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摘要在隧道施工中，由于开挖而造成的超欠挖，是个严重而普遍的问题，它对隧道施工的质量和成本以及进度有着不容忽视的影响，同时在超欠挖严重的情况下，对隧道围岩的稳定性也有一定的影响。本文主要介绍了在巫奉高速公路大风口隧道的施工过程中，采取了超前导管注浆和优化光面爆破参数，以及加强施工管理等措施，有效的控制了超欠挖，为施工的质量和安全打下了良好的基础。
关键词隧道施工超欠挖控制技术
中图分类号：U455文献标识码： A 文章编号：
1 前言
目前，在隧道施工中，由于爆破开挖而造成的超欠挖，是个严重而普遍的问题，它对隧道施工的质量和成本以及进度有着不容忽视的影响，同时在超欠挖严重的情况下，对隧道围岩的稳定性也有一定的影响。隧道施工最重要的原则是要保护围岩，新奥法施工中由锚、网、喷支护和隧道洞身周边围岩形成的受力圈是主要承载部分，围岩虽然可能因开挖扰动而产生松弛破坏导致失稳，但在松弛的过程中围岩仍有一定的承载能力，对其承载能力不仅要尽可能的利用，而且应当保护和增强。
在隧道开挖过程中，超欠挖是不可避免的，但可以控制，也就是把对围岩的损伤控制在一定的水平内，使开挖的轮廓线最大程度的接近设计开挖轮廓线，尽可能的减少因超挖引起的多装、多运碴，超挖回填，或因欠挖引起的二次清除，从而达到施工安全、质量保证、效益明显的目的。
2 工程概况
重庆巫山至奉节高速公路二期大风口隧道，设计为一座上、下行分离的四车道高速公路特长隧道，隧道左线全长5005米，右线全长4985米，隧道净宽10.25m，净高5m，设计行车速度80km/h。隧道位于中低山台地及中低山深切谷斜坡地貌区，隧道穿越中低山山脊下部，隧道走向与山脊走向约成79度，区内坡陡沟深，地形复杂，植被发育，水土保持良好。隧道区大地构造部位处于新华夏系第三隆起带和第三沉降带之结合部位，属四川沉降褶皱带之川东褶皱带的一部分。
3 超欠挖原因分析
3.1隧道穿越地层的地质条件
由于隧道围岩条件极为复杂，部分地段围岩为风化的泥灰岩夹灰岩，褶皱、层理明显，岩石有明显的分层，层厚20～40cm，且较脆，层间次生泥化软弱岩，并伴有渗水。致使隧道开挖后，围岩自稳能力较差，风化、掉块现象严重，从而造成了超挖。
3.2爆破技术
爆破技术对隧道超欠挖的影响是最大且最明显的。炮眼钻孔的开口位置和周边眼间距选择不合理，将直接影响开挖后的超欠挖；钻孔的深度和外插角越大，超挖则越大；爆破装药的形式和掏槽的形式选择不合理，则会造成“放大炮”开挖或爆破失败。
3.3 施工放样
通常隧道开挖掌子面是倾斜的，会引起放线误差，放线精度不好，从而导致周边眼的开口位置选择不当，从而引起断面的超欠挖。
4 施工中对超欠挖控制采取的措施
4.1 采取超前导管预注浆和控制锚杆方向控制超欠挖。
4.1.1由于隧道部分地段围岩软弱，在开挖前，对掌子面围岩导管超前支护，注浆致使受力圈围岩层理间岩体粘能力，岩层的整体性，从而起到加强开挖轮廓线外侧围岩自稳能力的作用，控制掉块。
注浆导管采用φ42钢管，管头做成尖锥状，尾部焊上φ6加劲箍，导管管身布置6mm左右小孔，但尾部1m不设孔，以方便打入和注浆。施工时，钢管与隧道中线平行以14°仰角从钢拱架腹部穿过，打入拱部围岩，钢管环向间距40cm。钢管注浆时按奇偶数依次分开，先对编人奇数的管进行注浆，然后注偶数钢管，以保证注浆的充实。注浆采用水泥浆液，添加水泥重量的5%水玻璃，注浆压力0.5～1.0MPa。
4.1.2 隧道开挖后，在初喷混凝土封闭岩面后，钻打Ø22螺纹锚杆，锚杆长3.0m，锚杆方向大体与围岩垂直，从而控制围岩自身掉块。
4.2 提高钻孔技术水平，及时修正爆破参数和方法，提高光爆效果
