天山胜利隧道钻爆法施工技术分析

望远福、洪亮

（新疆维吾尔自治区交通运输综合行政执法局，新疆乌鲁木齐 830000）

1 天山胜利隧道竖井概况

天山胜利隧道3 号竖井位于省道301 乌斯特火车站以北14km 处。3-1 井里程桩号为ZK89+962.008 左侧89.98m 处，设计井深645.4m；3-2 井里程桩号为ZK90+013.009 左侧89.98m 处，设计井深645.4m。竖井设计净直径均为9.5m，一次衬砌设计壁厚0.5m～0.8m，二次衬砌设计壁厚0.35m，竖井最大开挖直径为11.8m 最小开挖直径为11.2m，井身均采用正井法施工方案。竖井所在地为构造剥蚀中山地貌区的山地地貌，位于山脚地带，海拔3591.7m，斜坡坡度约5°，植被较发育（以低矮牧草为主），东侧20m 处易发生季节性流水，整体地势北高南低。

2 天山胜利隧道钻爆法施工技术方案

2.1 施工技术选择条件

人工钻爆法施工采用的钻爆设备为手持风动凿岩机，凿岩速度较慢，精度不够，且会产生较大的噪声，不利于环保。此外，对于长隧道钻爆工程，需要配置多台大功率空压机为风钻提供压力，导致施工造价较高[1]。相比之下，天山胜利隧道3 号竖井采用凿岩台车机械化钻爆施工模式，能够较好地适应大断面、长隧道和高类围岩的施工情况。凿岩台车钻进速度快、耗能低，具备较高的机械化水平，同时能够减少超欠挖等不利情况的发生率。借助凿岩台车进行机械化钻爆施工的过程中，操作人员有固定的操作台，能够精准定位开展钻孔作业，装药完毕，人员和台车均能快速退出洞外，距离掌子面距离较远，因此受爆破施工的影响较小[2]。总的来说，凿岩台车施工模式具有低耗能和环保性好的优势。

2.2 钻爆法施工技术方案

井身基岩段开挖之前，项目委托有资质的巴州通达爆破有限公司对竖井钻爆施工进行专项设计，并组织专家论证。针对不同围岩级别和施工方法进行钻爆设计，且在正式实施前进行爆破试验，在施工过程中根据地质变化情况修订设计及调整钻爆参数，使开挖爆破达到预期效果[3]。

进行竖井基岩段开挖时，采用伞钻打眼，光面爆破，根据伞钻的技术特征，同时考虑尽量减少衬砌接头数量，将炮眼深度设置为5.2m。配合B25mm 中空六角钢成品钎杆，φ51mm9 齿钻头，采用非电毫秒延时起爆网络，选用乳化炸药。周边眼、掏槽眼、辅助眼所选用的炸药规格均为φ45×450mm，采用毫秒导爆管。段号为1、3、5、7、9、11、13，爆破基线用14#铁线，爆破母线选用MY3×25+1×10 电缆，吊盘以下至工作面选用2 根4mm2单股铜芯电缆做母线，380V 电源井上起爆。

2.2.1 炮眼及爆破参数设计

（1）炮眼布置

根据以往施工经验、结合计算结果，进行3 号竖井炮眼布置。炮眼布置情况、炮眼参数及预期爆破效果见图1（a、b）、表1、表2。

图1 3 号竖井最大开挖直径11.8m 炮眼布置图(单位：m)

表1 3 号竖井最大开挖直径11.8m 炮眼参数表

表2 3 号竖井最大开挖直径11.8m 预期爆破效果表

（2）装药结构、起爆顺序及连线方式

一是装药结构：掏槽眼、扩槽眼、辅助眼采用连续装药正向起爆；周边眼采用间隔装药，药卷间隔60cm，导爆索连通炮眼，雷管连接于孔口导爆索上，雷管聚能方向须保持一致。二是起爆顺序：从内向外逐次起爆。三是连线方式：并联方式。

2.2.2 伞钻打眼

（1）伞钻下井前的准备工作。伞钻入井前班长带领开挖队组认真仔细检查伞钻各加油口是否注满，输油管各连接头是否渗油，之后进行电机调试，将各摇杆放到中位，检查各位置螺钉是否松动，经查验确定钻探设备可正常运转，才可开展下钻工作。

（2）移钻下井。将伞钻挪动到井筒上，用提高吊钩将放在门吊伞钻主梁的伞钻吊起来，随后下到井中。

（3）固定伞钻。伞钻入井后，接好风水管道，调节伞钻立杆，撑起支撑点臂，再适当放松提升钢丝绳。

（4）打眼。打眼前，测量技术员按照设计中心点及设计半径放样出竖井开挖断面的最大轮廓线，并用红色喷漆标注。同时班组长点出炮眼位置，采取定人、定位、定眼、定机分区作业。

（5）钻眼要按照“准、齐、平、直”的原则进行。打眼要保证打孔外插角方位和深度准确，确保炮孔互相平行，孔底落在同一平面上；掏槽眼需比其他炮孔深20cm，确保掏槽实际效果。周边眼开钻时，钻具应维持水平状态，并垂直于立井中心线，略微外插3°，以确保开眼定位在中心线上，误差不超过5cm。掏槽眼的打孔精密度要高一些，偏差不得超过3cm，且操纵炮眼间距、力度和视角时，禁止炮孔打爆、交叉。开掘眼要联合分布，为了便于管道排水，打孔可稍稍往上，但倾角不得超过1°，孔洞间需保持互相平行，底板眼斜放，但眼底不能超过中心线10cm。

