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摘要:暗挖隧道爆破開(kāi)挖施工過(guò)程中，保持良好的開(kāi)挖質(zhì)量，無(wú)論從成本控制角度還是工期角度，都具有重要的意義。以深圳地鐵8號(hào)線望基湖停車(chē)場(chǎng)入場(chǎng)線隧道為例，對(duì)影響隧道開(kāi)挖質(zhì)量的條件展開(kāi)分析，通過(guò)運(yùn)用光面爆破技術(shù)以及加強(qiáng)現(xiàn)場(chǎng)施工質(zhì)量管理等手段，最大程度的減少超欠挖，有效的提升了隧道的開(kāi)挖質(zhì)量，可為同類(lèi)隧道開(kāi)挖施工提供借鑒。

關(guān)鍵詞:暗挖隧道，爆破，開(kāi)挖，質(zhì)量控制

暗挖隧道施工中爆破開(kāi)挖質(zhì)量控制一直是施工的重難點(diǎn)，超挖過(guò)多不僅造成出渣量和襯砌量增多，而且提高了工程造價(jià)，由于局部超挖會(huì)產(chǎn)生應(yīng)力集中，影響圍巖的穩(wěn)定性，超挖也給后續(xù)施工工序，如噴射混凝土、鋪設(shè)防水板等作業(yè)造成一定的困難;欠挖則直接影響襯砌的厚度，處理起來(lái)費(fèi)時(shí)費(fèi)力。所以無(wú)論是超挖還是欠挖對(duì)隧道施工的工期、安全、質(zhì)量以及經(jīng)濟(jì)效益都有直接的影響和損失［1］。因此，減少隧道超欠挖，開(kāi)展提升隧道爆破質(zhì)量的技術(shù)研究顯得尤為重要［2］。

1工程概況

深圳地鐵8號(hào)線望基湖停車(chē)場(chǎng)入場(chǎng)線隧道全長(zhǎng)為2095．864m，入場(chǎng)線連接深外站至停車(chē)場(chǎng)。共兩個(gè)工作面，由2號(hào)斜井進(jìn)入正線左右大小里程各有一個(gè)作業(yè)面。2號(hào)斜井洞口位于望基湖上游咽喉區(qū)旁，斜井井身全部位于梧桐山山下，洞口周邊環(huán)境單一，無(wú)影響隧道施工的建構(gòu)筑物，施工環(huán)境較簡(jiǎn)單。隧道的爆破開(kāi)挖質(zhì)量主要表現(xiàn)在對(duì)圍巖的損傷程度，在施工中要把圍巖的損傷程度控制在最小限度［3］。影響隧道開(kāi)挖質(zhì)量的好壞綜合來(lái)說(shuō)與諸多因素有關(guān)，其主要可以歸納為隧道的工程地質(zhì)條件、光面爆破技術(shù)水平、鉆孔精度、施工管理以及相應(yīng)的技術(shù)措施等。地質(zhì)條件是指隧道穿越地層的巖性，包括巖層的產(chǎn)狀、斷層節(jié)理裂隙的發(fā)育情況、風(fēng)化程度等，地質(zhì)條件是一個(gè)極其復(fù)雜而又不可預(yù)見(jiàn)的要素。前期的地質(zhì)勘探資料往往只是對(duì)隧道區(qū)域地質(zhì)情況的一個(gè)大概勘測(cè)，由于受地形和環(huán)境以及精度的限制，準(zhǔn)確性都大打折扣，對(duì)細(xì)部地區(qū)的勘測(cè)往往不足，有時(shí)經(jīng)常和現(xiàn)場(chǎng)的實(shí)際地層相差很遠(yuǎn)［4］。因此，在施工期間可以通過(guò)超前探孔以及地質(zhì)雷達(dá)進(jìn)行超前探測(cè)，初步探得圍巖狀況。入場(chǎng)線隧道小里程方向下穿望基湖水庫(kù)，埋深淺，處于第四系殘積層與強(qiáng)風(fēng)化凝灰?guī)r之間，節(jié)理裂隙發(fā)育，地下水豐富，屬于Ⅴ級(jí)圍巖，施工難度較大。此時(shí)對(duì)前方地質(zhì)條件的超前探測(cè)非常重要。通過(guò)對(duì)地質(zhì)條件的預(yù)測(cè)，針對(duì)風(fēng)化程度不同巖層，選擇合理的開(kāi)挖方式，調(diào)整爆破參數(shù)來(lái)控制其開(kāi)挖效果。但是對(duì)于巖石的節(jié)理裂隙以及斷層等產(chǎn)狀因素造成的影響則較難控制。在爆破開(kāi)挖過(guò)程中，斷層和裂隙會(huì)改變爆破過(guò)程中周邊孔的最小抵抗線的大小和方向，使其難以從設(shè)計(jì)開(kāi)挖線處開(kāi)裂拋出，從而導(dǎo)致開(kāi)挖面不夠平順，甚至造成較大的超欠挖［5，6］。

