隧道超前探孔取芯设备及其施工方法技术

本发明专利技术提供了一种隧道超前探孔取芯设备及其施工方法，其中的设备包括钻进平台、动力站平台以及操作平台；其中，所述钻进平台包括可调支座和设置在所述可调支座上的取芯钻机，所述可调支座用于调节所述取芯钻机的钻进倾角；在所述动力站平台的内部设置有液压泵站和冷却泵站，所述液压泵站用于为所述钻进平台提供液压能，所述冷却泵站所述钻进平台提供冷却水；所述操作平台用于控制所述钻进平台和所述动力站平台的运行状态。利用上述隧道超前探孔取芯设备及其施工方法能够精准判断隧道掌子面的地质情况。面的地质情况。面的地质情况。

【技术实现步骤摘要】
隧道超前探孔取芯设备及其施工方法


[0001]本专利技术涉及隧道挖掘
，更为具体地，涉及一种隧道超前探孔取芯设备及其施工方法。

技术介绍

[0002]目前随着我国公路基础设施建设的快速发展，所面临的施工环境日趋复杂，特别是在我国西南地区，其地形地貌复杂，山高谷深、沟壑纵横。在施工过程中各种隧道长度越来越长，埋深越来越大，在这些复杂隧道的施工过程中，常遇到富水软弱断层破碎带、富水岩溶发育区、煤层瓦斯发育区、重大物探异常区等地质条件复杂地段，给施工过程带来潜在的安全风险。因此在制定施工工艺前确定前方地质条件，对可能在作业过程中出现的问题作出预判并制定相应的施工方案，提高作业安全及效率是隧道施工过程中亟需解决的关键技术问题。
[0003]目前常用的判断隧道掌子面前方不良地质情况的主要方法为人工经验判断法，具体表现为：
①
在采用冲击钻时，孔中不断有岩粉被高压风吹出，通过鉴定岩粉的成分，可了解前方地层的岩性；
②
相同钻压下钻机在相同岩层中的钻进速度是均一的，结合隧隧道超前地质预报道开挖揭示的地层岩性，根据钻机在钻进过程中的速度变化、是否有卡钻等现象，可粗略判断前方岩体的强度、完整程度以及是否存在不良地质体等。
③
钻机在钻进过程中，通过冲洗液颜色的变化，可粗略判断岩体的完整程度及地下水发育情况。
[0004]然而，人工经验判断法仍然是凭借这有经验的工作人员进行主观判断的，无法客观准确的反映隧道掌子面的地质情况，很容易为隧道的开挖埋下了重大的安全隐患。r/>[0005]鉴于上述技术问题，亟需一种能够精准判断隧道掌子面的地质情况的方法。

