CN108871120B - 一种隧道掘进用的周边光爆孔防堵塞护孔装置及其方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提出了一种隧道掘进用的周边光爆孔防堵塞护孔装置，包括若干个串联组，每一所述串联组均包括两个自锁栓塞和若干个随动栓塞，若干所述随动栓塞设置于两所述自锁栓塞之间，相邻两所述随动栓塞之间以及相邻所述自锁栓塞与随动栓塞均通过弹性元件串联。本发明能够实现局部自锁，方便可靠，降低人工堵塞炮孔的劳力强度、减少施工时间、提高工作效率，器材可循环重复使用，降低生产成本。
Description
技术领域
本发明属于隧道施工技术领域，尤其涉及一种大断面隧道预留光爆层的周边光爆孔防堵塞的护孔装置及其方法。
背景技术
隧道开挖中采用光面爆破技术，既可节约成本、加快进度，又容易保证施工安全和所开挖的隧道轮廓光滑平整，目前已被广泛应用于国内外的各种类型的岩体隧道施工中。其中预留光爆层的全断面一次开挖技术是近些年新兴的一项光面控制爆破技术，它在控制超欠挖、增强光面效果等方面比传统光面爆破具有更为显著的优势，逐渐在国内重大隧道项目中采用。
这种预留光爆层的爆破方法在隧道施工中却存在一定的工序影响，即传统光爆法中全断面一次性打好孔(包括掏槽孔、辅助孔及周边光爆孔)，然后就可以装药爆破了，而该种方法因为需要提前预留了一个进尺长度的光爆层，用凿岩台车打完所有设计的炮孔后，因隧道暴露面积增大，从安全的角度考虑，需要在装药前对前一循环所爆下的断面进行喷浆支护和立支架作业。
但是这种喷浆支护作业常常会把所喷的混凝土浆喷溅到预留光爆层的周边孔孔口，凝固后堵塞炮孔，非常难以处理，直接影响到后续的装药爆破作业。因此需要对预留光爆层的周边孔进行提前的防堵塞处理，以往现场实际操作中常采用纸张、布或软木棒逐一对炮孔进行提前封堵，再进行喷浆作业，然后在后续的装药时再掏出封堵物。
对于大断面隧道，周边光爆孔数量很多(数十个计)，这种防堵塞方式较为耗时，并且封堵材料基本为一次性使用，浪费严重。因此，本发明提出采用一种可循环使用的、方便快捷的防堵塞护孔装置。
发明内容
本发明提出一种隧道掘进用的周边光爆孔防堵塞护孔装置，能够实现局部自锁，方便可靠，降低人工堵塞炮孔的劳力强度、减少施工时间、提高工作效率，器材可循环重复使用，降低生产成本。
本发明的一种技术方案是这样实现的：一种隧道掘进用的周边光爆孔防堵塞护孔装置，包括若干个串联组，每一所述串联组均包括两个自锁栓塞和若干个随动栓塞，若干所述随动栓塞设置于两所述自锁栓塞之间，相邻两所述随动栓塞之间以及相邻所述自锁栓塞与随动栓塞均通过弹性元件串联。
作为一种优选的技术方案，所述自锁栓塞包括垂直设置且通过螺纹方式安装在一起的旋转盖板和导向杆，所述导向杆上套设有与炮孔凹槽相配合的橡胶环，所述旋转盖板的两端分别设有一用于连接弹性元件的拉环。
作为一种优选的技术方案，所述导向杆为外部设有螺纹的实心圆柱体，所述导向杆的一端为锥形；所述旋转盖板包括设有内螺纹的连接柱和盖板本体，所述连接柱的外径小于炮孔内径；所述导向杆的外周面设有导向杆环形凹槽，所述导向杆环形凹槽内套设有一橡胶环，所述橡胶环外径与炮孔直径相同。
作为一种优选的技术方案，所述旋转盖板和导向杆均为硬质塑料。
作为一种优选的技术方案，所述随动栓塞包括固定设置为一体的随动盖板和随动杆体，所述随动盖板的两端分别设有一用于连接弹性元件的拉环，所述随动杆体的端部为锥形，所述随动杆体的外周面开设有两个随动杆体环形凹槽，两所述随动杆体环形凹槽上分别套设有由柔性材料制成的翼型O形圈，所述翼型O形圈为下宽上窄，下部紧紧卡在“随动杆体环形凹槽内。
作为一种优选的技术方案，所述随动栓塞为硬质塑料。
