天山勝利隧道鉆爆法施工技術(shù)分析

望遠(yuǎn)福、洪亮

（新疆維吾爾自治區(qū)交通運(yùn)輸綜合行政執(zhí)法局，新疆烏魯木齊 830000）

1 天山勝利隧道豎井概況

天山勝利隧道3 號(hào)豎井位于省道301 烏斯特火車站以北14km 處。3-1 井里程樁號(hào)為ZK89+962.008 左側(cè)89.98m 處，設(shè)計(jì)井深645.4m；3-2 井里程樁號(hào)為ZK90+013.009 左側(cè)89.98m 處，設(shè)計(jì)井深645.4m。豎井設(shè)計(jì)凈直徑均為9.5m，一次襯砌設(shè)計(jì)壁厚0.5m～0.8m，二次襯砌設(shè)計(jì)壁厚0.35m，豎井最大開挖直徑為11.8m 最小開挖直徑為11.2m，井身均采用正井法施工方案。豎井所在地為構(gòu)造剝蝕中山地貌區(qū)的山地地貌，位于山腳地帶，海拔3591.7m，斜坡坡度約5°，植被較發(fā)育（以低矮牧草為主），東側(cè)20m 處易發(fā)生季節(jié)性流水，整體地勢北高南低。

2 天山勝利隧道鉆爆法施工技術(shù)方案

2.1 施工技術(shù)選擇條件

人工鉆爆法施工采用的鉆爆設(shè)備為手持風(fēng)動(dòng)鑿巖機(jī)，鑿巖速度較慢，精度不夠，且會(huì)產(chǎn)生較大的噪聲，不利于環(huán)保。此外，對于長隧道鉆爆工程，需要配置多臺(tái)大功率空壓機(jī)為風(fēng)鉆提供壓力，導(dǎo)致施工造價(jià)較高[1]。相比之下，天山勝利隧道3 號(hào)豎井采用鑿巖臺(tái)車機(jī)械化鉆爆施工模式，能夠較好地適應(yīng)大斷面、長隧道和高類圍巖的施工情況。鑿巖臺(tái)車鉆進(jìn)速度快、耗能低，具備較高的機(jī)械化水平，同時(shí)能夠減少超欠挖等不利情況的發(fā)生率。借助鑿巖臺(tái)車進(jìn)行機(jī)械化鉆爆施工的過程中，操作人員有固定的操作臺(tái)，能夠精準(zhǔn)定位開展鉆孔作業(yè)，裝藥完畢，人員和臺(tái)車均能快速退出洞外，距離掌子面距離較遠(yuǎn)，因此受爆破施工的影響較小[2]。總的來說，鑿巖臺(tái)車施工模式具有低耗能和環(huán)保性好的優(yōu)勢。

2.2 鉆爆法施工技術(shù)方案

井身基巖段開挖之前，項(xiàng)目委托有資質(zhì)的巴州通達(dá)爆破有限公司對豎井鉆爆施工進(jìn)行專項(xiàng)設(shè)計(jì)，并組織專家論證。針對不同圍巖級別和施工方法進(jìn)行鉆爆設(shè)計(jì)，且在正式實(shí)施前進(jìn)行爆破試驗(yàn)，在施工過程中根據(jù)地質(zhì)變化情況修訂設(shè)計(jì)及調(diào)整鉆爆參數(shù)，使開挖爆破達(dá)到預(yù)期效果[3]。

進(jìn)行豎井基巖段開挖時(shí)，采用傘鉆打眼，光面爆破，根據(jù)傘鉆的技術(shù)特征，同時(shí)考慮盡量減少襯砌接頭數(shù)量，將炮眼深度設(shè)置為5.2m。配合B25mm 中空六角鋼成品釬桿，φ51mm9 齒鉆頭，采用非電毫秒延時(shí)起爆網(wǎng)絡(luò)，選用乳化炸藥。周邊眼、掏槽眼、輔助眼所選用的炸藥規(guī)格均為φ45×450mm，采用毫秒導(dǎo)爆管。段號(hào)為1、3、5、7、9、11、13，爆破基線用14#鐵線，爆破母線選用MY3×25+1×10 電纜，吊盤以下至工作面選用2 根4mm2單股銅芯電纜做母線，380V 電源井上起爆。

