1、偏心双缓冲垫层切缝聚能预裂爆破技术偏心双缓冲垫层切缝聚能预裂爆破技术研发研发QCQC小组成果申报材料小组成果申报材料1目目录录一、课题概况.3二、小组概况.3三、选择课题.4四、设定目标.5五、提出各种方案并确定最佳方案.6六、制定对策.8七、对策实施.9八、确认效果.23九、标准化.25十、总结及今后打算.312偏心双缓冲垫层切缝聚能预裂爆破技术研发偏心双缓冲垫层切缝聚能预裂爆破技术研发一、课题概况本课题依托工程为浙江省温岭市81省道02标，本工程位处浙江省温岭市箬横镇，拥有肖浦隧道905m，为三车道大断面隧道，围岩为凝灰岩，围岩等级多变。二、小组概况QCQC小组简介表小组简介表小组名称开拓2、者成立时间2013年09月课题名称偏心双缓冲垫层切缝聚能预裂爆破技术研发课题类型创新型注册编号课题注册时间2016年5月课题编号活动时间2016.5.1-2016.8.31小组人数10人序号姓名性别学历职称组内职务组内分工1男本科爆破高工组长活动总策划2男本科高级工程师副组长活动总协调3男本科工程师副组长分析统计4男本科工程师组员数据整理5男本科工程师组员现场协调6男本科工程师组员技术支持7男本科助工组员数据收集8男本科助工组员测量计算9男本科助工组员现场协调10男本科助工组员数据测量小组活动制度：每月活动次数不少于1次,根据具体情况增加活动次数；考勤制度：小组成员不得无故不参与小组活动，出勤3、率不少于96%。编制人：黄涛 制表日期：2016年8月三、选择课题3选题背景近年来，随着我国国民经济的高速发展，我国高等级公路的建设呈现出突飞猛进的势态。高等级公路对缩短公路里程等方面的要求使得山区公路中出现了许多隧道工程，而往往山区高隧道所处地形复杂，地质条件多变，交通运输不便，而且大部分隧道施工里程大，工程量巨大，拥有隧道的工程不仅增加了施工难度，而且对轮廓面控制有诸多规范要求，对工期也提出了一定挑战，隧道开挖施工也是所有隧道墩工程的关键所在。4选题理由隧道轮廓控制爆破的施工工艺要求较高、施工成本也较高，因此，隧道轮廓控制爆破多用于高等级公路隧道工程，有些施工队伍为了节约所谓开挖成本，普遍4、采用的爆破方法通常为周边眼普通爆破法或常规光面爆破法，然而山区隧道采用普通爆破法施工最容易导致轮廓面控制失控，超挖严重、欠挖严重、开挖错台大、补炮数量多、初支二衬混凝土用量严重超量、容易造成初支喷射面凹凸不平、需要挂网补喷、循环工艺时间拖冗、轮廓面过度损伤破碎导致岩爆掉块等风险，常规光面爆破法施工工艺则因工人思想意识和素质水平参差不齐，周边孔现场装药定位随意、炸药能量分布不合理、网路连接质量差等影响，造成爆破后轮廓控制效果差，超挖欠挖依然大量存在，导致初支二衬混凝土用量超量，加大成本超量投入等。这就需要一种适合山区隧道轮廓控制爆破施工的新装置、新工艺，并能够结合已有工艺的优点，改掉已有工艺的缺5、点。因此确定本活动课题为：偏心双缓冲垫层切缝聚能预裂爆破技术研发。结论四、设定目标课题目标：偏心双缓冲垫层切缝聚能预裂爆破技术研发五、提出各种方案并确定最佳方案5.1 提出方案为了完成目标，小组成员围绕主题运用头脑风暴法提出多个可行方案，并对其进行分析研究：偏心双缓冲垫层切缝聚能预裂爆破技术研发方案一方案二方案三方案四方案五采用最普通光面爆破技术，周边眼使用导爆索，炸药按原产逐条装入炮孔采用竹片绑扎导爆索和炸药的普通光面爆破技术采用PVC管切成半圆管片绑扎导爆索和炸药的轴向不耦合切缝聚能光面爆破技术采用PVC对称切缝管，内穿导爆索和安装原产整条炸药的轴向不耦合切缝聚能光面爆破技术用PVC对称切6、缝管，内穿导爆索和安装细分药包，并采用半圆管片和与之形成的半月形空气垫层，采用预裂爆破网路的偏心双缓冲垫层切缝聚能预裂爆破技术5.25.2方案分析方案分析序方分析评