作为一种优选的技术方案，所述弹性元件为带钩拉簧。
本发明的一种技术方案是这样实现的：一种隧道掘进用的周边光爆孔防堵塞护孔方法，具体包括以下步骤：
S1、炮孔初定分组：根据操作便利性原则，将所有51个周边孔分成若干组，每组由相临的若干个炮孔组成；
S2、器件串联成组：选择其中的某一组，假设炮孔个数为n，则从工具箱中挑选2个自锁栓塞，(n-2)个随动栓塞2和(n-1)根联接弹簧，按图1方式将这些器件串联成组；
S3、安装旋转自锁栓塞和随动栓塞：先将两个自锁栓塞分别插入本炮孔组的首个和末个炮孔中，顺时针旋转使它们能牢固锁紧于炮孔中。然后将其它随动栓塞依次插入中间各孔，由于随动栓塞上设置有橡胶卡环，所以随动栓塞也能稳定于各孔中；这样就完成了该组炮孔的保护性堵塞；
S4、进行其余分组堵孔：按上述相同工序，将预留光爆层上的其余分组炮孔也进行保护性堵塞，这样整个断面预留光爆层上的炮孔均实现了良好的保护性堵塞；
S5、喷浆支护作业后拆除回收：随后就可以对掌子面附近上一爆破循环暴露的隧道进行喷浆支护作业，由于预留光爆层上的炮孔均实现了良好的保护性堵塞，所以喷浆支护作业产生的混凝土浆不会飞溅到炮孔中去了。爆破作业装药前，由现场工人进行器件的拆除回收；方法是对于每组两端自锁栓塞，用手按住逆时针旋松即可拔出，其余随动栓塞握住头部，稍微用力即可拔出；串联组拔出后，拆解开来，分类收于工具箱中，以备下次再次使用；
S6、装药爆破作业：最后按正常设计施工方案进行装药、连接起爆网络，进行爆破作业。采用了上述技术方案，本发明的有益效果为：相对现有技术中使用的防堵塞方式所存在的效率低、效果差、材料一次性使用的情况，提供了一种能够实现局部自锁，方便可靠、可循环使用的防堵塞装置；且通过将该串联成组的防堵塞护孔装置应用于预留光爆层的大断面隧道的防周边孔堵塞，实现方便快捷、高效可靠的防炮孔堵塞效果，降低人工堵塞炮孔的劳力强度、减少施工时间、提高工作效率，器材可循环重复使用，降低生产成本。据现场实际测定，与用传统方法比较，使用本发明的串联成组的防堵塞装置进行护孔时，工作效率提高约160％，爆破效果明显增强。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明的结构示意图；
图2本发明自锁栓塞的结构示意图；
图3为本发明随动栓塞的结构示意图；
图4为本发明防堵塞的操作示意图。
其中：1、自锁栓塞；2、随动栓塞；3、带钩拉簧；4、旋转盖板；5、导向杆；6、橡胶环；7、连接柱；8、盖板本体；9、翼型O形圈；10、随动盖板；11、随动杆体；12拉环。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
如图1-4所示，一种隧道掘进用的周边光爆孔防堵塞护孔装置，包括若干个串联组，每一所述串联组均包括两个自锁栓塞1和若干个随动栓塞2，若干所述随动栓塞2设置于两所述自锁栓塞1之间，相邻两所述随动栓塞2之间以及相邻所述自锁栓塞1与随动栓塞2均通过弹性元件串联。上述的弹性元件为带钩拉簧3。材质为不锈钢，直径为10mm，最大拉伸长度0.8m。主要功能为将自锁栓塞1和随动栓塞2联接成组，便于安装使用，提高堵孔效率。
本实施例中，自锁栓塞1包括垂直设置且通过螺纹方式安装在一起的旋转盖板4和导向杆5，所述旋转盖板4的两端分别设有一用于连接弹性元件的拉环12。导向杆5为外部设有螺纹的实心圆柱体，所述导向杆5的一端为锥形；所述旋转盖板4包括设有内螺纹的连接柱7和盖板本体8，所述连接柱7的外径小于炮孔内径；所述导向杆5的外周面设有导向杆环形凹槽(图中未标出)，所述导向杆环形凹槽(图中未标出)内套设有一橡胶环6，所述橡胶环6外径与炮孔直径相同。旋转盖板4和导向杆5均为硬质塑料。
