电脑凿岩台车在隧道施工中的超欠挖控制
凿岩台车在隧道施工中已经使用多年，尤其是近几年，在全面推广机械化施工的大背景下，凿岩台车逐步在隧道施工中全面推广应用。超欠挖控制一直是凿岩台车施工中的关键，成为决定凿岩台车能否成功应用的因素之一。随着科技的进步，传感器灵敏度不断提高、设备加工精度提高以及电脑控制技术的运用发展，电脑凿岩台车在市场上出现并得以推广。电脑凿岩台车定位精度达到了５ｃｍ以内，让解决隧道施工超欠挖问题不再遥不可及。
１ 凿岩台车超欠挖控制现状
目前，国内使用的凿岩台车主要有２种，即液压凿岩台车和电脑凿岩台车。液压凿岩台车由操作人员控制钻臂调整钻孔位置及角度进行钻孔；电脑凿岩台车由操作人员根据电脑屏幕上显示的钻孔图的位置和角度，操作完全重合后钻孔。
液压凿岩台车施工前首先要进行炮眼位置测量定位，在隧道掌子面定位几个关键炮眼的位置，其余炮眼的角度、深度以及位置依靠操作手现场调节控制，隧道施工超欠挖受人为因素影响较大。为了更好地控制超欠挖效果，部分单位甚至将所有炮眼位置全部测量放样，但是由于钻孔角度无法精确控制，需要操作手现场凭视觉调节，随意性较大，超欠挖难以控制。
电脑凿岩台车所有炮眼的钻孔参数由技术人员在绘制爆破图时确定，台车操作人员严格按照技术人员提供的爆破图控制凿岩台车执行钻孔任务，由操作人员或电脑根据炮孔图找准炮孔位置并调整好钻孔角度即可进行钻孔，炮孔位置及钻孔角度受人为干扰因素小，容易获得较为精准的炮孔。
对比２种凿岩台车的控制方式可知：液压凿岩台车受人为因素影响较大，超欠挖因素难以确定，其精度控制具有很大的随意性；电脑凿岩台车只需操作人员严格按爆破图打孔，出现的超欠挖问题原因具有可追溯性。
２ 电脑凿岩台车施工超欠挖控制
电脑凿岩台车隧道施工超欠挖原因主要有２方面：一是爆破问题造成的超欠挖，例如炸药炮坑、装药量等的影响；二是凿岩台车引起的超欠挖，如炮孔开孔位置、角度偏差等。超欠挖控制首先要确认造成超欠挖是由爆破引起还是凿岩台车的原因。如爆破后看不到炮痕，则是爆破引起超欠挖；如果炮痕都在，但是炮痕的位置出现超挖或者欠挖，则是凿岩台车爆破图制作偏差或者操作手未按设计施工造成的超欠挖。因此，解决超欠挖问题主要从以上两点出发，采取相应的解决措施。
２．１ 解决装药引起的超欠挖
解决装药引起的超欠挖问题主要应从药量控制、药卷安装方式等方面入手，以期达到定向爆破的要求。竹片捆绑装药法就是一种简单易行的装药方式，可以较为精确地控制药卷位置及方向，有效提高爆破质量。
电脑凿岩台车钻杆直径过小，在钻进过程中会出现钻杆断裂；钻杆直径过大，成孔直径太大，会增加装药量。因此，凿岩台车建议使用Φ４５ｍｍ钻头，成孔尺寸一般为Φ４８ｍｍ，装药时使用Φ４０ｍｍ炸药，能达到较好的爆破效果。为了减少对周边围岩的扰动，通过对爆破后周边炮眼残眼率的统计，将周边眼的Φ４０ｍｍ药卷更换为Φ３２ｍｍ药卷，并采用竹片捆绑、分散装药的方式装药。事先将炸药捆绑至竹片上（见图１），装药时将竹片靠在周边眼朝隧道轮廓方向，这样既节省装药时间和装药量，又能够有效控制超欠挖，同时提高炮眼痕迹保存率，避免挂口现象的发生，提高了光面爆破效果（见图２）。
２．２ 解决因钻孔引起的超欠挖
电脑凿岩台车因钻孔引起的超欠挖主要是由于围岩构造的复杂多变导致钻头在钻进过程中沿岩层强度较低的岩隙偏离造成钻孔参数的偏差引起。因此，技术人员可通过对超欠挖情况、钻孔数据进行分析，对钻孔参数进行修正，形成闭环管理，以尽可能降低超欠挖量。
