解析反井鉆井法在公路隧道通風豎井施工中的應用

池洪如

（福建路信交通建設監(jiān)理有限公司）

解析反井鉆井法在公路隧道通風豎井施工中的應用

池洪如

（福建路信交通建設監(jiān)理有限公司）

隨著經(jīng)濟的發(fā)展，交通行業(yè)的發(fā)展出現(xiàn)了迅猛的發(fā)展形勢。對于交通基礎設施的建設也進入了新的階段，交通的發(fā)展對公路的建設提出了更高的要求，在公路施工之中技術的進步以及先進技術的應用會對公路施工質量以及施工效率產(chǎn)生推動作用。反井鉆井法在目前的公路設計、建設以及施工等方面對公路隧道通風豎井施工具有較好的應用效果。本文將以牛巖山隧道工程施工為例，針對反井鉆井法在公路隧道通風豎井施工中應用進行分析，探討反井鉆井法的應用優(yōu)勢。

反井鉆井法；通風豎井；公路隧道

在我國公路工程建設之中，由于比較特殊的地理狀況以及地質狀況，山地公路的施工較為復雜。但是隨著交通的發(fā)展，山地公路的建設具有重要性以及必要性。山地公路的建設能夠縮短交通距離，提高交通效率，是實現(xiàn)交通業(yè)發(fā)展的必然舉措。在公路隧道施工中，反井鉆井法的應用具有一定的優(yōu)勢，目前，反井鉆井法在山地公路隧道工程的施工中應用十分廣泛。本文將以牛巖山隧道工程為例，對反井鉆井法進行分析探討[1]。

1　工程案例

牛巖山隧道進口位于閩侯縣洋里鄉(xiāng)安仁村，出口位于閩侯縣大湖鄉(xiāng)大目溪水電站附近。隧道右洞長度為9252m，左洞長度為9201m，為特長隧道（為目前全省最長的高速公路隧道）。根據(jù)牛巖山特長隧道隧址區(qū)地形和隧道通風計算結果，隧道左洞洋里鄉(xiāng)廷洋村整體設置一座地表風機房以及排風通風豎井一座，左洞送排風道合并到左洞送排風豎井，豎井內部設置隔板將豎井分為送風道、排風道兩個通道，在火災情況下作為隧道的排煙道。

2　反井鉆井法施工工藝

2.1反井鉆井法的技術分析

反井鉆井法主要是指對礦山工程、隧道工程中的豎井或者是斜井進行施工所采取的由下向上的鑿井方法。反井法主要技術手段是：通過反井鉆機或者是其他的方式由下向上施工出一個小斷面導井，將導井設為溜渣孔，利用爆破法將斷面進行擴大施工，途中注意工程支護，及臨時支護與混凝土結構支護。對豎井進行施工，主要的困難就是施工設備多，并且都是豎向布置，斷面空間小，井深大，屬于高危高程，安全和技術要求高，施工難度大。由于正井法施工存在進度慢與安全風險大，根據(jù)目前我國隧道豎井施工經(jīng)驗，反井法相對安全也有利于施工進度，反井法施工更具有實踐意義。

2.2施工準備

在反井鉆井法的施工中，對反井鉆機的選擇具有一定的專業(yè)性。作為一種連續(xù)鉆進導井的機械化設備，反井鉆機的使用方法比較簡單，主要是將其安裝在上部澆筑好的混凝土基礎上，采取自上而下的方式進行小直徑導向孔的鉆進工作。

待導孔和下部隧洞貫通后，以擴孔鉆頭代替導孔鉆頭，擴孔方向與鉆進方向相反。導孔鉆進時破碎下來的巖屑由循環(huán)液帶出地面，擴孔時破碎掉落下來的巖屑靠自重落到下水平巷道，由裝載機或其它裝載設備運出。牛巖山隧道送排風豎井采用LM-400型反井鉆機進行施工。其主要性能技術參數(shù)如下[2]:

各種型號反井鉆機的主要技術參數(shù)見表1。

表1　

考慮到牛巖山隧道送排風豎井較深，368.49m，故選用LM-400型反井鉆機[3]。在進行反井鉆井法的施工之前，先進行施工場地的硬化、平整處理，選擇面積為15m×15m，按照各種器械的使用標準進行合理的擺放，并于場外修建循環(huán)池，對池底及墻體做好防滲處理[4]。另一方面，依據(jù)反井鉆機的重量以及其它設備的重量安排吊車進行吊裝。

2.3反井鉆井施工流程

對公路隧道進行反井鉆井法施工，其主要施工流程如下：基坑開挖→混凝土基礎澆筑，并預留地腳螺栓孔→鉆機吊裝就位→澆筑地腳螺栓二次混凝土→系統(tǒng)調試→導孔鉆進→導孔鉆通至聯(lián)絡道→運輸擴孔鉆頭至井底→拆導孔鉆頭，接擴孔鉆頭→擴孔鉆進→擴孔結束，清理場地。詳細見圖1。其中最關鍵的兩個環(huán)節(jié)就是導孔鉆進與擴孔鉆進，本文將對此進行詳細的分析[5]。

（1）導孔鉆進

圖1　

在導孔鉆進作業(yè)下，導孔芽輪鉆頭對巖體形成擠壓破碎，經(jīng)擠壓破碎后的巖渣，隨著鉆桿中心進來的洗孔水，由鉆桿與導孔間的環(huán)形空間從進口排出。

導孔鉆進時，需隨時觀察泛渣、返水狀況，并根據(jù)圍巖巖性變化和扭矩變化情況控制鉆進速度，不斷調整鉆進參數(shù)，巖石破碎時快速通過，巖石完整堅硬時降低進尺速度，以確保導孔的精度[6]。

