天山勝利隧道鉆爆法施工技術分析

望遠福、洪亮

（新疆維吾爾自治區(qū)交通運輸綜合行政執(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 號豎井位于省道301 烏斯特火車站以北14km 處。3-1 井里程樁號為ZK89+962.008 左側89.98m 處，設計井深645.4m；3-2 井里程樁號為ZK90+013.009 左側89.98m 處，設計井深645.4m。豎井設計凈直徑均為9.5m，一次襯砌設計壁厚0.5m～0.8m，二次襯砌設計壁厚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方案

2.1 施工技術選擇條件

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

2.2 鉆爆法施工技術方案

井身基巖段開挖之前，項目委托有資質的巴州通達爆破有限公司對豎井鉆爆施工進行專項設計，并組織專家論證。針對不同圍巖級別和施工方法進行鉆爆設計，且在正式實施前進行爆破試驗，在施工過程中根據(jù)地質變化情況修訂設計及調整鉆爆參數(shù)，使開挖爆破達到預期效果[3]。

進行豎井基巖段開挖時，采用傘鉆打眼，光面爆破，根據(jù)傘鉆的技術特征，同時考慮盡量減少襯砌接頭數(shù)量，將炮眼深度設置為5.2m。配合B25mm 中空六角鋼成品釬桿，φ51mm9 齒鉆頭，采用非電毫秒延時起爆網絡，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，采用毫秒導爆管。段號為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)設計

（1）炮眼布置

根據(jù)以往施工經驗、結合計算結果，進行3 號豎井炮眼布置。炮眼布置情況、炮眼參數(shù)及預期爆破效果見圖1（a、b）、表1、表2。

圖1 3 號豎井最大開挖直徑11.8m 炮眼布置圖(單位：m)

表1 3 號豎井最大開挖直徑11.8m 炮眼參數(shù)表

表2 3 號豎井最大開挖直徑11.8m 預期爆破效果表

（2）裝藥結構、起爆順序及連線方式

一是裝藥結構：掏槽眼、擴槽眼、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，導爆索連通炮眼，雷管連接于孔口導爆索上，雷管聚能方向須保持一致。二是起爆順序：從內向外逐次起爆。三是連線方式：并聯(lián)方式。

2.2.2 傘鉆打眼

（1）傘鉆下井前的準備工作。傘鉆入井前班長帶領開挖隊組認真仔細檢查傘鉆各加油口是否注滿，輸油管各連接頭是否滲油，之后進行電機調試，將各搖桿放到中位，檢查各位置螺釘是否松動，經查驗確定鉆探設備可正常運轉，才可開展下鉆工作。

（2）移鉆下井。將傘鉆挪動到井筒上，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，接好風水管道，調節(jié)傘鉆立桿，撐起支撐點臂，再適當放松提升鋼絲繩。

（4）打眼。打眼前，測量技術員按照設計中心點及設計半徑放樣出豎井開挖斷面的最大輪廓線，并用紅色噴漆標注。同時班組長點出炮眼位置，采取定人、定位、定眼、定機分區(qū)作業(yè)。

（5）鉆眼要按照“準、齊、平、直”的原則進行。打眼要保證打孔外插角方位和深度準確，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，確保掏槽實際效果。周邊眼開鉆時，鉆具應維持水平狀態(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，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)的應注意事項：第一，打眼前應依據(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，需控制好掏槽眼的插腳精度，孔距要準，各炮眼的孔向和孔距要嚴格按設計要點進行施工。第三，打孔工要嚴格按照技術規(guī)范展開操作，以確保傘鉆正常運行。第四，裝藥時應嚴格按照爆破圖表設計規(guī)定進行施工，裝藥前需掃孔，將孔內巖粉清理干凈，并逐圈裝炮泥。第五，爆破前應將工作臺面所有設備提至安全高度，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，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計劑量進行裝藥，盡量避免擾動巖體，并嚴格把控挖深，避免欠挖，使挖深保持在標準規(guī)定的范圍內。

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

（3）裝藥前，司鉆工作人員用高壓風泥漿護壁，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加工好，盤好地腳線，按段號存放箱里，保證裝藥工作有條不紊地開展。