2.2.1 炮眼及爆破參數(shù)設(shè)計(jì)

（1）炮眼布置

根據(jù)以往施工經(jīng)驗(yàn)、結(jié)合計(jì)算結(jié)果，進(jìn)行3 號(hào)豎井炮眼布置。炮眼布置情況、炮眼參數(shù)及預(yù)期爆破效果見圖1（a、b）、表1、表2。

圖1 3 號(hào)豎井最大開挖直徑11.8m 炮眼布置圖(單位：m)

表1 3 號(hào)豎井最大開挖直徑11.8m 炮眼參數(shù)表

表2 3 號(hào)豎井最大開挖直徑11.8m 預(yù)期爆破效果表

（2）裝藥結(jié)構(gòu)、起爆順序及連線方式

一是裝藥結(jié)構(gòu)：掏槽眼、擴(kuò)槽眼、輔助眼采用連續(xù)裝藥正向起爆；周邊眼采用間隔裝藥，藥卷間隔60cm，導(dǎo)爆索連通炮眼，雷管連接于孔口導(dǎo)爆索上，雷管聚能方向須保持一致。二是起爆順序：從內(nèi)向外逐次起爆。三是連線方式：并聯(lián)方式。

2.2.2 傘鉆打眼

（1）傘鉆下井前的準(zhǔn)備工作。傘鉆入井前班長帶領(lǐng)開挖隊(duì)組認(rèn)真仔細(xì)檢查傘鉆各加油口是否注滿，輸油管各連接頭是否滲油，之后進(jìn)行電機(jī)調(diào)試，將各搖桿放到中位，檢查各位置螺釘是否松動(dòng)，經(jīng)查驗(yàn)確定鉆探設(shè)備可正常運(yùn)轉(zhuǎn)，才可開展下鉆工作。

（2）移鉆下井。將傘鉆挪動(dòng)到井筒上，用提高吊鉤將放在門吊傘鉆主梁的傘鉆吊起來，隨后下到井中。

（3）固定傘鉆。傘鉆入井后，接好風(fēng)水管道，調(diào)節(jié)傘鉆立桿，撐起支撐點(diǎn)臂，再適當(dāng)放松提升鋼絲繩。

（4）打眼。打眼前，測量技術(shù)員按照設(shè)計(jì)中心點(diǎn)及設(shè)計(jì)半徑放樣出豎井開挖斷面的最大輪廓線，并用紅色噴漆標(biāo)注。同時(shí)班組長點(diǎn)出炮眼位置，采取定人、定位、定眼、定機(jī)分區(qū)作業(yè)。

（5）鉆眼要按照“準(zhǔn)、齊、平、直”的原則進(jìn)行。打眼要保證打孔外插角方位和深度準(zhǔn)確，確保炮孔互相平行，孔底落在同一平面上；掏槽眼需比其他炮孔深20cm，確保掏槽實(shí)際效果。周邊眼開鉆時(shí)，鉆具應(yīng)維持水平狀態(tài)，并垂直于立井中心線，略微外插3°，以確保開眼定位在中心線上，誤差不超過5cm。掏槽眼的打孔精密度要高一些，偏差不得超過3cm，且操縱炮眼間距、力度和視角時(shí)，禁止炮孔打爆、交叉。開掘眼要聯(lián)合分布，為了便于管道排水，打孔可稍稍往上，但傾角不得超過1°，孔洞間需保持互相平行，底板眼斜放，但眼底不能超過中心線10cm。

