CN219365979U - 一种钻孔导向装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种钻孔导向装置，解决了现有技术中隧道钻爆法施工周边轮廓超欠挖大、不能有效控制的问题。本实用新型包括拼接式骨架和若干个导向管，导向管沿拼接式骨架外边缘间隔设置，导向管的外轮廓连线基本上等于隧道开挖轮廓线。掌子面测量放点时，大幅减少测量的点位，提高钻进质量的前提下还可提高整体施工效率。采用该装置后，周边孔的点位清晰明了，便于凿岩台车智能扫描识别，更有助于实现自动化钻孔。

Description

一种钻孔导向装置

技术领域

本实用新型涉及隧道钻凿技术领域，特别是指一种钻孔导向装置。

背景技术

在钻爆法大型机械配套施工中，核心设备便是钻设爆破孔的凿岩台车。由于台车上凿岩机边缘到中心有一定的距离，为了避免钻孔时凿岩机及管路与隧道壁磕碰，所以周边孔施工时需要倾斜一定的外插角。从而导致隧道的开挖轮廓无法保证水平向前延伸，引起超欠挖，该问题严重影响了隧道施工的工期和成本。

为了减少周边孔的超欠挖问题，现场部分施工人员及设备厂家做了多种的尝试。如申请号为201610015648.5的一种高铁隧道工程液压凿岩台车机械化光面爆破掘进法，采用操作手摆动推进梁撇钻杆实现钻杆向内弯曲的方法，该方法因为不可量化控制、需要操作手具有丰富的操作经验。此外，申请号为202022660887.0的一种带有钎杆弯曲机构的推进器也是基于上述方法，将人为撇杆方法改进为前扶钎油缸向下拉动钻杆实现弯曲；申请号为202110920430.5的一种用于凿岩机推进机构的钻孔诱导装置及方法也与之类似，采用中扶钎油缸向上推动钻杆实现弯曲。该类方法虽然可以实现周边孔向内偏转减少超挖、改善爆破效果，但现有技术存在两个问题：1、钻杆前端的弯曲方向不易控制，钻杆很难朝向理想的隧道轮廓内法线方向弯曲；2、钻杆具体弯曲的数值不能量化，存在弯曲偏少（超挖）、或过度（欠挖）的问题。因此，设计一种更好、更精准地控制周边钻孔的导向装置显得很有必要。

实用新型内容

针对上述背景技术中的不足，本实用新型提出一种钻孔导向装置，解决了现有技术中隧道钻爆法施工周边轮廓超欠挖大、不能有效控制的问题。

本实用新型的技术方案是这样实现的：一种钻孔导向装置，包括拼接式骨架和若干个导向管，导向管沿拼接式骨架外边缘间隔设置，若干个导向管所在的外轮廓线与隧道开挖轮廓线的误差范围为0~35mm，即保证导向管的外轮廓连线基本上等于隧道开挖轮廓线，导向管间距按照隧道开挖布孔图要求的点位布置，如此导向管便代表了隧道周边轮廓孔。拼接式骨架上设有用于固定到掌子面上的连接件。

进一步，所述拼接式骨架为型钢骨架，型钢骨架上设有供连接件通过的固定孔。作为优选方案，所述型钢骨架为工字型钢，固定孔开设在工字型钢的腹板部。同样的作为优选方案，所述连接件膨胀螺栓或涨壳锚杆。

进一步，所述拼接式骨架包括拱顶模块和拱腰模块；拱腰模块通过连接附件分别连接在拱顶模块的两端形成与隧道开挖轮廓相对应的拱形结构。

进一步，所述拱顶模块包括至少一个拱形钢架，拱腰模块包括至少两个弧形钢架；两个弧形钢架弧形钢架连接在拱形钢架的两端且与拱形钢架平滑连接。

作为一种优选方式，所述连接附件为螺栓或销件。

作为另一种优选方式，所述连接附件包括设置在拱顶模块端部的榫块或卯块，拱腰模块的端部设有相对应的卯块或榫块。

作为优选方案，若干个导向管所在的外轮廓线与隧道开挖轮廓线重合。其中，所述导向管焊接在拼接式骨架上或者导向管通过螺栓固定在拼接式骨架上或者导向管与拼接式骨架一体铸造成型。

