浅谈隧道超欠挖计算原理与程序设计

浅谈市政隧道爆破掘进施工中超欠挖的成因、影响及控制方法随着我国铁路建设的发展和地下空间的开发应用，隧道开挖工艺得到了飞速提高，其中钻爆法以其广泛的适用性，低廉的开挖成本，得到了最广泛的应用。

就隧道爆破掘进的施工工艺而言，超欠挖的控制与企业生产效益是直接挂钩的。

对此，我们往往需要控制欠挖以寻求质量，控制超挖以降低成本。

一、超欠挖成因1、围岩特性因素（1）Ⅳ级、Ⅴ级围岩本身节理就比较发育，再考虑岩层内地下水影响，在爆破完成后，机械找顶的过程中，围岩常常沿着软弱面坍塌、破碎，此类情况导致的超挖是难以避免的，也是最常见的。

（2）岩层走向对超欠挖也有很大的影响，平行于隧道走向的围岩存在岩层整体剥落的可能性。

因此对于破碎程度相同的两种围岩来说，平行于隧道走向的岩层比垂直于隧道走向的岩层更容易出现超挖现象。

2、隧道轮廓线放样不准确隧道中由测量技术人员负责对开挖轮廓线及炮孔进行放样定位，由工人根据放样点进行炮孔打设，因此放样的准确性直接影响着爆破效果。

当测量技术人员出现操作过程失误、责任心不足、测量结果未复核，使放样点与原设计偏差过大，达不到预期爆破效果，就会出现大规模的超欠挖。

3、现场施工不满足技术参数设计对于隧道爆破掘进施工而言，施工现场均有专项施工方案。

方案中对炮孔间距，扦插角度、孔深、孔位、装药量等技术参数均有明确设计。

而现场实际由于操作条件不允许，比如（1）工人站在操作平台上够不到放样点。

（2）操作出现偏差和失误如将两个眼钻通导致的废孔，只能在旁边重新钻孔。

（3）岩石突出无法在放样点进行钻孔。

种种原因导致的钻孔精度无法达到设计参数，从而导致的超挖或者欠挖。

4、施工管理存在漏洞（1）工人贪图操作的便宜性，随意改变扦插角度，造成炮孔角度的偏差。

（2）工人在现场实际施工中难免存在偷懒心理，通常以“少打眼，多装药”为原则，私自放大孔间距，加大装药量，不仅从总体上加剧了药量损耗，也使爆破轮廓线处于一个不可控状态，当施工爆破方案中的技术参数形同虚设，对超欠挖的控制自然就无从谈起了。

浅谈隧道超欠挖计算原理与程序设计摘要：随着铁路、公路建设的快速发展，我国隧道建设的施工技术也大幅度提高，由于工期紧迫促成测量放样的过程也是一个重要环节，如果再采用普通的尺距法不仅仅降低了放样效率还造成了轮廓线的放样精度，导致开挖掘进造成隧道超欠挖，所以现在通过卡西欧编程计算器结合带红外线的全站仪进行配套操作，这样不仅提高了施测效率还保证了放样精度，现通过本文给大家讲解隧道超欠挖的计算原理和程序设计。

关键词：隧道超欠挖计算原理程序设计何为超欠挖？：隧道超欠挖分为（超挖和欠挖），超挖即为隧道开挖轮廓线大于隧道设计轮廓线，欠挖即为隧道开挖轮廓线小于隧道设计轮廓线。

超欠挖的影响：隧道超欠挖不止直接影响到了施工进度、安全质量，还会让开挖费用增加，更重要的是由此造成了过量超填混凝土的费用。

超挖在实际施工中由于重视不够或方法不当，以至于在施工过程中会不知不觉地提高工程成本，从而也减少了应得的利润。

超欠挖是如何产生的？在目前的隧道施工中，掘进技术有两种方法，一种是传统的“钻爆法（开挖台阶法）”；一种是“全断面掘进法（盾构掘进法）”。

受各种条件的制约，“钻爆法”仍是隧道施工的主要掘进方法。

所以隧道超欠挖的形成也是不可避免的，下面讲述一下形成超欠挖的三种情况。

1、岩层变化：由于隧道开挖过程中随着岩层的变化，地质条件和围岩裂隙的发生会出现不可避免的超欠现象，所以岩体是超欠挖的主要因素之一。

2、爆破方式：由于工作面（掌子面）是一个不平整的岩体面，导致钻孔间距控制不当或间距过大、过小，容易影响其他孔位的爆破效果，或者由于装药结构控制不当和掏槽不合理也会造成隧道超欠现象。

