隧道施工技术取得突破:“一炮一设计”精准破解超欠挖控制难题

问题——超欠挖难控成为隧道钻爆施工“顽疾” 隧道穿山越岭、凿岩开挖,钻爆法因适应性强、效率高而被广泛采用。但在长期实践中,爆破开挖轮廓不规则、超挖欠挖频发,成为影响隧道成型质量与后续支护效果的突出问题。超挖会形成额外空洞,欠挖则影响断面净空与二次修整,二者叠加不仅拉长工期,也加大安全风险与管理难度。 原因——岩层差异叠加“参数固化”,现场与技术“两张皮” 业内人士指出,造成超欠挖的关键在于爆破参数与围岩条件难以匹配。过去较长一段时间里,部分项目沿用“模板式”爆破设计:孔距、药量、起爆顺序等参数相对固定,难以随围岩类别、节理裂隙发育程度、含水状况等变化而动态调整。同时,现场管理更关注进度与组织,精细化数据采集与反馈不足,导致经验难以量化、技术难以迭代,形成“靠感觉爆破、靠材料找补”的惯性路径。 影响——成本上升、工序受阻,安全隐患累积放大 超挖最直接的代价体现在材料与人工消耗上。每一处超挖空洞都需要喷射混凝土回填,混凝土超耗率上升,支护成本随之增长。断面不规则还会影响初期支护的钢拱架安装精度,出现难以一次到位、需反复加工加固等情况,造成机械占用与工序交叉,更推高工期成本。更值得警惕的是,若爆破扰动过大,围岩完整性被削弱,后续支护结构承载压力增加,易诱发变形超限等风险,为施工安全与运营安全埋下隐患。 对策——以数据为核心推进“一炮一设计”,让爆破更像“精细手术” 面对此关键堵点,某隧道公司于2020年立项科研攻关,组织技术团队以“核心技术必须根植于现场”为共识,聚焦爆破方法优化与参数精准设计。团队在系统梳理既有经验的基础上,密集开展文献研究与现场勘测,将爆破从“经验主导”推向“数据闭环”。 其核心做法是提出并完善“一炮一设计”——针对不同围岩条件与施工阶段,结合超前地质预报、信息化监测与断面扫描成果,逐循环调整钻孔布置、装药结构、起爆网络等关键参数,实现“不同岩层不同方案、同一方案持续迭代”。在推进过程中,团队建立“方案设计—网络模拟—现场试验—数据复盘—持续改进”的闭环流程,对实施方案多轮修订完善,形成专项作业标准,为一线班组提供可操作、可考核的技术依据。 在渝湘项目建设中,团队进一步把数据采集前移到施工最前端,将放样、钻孔、装药、排险、爆破后的扫描分析等环节纳入统一记录与比对,做到“每循环有反馈、每次爆破可追溯”。同时,针对周边孔装药效率低、操作难等痛点,研发周边孔间隔装药辅助装置,提升装药一致性与作业效率,为精准控制提供了装备支撑。 据项目实践数据,有关措施实施后,炮孔残留率由约20%提升至90%以上,超挖量由约35厘米降低至20厘米左右,喷射混凝土超耗率由160%以上降至130%以内,超欠挖控制效果明显改善,质量与成本指标同步向好。 前景——向标准化、数字化、体系化迈进,推动隧道建造提质增效 业内观察认为,隧道工程正从“规模速度型”向“质量效益型”转变,围绕安全、成本、工期的精细化管理将成为竞争关键。“一炮一设计”探索的价值不仅在于单一指标改善,更在于建立数据驱动的施工方法论:以地质预报为先导、以监测量测为依据、以断面扫描为检验,实现爆破参数动态优化与质量可控。 下一步,相关成果若能进一步固化为企业工法、行业指南,并与智能化钻机、数字化测量、在线监测等系统协同应用,有望推动爆破设计从“人盯人”走向“系统管控”,从“事后修补”转向“过程预防”。同时,随着更多项目在不同地质条件下验证与完善,技术路径的适用边界和评价体系将更加清晰,为复杂山区隧道建设提供更可复制的解决方案。

将复杂工程做精的关键在于技术扎根现场、决策基于数据。隧道超欠挖控制看似是毫米级的较量,实则关乎质量、安全和成本全链条。以精细化爆破为突破口,推动施工从经验驱动转向数据驱动,既是技术进步的表现,也为基础设施建设高质量发展提供了坚实支撑。