（4）裝藥工作應分塊、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

起爆網絡選用并串連網絡，以確保起爆的可靠性和精確性，起爆雷管選用非電ms 雷管，嚴格按照鉆爆設計方案段數(shù)跳段應用，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 根以內捆扎一發(fā)雷管，20 根以內捆扎一發(fā)雷管。各炮孔雷管連接頻次應相同，然后用激起器點爆。連接時應注意，不可將導爆管系結或拉細，點爆雷管用黑膠布捆扎在離一簇導爆管自由端15cm 之上處，同時要注意雷管聚核穴的方位。連接完成后，需有專業(yè)人員負責查驗，主要查驗如下內容：裝藥環(huán)節(jié)導爆管不能受損壞；連接雷管時用膠帶捆緊，避免瞎炮。爆破后還要對爆破實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。

裝藥結構與起爆次序：選用持續(xù)裝藥正方向起爆構造，起爆次序自內向外逐圈起爆。連線爆破：經檢測裝藥無誤，即可開始連線工作。采用串連方式將每個電雷管正負極逐一連接，之后測試網絡是否存在故障，檢測網絡電阻是否在起爆范圍內。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，導線穿入電磁環(huán)內，形成回路，將吊盤及其他機器設備提至安全高度，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，每臺中心旋轉裝巖機裝巖能力為50～60mm3/h，可以滿足迅速施工標準。為確保抓巖機裝巖的持續(xù)性，充分發(fā)揮其裝巖能力，井中設座底罐，從而減少提高停止時長，充分發(fā)揮提高能力。抓巖機抓巖順序為：抓出水量窩—抓出罐窩—抓取邊沿渣石—抓井身正中間巖層。

（2）抓巖機抓取巖石可分為兩個階段

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

第一階段（集中階段）。這一階段要充分調動和提高抓巖機抓巖能力，盡早把堆在井中的大規(guī)模爆落渣石運輸?shù)降孛妫@一階段需開展如下工作：抓巖機駕駛員要集中注意力，服從命令，并與其他協(xié)助技術工種緊密配合。抓巖工作之前，要選定專職人員污水檢查井身品質，解決滑坡體，給下一個環(huán)節(jié)工作做好準備。第二階段（清底階段）。因為巖層受爆破振動裂開，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長，并且直接關系鉆爆工作中的速度和實際效果，這些都是鑿井循環(huán)系統(tǒng)運行中必須重視的關鍵步驟，這一階段應注意保持抓巖機相互配合，加速清渣速率。多管齊下，選用多臺風鎬等設備消除井中活渣。在清渣工作過程中，必須做好工藝流程轉化的工作。

（3）抓巖、裝巖時注意事項

第一，依據(jù)抓巖機相關工作的特征和傘鉆鑿孔和爆破規(guī)定，抓巖機距井中15～20m 最合適。第二，井中需有充足照明燈具，確保抓巖機駕駛員視線清晰，抓渣灌裝精確。第三，裝巖時對抓巖機易損件構件（如抓片支撐桿、萬向接頭、鍍鋅鋼絲繩各連接銷等）進行全面體檢，以確保抓巖工作連續(xù)開展。第四，抓巖機駕駛員要注意力集中，謹慎操作，留意井中工作員，防止抓頭和井中其他的設備相碰撞，水桶分配到吊盤時，信號工要及時聯(lián)系抓巖機駕駛員，留意躲避水桶。第五，抓巖完畢后，動臂放置部位應避開提高與精確測量核心，駕駛員離開操作間時，必須把實際操作閥的排鉤放在搖桿上，并把總閥門關掉。第六，要高度重視駕駛人員的技術訓練，不斷提升技術實力，嚴格按照操作流程工作[5]。

3 結語

綜上所述，通過在天山勝利隧道鉆爆法方案的實際施工過程中，對隧道豎井概況、鉆爆法施工技術方案及該技術的應用流程及要點進行詳盡分析，施工以安全性、環(huán)境保護、節(jié)能、高質量等核心理念落到實處作為目標，力求改進和完善相關施工工藝，并加強對于這類技術的施工質量監(jiān)督與管理措施，獲得了良好的社會經濟效益。