3、测量放线：由于隧道测量放线过程中能见度低，操作有限，测量人员进入隧道测量时导致前后视照准误差，同时因为掌子面的凹凸不平画轮廓线时也会产生偏离现象。

如何正确实施隧道测量工作？隧道测量工作由公司专业测量人员组织成立测量小组，根据设计院给定的坐标控制点和高程控制点进行建立导线控制网。

浅谈硬岩质隧道超欠挖对造价的影响及控制超欠挖技术措施硬岩质隧道工程在施工过程中，常常会面临超欠挖的问题，这不仅会对施工周期造成影响，还会对工程造价产生一定的影响。

了解超欠挖对造价的影响以及控制超欠挖技术措施对于硬岩质隧道工程至关重要。

一、超欠挖对造价的影响超欠挖是指在隧道开挖过程中，隧道身形的尺寸超出设计要求的情况。

超欠挖会导致以下方面的影响：1. 施工周期延长超欠挖会导致隧道开挖范围扩大，因而需要更多的时间和人力完成开挖工作，从而导致施工周期延长。

2. 工程量增加超欠挖使得工程量增加，需要更多的劳动力和材料进行处理，增加了工程的成本。

3. 钢筋混凝土使用增加超欠挖导致了地下隧道体积的增加，进而需要更多的钢筋混凝土来支撑隧道结构，增加了成本。

4. 设备磨损在处理超欠挖过程中，较大的挖掘量和材料运输量会导致施工设备的磨损加剧，需要更多的维护和更换，增加了维护费用。

5. 施工安全隐患增加超欠挖会导致边坡不稳定、地质松动等问题，增加了施工的安全隐患，可能造成返工和人员伤亡，增加了施工成本。

超欠挖对硬岩质隧道工程造价有着直接而显著的影响，因此必须采取措施来加以控制。

二、控制超欠挖技术措施针对超欠挖对造价的影响，可以采取以下技术措施来控制超欠挖的情况：1. 加强勘察和设计阶段工作在勘察和设计阶段，应该加强对地质情况的了解和分析，进一步完善隧道工程设计方案以减少超欠挖的发生可能性。