2控制隧道開(kāi)挖質(zhì)量的措施

2．1超前地質(zhì)預(yù)報(bào)

由于施工前方圍巖的地質(zhì)條件復(fù)雜多變且難以預(yù)測(cè)，因此，在施工過(guò)程中對(duì)掌子面前方的地質(zhì)情況進(jìn)行超前預(yù)報(bào)是十分重要的。超前地質(zhì)預(yù)報(bào)亦是隧道信息化施工重要組成部分，目前國(guó)內(nèi)通常應(yīng)用地質(zhì)雷達(dá)(GPR)作為超前地質(zhì)預(yù)報(bào)的主要手段，它是一種較新的地球物探方法，具有操作簡(jiǎn)單、便于攜帶、掃描速度快、分辨率高和圖像直觀等諸多優(yōu)點(diǎn)［7］。地質(zhì)雷達(dá)在應(yīng)用過(guò)程中，是通過(guò)巖土體自身的性質(zhì)差異來(lái)完成探測(cè)工作。由于不同的圍巖介質(zhì)有不同的帶電性，對(duì)電磁波的反射、折射、散射也大不相同。地質(zhì)雷達(dá)先通過(guò)天線T發(fā)射高頻電磁波，高頻電磁波遇到存在電性差異的分界面時(shí)，會(huì)被不同程度的吸收、衰減和反射。然后利用天線R完成對(duì)反射波的接收。電磁波在不同電性介質(zhì)的傳播過(guò)程中其場(chǎng)強(qiáng)、路徑、波形都會(huì)發(fā)生明顯變化。利用系統(tǒng)軟件研究分析回波特性，從而推測(cè)出目標(biāo)體的空間位置、形狀、分部情況等，實(shí)現(xiàn)了對(duì)隧道地質(zhì)預(yù)報(bào)的目的。針對(duì)入場(chǎng)線隧道圍巖較差的情況，應(yīng)用GPR在地質(zhì)情況探測(cè)過(guò)程中能有效的減少對(duì)圍巖的擾動(dòng)和損害，只需天線貼掌子面掃面操作，效率較高［9］。在開(kāi)挖過(guò)程中增加超前地質(zhì)預(yù)報(bào)的強(qiáng)度，每開(kāi)挖25m左右就對(duì)掌子面做一次超前探測(cè)，提前了解圍巖的基本狀況。根據(jù)圍巖的實(shí)際情況制定合理的開(kāi)挖方案及爆破方法，針對(duì)圍巖的變化，調(diào)整爆破設(shè)計(jì)參數(shù)，優(yōu)化施工方案，做到有備無(wú)患、因地制宜，從根本上提升爆破質(zhì)量。

2．2加強(qiáng)光面爆破技術(shù)水平

據(jù)有關(guān)資料統(tǒng)計(jì)，光面爆破與普通爆破相比，超挖量由原來(lái)的15%～20%降低到4%～7%，既減少了后續(xù)工序的工作量，又降低了施工成本，加快了施工進(jìn)度［10］。所以加強(qiáng)光面爆破技術(shù)水平是提升開(kāi)挖質(zhì)量的關(guān)鍵因素。開(kāi)挖前根據(jù)圍巖的實(shí)際情況制定合理的爆破設(shè)計(jì)方案。光面爆破分區(qū)起爆順序?yàn)?掏槽孔→輔助孔→周邊孔→底板孔。爆破方式采用多段毫秒串聯(lián)由內(nèi)向外一次起爆。炸藥選用2號(hào)巖石乳化炸藥，該炸藥爆速值高、炮煙少、抗水性強(qiáng)具有良好的爆炸性能。導(dǎo)爆器材選用非電毫秒導(dǎo)爆管雷管，該種雷管安全可靠，光爆孔采用間斷軸向不耦合裝藥技術(shù)，不耦合系數(shù)控制在1．5～2．0范圍內(nèi)。為了降低周邊孔裝藥的線密度，周邊孔采用25mm小直徑藥卷，為克服底部炮孔的阻力，在炮孔底部裝入半條32mm標(biāo)準(zhǔn)藥卷，如圖2所示，使光爆層順利的剝離巖體，一般巖石爆破炸藥消耗量在1kg/m3左右。另外在炮孔布置過(guò)程中還應(yīng)著重考慮炮孔密集系數(shù)M的取值(M=D/W，D為孔距，W為抵抗線的大小)，它直接影響隧道爆破施工效果。合理地密集系數(shù)M，可以有效提高爆破能量利用率，從而取得良好的爆破效果［11］。入場(chǎng)線隧道開(kāi)挖斷面約45m2，跨度不大，光爆孔所受巖石的夾制作用較大。經(jīng)爆破試驗(yàn)數(shù)據(jù)歸納分析，密集系數(shù)M取0．87爆破效果最佳。