价综是5号案内容程程玉玉泉泉刘刘洪洪亮亮范范代代强强黄黄涛涛邹邹金金发发孟孟源源武武魁魁陈陈建建华华龙龙庆庆范范飞飞飞飞合得分否选用难易性经济性工期适用范围1一一安全性115不不选选用用难易性经济性工期适用范围2二二安全性152不不选选用用难易性经济性工期适用范围3三三安全性151不不选选用用难易性经济性工期适用范围4四四安全性163不不选选用用难易性经济性工期适用范围5五五安全性183选选用用注：上表中5分；4分；3分；2分；1分7、六、制定对策对策表对策表序号对策（What）目标（Why）措施（How）地点(Where)时间（When）责任人（Who）1应力拱自稳安全技术研发保证轮廓开挖面爆破瞬间形成应力拱效应1根据隧道爆破理论和隧道开挖岩石力学理论、结构力学理论确定新型爆破动载下的围岩自稳安全技术并用计算机数学模型验证科学性；现场2016年5月程玉泉孟源62运用导爆索网路技术提供双重保证，提高被保护围岩的稳定性，降低岩爆、掉块、坍方风险；2细分药包技术研发保证周边眼药量与围岩等级匹配，减少药量过于集中对围岩爆破扰动损伤1按照地质超前预报和现场地质描述的围岩等级确定单孔装药量；2确定细分药包单个药量并加工细分药包3精细化8、的密集点状分布技术运用，合理布置炸药能量现场2016年5月刘洪亮邹金发3切缝聚能爆破技术研发提高爆破有益能，降低有害能1 改装切割机；2 采用有一定厚度的PVC管进行切缝切割，透过PVC管和切缝的聚能效应，利用气楔劈岩；现场2016年5月范代强龙庆4偏心双缓冲垫层技术研发利用护垫爆破技术减弱爆破冲击波对围岩爆破损伤1加工半圆管片；2 利用有一定强度和弹性和阻燃性的PVC切缝管和半圆管片，和与之形成的半月形空气垫层缓冲爆破冲击波；现场2016年5月程玉泉武魁5整体式预裂爆破装置研发促进工序优化，提高工效，工厂化流水化生产1制作操作平台；2加工切缝管；3加工导爆索；4制作整体式爆破装置并按每10根9、一把捆好。现场2016年5月-8月黄涛陈建华6预裂爆破网路技术研发预先形成预裂面，提高轮廓面平整度1 合理确定各类孔排距；2合理分段，保证周边眼优先于二圈眼起爆，促进爆破能量优先形成预裂面；3孔外导爆索传爆网路技术消除高段雷管毫秒误差，提高爆破网路延时精度，确保周边眼同时起爆。现场2016年5月程玉泉范代强七、对策实施根据隧道爆破理论和隧道开挖岩石力学理论、结构力学理论确定新型爆破动载下的围岩自稳安全技术，并用建立隧道爆破数学模型，通过计算机软件运算验证应力拱存在的科学性和合理性，考虑到周边眼爆破时因高段位雷管的毫秒误差造成被保护围岩应力重分布时应力拱破坏，放大隧道危险源有害效应，造成爆破过度10、粉碎、爆生裂纹、岩爆、掉块、坍方甚至关门事件等危险，因此运用高爆速（5000-6000m/s）导爆索网路技术，结合爆破瞬间围岩爆破动载压应力比静载压应力高一个数量级，而爆7实施一：实施一：应力拱自稳安全技术研发应力拱自稳安全技术研发破动载拉应力没有多大变化的特性，为被保护围岩应力重分布时的应力拱形成提供双重保证，减少爆破危害，促进被保护围岩的自稳稳定性，提高隧道安全。设计高隧道中线0.1200.121-0.1200.0810.1100.019-0.083-0.0720.0190.0730.0820.076-0.0270.0230.0670.034 0.0840.038-0.0490.011-011、.0610.011-0.021-0.011-0.0210.114断面里程:K4+045.940设计面积:平方米实测面积:平方米超挖面积:0.703 平方米欠挖面积:0.461 平方米最大超挖:0.121 米最大欠挖:米观测记录、计算复核监理意见:拓普康断面测量软件工程名称:建设单位:施工单位:开挖设计线实际开挖线图图7-17-1 隧道断面尺寸结构图隧道断面尺寸结构图为保证周边眼药量与围岩等级匹配，减少药量过于集中对围岩爆破扰动损伤，应对周边眼的能量合理分布进行研究和设计，按照地质超前预报和现场地质描述的围岩等级确定单孔装药量，确定细分药包种类和单个药量，孔底使用100g,其他部位使用50g，运12、用精细化的密集点状分布技术，合理布置炸药能量。