具体做法是在每一钻爆循环完成后，由技术人员根据光爆完成后超欠挖测量数据，结合电脑凿岩台车自动生成的循环报告分析超欠挖的原因，并在下一循环中对炮孔参数加以修正，通过多个循环调整，形成最佳的爆破图，最大程度地解决超欠挖控制问题。
２．３ 电脑凿岩台车闭环施工流程
电脑凿岩台车闭环施工工艺流程如图３所示，主要包含技术交底、台车就位、钻炮孔、装药、爆破、测量、数据分析以及修正炮孔图等步骤。
（１）技术交底。技术交底中包含爆破图、隧道线的交底，用专用移动存储设备将爆破图、隧道线等参数导入电脑凿岩台车电脑中。爆破图（见图４）中详细标明了每个炮孔的位置坐标、角度、深度等参数；图中圆点表示开孔位置，斜线长度代表孔底位置的外插值，倾斜方向代表钻杆的倾斜方向。
（２）电脑凿岩台车就位、定位、接水电。凿岩台车行驶至隧道掌子面工作位置后，使用专用全站仪等测量定位仪器精确定位凿岩台车，同时接通水电，如图５所示。
（３）按照爆破图钻孔。台车操作台电脑上显示炮孔布置图（见图６），操作手要严格按照凿岩台车电脑设定的炮孔位置、角度、深度等数据操作。钻关键炮孔（如掏槽孔、周边孔）时，实际开孔位置必须要和图６要求的开孔位置完全重合。
（４）拷贝钻孔记录。钻孔完成后，将台车记录的钻孔数据拷贝到办公室电脑，由设计软件生成循环报告。
（５）电脑凿岩台车撤场将水电断开连接并收好后，将凿岩台车驶离工作面。
（６）装药、放炮，出砟、排险。根据技术交底要求，给炮眼装药，装药完成后放炮、出砟、排险。
（７）测量。对爆破后的隧道轮廓进行测量，并与设计参数进行对比形成测量报告。
（８）调整爆破图。对比设计和测量报告，结合循环报告中的隧道钻孔正视图，对炮孔数量、掏槽眼布置、周边眼外插角等参数进行调整。
３ 电脑凿岩台车在超欠挖控制中的应用实例
我公司承担施工的拉林铁路巴玉隧道因地处高原地区，围岩坚硬，施工环境恶劣，存在高温、缺氧、高岩爆等施工难题。在施工中采用全电脑三臂凿岩台车进行钻孔作业。由于使用经验较少，在前期施工中超欠挖难以控制，通过采用闭环施工流程、优化装药工艺取得了良好的爆破效果。以巴玉隧道全电脑三臂凿岩台车某一施工循环钻孔图及钻爆数据为例，对电脑凿岩台车在超欠挖控制中的应用情况进行说明。
３．１ 钻孔图
钻孔图如图７所示，在电脑端，设计钻孔位置是紫色，实际钻孔位置是蓝色。
钻孔图显示：左侧钻孔孔位和设计孔位重合度较高，外插角起拱线以上符合设计，起拱线以下略有超出；右侧随意性较大，推测操作手可能没有很好的执行设计，拱顶低于设计，右拱脚外插角超出较大。此外，钻孔图还显示，上一循环爆破掌子面的平整度，右侧拱脚没有爆破出来。
３．２ 循环报告
分析软件形成的循环报告如表１所示。
从表１可以看出这一循环用的是２０２９４８.３８０截面，钻孔平面设计图使用３８５ｐｉｎｇｄａｏ２，凿岩台车序列号是８９９９２０２９００，选用设计图正确，截面正确，可以进行下一步分析。
３．３ 钻爆完成后的测量报告
钻爆完成后的测量报告如图８所示，从图８可以看出，左侧起拱线以上轮廓控制较好，起拱线以下有部分超挖；右侧拱顶有部分欠挖，起拱线部位部分超挖，右侧拱脚部分超挖。
３．４ 数据分析及爆破参数调整
