解析反井鉆井法在公路隧道通風(fēng)豎井施工中的應(yīng)用

池洪如

（福建路信交通建設(shè)監(jiān)理有限公司）

解析反井鉆井法在公路隧道通風(fēng)豎井施工中的應(yīng)用

池洪如

（福建路信交通建設(shè)監(jiān)理有限公司）

隨著經(jīng)濟(jì)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(chǔ)設(shè)施的建設(shè)也進(jìn)入了新的階段，交通的發(fā)展對公路的建設(shè)提出了更高的要求，在公路施工之中技術(shù)的進(jìn)步以及先進(jìn)技術(shù)的應(yīng)用會對公路施工質(zhì)量以及施工效率產(chǎn)生推動(dòng)作用。反井鉆井法在目前的公路設(shè)計(jì)、建設(shè)以及施工等方面對公路隧道通風(fēng)豎井施工具有較好的應(yīng)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(fēng)豎井施工中應(yīng)用進(jìn)行分析，探討反井鉆井法的應(yīng)用優(yōu)勢。

反井鉆井法；通風(fēng)豎井；公路隧道

在我國公路工程建設(shè)之中，由于比較特殊的地理狀況以及地質(zhì)狀況，山地公路的施工較為復(fù)雜。但是隨著交通的發(fā)展，山地公路的建設(shè)具有重要性以及必要性。山地公路的建設(shè)能夠縮短交通距離，提高交通效率，是實(shí)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(yīng)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(yīng)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(jìn)行分析探討[1]。

1　工程案例

牛巖山隧道進(jìn)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(fēng)計(jì)算結(jié)果，隧道左洞洋里鄉(xiāng)廷洋村整體設(shè)置一座地表風(fēng)機(jī)房以及排風(fēng)通風(fēng)豎井一座，左洞送排風(fēng)道合并到左洞送排風(fēng)豎井，豎井內(nèi)部設(shè)置隔板將豎井分為送風(fēng)道、排風(fēng)道兩個(gè)通道，在火災(zāi)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(shù)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(jìn)行施工所采取的由下向上的鑿井方法。反井法主要技術(shù)手段是：通過反井鉆機(jī)或者是其他的方式由下向上施工出一個(gè)小斷面導(dǎo)井，將導(dǎo)井設(shè)為溜渣孔，利用爆破法將斷面進(jìn)行擴(kuò)大施工，途中注意工程支護(hù)，及臨時(shí)支護(hù)與混凝土結(jié)構(gòu)支護(hù)。對豎井進(jìn)行施工，主要的困難就是施工設(shè)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(shù)要求高，施工難度大。由于正井法施工存在進(jìn)度慢與安全風(fēng)險(xiǎn)大，根據(jù)目前我國隧道豎井施工經(jīng)驗(yàn)，反井法相對安全也有利于施工進(jìn)度，反井法施工更具有實(shí)踐意義。

2.2施工準(zhǔn)備

在反井鉆井法的施工中，對反井鉆機(jī)的選擇具有一定的專業(yè)性。作為一種連續(xù)鉆進(jìn)導(dǎo)井的機(jī)械化設(shè)備，反井鉆機(jī)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(chǔ)上，采取自上而下的方式進(jìn)行小直徑導(dǎo)向孔的鉆進(jìn)工作。

待導(dǎo)孔和下部隧洞貫通后，以擴(kuò)孔鉆頭代替導(dǎo)孔鉆頭，擴(kuò)孔方向與鉆進(jìn)方向相反。導(dǎo)孔鉆進(jìn)時(shí)破碎下來的巖屑由循環(huán)液帶出地面，擴(kuò)孔時(shí)破碎掉落下來的巖屑靠自重落到下水平巷道，由裝載機(jī)或其它裝載設(shè)備運(yùn)出。牛巖山隧道送排風(fēng)豎井采用LM-400型反井鉆機(jī)進(jìn)行施工。其主要性能技術(shù)參數(shù)如下[2]:

各種型號反井鉆機(jī)的主要技術(shù)參數(shù)見表1。

表1　

考慮到牛巖山隧道送排風(fēng)豎井較深，368.49m，故選用LM-400型反井鉆機(jī)[3]。在進(jìn)行反井鉆井法的施工之前，先進(jìn)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(biāo)準(zhǔn)進(jìn)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(jī)的重量以及其它設(shè)備的重量安排吊車進(jìn)行吊裝。

2.3反井鉆井施工流程

對公路隧道進(jìn)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(chǔ)澆筑，并預(yù)留地腳螺栓孔→鉆機(jī)吊裝就位→澆筑地腳螺栓二次混凝土→系統(tǒng)調(diào)試→導(dǎo)孔鉆進(jìn)→導(dǎo)孔鉆通至聯(lián)絡(luò)道→運(yùn)輸擴(kuò)孔鉆頭至井底→拆導(dǎo)孔鉆頭，接擴(kuò)孔鉆頭→擴(kuò)孔鉆進(jìn)→擴(kuò)孔結(jié)束，清理場地。詳細(xì)見圖1。其中最關(guān)鍵的兩個(gè)環(huán)節(jié)就是導(dǎo)孔鉆進(jìn)與擴(kuò)孔鉆進(jìn)，本文將對此進(jìn)行詳細(xì)的分析[5]。