2. 优化施工工艺合理选择施工工艺，采用适当的爆破方法和挖掘机械，控制挖掘范围和深度，避免超欠挖的发生。

3. 加强监测对隧道施工现场进行实时监测，及时发现超欠挖情况，并采取措施进行调整，避免超欠挖的继续扩大。

4. 合理处理超欠挖材料在处理超欠挖的材料时，应该采用合理的堆放方法和管理措施，减少材料的浪费和损耗。

5. 加强施工安全管理加强对施工安全的管理和监督，严格执行安全生产标准，预防隧道工程施工过程中由于超欠挖带来的安全事故。

控制超欠挖是硬岩质隧道工程施工过程中的重点和难点之一。

曲线（含直线）任意里程中边桩坐标正反算（CASIO fx-4800p&fx-4850）J-SQX(竖曲线数据输入)“J-SQX”：{NHUVMQP}：Z[9]=N“SJD”：Z[10]=H“JDZ”：Z[11]=U“I1”：Z[12]=V“I2”：Z[13]=M“R”：Z[14]=Q“QD”：Z[15]=P“ZD”：“TO J-JS MS”J-PQX(平曲线数据输入,自动切换到J-JSMS)A“JD”B“JDX”C“JDY”F“FJ”O“ZJ：Z-，Y+”RE“LS1”K“LS2”：E＜1=＞E=1E-9⊿K＜1=＞K=1E-9⊿Z[1]=EE÷(24R)-E^4÷(2688RRR)：Z[2]=E÷2-EEE÷(240RR)：X=(EE-KK)÷(24R)÷sinAbsO：Z[3]“T1”=(R+Z[1])tan(AbsO÷2)+Z[2]-X▲Z[4]“T2”=(R+KK÷(24R)-K^4÷(2688RRR))tan(AbsO÷2)+K÷2-KKK÷(240RR)+X▲L=AbsOπR÷180+(E+K)÷2▲J=tan-1((R+Z[1])÷(Z[3]-Z[2]))：X“E”=(R+Z[1])÷sinJ-R▲X=A-Z[3]：Y=X+E：E＜1=＞X“ZY”▲≠=＞X“ZH”▲Y“HY”▲⊿Y“QZ”=X+(L-K-E)÷2+E▲Y=X+L-K：X=X+L：K＜1=＞X“YZ”▲≠=＞Y“YH”▲X“HZ”▲⊿Prog“J-JSMS”J-JSMS(放样模式主程序)“1-ZS,2-FS,4-DMFY” Lb1 0：{Z}：Z“MS”≤1=＞Goto 1：≠=＞Z“MS”≤4=＞Goto 2⊿⊿Lb1 1：{PDW}：PD“BZ”W“BJ”：Prog“JP”：X“X=”▲Y“Y=”▲Goto 0⊿Lb1 2：{XYW}：XYW“BJ”： Prog“JF”：P“P=”▲D“BZ=”▲Z=3=＞Prog“JS”：Prog“DMFY”⊿(运行竖曲线高程计算程序)Z=4=＞Z[26] “H”=12.417+(P-75360)*5.2/1000: Prog“DMFY”⊿（运行单面坡比高程计算,语句中12.417为起点桩号DK75+360的高程,可以根据实际情况进行调整；5.2/1000为单面上坡率,上坡输正值，下坡输负值）Goto 0JS(竖曲线计算主程序)P＜Z[14] =＞Prog“J-SQX”⊿P＞Z[15] =＞ Prog“J-SQX”⊿N=Z[9]：U=Z[11]：V=Z[12]：H=Z[13]：G=H Abs(U-V)÷200：P＜N=＞I=U：M=N-G：M＞P=＞M=P⊿≠=＞I=V：M=N+G：M＜P=＞M=P⊿⊿J=(P-M)2÷(2H)：U-V＞0=＞J=-J⊿H=Z[10]+(P-N)×I÷100+JZ[26] “H”=HJP(平曲线正算子程序)FixmLb1 1：J=F：X=B-Z[3]cosF：Y=C-Z[3]sinF：G=EP≤A-Z[3] =＞I=A-Z[3]-P：M=-I：N=0：H=F+W：Goto5≠=＞P≤A-Z[3]+E=＞I=P-A+Z[3]：H=90II÷(REπ)：O＜0=＞H=-H⊿H=H+W+F： Goto 3≠=＞P≤A-Z[3]+L-K=＞I=P-A+Z[3]-E： Goto 4：≠=＞Goto 2⊿⊿Lb1 2：X=B+Z[4]cos（F+O）：Y=C+Z[4]sin（F+O）：J=F+O+180：G=KP≤A-Z[3]+L=＞I= A-Z[3]+L-P：H=90II÷(REπ)：O＞0=＞H=-H⊿H=H+J+W+180： Goto 3≠=＞I=P-A+Z[3]-L：M=-I：N=0：H=J+W+180： Goto 5Lb1 3：M=I-I^5÷(40RRGG)：N=III÷(6GR)-I^7÷(336RRRGGG)： Goto 5Lb1 4：H=(E+2I)×90÷(πR)：M=RsinH+Z[2]：N=R(1-cosH)+Z[1]：O＜0=＞H=-H⊿H=J+W+H： Goto 5Lb1 5：P≤A-Z[3]+L-K=＞O＜0=＞N=-N⊿≠＞O＞0=＞N=-N⊿⊿Goto 6Lb1 6：X=X+Mcos J-Nsin J+Dcos H：Y=Y+Msin J+N cosJ+Dsin HJF(平曲线反算子程序)FixmU=X：V=Y：D=0：J=F-W：P=A+(Y-C)cos J-(X-B)sin J-4=＞Goto 2：≠=＞P=P+I： Goto 1 Lb1 1：Prog“JP”：J=H-180：I=(V-Y)cos J-(U-X)sin J：Abs I＜1E⊿Lb1 2：D=(V-Y)÷sin HDMFY隧道开挖断面(超欠挖情况)计算程序{HIJMNG}：Z[20]= H“C”：Z[21]=I“A”：Z[22]= J“H1”：Z[23]= G“GC”：Z[24]= M“R1”：Z[25]= N“R2”D≤2.3=＞D“ZD”=Abs(D-2.3)▲≠=＞D＞2.3=＞D“YD”= D-2.3▲⊿⊿(C为圆心O1与O2的高差值,A为圆心O1与O2的宽度差值,H1为圆心O1至设计高程的高度,GC为实测高程,R1为上部第1个半径,R2为下部第2个半径)(显示值ZD为至隧道中心线左边的宽度,YD为至隧道中心线右边的宽度,2.3为设计线路距隧道中心线的宽度,可以实际情况进行改变调整)Z[26]“H”▲(显示所求桩号点设计高程值)Z[27]“O1” =Z[26]+ Z[22](第1个圆心高程)Z[28]“O2”=Z[26]+ Z[22]+ Z[20] (第2个圆心高程)Z[29]= Z[24]×Sin 60▲(此数据为上半弧60度范围的宽度值，可根据实际情况调整；数值可不显示) D>Z[29] =＞Goto 1⊿Z[30]=√（（Z[24]）2-D2）Z[31]= √（Abs(（Z[24]）2-(Z[23]-Z[27])2)）Z[32] “HGD”=Z[27]+ Z[30]- Z[23] ▲Z[33] “SKD”=Z[31]-D ▲Prog“J-JSMS”Lb1 1Z[23]<Z[27] =＞Goto 2⊿Z[31]= √(（Z[25]）2-(Z[23]-Z[28])2)Z[33] “SKD”=Z[21]+ Z[31]-D ▲Prog“J-JSMS”Lb1 2Z[31]=Z[25]-（Z[27]-Z[23]）*0.35/(0.78+Z[20]+Z[22])(0.35为下边墙往边墙底内缩的距离，0.78为设计高程至边墙底部的高度)Z[33] “SKD”= Z[31]-D ▲Prog“J-JSMS”一、程序简介1、本套程序共有2个主程序，5个子程序。

