CN112832818A - 一种爆破施工后隧道拱顶排险装置及方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种爆破施工后隧道拱顶排险装置及方法，有效解决爆破后围岩碎块存在掉落风险,同时缝隙无法不便填充的问题；其解决的技术方案是包括固定安装模块、角度调整模块、弧度调整模块、碎石刮除注浆模块四部分组成；固定安装模块由固定夹、紧固螺栓构成；角度调整模块由装置基座、旋转液压杆、旋转支撑杆、旋转轴、旋转基座、旋转滑动杆、旋转顶升基座构成；弧度调整模块由滑动基座、滑动槽、滑动限位板、固定支撑杆、滑动支撑板、旋转连接轴、滑动液压杆、辅助弹性板、功能弹性板构成；碎石刮除注浆由功能弹性板、浆液碎石限位板、掉块窗、刮齿、注浆口、输浆管、输浆总管构成；本发明具有同步注浆作用，能有效的封堵裂隙。

Description

一种爆破施工后隧道拱顶排险装置及方法

技术领域

本发明涉及隧道施工技术领域，特别是一种爆破施工后隧道拱顶排险装置及方法。

背景技术

爆破施工是硬岩地层城市地铁施工以及山岭隧道的开挖的主要方法，其利用炸药产生的爆生气体的力学作用，破碎岩石、贯穿裂隙；而在隧道施工过程中，爆破面由于裂隙的贯穿容易产生掉块的现象，对施工人员的安全施工产生影响；因此爆破施工后、出渣作业前需要进行排险处理，目前常用的方法为挖掘机轮刮爆破面，将围岩碎块刮除，减小掉块的风险。对于围岩坚固的岩层而言，轮刮能有效降低风险，且对开挖轮廓线的影响较小；但对于相对软弱岩层、或存在软弱夹层的开挖面而言，质地软弱的围岩在爆破破碎后，若进行轮刮作业，将严重增加超挖的风险；同时爆破产生的裂隙亦会成为日后地下水贯通地路径，对于隧道的长期运营不利。虽然目前的控制爆破技术日渐成熟，能有效地减弱爆破施工对围岩的扰动，但排险作业仍是保证隧道施工的重要步骤。

发明内容

针对上述情况，为解决现有技术中存在的问题，本发明之目的就是提供一种爆破施工后隧道拱顶排险装置及方法，可有效解决爆破后围岩碎块存在掉落风险,同时缝隙无法不方便填充的问题。

其解决的技术方案是包括固定安装模块、角度调整模块、弧度调整模块、碎石刮除注浆模块四部分组成；

所述的固定安装模块包括固定夹，固定架上设置有左右两个紧固螺栓，

所述的角度调整模块包括固定安装在固定夹的上端面的装置基座；装置基座的上端安装有珠海的旋转支撑杆，旋转支撑杆上固定有前后方向的旋转轴；旋转轴的上方有旋转基座；旋转基座与旋转轴铰接，旋转基座的左右两侧与装置基座之间安装有左右两排旋转液压杆；

所述的弧度调整模块包括固定在旋转基座上方的滑动基座，滑动基座上设有横向的滑动槽，滑动基座的右端设有固定支撑杆，滑动槽内设有滑动支撑杆，固定支撑杆和滑动支撑杆上端均经旋转连接轴连接有功能弹性板；固定支撑杆和滑动支撑杆之间连接有滑动液压杆；

所述的碎石刮除注浆模块包括安装在功能限位板左侧的浆液碎石限位板；功能限位板的中部设有掉块窗；功能限位板的右侧固定有刮齿；浆液碎石限位板上设有多个注浆口，多个注浆口经多个输浆管连接，多个输浆管汇集至输浆总管。

