摘要:超欠挖问题是隧道施工过程中极容易遇到的情况。对此，本文首先就隧道超欠挖的概念、原因以及危害展开详细的阐述，并在此基础上，基于笔者个人工作经验，详细探讨了隧道超欠挖的施工控制方法，希望能够为我国从事隧道施工建设工作的相关人员提供参考。
关键词:超欠挖;施工控制;隧道工程
0前言
在隧道施工建设中，钻爆法是一种非常常见的施工技术，但是钻爆法带来的超欠挖问题将会对施工企业的经济成本以及工程的整体安全性带来严重的影响。虽然目前针对钻爆法施工过程中的超欠挖现象还没有有效的完全规避方法，但是仍然可以采取相关的措施，将超欠挖的危害控制在安全的水平。
1超欠挖的定义
所谓超欠挖，就是基于隧道的设计挖掘轮廓线作为基础，把现实挖掘所得到的基准线和轮廓线进行对比，在基准线外部分(塌陷处)即被定义为超挖;基准线外部分(突出处)即被定义为欠挖，没有大范围出现超挖和欠挖现象，是使用钻爆法挖掘最为理想的状态［1］。当前国内针对隧道周边爆破质量的评定尚未形成一套完善的法规制度，参考前苏联、英国等部门所给出的标准，在定义超欠挖时是对孔痕保留率作为评定指标，其内容为:①线性平均超挖量≤100mm;②线性超挖量最大值≤250mm;③整体超挖率≤5%;④两炮连接的台阶最大规格≤150mm;⑤炮孔痕迹保留数量≥50%;⑥没有发生欠挖。
2形成原因以及危害
2．1超欠挖的形成原因
根据某水利工程引水隧洞超挖统计与分析，洞施超挖主要部位及频次分析如表1所示。洞室超挖质量影响排列图如图1所示。在使用钻爆法的过程中，欠挖的主要形成原因是爆破作业或钻孔作业不当。具体可以分成以下几个方面。1)钻孔导致的隧道超欠挖。首先，钻孔位置设计不当导致超欠挖，也就是钻孔的布置和周围钻孔的实际设计线发生偏差，若偏向内部会发生欠挖、偏向外部会导致超挖，而导致钻孔位置设计不当的主要原因是施工人员在测量过程中的疏漏导致的;其次是开孔过程中的失误引发超欠挖现象，开孔失误绝大多数情况下会导致超挖现象的出现。在水利工程中，由于涉及到施工技术、地质围岩类别等不同的施工环境，导致实际操作过程中存在一定的偏差。2)爆破导致的隧道超欠挖。①施工人员没有遵循原有的爆破方案开展钻孔作业，为节省工期降低钻孔总量，导致单个钻孔装药过多，引发岩层塌落，导致超挖;②周围爆破孔装药构造不科学，致使出现超欠挖现象，实际上，针对中深爆破孔来讲，是不能够使用空气柱进行填充药物的，因为将炸药完全集中于爆破孔的地步，将对导致孔口欠挖、底部超挖;③在确认周围孔光面爆破数据时，没有对其装药量进行调整。
2．2超欠挖的危害分析
1)在隧道挖掘过程中，一旦出现大规模的超欠挖现象，将会无端增加大量的排岩量，提高人工工作量，增加支护等施工材料的用量和成本［2］。2)在挖掘作业中，发生的超挖轮廓线其本质是一条具有较强随机性的曲线，在实际作业过程中几乎无法把防水材料和这种轮廓进行结合，对后续的防水作业带来了极大麻烦，直接使隧道工程的防水能力下降，使隧道在使用过程中存在严重安全隐患。3)数据显示，各种围岩的最大超挖部分基本上都形成于隧道的拱肩位置，所以若想通过后续施工来进行回填，具有很高的技术难度。因此，针对于这些超挖部分，在完全堆砌以后会形成大小不一的缝隙或者空洞，使隧道岩层的稳定性下降，给隧道带来了严重的安全隐患。4)存在有超欠挖的挖掘轮廓和光滑断面的挖掘轮廓进行对比，有超欠挖的挖掘轮廓将更加容易形成应力的集中，对岩层的稳定性带来严重负面影响，直接降低隧道工程的使用寿命。
3超欠挖的有效控制方法
3．1从爆破钻孔技术层面控制超欠挖
3．1．1提升钻孔质量
