高蓋山隧道4號緩坡長斜井井身快速鉆爆施工技術

摘 要:本文結合向莆鐵路重點工程高蓋山隧道4號斜井施工實踐，對長大緩坡斜井硬巖快速鉆爆施工技術進行總結，對類似工程施工具有很強的借鑒意義。

關鍵詞:高蓋山隧道緩坡斜井鉆爆快速施工

中圖分類號:TP2文獻標識碼:A文章編號:1674-098X(2011)01(b)-0053-02

1 工程概況

向莆鐵路高蓋山隧道設計為兩座單線隧道，其中左線全長17594m，右線全長17617m，是向莆鐵路重點控制性工程之一，位于福建省永泰縣境內。該隧道設計了五座斜井輔助正洞施工，其中4號斜井(瑞應斜井)設計全長3217.22m，為目前國內最長的緩坡斜井。斜井綜合坡率為8.06%，與隧道右線交匯于YDK474+910，與左線交匯于DK474+875。斜井與右線前進方向夾角為40度。斜井斷面設計為雙車道斜井斷面，開挖斷面高6.8m，寬9.7m，約為55.52m2。斜井進入正洞后，輔助正洞施工長度為右線正向2275m，右線反向900m，左線2240m，左線反向施工535m。

2 總體方案

高蓋山隧道采用5座斜井輔助正洞施工，實現長隧短打的目的。該隧道施工采用“新奧法”原理，開挖采用作業平臺配合風動鑿巖機鉆孔，光面爆破、噴錨支護、自卸汽車無軌運輸、壓入式通風技術，Ⅱ、Ⅲ級圍巖采用全斷面施工，Ⅳ、Ⅴ級圍巖采用臺階法施工。

3 快速鉆爆技術

3.1 鉆爆條件

高蓋山隧道4號斜井巖性較為緊硬，地層為火山巖類，以紫紅色流紋巖、石泡流紋巖、流紋質晶屑熔結凝灰巖為主，巖石堅硬，巖體完整性較好，節理裂隙不發育。斜井井身要通過4條較大的強富水斷層破碎帶，地質情況較為復雜。斜井斷面設計為雙車道斜井斷面，開挖斷面高6.8m，寬9.7m，約為55.52m2。

3.2 鉆爆技術

隧道快速掘進的關鍵是掏槽的好壞，掏槽的成功與否決定整個光面爆破的質量及至每個循環的進尺。對于硬巖隧道，掏槽形式的好壞及其參數是否合理，選擇合適的掏槽形式至關重要。

3.2.1 掏槽形式選擇

參照目前我國隧道快速鉆爆法施工經驗，并結合該斜井地質、斷面等情況，考慮施工機械設備、人員素質，為了實現機械化快速掘進，以滿足工期要求。目前由于鉆孔作業臺架下部需要通過裝砟機械，臺架為“開”字形結構，中下部留有較大面積無法進行直眼鉆孔，故選擇了楔形掏槽。

3.2.2 爆破參數的優化

在現場開挖試驗，由于石泡流紋巖質地堅硬，巖體中分布點細微孔洞。施工初期，采用單層掏槽結構，爆破不理想，炮孔夾制作用明顯，掏槽深度不足，且補炮的幾率大，有時每茬炮都有拒爆和啞炮現象，鉆孔深度3.2m，每循環進尺不足2.5m，甚至出現進尺1m的現象。

經過反復試驗，根據圍巖的特性，優化掏槽布置形式，采用“上下加寬雙楔形掏槽”形式，如圖1所示。在臺架中部和下部分別形成一個加寬的楔形掏槽，上下掏槽孔有一定傾角，上部掏槽下傾，下部掏槽上傾，也便于控制和操作。此種掏槽形式較直眼掏槽減少了鉆眼數量，降低了炸藥單耗，炸藥平均單耗由1.4kg/m3降低到1.05kg/m3。炸藥選用φ32mm的2＃巖石硝銨炸藥和乳化炸藥，電雷管起爆，非電毫秒雷管引爆，周邊眼用導爆索引爆。隧道全斷面法開挖每循環進尺達到3.1m，最高月進尺280m/月。爆破參數表如下表1。鉆爆炮眼布置詳見圖1和圖2。

3.3 光面爆破控制技術措施

3.3.1 爆破設計動態調整，爆破參數適時優化

隧道周邊炮眼進行光面爆破設計，并根據圍巖地質狀況實行動態調整，合理選取鉆爆參數和單位炸藥消耗量，通過實踐不斷修正。為防止超挖或欠挖，提高隧道輪廓線的平整度。周邊眼采用光面爆破，不耦合間隔裝藥，使藥量沿炮眼全長均勻分布，用毫秒微差爆破，按編號安裝毫秒管，控制起爆順序，以控制爆破震動的危害、減少超挖數量。炮痕保留率超過90%。

3.3.2 實行現場技術交底，執行“三檢”制度

鉆孔過程應嚴格按現場爆破員的技術交底進行鉆鑿，裝藥、聯線、填塞嚴格按設計方案實施。鉆眼前應定出開挖面中線;水平線和斷面輪廓;標出炮眼位置，檢查符合設計要求后方可鉆眼;測量人員嚴格按設計要求布眼，為了方便布置周邊眼和在鉆孔過程中很好的控制可采用水平尺和自制光爆輔助尺;鉆孔采用分區定人定崗定位的方法，在鉆孔過程中不斷提高鉆孔技術;執行“三檢”制度，鉆孔前檢查炮眼布置，裝藥前檢查鉆孔精度，爆破前檢查裝藥量、起爆順序和雷管段別。

3.3.3 堅持現場量測分析，提高光爆效果

根據圍巖地質情況，每次鉆爆循環后，應進行爆破效果的量測和觀測，包括爆破震動速度、炮痕保存率、超欠挖、炮眼利用率、裝藥量、殘眼深度及數量、拋砟距離、砟塊大小等多方面的量測和數據對比分析，不斷修改爆破設計，調整到一個合理的鉆爆參數。

不斷提高裝藥質量，控制超挖量。尤其是周邊眼間隔裝藥質量更為重要，裝藥前，事先用竹片、導爆索和雷管按設計裝藥量和間隔距離綁扎成藥串，各段裝藥要嚴格控制，不能超裝。炮眼裝藥后，必須認真堵塞炮泥。

4 快速鉆爆技術實施效果

高蓋山隧道4號斜井采用楔形掏槽快速鉆爆技術，實現了快速、高效、安全的施工目標，為保證整個隧道施工工期創造了條件。4號斜井全長3217m，經過14.5個月的施工，斜井于2010年3月14日順利到達井底位置，歷時14.5個月完成全部施工任務，因受涌水等地質災害的影響，平均月進尺220m，最高月進尺280m。具體月進尺情況詳見表2。

5 結語

結合高蓋山隧道4號斜井施工實踐，深深地體會到長大隧道采用斜井作為輔助坑道施工，實現斜井快速施工是關鍵。如何實現斜井快速施工應結合地質條件和斷面特點，采用合適的鉆爆技術，合理的機械配套，高效嚴格的施工管理是有效途徑。

參考文獻

[1]鐵路隧道工程施工技術指南(TZ204-2008).

[2]劉正雄.隧道爆破關鍵技術與發展.現代隧道技術，2004年增刊.

[3]劉旭全.秦嶺隧道II線進口平導硬巖鉆爆技術.西部探礦工程，1998年第一期.