CN110345822B - 隧道周边眼炮孔定位装置和方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种隧道周边眼炮孔定位装置，包括双层弧形滑架，其内设有与隧道掌子面平行的炮孔定位滑槽和第一角度调节滑槽，炮孔定位滑槽和第一角度调节滑槽内设置有可沿其滑动的滑动组件；滑动组件可以调节穿过角度调节孔和定位孔的钻杆的倾斜角度；本发明通过炮孔定位滑板在炮孔定位滑槽上滑动定位周边眼炮孔位置，将第二角度调节滑板在第二角度调节滑槽滑动确定角度调节孔的位置，最终通过角度调节孔和定位孔确定钻杆的倾斜角度，进行钻孔，得到角度符合设计要求的周边眼炮孔，节省周边眼放样时间，增加炮孔倾斜角度的精确性。
Description
【技术领域】
本发明属于隧道施工技术领域，尤其涉及一种隧道周边眼炮孔定位装置和方法。
【背景技术】
在隧道施工过程中，光面爆破是隧道掘进施工质量控制中的一个重要环节。周边眼炮孔位置和角度是影响光面爆破效果的重要因素。目前，周边眼炮孔位置定位主要有两种方法：(1)依靠全站仪进行放样，然后用喷漆进行标识。(2)依靠全站仪对拱顶、拱腰和拱脚处的周边眼进行放样，然后其余周边眼依靠技术人员的经验进行自由钻孔。
然而，第一种方法隧道周边眼炮孔数目较多，放样时间较长，严重影响放样钻孔时间。第二种方法虽然可以节省放样时间，但是周边眼炮孔实际位置、角度与设计位置、角度存在偏差较大，并且每一循环周边眼炮孔的位置和角度都不一样，导致光面爆破效果较差，爆破开挖轮廓面不平整，造成隧道超欠挖现象，影响工期和增加施工成本。
【发明内容】
本发明提供了一种隧道周边眼炮孔定位装置和方法，以在满足施工进度的前提下使隧道周边眼炮孔的位置和角度达到设计要求。
本发明采用以下技术方案：隧道周边眼炮孔定位装置，包括双层弧形滑架，双层弧形滑架内设有与隧道掌子面平行的炮孔定位滑槽和第一角度调节滑槽，炮孔定位滑槽贴近隧道掌子面，第一角度调节滑槽远离隧道掌子面，炮孔定位滑槽和第一角度调节滑槽内设置有可沿其滑动的滑动组件；
滑动组件包括均平行于隧道掌子面的炮孔定位滑板和第一角度调节滑板，炮孔定位滑板上开设有定位孔，第一调节滑板上开设置有可沿其滑动的第二角度调节滑板，第二角度调节滑板上设有角度调节孔，第二调节滑板用于沿第一调节滑板滑动，进而调节穿过角度调节孔和定位孔圆心的直线的倾斜角度，以保证穿过角度调节孔和定位孔的钻杆的倾斜角度。
进一步地，双层弧形滑架包括与隧道掌子面弧度相同、半径不同的两个圆弧板，两个圆弧板共圆心、且通过连接组件可拆卸连接；
炮孔定位滑槽和第一角度调节滑槽均开设于两个圆弧板的相对面上，炮孔定位滑槽和第一角度调节滑槽互相平行、且均由两个圆弧板的一端延伸到另一端。
进一步地，连接组件包括设置在两个圆弧板两端的滑架连接板以及设置在两个圆弧板中部外侧的连接板。
进一步地，炮孔定位滑板为一矩形板，矩形板的两个宽边分别嵌入两个圆弧板上的炮孔定位滑槽。
进一步地，第一角度调节滑板包括一矩形框架，矩形框架的两个宽边分别嵌入两个圆弧板上的第一角度调节滑槽，两个长边上开设有第二角度调节滑槽；
第二角度调节滑槽内设置有第二角度调节滑板，第二角度调节滑板的两个宽边分别嵌入两个第二角度调节滑槽。
进一步地，第二角度调节滑槽上设置有角度刻度线。
进一步地，炮孔定位滑板和第一角度调节滑板的同侧通过连接件固定连接。
进一步地，圆弧板上设置有距离刻度线。
进一步地，定位孔和角度调节孔的直径相等，且均大于钻杆的直径。
本发明的另一种技术方案：隧道周边眼炮孔定位方法，使用上述的隧道周边眼炮孔定位装置，具体包括以下步骤：
在隧道掌子面上标识隧道周边眼炮孔标识点；