如图7-2、7-3所示：导爆索）装药结构示意图图图7-27-2细分药包装药结构示意图细分药包装药结构示意图8实施二实施二细分药包技术研发细分药包技术研发图图7-37-3细分药包加工细分药包加工7.3.1聚能爆破技术最早运用于军队穿甲弹、破甲弹，用于打穿装甲部队坚硬的钢铁装甲，形成爆破破坏力，现广泛运用于各种定向切割爆破之中。切缝聚能爆破技术有利于提高爆破有益能，降低有害能，必须借助一定的介质形成聚能作用，我们运用了有一定强度、弹性、厚度、阻燃、光滑的PVC管作为聚能介质，同时运用广泛使用的切缝聚能技术，让切缝对着周边眼的连线，运用爆破气楔劈岩，降低13、爆破有害能形成。切缝PVC管）切缝管尺寸示意图图图7-47-4切缝管结构示意图切缝管结构示意图7.3.2：切缝管的主要结构参数：管径：32mm厚度：2mm切缝宽度度：2mm切缝长度1.0-1.3m切缝间隔：5cm切缝管长度：3.8m（根据实际定）7.3.3：根据图纸制作切缝管9实施三：实施三：切缝聚能爆破技术研发切缝聚能爆破技术研发图图7-57-5操作台制作操作台制作图图7-67-6切缝机改装切缝机改装7.4.1：护垫爆破技术升级版利用有一定强度和弹性和阻燃性的PVC切缝管和半圆管片，和与之形成的半月形空气垫层，在爆破瞬间能很好缓冲爆破冲击波，降低冲击波对围岩形成的爆破应力峰值，减弱爆破冲击波14、对围岩爆破损伤。7.4.2：根据图纸加工半圆管片：利用切割机将32mmPVC管切成2半备用。10实施四：实施四：偏心双缓冲垫层技术研发偏心双缓冲垫层技术研发R16（mm）乳化炸药切缝(宽度2mm)切缝管导爆索）装置横剖面示意图空气垫层半圆管片垫层2mm2mm图图7-77-7偏心双缓冲垫层装药结构断面图偏心双缓冲垫层装药结构断面图图图7-87-8切缝管和半圆管片半成品切缝管和半圆管片半成品7.5.1：研发制作整体式预裂爆破装置（偏心双缓冲垫层切缝聚能预裂爆破装置，以下简称爆破装置）爆破装置主要由PVC管制作，并可以提前在厂内集中制作。为了提高制作效率，PVC管宜采用切割机改装进行切缝切割加工。制15、作步骤如下：（1）切缝管切缝管为装置主要部件。选用有一定柔性、阻燃性、抗静电、约束强度适中、合理性价比、经济的PVC管，根据岩石普氏系数与节理裂隙程度、设计所需线装药密度。切缝管保持其结构及硬度本身对爆破能量的约束聚能能力与切缝形式的合理设计至关重要。根据工程实践，选用厚度2mm的11实施五：实施五：整体式预裂爆破装置研发整体式预裂爆破装置研发32mmPVC管，其整体结构比较均匀，对爆破能量约束定向引导作用较好，切缝又能达到双向聚能切割作用。切缝管为保证刚度和整体性，双向对称间隔切缝设计，切缝宽度2-3mm，切缝长度为1.0-1.2m，两头和中部均间隔10cm，方便装置制作与装配定位。（2）半16、圆管片选用厚度2mm的32mmPVC管，利用切割机切成半圆管片。（3）装置加工要点A.采用32mmPVC管双向对称间隔切开；B.在切缝管装入事先切割好合适长度的导爆索（比炮孔深度长0.5m-1.0m）；C.根据围岩等级和强度，确定周边眼单孔装药量（爆破参数应根据试炮调整），将32mm200g乳化炸药沿着轴向切割成4段，孔底部的位置安装100g药卷，用胶布固定，第二节药卷装50g与底部装药间隔5-10cm,从第三节开始间隔20-30cm，再装50g炸药，直到孔口部位，利用切缝形成两管片将乳化炸药与导爆索压实，并用电工胶固定切缝管与半圆管片。