一、项目来源及领域
本项目来源于自选课题，属交通运输科学技术领域。
二、研究背景
在隧道施工中，爆破进行隧道开挖使得超欠挖现象十分常见，其不仅会影响隧道施工进度还可能
会产生严重的次生危害。当出现超挖严重的情况，使得爆破质量不均匀，将会对周边围岩产生较大扰动、破坏围岩稳定性。同时由于超挖严重，会导致隧道喷射混凝土超耗严重，给成本带来极大的压力。同时工序循环时间会加长，导致进度缓慢。隧道欠挖会导致混凝土衬砌结构厚度不足，必然导致返工，采用补炮等方式去处理，给施工安全带来隐患，同时也会影响施工进度。
本项目依托河南郑州至西峡高速下营隧道，进行了隧道超欠挖质量控制效果提升技术研究。下营
隧道隧址区分布的地层为第四系全新统残坡积物(Q4el+dl）， 太古界下雁领沟群（Arynl） 大理岩，灰白色～白色，变晶结构，块状构造， 隧道围岩发育有二组节理：①组产状245°∠56° ' 2～ 4 条/m ；②组产状330°∠22 °，2～3 条/m；节理呈张开～闭合状，地形陡峭处，由于卸荷作用，节理呈张开状。设计为分离式隧道，单洞长度3628 米，围岩等级为III 级、IV 级、V 级。
三、成果主要内容
3.1 聚能水压光面爆破技术优化改进
选取壁厚为2mm 的阻燃抗静电硬质PVC 管材作为制作切缝聚能管的材料，采用对称间隔切缝设计，通过切割机改装切割加工，切缝宽度2mm，切缝长度1.0~1.2m，中部间隔8~12cm，方便装置制作与装配定位。在装药时在孔道的底部和尾部装入水袋，中间填充32mm 200g 乳化炸药，水袋中水在爆破后形成的“水雾化”作用，爆破后空气中的粉尘含量大大降低，保障了施工人员的身体健康，爆破后通风时间较传统爆破减少5~10min，工作效率明显提高。
3.2 建立了精准延时爆破施工技术
针对现场地质情况复杂、多变、频繁变化的特点，从施工管理上确定了现场爆破作业流程，主要
包括方案优化设计→爆破施工准备→组网连线起爆3 个步骤，方案优化设计主要包括现场勘察、确定方案、数值仿真、参数选取4 个步骤，爆破施工准备包含预处理、测量钻孔、装药、堵塞、安全防护等步骤，爆破的分区起爆顺序为：掏槽眼——辅助眼——底板眼——周边眼。通过实践，炮眼残留率超过90%，比同类光面爆破炮眼残留率提高5%。
3.3 改进了开挖台车结构
在钻孔台车的顶部操作平台上，为保证施工周边孔外插角的需要，在其中部通过焊钢筋网将平台
提高20cm，通过设置伸缩钢管及活动网片使工作品台前部及两侧操作平台抵近岩面，对钻孔台车的二架、三架操作平台上进行加宽，采用钢管或钢筋在台车顶层操作平台应设置临边防护可插拔护栏，提升了钻孔方向作业控制质量。
3.4 研发设计了“一种便携式炮孔打眼装置”及“一种炮孔内异物检查装置”
自主设计“Ф42 钢管+3*3cm 三角钢”加工出一套3.5m 长的司钻平台，同时加设1 组行走滚轮， 升在平台四角放詈石块进行配重， 确保钻孔推进过程稳定、平直。去气腿增加扶手和脚踏的钻机改造， 以及锁脚铀杆定位精度装置研发， 解决了周边眼和底板眼倾角控制难题， 避免了欠挖补炮。

四、创新点

该课题取得的主要创新点为：

（1）研发了水压切缝光面爆破技术，在装药量一致的情况下，周边眼间距由50cm增加到55cm，炮眼残留率超过90%，比常规光面爆破提高5%，解决了爆破开挖轮廓控制性差、超欠挖严重的问题。

（2）建立精确延时爆破施工技术体系，主要包括方案优化设计→爆破施工准备→组网连线起爆3个步骤，加强对现场爆破作业流程的管控，有效控制隧道轮廓、预防爆破安全事故、提高作业效率。

（3）采用了司钻改造施工技术，从源头上解决了底板眼倾角问题，确保了底板眼水平钻孔，同时因设备进行水平钻孔，避免了欠挖补炮，做到了隧底开挖一次成型。不仅大大减少了岩石超挖量，出渣工作量，及砼回填量，缩短循环作业时间，而且还为后续调平层施工减少了虚渣清理时间，从而降低了施工成本，加快了施工进度，减少了调平层混凝土超方。

（4）研发设计了“一种便携式炮孔打眼装置”及“一种炮孔内异物检查装置”，形成专利，解决了周边眼和底板眼倾角控制难题，避免了欠挖补炮。