一种超大隧道大断面掌子面稳定性判别方法技术

本发明专利技术公开了一种超大隧道大断面掌子面稳定性判别方法，涉及到隧道工程技术领域，

【技术实现步骤摘要】
一种超大隧道大断面掌子面稳定性判别方法


[0001]本专利技术涉及隧道工程
，特别涉及一种超大隧道大断面掌子面稳定性判别方法
。

技术介绍

[0002]隧道工程本质上是一项地质工程，在隧道的修建过程中，会遇到各种不同的地层环境，同时在掘进过程中也不可避免面临各种地质灾害，常常导致隧道掌子面出现坍塌
、
掉块
、
落石等灾害；另一方面，对掌子面前方围岩的不确定性和变异性也会对隧道开挖产生影响
。
这些直接危及施工人员的人身安全
。
[0003]在对隧道大断面掌子面稳定性判别过程中，常使用地质雷达进行全面扫描，但是由于隧道大断面掌子面高度较高，人工扫描难以实现，所以常将地质雷达通过夹持机构安装在全电脑三臂凿岩台车机械臂或挖掘机上，通过全电脑三臂凿岩台车机械臂或挖掘机带动地质雷达进行扫描，所以亟需设计一种夹持机构，以实现对地质雷达的便捷安装
、
拆卸，针对上述问题，故而提出一种超大隧道大断面掌子面稳定性判别方法
。

