摘要：硬圍巖在花崗地層的過渡段，巖性從全風化、軟硬不均轉變為節理發育的中風化狀態，很難控制隧道鉆爆施工、光面爆破質量，經常出現硬圍巖超挖的現象。本文淺析硬圍巖的超挖控制。

　　關鍵詞：硬圍巖,超挖控制

　　我國許多地區都分布有花崗巖，約占全國面積的10%，花崗巖低層從地表向下，減弱風化程度，轉變巖體的質量。風化殼的厚度一般為20-60m，風化帶一般都經過不超過50m的淺埋隧道。開挖花崗巖的低層隧道，都過村莊地質明顯的過渡段。我國大部分隧道大多采用鉆爆法施工，在施工過程中，由于地質條件和爆破系數在不斷的變化，常出現超挖的現象。如果花崗巖體本身有裂隙、夾層和節理，則很難控制爆破的效果。本文以承秦高速公路秦皇島段為依托，對光面爆破效果在花崗巖麻巖地層過渡段進行統計，對不同地質條件的隧道超挖現象、原因、措施進行簡單的分析。

　　一 崗巖地層過渡段隧道光面爆破實例分析

　　首先，工程概述。

　　承秦高速公路秦皇島段槐尖山隧道。其為分離式隧道、凈空為寬×高10.75×5.0m;坡長左洞為-1.42%(1305.7m),右洞-1.50%(1296m);左洞里程為LK183+726.305～LK185+032,長1305.7m;右洞里程為RK183+712～RK185+008，長1296m。巖性主要為花崗片麻巖，隧道區未見斷層，也沒有發生過強震，未發現區域性構造或大的斷層，只是巖脈較發育，已將裂隙充填，場地具有較好的區域穩定性。圍巖以Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ、Ⅴ級為主，其中以Ⅲ級為最多。

　　其次，崗巖地層過渡段隧道掌子面地質情況

　　在隧道施工過程中，素描了對隨道左右洞掌子面地質情況。以左洞為例，其隧道進洞口約為15m的范圍，都是第四系粉質粘土。全風化的托崗巖地層的掘進出現大小不一的孤石，隧道斷面的右側為中風化花崗巖。過渡段的出現不同特征的巖體：全風化的花崗巖由于巖性較軟，潮濕，開挖的掌子面穩定性較差，持續時間短。用機械輾壓隧道底部，其形狀呈砂狀，而且出現孤石。且孤石并無尖銳棱角，內部結構完整。而且由強度較高的中風化-微風化花崗巖組成，力學特性與周圍地層有較大的差異。軟硬不均段的地質情況，主要是上軟下硬，且呈現從左下側至右上側傾斜的軟硬邊界。在整個過程中的全風化層、強風化層及中風化層出現軟硬不均的現象。如圖：

　　而中風化花崗巖由于水平和梁祝傾斜交叉的結構面，則圍巖的言行均一，切剖巖體的形狀呈現大塊狀。而且節理發育在水平方向最為合理，局部的巖體則呈現水平層形狀。圍巖在早期存在泥化央層，使得后期密實了結構面。如圖： 再次，花崗巖地層過渡段前期隧道爆破效果

　　利用機械與人工相互結合的方式對全風化花崗巖進行開挖，容易控制超挖現象。而主要是由于在孤石在施工過程中出現滑落的問題，容易產生超挖現象。如左洞掌子面ZKl83+722的處隧道施工過程中，Ⅲ級拱頂存在大量的孤石。而且孤石的長度達到4-5m，形成孤石在滑落后掌子面的高度約為3-4m，前方約有3m的空穴。而且由于孤石滑落，導致隧道輪廓線的超挖現象時有發生。

　　中風化花崗巖段爆破效果為：Ⅳ級圍巖超挖量為隧道周邊線性的40-110m，而且由于超挖現象非常嚴重，導致輪廓相當不規整。主要是在節理與輪廓的交界處，出現超挖現象。在水平向節理與拱頂出現的門框斷面處也易出現超挖現象，拱頂處的水平巖層存在裂縫，而且由于大塊表面的爆破的新鮮巖面較少，大多數都是節理裂隙表面，破碎巖體周圍超挖現在嚴重。

　　二 崗巖過渡段爆破機理分析

　　花崗巖體中節理裂隙發育，由于巖層的節理裂隙在不同風化程度上的性質差異較大，從而使得巖體的整體性受強風化層中軟弱夾層的影響。隧道爆破的效果由于結構面性質的不同存在較大的差異，而且爆破應力波的傳播主要受巖體結構面的影響。

