新建铁路整体实施性施工组织设计.docx

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新建铁路整体实施性施工组织设计

1

新建铁路大理至瑞丽线大理至保山段第三标段

工期调整后的实施性施工组织设计

一、工程概况

大柱山隧道穿越著名的横断山南段，起讫里程为D2K110＋524～D2K125＋008，全长14484m，其中单线正洞13803m（里程桩号为D2K111+250～D2K125+008）；大跨段区域681m（里程桩号为D2K110+524～D2K111+205），隧道最大埋深为995m。

隧道洞内纵坡设计为小“人”字坡，最大纵坡23.5‰。

其整体地势北高南低，所在区域地质环境复杂，断裂构造发育，穿越6条断裂带，岩溶发育地段5处，皱褶构造3条，还经过有放射性场所监督区、低高温带。

大柱山隧道地下水源丰富，设计预计最大涌水量大达120000m3/d，目前根据揭示段开挖的水量和设计水量的关系，预计隧道最大涌水量可达到原设计的3倍，即360000m3/d。

局部地段可能出现围岩失稳、突然涌水、岩爆、岩溶、放射性、地热等不良地质，施工难度极大。

大柱山隧道设置“二横一平”（贯通平导、进出口各一横洞）辅助坑道，辅助正洞施工，进口横洞位于D2K110+650线路左侧设置一座无轨单车道横洞，横洞中线与线路中线平面夹角为79°，坡度为13.62‰，全长341m。

出口横洞位于PDK124+894线路左侧，横洞中线与平导中线平面夹角68°，坡度3‰，长183m。

平导里程PDK110＋720～ZD1K125＋034.76，全长14314.76m，其中ZDK111+205.36～ZDK111+290段及ZD1K124+910～ZD1K125+034.76段为预留二线。