技术实现思路

[0004]本申请的目的在于提供一种超大隧道大断面掌子面稳定性判别方法，以解决超大隧道端面掌子面稳定性判别，确保大隧道断面掌子面施工安全的问题
。
[0005]为实现上述目的，本申请提供如下技术方案：一种超大隧道大断面掌子面稳定性判别方法，该方法包括：
[0006]S1、
综合地质预报；为保证隧道开挖的安全性和全周期掌子面稳定性判识的需要，首先在每进尺开挖前进行掌子面超前地质预报，首先通过夹持机构将地质雷达安装于全电脑三臂凿岩台车机械臂或挖掘机上，实现全部位地质雷达扫描，即多测线地质雷达扫描技术，其扫描原理为“横向两条线，竖向一条线，环向一条线”，采用多测线地质雷达扫描技术，形成全区域地质雷达预报成果，作为全周期掌子面稳定性判识第一阶段；
[0007]S2、
三臂凿岩台车地质分析：采用全电脑三臂凿岩台车钻孔智能化地质分析技术，用于分析掌子面围岩等级；
[0008]S3、
三维轮廓扫描：采用三维轮廓扫描技术，通过
Z3D On
‑
site
现场快速应用和
Z3D Web
成果交互平台的组合，处理三维激光扫描仪采集的海量隧道点云数据，实现隧道掌子面开挖爆破和初期支护施作的自动识别，主要包括对隧道爆破和支护施作2个环节的三维轮廓扫描，一方面可以对爆破后掌子面稳定性进行初步评价，另一方面可以对钢拱架
(
钢筋
)
施工质量做出准确评判；
[0009]S4、
现场监控量测：通过长期监测隧道掌子面拱顶及拱脚下沉和水平位移以分析掌子面开挖支护后围岩变形的趋势，对掌子面稳定性进行长期判识
。
[0010]优选的，所述
S1
的操作步骤为：
[0011]步骤一
、
布置测线：通过分区分块的方式布置测线，各测线的扫描结果可相互补
充
、
相互印证；
[0012]步骤二
、
扫描：地质雷达扫描仪需密贴围岩连续扫描；
[0013]步骤三
、
数据处理：分部分块分析扫描结果，以主测线结果为主，辅测线结果为辅；
[0014]步骤四
、
结果验证：开挖揭示围岩后，验证扫描结果，进一步调整测线布置及主
、
辅测线的权重
。
[0015]优选的，所述
S2
的操作步骤为：
[0016]步骤一
、
自动精准定位：将设计参数录入台车电脑，台车通过
3D
扫描仪对隧道拱墙上的已知点的识别，即可计算出台车相对于隧道的位置，进而得知炮孔位置参数；
[0017]步骤一
、
超前地质预报：超前地质分析采用随钻测量技术，并对随钻测量参数进行分析，得到掌子面前方的地质情况，并生成掌子面地质云图；
[0018]步骤一
、
隧道轮廓扫描：使用
3D
扫描仪，对隧道轮廓进行扫描，行车轮廓点云，并生成隧道轮廓周向展开模型
。
[0019]优选的，所述夹持机构包括安装块
、
安装套，所述安装块的侧部开设有放置槽，所述安装块内开设有回形腔，所述回形腔的相对内壁均转动安装有螺杆导套，所述回形腔的相对内壁共同转动安装有两个第一双向丝杆，两个所述第一双向丝杆与两个所述螺杆导套之间均通过第一传动组件相连接，所述安装块的侧部设置有驱动电机，所述驱动电机的输出轴与其中一个所述螺杆导套的端部相连接，两个所述螺杆导套的另一端均延伸至所述放置槽内并设置有横向夹持组件，所述放置槽的相对内壁均开设有两个滑孔，两个所述滑孔分别延伸至所述安装块外，八个所述滑孔内分别设置有两个竖向夹持组件，所述安装块的侧部开设有螺纹槽，所述安装套的侧部开设有螺纹孔，所述螺纹槽与所述螺纹孔内共同安装有螺栓，所述安装块内开设有传动腔，所述传动腔内通过第二传动组件螺纹安装有四个滑板，所述传动腔的侧部内壁开设有四个矩形孔，四个所述滑板分别滑动安装于四个所述矩形孔内，四个所述滑板的侧部均固定安装固定轴，四个所述固定轴的侧部均固定安装有弧形夹板；所述第一传动组件包括两个第一齿轮
、
第二齿轮，两个所述第一齿轮分别固定套接于两个所述第一双向丝杆上，所述第二齿轮固定套接于所述螺杆导套上，两个所述第一齿轮与所述第二齿轮上共同啮合安装有链条；所述横向夹持组件包括螺杆，所述螺杆螺纹安装于所述螺杆导套内，所述螺杆的端部固定安装有横向夹板，所述横向夹板的侧部设置有限位单元
。
[0020]优选的，所述限位单元包括伸缩杆，所述伸缩杆的一端固定安装于所述横向夹板的侧部，所述伸缩杆的另一端固定安装于所述放置槽的侧部内壁上
。
[0021]优选的，所述竖向夹持组件包括两个方形套筒
、
两个矩形板，两个所述方形套筒分别滑动安装于其中四个所述滑孔内，两个所述方形套筒的顶部共同安装有连接板，两个所述方形套筒内均滑动安装有方形柱，两个所述方形柱的顶部均设置有压缩单元，两个所述方形柱的底部共同安装有竖向夹板，两个所述矩形板均螺纹安装于所述第一双向丝杆上，两个所述矩形板的顶端均转动安装有两个连杆，四个所述连杆的另一端分别转动安装于所述连接板的两侧部上