　　節理裂隙發育主要是受應力波與結構面的共同影響而產生巖體爆破破碎，應力波在傳播，擴大了巖體的原生節理裂隙，產生了新的裂隙。而且由于破碎裂隙的形成，使得爆破時產生的膨脹氣體被分離。

　　巖體斷裂面的形成主要是因為在光面爆破過程中，相鄰炮孔的同時爆破，而且兩者之間存在節理結構面，使得均質巖體沿跑孔線方向形成斷裂面。節理與炮孔連線的夾角大小，是為了能夠提高閉合型節理在光面爆破時，能夠達到優質的效果。而且節理面的高度抗剪和較小的泊松比影響著夾角的大小。節理面抗剪強度越強，泊松比越小，就縮小了其夾角對光面爆破效果的影響范圍。即影響效果隨著節理面的強度變化而形成反比。而當其夾角的角度接近垂直時，結構面強度對于光面爆破效果的影響也接近于零，節理面的輪廓線和夾角之間的關系可以根據一列公式來判斷，其主要計算公式如下：-

　　公式中， 為巖石動態抗拉強度; 為節理結構面內聚力和內摩擦角; 為巖石泊松比; 為爆炸應力波產生的徑向應力分量和環向應力分量; 為斷裂控制面與節理結構面法線方向的夾角。

　　如果節理的上、下導抗的巖石的完整性較好，且節理面與炮孔聯系的夾角接近于垂直角度時，爆破效果與結構面的關聯則甚少。如果在節理面與炮眼的角度較為傾斜時進行爆破，則會讓輪廓線容易出現鋸齒狀斷裂面，在拱頂與輪廓邊界形成門框斷面，從而出現超挖的現象。

　　三 超挖原因分析及控制措施

　　首先，超挖的原因。Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ、Ⅴ級的圍巖出現超挖現象取決于隧道掌子面圍巖的巖性，當巖性均一且完整時，通過爆破參數調整能夠很容易的得到較優的爆破設計參數，確保光面爆破的質量。反之，爆破的能量在硬圍巖區域很難發揮作用，而且容易造成大量消耗，難以達到爆破的效果，由此則容易出現超挖的現象。為了控制超挖，主要是根據實際的地質條件和爆破效果，對爆破參數進行及時的調整。

　　其次，控制措施。主要表現在三個方面：其一，對Ⅱ級全風化花崗巖階段，利用機械與人工相結合的方式進行開挖。可利用風鎬或鑿巖的器械對孤石進行破裂，防止因震動量過度很使得孤石滑落。對于空穴，則采用噴混凝土或澆筑的方式密實回填，避免圍巖擴大松弛面積。對于部分孤石段，則預留核心土，降低上臺階高度，對開挖進尺進行嚴格的控制，而且關于開挖中暴露的臨空面和時間盡量減少。另外，要對超前支護采用相應的加強措施，確保孤石段在施工過程的安全;其二，Ⅳ、Ⅴ級圍巖采用上、下導坑進行開挖，預裂爆破。對于軟硬不均的地段的開挖，應該盡量多打眼、少裝藥，并且相應的減少內圈眼的用藥量、周邊距，加大抵抗線，防止爆破震動度過高。對Ⅳ、Ⅴ級圍巖采用上、下導坑進行開挖，預裂爆破;其三，Ⅱ、Ⅲ級圍巖采用全斷面開挖，光面爆破。在Ⅱ、Ⅲ級圍巖的中風化花崗巖的控制，應該避免在節理處鉆眼，對節理地面的距離，進行適度的調整，對周邊眼的外插角精度進行嚴格預測，然后根據抗拉先距離，減少震動，對其進行預裂爆破。

　　四 結語

　　槐尖山隧道段中的花崗巖體中，Ⅲ級的硬圍巖最多，風化帶相當明顯，而出呈現節理裂隙發育，隧道的開挖的地質容易出現孤石，而且有著巖體易破碎、軟硬不均的不良地質條件，嚴重影響了隧道光面爆破的質量。本文以槐尖山隧道為實際案例，分析了隧道爆破施工中硬圍巖超挖的現象的原因，以及相應的措：Ⅳ、Ⅴ級圍巖采用上、下導坑進行開挖，預裂爆破，Ⅱ、Ⅲ級圍巖采用全斷面開挖，光面爆破。

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