将滑动组件安装到炮孔定位滑槽和第一角度调节滑槽上，使滑动组件中炮孔定位滑板上的定位孔的圆心与隧道周边眼炮孔标识点重叠；
调节第一角度调节滑板上的第二角度调节滑板至预设角度值；
将钻杆依次穿过角度调节孔和定位孔进行隧道周边眼炮孔打孔，直至完成隧道周边眼炮孔。
本发明的有益效果是：通过炮孔定位滑板在炮孔定位滑槽滑动定位周边眼炮孔位置，同时按照设计位置将第一角度调节滑板在第一角度调节滑槽上滑动，最后将第二角度调节滑板在第二角度调节滑槽滑动确定角度调节孔的位置，最终通过角度调节孔和定位孔确定钻杆的倾斜角度，进行钻孔，得到角度符合设计要求的周边眼炮孔，可以节省周边眼炮孔的放样时间，增加炮孔倾斜角度的精确性。
【附图说明】
图1为本发明实施例的结构示意图；
图2为本发明实施例中双层弧形滑架端部的结构示意图；
图3为本发明实施例中双层弧形滑架横截面的结构示意图；
图4为本发明实施例中双层弧形滑架连接部的结构示意图；
图5为本发明实施例中第一炮孔定位滑板的结构示意图；
图6为本发明实施例中第一角度调节滑板的结构示意图；
图7为本发明实施例中第一角度调节滑板的另一截面示意图。
其中：1.双层弧形滑架；2.炮孔定位滑槽；3.第一角度调节滑槽；4.炮孔定位滑板；5.第一角度调节滑板；6.连接件；7.距离刻度线；8.第二角度调节滑槽；9.角度刻度线；10.滑架连接板；11.定位孔；12.连接板；13.螺栓孔；14.第二角度调节滑板。
【具体实施方式】
下面结合附图和具体实施方式对本发明进行详细说明。
本发明实施例公开了一种隧道周边眼炮孔定位装置，如图1所示，包括双层弧形滑架1，双层弧形滑架1内设有与隧道掌子面平行的炮孔定位滑槽2和第一角度调节滑槽3，炮孔定位滑槽2贴近隧道掌子面，第一角度调节滑槽3远离所述隧道掌子面，二者在同一水平面上，且互相平行。炮孔定位滑槽2和第一角度调节滑槽3内设置有可沿其滑动的滑动组件。
在本发明实施例中双层弧形滑架1包括与隧道掌子面弧度相同、半径不同的两个圆弧板，两个圆弧板共圆心、且通过连接组件可拆卸连接。为了更好地调节待施工的隧道周边眼炮孔的倾斜角度，圆弧板上设置有距离刻度线7，更方便对炮孔定位滑板4和第一角度调节滑板5进行精确调节。
由于两个圆弧板是相互独立的，所以需要通过连接组件将两个圆弧板连接起来。如图2和图4所示，连接组件包括设置在两个圆弧板两端的滑架连接板10以及设置在两个圆弧板中部的连接板12，设置多组连接装置，可以在不使用时将其拆卸，进而得到更小的组件，方便收纳。
两个圆弧板的相对面上均开设有炮孔定位滑槽2和第一角度调节滑槽3，炮孔定位滑槽2和第一角度调节滑槽3互相平行、且均由两个圆弧板的一端延伸到另一端，以供滑动组件在其上滑动，通过滑动组件在炮孔定位滑槽2和第一角度调节滑槽3上滑动，可以达到隧道掌子面上任一位置，进而在该位置进行隧道周边眼炮孔打孔。
滑动组件包括均平行于隧道掌子面的炮孔定位滑板4和第一角度调节滑板5。炮孔定位滑板4和第一角度调节滑板5相互配合，炮孔定位滑板4贴合隧道掌子面，第一角度调节滑板5与炮孔定位滑板4在隧道轴线方向相隔一定的距离，通过该纵向距离，结合定位孔11和角度调节孔之间的横向距离，可以根据设计要求调节钻杆在打孔时的倾斜角度，进而按照设计要求打出符合要求的周边眼炮孔。
如图5所示，炮孔定位滑板4为一矩形板，矩形板的两个款边分别嵌入两个圆弧板上的炮孔定位滑槽2，并可以沿炮孔定位滑槽2滑动，进而调节炮孔定位滑板4的位置。当炮孔定位滑板4滑动到预定位置时，可以通过焊接将其与炮孔定位滑槽2的外侧固定，也可以选用其他现有的卡接件实现二者的固定，保证在钻孔过程中钻杆的稳定性。
