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隧道开挖爆破超挖控制技术研究 　　摘要：对于开挖断面成形差、隧洞开挖超挖严重的现状，对超挖造成的影响和危害进行探讨，并从施工技术、爆破技术和施工管理技术的角度提出了隧洞开挖时控制超挖的有效方法。 　　关键词：隧道开挖；隧道爆破；超挖控制 　　 中图分类号：U45 文献标识码：A 　　一、超挖影响因素 　　（一）地质因素 　　隧洞围岩的性质是影响爆破效果的最主要因素，也是影响超欠挖的主要因素之一。围岩体构造和裂隙发育易导致开挖破裂线沿软弱结构面（断层、节理面等）开裂，造成超挖，见图1（a）；围岩体均质性差、存在软硬交界部位，可能造成围岩较软部位超挖，见图１（ｂ）；围岩体风化严重、整体硬度低等，爆破后周边开挖轮廓难以沿设计开挖线开裂，造成超挖，见图１（ｃ）。因此在一定程度上，由于地质原因造成的超挖是最难控制的。 　　(二)施工因素 　　在围岩岩性一定的情况下，施工管理不规范也是造成超挖的主要因素之一。包括： 　　（１）测量放线不规范。周边孔开挖轮廓线不是每茬炮都放线或者放线时超放了5～10cm。 　　（２）钻孔作业不规范。钻孔操作人员未严格按照设定的周边孔孔位钻孔，造成开孔孔位偏差大、钻孔外偏角过大、孔与孔间不平行或孔底未落到同一开挖面上等现象。 　　 　　欠挖处理造成的超挖。欠挖常因处理过度造成超挖。 　　(三)爆破技术因素 　　 爆破参数选取不合理也是导致超挖的主要因素之一。包括： 　　(1)单循环进尺偏大。在周边孔外偏角一定的情况下，单循环进尺越大，钻孔孔底离设计开挖轮廓 　　越远，超挖越大。 　　(2)孔距偏大。周边孔孔距偏大，未能根据岩性选择合理的孔距，造成周边轮廓未能沿孔间连线方向开裂，或开裂较好但孔周围岩体损伤较大。 　　(3)最小抵抗线选择不合理。最小抵抗线偏大造成周边轮廓难于沿孔间连线开裂，孔内炸药能量过多地作用于保留围岩，造成超挖；最小抵抗线小于孔距，造成孔内炸药能量未主要用于孔间连线方向开裂，而是作用于最小抵抗线方向，造成孔间欠挖。 　　(4)线装药量选择偏大。未能根据岩性选择合理的线装药量、未通过光面爆破试验确定合理的线装药量、未根据爆破效果及时进行调整，造成超挖。 　　(5)药径选择偏大。在孔径一定且连续装药的情况下，药径选择偏大，不耦合系数偏小，不能有效减小周边孔炸药能量作用在孔壁上的峰值压力，孔壁破坏严重，造成超挖。 　　(6)未采用间隔装药。在孔径一定，药径偏大时，未采用间隔装药，不能有效减小周边孔炸药能量作用在孔壁上的峰值压力，致使炮孔周围岩石过度粉碎，造成超挖。 　　二、超挖控制方法 　　（一）、施工技术控制 　　(1)精细测量放线。隧洞开挖工程中，必须坚持每茬炮均测量放线，除布放本茬炮的中心点、设计周边线外，还必须按照爆破设计布放掏槽孔、崩落孔、周边孔，周边孔孔位精度控制在±２ｃｍ 内。每茬炮放线时均应测量上茬炮的超欠挖情况，并将测量的超欠挖结果及时反馈给项目部和负责该部位钻孔的钻工。 　　(2)配置适宜的钻孔台车、钻孔机具。应用适宜的钻孔台车、钻孔机具能使钻工在确保自身安全的 　　前提下，按设计孔位、孔深、孔向钻孔。 　　(3)正确进行周边孔钻孔。周边孔钻孔的精度和准确性是保证光面爆破效果、减少超挖的重要手段。正确的周边孔钻孔方法见图２。 　　 　　图2为YT28气腿式凿岩机气管弯头侧紧贴岩面时的钻孔情况,amin为周边孔最小钻孔外偏角度；Ｌ为单循环进尺；Δｒ 为孔底径向超挖值；ａ为钻机贴紧岩面时，手柄与钻杆中心延长线相交点距围岩面的垂直距离。钻周边孔除保证在设计的孔位开孔外，还必须保证最小的钻孔外偏角，要求钻机开孔钻进3～5cm 后，立即调整钻孔外斜角度，钻机手持部位靠岩面一侧的机体紧贴岩面向前钻进。实践证明，这是保证最小外偏角最直接有效的手段，最小钻孔外偏角可按下式计算： 　　amin＝arctan（a/L） （1） 　　以YT28气腿式凿岩机为例，钻机最左侧为调压阀、最右侧为气管弯头。调压阀侧贴紧岩面时，手柄与钻杆中心延长线相交点距围岩面的垂直距离为10cm左右，取ａ＝10cm；气管弯头侧贴紧岩面时，手柄与钻杆中心延长线相交点距围岩面的垂直距离为15cm左右，取ａ＝15cm。根据式（2）可计算出各单循环进尺时的最小钻孔外偏角，见表１。 　　 　　(4)循环进尺较小时采用长钻杆钻孔。由图２和表１中数据可知，当钻机开孔位置在设计开挖线 　　上，钻机贴紧岩面时，钻杆越长，钻孔外偏角越小，因此开挖单循环进尺较小时采用长钻杆钻孔有利于减小钻孔外偏角，减少超挖。根据多年施工经验在单循环进尺1.0m时，采用1.5～2.0m的钻杆钻孔；单循环进尺1.5m时，采用2.0～2.5ｍ的钻杆钻孔；单循环进尺2.0ｍ时，采用3.0～3.5m的钻