图图7-97-9导爆索加工图导爆索加工图12图图7-1017、7-10整体式预裂爆破装置加工图整体式预裂爆破装置加工图图图7-117-11整体式预裂爆破装置成品整体式预裂爆破装置成品7.5.2：本爆破装置特点如下：（1）爆破装置容易学会，便于安装，简单易操作，采用普通的PVC管作为原材料作为爆破装置，材料易购，方便运输，不易破损；方便成批制作，可流水化工厂式制作，可以在隧道外专门加工场地制作后运入工作面使用，减少现场周边眼装药工作，与常规的隧道爆破相比工效可以提高5%以上；13（2）爆破装置利用点状合理分布能量和切缝对爆破能量聚能导向作用的特性，有效运用聚能爆破原理，当炸药爆炸时，有一定强度和柔性和光滑的PVC管使得爆破能量首先向两节炸药间低压区汇集，并18、在切缝方向聚能，对两炮孔间的围岩进行爆破切割，提高爆破有益能；而厚度2mm光滑的PVC切缝管与半圆管片及与之形成半月形空气垫层共同形成柔性护垫，减轻了爆破后冲效应，减弱爆破冲击波对轮廓面围岩的爆破扰动损伤。适应性广，能更好适应软岩和节理裂隙发育地段轮廓控制爆破。（3）本装置实用性强，结构简单便于推广。7.6.1：常规光面爆破网路技术不足因为常规的光面爆破网路，因分段技术采用高段雷管容易加大同段雷管的毫秒误差，甚至因段与段之间毫秒延期过大，二圈眼爆破后导致周边眼的爆破网路被二圈眼抛出的岩体扯断或者炸断，造成拒爆，或者因二圈眼与周边眼的孔排距布置不合理，或者节理裂隙发育存在裂隙薄弱面，导致周边眼与19、孔之间无法形成平整的光爆面，存在撕裂现象，导致孔间挂帘现象和孔口挂口欠挖，因此需要对隧道轮廓控制爆破网路进行修正和升级。7.6.2：研发预裂爆破网路技术通过对围岩在爆破瞬间的应力特性进行研究和以往研究成果，发现“围岩爆破动载压应力比静载压应力提高一个数量级，而爆破动载拉应力与静载拉应力没有多大变化”的特性，采用预裂爆破网路技术，即：周边眼早于二圈眼起爆，利用切缝聚能的气楔劈裂破岩，形成预裂缝，可以抵消部分原生节理裂隙对轮廓面平整度影响；同时，爆破瞬间被保护轮廓面以内岩体发生应力重分布，形成应力拱桥效应，能更有利于阻止爆生裂纹向围岩内部纵深扩展，而在应力拱桥效应以外的围岩，受拉应力影响，自动与轮20、廓面剥离，形成更平整的轮廓面。7.6.3：预裂爆破网路技术优势（1）周边眼采用高爆速导爆索同段起爆，利用导爆索网路同时起爆消除高段位同段雷管毫秒误差，周边眼之间的联合作用效果进一步增强。在周边眼间形成贯通裂缝的同时，利用岩石均匀抗压强度高、抗拉强度低的特点，使得围岩瞬间应力重分布，沿着轮廓面曲面形成超过围岩自身抗压强度一个数量级高强度的轴向动压应力拱桥，利用“应力拱桥效应”有效抵抗爆破能量在轮廓面形成光爆孔径向爆生裂纹，剩余的爆破能量推动周边眼外需爆除的岩体，迫使其加速剥离，所以轮廓面更为平整，轮廓面炮孔半孔率高，可以更有效控制隧道轮廓面爆破超挖；而被爆破岩体破碎无大块、便于机械化出渣。（2）21、采用预裂爆破技术更有利于减少主爆区爆破次生灾害。预裂爆破与光面爆破最大差异在于缓冲孔（二圈眼）先于周边眼起爆，周边眼爆破后，形成一条沿着轮廓面的预裂缝，能有效阻隔主爆区传递的爆生裂纹进一步向轮廓面扩展，阻隔爆破扰动，同时未爆的二圈眼部分岩体的内部应力重分布的轴向压应力拱桥效应，促进被保护轮廓面围岩内应力重分布时的自稳功能，提高了轮廓面围岩的稳定性，从而增加了后排钻孔爆破施工的安全性。14实施六：实施六：预裂爆破网路技术研发图图7-127-12周边眼导爆索网路连接周边眼导爆索网路连接7.6.4：偏心双缓冲垫层切缝聚能预裂爆破技术研发创新点如下：（1）细分药包密集点状分布技术。