（6）鉆眼爆破環(huán)節(jié)的應(yīng)注意事項(xiàng)：第一，打眼前應(yīng)依據(jù)核心垂直線畫定井身中心線，施工放樣出炮孔部位。第二，傘鉆打孔時(shí)，需控制好掏槽眼的插腳精度，孔距要準(zhǔn)，各炮眼的孔向和孔距要嚴(yán)格按設(shè)計(jì)要點(diǎn)進(jìn)行施工。第三，打孔工要嚴(yán)格按照技術(shù)規(guī)范展開操作，以確保傘鉆正常運(yùn)行。第四，裝藥時(shí)應(yīng)嚴(yán)格按照爆破圖表設(shè)計(jì)規(guī)定進(jìn)行施工，裝藥前需掃孔，將孔內(nèi)巖粉清理干凈，并逐圈裝炮泥。第五，爆破前應(yīng)將工作臺(tái)面所有設(shè)備提至安全高度，并開啟下水井蓋門[4]。

2.2.3 裝藥連線、爆破

（1）豎井井身開挖選用兩面操縱爆破技術(shù)，且需要由擁有爆破證書的爆破員開展裝藥作業(yè)，在施工過程中按爆破設(shè)計(jì)劑量進(jìn)行裝藥，盡量避免擾動(dòng)巖體，并嚴(yán)格把控挖深，避免欠挖，使挖深保持在標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的范圍內(nèi)。

（2）周邊眼選用不耦合間距裝藥構(gòu)造，將藥卷縛于竹條上，正中間以導(dǎo)爆索連接，其他炮孔采用持續(xù)裝藥構(gòu)造。

（3）裝藥前，司鉆工作人員用高壓風(fēng)泥漿護(hù)壁，底眼用塑料編織袋注漿加固，藥串和起爆藥卷按照要求生產(chǎn)加工好，盤好地腳線，按段號(hào)存放箱里，保證裝藥工作有條不紊地開展。

（4）裝藥工作應(yīng)分塊、分類開展，并依法混砂，阻塞炮泥，阻塞長短不低于20cm。

2.2.4 連接起爆

起爆網(wǎng)絡(luò)選用并串連網(wǎng)絡(luò)，以確保起爆的可靠性和精確性，起爆雷管選用非電ms 雷管，嚴(yán)格按照鉆爆設(shè)計(jì)方案段數(shù)跳段應(yīng)用，周邊眼和底眼最后起爆。分片成束連接，管束間用同段（即發(fā)或1 段）雷管連接，每簇10 根以內(nèi)捆扎一發(fā)雷管，20 根以內(nèi)捆扎一發(fā)雷管。各炮孔雷管連接頻次應(yīng)相同，然后用激起器點(diǎn)爆。連接時(shí)應(yīng)注意，不可將導(dǎo)爆管系結(jié)或拉細(xì)，點(diǎn)爆雷管用黑膠布捆扎在離一簇導(dǎo)爆管自由端15cm 之上處，同時(shí)要注意雷管聚核穴的方位。連接完成后，需有專業(yè)人員負(fù)責(zé)查驗(yàn)，主要查驗(yàn)如下內(nèi)容：裝藥環(huán)節(jié)導(dǎo)爆管不能受損壞；連接雷管時(shí)用膠帶捆緊，避免瞎炮。爆破后還要對爆破實(shí)際效果展開安全檢查，如果發(fā)現(xiàn)有瞎炮，要把廢藥和雷管取下，再次裝藥爆破。

裝藥結(jié)構(gòu)與起爆次序：選用持續(xù)裝藥正方向起爆構(gòu)造，起爆次序自內(nèi)向外逐圈起爆。連線爆破：經(jīng)檢測裝藥無誤，即可開始連線工作。采用串連方式將每個(gè)電雷管正負(fù)極逐一連接，之后測試網(wǎng)絡(luò)是否存在故障，檢測網(wǎng)絡(luò)電阻是否在起爆范圍內(nèi)。爆破電纜線四芯并兩芯用，電纜線上邊懸吊在吊盤部位，然后由兩根銅芯電纜下到井中，導(dǎo)線穿入電磁環(huán)內(nèi)，形成回路，將吊盤及其他機(jī)器設(shè)備提至安全高度，工作人員升至路面安全撤離后，開啟下水井蓋門，開展爆破。