（1）導(dǎo)孔鉆進(jìn)

圖1　

在導(dǎo)孔鉆進(jìn)作業(yè)下，導(dǎo)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(jìn)來的洗孔水，由鉆桿與導(dǎo)孔間的環(huán)形空間從進(jìn)口排出。

導(dǎo)孔鉆進(jìn)時(shí)，需隨時(shí)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(jìn)速度，不斷調(diào)整鉆進(jìn)參數(shù)，巖石破碎時(shí)快速通過，巖石完整堅(jiān)硬時(shí)降低進(jìn)尺速度，以確保導(dǎo)孔的精度[6]。

（2）反鉆擴(kuò)孔

導(dǎo)孔貫通后，卸下導(dǎo)孔鉆頭，安裝擴(kuò)孔鉆頭。結(jié)合現(xiàn)場實(shí)際情況，可以采用提拉設(shè)備輔助安裝。當(dāng)擴(kuò)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(zhuǎn)速旋轉(zhuǎn)，慢慢鉆進(jìn)，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(jìn)。開始擴(kuò)孔時(shí)，下水平要有人觀察，將情況及時(shí)通知操作人員，等鉆頭全部均勻接觸巖石，才能正常擴(kuò)孔鉆進(jìn)。在擴(kuò)孔鉆進(jìn)過程中，當(dāng)巖石硬度較大時(shí)，可適當(dāng)增加鉆壓，反之可以減少鉆壓。另以擴(kuò)孔每天6m的速度算，每天產(chǎn)生的石渣量將近10方，應(yīng)及時(shí)將石渣清理出。當(dāng)鉆頭擴(kuò)孔至距基礎(chǔ)2.5m時(shí)，要降低鉆壓慢速鉆進(jìn)，并且要認(rèn)真觀察基礎(chǔ)周圍是否有異?，F(xiàn)象，如果有，要及時(shí)采取措施處理。繼續(xù)緩慢進(jìn)行擴(kuò)孔，直至鉆頭露出地面[7]。

3　反井鉆井法施工優(yōu)點(diǎn)

3.1節(jié)省通風(fēng)與排水設(shè)備

不同于其他的鉆進(jìn)技術(shù)，在施工過程中，反井技術(shù)不需要設(shè)置臨時(shí)的提吊系統(tǒng)與通風(fēng)設(shè)備，在進(jìn)行導(dǎo)井作業(yè)之后，在導(dǎo)井下部，原有的通風(fēng)系統(tǒng)將會保證施工過程中的通風(fēng)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(shè)置吊泵進(jìn)行排水作業(yè)。從這兩個(gè)方面可以看出，反井鉆井法具有節(jié)省通風(fēng)與排水設(shè)備，減少成本的優(yōu)勢。

3.2施工用時(shí)短

在進(jìn)行公路隧道通風(fēng)豎井施工的過程中，裝巖是十分必要的一項(xiàng)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(shí)耗費(fèi)時(shí)間長、施工效率低等特點(diǎn)，對于整個(gè)施工過程而言，這無疑具有拖慢施工進(jìn)度的不利影響。據(jù)實(shí)際的施工調(diào)查，傳統(tǒng)的裝巖方法占到了整個(gè)開挖循環(huán)用時(shí)的一半以上，可見，傳統(tǒng)的裝巖技術(shù)的效率低下。在我國，雖然抓巖機(jī)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(yīng)用要求，但是其裝巖效率依舊十分低下，對施工進(jìn)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(yīng)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(shù)中，對于豎井裝巖作業(yè)采用的是爆破自由面和通風(fēng)溜碴通道溜碴至井底，在井底采用裝載機(jī)裝車，自卸汽車外運(yùn)棄碴的方式。利用反井法的導(dǎo)井技術(shù)將巖石裝運(yùn)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(jìn)技術(shù)的應(yīng)用過程中，吊桶只具有人員和材料運(yùn)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(shè)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(zhì)量高

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

4　結(jié)束語

綜上所述，反井鉆井法在公路隧道通風(fēng)豎井施工中應(yīng)用具有較高的技術(shù)性，并且符合實(shí)際的施工要求，對整個(gè)施工作業(yè)具有一定的簡化作用，同時(shí)，在進(jìn)行反井鉆井法的施工的過程中，能夠有效的節(jié)省通風(fēng)與排水設(shè)備，節(jié)約成本。并具有施工用時(shí)短、井壁質(zhì)量高的優(yōu)點(diǎn)，在實(shí)際的公路隧道通風(fēng)豎井施工中具有較高的應(yīng)用價(jià)值。

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[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(yīng)用[J].隧道建設(shè)，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(fēng)豎井施工中的應(yīng)用[J].公路與汽運(yùn)，2012，06（30）：216～218.

[4]劉志強(qiáng).反井鉆井法施工特長公路隧道的通風(fēng)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(fēng)井設(shè)計(jì)與施工探討[J].公路，2010，04（34）：211～217.

[6]董鑫.反井鉆機(jī)在公路隧道通風(fēng)豎井鉆孔施工中偏斜的控制[J].筑路機(jī)械與施工機(jī)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(shè)計(jì)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