大柱山隧道平导位于正洞左侧30m，每300~500m设一个横通道与正洞相连，平导共设置33个横通道，平面呈“八”字形布置。

二、编制依据及原则

1.1.编制依据

⑴、《新建铁路大理至瑞丽线大理至保山段第三合同段施工设计图纸》

⑵、《新建铁路大理至瑞丽线大理至保山段指导性施工组织设计》

⑶、招标文件及补遗说明书、答疑书、工程量清单

⑷、《铁路隧道风险评估与管理暂行规定》铁建设[2007]200号

⑸、《铁路工程地质勘察规范》J124-2007

⑹、《铁路大型临时工程和过渡工程设计暂行规定》铁路建设[2008]189号

⑺、《铁路隧道工程施工安全技术规程》TB10304-2009

⑻、国家有关方针政策和国家、原铁道部有关规范、规程和验标等

⑼、原铁道部2012年8月28日工管工技函【2012】250号文《铁道部工程管理中心关于蒙河铁路等项目指导性施工组织设计审核意见的函》

⑽、2013年5月9日原铁道部调研情况，滇西铁路指挥部对我部要求大柱山隧道的节点工期

⑾、《铁路工程施工组织设计指南》铁建设2009-226号文

⑿、现场实地踏勘调查资料

⒀、本单位类似工程的施工经验及技术装备

6.1.2.施工方案

6.1.2.1.总体施工方案

在平导贯通前，以平导的快速掘进为施工主导，确保平导早日贯通。

进口正洞尽早贯通与1＃横通道间的正洞，形成正洞的主攻面；隧道出口端平导超前正洞掘进。

当平导掘进至两个以上横通道位置后，由横通道进入正洞施工，辅助正洞施工的工作面以2个为宜。

隧道正洞和平导均采用无轨运输模式，装载机配合自卸汽车出碴，平导为出碴主通道，每隔300至500m设置错车道。

洞身采用多功能作业平台配合人力风钻开挖爆破。

隧道初期支护采用风钻或锚杆台车打孔，人工安装锚杆；液压组装平台车架设钢支撑及挂网；湿喷机配机械手喷射砼施工。

平导衬砌每端口配备两台液压模板台车；主洞仰拱超前浇筑，二次衬砌用穿行式模板台车，混凝土泵送入模，拱墙整体浇筑。

隧道通风分为两个阶段，第一阶段平导、正洞各采用压入式管道通风。

第二阶段主轴流风机移入正洞，进口正洞分别贯通到6＃、9＃横通道后，主风管分别从上述2个横通道中通过，风机、630kva变压器随之前移。

正洞为进风巷道，平导为排风巷道。

同样，出口正洞分别贯通到28＃、25＃、22＃、19＃横通道后，主轴流风机移入正洞，主风管先后从4#横通道中通过，风机、630kva变压器随之前移。

隧道弹性支承块无碴道床在全隧贯通测量误差调整后且衬砌全部完成后开始施工，采用轨道排架工艺施工。

6.1.2.2.1.隧道施工机械

隧道机械配套方案

大柱山隧道进口主要机械及配置表

序号

名称

型号

单位

总体需求

目前配置

后期增加配置

1

挖掘机

SY135C-8

台

2

2

2

装载机

柳工40B

辆

2

2

厦工50L

辆

2

2

3

自卸汽车

CQ3253/CQ3163

辆

24

6

18

4

混凝土输送泵

HPT60A-1406III

台

2

2

5

混凝土搅拌楼

HZS90

套

1

1

6

电动空压机

AHP750E

台

6

3

3

7

湿喷机

7m³

台

6

4

2

8

接送车

解放霸陵

辆

3

2

1

9

砼输送罐车

4m3

辆

9

5

4

10

液压模筑衬砌台车

12m

套

4

3

1

11

液压模筑衬砌台车

9m和4m（平导）

套

2

2

0

12

超前钻机

C6

台

1

1

0

13

管棚钻机

ZGP-150

台

1

1

0

14

小型液压钻机

台

6

4

2

15

高压注浆机

KBY-30/120

台

4

2

2

16

发电机

300KW

台

3

2

1

大柱山隧道出口主要机械及配置表

序号

名称

型号

单位

总体需求

目前配置

后期增加配置

1

挖掘机

SY135C-8

台

2

2

2

装载机

ZLC40B

辆

3

3

XG951ⅡC

辆

1

1

3

自卸汽车

CQ3253/CQ3163

辆

24

8

16

4

混凝土输送泵

HPT60A-1406Ⅲ

套

2

2

5

混凝土搅拌楼

HZS90

套

1

1

6

电动空压机

LVY203DC

台

3

3

7

湿喷机

7m3

台

5

2

8

接送车

力帆

辆

3

2

1

9

砼输送罐车

4m3

辆

5

5

10

液压模筑衬砌台车

12m

套

3

3

0

11

液压模筑衬砌台车

9m

套

1

1

0

12

超前钻机

C6

台

1

1

0

13

管棚钻机

ZGP-150

台

1

1

0

14

小型液压钻机

台

3

3

0

15

高压注浆机

KBY-30/120

台

2

2

0

16

反坡排水发电机站

3000KW

套

1

　0

1　

17

发电机

300Kw

台

3

2

1

6.1.2.2.3.洞身施工方案

（1）超前综合地质预报方案

根据设计的地质勘测资料，对不良地质段进行补充地质探查，进一步了解和掌握隧道通过区的水文地质条件，对水源及其通道做出初步判断。

在正洞工作面按照“由远至近，逐步加密”的综合地质预测方法，先用物探手段探测掌子面前方及坑道周围的地质异常体，而后再用水平钻孔法进行验证，对开挖面前方及周围的地质情况进行准确预报，确定施工方案。

（2）洞身开挖施工方案

首先组织平导进、出口的施工，以平导掘进为主线，平导开挖至2个以上横通道后，由横通道进入正洞进行开挖。

平导开挖至2＃横通道后，再从1＃横通道进入正洞，向进口方向开挖贯通此段。

为加快正洞施工进度，横通道辅助正洞施工以2～3个工作面为宜。

单线地段：

洞身Ⅱ、Ⅲ级围岩及无水的Ⅳ级围岩采用全断面法开挖，Ⅳ级围岩有水、Ⅴ围岩地段采用台阶法开挖；车站段：

Ⅴ级围岩采用中壁法（CRD）开挖，其余地段均采用台阶法开挖。

采用装载机配合载重汽车出碴。

大柱山隧道进口弃碴场位于D2K113+700线路右侧2000m洼子田弃碴场处（运距8.6km，高差400余m），出口弃碴弃于D2K124+300线路左侧500m处旱地。