本发明另一实施例中，在炮孔定位滑槽2上设有多个卡槽，并在炮孔定位滑板4上安装一定位杆，该定位杆与炮孔定位滑板4万象连接，当炮孔定位滑板4滑动到指定位置时，将定位杆卡入到卡槽内，实现炮孔定位滑板4在炮孔定位滑槽2上的固定。
如图6和图7所示，第一角度调节滑板5包括一矩形框架，矩形框架的两个宽边分别嵌入两个圆弧板上的第一角度调节滑槽3，两个长边上开设有第二角度调节滑槽8。第二角度调节滑槽8上设置有角度刻度线9，以方便精确第二角度调节滑板14在矩形框架上的具体位置。
第二角度调节滑槽8内设置有第二角度调节滑板14，第二角度调节滑板14的两个宽边分别嵌入两个第二角度调节滑槽8，该第二角度调节滑板14的使用原理与炮孔定位滑板4相同，通过第二角度调节滑板14在矩形框架长边上滑动，可以调节角度调节孔在另一方向(即隧道掌子面的径向)上的距离，进而整体调节从其内穿过的钻杆的倾斜角度，使钻杆钻孔时的倾斜角度符合设计要求，并得到倾斜角度精确的周边眼炮孔。
通过第二角度调节滑板14垂直于第一角度调节滑板5滑动并事先设置角度刻度线9，通过角度刻度线9调整角度调节孔的位置，可以精确确定角度调节孔和定位孔11圆心连线得倾斜方向，进而精确确定周边眼炮孔的倾斜角度。角度调节孔和定位孔11使得钻杆沿着角度调节孔和定位孔11圆心连线的方向上进行钻孔，可以有效精确的控制周边眼炮孔的位置和角度，达到预定的光面爆破效果。角度调节孔可以随着第二角度调节滑板14垂直于第一角度调节滑板5长度方向(即隧道掌子面的径向)上滑动，进而角度调节孔和定位孔11圆心连线成多种方向，进而可以适用于多种周边眼倾斜角度的情况，本发明的方法简单可行，实用性较强，效果良好。
在本发明的另一实施例中，如图3所示，炮孔定位滑板4和第一角度调节滑板5的同侧通过连接件6固定连接，可以保证炮孔定位滑板4和第一角度调节滑板5之间的同步滑动，然后在调节角度调节孔的位置。
炮孔定位滑板4上开设有定位孔11，第一调节滑板5上设置有可沿其滑动的第二角度调节滑板14，第二角度调节滑板14上设有角度调节孔，第二调节滑板14用于沿第一调节滑板5滑动，进而调节穿过角度调节孔和定位孔11圆心的直线的倾斜角度，以保证穿过角度调节孔和定位孔11的钻杆的倾斜角度符合设计要求。为了保证顺利钻杆顺利穿过定位孔11和角度调节孔进行炮孔钻孔，定位孔11和角度调节孔的直径相等、且均稍大于钻杆的直径，既不影响打孔操作，也能保证打孔精度。
在本发明实施例中定位孔11与炮孔直径匹配，比炮孔直径大1～2mm，角度调节孔与炮孔直径匹配，比炮孔直径大1～2mm，可以方便钻杆从其内穿过，且不影响钻杆钻孔。
在本发明实施例中，连接件6可以选为连接钢筋，直径为8mm，弧形滑架连接板10可以选择厚度为5mm的钢板，径向宽度为120mm，切向长度为100mm。定位孔11直径为40mm，连接板12的厚度为16mm，径向宽度为16mm，切向长度为100mm，通过螺栓穿过其上的螺栓孔13进行固定，螺栓孔13直径为8mm。炮孔定位滑板4和矩形框架的长度均为120mm，两个圆弧板的宽度均为60mm，炮孔定位滑槽2和第一角度调节滑槽3中的钢板厚度均为10mm，滑架连接板10的长度为100mm。炮孔定位滑板4和矩形框架的宽边均进行圆弧化，与圆弧板的弧度相匹配，且其长度均为40mm。
本发明还公开了一种隧道周边眼炮孔定位方法，使用上述的隧道周边眼炮孔定位装置，具体包括以下步骤：
通过使用全站仪在隧道掌子面上标识隧道周边眼炮孔标识点。
将滑动组件安装到炮孔定位滑槽2和第一角度调节滑槽3上，并且使滑动组件中炮孔定位滑板4上的定位孔11的圆心与隧道周边眼炮孔标识点重叠。此时，定位了炮孔在隧道掌子面上的位置，即定位了定位孔11。