钻孔是隧道爆破工程中的一道关键流程，钻孔作业在决定开孔具体位置的同时，还决定了今后施工的准确性，因此，在钻孔作业时需要重点关注以下内容:①周边开孔位置的确认，通常需要让炮孔中心线位于轮廓线之上，炮孔斜率需要基于炮孔的深度来进行变化，保障周围炮孔在挖掘轮廓线100mm为最佳;②若工作面并不平整，工作人员必须基于现实状况合理设计炮孔深度与装药量，最大限度使全部炮孔均处在相同水平线上;③全部炮孔应处在同一倾斜度，为了有效控制超欠挖现象，要最大程度优化循环进尺，优化炮孔的深度，减小钻孔定位和周边外孔插角的误差［3］。
3．1．2加强爆破效果的监控
爆破效果好不好需要一系列的充分验证，这就需要验证及评估爆破后的效果，隧洞爆破后在排烟、出渣后专业工程技术人员进驻现场查验，例如测量人员量测爆破面，形成实际爆破面与设计断面对比断面图，标注出超、欠位置，地质工程师、施工现场管理人员、钻孔班长、爆破班长现场分析爆破原因，地质工程师分析岩性差异、钻孔爆破查看钻孔或装药是否偏差，分析超欠挖主要原因，并根据目前已揭露的岩性制定下一循环的钻孔爆破参数，并严格执行，此项工作需连续反复验证爆破效果，并不断总结施工经验，作为不同施工条件下钻孔爆破的指导书，从而使超欠挖控制不断提升。
3．1．3提升爆破质量
1)科学设计隧道周围孔的装药量，周围孔的装药量设计需要全面考量岩层的物理学特征、岩层发育情况、选用炸药类型等因素。所以，提前掌握工作面所涉及到的岩层特点、破碎程度，基于实际情况选取最为科学的炮孔间隔距离、光爆层厚度、炸药品种等，基于这些数据来最终确定装药量［4］。单位炸药的使用量、填药密度、爆破孔之间的间隔距离将对单个爆破孔之间的装药量造成影响，通常情况下，现装药密度g一般取值范围为0．15～0．28kg/m3，爆破孔密度系数E/W的整体取值范围控制在0．65～1．15。爆破孔间隔距离与光爆层厚度将会对单孔装药量造成直接影响，应控制在150mm范围之内。2)优化装药结构。在隧道挖掘爆破作业过程中，应基于工作面岩层的特点、炸药种类、炮孔的方向，选取操作简单、爆破效果良好的装药结构，数据分析显示，径向不耦合连续性装药结构可以取得较为理想的爆破效果。3)基于地质环境特征适当调整爆破参数，实际上在绝大多数隧道当中，岩层地质状况并不单一，若没有及时了解地质环境特征，将会导致基础面挖掘工作出现大量超欠挖现象。因此，应依靠实验，找到不同岩层对应的爆破参数，并在施工作业过程中不断总结经验，最大限度优化爆破效果。
3．2强化制度建设和管理工作
针对超欠挖现象的有效控制，不仅和隧道工程的地质环境特点、施工技术、工作团队的整体能力有密切关系，而且施工单位所采用的管理模式、管理制度也会对工程质量带来深远影响。因此，在钻爆法施工作业中，应针对测量、钻孔、填药等有严格的操作守则制度，并且细化每个岗位的责任，有统一的检查技术方案，严格遵循PDCA程序，分析问题时做到一环紧扣一环、具有逻辑性，并且在各个阶段，工程技术人员应深入施工现场调查取证，以客观事实为依据，用数据分析为工具，能恰当准确地应用统计图表来归纳问题、发现问题和分析问题。施工单位应指派专业工作人员来进行质量管理，同时强化对施工人员和管理人员的培训工作。
3．3合理使用定向断裂爆破技术
实际上，传统的光面爆破技术因为技术本身所具有的局限性对隧道周边岩层所带来的损害几乎是不能避免的，因此，对于现有技术的改良优化，可以最大程度较少超欠挖现象的发生，目前，国内所使用的诸如切槽爆破技术等对于有效控制超欠挖现象效果十分明显，在必要环节，施工企业可以考虑对相关技术的应用。
4结束语
超欠挖现象的出现对隧道工程项目的质量影响极大，将会对隧道工程以后的使用带来严重的影响，因此，相关施工企业和施工人员要从多层面(技术层面、制度层面等)来规避超欠挖现象，提升隧道工程建设质量，修建更多高品质隧道工程项目。要关注钻孔和爆破这两个施工环节，同时做好制度建设与管理工作，并对施工技术予以创新，全面保证工程质量。
作者：王佛保 单位：中国水利水电第五工程局有限公司