隧道隧隧道隧道的施工放样程序及 CAD 计算超欠挖量隧道测量的程序及运用:在测量隧道中由于时代的变化、科学的进步，我们运用的计算工具也在不断的变化。

在如今我们测量 工作中一般运用的是 CASI04500 、4800、4850等型号的科学计算器还是一种有编程功能的计算器。

在隧洞测量时测量人员要根据现场的要求来进行编程，边角程序如:边角后方交会BJHFJH1L 1 ABCD : Lbl5 : {KSP}||L 2 pol(C-A,D-B)||L 3 Q=9O(1-K)+K SIN -1 (S SIN P/V) l 4 T=W+180-P-QE 6 ||L 7 Goto5说明:2、 K=-1 角度P 是以测边方向为起始方向，顺时针观测另一个已知点方向的右角。

注：理想图形要求实测的 S 边相对于已知边 P i P 2越短越好，角P 越接近180 °越好。

L6 Rec (S,T) : X=A+V 丄 Y=B+W 丄1、测边的已知点作为 P i 测边对角为锐角时 K=1 (A,B )，未测边的已知点作为 P 2( C,D )。

，测边对角为钝角时P.(氐怕 f倉F /ZZBFS|L 1 AB : Fixm : {CD}L2 pol(C-A,D-B) JL3 W < 0 W=W+360L4 IntW +0.01lnt(60 FracW )+0.006 Frac(60 FracW)说明:1、本程序用于计算直角坐标值已知的两点间的边长和坐标方位角。

V ”和“ W ”中。

“W ”的单位为：度“。

”。

亠——Pl (毎坐标反算2、起算点和目标点的坐标分别为（ A , B )、( C , D )。

3、起算点改变时应重新调用程序以改变 A 、B 的值。

4、边长值和方位角值分别自动存放在“ P, CD 〉。

浅谈隧道爆破及超欠挖控制摘要本文对隧道的爆破破岩过程进行了详细阐述，并对超欠挖给隧道施工带来的不利影响以及降低超欠挖的方法与途径进行了详细的阐述。

关键词隧道；爆破；超欠挖；控制钻爆法目前仍是我国隧道施工中开挖的主要方法，与机械开挖相比，适用地质条件广、费用低、设备简单，但对围岩的扰动大、开挖面成形质量差，主要表现在超欠挖量上，所以提高爆破技术、降低超欠挖意义重大。

1 爆破破岩过程1）从破岩的角度考虑，将爆破后由药包中心向外，分成爆破粉碎区和爆破破碎区；2）靠近药包周围的岩石直接受到巨大爆轰压力的作用，被击的粉碎，形成粉碎区；3）破损区的形成两个过程：（1）在爆轰压力作用下，岩石质点向外做径向位移，产生径向压缩应力，在切向引起拉应力，因岩石的抗拉强度远小于抗压强度，岩石被拉裂，在药包周围断产生一系列放射状的径向裂缝，直到拉应力小于岩石抗拉强度处为止。

被压缩的岩石内储存了弹性能；（2）当爆生气体的温度和压力迅速下降，导致岩石的弹性能释放，岩石质点向内做径向位移，产生切向压缩应力，在径向引起拉应力，岩石被拉裂，在药包周围断产生环状的裂缝。

