老尖山隧道光面爆破线性超挖影响及分析

摘要：光面爆破是隧道爆破中比较常用的一种控制爆破技术。老尖山隧道是一条超长深埋隧道，在其开挖中所采取了光面爆破但出现了比较严重的超挖现象。本文对于该现象出现的原因从多方面进行了分析，并提出相应的处理措施，很好提高了爆破效果，同时为今后相似工程提供参考经验。

关键词：老尖山隧道；光面爆破；超挖；处理措施

1 工程概况

老尖山隧道位于云南省保山市，大瑞铁路永新～怒江区间，设计旅客行车速度为140km/h。隧道进口里程D2K180+137，出口里程D1K188+130，全长7993m。隧道埋深约775m，为超长深埋隧道。

隧道洞身穿越地段基岩为侏罗系中统勐戛组下段（j2m1）泥岩夹砂岩，三迭系中统河湾街组（T2h）白云岩夹灰岩、泥灰岩地层。二者呈平行不整合接触，受构造带影响，线路附近岩石节理发育、裂隙宽张、岩体较破碎，整体地层岩性分述如下：

1）泥岩夹砂岩（j2m1）：紫红色，钙泥质胶结，薄～中厚层状。主要为钙质砂岩，泥岩，局部夹泥灰岩，灰岩，底部零星出露钙质砾岩。节理裂隙发育，岩质破碎。与下伏岩层呈平行不整合接触。

2）白云岩夹灰岩、泥灰岩（T2h）：灰、灰白色，隐晶质结构，中厚层块状构造。全风化带（W4），厚0～5m，风化呈砂状，属Ⅲ级硬土；强风化带（W3）厚5～15m，属Ⅳ级软石。以下为弱风化带（W2），属Ⅴ级次坚石。 2 光面爆破方案

隧道采取光面爆破方式进行开挖，爆破作业共由五个作业面构成，分别为老尖山隧道进口、2号横洞小里程、大里程，老尖山隧道出口。本文以2号横洞Ⅲ级围岩段为主介绍其爆破参数并以此分析产生超挖的原因及解决措施。

隧道设计开挖断面42.24m2，实际开挖断面43.44m2，最大开挖高度8.15m，最大开挖宽度6.09m。Ⅲ级围岩地段共计钻孔144个，打眼风枪14台，人均打眼9～10个。计划爆破平均进尺3.2m，炸药平均消耗量1.12kg/方，雷管平均消耗量0.96发/方，导爆索平均消耗量为1.1m/方。

3 现场爆破效果总结

现场爆破后紧跟进行数据的监测与统计，结果显示：

老尖山隧道平均线性超挖范围为9～12cm，平均线性超挖10cm。老尖山隧道2号横洞大里程混凝土浇筑16模，共计190m，浇筑里程D1K185+595.1～785.3，设计混凝土方量1104 m3，实际混凝土浇筑1558 m3，混凝土超耗454 m3，超耗41.1%，根据衬砌设计厚度30cm反推初期支护平均线性超挖为12.3cm。根据已浇筑衬砌混凝土消耗量分析，老尖山隧道2号横洞大里程方向平均线性超挖12.3cm，占设计衬砌厚度的41.3%，平均线性超挖大，由于设计衬砌厚度30cm，单线隧道施工中超挖回填占比太大，因光面爆破原因经济效益流失严重，同时隧底超挖非常严重。

4 线性超挖原因分析 4.1 工具影响

国内人工钻爆法施工的隧道其钻眼设备基本为YT-28凿岩机，为分析其自身结构方面对超挖的影响，对现场钻眼设备的关键尺寸进行了实测。测试结果阀门外侧距离设备中轴线横向距离10.7cm，右侧油壶外边缘距离设备中轴线横向距离16.3cm，设备顶气门竖向距离中轴线11cm。其对施工中对隧道超前的影响作图如图1。