调节滑动组件中第一角度调节滑板5至预设距离值。调节第一角度调节滑板5上第二角度调节滑板14至预设角度值，此时，通过角度调节孔和定位孔11可以确定炮孔钻孔时的钻杆角度。
将钻杆依次穿过角度调节孔和定位孔11进行隧道周边眼炮孔打孔，直至完成隧道周边眼炮孔。
Claims (10)
1.隧道周边眼炮孔定位装置，其特征在于，包括双层弧形滑架(1)，所述双层弧形滑架(1)内设有与隧道掌子面平行的炮孔定位滑槽(2)和第一角度调节滑槽(3)，所述炮孔定位滑槽(2)贴近所述隧道掌子面，所述第一角度调节滑槽(3)远离所述隧道掌子面；所述炮孔定位滑槽(2)和第一角度调节滑槽(3)内设置有可沿其滑动的滑动组件；
所述滑动组件包括均平行于隧道掌子面的炮孔定位滑板(4)和第一角度调节滑板(5)，所述炮孔定位滑板(4)上开设有定位孔(11)，所述第一角度调节滑板(5)上设置有可沿其滑动的第二角度调节滑板(14)，所述第二角度调节滑板(14)上设有角度调节孔，所述第二角度调节滑板(14)用于沿所述第一角度调节滑板(5)滑动，进而调节穿过所述角度调节孔和定位孔(11)圆心的直线的倾斜角度，以保证穿过所述角度调节孔和定位孔(11)的钻杆的倾斜角度。
2.如权利要求1所述的隧道周边眼炮孔定位装置，其特征在于，所述双层弧形滑架(1)包括与隧道掌子面弧度相同、半径不同的两个圆弧板，两个所述圆弧板共圆心、且通过连接组件可拆卸连接；
所述炮孔定位滑槽(2)和第一角度调节滑槽(3)均开设于两个所述圆弧板的相对面上，所述炮孔定位滑槽(2)和第一角度调节滑槽(3)互相平行、且均由两个所述圆弧板的一端延伸到另一端。
3.如权利要求2所述的隧道周边眼炮孔定位装置，其特征在于，所述连接组件包括设置在两个所述圆弧板两端的滑架连接板(10)以及设置在两个所述圆弧板中部外侧的连接板(12)。
4.如权利要求2或3所述的隧道周边眼炮孔定位装置，其特征在于，所述炮孔定位滑板(4)为一矩形板，所述矩形板的两个宽边分别嵌入两个所述圆弧板上的炮孔定位滑槽(2)。
5.如权利要求4所述的隧道周边眼炮孔定位装置，其特征在于，所述第一角度调节滑板(5)包括一矩形框架，所述矩形框架的两个宽边分别嵌入两个所 述圆弧板上的第一角度调节滑槽(3)，两个长边上开设有第二角度调节滑槽(8)；
所述第二角度调节滑槽(8)内设置有第二角度调节滑板(14)，所述第二角度调节滑板(14)的两个宽边分别嵌入两个所述第二角度调节滑槽(8)。
6.如权利要求5所述的隧道周边眼炮孔定位装置，其特征在于，所述第二角度调节滑槽(8)上设置有角度刻度线(9)。
7.如权利要求5或6所述的隧道周边眼炮孔定位装置，其特征在于，所述炮孔定位滑板(4)和第一角度调节滑板(5)的同侧通过连接件(6)固定连接。
8.如权利要求7所述的隧道周边眼炮孔定位装置，其特征在于，所述圆弧板上设置有距离刻度线(7)。
9.如权利要求5或6或8所述的隧道周边眼炮孔定位装置，其特征在于，所述定位孔(11)和角度调节孔的直径相等，且均大于所述钻杆的直径。
10.隧道周边眼炮孔定位方法，其特征在于，使用权利要求1-9任一所述的隧道周边眼炮孔定位装置，具体包括以下步骤：
在隧道掌子面上标识隧道周边眼炮孔标识点；
将滑动组件安装到所述炮孔定位滑槽(2)和第一角度调节滑槽(3)上，使滑动组件中炮孔定位滑板(4)上的定位孔(11)的圆心与所述隧道周边眼炮孔标识点重叠；
调节第一角度调节滑板(5)上的第二角度调节滑板(14)至预设角度值；
将钻杆依次穿过角度调节孔和定位孔(11)进行隧道周边眼炮孔打孔，直至完成隧道周边眼炮孔。
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