范峻豪

摘 要： 豎井采用反導(dǎo)井法施工，不僅能大幅提高施工效率，還能解決正導(dǎo)井必須人工開挖的難題，更加安全、經(jīng)濟、可靠，能為以后相同類型的工程施工提供一定的參考和借鑒。

關(guān)鍵詞： 引水工程;豎井;反導(dǎo)井法;爆破

【中圖分類號】U455 ? ? 【文獻標(biāo)識碼】A ? ? 【文章編號】1674-3733（2020）04-0218-01

1 工程概況

臺州市引水工程建設(shè)地點位于臺州市，涉及黃巖區(qū)、路橋區(qū)和溫嶺市兩區(qū)一市。本工程建設(shè)內(nèi)容主要包括取水工程、原水輸水工程、凈水廠工程、清水輸配水工程以及南北應(yīng)急互備工程等。豎井位于長潭水庫大壩右側(cè)山體，井深36.8m，襯砌底高程13m，頂高程49.8m，洞徑14m。

工程區(qū)域構(gòu)造穩(wěn)定性好，區(qū)內(nèi)基巖主要為侏羅系上統(tǒng)（J3）及白堊系下統(tǒng)（K1）火山碎屑巖;覆蓋層為第四系（Q）松散堆積物，成因復(fù)雜，巖相多變，主要以第四系坡積、沖積、沖海積相等為主，其厚度受基底起伏控制。

2 施工方案選擇

目前豎井開挖的主要施工方法有：正導(dǎo)井法、反導(dǎo)井法、正向全斷面開挖法、吊籃反向開挖法、和反孔鉆機法等。由于臺州市引水工程豎井開挖斷面大（14.0m×15.2m），每循環(huán)出渣量大，井深36.8m，經(jīng)過對比分析，最終確定在50.0m—45.8m段通過降坡手段將井挖改為明挖，為反導(dǎo)井法創(chuàng)造條件。45.8m—17.0m段采用反導(dǎo)井法施工，即先反向開挖直徑3.0m的導(dǎo)井，然后再正向全斷面開挖，爆破產(chǎn)生的石渣通過導(dǎo)井溜至輸水隧洞，在輸水隧洞裝車出渣。

反導(dǎo)井法施工不僅解決了上部采用起吊系統(tǒng)出渣效率低下的難題，同時形成了豎向臨空面，改善了爆破條件，有利于爆破施工。

反導(dǎo)井法施工具體方法為：采用KQD100型潛孔鉆機在豎井內(nèi)45.8m平面上，將預(yù)先布置好的導(dǎo)洞炮孔一次性全部貫穿造孔完成，然后從下往上爆破開挖導(dǎo)洞。待導(dǎo)洞全部貫通后，再自上而下擴挖成型，洞渣通過導(dǎo)洞落入豎井底。爆破網(wǎng)絡(luò)設(shè)計 時采用 毫秒微差起爆網(wǎng)絡(luò)，嚴(yán)格最大單響和線裝藥密度，防止對井壁的破壞。

3 爆破參數(shù)設(shè)計

由于導(dǎo)井爆破孔均為貫穿孔，需要兩端封孔，因此需要有合理的堵塞長度，以保證充分利用爆能使巖石破碎爆落。同時由于導(dǎo)井開挖斷面較小，受巖石夾制作用、底部補償空間等因素影響，因此選用大孔徑有利于提高爆破效果。

3.1 炮孔布置及孔距。選用KQD100型潛孔鉆，鉆頭直徑80mm，最大鉆孔深度100m，能夠滿足反導(dǎo)井鉆孔要求。導(dǎo)井爆破爆破孔孔徑為90mm，內(nèi)外共布置3圈，采用直行掏槽，呈四空孔十字形直孔布置，即中心為1個裝藥孔，第二圈為4個中空孔，第三圈為4個裝藥孔。

為了有足夠的補償空間，根據(jù)爆破理論推導(dǎo)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為空心孔直徑;d為掏槽孔直徑;k為巖石膨脹系數(shù)，根據(jù)經(jīng)驗取1.26。