本实施例中，随动栓塞2包括固定设置为一体的随动盖板10和随动杆体11，所述随动盖板10的两端分别设有一用于连接弹性元件的拉环12，所述随动杆体11的端部为锥形，所述随动杆体11的外周面开设有两个随动杆体环形凹槽(图中未标出)，两所述随动杆体环形凹槽(图中未标出)上分别套设有由柔性材料制成的翼型O形圈9，所述翼型O形圈9为下宽上窄，下部紧紧卡在随动杆体环形凹槽内。上缘顶端在自由状态下为直立伸展状，伸展的最大外径大于炮孔内径，插入炮孔时该翼型O形圈13的柔性翼会向相反方向倾倒，并与炮孔内壁紧密接触，起到支撑和加大摩擦的作用。同样，将其向外拉时，其柔性翼则会向另一方向倾倒，并与炮孔内壁接触磨擦，操作者只需稍加用力，克服其摩擦力，即可将其从炮孔中拉出。随动栓塞2为硬质塑料。
上述串联成组的防堵塞装置的应用，隧道周边光爆孔施工完毕后，现场工人在喷浆作业前使用该装置进行分段堵孔操作。
操作时根据不同作业人员的身高、臂长、作业习惯不同，每次堵炮孔的个数可不同，如某各作业人员在地面操作，一次堵6个孔较为便利，则可将这6个孔设为一组，具体步骤如下：首先他只需要在两端选用由两个自锁栓塞1、中间用四个随动栓塞2，用五根两端带钩拉簧3串成一组即可组成一个防堵塞护孔装置；
然后先把两个自锁栓塞1分别插入起止孔中，并通过顺时针旋转锁紧在孔里；其后将其余四个随动栓塞2按自然顺序插入中间的四个孔即可；
这样，就实现了该组光爆孔的防堵塞操作。同样，隧道的其余周边光爆孔也按此方法分组操作，每组炮孔数量不同，只需改变随动栓塞2和联接弹簧的个数即可。待所有周边孔均保护好后，即可进行喷浆支护作业。
在装药前，人员只需将每组中两端用于固定的自锁栓塞1按逆时针旋松拔出即可，其余随动栓塞2也可依次从孔中拔出，收于收纳盒中，下次再循环使用。
实施例2
将本发明的周边孔防堵塞串联组护孔装置进行大断面隧道预留光爆层周边孔的保护性堵塞，在新疆G575线巴哈公路土建项目东天山特长隧道钻爆法掘进施工进行应用。
如在隧道左洞桩号K20+306处，首先按设计图纸在掌子面上前一工序预留的光爆层上利用三臂凿岩台车施工完周边光爆孔，炮孔深度约4m，直径约40mm，周边孔数量为51个。周边孔保护性堵塞具体包括以下步骤：
炮孔初定分组：根据操作便利性原则，将所有51个周边孔分成若干组，每组由相临的若干个炮孔组成；
器件串联成组：选择其中的某一组，假设炮孔个数为n，则从工具箱中挑选2个自锁栓塞1，(n-2)个随动栓塞2和(n-1)根联接弹簧，按图1方式将这些器件串联成组；
安装旋转自锁栓塞1和随动栓塞2：先将两个自锁栓塞1分别插入本炮孔组的首个和末个炮孔中，顺时针旋转使它们能牢固锁紧于炮孔中。然后将其它随动栓塞2依次插入中间各孔，由于随动栓塞2上设置有橡胶卡环，所以随动栓塞2也能稳定于各孔中。这样就完成了该组炮孔的保护性堵塞；
进行其余分组堵孔：按上述相同工序，将预留光爆层上的其余分组炮孔也进行保护性堵塞。这样整个断面预留光爆层上的炮孔均实现了良好的保护性堵塞；
喷浆支护作业后拆除回收：随后就可以对掌子面附近上一爆破循环暴露的隧道进行喷浆支护作业了。由于预留光爆层上的炮孔均实现了良好的保护性堵塞，所以喷浆支护作业产生的混凝土浆不会飞溅到炮孔中去了。爆破作业装药前，由现场工人进行器件的拆除回收。方法是：对于每组两端自锁栓塞1，用手按住逆时针旋松即可拔出，其余随动栓塞2握住头部，稍微用力即可拔出。串联组拔出后，拆解开来，分类收于工具箱中，以备下次再次使用；
装药、爆破作业：最后按正常设计施工方案进行装药、连接起爆网络，进行爆破作业。
为证明本发明的效果，我们进行了下述效果比对试验：
第一种方案采用传统的纸张、软布作为炮孔填堵护孔材料；
第二种方案为本发明护孔方式。
