摘要：为提高砂质板岩地区隧道开挖技术，加强对各工序施工质量的控制。本文分析某具体隧道，对砂质板岩的特性有了一定的了解，有利于隧道施工中开挖过程中的安全，为确保隧道的施工质量，实现优良工程，为类似隧道施工提供借鉴。
关键词：砂质板岩地区 隧道开挖 超挖控制
1前言
某隧道全长2800m，隧道地质以砂质板岩为主，泥质板岩次之，局部夹凝灰质板岩，岩质稍显坚硬、性脆。
2 分析砂质板岩隧道塌方产生原因
隧道在施工中遇到掉块或塌方等围岩失稳现象，不仅严重影响了隧道安全施工，同时也给隧道开挖过程中的超挖控制提高了相当大的难度。隧道塌方成因分析：
1）岩体自身特点。岩体的层状特征对塌方性态有显著影响，由于开挖后隧道洞壁的径向应力降低而切向应力增高，层状岩体以板的横弯作用下发生挠曲至失稳破坏。
2）地下水的影响。板岩本身遇水强度急剧下降加之层间泥质充填物在裂隙水的作用下基本失去胶结作用，造成岩体强度降低的同时因裂隙水带走层间结合物导致岩体完整性的进一步破坏。
板岩自身特点极易受地下水的影响，反之地下水的大量存在又使板岩的工程缺点进一步扩大，两者相互促成。
3）施工原因。施工中开挖进尺过大，开挖完成后未能及时跟进初期支护；钢拱架加工与施工过于粗糙，造成其未能达到较好的受力，并且施工中挖掘设备操作不规范以致拱脚大部分悬空。以上原因总体上可归纳为一点即未能及时对开挖后的岩体进行约束导致其受力状态达到失稳临界点。
可见高岩梁隧道的塌方演化过程主要表现为施工过程不当→板岩临空过多→地下水导致围岩力学性质过差→初次塌方并继续发展。
4）为盲目提高炮孔利用率，加大单孔装药量。
5）周边孔未同时起爆，或爆破网路连接不规范，导致漏爆和拒爆等。
6）欠挖处理加大外插角办法继续掘进，可能造成超挖。
3 砂质板岩隧道超挖控制措施
3.1根据围岩实际确定开挖断面尺寸
要确定开挖轮廓线，预留变形量。预留变形量的大小主要取决于围岩本身的工程性质的好坏和开挖断面的大小。
现代隧道工程围岩承载理论及新奥法施工的基本原则都主张：不论隧道设计断面大小，只要围岩条件许可，一般均应尽可能采用大断面开挖，同时主要通过调整掘进进尺来适应围岩稳定能力的变化。就横断面而言，采用大断面开挖，可以减少分部开挖的次数，从而减少对围岩的扰动次数，而且大断面开挖还可以提供较大的作业空间，便于各项作业；就纵断面而言，当围岩稳定性较差时，缩短掘进进尺开挖，既可以获得较好的空间成拱作用，又可以保持大断面开挖的便利。高岩梁隧道在实际开挖中，洞口浅埋段采用的是CRD法，洞身段采用的是台阶法，其中上台阶开挖断面为81㎡，循环进尺为1-3m，实践证明此开挖方法造成的超挖相对影响最小。
3.2 加强围岩的稳定性
（1）围岩的稳定性不仅与岩层的倾角有关，岩层的走向与开挖的边界几何关系也直接影响着围岩的稳定性。特别是陡倾角岩层最易破坏。当岩层倾角为0°时，最大位移点出现在隧道洞顶；倾角为45°时，最大位移出现在隧道左上角约45°和右下角约45°的地方，且呈现明显的挤压变形特征；倾角为90°时，最大位移出现在隧道洞腰的位置，此时隧道变形主要是挤压变形。岩层倾角对隧道围岩的位移、应力有明显的影响，岩层倾角为0°时隧道同岩稳定性最好；当岩层倾角为45°时，围岩的位移值、最小主应力值达最大，隧道围岩塑性区的面积最大，且沿着砂质板岩的层面发生张开破坏，最不稳定；而在60°至90°，隧道围岩仅在上部出现了拉应力破坏，但是破坏的范围则逐渐减小。在不同倾角时，围岩破坏的位置不一样，应该根据围岩的层状以及隧道开挖的边界几何，分析出围岩的易破坏点，针对易破坏点进行支护，不但有利于围岩的稳定性，控制隧道的超挖，节省工程造价。
（2）开挖过程中应及时对围岩的地质条件进行分析，根据围岩的具体情况进行选择性的支护，更有利于控制隧道超挖现象，节省工程造价，确保施工安全。
3.3 实施隧道塌方的预防措施
（1）在勘察阶段，应做好地质勘查阶段的工作，对隧道的地质环境尤其是围岩岩性、层理结构、地应力以及地下水状态需综合认识，对于危险地段应进行详细的超前地质预报，以便在设计上及时采取相关措施。
（2）在设计阶段，对于隧道的危险地段应尽量采用超前锚杆或管棚等超前支护措施，抑或根据地下水发育情况采取超前注浆等围岩加固措施，增加围岩的整体性，从理论分析中能够看出，这些措施相当于增加了层间结合力、增大了岩层的厚度，对于维护围岩的稳定性有很大帮助。
（3）在施工阶段，应根据板岩的岩层倾向对隧道中的不利位置提前预判，做出相应的设计调整；对于塌方易发地段应尽量采取降低一次开挖跨度的施工工法如CD法等，并尽量采用小进尺开挖；初期支护的施作应在开挖后及时跟进，钢拱架轮廓应与隧道轮廓良好契合并在分步开挖时保证钢拱架能够完全受力，起到抑制围岩失稳的效果。
3.4合理的钻爆方案设计
围岩地质条件是客观存在的，是确定爆破参数的主要依据之一。
一、掏槽形式、装药结构
掏槽采用三级复式契形掏槽眼的形式。周边眼采用空气间隔装药，各眼采用导爆索并连，并在其中两眼装入非电毫秒雷管达到孔内延期起爆，其余炮眼采用连续装药，非电毫秒雷管孔内延期起爆，各炮孔均进行堵塞。
装药按《围岩装药参数表》自上而下进行，雷管对号入座，装药后所有炮眼均应堵塞炮泥，掏槽眼堵塞长度≮40cm，其他眼堵塞长度≮20cm。炮泥采用比例为1：3的黏土和砂子加上含有2%～3%食盐的水搓制而成。
二、钻眼要求
（1）按照炮眼布置图正确钻孔；
（2）掏槽眼：深度、角度按设计施工，眼口排距、行距误差均不大于5cm；
（3）辅助眼：深度、角度按设计施工，眼口排距、行距误差均不大于10cm；
（4）周边眼开眼应布置在开挖断面轮廓线上，调整范围不得超过5cm，方向应以2°（3cm/m）斜率外插。不同的炮眼深度，可调整斜率，但须保证眼底不超过开挖轮廓线10cm；
（5）内圈炮眼至周边眼排距误差不大于5cm，并与周边眼用相同的斜率钻眼；
（6）当开挖面凸凹面较大时，应按实际情况，调整炮眼深度，力求所有炮眼（除掏槽眼和底板眼外）眼底在同一垂直面上；
（7）钻眼作业应根据开挖台车台阶划分作业区域，定人定位进行施钻。
4结束语
砂质板岩地区隧道施工中超挖问题虽然是不可避免的，但是可以将其控制在一定程度之内。控制隧道超挖技术是一项综合技术，必须从钻孔精度、测量放线、爆破技术等众多方面抓起。
参考文献：
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