（2）反鉆擴孔

導孔貫通后，卸下導孔鉆頭，安裝擴孔鉆頭。結合現(xiàn)場實際情況，可以采用提拉設備輔助安裝。當擴孔鉆頭接好后，慢速上提鉆具。直到滾刀開始接觸巖石，然后停止上提，用低轉速旋轉，慢慢鉆進，保證鉆頭滾刀不受過大的沖擊而破壞，等刀齒把凸出的巖石破碎掉，再繼續(xù)鉆進。開始擴孔時，下水平要有人觀察，將情況及時通知操作人員，等鉆頭全部均勻接觸巖石，才能正常擴孔鉆進。在擴孔鉆進過程中，當巖石硬度較大時，可適當增加鉆壓，反之可以減少鉆壓。另以擴孔每天6m的速度算，每天產(chǎn)生的石渣量將近10方，應及時將石渣清理出。當鉆頭擴孔至距基礎2.5m時，要降低鉆壓慢速鉆進，并且要認真觀察基礎周圍是否有異?，F(xiàn)象，如果有，要及時采取措施處理。繼續(xù)緩慢進行擴孔，直至鉆頭露出地面[7]。

3　反井鉆井法施工優(yōu)點

3.1節(jié)省通風與排水設備

不同于其他的鉆進技術，在施工過程中，反井技術不需要設置臨時的提吊系統(tǒng)與通風設備，在進行導井作業(yè)之后，在導井下部，原有的通風系統(tǒng)將會保證施工過程中的通風問題。另一方面，從井筒之中涌出的水將會流經(jīng)井下隧道，最終排出，因此，不用在另外設置吊泵進行排水作業(yè)。從這兩個方面可以看出，反井鉆井法具有節(jié)省通風與排水設備，減少成本的優(yōu)勢。

3.2施工用時短

在進行公路隧道通風豎井施工的過程中，裝巖是十分必要的一項作業(yè)。傳統(tǒng)的施工辦法中的裝巖作業(yè)具有工序繁重，工時耗費時間長、施工效率低等特點，對于整個施工過程而言，這無疑具有拖慢施工進度的不利影響。據(jù)實際的施工調查，傳統(tǒng)的裝巖方法占到了整個開挖循環(huán)用時的一半以上，可見，傳統(tǒng)的裝巖技術的效率低下。在我國，雖然抓巖機的種類較多，且基本滿足了施工中所出現(xiàn)的各種不用的應用要求，但是其裝巖效率依舊十分低下，對施工進度產(chǎn)生了不利的影響。在提高裝巖速度這一方面，反井鉆井法的應用具有革新的意義。從上文中介紹的反井法的施工工藝中可以看出，反井鉆井技術中，對于豎井裝巖作業(yè)采用的是爆破自由面和通風溜碴通道溜碴至井底，在井底采用裝載機裝車，自卸汽車外運棄碴的方式。利用反井法的導井技術將巖石裝運問題輕而易舉的解決了，并且相較于傳統(tǒng)的裝巖方法而言具有裝巖速度快、工序簡單施工效率高等優(yōu)勢。另一方面，由于在反井鉆進技術的應用過程中，吊桶只具有人員和材料運輸?shù)淖饔?，其容積可減小，鑿井井架上也節(jié)省了翻矸槽和溜矸臺等設施。因此，具有節(jié)約成本的作用。豎井臨建布置見圖2。

圖2　豎井臨建布置圖

3.3井壁質量高

在反井鉆進法的應用中，采用反井鉆機進行鉆孔，不僅對圍巖的破壞作用較小，還提高的井壁的質量。錨噴與液壓滑模分別作為臨時支護以及永久支護，對井壁接茬的產(chǎn)生具有抑制作用。在導孔鉆進的工藝中，導孔參數(shù)的不斷調整能夠有效的避免泛渣和返水，提高導孔鉆進作業(yè)的質量，促進井壁質量的提高。

4　結束語

綜上所述，反井鉆井法在公路隧道通風豎井施工中應用具有較高的技術性，并且符合實際的施工要求，對整個施工作業(yè)具有一定的簡化作用，同時，在進行反井鉆井法的施工的過程中，能夠有效的節(jié)省通風與排水設備，節(jié)約成本。并具有施工用時短、井壁質量高的優(yōu)點，在實際的公路隧道通風豎井施工中具有較高的應用價值。

[1]駱馳.華鎣山特長公路隧道通風豎井設計與施工[J].隧道建設，2012，03 （30）：355～360+371.

[2]郭得福，張慧.豎井反井鉆井法在地下水封洞庫工程中的應用[J].隧道建設，2012，05（30）：709～712.

[3]李佩寧，徐矯，王麗華.反井法在洞宮山隧道通風豎井施工中的應用[J].公路與汽運，2012，06（30）：216～218.

[4]劉志強.反井鉆井法施工特長公路隧道的通風豎井[J].公路，2010，04 （34）：208～211.

[5]呂康成，楊榮尚，李高旺，陳旭.特長隧道通風井設計與施工探討[J].公路，2010，04（34）：211～217.

[6]董鑫.反井鉆機在公路隧道通風豎井鉆孔施工中偏斜的控制[J].筑路機械與施工機械化，2010，09（30）：48～49+52.

[7]張開順，余斌，申家喜.夾活巖特長公路隧道豎井設計及施工方法探討[J].公路，2010，05（30）：213～216.

U455.8

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1673-0038（2015）27-0272-02

2015-6-20