4.2.1钻孔的精度是保证爆破成功的首要因素，钻孔偏差不但与工人的钻孔经验密切相关而且对布孔的数量和爆破结果都有很大影响，钻孔孔底偏差由开口偏差、方向偏差、岩石内部附加偏差组成，所有这些偏差归结到一起，就构成三维矢量。就直眼掏槽而言，开口偏差一般是可以控制在允许误差之内的（±3～5cm），岩石内部附加偏差一般对深度不大的爆孔影响不大，所以开口偏差和方向偏差是确保钻孔精度的关键所在。根据大风口隧道围岩和机械配型的实际情况，采用气腿式风动凿岩机钻孔，隧道围岩较弱且脆，在开挖后，围岩表面约5cm左右厚度用挖掘机即可挖动，在钻孔时有意将周边眼的开口线内移约5cm，在开挖后排险时即可用挖掘机将欠挖部分挖除。炮眼长度控制在2.5m，外插角不大于5°，钻孔实际操作做到“准、平、直、齐”四个字，并采用“炮棍瞄准法”控制炮孔间的平行，并由经验丰富的老钻工精心指挥来确保钻孔的精度，其钻孔方向偏差一般能控制在3cm/m～5cm/m以内，取得了良好的效果。
4.2.2 爆破参数选定
（1）掏槽方法
隧道爆破与露天常规爆破不同，它受钻孔作业覆盖空间所限，以及受隧道形状的影响，隧道开挖必须采用掏槽爆破，即将开挖断面上的炮眼分区布置和分区顺序起爆，逐步扩大完成一次爆破开挖。隧道爆破掏槽，可分为直眼掏槽和斜眼掏槽两大类，斜眼掏槽容易掏出槽，炮眼少，但单孔装药量多，受隧道断面尺寸影响大；直眼掏槽不受断面尺寸对爆破进尺的限制，但炮眼数目较多，炮眼位置要求精度高。
斜眼掏槽，通常是炮眼在掏槽区上下或左右沿隧道中线对称，通过爆破将围岩体裂解，在围岩体内爆出“V”形缺口，然后辅助眼、周边眼依次爆破，使岩面按设计轮廓线成形。由于大风口隧道断面较大，围岩软弱，爆破进尺不能太大，且对周边围岩的扰动需越小越好，根据爆破效果比较，选用左右对称斜眼掏槽，钻8个φ斜向42mm炮眼，并在掏槽眼外侧减小斜度布置8个辅助掏槽眼，扩大掏槽临空面，增强光爆效果。
掏槽方法比较
（2）炮眼间距选择
大风口隧道围岩种类大多基于中硬岩和软岩之间，因岩石的自稳能力较差，必须加强对周边围岩的保护，方可有效的控制超欠挖。通过反复试验，最终确定，软岩地段周边眼的间距为40cm，第一排辅助眼与周边眼间距50cm；中硬岩地段周边眼间距为50cm，第一排辅助眼与周边眼间距65cm；软硬中间地段周边眼间距45cm，第一排辅助眼与周边眼间距60cm。此时能达到最佳光爆效果，开挖轮廓线圆顺，炮眼残留率达到了75%以上。
（3）确定装药量
装药量的多少和装药的方式是光面爆破的关键，必须严格控制周边眼的装药量，应使药量沿炮眼全长合理分布，并合理选择炸药的品种和装药结构。在大风口隧道施工中，我们选择二号岩石乳化炸药，药卷直径32mm，重量150g。周边眼采用空气间隔装药方式装药，其中炮眼底部装1节加强药卷，其余装1/2药卷，药卷绑扎于竹片上塞入炮孔，以提高装药的精确度；第一排辅助眼也采用空气间隔装药，底部加强装药；掏槽眼和辅助掏槽眼均采用连续装药，其余辅助眼采用半间隔装药。药卷间用非电导爆索连接，非电毫秒雷管起爆，炮眼口均采用20cm长炮泥堵塞。
注：中硬岩按3m进尺，其余2.5m。
4.2.3起爆方式
采用非电毫秒雷管和导爆索起爆，电雷管引爆，起爆顺序：掏槽眼→辅助眼→底板眼→周边眼。掏槽眼起爆雷管选用1段毫秒雷管；辅助掏槽眼选用3段毫秒雷管；其余辅助眼根据从里向外爆破的原则，依次选用5、7、9段毫秒雷管起爆；底板眼选用11段毫秒雷管；周边眼选用13或15段毫秒雷管起爆。
4.3加强施工组织管理和组织
良好的施工管理和组织，是爆破方案得以实施的保证，对减少超欠挖具有十分现实的意义。通过技术交底、指导，监督各个工序的实施质量，优化实施方案，并采取一定的技术手段，减少因人为因素造成的失误，增强责任心，达到尽量少扰动围岩，控制超欠挖的目的。
5 结语