沿着炮孔轴向差异性精22、细布药，使爆破能量分布更合理，抑制爆破能量对围岩的粉碎性破坏，遏制围岩纵深爆生裂纹形成；（2）轴向不耦合爆破技术。因炸药沿着炮孔轴向不耦合装药，较大的不耦合系数，延长爆生气体作用时间，削减孔壁爆破冲击波应力峰值，减少围岩爆破损伤；（3）切缝聚能爆破技术。采用一定厚度的PVC切缝管，促使爆破能量沿着切缝方向聚能，优先形成“爆生气楔”劈裂破岩，促进光爆孔间裂纹扩展，提高轮廓面围岩平整度；（4）双缓冲垫层爆破技术。一定厚度的PVC切缝管和半圆管片及与之形成的半月形空气垫层共同起到缓冲爆破冲击波作用，围岩“爆破动载压应力比静态压应力高一个数量级，而爆破动载拉应力没有明显变化”的特性，能有效抑制爆生裂纹23、纵深扩展，提高轮廓面围岩完整度；（5）导爆索爆破网路技术。高爆速导爆索有利于消除高段位同段雷管毫秒误差，大幅度保证同段起爆精度，在导爆索网路起爆瞬间，周边眼视同无毫秒微差齐爆，加强了相邻炮孔间裂缝扩展的联合协同作用，增进轮廓面平整度；（6）预裂爆破网路技术。因周边眼早于二圈眼起爆，能运用周边眼之间形成的预裂缝，有效阻隔二圈眼及主爆区的爆生裂纹扩展和阻隔爆破扰动破坏。（7）应力拱自稳安全技术。周边眼无毫秒微差齐爆瞬间，围岩应力重分布时，光滑的弧形轮廓面形成“应力拱桥”效应，加上二圈眼两侧暂时未爆的围岩形成拱桥，使得被保护围岩轮廓面处于受压状态，有利于延长被保护围岩轮廓面浅层应力重分布过程中的自稳24、，减少掉块、岩爆和拱顶塌方，增强轮廓面围岩自稳功能，提高隧道施工安全。7.6.5：偏心双缓冲垫层切缝聚能预裂爆破技术的优势：（1）促进安全。有效减少预裂爆破对轮廓面被保护围岩的扰动损伤，发挥围岩内应力拱桥效应，提高被保护围岩轮廓面的自稳能力；（2）提升质量。减少挂孔、补炮，减少隧道超挖、欠挖，轮廓面较为平整光滑，提升预裂爆破质量；15（3）控制成本。有效防止初支喷射砼和二衬砼超量，降低隧道隐性成本投入；（4）提高工效。因整体式预裂爆破装置能有效减少周边眼装药时间，缩短隧道施工循环工艺时长，同时因减少挂孔、补炮、排险、挂网补喷等工作量，提高工效，单洞每月能提高循环进尺10-20m。肖浦隧道因使用25、预裂爆破技术，从每月爆破开挖进尺120-130m/月，提升到180-190m/月；（5）施工适应性广，本结构可以在不同围岩等级的轮廓控制爆破中使用，特别对软岩轮廓控制更有效。该预裂爆破技术能“整体提升隧道轮廓面预裂爆破质量，提高围岩应力重分布自稳能力”的一种隧道预裂爆破技术。八、确认效果自偏心双缓冲垫层切缝聚能预裂爆破技术已成功应用于浙江省温岭市81省道02标肖浦隧道工程，该隧道埋深较深，受结构影响，局部节理发育构造明显，围岩呈块状气体结构，围岩稳定性好，爆破后围岩稳定，半孔率高，爆破损伤小，轮廓面平整，超欠挖少。鉴于本研发技术的成功应用，标志着本成果“目标要求该技术可行，且适用于山区各类围岩26、隧道工程”已经顺利的完成。图图8-18-1 肖浦隧道应用效果肖浦隧道应用效果16效果确认一效果确认二运用该新型预裂爆破技术施工与传统爆破技术施工进行经济效益比较情况如下：8.2.1：初支砼用量比较（如表8-1、图8-2）表8-1 初期支护喷射砼用量统计表月份围岩等级进度/m水泥/t实际使用/m3每米平均/m3设计/m3超方/%备注3月90374.07719.47.9934.2190.34月87373.61718.58.2584.2196.64月1079.26152.415.2437.17212.65月上中旬78286.31550.67.0594.2168.15月上中旬26180.50347.127、13.3517.17186.22551033.991988.57.7984.2185.7小计36259.76499.513.8757.17193.55月下旬72203.41391.25.4334.2129.46月173542.791043.86.0344.2143.77月170407.96868.05.1064.2121.6小计4151154.162303.05.5494.2132.1水泥实际使用量由材料部统计提供，根据配合比推算所用喷砼方量图图8-28-2 