移炮眼、局部空孔不装药、加密炮眼、局部调整起爆顺序等辅助措施。,.,三、超欠挖的影响因素理论分析,（六）其他方面1、预留沉降量影响按照隧道施工技术规范以及经验，隧道开挖必须预留一定的沉降量。预留沉降量过大，在初期支护稳定后仍然没有达到预期的沉降量，因此会无形的造成“超挖”；相反，预留沉降量不足则会造成“欠挖”。如何正确预留沉降量一方面按照设计和规范要求执行，另一方面则需要更多的施工经验的积累。例如该隧道出口右洞在进洞时，按照设计给出的15cm预留变形量施工，结果在二次衬砌施工前，累积沉降最大7cm，直接导致隧道“超挖”2.8，损失混凝土方量17
13、5m。又如昆明公司施工的澄江隧道出口左洞在进洞时，同样按照15cm预留变形量施工，但由于该隧道地质差，累积沉降最大达33cm，导致隧道“欠挖”，最终采取换拱架、增加二衬钢筋等措施补强，造成了一定的经济损失。,三家村隧道右洞出口段实测断面检测数据,.,三、超欠挖的影响因素理论分析,（六）其他方面隧道掌子面遇到地质条件比较差，围岩风化掉块严重或者填充夹层时，若不能按照设计要求施工超前支护（尤其是注浆）很可能导致掌子面顶部出现局部坍塌，这同样也会导致无形的“超挖”，对于坍塌处则必须按照规范要求填充砂石并注浆加固，对工程的进度以及质量会产生一定影响。,三家村隧道K89+385掌子面顶部夹层,.,四、三
14、家村隧道控制超欠挖采取的措施,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。现场管理与组织是指：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、技术标准等的制定等。管理的目的就是要把众多的因素置于可控的状态，达到爆破设计的基本要求。在三家村隧道的施工过程中，我们采取了如下措施控制超欠挖：,.,四、三家村隧道控制超欠挖采取的措施,（1）根据地质情况以及监控量测数据，及时调整隧道开挖的预留变形量；三家村隧道通过对监控量测数据的分析，调整了目前正在施工的级围岩地段的预留变形量为7cm，目前开挖后实际沉降最大值为5
15、.7cm。（2）在满足技术经济要求的情况下，应优先考虑采取操作简单且精度高、有良好性能的钻孔机械、测量放线仪器、断面检测仪器以及爆破器材等；（3）严格控制断面的测量放线精度，特别是要避免作业班组随意放大或缩小断面的现像；（4）严格控制钻孔精度，重点是控制周边眼的外插角、开口误差以及炮眼在断面分布的均匀性；这项工作纳入领工员和现场技术员每循环检查记录项目，做好钻孔精度的控制。（5）必须严格控制重要爆破作业质量，特别是要控制装药量，并保证正确的起爆顺序；本项目爆破委托中铁二局集团新技术爆破公司施工，专业优势明显。（6）必须做到及时检测和及时反馈；（7）加强隧道超前支护的施工质量，尤其是严格控制注浆
16、质量。,.,五、三家村隧道超欠挖情况,自三家村隧道出口右幅2014年9月30日开工以来，隧道左幅累计开挖264米（K89+495K89+231），右幅累计开挖434米（K89+520K89+086）。在三家村隧道刚开始施工的时间里，2014年4季度的现场开挖断面场测量数据统计如下表：,.,五、三家村隧道超欠挖情况,经过项目经理牵头落实超欠挖控制措施，截止2015年4月份，项目在超欠挖控制中取得了一些效果（目前掌子面为级强风化白云岩），2015年4月份现场测量统计，结果见下表：,.,六、建议,隧道开挖的超欠挖从技术角度上是可以控制在一定范围内的，强化施工管理，重视超欠挖的影响，这是减少超欠挖的根本措施。加强管理，减少钻孔误差，提高钻孔质量，将开挖进尺、光面质量与现场领工员、技术员、测量人员、钻爆人员的工资、奖金挂钩起来，利用行政奖罚来加强职、技术工人的责任感。,.,谢谢大家！,
