摘要：在隧道开挖钻爆法施工过程中，超欠挖是不可避免的，这不仅对施工质量和施工进度严重影响，而且由于超欠挖增加了出渣和回填工程量，使得隧道的工程建设资金费用提高。影响隧道超欠挖的几个主要因素有：围岩的地质条件、测量放线、钻孔精度、施工水平和施工管理等，由于隧道开挖测量控制是一个首要因素，为此本文以厦门抽水蓄能电站进厂交通洞洞身开挖超欠挖施工放线为实例，分析超欠挖测量因素并选择合适的测量方式及管理措施提高测量放线的精度。
关键词：超欠挖原因；测量因素；测量方法；管理措施
1 工程概况
福建厦门抽水蓄能电站位于福建省厦门市同安区汀溪镇境内，距同安区公路里程约20km。电站主要由上水库、输水系统、地下厂房、地面开关站及下水库等建筑物组成。工程属大(1)型一等工程，其中进厂交通洞是地下厂房主要运输交通通道，也是厂房的进风通道，施工期作为厂房中部开挖的施工通道，进口布置在下水库进出水口上游侧，与之相接的部分有：主变进风洞和尾闸运输洞、3#施工支洞、6#施工支洞、排水廊道等。洞口高程为313.00m，洞线全长1813.071m，平均纵坡5.6%。洞身断面采用城门洞型，净尺寸7.8×7.8m。
隧道围岩类别除洞口段0~70m为强风化岩层围岩类别为V类，其余类别为II、III、IV类，隧道上方覆盖岩体厚度约为40~360m, 基岩岩性为晶屑熔结凝灰岩，工程地质条件较好，围岩类别以Ⅱ、Ⅲ类为主，局部断层、岩脉为Ⅳ类。因钻爆法施工技术的优点比较灵活，可以很快地开始开挖施工；可以开挖各种形状、尺寸、大小的地下洞室；即可以采用比较简单便宜的施工设备，也可以采用先进、高效、比较贵的设备；可以适应坚硬完整的围岩，也可以适应较为软弱破碎的围岩，所以进厂交通洞施工主要采用钻爆法施工。
2 问题描述
进厂交通洞洞身开挖于2018年3月开始，到2018年5月结束土洞段的开挖，进入石方爆破阶段，由于该段隧道内围岩以微风化为主，局部弱风化，岩脉岩体较破碎还存在1条断层及3条细晶花岗岩脉、2条闪长玢岩脉的地质条件，加之测量放线方法的不合理导致隧道边墙起拱段和底板转折地方出现比较严重的超欠挖情况。
3 问题分析
由于隧道开挖测量放线时由于隧道内能见度较低，洞内相对空间狭小，操作有限，在测量技术人员进行测量时会导致照准后视误差，并且因隧道掌子面存在凹凸不平的现象也会导致画轮廓线时产生偏离，使得放线精度不高影响爆破效果，导致周边孔位参照放样轮廓线，轮廓线的偏离也自然导致孔位偏差，从而造成隧道的超欠挖。因为测量放线精度不足导致周边孔位不在放线的孔位上，致使工人起钻位置不准确，再有孔位上岩石破碎、夹层、人为因素和台车就位的正确性及人工手持风钻和凿岩机钻孔，其自动化程度不高，影响到钻孔孔位使其周边孔位产生一定的向内或向外的偏斜，孔深越深、偏角越大、自动化程度越低，超欠挖越大，这些情况较多的出现在轮廓线上，如拱顶、腰线、边墙和底板等部位。
在开挖循环结束后，组织测量人员对该段循环进行了开挖断面测量，并分析找出了问题主要是由于测量放线方法不合适上造成的。原因主要有以下两点。
（1）隧道开挖轮廓线施工放线精度不足
隧道测量人员在开挖轮廓进行放线时，采用五寸台法进行放样，先是用电脑CAD软件绘制出横断面，在横断面上绘制隧道开挖底面标高和边墙线及起拱线，以开挖底面做为基准线，往边线起拱线和拱顶方向每间隔50公分绘制出一条平行的水平线，标注出每条水平线从开挖边线到隧道中心线的距离，后在开挖掌子面上放样出隧道中心线和开挖底标高线的垂直交叉点，最后用带激光指向的全站仪的对边测量模式依次放样出开挖轮廓线的各点。
