[关键词]钻爆法施工 超挖 掘进机施工 控制措施
据有关资料报道，截至上世纪未，我国建成的隧道超过1069座，单洞延长超过340km，单洞最长达4076m。随着我国社会经济的快速发展，公路交通建设面临跨越式发展的大好形势，陕西、四川、吉林、广东、浙江、福建、山西、贵州等省规划和正在实施一批特长隧道和隧道群的建设，其中长度超过5KM的隧道将有5座，最长的达到38.6km；另外，一些跨江、跨海隧道方案也相继提出。因此，在工程实践的基础上，不断总结如何进行优质、快速的隧道开挖的经验，具有十分重要的工程意义。
一、超挖对隧道工程施工的影响分析
目前，国内常用的隧道开挖方法包括钻爆法、新奥法等。由于钻爆法适用范围广、不受隧道断面尺寸和形状限制，对各类围岩均能适用，当地质条件变化时，各种参数和施工工艺可随之变化，具有施工设备组装和工地之间转移方便、重复利用率高等优点，因此在工程实践中，应用相当广泛。
隧道规范中对不同类别围岩的允许超挖值作了不同的规定。在实际作业时，由于种种原因，超挖值很难控制在规范规定的范围内。隧道超挖将对工程施工带来一系列的问题。首先，是增加施工成本。超挖必然需要消耗炸药，增加炸药费用；超挖的岩渣需要运出洞外渣场，增加装运费用；超挖造成开挖断面不平整，给铺设防水板带来困难，使防水板松弛皱褶，增加防水板用量；超挖部分需要用同级砼回填，增加二衬费用。飞石岭隧道施工，由于面质变化等综合原因，局部地段光爆效果不太好。其中K29+195~K29+210段超挖较大。灌注K29+199~K29+208一模二衬时（9M模板台车），该段属于IV类围岩，按设计的衬混凝土应为64.71m3（即每延米7.19M3/M），而实际施工混凝土用量为98.75m3，超过规范允许值17.19M3，即超挖16.85M3（每延米1.87m3）。超挖引起超挖石方费用1695.11元（挖方单价100.60元/m3）、超用混凝土成本6740.00元（混凝土成本400元/m3）、超用防水板费用1008.00元（超用防水板36m2、单价28元/m2）。上述三项费用合计9443.11元，即每延米1049.23元。按每延米造价18045元计算，那么超挖造成工程成本增加5.8%。其次，超挖容易引起隧道施工质量问题。超挖造成隧道断面周边轮廓不圆顺，凹凸不平，在棱角突变处易产生应力集中；由于断面凹凸不平、棱角突出容易刺破防水板，使防水层失效，造成渗漏。
因此，在实际隧道开挖施工作业中，控制超挖量，将隧道超挖量降到最低，对提高隧道施工质量、降低工程造价，具有非常重要的意义。
二、控制隧道超挖的措施
在实际施工中常采用光面爆破、机械化施工及全断面隧道掘进机施工进行超挖控制。下面就各方法的原理、特点
以及笔者多年的隧道施工中积累的有关经验作一简单的介绍。
（一）光面爆破
光面爆破和预裂爆破是新奥法施工最基本的要求之一。从本质上讲，预裂爆破也是一种光面爆破，两者的区别只是分区起爆破顺序不同。预裂爆破的分区起爆破顺序为：周边眼掏槽眼辅助眼底板眼。预裂爆破要求在周边眼之间炸出贯通裂缝即预留光面层，所以爆破参数与光面爆破参数存在一定的差异。
实施光面爆破，应按照围岩特点合理选择围边眼间距及周边眼的最小抵抗线，严格控制周边眼的装药量，并尽可能使药量沿炮眼全长均匀分部，周边眼宜采用小直径药卷和低爆速炸药。为满足装药结构要求，可借助传爆线以实现空气间隔装药，采用毫秒微差有序起爆。应使周边爆破时有最好的临空面，周边眼内段起爆雷管的时间误差要求越小越好。根据上述要点，施工时必须做到三点：
1．进行正确的光爆设计
应根据地质情况、炸药种类及钻孔机具等因素进行光爆设计。主要参数选择采用工程类比法。设计内容包括爆破参数的选择、炮眼布置图、周边眼装药结构等。光面爆破主要参数有周边眼间距E、光爆层厚度w（最小抵抗线），周边眼密集系数K（k=e/w），装药集中度q等。周边眼间距是直接控制开挖轮廓平整度的主要因素。缩小周边眼间距要视岩石的抗爆性、炸药性能、炮眼直径和装药量而定，一般可取E=（10-15）d，d为炮眼直径。对于坚硬和破碎岩石宜取较小值，对于软质或完整性好的岩石宜采取较大值。实际施工中，一般取42~63cm为宜；最小抵抗线W=E/K，一般取50~80cm；为了保证周边眼孔贯通裂缝优先形成，须使周边眼的最小抵抗大于炮眼间距，通常周边眼密集系数K为0.8；装药集中度是指每米炮眼的装药量。根据岩石的特性确定，一般为0.15~0.2㎏/m。光面爆破参数确定后，根据开挖断面和拟定的循环进度，计算每循环的开挖量（m3），然后根据岩石类别，选定单位体积用药量q(㎏/m3)。从而计算出每循环爆破总用量Q(㎏)，最后绘出炮眼布置图和装药参数表。
