反导井法在台州市引水工程竖井施工中的应用

范峻豪

摘 要： 竖井采用反导井法施工，不仅能大幅提高施工效率，还能解决正导井必须人工开挖的难题，更加安全、经济、可靠，能为以后相同类型的工程施工提供一定的参考和借鉴。

关键词： 引水工程;竖井;反导井法;爆破

【中图分类号】U455     【文献标识码】A     【文章编号】1674-3733（2020）04-0218-01

1 工程概况

台州市引水工程建设地点位于台州市，涉及黄岩区、路桥区和温岭市两区一市。本工程建设内容主要包括取水工程、原水输水工程、净水厂工程、清水输配水工程以及南北应急互备工程等。竖井位于长潭水库大坝右侧山体，井深36.8m，衬砌底高程13m，顶高程49.8m，洞径14m。

工程区域构造稳定性好，区内基岩主要为侏罗系上统（J3）及白垩系下统（K1）火山碎屑岩;覆盖层为第四系（Q）松散堆积物，成因复杂，岩相多变，主要以第四系坡积、冲积、冲海积相等为主，其厚度受基底起伏控制。

2 施工方案选择

目前竖井开挖的主要施工方法有：正导井法、反导井法、正向全断面开挖法、吊篮反向开挖法、和反孔钻机法等。由于台州市引水工程竖井开挖断面大（14.0m×15.2m），每循环出渣量大，井深36.8m，经过对比分析，最终确定在50.0m—45.8m段通过降坡手段将井挖改为明挖，为反导井法创造条件。45.8m—17.0m段采用反导井法施工，即先反向开挖直径3.0m的导井，然后再正向全斷面开挖，爆破产生的石渣通过导井溜至输水隧洞，在输水隧洞装车出渣。

反导井法施工不仅解决了上部采用起吊系统出渣效率低下的难题，同时形成了竖向临空面，改善了爆破条件，有利于爆破施工。

反导井法施工具体方法为：采用KQD100型潜孔钻机在竖井内45.8m平面上，将预先布置好的导洞炮孔一次性全部贯穿造孔完成，然后从下往上爆破开挖导洞。待导洞全部贯通后，再自上而下扩挖成型，洞渣通过导洞落入竖井底。爆破网络设计 时采用 毫秒微差起爆网络，严格最大单响和线装药密度，防止对井壁的破坏。

3 爆破参数设计

由于导井爆破孔均为贯穿孔，需要两端封孔，因此需要有合理的堵塞长度，以保证充分利用爆能使岩石破碎爆落。同时由于导井开挖断面较小，受岩石夹制作用、底部补偿空间等因素影响，因此选用大孔径有利于提高爆破效果。

3.1 炮孔布置及孔距。选用KQD100型潜孔钻，钻头直径80mm，最大钻孔深度100m，能够满足反导井钻孔要求。导井爆破爆破孔孔径为90mm，内外共布置3圈，采用直行掏槽，呈四空孔十字形直孔布置，即中心为1个装药孔，第二圈为4个中空孔，第三圈为4个装药孔。

为了有足够的补偿空间，根据爆破理论推导公式：

掏槽孔至空孔孔距a1=π/4×（D2+d2）（K+1）/（2D+d）（k-1）=0.3m。

式中：D为空心孔直径;d为掏槽孔直径;k为岩石膨胀系数，根据经验取1.26。

扩大孔距掏槽孔孔距离a2=11D=11×0.1=1.1m。

在特殊情况下可以通过加大药量来增大a的取值，也能取得理想的爆破效果。但炮孔布置的太远，需要加大药量，对井壁一定稳定有影响。

3.2 装药和堵塞长度。孔装药量Qd=每米装药量Q×装药长度L。

根据爆破原理和现场爆破试验，本工程按中硬岩设计，选定每米装药量为：掏槽孔每米装药量：Q=2.4kg/m;周边扩大孔每米装药量：Q=2.0kg/m。爆破选用直径75mm岩石铵梯炸药或岩石乳化炸药。

装药长度的确定既要考虑岩石充分破碎爆落，又要保证爆破后井底面较平整，有利于下一次施工。经试验证明合装药长度为：

掏槽孔装药长度为：L1=2.2m

扩大孔装药长度为：L2=2.0m

堵塞能够充分利用爆能，防止冲炮。合理的堵塞长度与炸药品种、药卷直径、岩石性质和装药长度等因素有关。经试验证明，如果下部堵塞超过1.8m就不利于爆破漏斗的形成。如果堵塞长度小于0.6m时，容易发生冲炮，影响爆破效果。合理的堵塞长度如下：

掏槽孔下部堵塞长度L=8d=0.8m，扩大孔下部堵塞长度L=12d=1.2m，装药孔上部堵塞长度L=20d=2.0m。

3.3 爆破深度。反导井由于开挖断面较小，受岩石夹制作用较大，不能实现一次性爆破。根据爆破理论，反导井爆破是以导井底面为自由面，向下形成爆破漏斗，爆破产生的碎石借助重力坠落。经试验证明，当分段深度小于导井直径时，爆破效果较好。随分段长度增加，爆破效果逐渐变差。因此反导井合理的爆破深度为2.0—3.0m。

4 施工要点

4.1 钻孔设备选用。台州市引水工程竖井以板岩为主，节理比较发育，且钻孔深度较大，约37m，选用KQD100型潜孔钻，能够满足施工要求。但容易出现卡钻及后期岩粉吹出困难等情况。因此选用高风压供风设备，保证管线的密封性，确保风压充足、稳定。

4.2 炮孔检查与疏通。反导井采用自上而下分段爆破，炮孔需反复利用，每次爆破后，上部炮孔可能发生掉渣卡孔或堵塞材料残留孔内堵孔现象，这时应用高压气吹通或串接钢管捣通，堵孔严重时须架立钻机钻通炮孔。

4.3 炮孔堵塞。炮孔下部堵塞采用专门制作的锥形帆布填充体塞紧孔底。

具体做法是：用细铁丝从竖井上部穿过导井爆破孔至竖井底部，施工人员从下部安装帆布填充体，撤离人员后，拉紧细铁丝，使帆布填充体封堵炮孔底部，然后向孔内填适量粘土，以达到封孔目的。锥形帆布填充体上部直径约 5cm，下部直径约27cm，长度约为25cm，一般进入炮孔10～20cm。

5 爆破效果

反导井从钻孔至导井完成，每次爆破石渣均落入输水隧洞，岩石较为破碎，易于装运，导井井壁较为平顺，无破碎岩石残留，没有大的裂纹，超欠挖在控制范围之内，实现了预期设计目标。

结束语：这次反导井法在台州市引水工程闸室竖井施工中的成功应用，不仅降低了闸室竖井的施工难度，提高了施工进度，并且有一定的经济效益。说明该方法是可行的，所选的爆破参数是合理的，措施是有效的，为以后同类工程施工提供了一定的经验和借鉴。

参考文献

[1] 张天锡.炮孔爆破中残孔长度与夹制作用浅析[J].爆破，2000，（3）.

[2] 李学干.反导井法在羊曲水电站导流洞闸室竖井施工中的应用[J].水利科技，2013，（36）.