2．3提高鉆孔精度

通過(guò)對(duì)入場(chǎng)線隧道若干循環(huán)開(kāi)挖斷面統(tǒng)計(jì)分析，發(fā)現(xiàn)鉆孔精度對(duì)隧道超欠挖的控制有密切的聯(lián)系。隨著外插角和鉆孔深度的增加，超挖高度也逐漸增大。鉆孔深度L可以在施工中控制，在其他因素不變的條件下減少鉆孔深度對(duì)減少超挖是有利的。而外插角θ主要取決于鉆工的實(shí)際操作水平。所以控制合理的開(kāi)挖進(jìn)尺，做好工人技術(shù)培訓(xùn)工作是很重要的環(huán)節(jié)。另外隧道測(cè)量工作也要做到精益求精，施工中建立“二級(jí)復(fù)核”制及測(cè)量雙檢制，加密控制網(wǎng)，保證能有較多的“多余觀測(cè)條件”，以保證施工測(cè)量精度。過(guò)程中采用多重測(cè)量的方法，工班測(cè)量人員進(jìn)行放樣，項(xiàng)目部測(cè)量進(jìn)行復(fù)核，確認(rèn)無(wú)誤后方可開(kāi)鉆施工，同時(shí)定期對(duì)隧道內(nèi)導(dǎo)線點(diǎn)及控制點(diǎn)進(jìn)行復(fù)核，對(duì)測(cè)量?jī)x器進(jìn)行校準(zhǔn)。

2．4加強(qiáng)現(xiàn)場(chǎng)施工管理

在隧道的施工過(guò)程中制定開(kāi)挖質(zhì)量管理制度，實(shí)行技術(shù)人員定崗定責(zé)制，加強(qiáng)日常對(duì)開(kāi)挖過(guò)程中的技術(shù)指導(dǎo)與監(jiān)督。針對(duì)每一次爆破參數(shù)及施工方法的變化，要提前對(duì)施工人員做技術(shù)交底，使其明確具體的工藝流程，布孔、鉆孔、裝藥、聯(lián)網(wǎng)等技術(shù)要求。定期對(duì)工人進(jìn)行技術(shù)考試，觀察其掌握情況，開(kāi)展獎(jiǎng)懲制度，對(duì)于開(kāi)挖質(zhì)量控制良好的和不達(dá)標(biāo)的分別給予獎(jiǎng)勵(lì)與處罰，充分調(diào)動(dòng)大家的生產(chǎn)積極性?，F(xiàn)場(chǎng)技術(shù)員要針對(duì)每個(gè)開(kāi)挖循環(huán)的實(shí)際情況填寫(xiě)《爆破開(kāi)挖效果分析表》，做到一循環(huán)一指導(dǎo)、一循環(huán)一記錄、一循環(huán)一分析?？偨Y(jié)本次開(kāi)挖的不足，分析具體原因查漏補(bǔ)缺，突破解決問(wèn)題的合理性方法。同時(shí)積極開(kāi)展QC小組質(zhì)量活動(dòng)，執(zhí)行PDCA質(zhì)量環(huán)理念［12］，對(duì)存在問(wèn)題進(jìn)行系統(tǒng)性分析，堅(jiān)持理論與實(shí)踐相結(jié)合，從根本上提升爆破開(kāi)挖質(zhì)量。

3結(jié)語(yǔ)

在望基湖停車(chē)場(chǎng)入線隧道的施工中，爆破質(zhì)量差及超欠挖較大的情況，引起了我們的高度重視。對(duì)此開(kāi)展了關(guān)于開(kāi)挖質(zhì)量控制的分析與研究，制定了相應(yīng)的質(zhì)量控制措施。通過(guò)增加技術(shù)力量及加強(qiáng)質(zhì)量管理，使隧道的爆破開(kāi)挖質(zhì)量得到了有效的提升。通過(guò)測(cè)量數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)，周邊孔的炮孔痕跡率達(dá)80%～90%，超欠挖僅為4%，相比控制之前要低的多。開(kāi)挖巖面較為平整，使應(yīng)力集中相對(duì)減小，安全隱患大大降低，同時(shí)減少了二襯混凝土的投入，降低了工程造價(jià)，縮短了工期。

作者:嚴(yán)國(guó)慶 單位:中鐵十四局集團(tuán)隧道工程有限公司