（3）初期支护施工方案

初期支护紧跟掌子面，喷射混凝土采用TK500湿喷机＋喷射机械手；锚杆安装采用锚杆台车或风钻打孔，人工安装；钢架（钢筋网）在洞外分段（分片）加工、校正，运进洞组装架（挂）设；喷料在洞外自动计量拌合站拌和，砼罐车运料。

（4）防水施工方案

衬砌防排水采用自制台车铺设，对初期支护进行全面修整、找平、堵水，达标后再铺设排水盲管和防水板。

（5）仰拱及二次衬砌施工方案

仰拱施工采用仰拱栈桥，浮放仰拱架整体浇注，终凝后再浇注填充混凝土。

栈桥跨度为9m、桥面宽4m。

自动计量搅拌站拌制混凝土，砼罐车运料。

平导衬砌配备L=9m液压模板台车（进出口端各两台），正洞二衬施工配置L=12m的穿行式模板台车（大跨段一套，进出口各三套），拱墙整体浇注。

每个隧道施工端口设混凝土拌合站，砼罐车运料，泵送入模，附着式振动器配合插入式捣固棒捣固。

6.1.2.2.5.出碴运输组织方案及措施

（1）运输组织方案

根据总体施工进度安排，隧道进、出口均采用无轨运输，侧翻装载机配合载重汽车；砼运输采用4、6m3砼罐车。

（2）出碴运输车辆数量配备

根据运距及出碴量，目前进口配备12辆出碴车，备用2辆；出口配备10辆，备用2辆。

最高峰时进出口各配置24辆出碴车，各备用4辆。

车辆运输过程中，实行限速行驶，各站设有电话员负责记录各车辆的运行情况。

加强车辆的维修和保养工作，确保运输车辆的利用率和完好率。

建立健全各项管理制度，杜绝违章操作和违章指挥，消除交通事故。

6.1.2.2.6.隧道通风方案

根据确定的施工方案和任务划分情况，大柱山隧道施工通风主要采用分阶段管道压入式及混合巷道式通风，通风管选用正洞φ1400mm（平导φ1400mm）涤纶软式通风管，洞外风机进风口至洞口距离30m，风管出风口至掌子面距离L=60m。

（1）、隧道进口正洞及平导通风方案

大柱山隧道进口正洞长6754m，平导长6570m，平导通过4＃、7#、10#、13#横通道分别承担正洞施工任务460m、458m、439m、505m；正洞及平导施工分阶段采取独头压入式及混合巷道式通风形式（其他横通道作为辅助通风的巷详细的通风布置与进口类似，详见下面各阶段图。

第一阶段：

平导到达2#通道之前以及平导由2#通道辅助正洞阶段（正洞进口一区未与2#通道贯通），分别采取单管路独头压入式通风，在洞口各自设置轴流风机进行通风；风管在2#横通道处平导通过横通道进入正洞的位置增加设置一个三通，保证平导洞身继续向前掘进的施工通风，同时保证平导通过横通道进入正洞辅助正洞的施工通风。

此时最长通风距离正洞长948m，平导长1645m。

通风示意图如下：

第一阶段通风示意图

第二阶段：

此阶段为正洞进口一区与2#通道贯通后，将2#横通道临时封闭，正洞与平导分别采用压入式独头通风。

此时压入式最长通风距离：

正洞1398m，平导2095m。

通风示意图如下：

第二阶段通风示意图

第三阶段：

此阶段平导由5#横通道辅助正洞，正洞进口二区未与5#通道贯通，将2#横通道临时封闭，保留正洞洞口风机，平导洞口风机向平导洞内移，风管在5#横通道处平导通过横通道进入正洞的位置增加设置一个三通，保证平导洞身继续向前掘进的施工通风，同时保证平导通过横通道进入正洞辅助正洞的施工通风；在平导左侧轴流风机与洞口之间每间隔400m依次设置1台射流风机向洞内输送新鲜空气，保证进风量、风压的充足；打通3#横通道，并在3#通道口设置轴流风机一台，将平导内污浊空气通过3#横通道诱导引入正洞排出，同时在适当位置设置风门，风门采用钢架结构外贴土工布密封，避免漏风和循环风出现，将平导污浊空气全部导入正洞排出，并确保平导内输入新鲜空气的质量。

