随着我国铁路建设的发展和地下空间的开发应用，隧道开挖工艺得到了飞速提高，其中钻爆法以其广泛的适用性，低廉的开挖成本，得到了最广泛的应用。
就隧道爆破掘进的施工工艺而言，超欠挖的控制与企业生产效益是直接挂钩的。对此，我们往往需要控制欠挖以寻求质量，控制超挖以降低成本。
一、超欠挖成因
1、围岩特性因素
（1）Ⅳ级、Ⅴ级围岩本身节理就比较发育，再考虑岩层内地下水影响，在爆破完成后，机械找顶的过程中，围岩常常沿着软弱面坍塌、破碎，此类情况导致的超挖是难以避免的，也是最常见的。
（2）岩层走向对超欠挖也有很大的影响，平行于隧道走向的围岩存在岩层整体剥落的可能性。因此对于破碎程度相同的两种围岩来说，平行于隧道走向的岩层比垂直于隧道走向的岩层更容易出现超挖现象。
2、隧道轮廓线放样不准确
隧道中由测量技术人员负责对开挖轮廓线及炮孔进行放样定位，由工人根据放样点进行炮孔打设，因此放样的准确性直接影响着爆破效果。当测量技术人员出现操作过程失误、责任心不足、测量结果未复核，使放样点与原设计偏差过大，达不到预期爆破效果，就会出现大规模的超欠挖。
3、现场施工不满足技术参数设计
对于隧道爆破掘进施工而言，施工现场均有专项施工方案。方案中对炮孔间距，扦插角度、孔深、孔位、装药量等技术参数均有明确设计。而现场实际由于操作条件不允许，比如（1）工人站在操作平台上够不到放样点。（2）操作出现偏差和失误如将两个眼钻通导致的废孔，只能在旁边重新钻孔。（3）岩石突出无法在放样点进行钻孔。种种原因导致的钻孔精度无法达到设计参数，从而导致的超挖或者欠挖。
4、施工管理存在漏洞
（1）工人贪图操作的便宜性，随意改变扦插角度，造成炮孔角度的偏差。
（2）工人在现场实际施工中难免存在偷懒心理，通常以“少打眼，多装药”为原则，私自放大孔间距，加大装药量，不仅从总体上加剧了药量损耗，也使爆破轮廓线处于一个不可控状态，当施工爆破方案中的技术参数形同虚设，对超欠挖的控制自然就无从谈起了。
（3）工人抱着“宁超勿欠”，“不补炮就不用二次进洞”的心理，私自加大药量、外扩爆破轮廓线。将额外损失丢给项目部，将更多的工作量丢给喷射混凝土的施工队伍。
5、欠挖补炮
施工质量管控中，对欠挖的管控十分严格，如果存在不可控欠挖则需要进行补炮，而欠挖的大小、形状、围岩等级各不相同，就导致补炮时没有相应的设计规范，技术参数。全凭工人的经验，因为欠挖补炮导致的超挖是难以从技术层面上予以解决的。
二、欠挖的影响
1、欠挖对质量的影响
欠挖对质量最直接的影响就是对后续施工的影响。当欠挖的天然岩层侵入设计的初支立架，影响防水板布设、甚至侵入二衬限界，这将使设计的隧道衬砌结构无法得到保障，降低隧道的可靠度。
2、补炮浪费的时间
当欠挖达到一定程度，根据质量管控条例，必须进行补炮。补炮也有着自身的工作循环，从打孔到放炮到出渣，考虑到人员召集、进洞作业，补炮浪费的时间一般在3小时以上.由于市政工程施工需要考虑文明施工、夜间施工许可，防扰民等因素，因此市政工程通常有着严格的工作循环，一次补炮造成的几个小时的浪费，就可能会导致一个工作循环的整体滞后，因此欠挖对工期也有也有一定影响。
三、超挖的影响
1、超挖土石方转运（工期/成本）
（1）隧道超挖会导致额外的土石方外运，现场土石方外运通常以方量计价，额外的土石方外运就是直接的经济损失。
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（2）超量的土石方会增加洞内内转渣的工作时长，根据上面的陈述，一旦耽误的时间影响到工作循环，就会影响工期。
（3）过多的超量土石方会增加渣场的负担。一旦现场外运受阻，洞内的土石方无法运出，也会导致现场窝工。
2、喷砼超耗：
对于超挖的土石方，现场也需要额外的喷砼，而喷砼的价格往往比二衬混凝土的单价更高，大量的喷砼损耗也是一笔不小的经济损失。