技术人员通过对比隧道钻孔正视图（见图７（ａ））和测量报告图（见图８），分析偏差即可得出：
１）左侧操作手基本按爆破图施工，起拱线以下外插角略超设计；
２）右侧操作手操作随意性较大，该侧超欠挖数据不稳定；
３）对比上一循环，该循环拱顶部分欠挖纠正的较好；
４）爆破图中周边孔位置和角度设计合理，符合目前地质状况，满足台车精度，可继续保留使用。主要原因在于操作手未按爆破图设计施工，必须纠正。
操作人员完全按图施工，排除人为的原因后，通过各循环对比分析循环报告和测量报告，找出出现超欠挖的原因，对比爆破图和测量报告，对于超挖或欠挖的地方，做爆破图时减少外插角或者增大外插角。如超欠挖控制效果好，继续保留使用验证，否则及时进行调整，形成闭环管理。通过以上方式的调整，爆破效果会有较大提升，图９是经过一段时间调整后的测量报告，达到了比较完美的光爆效果，有效控制了隧道超欠挖。
４ 控制超欠挖注意事项
（１）电脑凿岩台车施工时，操作人员要严格按照炮孔布置图施工。钻孔过程中，若周边凸起岩石对钻孔有干扰，要将其用凿岩台车打掉；周边孔、掏槽孔等重要的炮孔，其开孔位置、角度、深度等参数更需加以重视，保证其精度要求。
（２）围岩量测要及时准确，每次在凿岩台车就位准备打下一循环炮孔前，测量人员应利用凿岩台车工作栏辅助测量，测量点不宜过少，应以满足绘制测量报告图需要为宜。
（３）测量位置必须在炮眼痕迹上，且放在上一循环炮孔的纵向中间位置，用以确定炮孔位置。没有炮眼痕迹的超挖或者欠挖是其他原因引起的，不能作为调整炮孔位置的依据。
（４）凿岩机的直径是４０ｃｍ，钻杆从其中心引出，其理论最小的超挖值为２０ｃｍ。但是可以在设计爆破图时将外插最大值设定为１５ｃｍ，当凿岩机在钻进过程中受隧道壁影响时，操作手可通过调整钻臂来解决。因为上一排炮孔底都有向中间倾斜的趋势，在钻孔时会给钻杆一个径向向心力，岩层不同，其倾斜角度也不同，需要调整炮孔布置图来解决，不能拘泥于设定理论值，要根据循环报告和测量报告进行调整。
（５）施工现场宜配置带液压锤的挖掘机配合凿岩台车施工，当遇到有少量欠挖时，可用液压锤修理。
５ 电脑凿岩台车使用管理要求
（１）电脑凿岩台车适用于开挖断面基本无变化或变化不大的隧道施工，若某隧道设计断面变化频繁，且无规律可循，有时间隔５ｍ便需要对开挖断面尺寸进行调整，调整范围仅为３ｍ，这种情况不利于台车施工。
（２）不同于其他常规设备施工，在凿岩台车施工的过程中参与凿岩台车管理及施工的人员要建立“技术导向为主，操作导向为辅”的施工管理理念，炮孔的布置、开孔的位置以及钻孔的角度等参数全部掌握在技术人员手中，操作人员尽可能执行技术人员的要求。
（３）提高维护保养人员的技术水平。设备越复杂，操作人员操作设备会越容易，但是对维护保养人员的技术水平要求会较高。电脑凿岩台车是集机、电、液于一体的高精尖设备，其对维保人员技术水平的要求很高。
（４）在电脑凿岩台车施工过程中，组织设计施工需要技术、管理、操作及测量等各方人员密切配合，以保证施工的质量及安全。
６ 总结
在隧道施工中，使用电脑凿岩台车进行钻孔作业是未来隧道施工发展趋势，电脑凿岩台车具有施工成本低、施工人员劳动强度低、工作效率高、作业安全环保等优点。在施工过程中，采用闭环管理模式，发现问题及时调整，可有效控制隧道的超欠挖，以进一步提高电脑凿岩台车的施工质量，发挥其最大的优势。