此时压入式最长通风距离：

正洞1848m，平导1860m。

通风示意图如下：

第三阶段通风示意图

第四阶段：

此阶段正洞进口二区与5#通道贯通后，采取混合巷道式通风方式，利用平导作为进风巷，正洞作为回风巷组织通风；将正洞洞口风机移至平导洞内5#通道前进方向50m处，该风机通过5#通道送风入正洞，同时为保证空气质量，该通道采取有效措施进行临时封闭，仅容许轴流风机风管通过；平导洞内风机向小里程移动，并按400m间距依次增加设置射流风机向洞内输送新鲜空气；打通7#横通道，并将3#洞口轴流风机移至5#通道口，将平导内污浊空气通过29#横通道诱导引入正洞排出；临时关闭2~3#横通道；在正洞洞内每间隔600m按照施工进度情况依次增加设置射流风机，形成负压，将正洞内污浊空气向洞外排出；此时压入式最长通风距离：

正洞1586m，平导2209m。

通风示意图如下：

第四阶段通风示意图

第五阶段：

此阶段正洞进口三区与7#通道贯通后，将5#通道前进方向风机移至7#通道前进方向50m处，该风机通过9#通道送风入正洞；平导洞内风机向小里程移动，在平导内继续间隔400m相应增加射流风机向洞内输送新鲜空气，并将5#横通道射流风机移至7#通道口，将平导内污浊空气通过7#横通道诱导引入正洞排出；临时关闭2~5#通道；在正洞洞内右侧间隔600m继续依次增加射流风机，向外排出污浊空气。

此时压入式最长通风距离：

正洞1666m，平导2296m。

通风示意图如下：

第五阶段通风示意图

第六阶段：

此阶段正洞进口四区与9#通道贯通后，将7#通道前进方向风机移至9#通道前进方向50m处，该风机通过11#通道送风入正洞；平导洞内风机向小里程移动，在平导内继续间隔400m相应增加射流风机向洞内输送新鲜空气，并将7#横通道射流风机移至9#通道口，将平导内污浊空气通过9#横通道诱导引入正洞排出；临时关闭2~7#通道；在正洞洞内右侧间隔600m继续依次增加射流风机，向外排出污浊空气。

此时压入式最长通风距离：

正洞1657m，平导2285m。

通风示意图如下：

第六阶段通风示意图

（2）、隧道出口正洞及平导通风方案

出口正洞长7730m，平导长7620m，共设置14~33#横通道，其中平导通过33＃、30#、27#、24#、21#、19#横通道分别承担正洞施工任务470m、418m、492m、495m、423m、452m。

正洞及平导施工分阶段采取独头压入式及混合巷道式通风形式（其他横通道作为辅助通风的巷道）。

在此不再详叙。

6.1.2.2.8.隧道环境保护方案

隧道施工污水在洞外设污水处理系统，所有施工污水经净化处理达标后，达到国家污水排放标准排至河沟。

弃碴场在底部设渗水盲沟、外侧设砌体防护、弃碴场表面填植被土覆盖并植被。

6.1.3.施工方法

6.1.3.1.明洞及洞口工程施工

（1）洞口段施工

洞口边仰坡及截水沟施工：

洞口截水沟结合地形条件选择地面植被破坏小、排水畅通的地方进行设置。

截水沟开挖采用人工配合风镐进行，水沟浆砌片石采用剂浆法人工进行砌筑。

洞口边仰坡按设计坡度，人工配合挖掘机自上而下分层进行开挖,随挖随刷一次到位，局部岩石采用人工风镐及松动爆破。

边仰坡锚喷：

随挖随喷自上而下分层进行，并设置锚杆，梅花型布设，并挂网，喷砼。

洞口管棚施工

施工前首先做好导墙，导墙长度大于明暗分界线50cm，按设计位置布孔、并标注，架设管棚钻机，配备电动油压钻机1台，钻孔及推进钢管，钻孔时钻机立轴方向必须准确控制，每钻完一孔便顶进一根钢管。

