张闪闪，张海鹏

（陕西省引汉济渭工程建设有限公司，陕西 西安 710010）

爆破开挖是隧道工程施工中最重要也最常用的一道工序，爆破开挖控制的好坏直接关系着施工的经济效益和企业的社会信誉。隧道属于地下工程，由于地质构造的复杂性、施工的隐蔽性以及施工周期较长的缘故，存在较大的安全风险、工期风险和成本管控风险。隧道施工的两大关键要点：一是成本控制，即隧道的超欠挖控制；二是安全管控。这两个方面是隧道施工关键中的关键，如果这两个方面管控到位了，就基本不会有什么大的问题。隧道超挖严重，不但会引起资源投入的增加，而且还会增加后期支护混凝土的损耗，产生资源上的浪费，加大施工成本，造成利润流失。

出现超欠挖的原因有主观方面的，也有客观方面的。客观方面的原因一种是地质方面的，如节理裂隙严重、塌方偏帮频繁、围岩变形严重、地质条件复杂多变等，另外一种是施工方法方面的，隧道开挖轮廓的形成需实施爆破作业，炸药量的多少、爆破参数的选定直接关系到爆破断面的效果。主观方面的原因主要是主动控制不到位，包括技术层面的和管理方面的，同时既有人为的因素在内，也有机械设备的因素。

通过观察和分析发现，隧道超欠挖的主观原因主要有以下几方面：一是技术人员责任心不强，对岩性判断不准确，交底不清；二是施工作业人员超欠挖意识淡薄，超欠挖的后果与他们关系不大，没有考核，没有约束力；三是排险完成后，没有及时进行复测，没有对开挖效果进行分析和评价，未对下一轮爆破参数进行修正；四是施工队伍为了加快施工进度，减少工作量，通过少钻孔、长进尺、加大炸药量的方案实施爆破；五是制定的爆破设计不科学，间距、孔深、钻孔数量以及装药量把握不准确，周边眼的间距、数量不符合要求，经验做法占据了主导；六是地质条件复杂多变，未能根据实际爆破情况及时修正爆破参数等。本文以黄金峡到三河口段隧洞2 标主隧洞为例，从爆破技术、安全管理以及进度和超欠挖指标控制四个方面对隧道开挖进行研究。

1 工程概况

秦岭输水隧洞黄金峡到三河口段工程起点为黄金峡水库，终点为秦岭输水隧洞越秦岭段进口处的控制闸三洞交汇处，全长16.48 km，设计流量为70 m3/s，纵向比降1/2500，全线设制施工期支隧道4 条，全长2.3km，全部使用钻爆法施工法，主隧洞断面形状为6.7 m×6.7 m 的马蹄型形态。黄金峡到三河口段工程分为两个标段，本文主要研究的黄金峡到三河口段隧洞2 标主隧洞；桩号K7+929 到K16+481 段，总长8.5 km。在三洞交汇设置控制闸室，位于隧洞尾部，分别连接黄金峡到三河口段隧洞、越秦岭段隧洞与三河口水利枢纽连接洞，交通洞是控制闸室对外联系通道。

黄三隧洞Ⅱ标洞身围岩以云母片岩为主，围岩总体属不稳定的Ⅳ类围岩和较稳定的Ⅲ类围岩，局部断层及破碎带为Ⅴ类围岩。隧洞位于地下水位以下，赋存壳状、层状基岩裂隙水，连续性较差，主要接受大气降水补给。

2 隧道超欠挖控制采取的措施及方法

2.1 施工工艺和技术方案

钻爆作业是施工中控制工期和开挖轮廓的关键。采用微差控制爆破技术，实施全断面光面爆破可以借助围岩的自承能力，减轻对围岩的振动破坏，根据围岩情况不断修正爆破参数，达到最佳爆破效果，形成美观光滑的开挖断面。按照要求考虑预留变形量为6 cm～8 cm，根据监控量测和断面复测结果及时调整。