擴大孔距掏槽孔孔距離a2=11D=11×0.1=1.1m。

在特殊情況下可以通過加大藥量來增大a的取值，也能取得理想的爆破效果。但炮孔布置的太遠，需要加大藥量，對井壁一定穩(wěn)定有影響。

3.2 裝藥和堵塞長度?？籽b藥量Qd=每米裝藥量Q×裝藥長度L。

根據(jù)爆破原理和現(xiàn)場爆破試驗，本工程按中硬巖設(shè)計，選定每米裝藥量為：掏槽孔每米裝藥量：Q=2.4kg/m;周邊擴大孔每米裝藥量：Q=2.0kg/m。爆破選用直徑75mm巖石銨梯炸藥或巖石乳化炸藥。

裝藥長度的確定既要考慮巖石充分破碎爆落，又要保證爆破后井底面較平整，有利于下一次施工。經(jīng)試驗證明合裝藥長度為：

掏槽孔裝藥長度為：L1=2.2m

擴大孔裝藥長度為：L2=2.0m

堵塞能夠充分利用爆能，防止沖炮。合理的堵塞長度與炸藥品種、藥卷直徑、巖石性質(zhì)和裝藥長度等因素有關(guān)。經(jīng)試驗證明，如果下部堵塞超過1.8m就不利于爆破漏斗的形成。如果堵塞長度小于0.6m時，容易發(fā)生沖炮，影響爆破效果。合理的堵塞長度如下：

掏槽孔下部堵塞長度L=8d=0.8m，擴大孔下部堵塞長度L=12d=1.2m，裝藥孔上部堵塞長度L=20d=2.0m。

3.3 爆破深度。反導(dǎo)井由于開挖斷面較小，受巖石夾制作用較大，不能實現(xiàn)一次性爆破。根據(jù)爆破理論，反導(dǎo)井爆破是以導(dǎo)井底面為自由面，向下形成爆破漏斗，爆破產(chǎn)生的碎石借助重力墜落。經(jīng)試驗證明，當(dāng)分段深度小于導(dǎo)井直徑時，爆破效果較好。隨分段長度增加，爆破效果逐漸變差。因此反導(dǎo)井合理的爆破深度為2.0—3.0m。

4 施工要點

4.1 鉆孔設(shè)備選用。臺州市引水工程豎井以板巖為主，節(jié)理比較發(fā)育，且鉆孔深度較大，約37m，選用KQD100型潛孔鉆，能夠滿足施工要求。但容易出現(xiàn)卡鉆及后期巖粉吹出困難等情況。因此選用高風(fēng)壓供風(fēng)設(shè)備，保證管線的密封性，確保風(fēng)壓充足、穩(wěn)定。

4.2 炮孔檢查與疏通。反導(dǎo)井采用自上而下分段爆破，炮孔需反復(fù)利用，每次爆破后，上部炮孔可能發(fā)生掉渣卡孔或堵塞材料殘留孔內(nèi)堵孔現(xiàn)象，這時應(yīng)用高壓氣吹通或串接鋼管搗通，堵孔嚴(yán)重時須架立鉆機鉆通炮孔。

4.3 炮孔堵塞。炮孔下部堵塞采用專門制作的錐形帆布填充體塞緊孔底。

具體做法是：用細(xì)鐵絲從豎井上部穿過導(dǎo)井爆破孔至豎井底部，施工人員從下部安裝帆布填充體，撤離人員后，拉緊細(xì)鐵絲，使帆布填充體封堵炮孔底部，然后向孔內(nèi)填適量粘土，以達到封孔目的。錐形帆布填充體上部直徑約 5cm，下部直徑約27cm，長度約為25cm，一般進入炮孔10～20cm。

5 爆破效果

反導(dǎo)井從鉆孔至導(dǎo)井完成，每次爆破石渣均落入輸水隧洞，巖石較為破碎，易于裝運，導(dǎo)井井壁較為平順，無破碎巖石殘留，沒有大的裂紋，超欠挖在控制范圍之內(nèi)，實現(xiàn)了預(yù)期設(shè)計目標(biāo)。

結(jié)束語：這次反導(dǎo)井法在臺州市引水工程閘室豎井施工中的成功應(yīng)用，不僅降低了閘室豎井的施工難度，提高了施工進度，并且有一定的經(jīng)濟效益。說明該方法是可行的，所選的爆破參數(shù)是合理的，措施是有效的，為以后同類工程施工提供了一定的經(jīng)驗和借鑒。

參考文獻

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