为保证钻孔方向准确，应运用测斜仪，量测钢管钻进的偏斜度。

钢管接头采用丝扣连接，丝扣长15cm。

各钻孔均应做好施工记录。

管棚注浆：

注浆前应进行现场注浆试验，根据实际情况调整注浆参数，取得钢管棚注浆施工经验。

注浆结束后用C30水泥砂浆充实无缝钢管，以增强管棚强度。

注浆结束标准：

注浆压力逐步升高，达到设计终压并继续注浆10min以上；进浆量，一般为20～30L/min。

（2）明洞施工

明洞基础开挖：

施工前放线测量，采用挖掘机配合人工开挖、局部石方松动爆破，挖到标高后进行基底承载力试验，承载力满足设计后进行下导工序的施工，如不能满足设计制定加固方案，加固后进行下导工序的施工。

基础及拱墙混凝土：

内模利用洞身的模板台车、外模组合钢模板拼装、桁架固定，2台6m3的混凝土输送车，配合输送泵入模。

附着式振动器配合插入式捣固棒捣固，仰拱和边墙基础一次进行浇注，待该部砼强度达到8MPa后，拆模凿毛施工缝，拱墙整体浇注。

防水层及回填：

混凝土强度达到设计强度后，按设计要求施工防水层，按程序检查完对称分层回填，同时施作洞门。

6.1.3.2.洞身一般地段施工

6.1.3.2.1.超前综合地质预报

根据本标段隧道的地质情况，结合国内同类工程的施工经验，本着“地表和洞内相结合、构造探测和水探测相结合、长中短期分阶段预报相结合”的“三结合”原则，做到有疑必探、先探后掘，充分发挥多种手段综合预报的优势，解决本标段的超前地质预报和整治问题。

超前地质预报组织机构

隧道监控量测组织机构框图

为了对掌子面前方地质情况进行超前预报并对初期支护和围岩变形状况进行有效监测，本标段成立专门的施工监测及地质预报小组，由项目经理部的施工技术部负责组织实施。

超前地质预测、预报工艺图

超前地质预测、预报工艺图见下。

1

超前地质预测、预报工艺图

预报方法分如下几种：

预报方法主要有常规地质法、物理勘探法、钻探法等，施工中将几种预报手段综合运用，取长补短，相互补充和印证。

地质素描

开挖后利用罗盘仪、地质锤、放大镜、皮尺等简单工具对开挖面围岩级别、岩性、围岩风化变质情况、节理裂隙、产状、断层分布和形态、地下水等情况进行观察和测定后，绘制地质素描图，通过对洞内围岩地质特征变化分析来推测开挖面前方的地质情况，据以指导施工，地质素描在每次开挖后均需进行。

超前水平钻孔

通过钻孔台车钻进过程中钻速、冲洗液、岩屑和岩粉的变化对开挖面前方较短距离内的地质情况进行判断，为提高其预报的准确度，与地质素描配套使用。

LDS－1A陆地声纳仪

LDS－1A陆地声纳仪具有轻便、操作智能化、工作时间短、操作简单、震源用锤击、工作人员少等优点，预报时：

在掌子面上布置水平和铅垂方向各一条测线，标出测点位置，然后一人在激震点上用8～12磅锤敲击岩面，另一人用手按住检波器，用黄油耦合剂使它贴在岩面的测点位置上施测，检波器接受的震动信号记录在仪器中。

各测点施测完毕后，在办公室处理和判断资料，施测时间在30～50min之间。

通过打印出来的时间剖面图及显示图可作地质判断及计算不良地质体的空间位置。

地质雷达

为提高地质预报的准确型，除采用常规地质法和陆地声纳以进行地质预报外，同时利用SIR－10B型地质雷达进行地质超前预报，其探测范围40m内，是一种非破坏型的探测技术，具有抗电磁干扰能力强，分辨率高，可现场直接提供实时剖面记录图，图象清晰直观。

TSP203地质预报系统技术

TSP（TunnelSeimicPrediction）技术由AMT公司研制，是一种用于超前预报隧道前方地质变化的地下反射技术。

利用地震波的反射原理进行地质探测。

该设备和技术特别适用于高分辨率的折射微地震探测，以及对断裂带和岩体强度降低的软弱破碎带的探测，对于掌子面前方及其周围的地质界面情况的位置，均用数据处理后的图象来直接反映，对剪切横波（S波）的数据处理能籍以提高含水断裂带和地质构造走向的辨识率，并能自动进行数据分析。