上述工作完成后，选择爆破器材亦很重要。光爆破器材主要有：炸药、非电塑料导爆系统、毫秒雷管和导火索。光面爆破的周边眼应选择低爆速、低密度、低猛度、高爆力、小直径、传爆性好的炸药，底板眼则宜选用高爆力炸药，这样既可以克服上覆岩渣的压制，又起到翻渣的作用。
2．认真组织光爆施工
光爆施工的顺序为施工放样精确布眼钻眼装药连线起爆。放样布眼、钻眼前，必须由测量技术人员用仪器测出掌子面的中线、水平。并用红油漆准确绘出开挖断面的中线和周边轮廓线，标出炮眼位置，误差不得超过5cm。钻眼时，钻工首先要熟悉炮眼布置图，熟练操作凿岩机械。特别是掏槽眼和周边眼，要由技术熟练、经验丰富的钻工司钻。台车下面要有专人值班指挥，以确保周边眼有准确的外插角，尽可能使两茬炮交界处台阶小于15cm，并保证炮眼底在同一平面内。应采用反向装药结构，以提高炮眼利用率，减少盲炮，减少石渣块度，增大抛掷能力和降低炸药用量。掏槽眼和辅助眼应采用大直径药卷孔底连续装药，周边眼可采用小直径药卷或间隔装药。炮眼、药卷直径不偶合系数可控制在1.25~2.0之间。联结起爆网络，起爆网络采用非电塑料导爆系统。这是一种安全可靠、操作方便的新型起爆系统，特别适用于隧道爆破施工。光面爆破采用分区起爆，起爆顺序为掏槽眼辅助眼周边眼底板眼。辅助眼应由里向外逐层起爆，为使光面爆破有较好的效果，应使辅助眼爆破后，尽可能接近开挖轮廓形状，使光爆层厚度尽量一致；并注意不要使光爆落下的石渣堵死周边眼的临空面，影响周边眼的光爆效果。周边眼须同时起爆，若各炮眼的起爆时间差超过0.1秒时，就等于各个炮眼单独起爆，并尽可能减少同段雷管的延期时间差（雷管的制造误差），如使用高精度系列迟发雷管或用导爆索作为孔内传爆。底板眼最后起爆，以起到翻渣作用。
3．注意光爆效果的检验
光面爆破效果主要检查超、欠挖量、炮眼痕迹保存率和两茬炮错台情况这三大指标。根据光面爆破效果这三项指标的检查结果，认真进行分析，再结合掌子面围岩变化情况，及时改变光面爆破参数，修正光爆设计，以达到最佳光爆效果。同时，要注意不断收集和整理相关数据，为今后的光爆设计提供经验。
按照上述要求进行光爆施工控制，经过多个工程的实施，效果良好。
（二）机械化施工
使用凿岩车台，将多台凿岩机安装在凿岩台车上，实现多机同时作业、集中控制。无论采取人工控制、电脑控制或是电脑导向等，不管采用哪种方法，对于人工凿岩来说，都能缩短钻眼作业时间、提高钻眼精度，从而大大减少超挖量。
（三）光面爆破与机械化施工的效果分析
采用光面爆破及机械化施工，虽然可以部分控制隧道超挖量，减少超挖量，但难以从根本上杜绝。根据笔者实际工作经验，尽管施工时精心组织、严格控制，由于施工方法本身存在的问题，超挖情况依然存在。笔者在多个隧道施工项目过程中实际达到的控制效果见表1。
（四）隧道掘进机施工
隧道掘进机施工方法是利用隧道掘进机切削破岩石，开凿岩石隧道的施工方法。由于非爆炸开挖，因而开凿出来的断面标准规则、无超挖。采用掘进机施工具有快速、连续作业、机械化程度高、无超欠挖，安全、劳动强度小、对地层扰动小、衬砌支护质量好、通风条件好、无需辅助工程等特点。
掘进机施工也有对地质条件依赖性大，设备型号一旦决定开挖断面尺寸不可改变，设备购置一次性投资大等缺点。尽管如此，掘进机施工，作为一种先进的施工方法，随着施工技术的进步和掘进机本身的不断完善，将在隧
道施工中展现出广泛的应用前景。
三、结语
钻爆法由于适用范围广、不受隧道断面尺寸和形状限制，对各类围岩均能适用，地质条件变化时，各种参数和施工工艺可随之变化，施工设备的组装和工地之间的转移方便，重复利用率高等特点，在隧道实际施工中应用广泛。但是，钻爆法由于方法本身的问题，超挖量难以控制。隧道超挖一方面将增加施工成本，同时也易引起一系列的隧道质量问题。所以，施工中在充分利用钻爆法优势的基础上，应推广采用机械施工和全断面掘进机施工。
参考文献：
[1]JTJ042-94，公路隧道施工技术规范[S].
[2]蒋树屏.我国公路隧道工程技术的现状及展望[J].中国公路学会2001学术交流会，2001:353-360.
