（1）任务来源：

 自选课题，为了保证工程质量及施工安全，节约成本，减少隧道爆破施工对山体及周围自然生态的扰动，提高项目隧道工程的整体形象，真正实现提质增效，选定基于 PDCA 循环的隧道光面爆破质量控制与技术改进技术研究为课题，通过对我标段隧道的控制爆破及其安全方面收集实际资料进行分析总结为今后隧道光面爆破技术的实际应用提供参考，同时通过对光面爆破的主要参数等方面的分析探讨，指出其不足的地方，加以改善，并提出解决措施。

（2）应用领域和技术原理。

应用于隧道爆破开挖施工领域。

水压切缝爆破技术原理：普通药包爆炸后，爆轰气体及爆轰产物沿药包径向向周围扩散，作用于孔壁及围岩上的能量大致相同，岩体损伤情况基本一致，无法达到定向爆破效果。切缝管通过在管壁轴向切缝或打孔，改变切缝( 孔) 长度、宽度、角度及数量等，控制爆炸应力场的分布，从而使爆轰气体产生尖劈作用，最终达到定向爆破的目的。切缝管药包爆炸瞬间，爆轰能量高速向周围扩散，切缝方向由于不受管壁约束作用，在空气中形成高速冲击波; 非切缝方向受管壁约束作用，爆轰能量无法向壁外扩散，从切缝方向溢出，切缝方向高温、高速、高能流密度的冲击波使岩体快速产生裂纹并扩展，然后分离、剥落。切缝管聚能光面爆破技术既利用切缝管爆破技术定向爆破原理，又利用聚能爆破聚能机理，提高光面爆破效果。本研究引入 PVC 切缝管作为约束条件及传能介质，通过切缝改变管自身对称结构，并使切缝与隧道轮廓线方向一致，控制爆炸应力场的分布。切缝管采用硬质 PVC 管制作，具有高温、阻燃性能，外径 38mm，内径 34mm，壁厚 2mm。在炮眼中一定位置处注入一 定量的水，然后用专门的炮泥机生产 炮 泥 回 填 堵 塞。由于炮眼中有水，而水具有压缩性极小、变形能低、热能损失小等特性，在水中传播的水激波能够按照水的“液压”作用，较均匀地、几乎不受损失地把能量传递到炮眼围岩中。另外，在水激波做功的同时，被爆炸气体冲击压缩的高压水挤入爆生裂隙中，形成 “水楔”，这种“水楔”的尖劈作用更加加剧了裂隙的延伸和扩展，使破碎块度更均匀; 同时，炮眼中的水在高温高压下被雾化，充分吸收了有毒、有害爆生气体及粉尘，起到了雾化降尘的作用，大大降低了粉尘对环境的污染，改善了洞内空气质量。

楔形分段掏槽爆破技术原理：楔形分段掏槽爆破技术中掏槽腔体分两次爆破形成，外层装药段首先起爆后将形成外层槽腔底面，并为内层装药段爆破提供新的自由面，此时内层掏槽爆破时夹制作用将得到明显改善，更加有利于槽腔底部岩体的破碎及抛掷，有利于增加掏槽深度，提高炮孔利用率，降低炸药单耗。

（3）性能指标（写明合同要求的主要性能和实际达到的性能指标）。

目标1：利用能量理论科学阐述了楔形分段掏槽节能降振机理，提出了楔形分段掏槽爆破技术关键参数确定方法；

目标2：研发并形成了适用于岩溶山区隧道的聚能切缝水压光面爆破施工技术；

目标3：发表论文1篇，专利2项。

实际3个目标都已达成。

（4）与国内外同类技术比较。

    目前，我国隧道的施工现状是:  1) 隧道爆破掘进炮 眼无堵塞，炸药爆破能量损失严重;  2) 隧道开挖爆破 后，粉尘体积质量较大，造成洞内空气污染严重，危害人 体健康;  3) 超欠挖严重，影响施工质量，增加成本。

为改善目前隧道开挖施工存在的问题，在隧道开挖中引入隧道水压爆破掘进施工新技术。该技术的研究开发始 于何广沂教授 2002 年的 “隧道掘进和城市露天开挖水压爆破技术”，同年，该技术通过了省级鉴定。采取炮孔 充填水袋，并用炮泥回填堵塞，提高了炸药能量利用 率，改善了爆破对环境的影响，具有可操作性，实现了 浅孔爆破的工艺技术创新，为国际先进水平。

水压爆破在国内多条新建铁路隧道中已经开始应用，在降低粉尘体积质量、节省炸药及增加循环进尺等方面取得了一定成效，但在公路大理岩隧道施工中却未予涉及。下营隧道洞身穿过的地层以中风化大理岩为主，岩体节理裂隙发育的特点，以及开挖采用全断面光面爆破的实际情况，决定在隧道掘进中采用水压切缝光面爆破施工技术。

（5）成果的创造性、先进性。

     1)针对楔形分段掏槽爆破技术,阐明了掏槽爆破节能降振机理,提出了楔形分段掏槽爆破关键技术参数确定方法，实现了高速公路隧道安全高效爆破。

2)创新了水压切缝光面爆破技术，优化了爆破技术参数，与常规光面爆破技术相比，炮孔残痕率提高5%左右，解决了爆破开挖轮廓控制性差、超欠挖严重的问题。

3)提出了岩溶山区隧道“零开挖微扰动”进出洞施工方法，研究了高程放大效应对边坡的影响，实现了洞口施工的安全绿色环保爆破施工。

（6）作用意义（直接经济效益和社会意义）。

    1）、经济效益：通过光面爆破施工，经过经营部门测算，可为本工程节约资金89万元。

每循环不再需要补炮，平均工时缩短1小时：

电费：1元/度*1小时*100度/小时=100元；

材料费：0.5 m3*375元/ m3=187.5元；

每循环进尺按3.5m计算, 剩余工程仅材料费和电费节约（100/3.5+187.5）*4135=89万元。

    2）、社会效益：项目研究成果在多项目中得到了成功的推广应用，实现了山区高速公路隧道的绿色环保爆破，降低了炸药的使用量，显著降低了爆破有害效应，有效保证隧道结构安全和耐久性，显著延长了使用寿命，减少了工程爆破产生的粉尘、温室气体排放以及爆破振动效应引起的民事纠纷与事故，符合“资源节约型和环境友好型”两型社会的建设和“可持续发展”的基本理念，有利于社会的和谐稳定，取得了显著的安全和环保效益。