（6）钻眼爆破环节的应注意事项：第一，打眼前应依据核心垂直线画定井身中心线，施工放样出炮孔部位。第二，伞钻打孔时，需控制好掏槽眼的插脚精度，孔距要准，各炮眼的孔向和孔距要严格按设计要点进行施工。第三，打孔工要严格按照技术规范展开操作，以确保伞钻正常运行。第四，装药时应严格按照爆破图表设计规定进行施工，装药前需扫孔，将孔内岩粉清理干净，并逐圈装炮泥。第五，爆破前应将工作台面所有设备提至安全高度，并开启下水井盖门[4]。

2.2.3 装药连线、爆破

（1）竖井井身开挖选用两面操纵爆破技术，且需要由拥有爆破证书的爆破员开展装药作业，在施工过程中按爆破设计剂量进行装药，尽量避免扰动岩体，并严格把控挖深，避免欠挖，使挖深保持在标准规定的范围内。

（2）周边眼选用不耦合间距装药构造，将药卷缚于竹条上，正中间以导爆索连接，其他炮孔采用持续装药构造。

（3）装药前，司钻工作人员用高压风泥浆护壁，底眼用塑料编织袋注浆加固，药串和起爆药卷按照要求生产加工好，盘好地脚线，按段号存放箱里，保证装药工作有条不紊地开展。

（4）装药工作应分块、分类开展，并依法混砂，阻塞炮泥，阻塞长短不低于20cm。

2.2.4 连接起爆

起爆网络选用并串连网络，以确保起爆的可靠性和精确性，起爆雷管选用非电ms 雷管，严格按照钻爆设计方案段数跳段应用，周边眼和底眼最后起爆。分片成束连接，管束间用同段（即发或1 段）雷管连接，每簇10 根以内捆扎一发雷管，20 根以内捆扎一发雷管。各炮孔雷管连接频次应相同，然后用激起器点爆。连接时应注意，不可将导爆管系结或拉细，点爆雷管用黑胶布捆扎在离一簇导爆管自由端15cm 之上处，同时要注意雷管聚核穴的方位。连接完成后，需有专业人员负责查验，主要查验如下内容：装药环节导爆管不能受损坏；连接雷管时用胶带捆紧，避免瞎炮。爆破后还要对爆破实际效果展开安全检查，如果发现有瞎炮，要把废药和雷管取下，再次装药爆破。

装药结构与起爆次序：选用持续装药正方向起爆构造，起爆次序自内向外逐圈起爆。连线爆破：经检测装药无误，即可开始连线工作。采用串连方式将每个电雷管正负极逐一连接，之后测试网络是否存在故障，检测网络电阻是否在起爆范围内。爆破电缆线四芯并两芯用，电缆线上边悬吊在吊盘部位，然后由两根铜芯电缆下到井中，导线穿入电磁环内，形成回路，将吊盘及其他机器设备提至安全高度，工作人员升至路面安全撤离后，开启下水井盖门，开展爆破。

2.2.5 出渣

（1）岩石量及装岩能力

每炮爆破后井身疏松渣开挖石量大约为512.04m3，每台中心旋转装岩机装岩能力为50～60mm3/h，可以满足迅速施工标准。为确保抓岩机装岩的持续性，充分发挥其装岩能力，井中设座底罐，从而减少提高停止时长，充分发挥提高能力。抓岩机抓岩顺序为：抓出水量窝—抓出罐窝—抓取边沿渣石—抓井身正中间岩层。

（2）抓岩机抓取岩石可分为两个阶段

每次爆破完成后15min，确定管井无有毒有害物质后，爆破工作人员入井开展盲炮清查。

第一阶段（集中阶段）。这一阶段要充分调动和提高抓岩机抓岩能力，尽早把堆在井中的大规模爆落渣石运输到地面，这一阶段需开展如下工作：抓岩机驾驶员要集中注意力，服从命令，并与其他协助技术工种紧密配合。抓岩工作之前，要选定专职人员污水检查井身品质，解决滑坡体，给下一个环节工作做好准备。第二阶段（清底阶段）。因为岩层受爆破振动裂开，但是和原岩尚未完全分开，因而抓岩能力受影响，清渣工作组织的好与坏，不仅直接影响装岩时长，并且直接关系钻爆工作中的速度和实际效果，这些都是凿井循环系统运行中必须重视的关键步骤，这一阶段应注意保持抓岩机相互配合，加速清渣速率。多管齐下，选用多台风镐等设备消除井中活渣。在清渣工作过程中，必须做好工艺流程转化的工作。

（3）抓岩、装岩时注意事项

第一，依据抓岩机相关工作的特征和伞钻凿孔和爆破规定，抓岩机距井中15～20m 最合适。第二，井中需有充足照明灯具，确保抓岩机驾驶员视线清晰，抓渣灌装精确。第三，装岩时对抓岩机易损件构件（如抓片支撑杆、万向接头、镀锌钢丝绳各连接销等）进行全面体检，以确保抓岩工作连续开展。第四，抓岩机驾驶员要注意力集中，谨慎操作，留意井中工作员，防止抓头和井中其他的设备相碰撞，水桶分配到吊盘时，信号工要及时联系抓岩机驾驶员，留意躲避水桶。第五，抓岩完毕后，动臂放置部位应避开提高与精确测量核心，驾驶员离开操作间时，必须把实际操作阀的排钩放在摇杆上，并把总阀门关掉。第六，要高度重视驾驶人员的技术训练，不断提升技术实力，严格按照操作流程工作[5]。

3 结语

综上所述，通过在天山胜利隧道钻爆法方案的实际施工过程中，对隧道竖井概况、钻爆法施工技术方案及该技术的应用流程及要点进行详尽分析，施工以安全性、环境保护、节能、高质量等核心理念落到实处作为目标，力求改进和完善相关施工工艺，并加强对于这类技术的施工质量监督与管理措施，获得了良好的社会经济效益。