中交二公局第三工程有限公司 陕西省西安市 710016
摘要：本文以深惠城际大鹏支线矿山法隧道为研究对象，旨在探究矿山法隧道机械钻爆开挖的适用情况及经济性，以降低人工劳动强度，提升隧道机械化施工水平。
一、项目概况
深惠城际大鹏支线全长39.4km，其中矿山法隧道长13.5km，占线路全长的34%。隧道范围大多为硬岩地段，需要进行钻爆法施工。隧道开挖断面约70m2，采用全断面开挖。
针对矿山法隧道的地质情况，本着推行机械化施工的理念，项目组成以项目经理为组长，项目总工、生产副经理及各相关部门负责人为组员的研究团队，对矿山法隧道机械法钻爆施工进行了深入探究。
二、矿山法隧道机械法钻爆开挖
项目针对围岩特征及三臂凿岩台车特性，进行了专项爆破设计，并对相关人员进行专门技术交底。
爆破设计参数图
先后三次进行三臂凿岩台车试钻爆破，过程中不断调整修改相关爆破参数。其中前两次的爆破效果均不理想，进尺短且存在大面积的欠挖，随后项目部进行了专题研究分析，对钻爆方案进行了优化调整。
三臂试钻爆破统计表
日期 | 掏槽眼 | 辅助眼 | 底板眼 | 周边眼 | 空孔 | |||||||||
掏槽 | 数量 | 深度 | 装药 | 数量 | 深度 | 装药 | 数量 | 深度 | 装药 （kg） | 数量 | 深度 | 装药 （kg） | 102 Mm | |
方式 | （个） | （m） | （kg） | （个） | （m） | （kg） | （个） | （m） | （个） | （m） | ||||
4月17 | 斜眼 | 9 | 4.5 | 27 | 70 | 4 | 114 | 9 | 4 | 16.2 | 36 | 4 | 32.4 | 0 |
4月29 | 直眼 | 13 | 4.5 | 46.8 | 70 | 4 | 105 | 16 | 4 | 38.4 | 42 | 4 | 37.8 | 4 |
5月6 | 直眼 | 13 | 4.6 | 54.6 | 70 | 4 | 105 | 17 | 4 | 40.8 | 42 | 4 | 37.8 | 6 |
第三次施工现场按照调整后的钻爆方案进行钻孔及装填炸药，经实测，实际进尺约3.76m，整体开挖轮廓较平整，局部因岩层裂隙存在欠挖（最大约36cm），平均超挖量达到了25cm，掌子面比较齐整。
爆破后开挖轮廓效果
开挖轮廓与设计对比图
三臂凿岩台车经过三次试钻爆破作业，项目对相应的功效、成本等与人工钻孔爆破作业进行了对比分析，具体见下表。
爆破作业对比分析表
钻孔方式 对比项目 | 人工 | 三臂 | 备注 |
人员配置 | 13名司钻工（13000元/人） | 2名操作手（25000元/人） 1名维修人员（20000元） 3名辅助工（7000元/人） | |
作业时间 | 1、准备工作：0.5h（移台架、接风水管） 2、钻孔作业：2.5h（125孔） 3、装药爆破：0.75h 合计：3.75h | 1、准备工作：1.5h（三臂进洞、接电和高压水管） 2、钻孔作业：2.0h（148孔） 3、三臂出洞：0.5h 4、装药爆破：1.75h 合计：5.75h | 1、开挖断面约70m2，宽度6.4m，洞内无法停放三臂； 2、需人工配合台架装填雷管炸药。 |
炮孔参数 | 1、掏槽眼：16个，38.4kg 2、辅助眼：48个，88.8kg 3、周边眼：40个，27.0kg 4、底板眼：7个，12.6kg 合计：钻孔111个，雷管120发，炸药166.8kg | 1、掏槽眼：13个，54.6kg 2、辅助眼：70个，105kg 3、周边眼：42个，37.8kg 4、底板眼：17个，40.8kg 5、102空孔：6个 合计：钻孔148个，雷管150发，炸药238.2kg | 1、雷管34.69/发； 2、炸药19.464元/kg。 |
实际进尺 | 3.5m | 3.76m | |
开挖方量 | 196m3 | 211m3 | |
平均超挖量 | 13cm | 25cm | 含Ⅲ级围岩段外放5cm |
平均成本 | 1、人工：23.95元/ m3 2、设备：9.4元/ m3（手风钻15把，5000元/把，按开挖900m摊销，维修保养费8元/ m3） 3、超挖回填：18.23元/ m3 合计：51.57元/ m3 | 1、人工：30.29元/ m3（含装药12.32元/ m3） 2、设备：38.36元/ m3（凿岩台车摊销149270元/月，维修保养费45000元/月） 3、超挖回填：45.58元/ m3 合计：114.23元/ m3 | 1、每月按24天有效施工时间考虑，人工打钻每天1.5个循环，三臂每天1个循环； 2、超挖部分按初支回填，C25平均471元/ m3结算单价 |
三、结论
1、该矿山法区间全断面开挖仅70 m2，开挖断面较小，三臂凿岩台车尺寸较大，无法适应现场需求，功效较低。需对凿岩台车进行专项设计。
2、该项目为单洞单线隧道，设计之初即考虑机械化施工，调整为单洞双线，经济性将会更合理。
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