2.1.1 钻爆设计原则

①炮孔的分布要适宜机械钻孔。

②提高炸药能量利用率，减少炸药使用量。

③减少对围岩的破坏，周边采用光面爆破，控制好开挖轮廓。

④安排好起爆顺序，提高爆破效果。

⑤保证安全，提高掘进速度，缩短工期。

2.1.2 爆破器材选用

采用毫秒雷管起爆系统、塑料导爆管，毫秒雷管采用1～13段别毫秒雷管，引爆采用电雷管。炸药采用乳化炸药，选用φ32为掘进眼，使用药卷间隔装药方式。

2.1.3 炮眼布置

Ⅳ、Ⅴ类围岩全断面爆破采用双中孔直眼掏槽，炮眼布置见图1。Ⅱ、Ⅲ类围岩开挖采用斜眼楔形掏槽，炮眼布置见图2。

图1 Ⅳ、Ⅴ类围岩掘进断面图

图2 Ⅱ、Ⅲ类围岩岩掘进断面图

2.1.4 爆破参数确定及起爆顺序

微差爆破先、后起爆的炮孔之间存在复杂的相互作用，为了减轻爆破时对围岩的扰动，周边眼采用φ32 直径光爆药卷，并采用导爆索串装药结构。Ⅳ、Ⅴ类围岩周边眼间距E=55 cm，最小抵抗线W=80 cm，相对距离E/W=0.80，周边眼装药集中度0.30 kg/m。Ⅱ、Ⅲ类围岩周边眼间距E=40 cm，最小抵抗线W=56 cm，相对距离E/W=0.80，周边眼装药集中度0.30 kg/m。爆破参数分别见表1～表4。钻爆作业时,根据地质条件及时修正爆破参数，以便达到最佳爆破效果。

表1 Ⅳ、Ⅴ围岩钻爆炸药分配表

表2 Ⅳ、Ⅴ类围岩全断面开挖爆破参数表

表3 Ⅱ、Ⅲ类围岩钻爆炸药分配表

表4 Ⅱ、Ⅲ类围岩开挖爆破参数表

2.1.5 装药量及装药结构

装药量是爆破设计中非常重要的参数，装药量的大小直接关系到爆破效果的好坏、成本的高低和爆破的安全问题，应慎重、合理地确定装药量。在完全相同的爆破条件下，爆破所消耗的能量（即装药量）总是与爆破的岩石体积成正比，即在一定限度内，装药量越大，爆落下来的体积就越多，反之则少，这就是装药量计算的基本原理。

装药量计算的体积公式：

式中：Q 为装药量，kg；k 为爆破每立方米原岩所需要的装药量，即单位炸药消耗量，简称单耗kg/m3；V 为爆破岩石的体积，m3。

按装药集中情况，装药结构可分为连续装药和分段装药，按耦合情况可分为耦合装药和不耦合装药，为了获得良好的光面爆破效果，一般采取不耦合连续装药结构。

堵塞的作用是将炮孔或药室与大气的通道用堵塞材料（炮泥）封闭，以达到提高爆炸能量利用率，改善爆破效果目的。良好的堵塞质量应具备适宜的堵塞材料（炮泥）、合理的堵塞长度和密实的堵塞效果。

2.2 施工组织管理

首先，针对围岩类别及现场实际的地质情况，制定切实可行的爆破设计方案，并通过爆破试验加以验证，在实施的过程中根据围岩监控量测的结果和超欠挖分析的数据及时修正爆破参数。其次，配备隧道断面仪或在原有全站仪的基础上加装隧道断面测量软件，安排测量人员及时对开挖后断面进行复测，会同技术人员和作业工班分析研判超欠挖数据，为后续的钻孔、装药提供理论依据；再次，制定隧道开挖施工考核管理办法，将超欠挖控制和安全、技术控制要点以及工期指标纳入考核范围，将施工管理核心要素贯穿到施工过程中进行考核评价和监督落实，确保安全质量、工期和施工成本受控；最后，建立有效地信息沟通机制，通过建立微信群及时反馈超欠挖情况，运用PDCA 工作原理，分析、解决过程中存在的问题和疑难杂症，将超欠挖指标控制在合理的范围之内。

