宋日輝 張 冰

（山西省水利建筑工程局集團有限公司 山西太原 030006）

1 隧洞超挖控制的意義

遼寧省重點水利工程某隧洞，主洞全長17 km，為無壓隧洞，開挖斷面為圓拱直墻型，開挖尺寸為6.5 m×5.8 m。在隧洞開挖施工過程中，超挖現(xiàn)象不可避免。超挖部分需用混凝土填充，填充混凝土超出設計襯砌混凝土的工程量，一般占襯砌混凝土總量的20%～40%。超填費用高，對隧洞工程的綜合效益和結構的可靠性帶來很大的影響，因此對于隧洞工程開挖及初期支護的施工控制就顯得特別重要。

2 隧洞開挖施工控制

2.1 開挖超欠挖施工要求

1）對于無結構要求的局部超欠挖要求：嚴控超挖不大于規(guī)范規(guī)定的20 cm。2）對于有結構要求的局部超欠挖要求：嚴控超挖不大于規(guī)范規(guī)定的15 cm。3）施工中不允許欠挖，嚴格控制超欠挖，合格后才進入下道工序。

2.2 地質條件影響

由于隧洞工程勘察設計階段鉆探巖石芯樣具有一定的隨機性和局限性，在開挖施工期間，實際開挖地質情況與勘察設計階段的地質情況會有存在一定差別，隧洞工程受實際開挖地質影響較大。另外，開挖質量受圍巖類型、巖石性質、各種不良地質條件，如涌水、塌方、巖爆等因素影響也很大。開挖完成后，結合實際地質條件，針對不同地質情況及圍巖類型確定相應的支護方式。

2.3 確定爆破方式

對于不同的地質情況及圍巖類型，對開挖洞段進行爆破試驗，以確定各類圍巖需采用的爆破方案，按照爆破方案進行鉆孔、裝藥、爆破，同時根據(jù)施工現(xiàn)場實際情況對爆破基礎參數(shù)進行相應的調整。

2.4 開挖控制要點

1）確定鉆孔方式：根據(jù)爆破參數(shù)確定鉆孔方式、鉆孔角度、鉆孔深度以及各類圍巖類型開挖輪廓線和底板控制標高。按照爆破參數(shù)確定的炮孔位置鉆孔，掏槽孔嚴禁互相打穿相交，孔底比其他炮孔深20～30 cm。嚴格控制周邊孔的鉆孔間距，鉆孔時掘進孔保持與隧洞軸線平行，周邊孔外插角控制在2°～3°。底板鉆孔嚴格按照水平方向鉆孔。

2）確定合理循環(huán)進尺：針對不同的圍巖類型，確定合理的掘進循環(huán)進尺。以該工程為例，Ⅴ類圍巖開挖循環(huán)進尺控制在1～1.2 m，Ⅳ類圍巖開挖循環(huán)進尺控制在1.2～1.5 m，Ⅲ類圍巖開挖循環(huán)進尺控制在2～2.5 m。同時，需確保兩個作業(yè)循環(huán)的交接部位平滑、圓順。

3）確定爆破方式：為確保周邊孔爆破效果，周邊孔裝藥采取間隔裝藥，并嚴格控制裝藥過程。同時，嚴格控制一次同時起爆裝藥量，根據(jù)地質情況及時調整鉆孔參數(shù)和爆破參數(shù)，保證隧洞爆破后開挖輪廓尺寸偏差滿足設計和規(guī)范要求。隧洞掘進開挖后進行5 m斷面測量，計算每循環(huán)超欠挖情況；根據(jù)超欠挖情況及時調整鉆孔間距及爆破參數(shù)。

4）優(yōu)化與調整：對于大洞室開挖（如TBM 組裝洞、拆機洞室等），施工中需要不斷優(yōu)化技術方案，合理確定開挖、支護分層高度。加強原型觀測，不斷調整優(yōu)化開挖方案和爆破參數(shù)，減少爆破影響。采取可靠施工技術措施解決好大洞室開洞及交叉洞段的施工，以確保大洞室、交叉洞段的穩(wěn)定。

5）處理欠挖：嚴格控制欠挖，對局部欠挖的部位可采用人工或機械及時處理，也可在二襯作業(yè)開始前，統(tǒng)一用挖掘機帶破碎錘處理或局部爆破處理，以保證襯砌混凝土達到設計厚度。

3 開挖測量控制

1）嚴格按照監(jiān)理批復的隧洞開挖施工控制網(wǎng)進行測量放線，同時洞內布設導線控制點，利用全站儀定期對激光指向儀進行校核，確保隧洞中心軸線準確。在每循環(huán)施鉆炮孔前利用激光指向儀對輪廓線進行精確放樣，標識出鉆孔位置，然后進行施鉆。