在大风口隧道的施工过程中，通过导管注浆、合理选择开挖开口线、采用光面爆破、加强管理组织等一系列措施，有效的控制了超欠挖，減少了开挖对隧道围岩的扰动，隧道开挖后轮廓线圆顺且基本接近于设计开挖轮廓，取得了良好的经济效益，并为隧道施工的安全和质量提供了保证。同时，由于大风口隧道光爆效果较好，隧道开挖轮廓较好，受到了业主、监理单位的赞扬，并组织其他兄弟单位到施工现场进行参观，受到了一致好评。
关键词隧道施工超欠挖控制技术
中图分类号：U455文献标识码： A 文章编号：
1 前言
目前，在隧道施工中，由于爆破开挖而造成的超欠挖，是个严重而普遍的问题，它对隧道施工的质量和成本以及进度有着不容忽视的影响，同时在超欠挖严重的情况下，对隧道围岩的稳定性也有一定的影响。隧道施工最重要的原则是要保护围岩，新奥法施工中由锚、网、喷支护和隧道洞身周边围岩形成的受力圈是主要承载部分，围岩虽然可能因开挖扰动而产生松弛破坏导致失稳，但在松弛的过程中围岩仍有一定的承载能力，对其承载能力不仅要尽可能的利用，而且应当保护和增强。
在隧道开挖过程中，超欠挖是不可避免的，但可以控制，也就是把对围岩的损伤控制在一定的水平内，使开挖的轮廓线最大程度的接近设计开挖轮廓线，尽可能的减少因超挖引起的多装、多运碴，超挖回填，或因欠挖引起的二次清除，从而达到施工安全、质量保证、效益明显的目的。
2 工程概况
重庆巫山至奉节高速公路二期大风口隧道，设计为一座上、下行分离的四车道高速公路特长隧道，隧道左线全长5005米，右线全长4985米，隧道净宽10.25m，净高5m，设计行车速度80km/h。隧道位于中低山台地及中低山深切谷斜坡地貌区，隧道穿越中低山山脊下部，隧道走向与山脊走向约成79度，区内坡陡沟深，地形复杂，植被发育，水土保持良好。隧道区大地构造部位处于新华夏系第三隆起带和第三沉降带之结合部位，属四川沉降褶皱带之川东褶皱带的一部分。
3 超欠挖原因分析
3.1隧道穿越地层的地质条件
由于隧道围岩条件极为复杂，部分地段围岩为风化的泥灰岩夹灰岩，褶皱、层理明显，岩石有明显的分层，层厚20～40cm，且较脆，层间次生泥化软弱岩，并伴有渗水。致使隧道开挖后，围岩自稳能力较差，风化、掉块现象严重，从而造成了超挖。
3.2爆破技术
爆破技术对隧道超欠挖的影响是最大且最明显的。炮眼钻孔的开口位置和周边眼间距选择不合理，将直接影响开挖后的超欠挖；钻孔的深度和外插角越大，超挖则越大；爆破装药的形式和掏槽的形式选择不合理，则会造成“放大炮”开挖或爆破失败。
3.3 施工放样
通常隧道开挖掌子面是倾斜的，会引起放线误差，放线精度不好，从而导致周边眼的开口位置选择不当，从而引起断面的超欠挖。
4 施工中对超欠挖控制采取的措施
4.1 采取超前导管预注浆和控制锚杆方向控制超欠挖。
4.1.1由于隧道部分地段围岩软弱，在开挖前，对掌子面围岩导管超前支护，注浆致使受力圈围岩层理间岩体粘能力，岩层的整体性，从而起到加强开挖轮廓线外侧围岩自稳能力的作用，控制掉块。
注浆导管采用φ42钢管，管头做成尖锥状，尾部焊上φ6加劲箍，导管管身布置6mm左右小孔，但尾部1m不设孔，以方便打入和注浆。施工时，钢管与隧道中线平行以14°仰角从钢拱架腹部穿过，打入拱部围岩，钢管环向间距40cm。钢管注浆时按奇偶数依次分开，先对编人奇数的管进行注浆，然后注偶数钢管，以保证注浆的充实。注浆采用水泥浆液，添加水泥重量的5%水玻璃，注浆压力0.5～1.0MPa。
4.1.2 隧道开挖后，在初喷混凝土封闭岩面后，钻打Ø22螺纹锚杆，锚杆长3.0m，锚杆方向大体与围岩垂直，从而控制围岩自身掉块。
4.2 提高钻孔技术水平，及时修正爆破参数和方法，提高光爆效果