4）爆破漏斗。

当药包处于临空面附近（其最短距离称为最小抵抗线），压缩应力波到达临空面，被反射成拉伸波，当拉伸应力大于岩石抗拉强度，在临空面附近形成一系列张拉裂缝，当最小抵抗线合适时，与药包周围的裂缝贯通，在爆生气体膨胀作功的作用下，将破碎的岩石抛出，形成爆破漏斗。

2 超欠挖带来的不利影响以设计的隧道开挖轮廓线为基准，实际开挖的断面在基准线以外的部分称为超挖，在基准线以内的部分称为欠挖。

如图2所示。

2.1 严重的超欠挖会造成资源浪费和增大施工难度1）弃渣量增加，需多装多运；2）超挖空间回填，增加混凝土材料的消耗；3）欠挖清除，造成人工、器材的超额消耗；4）超欠挖形成的凹凸不平，对喷射混凝土、张挂防水板造成困难。

2.2 严重的超欠挖会影响施工质量1）超欠挖造成开挖轮廓（形状和尺寸）与设计相差很大时，围岩应力重分布也会相差很大，使支护受力状态与设计不符；2）超挖形成的凹角处存在应力集中，岩块易损坏；3）欠挖形成的凸部，在高地应力的作用下，岩块易挤出。

隧道超欠挖计算公式及原理
隧道超欠挖是指在隧道开挖过程中，挖掘的截面积超过了设计要求的截面积，这可能会导致隧道结构的不稳定和安全隐患。

为了计算隧道超欠挖，可以使用以下公式：
超欠挖量 = (实际挖掘截面积设计截面积) / 设计截面积。

这个公式可以帮助工程师计算出隧道的超欠挖量，从而评估隧道结构的稳定性和安全性。

隧道超欠挖的原理涉及到土力学和结构力学的知识。

在隧道开挖过程中，地下土体会受到不同方向的应力，当挖掘的截面积超过设计要求时，会导致土体的变形和应力分布的改变。

这可能会对隧道结构产生不利影响，如引起地表沉降、隧道结构变形等。

因此，及时准确地计算隧道的超欠挖量对于确保隧道结构的安全和稳定至关重要。

除了计算超欠挖量外，工程师还需要根据具体情况采取相应的补救措施，如加固隧道结构、调整开挖方法等，以确保隧道的安全施工和使用。

在实际工程中，隧道超欠挖的计算和处理需要综合考
虑地质条件、工程技术和安全要求，以确保隧道工程的顺利进行和安全运营。

Casio5800隧道超欠挖程序编制的探讨摘要：隧道施工中各工序转换快、连贯性强，其中测量放样是保证施工工序正常、快速推进的关键。

本文通过casio5800计算器在隧道开挖施工中的应用，对casio5800计算器的编程进行了编制与优化，以提高隧道放样测量的效率。

关键词：casio5800 超欠挖隧道施工1、序言隧道开挖是隧道施工重要的一个工序，它不仅影响着施工的质量、进度、安全，还决定着施工的成本。

所以隧道施工中为了控制开挖断面的尺寸、保证二衬施工的厚度，需要准确的测量放样出开挖断面，保证开挖的精度。

隧道测量放样工作就是为隧道开挖提供可靠的测量数据，以保证开挖的进度与质量。

现在隧道放样均采用的是三维坐标法，在洞内使用全站仪、配合计算器进行放样，该方法只需测量隧道断面内任意位置的三维坐标即可计算其与设计位置的偏差，从而放样出任意断面的位置。

隧道施工中各种工序衔接紧凑，平行作业、交叉施工的工序很多，若测量工作占用时间过长，将直接影响工程进度和经济放益，使用全站仪测量放样、计算器坐标计算复核的方法，使得测量过程非常方便、操作简单、数据准确。

所以在隧道施工中编制一个符合施工特点的测量程序，能简化测量工作、加快各个工序的转换速度，为下一道工序提供保证。

所以一个完整、精确的超欠挖程序显得非常重要。

2、隧道超欠挖编程原理Caisio5800计算器编程采用的是类basic语言，通过计算器的内置函数计算出各个参数，将参数调入程序内，计算出所需的数据。

Caisio计算器编程需要确定一个明确的编程思路和合理的方法，然后结合数学公式进行程序化语言编译，Caisio5800超欠挖程序就是运用这个思路展开编制，通过坐标的正反算测量一个点与所放样点的空间位置，来定位放样点。

CASIOfx-5800P隧道超欠挖程序是通过检测点到设计圆心的距离与设计半径的差值来定位放样放样的。

隧道超欠挖程序的计算原理主要是通过三角函数来确定放样点的位置，即由三角形的勾股定理求出对应的边长和理论边长的差值，来确定超欠挖情况。