2）隧洞工程開挖過程中，定期檢測隧洞工程中心線的定線誤差，及時修正測量誤差，確保隧洞工程開挖位置和尺寸準確。

3）每一循環(huán)爆破前使用經(jīng)鑒定合格的測量儀器進行開挖施工放樣，以減小隧洞開挖輪廓尺寸的測量放樣誤差。

4）根據(jù)每循環(huán)超欠挖情況，及時修正周邊孔測量放樣點位置，以確保達到減少超挖的目的。

5）施工過程中加強測量，隧洞開挖注意貫通精度，在距離貫通面30 m 左右，提前開挖小導洞，以便通過測量及時糾正偏差，保證貫通精度。

4 初期支護施工控制

每循環(huán)爆破開挖完成后，按照其圍巖類型及時進行初期支護能起到穩(wěn)定圍巖的作用，防止圍巖掉塊以及塌方等情況發(fā)生。初期支護施工工藝流程：初噴混凝土（3～5 cm）→安裝鋼拱架→鎖腳錨桿、鎖定錨桿→安裝鋼筋網(wǎng)片→支護錨桿→復噴混凝土（5～10 cm）。

4.1 初噴

先初噴厚度3～5 cm 的混凝土，對凹凸不平處找平，噴射后應保證巖面基本平順，而后進行鋼拱架支撐、錨桿、網(wǎng)片施工。

4.2 鋼拱架安裝控制

1）鋼拱架下料長度及彎拱角度應滿足施工圖紙和規(guī)范要求，安裝前應清除底腳下的虛渣及雜物，鋼拱架支撐底腳置于牢固的基礎上，底板部位若有超挖，須采用C20 混凝土回填或現(xiàn)場根據(jù)超挖情況接長支腿至堅硬基礎上。

2）鋼拱架支撐分節(jié)連接可采用墊板螺栓連接并密貼，型鋼支撐一般采用M22 螺栓，鋼格柵支撐采用M18 螺栓，也可以采用焊接等方式連接，安裝時注意頂拱焊接位置。

3）鋼拱架支撐之間采用Φ22 鋼筋作為連接系桿，間距為1.0 m，全周布置，采用焊接連接，與型鋼支撐翼板雙面焊接，搭接長度應不小于5 cm。每榀鋼拱架支撐設置不少于4 點的鎖定（含鎖腳）錨桿，每點至少2 根，錨桿與鋼拱架支撐焊接成整體。當鎖定錨桿與系統(tǒng)錨桿位置重合時，鎖定錨桿替代系統(tǒng)錨桿；每榀鋼拱架支撐設置4 根Φ22 鎖腳錨桿，錨桿置入角度為60°，與鋼拱架支撐焊接成整體的鎖腳錨桿。

4）對于局部超挖部位，鋼拱架與圍巖之間應用噴射混凝土噴填密實，不允許回填塊石或片石。

4.3 錨桿安裝控制

錨桿采用螺紋鋼筋下料制作，考慮加工的彎鉤長度以及由于圍巖超挖的長度，確保錨桿伸入圍巖的長度不小于設計要求的長度。鎖腳錨桿和鎖定錨桿加工成“L”型，便于與鋼拱架焊接牢固。隨機錨桿或系統(tǒng)錨桿采用墊片螺母加工，將圍巖錨固，防止塌方發(fā)生，錨桿孔位的鉆設要經(jīng)過測量進行確定，鉆設要盡量垂直巖壁。對于易破碎的圍巖，可采用自進式錨桿施工。

4.4 復噴混凝土

1）噴射面噴射混凝土之前進行工序驗收，實行準噴證制度。2）噴層厚度檢查采用預埋標尺或用錨桿代替，頂部噴涂紅漆，確保噴射混凝土厚度達到設計要求。

5 其他注意事項

1）隧洞工程開挖施工前，施工人員應熟悉施工圖紙及相關施工規(guī)范要求，做好施工前的技術準備工作。

2）在距貫通15 m 爆破時，必須停止一邊作業(yè)，撤出所有施工人員，改單頭掘進。防止因一邊掌子面爆破時，對另一邊掌子面施工人員造成傷害，出現(xiàn)安全事故。

3）對參加爆破作業(yè)的人員，實行持證上崗，在施工中嚴格執(zhí)行爆破安全規(guī)程和規(guī)定，配備專職爆破工程師和專職爆破安全員。

4）在每循環(huán)開挖完成后，對隧洞拱部開挖面危巖進行排險及人工清撬，確保施工安全。

6 總結

通過采用上述開挖及初期支護多項施工控制措施，開挖過程中也根據(jù)不同圍巖類別、爆破效果及進尺情況不斷總結及修正爆破參數(shù)，隧洞工程開挖質量及支護效果得到了很大的提高，減少了超挖現(xiàn)象，保證了工程施工綜合效益，這對采用光面爆破施工技術施工的隧洞工程有一定的借鑒意義。