检测结果表明：采用第一种方案，保护性堵塞51个周边孔耗时55分钟，采用第二种方案保护性堵塞51个周边孔耗时21分钟，工作效率提高160％；第一种方案的堵塞材料使用后无法重复使用，全部废弃，第一种方案的堵塞器材全部完好回收，可循环使用，并且第二种方案施工现场无随意丢弃的堵塞材料，工作面干净整洁。总之，与传统方式比较本发明具有明显的综合效益。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (7)
1.一种隧道掘进用的周边光爆孔防堵塞护孔方法，其特征在于，包括若干个串联组，每一所述串联组均包括两个自锁栓塞和若干个随动栓塞，若干所述随动栓塞设置于两所述自锁栓塞之间，相邻两所述随动栓塞之间以及相邻所述自锁栓塞与随动栓塞均通过弹性元件串联；具体包括以下步骤：
S1、炮孔初定分组：根据操作便利性原则，将所有51个周边孔分成若干组，每组由相邻的若干个炮孔组成；
S2、器件串联成组：选择其中的某一组，假设炮孔个数为n，则从工具箱中挑选2个自锁栓塞，(n-2)个随动栓塞2和(n-1)根弹性元件，将这些器件串联成组；
S3、安装旋转自锁栓塞和随动栓塞：先将两个自锁栓塞分别插入本炮孔组的首个和末个炮孔中，顺时针旋转使它们能牢固锁紧于炮孔中；然后将其它随动栓塞依次插入中间各孔，由于随动栓塞上设置有橡胶卡环，所以随动栓塞也能稳定于各孔中；这样就完成了该组炮孔的保护性堵塞；
S4、进行其余分组堵孔：按S1-S3相同工序，将预留光爆层上的其余分组炮孔也进行保护性堵塞，这样整个断面预留光爆层上的炮孔均实现了良好的保护性堵塞；
S5、喷浆支护作业后拆除回收：随后对掌子面附近上一爆破循环暴露的隧道进行喷浆支护作业，由于预留光爆层上的炮孔均实现了良好的保护性堵塞，所以喷浆支护作业产生的混凝土浆不会飞溅到炮孔中去了；爆破作业装药前，由现场工人进行器件的拆除回收；方法是对于每组两端自锁栓塞，用手按住逆时针旋松即可拔出，其余随动栓塞握住头部，用力即可拔出；串联组拔出后，拆解开来，分类收于工具箱中，以备下次再次使用；
S6、装药爆破作业：最后按正常设计施工方案进行装药、连接起爆网络，进行爆破作业。
2.如权利要求1所述的一种隧道掘进用的周边光爆孔防堵塞护孔方法，其特征在于，所述自锁栓塞包括垂直设置且通过螺纹方式安装在一起的旋转盖板和导向杆，所述旋转盖板的两端分别设有一用于连接弹性元件的拉环。
3.如权利要求2所述的一种隧道掘进用的周边光爆孔防堵塞护孔方法，其特征在于，所述导向杆为外部设有螺纹的实心圆柱体，所述导向杆的一端为锥形；所述旋转盖板包括设有内螺纹的连接柱和盖板本体，所述连接柱的外径小于炮孔内径；所述导向杆的外周面设有导向杆环形凹槽，所述导向杆环形凹槽内套设有一橡胶环，所述橡胶环外径与炮孔直径相同。
4.如权利要求2所述的一种隧道掘进用的周边光爆孔防堵塞护孔方法，其特征在于，所述旋转盖板和导向杆均为硬质塑料。
5.如权利要求1所述的一种隧道掘进用的周边光爆孔防堵塞护孔方法，其特征在于，所述随动栓塞包括固定设置为一体的随动盖板和随动杆体，所述随动盖板的两端分别设有一用于连接弹性元件的拉环，所述随动杆体的端部为锥形，所述随动杆体的外周面开设有两个随动杆体环形凹槽，两所述随动杆体环形凹槽上分别套设有由柔性材料制成的翼型O形圈，所述翼型O形圈为下宽上窄，下部紧紧卡在随动杆体环形凹槽内。
6.如权利要求5所述的一种隧道掘进用的周边光爆孔防堵塞护孔方法，其特征在于，所述随动栓塞为硬质塑料。
7.根据权利要求1所述的一种隧道掘进用的周边光爆孔防堵塞护孔方法，其特征在于，所述弹性元件为带钩拉簧。
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