本发明具有同步注浆作用，能有效的封堵裂隙，减弱后续施工进一步增加掉块风险，同时能平整开挖面，减弱漏水风险。

附图说明

图1为本发明的主视图。

图2为本发明的右视图。

图3为本发明的俯视图。

图4为本发明为旋转结构详细结构图。

图5为弧度调整示意图。

图6为旋转角度调整示意图。

图7为借助挖掘机进行施工操作的示意图。

图8为施工中的角度调整示意图。

其中：固定夹1、紧固螺栓2、装置基座3、旋转液压杆4、旋转支撑杆5、旋转轴6、旋转基座7、旋转滑动杆8、旋转顶升基座9、滑动基座10、滑动槽11、滑动限位板12、固定支撑杆13、滑动支撑杆14、旋转连接轴15、滑动液压杆16、辅助弹性板17、功能弹性板18、浆液碎石限位板19、掉块窗20、刮齿21、注浆口22、输浆管23、输浆总管24。

具体实施方式

以下结合附图对本发明的具体实施方式做进一步详细说明。

由图1至图8给出，本发明包括固定安装模块、角度调整模块、弧度调整模块、碎石刮除注浆模块四部分组成；

所述的固定安装模块包括固定夹1，固定架上设置有左右两个紧固螺栓2，

所述的角度调整模块包括固定安装在固定夹1的上端面的装置基座3；装置基座3的上端安装有珠海的旋转支撑杆5，旋转支撑杆5上固定有前后方向的旋转轴6；旋转轴6的上方有旋转基座7；旋转基座7与旋转轴6铰接，旋转基座7的左右两侧与装置基座3之间安装有左右两排旋转液压杆4；

所述的弧度调整模块包括固定在旋转基座7上方的滑动基座10，滑动基座10上设有横向的滑动槽11，滑动基座10的右端设有固定支撑杆13，滑动槽11内设有滑动支撑杆14，固定支撑杆13和滑动支撑杆14上端均经旋转连接轴15连接有功能弹性板18；固定支撑杆13和滑动支撑杆14之间连接有滑动液压杆16；

所述的碎石刮除注浆模块包括安装在功能限位板左侧的浆液碎石限位板19；功能限位板的中部设有掉块窗20；功能限位板的右侧固定有刮齿21；浆液碎石限位板19上设有多个注浆口22，多个注浆口22经多个输浆管23连接，多个输浆管23汇集至输浆总管24。

为了方便旋转液压杆4的上端与旋转基座7之间的连接；所述的旋转基座7的下端固定有凹型的旋转滑动杆8，旋转轴6前后贯穿旋转滑动杆8的中部，每个旋转液压杆4的上端均铰接有旋转顶升基座9，旋转顶升基座9由前后两个固定片卡住旋转滑动杆8组成。

为了限制滑动支撑杆14避免脱离滑动槽11，所述的滑动槽11的左右两端设有滑动限位板12。

为了增加弹性，所述的功能弹性板18的下方设有连接在固定支撑杆13和滑动支撑杆14之间的辅助弹性板17。

本发明按照功能划分，整套装置分为个功能模块组成，分别为固定安装模块、角度调整模块、弧度调整模块、碎石刮除注浆组成，各模块功能以及组成描述如下：

固定安装模块由固定夹1、紧固螺栓2构成；装置设计安装于挖掘机的动臂末端，固定夹1内径略大于动臂直径，利用紧固螺栓2的旋紧来实现装置的紧固，方便拆卸安装；为增加安装的稳固，可设置多排紧固螺栓2。

角度调整模块由装置基座3、旋转液压杆4、旋转支撑杆5、旋转轴6、旋转基座7、旋转滑动杆8、旋转顶升基座9构成；装置基座3下部与固定夹1焊接为一体，上部设置旋转液压杆4、焊接旋转支撑杆5；旋转液压杆4设置组共根，每组在施工过程中同步伸长或缩短，在拉动装置旋转地同时，起到支撑的作用；旋转支撑杆5主要用来固定旋转轴6，两者不可相对旋转；旋转轴6贯穿旋转基座7、旋转滑动杆8，可相对旋转；旋转基座7、旋转滑动杆8上部与滑动基座10焊接；旋转滑动杆8设置有滑槽，能匹配、实现旋转顶升基座9在其上自由滑动；旋转顶升基座9下部与旋转液压杆4通过滑动轴连接，旋转液压杆4的伸缩能带动旋转顶升基座9顶、拉旋转滑动杆8，并在其上滑动适应长度变化，进而带动装个装置的旋转，见图4和图6

