[發(fā)明專利]鉆爆施工經(jīng)濟(jì)最小超挖方法及其激光精確指向裝置

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 201710691402.4
• 申請日: 2017-08-14
• 公開（公告）號: CN107529583A
• 公開（公告）日: 2018-01-02
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 何本才;蘇艾麗;尹宏磊
• 申請（專利權(quán)）人: 北京國巖華北技術(shù)檢測有限公司
• 主分類號: E21D9/00
• 分類號: E21D9/00;E21B47/02;E21F17/00
• 代理公司: 北京申翔知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司11214
• 代理人: 趙夢雯,艾晶

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明主要應(yīng)用于水利、水電、交通、鐵道、礦山、市政、地鐵直線型隧道鉆爆施工。

背景技術(shù)

直線型隧道鉆爆施工是水利、水電、交通、鐵道、礦山、市政、地鐵直線型隧道鉆爆施工普遍采用的施工方式，特別是小洞徑與特大洞徑的情況、長度不夠TBM經(jīng)濟(jì)長度的情況、圍巖復(fù)雜情況、以及隧道出渣需要石料資源化利用情況下(石料資源化是TBM做不到的，大多數(shù)情況下全粉碎了)，則更多的被采用。超挖過大二襯混凝土回填量大，超挖過小機(jī)具沒有足夠的空間妨礙順利鉆孔爆破作業(yè)，所以要合理確定最小超挖并精確控制，保證生產(chǎn)效率，節(jié)約混凝土襯砌超挖回填量；有關(guān)施工技術(shù)規(guī)范，以及合同規(guī)定超挖平均不容許大于超挖15cm，而欠挖是工程質(zhì)量絕不容許的。

在直線型隧道鉆爆施工中如何對邊孔開孔與鉆孔過程的鉆桿精確指向、實(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)超挖從而實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)最小超挖，是目前施工中亟待解決的問題。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明所解決的技術(shù)問題即在提供一種實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)最小超挖的鉆爆施工激光精確指向方法及其激光指向裝置。

本發(fā)明所采用的技術(shù)手段如下。

一種鉆爆施工經(jīng)濟(jì)最小超挖方法，包含0超挖放樣開孔、0超挖線尋線指向，以實(shí)現(xiàn)掌子面c超挖，包含如下開孔步驟：

(1)放樣0超挖開孔點(diǎn)并選擇0超挖線尋線起點(diǎn)：在掌子面上，測量放樣確定0超挖鉆孔開孔點(diǎn)，選緊鄰該鉆孔開孔點(diǎn)旁邊的任一0超挖點(diǎn)作為0超挖線尋線起點(diǎn)；

(2)0超挖線尋線：激光指向裝置尾端頂在0超挖尋線起點(diǎn)，激光指向頭在平行與垂直于隧道壁面方向調(diào)整尋向，直至激光與隧道平行，或射向機(jī)頭后方最遠(yuǎn)端并緊貼隧道壁，此時的激光線指示即為0超挖線；

(3)鉆孔開孔指向

鉆頭頂著開孔點(diǎn)，移動機(jī)位使鉆機(jī)鉆桿軸線相對激光指示的0超挖線向隧道軸線方向偏移，開孔距比對點(diǎn)偏移量P通過以下公式計(jì)算獲得：

P/K＝c/J式1

K為開孔距，即開孔點(diǎn)到鉆機(jī)軸線上偏移比對點(diǎn)距離在隧道軸線上投影長度，c為機(jī)具機(jī)位決定的預(yù)定掌子面最小超挖量，J為新掌子面進(jìn)尺長度，按該偏移量P移動機(jī)位即完成精確開孔指向。

此外，還包含一種鉆爆施工經(jīng)濟(jì)最小超挖方法，其包含0超挖放樣開孔、δ等欠挖線尋線指向，以實(shí)現(xiàn)掌子面c超挖，掌子面超挖不夠或產(chǎn)生欠挖但不影響鉆孔0超挖放樣開孔鉆孔時，包含如下開孔步驟：

(1)等欠挖線尋線

掌子面上測量放樣0超挖鉆孔開孔點(diǎn)、等欠挖線尋線起點(diǎn)，激光指向裝置的激光線自掌子面欠挖點(diǎn)指向隧道后方尋線，切貼于最大欠挖處且平行/緊貼的射向機(jī)頭后方的隧道壁，此時激光線為等欠挖線，該等欠挖線與隧道軸線平行；

(2)鉆孔開孔指向

欠挖不影響鉆機(jī)鉆孔開孔作業(yè)，鉆孔開孔時，鉆機(jī)鉆頭頂著開孔點(diǎn)，鉆桿軸線上的開孔距比對點(diǎn)相對等欠挖線向隧道軸線方垂直偏移量P'通過以下公式計(jì)算獲得：

P'＝K/J×c－δ 式2

K為開孔距，即開孔點(diǎn)到鉆機(jī)軸線與激光指示線比對點(diǎn)連線的隧道軸向投影長度，c為機(jī)具機(jī)位決定的預(yù)定掌子面最小超挖量，δ為等欠挖線尋線的等欠挖值，J為新掌子面進(jìn)尺長度，按上述偏移量P'進(jìn)行鉆孔開孔指向。

此外，還包含一種鉆爆施工經(jīng)濟(jì)最小超挖方法，其包含QF欠挖放樣開孔、δ等欠挖線尋線指向，實(shí)現(xiàn)掌子面c超挖，掌子面與實(shí)際洞壁超挖不夠或產(chǎn)生欠挖，影響0超挖邊孔放樣與開孔鉆孔作業(yè)，并影響0超挖線尋線，則采用開孔QF欠挖放樣、δ等欠挖線尋線，包含如下開孔步驟：

(1)等欠挖線尋線

確定尋線后視最大欠挖量，使δ等欠挖尋線，等欠挖量δ>該最大欠挖量，激光指向裝置的激光線低于或切貼于最大欠挖量處且平行/緊貼的射向機(jī)頭后方的隧道壁，此時激光線為等欠挖線，該等欠挖線與隧道軸線平行；

(2)鉆孔開孔指向

根據(jù)實(shí)際情況確定欠挖放樣量QF取值，其范圍在機(jī)具可補(bǔ)刨厚度之內(nèi)；

欠挖影響掌子面邊孔0超挖開孔放樣，并影響0超挖線尋線指向作業(yè)，鉆機(jī)鉆頭頂著欠挖放樣QF點(diǎn)，鉆桿軸線在開孔距比對點(diǎn)相對等欠挖線向隧道軸線方向上的垂直偏移量P”通過以下公式計(jì)算獲得

(c+QF)/(P”+δ－QF)＝J/K式3

QF為欠挖放樣量，即掌子面開孔點(diǎn)與設(shè)計(jì)隧道壁的距離，K為開孔距，δ為等欠挖線尋線的等欠挖值，c為機(jī)具機(jī)位決定的預(yù)定掌子面最小超挖量，J為新掌子面進(jìn)尺長度，確定上述偏移量P”之后進(jìn)行鉆孔開孔指向。