2.2.5 出渣

（1）巖石量及裝巖能力

每炮爆破后井身疏松渣開挖石量大約為512.04m3，每臺(tái)中心旋轉(zhuǎn)裝巖機(jī)裝巖能力為50～60mm3/h，可以滿足迅速施工標(biāo)準(zhǔn)。為確保抓巖機(jī)裝巖的持續(xù)性，充分發(fā)揮其裝巖能力，井中設(shè)座底罐，從而減少提高停止時(shí)長，充分發(fā)揮提高能力。抓巖機(jī)抓巖順序?yàn)椋鹤コ鏊扛C—抓出罐窩—抓取邊沿渣石—抓井身正中間巖層。

（2）抓巖機(jī)抓取巖石可分為兩個(gè)階段

每次爆破完成后15min，確定管井無有毒有害物質(zhì)后，爆破工作人員入井開展盲炮清查。

第一階段（集中階段）。這一階段要充分調(diào)動(dòng)和提高抓巖機(jī)抓巖能力，盡早把堆在井中的大規(guī)模爆落渣石運(yùn)輸?shù)降孛?，這一階段需開展如下工作：抓巖機(jī)駕駛員要集中注意力，服從命令，并與其他協(xié)助技術(shù)工種緊密配合。抓巖工作之前，要選定專職人員污水檢查井身品質(zhì)，解決滑坡體，給下一個(gè)環(huán)節(jié)工作做好準(zhǔn)備。第二階段（清底階段）。因?yàn)閹r層受爆破振動(dòng)裂開，但是和原巖尚未完全分開，因而抓巖能力受影響，清渣工作組織的好與壞，不僅直接影響裝巖時(shí)長，并且直接關(guān)系鉆爆工作中的速度和實(shí)際效果，這些都是鑿井循環(huán)系統(tǒng)運(yùn)行中必須重視的關(guān)鍵步驟，這一階段應(yīng)注意保持抓巖機(jī)相互配合，加速清渣速率。多管齊下，選用多臺(tái)風(fēng)鎬等設(shè)備消除井中活渣。在清渣工作過程中，必須做好工藝流程轉(zhuǎn)化的工作。

（3）抓巖、裝巖時(shí)注意事項(xiàng)

第一，依據(jù)抓巖機(jī)相關(guān)工作的特征和傘鉆鑿孔和爆破規(guī)定，抓巖機(jī)距井中15～20m 最合適。第二，井中需有充足照明燈具，確保抓巖機(jī)駕駛員視線清晰，抓渣灌裝精確。第三，裝巖時(shí)對抓巖機(jī)易損件構(gòu)件（如抓片支撐桿、萬向接頭、鍍鋅鋼絲繩各連接銷等）進(jìn)行全面體檢，以確保抓巖工作連續(xù)開展。第四，抓巖機(jī)駕駛員要注意力集中，謹(jǐn)慎操作，留意井中工作員，防止抓頭和井中其他的設(shè)備相碰撞，水桶分配到吊盤時(shí)，信號(hào)工要及時(shí)聯(lián)系抓巖機(jī)駕駛員，留意躲避水桶。第五，抓巖完畢后，動(dòng)臂放置部位應(yīng)避開提高與精確測量核心，駕駛員離開操作間時(shí)，必須把實(shí)際操作閥的排鉤放在搖桿上，并把總閥門關(guān)掉。第六，要高度重視駕駛?cè)藛T的技術(shù)訓(xùn)練，不斷提升技術(shù)實(shí)力，嚴(yán)格按照操作流程工作[5]。

3 結(jié)語

綜上所述，通過在天山勝利隧道鉆爆法方案的實(shí)際施工過程中，對隧道豎井概況、鉆爆法施工技術(shù)方案及該技術(shù)的應(yīng)用流程及要點(diǎn)進(jìn)行詳盡分析，施工以安全性、環(huán)境保護(hù)、節(jié)能、高質(zhì)量等核心理念落到實(shí)處作為目標(biāo)，力求改進(jìn)和完善相關(guān)施工工藝，并加強(qiáng)對于這類技術(shù)的施工質(zhì)量監(jiān)督與管理措施，獲得了良好的社會(huì)經(jīng)濟(jì)效益。