。
[0022]优选的，所述压缩单元包括压缩弹簧，所述压缩弹簧的一端固定安装于所述方形柱的顶部，所述压缩弹簧的另一端固定安装于所述方形套筒的顶部内壁上
。
[0023]优选的，所述竖向夹板与所述横向夹板的侧部均设置有防滑垫
。
[0024]优选的，所述第二传动组件包括第二双向丝杆
、
第三双向丝杆，所述第二双向丝杆的两端分别转动安装于所述传动腔的相对内壁上，所述第二双向丝杆上固定套接有涡轮，所述第三双向丝杆本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.
一种超大隧道大断面掌子面稳定性判别方法，其特征在于，该方法包括：
S1、
综合地质预报；为保证隧道开挖的安全性和全周期掌子面稳定性判识的需要，首先在每进尺开挖前进行掌子面超前地质预报，首先通过夹持机构将地质雷达安装于全电脑三臂凿岩台车机械臂或挖掘机上，实现全部位地质雷达扫描，即多测线地质雷达扫描技术，其扫描原理为“横向两条线，竖向一条线，环向一条线”，采用多测线地质雷达扫描技术，形成全区域地质雷达预报成果，作为全周期掌子面稳定性判识第一阶段；
S2、
三臂凿岩台车地质分析：采用全电脑三臂凿岩台车钻孔智能化地质分析技术，用于分析掌子面围岩等级；
S3、
三维轮廓扫描：采用三维轮廓扫描技术，通过
Z3D On
‑
site
现场快速应用和
Z3D Web
成果交互平台的组合，处理三维激光扫描仪采集的海量隧道点云数据，实现隧道掌子面开挖爆破和初期支护施作的自动识别，主要包括对隧道爆破和支护施作2个环节的三维轮廓扫描，一方面可以对爆破后掌子面稳定性进行初步评价，另一方面可以对钢拱架
(
钢筋
)
施工质量做出准确评判；
S4、
现场监控量测：通过长期监测隧道掌子面拱顶及拱脚下沉和水平位移以分析掌子面开挖支护后围岩变形的趋势，对掌子面稳定性进行长期判识
。2.
根据权利要求1所述的一种超大隧道大断面掌子面稳定性判别方法，其特征在于：所述
S1
的操作步骤为：步骤一
、
布置测线：通过分区分块的方式布置测线，各测线的扫描结果可相互补充
、
相互印证；步骤二
、
扫描：地质雷达扫描仪需密贴围岩连续扫描；步骤三
、
数据处理：分部分块分析扫描结果，以主测线结果为主，辅测线结果为辅；步骤四
、
结果验证：开挖揭示围岩后，验证扫描结果，进一步调整测线布置及主
、
辅测线的权重
。3.
根据权利要求1所述的一种超大隧道大断面掌子面稳定性判别方法，其特征在于：所述
S2
的操作步骤为：步骤一
、
自动精准定位：将设计参数录入台车电脑，台车通过
3D
扫描仪对隧道拱墙上的已知点的识别，即可计算出台车相对于隧道的位置，进而得知炮孔位置参数；步骤一
、
超前地质预报：超前地质分析采用随钻测量技术，并对随钻测量参数进行分析，得到掌子面前方的地质情况，并生成掌子面地质云图；步骤一
、
隧道轮廓扫描：使用
3D
扫描仪，对隧道轮廓进行扫描，行车轮廓点云，并生成隧道轮廓周向展开模型
。4.
根据权利要求1所述的一种超大隧道大断面掌子面稳定性判别方法，其特征在于：所述夹持机构包括安装块
(1)、
安装套
(18)
，所述安装块
(1)
的侧部开设有放置槽，所述安装块
(1)
内开设有回形腔，所述回形腔的相对内壁均转动安装有螺杆导套
(3)
，所述回形腔的相对内壁共同转动安装有两个第一双向丝杆
(2)
，两个所述第一双向丝杆
(2)
与两个所述螺杆导套
(3)
之间均通过第一传动组件相连接，所述安装块
(1)
的侧部设置有驱动电机
(7)
，所述驱动电机
(7)
的输出轴与其中一个所述螺杆导套
(3)
的端部相连接，两个所述螺杆导套
(3)
的另一端均延伸至所述放置槽内并设置有横向夹持组件，所述放置槽的相对内壁均开设有两个滑孔，两个所述滑孔分别延伸至所述安装块
(1)
外，八个所述滑孔内分别设置有两个竖
向夹持组件，所述安装块
(1)
的侧部开设有螺纹槽，所述安装套
(18)
的侧部开设有螺纹孔，所述螺纹槽与所述螺纹孔内共同安装有螺栓
(19)
，所述安装块
(1)
内开设有传动腔，所述传动腔内通过第二传动组件螺纹安装有四个滑板
(24)
，所述传动腔的侧部内壁开设有四个矩形孔，四个所述滑板
(24)
分别滑动安装于四个所述矩形孔内，四个所述滑板
(24)<...

【专利技术属性】
技术研发人员：余国红，刘敏，黄哲学，王伟，冯婧杰，
申请(专利权)人：中铁十一局集团有限公司中铁十一局集团第四工程有限公司，
类型：发明
国别省市：