由于开挖掌子面凹凸不平与绘制的断面水平面不垂直，以及掌子面的不平整等因素影响，从而导致实测的开挖轮廓线与设计开挖轮廓线之间存在一些误差，必然影响起钻点位的准确性，使其隧道超挖欠挖。垂直度、平整度差值越大，其误差越大。
（2）隧道开挖方向线不足
由于隧道测量人员在开挖轮廓进行放线时，采用中心拱顶和底板方向线控制法，控制掘进方向和中线，致使工人在打边墙起拱段和底板转折地方周边孔时的参照方向不足，工人在钻孔时方向判断不准，导致了打钻方向与隧道掘进方向和坡度形成一定的偏角，钻孔深度越深、偏差的角度越大，加之围岩岩体较破碎且存在断层，从而产生了向内或向外和向上或向下的偏角，造成隧道超欠挖。
4 选择合适的测量放线方法
（1）坐标法
用坐标法进行隧道内的开挖放样，首先把所要放样的设计平曲线要素和开挖断面轮廓线参数以及竖曲线要素输入到计算器程序当中，在现场隧道放样掌子面开挖时，在掌子面上按照大致的开挖轮廓线上任意测一点的三维坐标，把该点测得的数据输入到计算器内，计算出该点位到设计开挖轮廓线上的超欠挖值，后用钢卷尺在对应方向上两处该点的设计位置，最后依次放样出其他设计开挖轮廓线点位。
用坐标法进行放样最大的优点在于放样的精准性，通过实测的坐标数据可以确地求出待放样点的设计位置，并可以迅速的计算出该点的精确里程和到设计中心的距离参数。运用坐标法还可以对已经开挖好的断面尺寸部位进行任意随机的检查，对于超挖或欠挖比较大的地方可以单独测量计算。对比五寸台法放样，坐标法大大的提高了放样精度及减少了测量人员放线的时间和工作强度。
（2）增测放向线
针对测量放线参考方向不足导致超欠挖问题，技术人员决定对隧道两侧边墙起拱段和底板转折的地方在原有的放线基础上增测5条方向线，让工人在开挖轮廓线变化比较大的地方有了更多的参考方向，对钻孔角度和位置进行了相应的调整，使工人在打钻时更好的控制起钻位置和角度，从而降低了因为参照方向不足导致的超欠挖问题。
5 洞身开挖断面的检查
在隧道每循环开挖后，由测量人员用仪器对上一循环开挖断面进行复测，通过测得的数据展点到制图软件上形成一闭合的实际开挖断面，同时和设计开挖轮廓线进行比对，统计断面超欠挖面积及最大超欠挖尺寸，比较清楚直观的反应出每一循环实际的超欠挖情况。测量成果出来以后，测量人员立即将测量断面图和超欠挖情况统计表交接给项目工程部长、洞内技术人员，及时的分析问题所在原因，指导现场施工。在二次衬砌混凝土施工时，土工布铺设前，每隔3m到5m对初期支护完成后的断面进行一次测量，形成断面资料，反应初期支护后断面超欠挖情况。
结束语：
在隧道钻爆法施工过程中超欠挖问题虽然是不可避免的，但是可以将其控制在一定的范围之内。经上所诉通过选择合理的测量放样方法和相关措施可以大大的减少隧道内的超欠挖，节约工程建设资金费用的支出。
参考文献：
[1]闫海雷.东山供水工程9号隧洞施工方案比选[J].山西水利科技,2012,(2):31-33,41. DOI:10.3969/j.issn.1006-8139.2012.02.012.
[2]刘冬,高文学,刘明高.隧道超欠挖成因及其控制技术[J].地下空间与工程学报,2007,3(z2):1468-1471.DOI:10.3969/j.issn.1673-0836.2007.z2.021.
论文作者:肖海
论文发表刊物:《基层建设》2019年第19期
论文发表时间:2019/9/22
标签：隧道论文; 测量论文; 断面论文; 围岩论文; 轮廓线论文; 钻孔论文; 坐标论文; 《基层建设》2019年第19期论文;