初期支护喷砼用量百分比初期支护喷砼用量百分比8.2.2：二衬砼用量比较（如表8-2、图8-3）表表8-28-2 二衬混凝土用量统计表二衬28、混凝土用量统计表月份进度/m实际/m3平均/m3设计/m3超方/%备注3月30480.516.01712.53127.84月132188714.29512.53114.1材料部统计实际使用量175月164238114.51812.53115.96月881185.513.47212.53107.5级围岩6月36607.516.87514.08119.9级围岩7月1-3日3041913.96712.53111.5左洞K4+060前7月1-10日1013513.5012.53107.7右洞K4+130前7月4055413.8512.53110.5新工艺前36607.516.87514.08119.929、级围岩小计4546488.014.29112.53114.1级围岩7月4-31日50633.512.6712.53101.1左洞K4+060后应用新工艺7月11-31日6075812.6312.53100.8右洞K4+130后应用新工艺7月1101391.512.6512.53101.0新工艺后8月70904.512.92112.53103.1截止8月17号小计1802296.012.7612.53101.8图图8-38-3 二衬砼实际使用百分比二衬砼实际使用百分比8.2.3：经济效益比较根据肖浦隧道实际施工情况，以级围岩作为同等比较条件，新型预裂爆破与传统光面爆破相比：（1）常规轮廓控制爆破30、：对比段轮廓面比较凹凸不平，在光爆孔周边节理裂隙处明显出现“撕裂”现象，激光断面仪实测开挖线不平顺，凹凸感强，相邻孔之间凹凸偏离较大，在小范围内容易同时出现超挖与欠挖共存地带，孔口因炸药能量分配不足造成挂孔，补炮工作量大，耗时长，周边孔底经常可见15-20cm深度的残孔；主要线性超挖达到13-20cm，岩石起伏差明显，两排炮孔衔接处由于隧洞纵坡、风枪操作手施打角度影响，衔接台阶明显，局部较大达到40-50cm，局部炮孔中、下部装药部位可见较大范围的粉碎性破坏，很难形成半孔，爆生裂纹的扩展造成节理裂隙内聚力破坏，围岩进一步失稳，容易岩爆、掉块，甚至拱顶围岩破碎坍塌危险。级围岩平均超挖百分比21.31、3%，平均超挖面积3.56m2/m。级围岩平均超挖百分比29.6%，平均超挖面积6.30m2/m。（2）新型预裂爆破：因双缓冲垫层和切缝同时存在，爆破后轮廓尺寸符合设计要求，轮廓岩石面均较为平整，两排炮孔衔接处较为光滑，台阶不明显，主要线性超挖2-8cm,岩石起伏差不明显，炮孔位置清晰可见，在装药部位孔壁完整，可见炸药点状分布轻微炸痕，切缝位置岩面两节炸药中部岩面出现明显“气楔劈裂”现象，气楔侵入深度达20cm以上，在孔距60cm时两孔之间依然能形成很平整的轮廓面，较以往犬牙突出现状有很大改善。因导爆索预裂爆破网18路使用，周边孔比二圈眼先爆，爆破聚能作用更有利于形成预裂缝，有效阻隔掌子面辅助32、孔等其他炮孔爆破冲击波、爆破裂纹扩展、爆破振动等不利因素对被保护软弱围岩的扰动破坏；且二圈眼左右的岩体，在二圈眼起爆前，能很好形成拱桥效应，其使得被保护围岩轮廓面在爆破瞬间的应力重分布时形成受压状态，能有效消除爆生裂纹扩展，能更好保护围岩的自稳功能。好处有：第一，即使单个周边孔未爆，依然能形成完美轮廓面，不需要补炮；第二，在爆破开挖过程中，夹杂了少量级围岩断裂带，依然取得很好的轮廓控制效果；第三，围岩稳定性增强，排险工作量减少，为后期支护、开挖创造有利安全条件。