弧度调整模块由滑动基座10、滑动槽11、滑动限位板12、固定支撑杆13、滑动支撑板、旋转连接轴15、滑动液压杆16、辅助弹性板17、功能弹性板18构成；滑动基座10设置于旋转基座7之上，两侧开设滑动槽11，匹配滑动支撑杆14的滑动，末端设置滑动限位板12，防止滑动时脱出，保证装置有效性；固定支撑杆13焊接滑动基座10的一侧，其长度与位置不能变化，为传力的主要部件；滑动支撑杆14可在滑动基座10上左右滑动，下部开设于滑动槽11相匹配的限位齿；旋转连接轴15连接固定支撑杆13、滑动支撑杆14、辅助弹性板17、功能弹性板18，具有一定的旋转能力，有效防止弹性板弧度改变产生的弯折；滑动液压杆16设置于固定支撑杆13与滑动支撑杆14之间，其伸缩能带动滑动支撑杆14的滑动，以改变固定支撑杆13与滑动支撑杆14之间的距离，改变辅助弹性板17、功能弹性板18的受力状况，从而改变其弧度，见图5；辅助弹性板17设置于功能弹性板18之下，能保证装置的回复能力，同时防止功能弹性板18的反向凹陷，其预先加工成弧形，厚度略小，弹性较强；功能弹性板18是装置的主要功能区，上部设置注浆口22与刮尺，厚度稍大，弹性稍弱。

碎石刮除注浆由功能弹性板18、浆液碎石限位板19、掉块窗20、刮齿21、注浆口22、输浆管23、输浆总管24构成；浆液碎石限位板19设置于功能弹性板18两侧以及掉块窗20靠近注浆口22的一侧，能保障碎石滑入掉块窗20，防止滑入注浆区域，其由橡胶材质制成，具有一定的耐磨性、伸缩性；掉块窗20开设于辅助弹性板17与功能弹性板18中部，保障碎岩集中落下；注浆口22略低于功能弹性板18的开口，其通过输浆管23与输浆总管24连接，能喷射混凝土，填充裂隙，平整开挖面，减小超挖量，保证初支工作的顺利、安全开展。

该排险方法依托于设计地排险装置，通过设置于挖掘机动臂上，借助其行走与旋转来实现排险施工作业，以期控制爆破超挖与后续施工的安全施作。

具体实施步骤如下：

（1）在洞外将排险装置安装于挖掘机动臂末端，将固定夹1套入动臂，旋紧紧固螺栓2保障装置安装稳固，安装注浆管、液压管线。

（2）挖掘机行驶至制定排险位置，连接输浆总管24；调整旋转液压杆4使装置旋转至拟排险拱低处，调整角度视液压杆长度而定；抬升挖掘机动臂，使功能弹性板18接触开挖面，见图7。

（3）调整滑动液压杆16将功能弹性板18调整至贴合开挖面。

（4）操作挖机逐步抬升动臂，沿洞室一侧向另一侧移动，由于浆液碎石限位板19与功能弹性板18弹性作用，在力的作用下能保证贴合度；

（5）操作挖机的同时，操作旋转液压杆4旋转装置，保证旋转角度与装置位置的同步性，见图8；

（6）在贴合条件下，挖机与装置的共同作用，使刮齿21摩擦岩石，将碎岩刮下，顺着弹性板落入掉块窗20；

（7）在裂隙较为发育或质地软弱的地层排险时，在轮刮围岩的同时，通过注浆口22同步注浆；

（8）挖机左右移动并不断推进，推进长度为弹性板宽度，逐步完成新挖爆破面拱顶的排险工作；完成一次排险后，拆除装置进行清洗。

本发明能够自由调整角度、弧度的弹性刮板、注浆装置，能实现对不同弧度拱顶开挖面的贴合，有效的刮除碎岩，填充裂隙。

Claims (5)