3、炸药超耗：
超挖往往意味着炸药的超耗，根据数据显示，相同进尺的情况下，平均5cm的超挖就有10%的炸药超耗（并不成线性比例）。
四、超欠挖控制
1、提高钻孔精度，建立有效的奖惩措施。
提高现场钻孔精度，使现场施工钻孔无限接近于设计参数，是控制超欠挖的有限措施。对此往往需要做到两点：
（1）提高放线精度：根据上面的描述，测量人员的操作失误，责任心不强均会影响放线精度，精准地放线是精准地钻孔的先决条件，因此需要增加测量技术人员的责任心。规范测量员操作，要求测量员在每次测量后进行一遍复核，能有效提高放线精度。
（2）现场工人操作精度：建立有效的奖惩措施，对于工人而言，与工作挂钩的奖励是最能调动工人工作积极性的东西。有奖励的同时也有处罚，让工人明白干得好和干得差是有差别的，工人自然不会出现消极怠工的现象。
2、建立完善的报检制度
建立上行下效的管理制度后，还需要建立完善的报检制度，否则任由工人施工而项目部施工员不进行干预管控，那么再合理的奖惩措施，再好的管理制度也是形同虚设。
3、动态调整爆破参数
根据围岩条件是否发生变化、上一个工作循环的超欠挖情况，动态调整炮孔间距、钻孔角度、孔位以及装药量大小。采用类比经验法和工程现场试验的方法，例如若超挖量较大且超挖处无炮签印记，则说明装药量过大，下次爆破应减小药量。如超挖处有炮签印记，则应调整钻孔角度或将周边眼位置向内收缩。
若隧道爆破后出现光爆空孔凹面，那么抵抗线过小，则需适当加大光薄层的厚度，反之若出现光爆空孔凸面，则应适当减少光薄层的厚度。
4、优化循环进尺，提高炮孔利用率，减少炸药超耗
现场施工中，为了工期和产值，不管是施工单位还是劳务单位都会选择增大爆破进尺，尽快向前掘进。然而深孔钻爆虽然能扩大循环进尺，加快施工进度，但由于受钻孔倾斜率的影响，降低了炮眼利用率，增大了炸药消耗量，循环时间会加长，超挖值也会增大，减少炮眼深度就能减少外插角造成的超挖，如果炮眼深度由4m减少到2m，可以使平均超挖值减少50%，作为管理者，需要从中选取最佳的施工进度和经济效益的平衡点。再考虑到市政工程中需要对地表振速进行控制，一味增加进尺会降低爆破效率，而大药量爆破，则会使地表振速超标，这也是不符合设计规范的。而且根据现场经验，在缩短进尺之后，超欠挖得到了明显的控制。因此适当的缩短进尺的好处包括：提高超欠挖的控制效果、减少炸药超耗、控制地表振速。
5、加强人员培训，有条件的项目部可以设置专门的爆破技术人员
（1）对于技术管理人员
对项目部的技术人员进行爆破技术的专项培养，使技术人员拥有可以根据现场超欠挖情况及围岩条件对炮孔间距、钻孔角度、孔位、装药量大小以及装药结构进行动态调整的水平。甚至设立专门负责隧道爆破掘进施工的爆破技术人员。一旦现场情况发生较大的改变，能立马召开专题会议，调整爆破方案及相关参数。不光能加强对超欠挖的管控，更能提高隧道爆破的整体施工质量。
（2）对于工人
培养一批有专业素养的工人并且固定下来，有条件的施工班组甚至可以固定每个工人的钻孔孔位位（掏槽眼、辅助眼、周边眼）。首先是形成流水线形式的作业，反复锻炼其对于一个孔或几个孔的钻孔把控度，提高钻孔质量。其次也方便追责，例如今天某个部位的掏槽眼的角度和深度出现问题，根据部位可以直接找到相应的工人进行追责。
结语
隧道的超欠挖不可规避，但是可在一定程度上予以管控。主要是以建立完善的、有奖惩措施的管理制度、报检制度和培养一批有专业素养的技术员、测量员、钻孔工人为手段。对现场的技术参数、施工工人、施工机械予以动态管控，从而最大程度降低隧道超欠挖现象。
论文作者:袁梦,李书渝,李金会,苏井高,苗春阳
论文发表刊物:《建筑学研究前沿》2019年7期
论文发表时间:2019/7/10
标签：钻孔论文; 隧道论文; 工人论文; 围岩论文; 药量论文; 进尺论文; 现场论文; 《建筑学研究前沿》2019年7期论文;