较完整围岩段半孔率达到97%，较破碎的围岩也达到85%-90%；平整度与半孔率均远远高于普通轮廓控制爆破，主要线性超挖2-7cm，最大33、超挖13cm，平均超挖百分比1.7-2%，平均超挖面积0.28-0.35m2/m。超欠挖现象大幅度降低，从而减少补炮时间，降低挖运成本和初支二衬砼回填量和成本，因此，工艺循环时间大幅度下降，月均进尺增加。（3）综合效益分析表格数据以目前台州高速隧道投标单价作为计价基础，以减少超挖量和节约初支喷射砼、二衬砼数量作为主要经济效益评估指标。计算基数：全断面开挖面积约122.08m2，循环进尺3.5m，开挖轮廓面周长27.8m,初支厚度15cm，二衬厚度45cm,每延米设计初喷砼为4.2m3,二衬砼为12.53m3，考虑初支砼回弹率为1.3。相同的雷管、导爆索、炸药用量等未列入计算（如表8-3）。表表34、8-38-3 常规光面爆破与常规光面爆破与新型预裂爆破每延米技术经济效益比较表新型预裂爆破每延米技术经济效益比较表项目PVC管加工费电工胶超挖初支砼二衬砼合计单位根工日卷m3m3m3元单价/元102001.8101.83785.45500.98/使用量0003.567.8014.29/常规控爆费用/元000362.516126.517159.0013648.02使用量11.40.2864.30.315.5512.76/新型预裂费用/元114577.7431.574359.256392.5010962.06增量/元114577.74-330.94-1767.26-766.50-2685.96注：35、本表以三车道级围岩全断面开挖循环进尺3.5m作为基础数据换算；换算依据如：每循环用长度4m规格40根PVC管等。设计初喷砼为4.2m3,二衬砼为12.53m3。经计算可得，每延米综合费用减少投入约2685.96元，最后415m隧道合计节省隐性损失2685.96415=111.47万元。若计入级围岩的将节省更多隐性费用。（即使按施工队伍算法，算上每循环导爆索用量250m，加配送费用为6.2元/m，每循环减少雷管90发，加配送费为11元/m。（2506.2-1190）3.5=160元/m，也不过增加160元/m火工品费用。）如果公司每年完工隧道总里程平均为10km,则累计降低无形损失为：2685.36、9610 10002685.96万元隐性损失。因此，“目标要求2：该技术综合经济性方面同原有工艺相同，或者比原有工艺更加经济，能够减少隧道综合施工成本”已经顺利的完成。19效果确认三8.3.1：工期进度方面：偏心双缓冲垫层切缝聚能预裂爆破技术在浙江省温岭市81省道02标肖浦隧道的应用实例中，因整体式预裂爆破装置能有效减少周边眼装药时间，孔网参数可适当扩大带来的火工品材料节约和减少补炮，减少排险工作量，缩短隧道施工循环工艺时长，同时因减少挂孔、补炮、排险、挂网补喷等工作量，提高工效，每延米工艺时间缩短1.12h，因此月进度明显加快单洞每月能提高循环进尺10-20m。实际月进尺约170-180m，37、已完全超过之前常规光面爆破工艺每月120-130m综合平均水平。继承了光面爆破施工速度快的优点，避免了常规光爆周边孔现场装药导致施工进度放慢的缺点(如表8-4)、图8-4。