由于隧道开挖的特殊性，一旦超挖就无法弥补，就必然会形成损失，造成成本增加，同样工程进度和施工安全也是两个非常关键的要素，任何一个出问题都会给企业的效益和信誉造成损失。制定隧道开挖考核管理办法，将工程进度、安全管理、技术工艺和超欠挖纳入考核范围，形成“四位一体”的考核机制。按照奖罚分明的原则，将超欠挖情况与经济指标直接挂钩进行奖罚兑现，从而实现超欠挖控制最优化目标。

对于超欠挖控制，还要在施工合同上进行约定，制定严格的合同条款，明确双方的责任、权利和义务。对超欠挖控制情况建立专门的台账，记录每次喷射混凝土的设计用量、实际用量和超耗率，让工队负责人和技术员能够及时掌握节超情况，分析判断超欠挖情况，及时调整施工参数；超欠挖台帐由现场技术员来建立。引入激励机制，根据现有的施工技术水平或者定额确定的技术水平制定合理地超挖界限，界限以内的给予一定额度的奖励，界限以外的除了承担增加的损耗外，还要承担一定额度的罚款，奖励和罚款的金额由测算分析确定，并严格执行。

2.3 客观因素解决方案

与设计院建立上下联动机制，及时将地质塌方、围岩变形监控量测以及技术方案预控偏差纳入设计变更管理，及时增补亏损的工程量。

3 隧道开挖施工考核管理办法

3.1 组织机构

组长：项目经理；

副组长：总经济师，总工程师，安全总监；

组员：工程管理部，安全质量部，计划合同部，设备物资部，财务劳资部，综合办公室，测量班，施工作业队。

3.2 考核办法

设四个考核项目，分别是超欠挖控制指标、进度控制、技术质量控制和施工安全控制。其中超欠挖控制指标单独考核，采取控制指标和奖罚对应的考核机制；后三项考核项目采取施工控制项目赋分的考核机制，采取加权平均的办法计算综合考核得分率，作为最终考核结果的调整系数。安全和技术质量的总分均为100 分，考核权重均为30%，进度控制的总分为120 分，考核权重均为30%。最终的考核结果：奖励金额为超欠挖控制奖励金额乘以综合考核得分率；处罚金额为超欠挖控制罚款金额乘以综合考核得分率的倒数。考核每月进行一次，考评小组每月对考评结果进行评价和分析，及时进行纠偏。

3.3 考核人员及范围

从具备正常施工条件后算起，以每个工作面为单位进行考核，考核人员为现场测量人员和钻爆工班。

3.4 考核兑现

考核基金由两部分构成，50%由施工队承担，另外50%由项目部承担。奖罚结果由钻爆工班造表，经工队和项目部共同审核后，由项目部按月奖罚兑现至个人，提高测量人员和作业人员的积极性和主动性。

4 结语

本文以隧道开挖为研究对象，从爆破技术、安全管理以及工期和超欠挖指标控制四个方面进行了阐述，并制定了隧道开挖考核管理办法，建立了“四位一体”的考核机制。运用PDCA的工作原理克服了隧道超挖严重的问题，利用隧道断面仪或者通过在原有全站仪的基础上加装隧道断面测量软件的办法对开挖后的轮廓面及时进行复测，及时修正下一轮爆破参数和施工进尺，有力地保证了隧道开挖质量。在施工合同材料节超限定的条件下，引入了断面复测和监督考核机制，细化了工作分工，强化了施工管理，既保证了断面开挖质量，又降低了施工安全风险，提升了隧道开挖施工技术水平，为今后的隧道开挖提供了宝贵的施工经验。