用于防止隧道超挖的设备及使用方法技术

用于防止隧道超挖的设备及使用方法，包括冲击装置、转向装置、固定装置、钢钎四部分。冲击装置可提供冲击力，转向装置可以带动固定装置转动。固定装置由中轴、斜撑和安装部三部分组成；安装部的前表面有一排槽口用来安装多个钢钎，安装部的前表面设有喷水孔用来喷水。钢钎端部横断面为一个方向扁、另一个方向尖的菱形，安装时使一排钢钎菱形尖端的方向平行于安装部纵轴方向，通过一排钢钎冲击围岩形成裂缝。应用步骤为：（1）确定钢钎的间距及根数。（2）计算每次开凿时钢钎的点位坐标以及安装部倾斜角度。（3）将设备安装于第一个开凿点位置。（4）开凿裂缝。（5）进行下一段裂缝开凿，直至满足爆破施工要求。足爆破施工要求。足爆破施工要求。

【技术实现步骤摘要】
用于防止隧道超挖的设备及使用方法


[0001]本专利技术涉及隧道采用钻爆施工时超挖控制技术。

技术介绍

[0002]近年来，随着我国经济的飞速发展，各种工程建设的规模也日益扩大。铁路、公路、以及城市轨道交通的建设，都涉及到许多隧道和地下工程。目前钻爆法仍是我国隧道施工开挖的主要方式，与机械开挖相比，该方法适用地质条件广、费用低、设备相对简单。隧道爆破开挖，不仅要做到开挖轮廓平整、光滑，更重要的是要尽可能保证开挖时不出现较大的超欠挖现象，特别是不出现较大的超挖现象。严重的超挖会造成以下问题：（1）开挖轮廓与设计相差很大时，围岩应力重分布也会相差很大，使支护受力状态与设计不符。特别是超挖形成的凹角处存在应力集中，岩块易损坏；（2）超挖部位要重新进行填充，不但要应用较多的填充材料，增加施工成本，而且填充的部位力学性能也难以得到保证，会对隧道的总体质量产生影响。因此，在隧道开挖过程中对于隧道轮廓的控制尤为重要。
[0003]目前对于隧道轮廓形状的控制主要采用光面爆破。按常规方法设计参数的光面爆破,由于器材单一化，型号、规格选用不当，起爆时差、钻孔精度等问题，一般很难获得理想的爆破效果，爆后隧道轮廓不规整，超欠挖量大, 隧道围岩破坏严重。特别是当隧道边缘开挖部位的岩石岩性比较复杂，不同强度等级的岩石相互交错时，容易出现比较严重的超挖现象。因此，一种可以有效控制隧道开挖轮廓线，防止隧道超挖的设备及实施方法是现阶段所迫切需要的。