表表8-48-4 常规光面爆破与新型预裂爆破每延米工艺时间比较表常规光面爆破与新型预裂爆破每延米工艺时间比较表 常规光面爆破预裂爆破技术项目单循环平均单循环平均增减量新工艺优势及备注单位hhhhh钻孔3.513.00.86-0.14周边孔孔距可增大0.1-0.2m装药爆破1.10.310.90.26-0.05装置前置加工，减少装药时间通风0.50.140.50.140补炮0.70.20.30.09-0.11大幅度减少补炮次数38、和时间排险0.70.20.40.11-0.09轮廓面平整，减少排险时间清渣4.51.293.81.1-0.19爆堆较破碎，装运速度加快初支725.91.7-0.3大幅度减少超喷量和时间挂网补喷0.60.170.10.03-0.14节约挂网补喷非必要工艺时间挂防排水2.10.6 2.10.60更容易施挂且较为平整二衬浇筑7.50.75 6.50.65-0.1*减少二衬超方量和浇筑时间合计/6.66/5.54-1.12注：1.以上数据根据级围岩全断面开挖循环进尺3.5m统计计算平均所得，*指二衬浇筑一模长度为10m；2.计算依据如：初喷每小时喷砼约6m3/h，二衬每小时浇筑约19m3/h,未计算施39、工流水工序的工作面错开因素。20图图8-48-4 近近5 5月施工进度形象图月施工进度形象图8.3.2：安全可靠方面：偏心双缓冲垫层切缝聚能预裂爆破技术通过PVC切缝管切缝聚能作用，密集点状细分药包布药技术，双缓冲垫层技术、应力拱自稳安全技术、导爆索网路技术等等，有效减少预裂爆破对轮廓面被保护围岩的扰动损伤，发挥围岩内应力拱桥效应，提高被保护围岩轮廓面的自稳能力；结合了常规光面爆破轮廓面控制的优点，避免了常规光爆无法形成预裂缝和应力拱效应的缺点。外观质量方面：浙江省温岭市81省道02标肖浦隧道采用偏心双缓冲垫层切缝聚能预裂爆破技术，减少挂孔、补炮，减少隧道超挖、欠挖，轮廓面较为平整光滑，提升预40、裂爆破质量；结合了光面爆破的轮廓面半孔率高的优点，避免了常规光面爆破孔间挂帘现象和孔口挂口欠挖的缺点（如图8-5、8-6）。21图图8-58-5 爆破效果图一爆破效果图一图图8-68-6 爆破效果图二爆破效果图二22因此，“目标要求3：该技术能够有效结合原有不同轮廓控制爆破工艺的优点，同时避免原有不同轮廓控制工艺的缺点”已经顺利的完成。由上可知偏心双缓冲垫层切缝聚能预裂爆破技术的应用效果良好。九、标准化为了巩固来之不易的成果，小组采取了多项措施：9.1：邀请政府部门领导以及业主和监理单位前来参观指导，对偏心双缓冲垫层切缝聚能预裂爆破技术的应用进行推广,现成果已经成功推广至多个项目图图9-19-41、1 各级领导参观考察各级领导参观考察239.2：申请技术专利偏心双缓冲垫层切缝聚能预裂爆破技术共申请1项实用新型专利。图图9-59-5一种新型软岩整体式偏心双缓冲垫层切缝聚能预裂爆破装置专利受理通知书一种新型软岩整体式偏心双缓冲垫层切缝聚能预裂爆破装置专利受理通知书9.3：申请局级是个高工法偏心双缓冲垫层切缝聚能预裂爆破技术共申请1项局级工法。27图图9-69-6 隧道软岩偏心双缓冲垫层切缝聚能预裂爆破施工工法隧道软岩偏心双缓冲垫层切缝聚能预裂爆破施工工法十、总结及今后打算本次QC小组活动不但实现了小组目标，提高了施工质量，而且小组成员的质量管理意识、个人能力方面、QC的知识方面、解决问题的信42、心、团队精神和管理水平方面都有了很大的提高，活动前后的自我评价见图10-1。自我评价记录表自我评价记录表类别类别活动前活动前活动后活动后质量管理意识质量管理意识2.54.54.5个人能力个人能力24 4QCQC的知识的知识34 4解决问题的能力解决问题的能力24.54.5团队精神团队精神35 5管理水平管理水平2 24 4编制人：黄涛 日期：2016年8月28图图10-110-1 活动前后自我评价雷达图活动前后自我评价雷达图制图人：黄涛 日期：2016年8月通过本次的QC小组活动我们的质量意识等多方面能力均有一定的提高，下一步我们将这一新技术进行总结与推广，同时继续对山区隧道轮廓控制爆破施工技术进行研究与探讨，我们的下一个QC课题为“提高隧道爆破开挖轮廓面平整度”。29