1.一种爆破施工后隧道拱顶排险装置及方法，其特征在于，包括包括固定安装模块、角度调整模块、弧度调整模块、碎石刮除注浆模块四部分组成；

所述的固定安装模块包括固定夹（1），固定架上设置有左右两个紧固螺栓（2），

所述的角度调整模块包括固定安装在固定夹（1）的上端面的装置基座（3）；装置基座（3）的上端安装有珠海的旋转支撑杆（5），旋转支撑杆（5）上固定有前后方向的旋转轴（6）；旋转轴（6）的上方有旋转基座（7）；旋转基座（7）与旋转轴（6）铰接，旋转基座（7）的左右两侧与装置基座（3）之间安装有左右两排旋转液压杆（4）；

所述的弧度调整模块包括固定在旋转基座（7）上方的滑动基座（10），滑动基座（10）上设有横向的滑动槽（11），滑动基座（10）的右端设有固定支撑杆（13），滑动槽（11）内设有滑动支撑杆（14），固定支撑杆（13）和滑动支撑杆（14）上端均经旋转连接轴（15）连接有功能弹性板（18）；固定支撑杆（13）和滑动支撑杆（14）之间连接有滑动液压杆（16）；

所述的碎石刮除注浆模块包括安装在功能限位板左侧的浆液碎石限位板（19）；功能限位板的中部设有掉块窗（20）；功能限位板的右侧固定有刮齿（21）；浆液碎石限位板（19）上设有多个注浆口（22），多个注浆口（22）经多个输浆管（23）连接，多个输浆管（23）汇集至输浆总管（24）。

2.根据权利要求1所述的一种爆破施工后隧道拱顶排险装置及方法，其特征在于，所述的旋转基座（7）的下端固定有凹型的旋转滑动杆（8），旋转轴（6）前后贯穿旋转滑动杆（8）的中部，每个旋转液压杆（4）的上端均铰接有旋转顶升基座（9），旋转顶升基座（9）由前后两个固定片卡住旋转滑动杆（8）组成。

3.根据权利要求1所述的一种爆破施工后隧道拱顶排险装置及方法，其特征在于，所述的滑动槽（11）的左右两端设有滑动限位板（12）。

4.根据权利要求1所述的一种爆破施工后隧道拱顶排险装置及方法，其特征在于，所述的功能弹性板（18）的下方设有连接在固定支撑杆（13）和滑动支撑杆（14）之间的辅助弹性板（17）。

5.根据权利要求1所述的一种爆破施工后隧道拱顶排险装置及方法，其特征在于：施工步骤如下：

第一步：在洞外将排险装置安装于挖掘机动臂末端，将固定夹（1）套入动臂，旋紧紧固螺栓（2）保障装置安装稳固，安装管线；

第二步：挖掘机行驶至制定排险位置，连接输浆总管（24）；调整旋转液压杆（4）使装置旋转至拟排险拱低处，调整角度视液压杆长度而定；抬升挖掘机动臂，使功能弹性板（18）接触开挖面；

第三步：调整滑动液压杆（16）将功能弹性板（18）调整至贴合开挖面；

第四步：操作挖机逐步抬升动臂，沿洞室一侧向另一侧移动，由于浆液碎石限位板（19）与功能弹性板（18）弹性作用，在力的作用下能保证贴合度；

第五步：操作挖机的同时，操作旋转液压杆（4）旋转装置，保证旋转角度与装置位置的同步性；

第六步：在贴合条件下，挖机与装置的共同作用，使刮齿（21）摩擦岩石，将碎岩刮下，顺着弹性板落入掉块窗（20）；

第七步：在裂隙较为发育或质地软弱的地层排险时，在轮刮围岩的同时，通过注浆口（22）同步注浆；

第八步：挖机左右移动并不断推进，推进长度为弹性板宽度，逐步完成新挖爆破面拱顶的排险工作；完成一次排险后，拆除装置进行清洗。

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