对不同岩体及断层带等界面、富水地段的预报效果最好，同时预报距离长。

节省时间，对施工干扰少，每次爆破记录时间仅需45min，整个量测循环（包括仪器清理）共需2h。

预测方法是在掌子面后方边墙上一定范围内布置一排爆破点，依次进行微差弱爆破，产生的地震波信号在隧道围岩内传播，当岩性发生变化，会造成一部分信号返回，界面两侧岩石差别越大，反射回来的信号发生变化越大，通过专用的软件处理，就可以判断围岩的变化及洞穴位置。

超前地质预报设备配备表

超前地质预报资源配备表

序号

资源名称

单位

数量

1

TSP203超前预报系统

套

1

2

地质罗盘

套

1

3

MRD-Ⅲ型瑞利波探测仪

台

1

4

SIR－10B型地质雷达

台

1

5

LDS－1A陆地声纳仪

台

1

6

红外探水仪

套

1

7

DTS-1型防爆音频电穿透仪

部

1

8

DZ-ⅡA型直流电法仪

套

1

9

KSY-1型钻孔窥视仪

台

1

10

MKD-5S型全液压钻机（超前水平地质钻机）

套

2

11

数码相机、光学相机

部

3

12

地质及物探工程师

名

2

⑶超前地质预报计划

地质预报计划表

预测预报

手段

仪器

预报内容

预报频率

及计划

TSP技术

TSP203超前

预报仪

重点探查规模较大的溶洞、破碎带、

裂隙发育带、煤层等。

每隔50～200m

用TSP203探测

一次

瑞利波超

前探测

MRD-Ⅲ型瑞

利波探测仪与

TSP长期预报

相配套

主要用来确定地质异常体的边界，检测、

判明断层的位置，查找溶洞与暗河、煤层。

每隔30m对掌子

面前方围岩探测

一次

红外探水

红外探水仪

根据构造探测结果，趋近不良地质体和地质

异常体时，利用便携式红外线探水仪进行含

水构造探测。

当洞内个别区段渗水量较大时，

亦用红外探水仪探测预报，探明隧道周边隐

伏的含水体。

每隔15m～80m

对掌子面进行一

次含水构造探测

直流电法仪

DZ-ⅡA型

直流电法仪

对红外探测到的含水结构，利用直流电法

仪（配合TSP203）探测，确定含水构造至

掘进断面距离或破碎带宽度，进一步查明

其规模及可能的危害性。

依据红外探测结

果确定直流电法

进一步探测水体

的距离和频率。

超前钻孔

MKD-5S型

全液压钻机，

施工中将超前钻孔作为主要的探测手段，

用以验证超前地质预报的精度。

水平超前

钻孔按隧道全长进行探测，孔径108mm。

每次钻孔深度

15m～80m，必

要时进行取芯

分析。

地质雷达

周边探测

SIR－10B型

地质雷达

重点进行隧道周边的地质体探测，查找隧道

周边隐伏的岩溶、地质破碎带、煤层及其

它不良地质体。

每隔10m内

钻孔射频

透视技术

KSY-1型钻孔

窥视仪

对于隐伏于掌子面前方隧道开挖断面内的

小型溶蚀通道，利用钻孔射频透视法进行

探测，查明其导水通道及空间分布，以便

制定相应措施，在施工时预防和整治。

依据红外探水和

高密度电法探测

结果确定进一步

探测的距离和

频率。

地质

素描

罗盘仪、地质

锤、放大镜、

皮尺等简单

工具

主要对开挖面围岩类别、岩性、围岩风化

变质情况、节理裂隙、产状、断层分布和

形态、地下水等情况进行观察和测定后，

绘制地质素描图，通过对洞内围岩地质特

征变化分析，来推测开挖面前方的地质

情况。

地质素描在每次

开挖后进行

6.1.3.2.2.洞身开挖

（1）施工方法

洞身Ⅱ、Ⅲ级围岩采用全断面法开挖；Ⅳ、Ⅴ围岩地段采用台阶法开挖；正洞车站段：

Ⅴ级围岩采用短台阶法开挖，其余地段均采用台阶法开挖。

①全断面法开挖

采用凿岩机打眼，非电毫秒雷管、二号岩石乳化炸药爆破开挖，光面爆破。

喷、网、锚等联合支护，每循环开挖进尺为3.5m。

②台阶法开挖

上下台阶采用凿岩机打眼，非电毫秒雷管、二号岩石乳化炸药爆破开挖，光面爆破。

上台阶的碴