技术实现思路

[0004]本专利技术的目的是提供一种用于防止隧道超挖的设备及使用方法。
[0005]本专利技术是用于防止隧道超挖的设备及使用方法，用于防止隧道超挖的设备，包括冲击装置1、转向装置2、固定装置3、钢钎4四部分，冲击装置1的一端与凿岩机的动力臂5连在一起，冲击装置1另一端则与转向装置2连接在一起；转向装置2的一端与冲击装置1连接在一起，另一端与固定装置3连接在一起；固定装置3由中轴6、斜撑7、安装部8组成，安装部8的前表面9有一能安装钢钎4的排槽口10，在安装部8的侧面11开设有一排开孔12，将螺杆13插过开孔12将钢钎4固定住。
[0006]本专利技术的用于防止隧道超挖的设备的使用方法，其步骤为：步骤（1）根据围岩级别及特性，确定合适的钢钎4的间距r
ij
及钢钎根数，将钢钎4安装到固定装置3的安装部8上，然后将整个装置安装到凿岩机的动力臂5上；步骤（2）根据隧道开挖轮廓线，计算出每次开凿时中间钢钎4所处的点位坐标以及固定装置3的安装部8的纵轴方向与水平面的夹角β，夹角β的取值为0
°
~90
°
；步骤（3）确定第一个开凿点的位置，通过调整凿岩机的动力臂5，以及控制装置上的转向装置，使开凿裂缝与水平面的夹角满足设计要求；步骤（4）启动冲击装置1，使钢钎4在岩壁上开始开凿裂缝；同时使喷水孔17开始喷
水；步骤（5）待第一个开凿点的贯通裂缝形成后，将控制设备移动到下一个开凿点进行裂缝的开凿，直到在隧道轮廓线上的开凿裂缝满足爆破施工的要求为止。
[0007]本专利技术的有益效果是：能够预先在岩壁上开凿出隧道设计轮廓线，可有效控制隧道钻爆施工的超挖问题。由于该装置开凿出的裂缝沿固定装置纵向分布，因此可以使隧道壁面平整，轮廓外不产生裂隙，不破坏围岩强度，提高了隧道的轮廓质量和稳定性。该装置能够加快隧道的掘进速度，降低施工成本，保证施工安全和施工质量。该装置的结构形式比较简单，实用性强，而且不会产生环境污染，经济效益显著，具有很好的应用价值。
附图说明
[0008]图1是控制设备的立面图，图2是控制设备的侧面图，图3是冲击装置俯视立体图，图4是冲击装置仰视立体图，图5是钢钎立面图，图6是钢钎侧面图，图7是
‑
横断面图，图8是
‑
横断面图，图9是安装部前表面图，图10是槽口与钢钎布置示意图，图11是钢钎间距布置示意图，图12是隧道超挖控制开孔示意图。
具体实施方式
[0009]本专利技术是用于防止隧道超挖的设备及使用方法，用于防止隧道超挖的设备，包括冲击装置1、转向装置2、固定装置3、钢钎4四部分，冲击装置1的一端与凿岩机的动力臂5连在一起，冲击装置1另一端则与转向装置2连接在一起；转向装置2的一端与冲击装置1连接在一起，另一端与固定装置3连接在一起；固定装置3由中轴6、斜撑7、安装部8组成，安装部8的前表面9有一能安装钢钎4的排槽口10，在安装部8的侧面11开设有一排开孔12，将螺杆13插过开孔12将钢钎4固定住。
[0010]以上所述的设备，钢钎4的杆部14的横断面为圆形，端部15为尖端形，端部15的横断面为一个方向扁、另一个方向尖的菱形；钢钎4的杆部14有一固定孔16，固定孔16的轴向与端部15的菱形较尖的方向垂直，螺杆13穿过固定孔16将钢钎4与安装部8固定在一起。
[0011]以上所述的设备，固定装置3的安装部8的前表面9设有喷水孔17；前表面9上的槽口10的第一直径d1比钢钎4的杆部14的第二直径d2大1~2mm；槽口之间的距离r1取槽口第一直径d1的1.5~2.0倍。
[0012]以上所述的设备，钢钎4的端部15的菱形较尖的方向平行于固定装置3的安装部8的纵轴方向安置，在固定装置3的安装部8的纵向中部安置长度最长的钢钎4，然后两侧依次对称安置较短的钢钎4。
[0013]以上所述的设备，钢钎4之间的间距r
ij
按下式设定：r
ij
=α1α2(r
i
+r
j
)式中：α1‑
围岩等级影响系数，围岩等级为I级时取1.0，围岩等级为VI级时取0.6，其他等级按直线内插取值；α2‑
钢钎打入岩层深度影响系数，数值等于钢钎打入深度与一次爆破施工深度的比值，钢钎打入深度不能小于一次爆破施工深度的0.8倍；r
i
‑
钢钎i冲击围岩在钢钎一侧所产生裂纹18的长度；r
j
‑
钢钎i相邻钢钎j冲击围岩在钢钎一侧所产生裂纹18的长度。
[0014]本专利技术的用于防止隧道超挖的设备的使用方法，其步骤为：步骤（1）根据围岩级别及特性，确定合适的钢钎4的间距r
ij
及钢钎根数，将钢钎4安装到固定装置3的安装部8上，然后将整个装置安装到凿岩机的动力臂5上；步骤（2）根据隧道开挖轮廓线，计算出每次开凿时中间钢钎4所处的点位坐标以及固定装置3的安装部8的纵轴方向与水平面的夹角β，夹角β的取值为0
°
~90
°
；步骤（3）确定第一个开凿点的位置，通过调整凿岩机的动力臂5，以及控制装置上的转向装置，使开凿裂缝与水平面的夹角满足设计要求；步骤（4）启动冲击装置1，使钢钎4在岩壁上开始开凿裂缝；同时使喷水孔17开始喷水；步骤（5）待第一个开凿点的贯通裂缝形成后，将控制设备移动到下一个开凿点进行裂缝的开凿，直到在隧道轮廓线上的开凿裂缝满足爆破施工的要求为止。
[0015]下面结合附图进一本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.用于防止隧道超挖的设备，包括冲击装置（1）、转向装置（2）、固定装置（3）、钢钎（4）四部分，其特征在于冲击装置（1）的一端与凿岩机的动力臂（5）连在一起，冲击装置（1）另一端则与转向装置（2）连接在一起；转向装置（2）的一端与冲击装置（1）连接在一起，另一端与固定装置（3）连接在一起；固定装置（3）由中轴（6）、斜撑（7）、安装部（8）组成，安装部（8）的前表面（9）有一能安装钢钎（4）的排槽口（10），在安装部（8）的侧面（11）开设有一排开孔（12），将螺杆（13）插过开孔（12）将钢钎（4）固定住。2.根据权利要求1所述的用于防止隧道超挖的设备，其特征在于钢钎（4）的杆部（14）的横断面为圆形，端部（15）为尖端形，端部（15）的横断面为一个方向扁、另一个方向尖的菱形；钢钎（4）的杆部（14）有一固定孔（16），固定孔（16）的轴向与端部（15）的菱形较尖的方向垂直，螺杆（13）穿过固定孔（16）将钢钎（4）与安装部（8）固定在一起。3.根据权利要求1所述的用于防止隧道超挖的设备，其特征在于固定装置（3）的安装部（8）的前表面（9）设有喷水孔（17）；前表面（9）上的槽口（10）的第一直径（d1）比钢钎（4）的杆部（14）的第二直径（d2）大1~2mm；槽口之间的距离（r1）取槽口第一直径（d1）的1.5~2.0倍。4.根据权利要求1所述的用于防止隧道超挖的设备，其特征在于钢钎（4）的端部（15）的菱形较尖的方向平行于固定装置（3）的安装部（8）的纵轴方向安置，在固定装置（3）的安装部（8）的纵向中部安置长度最长的钢钎（...

【专利技术属性】
技术研发人员：李旦合，唐先习，陈兵章，杨盼盼，袁丽敏，王文远，梁林，唐先周，史涛宁，连正国，
申请(专利权)人：兰州理工大学，
类型：发明
国别省市：