技术实现思路

[0006]鉴于上述问题，本专利技术的目的是提供一种能够精准判断隧道掌子面的地质情况的隧道超前探孔取芯设备及其施工方法。
[0007]本专利技术提供的隧道超前探孔取芯设备包括钻进平台、动力站平台以及操作平台；其中，所述钻进平台包括可调支座和设置在所述可调支座上的取芯钻机，所述可调支座用于调节所述取芯钻机的钻进倾角；在所述动力站平台的内部设置有液压泵站和冷却泵站，所述液压泵站用于为所述钻进平台提供液压能，所述冷却泵站所述钻进平台提供冷却水；所述操作平台用于控制所述钻进平台和所述动力站平台的运行状态。
[0008]此外，优选的方案是，所述可调支座包括支撑板和设置在所述支撑板的上方的导轨，所述取芯钻机设置在所述导轨上；并且，
[0009]在所述支撑板的一端固定有支撑柱，在所述支撑柱的顶部设置有转轴，所述支撑柱通过所述转轴与所述导轨的底部的一端转动连接；在所述支撑板的上表面的中部与所述导轨的底部的远离所述转轴的一侧之间连接有变幅油缸，其中，所述变幅油缸的支撑端通过第一连接耳与所述支撑板的上表面的中部转动连接，所述变幅油缸的输出端通过第二连
接耳与所述导轨的底部转动连接。
[0010]此外，优选的方案是，在所述导轨上滑动连接有托板，所述取芯钻机固定在所述托板上；并且，
[0011]在所述导轨的内部设置有加压油缸，所述加压油缸的输出端与所述托板相连。
[0012]此外，优选的方案是，在所述支撑板远离所述支撑柱的一端与所述导轨远离所述转轴的一端之间设置有支撑机构，所述支撑机构包括支撑杆、固定在所述支撑板的上表面的第三连接耳以及设置在所述导轨的底端的锁环；其中，
[0013]所述支撑杆的一端与所述第三连接耳铰接，所述支撑杆的另一端通过所述锁环与所述导轨锁紧固定。
[0014]此外，优选的方案是，所述取芯钻机包括固定在所述托板上的动力头，在所述动力头上设置有钻杆，在所述钻杆的前端连接有取芯钻头。
[0015]此外，优选的方案是，在所述动力头的内部设置有卡盘、液压马达和水辫；其中，
[0016]所述卡盘用于卡紧固定所述钻杆，所述液压马达用于带动所述钻杆转动，所述水辫用于向所述钻杆通冷却水。
[0017]此外，优选的方案是，在所述导轨远离所述取芯钻机的一端设置有夹持器，所述夹持器用于配合所述述动力头装卸所述钻杆。
[0018]此外，优选的方案是，在所述操作平台上设置操作手柄、多路换向阀组以及压力表；其中，
[0019]所述操作手柄用于控制所述取芯钻机进行动作，所述多路换向阀组用于控制所述变幅油缸、所述加压油缸的进退，所述压力表用于显示所述液压泵站的油泵压力。
[0020]另一方面，本专利技术还提供一种隧道超前探孔取芯钻进施工方法，利用前述的隧道超前探孔取芯设备进行取芯钻进，所述取芯钻进施工方法包括：
[0021]通过装载设备将所述钻进平台、所述动力站平台以及所述操作平台运输至待施工的隧道掌子面处；
[0022]根据隧道掌子面的施工要求调整所述钻进平台、所述动力站平台以及所述操作平台的放置位置；
[0023]通过所述可调支座调整钻进平台的钻进角度；
[0024]通过所述取芯钻机对所述隧道掌子面进行钻进取芯；
[0025]待取芯完毕后，通过取出的岩心判断所述隧道掌子面的地质情况。
[0026]此外，优选的方案是，在通过所述取芯钻机对所述隧道掌子面进行钻进取芯的过程中，根据钻进深度和油泵压力通过所述操作平台的所述操作手柄和所述多路换向阀组及时调整钻进参数。
[0027]和现有技术相比，上述根据本专利技术的隧道超前探孔取芯设备及其施工方法，有如下有益效果：
[0028]本专利技术提供的隧道超前探孔取芯设备结合了传统地质勘探钻机结构，并充分考虑隧道内作业施工条件，完成了适用于隧道内超前地质勘探钻设备的研制，其采用液压驱动、模块化设计，动力更强，结构更加紧凑，拆卸及搬运更加方便；此外，通过设置可调支座，能够满足上仰孔、水平孔和下斜孔等不同钻进工况的施工需求；另外，通过设置操作平台能够精准控制钻机的运行状态，提升取芯钻进的工作效率；此外，本专利技术结合隧道作业施工的具
体工况，研制出适用于隧道作业过程中用于打超前水平孔所需的超前地质钻探装备并提出了隧道水平孔钻进取心工艺，可以客观及时反馈隧道前方地质情况，对于隧道掘进安全施工具有重要的意义。
[0029]为了实现上述以及相关目的，本专利技术的一个或多个方面包括后面将详细说明并在权利要求中特别指出的特征。下面的说明以及附图详细说明了本专利技术的某些示例性方面。然而，这些方面指示的仅仅是可使用本专利技术的原理的各种方式中的一些方式。此外，本专利技术旨在包括所有这些方面以及它们的等同物。
附图说明
[0030]通过参考以下结合附图的说明及权利要求书的内容，并且随着对本专利技术的更全面理解，本专利技术的其它目的及结果将更加明白及易于理解。在附图中：
[0031]图1为根据本专利技术实施例的钻进平台的主视图；
[0032]图2为根据本专利技术实施例的动力站平台的主视图；
[0033]图3为根据本专利技术实施例的操作平台的主视图。
[0034]附图标记：支撑板11、导轨12、变幅油缸13、动力头14、支撑柱15、托板16、钻杆17、夹持器1本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种隧道超前探孔取芯设备，其特征在于，包括钻进平台、动力站平台以及操作平台；其中，所述钻进平台包括可调支座和设置在所述可调支座上的取芯钻机，所述可调支座用于调节所述取芯钻机的钻进倾角；在所述动力站平台的内部设置有液压泵站和冷却泵站，所述液压泵站用于为所述钻进平台提供液压能，所述冷却泵站所述钻进平台提供冷却水；所述操作平台用于控制所述钻进平台和所述动力站平台的运行状态。2.如权利要求1所述的隧道超前探孔取芯设备，其特征在于，所述可调支座包括支撑板和设置在所述支撑板的上方的导轨，所述取芯钻机设置在所述导轨上；并且，在所述支撑板的一端固定有支撑柱，在所述支撑柱的顶部设置有转轴，所述支撑柱通过所述转轴与所述导轨的底部的一端转动连接；在所述支撑板的上表面的中部与所述导轨的底部的远离所述转轴的一侧之间连接有变幅油缸，其中，所述变幅油缸的支撑端通过第一连接耳与所述支撑板的上表面的中部转动连接，所述变幅油缸的输出端通过第二连接耳与所述导轨的底部转动连接。3.如权利要求2所述的隧道超前探孔取芯设备，其特征在于，在所述导轨上滑动连接有托板，所述取芯钻机固定在所述托板上；并且，在所述导轨的内部设置有加压油缸，所述加压油缸的输出端与所述托板相连。4.如权利要求3所述的隧道超前探孔取芯设备，其特征在于，在所述支撑板远离所述支撑柱的一端与所述导轨远离所述转轴的一端之间设置有支撑机构，所述支撑机构包括支撑杆、固定在所述支撑板的上表面的第三连接耳以及设置在所述导轨的底端的锁环；其中，所述支撑杆的一端与所述第三连接耳铰接，所述支撑杆的另一端通过所述锁环与所述导轨锁紧固定。5.如权利要求4所述的隧道超前探孔取芯设备，其特征在于，...

【专利技术属性】
技术研发人员：白士新，
申请(专利权)人：中冶交通建设集团有限公司，
类型：发明
国别省市：