图1 凿岩机阀门侧钻眼时对左侧超挖影响示意图

由上图分析可得出老尖山隧道正常施工情况下，在理想钻眼条件下，面对掌子面左侧边墙及拱腰（受凿岩机左侧影响）底眼超挖10.7cm，平均线性超挖5.35cm。掌子面右侧边墙及拱腰、掌子面顶部线性超挖，掌子面右侧边墙及拱腰眼底超挖16.3cm，平均线性超挖8.15cm，拱顶超11cm，平均线性超挖5.5cm。对老尖山隧道检测数据进行分析，左侧边墙及拱腰影响长度7.2m，右侧7.2m，拱顶5.1m，综合各部位线性超挖影响数据分析，因凿岩机结构尺寸影响隧道线性超挖为：（7.2×5.35+7.2×8.15+5.1×5.5）÷19.5=6.42cm。 4.2 施工管理影响

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[1]。 1）工人钻眼位置的不准确。布眼的喷漆标识点一般直径2cm，钻头采用42mm钻头，工人为了保证不欠挖，人为的将钻头内缘与标识点的外缘紧贴，这样会直接导致开眼的位置超3cm以上。

2）某些布眼标识缺失。钻眼过程中，由于上部钻眼过程中流出的泥浆将下面的布眼标识冲刷、覆盖等原因，导致布眼标识缺失，在无布眼标识的情况下随机开眼。 3）外插角过大。工人可能由于经验不足导致的问题。 以上三种情况是所有施工钻爆现场最常见也是最通用的问题。 4.3 地质原因影响

隧道超欠挖也受到工程地质条件的影响，主要包括围岩节理与裂隙密度、岩体强度、地应力等[2]。某些区段由于地质原因会出现超挖较大现象，其中节理裂隙发育地段表现最为严重。

5 处理措施 5.1 工具改装

根据现场实测的数据，对工具进行了一定程度的改装。YT-28型凿岩机结构比较简单，目前加工技术已经非常成熟，根据4.1节的分析，如果在掌子面右侧施工时，其阀门、油壶位置进行互换（即对YT-28进行局部改装），其使用效果将立竿见影，右侧边墙及拱腰位置其理论超挖值将减少至5.1cm，减少3.05cm。而这种改装技术含量低，对于厂家来说是非常容易实现的，若改装成功，可在保证爆破效果的同时提高经济效益。 5.2 施工管理控制

通过提高光面爆破奖励力度、将超挖情况等加入考核情况、定期进行关于光面爆破的讲座等来提升工作人员的爆破相关知识了解，同时也可以保证现场的爆破质量。

5.3 钻眼精度改良

众所周知，画线、打眼精度直接影响隧道开挖效果。特别是周边眼的精度，直接影响超挖值[3]。对周边眼布眼标识的位置提前钻设10~20cm深的眼，由周边眼钻眼经验非常丰富的工班长在每台架周边眼钻眼前指导开孔，第一孔钻孔完成后插入导向杆（钻杆），作为其它炮眼的导线杆，对钻眼的角度全过程控制。 6 现场改良效果总结

现场采用以上所描述的处理措施对光面爆破的实施及管理进行了改良，超挖现象得到了极大程度的缓解，隧道光面爆破整体感观较好，爆破残痕率高，拱部残痕率能达到100%，边墙残痕率能达到90%以上。整体轮廓圆顺，整体观感质量明显提升，处理措施极为有效。 7 小结

老尖山隧道光面爆破作业后，工程出现较大超挖现象，现场通过对工具的改装，钻爆精度的改良以及施工管理的控制对造成超挖的原因进行了较大程度的控制，保证了工程正常、有序地进展。 参考文献：

[1]杨玉银，蒋斌，刘春，李佳，代强.隧道开挖爆破超挖控制技术研究[J].工程爆破，2013，（04）：21-24+4

[2]徐林升，王知远.隧道光面爆破超欠挖现象分析与控制技术措施[J].公路隧道，2015，（1）：54-56

[3]刘招伟.降低建设成本的关键——隧道等差爆破及控制超挖试验研究[J].隧道建设，1989，（1）：30-41