4.2.1钻孔的精度是保证爆破成功的首要因素，钻孔偏差不但与工人的钻孔经验密切相关而且对布孔的数量和爆破结果都有很大影响，钻孔孔底偏差由开口偏差、方向偏差、岩石内部附加偏差组成，所有这些偏差归结到一起，就构成三维矢量。就直眼掏槽而言，开口偏差一般是可以控制在允许误差之内的（±3～5cm），岩石内部附加偏差一般对深度不大的爆孔影响不大，所以开口偏差和方向偏差是确保钻孔精度的关键所在。根据大风口隧道围岩和机械配型的实际情况，采用气腿式风动凿岩机钻孔，隧道围岩较弱且脆，在开挖后，围岩表面约5cm左右厚度用挖掘机即可挖动，在钻孔时有意将周边眼的开口线内移约5cm，在开挖后排险时即可用挖掘机将欠挖部分挖除。炮眼长度控制在2.5m，外插角不大于5°，钻孔实际操作做到“准、平、直、齐”四个字，并采用“炮棍瞄准法”控制炮孔间的平行，并由经验丰富的老钻工精心指挥来确保钻孔的精度，其钻孔方向偏差一般能控制在3cm/m～5cm/m以内，取得了良好的效果。
4.2.2 爆破参数选定
（1）掏槽方法
隧道爆破与露天常规爆破不同，它受钻孔作业覆盖空间所限，以及受隧道形状的影响，隧道开挖必须采用掏槽爆破，即将开挖断面上的炮眼分区布置和分区顺序起爆，逐步扩大完成一次爆破开挖。隧道爆破掏槽，可分为直眼掏槽和斜眼掏槽两大类，斜眼掏槽容易掏出槽，炮眼少，但单孔装药量多，受隧道断面尺寸影响大；直眼掏槽不受断面尺寸对爆破进尺的限制，但炮眼数目较多，炮眼位置要求精度高。
斜眼掏槽，通常是炮眼在掏槽区上下或左右沿隧道中线对称，通过爆破将围岩体裂解，在围岩体内爆出“V”形缺口，然后辅助眼、周边眼依次爆破，使岩面按设计轮廓线成形。由于大风口隧道断面较大，围岩软弱，爆破进尺不能太大，且对周边围岩的扰动需越小越好，根据爆破效果比较，选用左右对称斜眼掏槽，钻8个φ斜向42mm炮眼，并在掏槽眼外侧减小斜度布置8个辅助掏槽眼，扩大掏槽临空面，增强光爆效果。
掏槽方法比较
（2）炮眼间距选择
大风口隧道围岩种类大多基于中硬岩和软岩之间，因岩石的自稳能力较差，必须加强对周边围岩的保护，方可有效的控制超欠挖。通过反复试验，最终确定，软岩地段周边眼的间距为40cm，第一排辅助眼与周边眼间距50cm；中硬岩地段周边眼间距为50cm，第一排辅助眼与周边眼间距65cm；软硬中间地段周边眼间距45cm，第一排辅助眼与周边眼间距60cm。此时能达到最佳光爆效果，开挖轮廓线圆顺，炮眼残留率达到了75%以上。
（3）确定装药量
装药量的多少和装药的方式是光面爆破的关键，必须严格控制周边眼的装药量，应使药量沿炮眼全长合理分布，并合理选择炸药的品种和装药结构。在大风口隧道施工中，我们选择二号岩石乳化炸药，药卷直径32mm，重量150g。周边眼采用空气间隔装药方式装药，其中炮眼底部装1节加强药卷，其余装1/2药卷，药卷绑扎于竹片上塞入炮孔，以提高装药的精确度；第一排辅助眼也采用空气间隔装药，底部加强装药；掏槽眼和辅助掏槽眼均采用连续装药，其余辅助眼采用半间隔装药。药卷间用非电导爆索连接，非电毫秒雷管起爆，炮眼口均采用20cm长炮泥堵塞。
注：中硬岩按3m进尺，其余2.5m。
4.2.3起爆方式
采用非电毫秒雷管和导爆索起爆，电雷管引爆，起爆顺序：掏槽眼→辅助眼→底板眼→周边眼。掏槽眼起爆雷管选用1段毫秒雷管；辅助掏槽眼选用3段毫秒雷管；其余辅助眼根据从里向外爆破的原则，依次选用5、7、9段毫秒雷管起爆；底板眼选用11段毫秒雷管；周边眼选用13或15段毫秒雷管起爆。
4.3加强施工组织管理和组织
良好的施工管理和组织，是爆破方案得以实施的保证，对减少超欠挖具有十分现实的意义。通过技术交底、指导，监督各个工序的实施质量，优化实施方案，并采取一定的技术手段，减少因人为因素造成的失误，增强责任心，达到尽量少扰动围岩，控制超欠挖的目的。
5 结语
在大风口隧道的施工过程中，通过导管注浆、合理选择开挖开口线、采用光面爆破、加强管理组织等一系列措施，有效的控制了超欠挖，減少了开挖对隧道围岩的扰动，隧道开挖后轮廓线圆顺且基本接近于设计开挖轮廓，取得了良好的经济效益，并为隧道施工的安全和质量提供了保证。同时，由于大风口隧道光爆效果较好，隧道开挖轮廓较好，受到了业主、监理单位的赞扬，并组织其他兄弟单位到施工现场进行参观，受到了一致好评。