公路隧道的建设中,超挖和欠挖是两个关键的质量控制指标,它们直接影响隧道的施工成本、安全性以及最终的结构稳定性。超挖指的是实际开挖的轮廓超过了设计轮廓,而欠挖则是实际开挖小于设计轮廓。这两种情况都需要通过有效的控制措施来避免或减缓。
在【鹤大高速公路大蒲柴河至砂子河设计段白水滩隧道】的实例中,由于隧道围岩等级的变化,从III级到V级,其中IV级和V级占比大,因此采用了钻爆法进行施工。钻爆法虽然灵活且成本较低,但可能导致超欠挖问题。超挖会带来额外的洞渣运输成本,初期支护可能出现空洞,影响安全,且可能导致混凝土工程量增加,提高成本。而欠挖则会减弱二次衬砌的效果,增加处理成本,甚至可能因私自缩小衬砌轮廓导致违规。
影响隧道超欠挖的因素多方面。首先是钻眼精度,包括外插角θ、开口位置e和钻孔深度L。公式h=e+Ltan(θ/2)表明,这三个因素的精准控制对减少超欠挖至关重要。然而,实际操作中,由于操作人员技术水平和钻机性能限制,往往难以达到理想的精度。
爆破技术也是关键因素。不合理的爆破设计,如炸药品种选择不当、装药结构不合理,以及爆破参数匹配不足,都可能导致超挖。特别是在软岩地段,超挖问题更突出。此外,周边眼布置和圈眼的相对距离不当,也可能引发超欠挖。
施工操作中的失误,如不准确的轮廓线定位,钻孔位置的偏移,钻孔角度控制不佳,装药量过多,或是操作人员技术不足,都可能导致超欠挖问题。同时,围岩的类别和稳定性对超欠挖也有显著影响,不同级别的围岩需要采取不同的控制策略。
控制和处理超欠挖的方法主要包括采用“新奥法”技术,强调以最小的扰动进行开挖,并配合光面爆破技术,以提高开挖精度。同时,加强施工管理,确保严格按照设计和规程进行作业,对施工人员进行技术培训,严格执行钻眼、爆破和支护的步骤,都是有效降低超欠挖的重要手段。在超挖发生后,通常需要通过人工处理,如填充和加固,以确保隧道结构的完整性和安全性。
公路隧道超欠挖的原因复杂多样,需要综合考虑地质条件、施工技术、爆破设计和操作管理等多个方面,通过精确控制和科学管理,才能实现对超欠挖的有效控制,保证隧道建设的质量和安全。