本实用新型的有益效果为：（1）钻杆不需朝向隧道轮廓法线方向倾斜，也不需考虑钻杆弯曲的多少；在任意角度下对着周边孔钻孔，均会引导至水平超前钻进，基本消灭超欠挖问题，降低了对操作手的技能要求。（2）掌子面测量放点时，大幅减少测量的点位，提高钻进质量的前提下还可提高整体施工效率。（3）采用该装置后，周边孔的点位清晰明了，便于凿岩台车智能扫描识别，更有助于实现自动化钻孔。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例，下面将对实施例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实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本实用新型整体结构示意图。

图2为图1中A-A向视图。

图3为拼接式骨架结构示意图。

图4为本实用新型施工状态示意图。

图中：导向管1、拼接式骨架2、固定孔2-1、顶模块2-2、拱腰模块2-3、连接附件3、连接件4、凿岩台车5、钻杆6。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型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实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有付出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

如图1所示，实施例1，一种钻孔导向装置，包括拼接式骨架2和若干个导向管1，导向管为导向装置的最核心零部件，可以给钻杆提供入孔前的平直导向功能。其中，拼接式骨架可采用分块连接式结构，即拼接式骨架可采用多个分块拼接而成。拼接式骨架2给导向管提供支撑作用。本实施例中导向管1沿拼接式骨架2外边缘间隔设置；导向管1的数量根据隧道开挖轮廓的大小进行选择。若干个导向管1所在的外轮廓线与隧道开挖轮廓线的误差范围为0~35mm，该误差是指轮廓线之间的间距，当然作为优选方案若干个导向管1所在的外轮廓线与隧道开挖轮廓线重合，即误差范围为0。但是在实际施工中，两者之间多少会存在误差，拼接式骨架2轮廓平行但略小于隧道开挖轮廓线，使导向管的连线基本上等于隧道开挖轮廓线即可。

拼接式骨架2上设有用于固定到掌子面上的连接件4，施工时按照放出的周边孔位、对应地将导向装置固定在掌子面上。在钻孔前将装置固定在掌子面上，当钻设周边孔时，通过操作凿岩台车臂架、推进梁使钻杆头依次插入导向管中，由于导向管为水平超前的，可以迫使钻杆被引导改变钻进角度、变成水平超前，从而实现周边孔无外插角沿隧道轴线平直延伸钻孔。根据此方案可以在隧道周边孔钻孔时，方便省心地按照理论设计隧道轮廓进行开挖，从根本上解决隧道的超欠挖问题。

如图2所示，实施例2，在实施例1的基础上，该钻孔导向装置的所述拼接式骨架2为型钢骨架，型钢骨架上设有供连接件4通过的固定孔2-1。作为优选方案，所述型钢骨架为弯制的工字型钢，固定孔2-1开设在工字型钢的腹板部。其中，所述连接件4膨胀螺栓或涨壳锚杆。即具体施工时可借助凿岩台车或手电钻打孔、插入膨胀螺栓或涨壳锚杆等方式对该钻孔导向装置进行固定。

如图3所示，本实施例中所述拼接式骨架2包括拱顶模块2-2和拱腰模块2-3；本例中的型钢骨架也可用其他型材、钢板等。拱腰模块2-3通过连接附件3分别连接在拱顶模块2-2的两端形成与隧道开挖轮廓相对应的拱形结构。所述连接附件3为螺栓或销件。连接附件将导向装置各模块连接为拱形整体，提高整体刚性、稳定性。为了方便导向装置进洞，将拼接式骨架2按需分成了三部分：1个拱顶模块、2个拱腰模块，3块间可采用螺栓现场连接为一体。

实施例3，在实施例2的基础上，本实施例中所述拱顶模块2-2包括至少一个拱形钢架，即拱顶模块2-2可以包括相互连接的多个拱形钢架，多个拱形钢架组成了具有拱顶的拱顶模块。当然拱顶模块2-2可直接包括一个弯制的拱形钢架。同样的拱腰模块2-3包括至少两个弧形钢架，即每个拱腰模块2-3可包括一个弧形钢架也可通过多个分块钢架相互拼接成完整的拱腰模块；两个弧形钢架弧形钢架连接在拱形钢架的两端且与拱形钢架平滑连接，以适配隧道开挖轮廓。

本实施例中所述连接附件3包括设置在拱顶模块2-2端部的榫块或卯块，拱腰模块2-3的端部设有相对应的卯块或榫块；该实施例中通过榫卯结构进行连接固定，提高了现场拼装效率。

导向管1固定唉在拼接式骨架2上，其具体方式为所述导向管1焊接在拼接式骨架2上或者导向管1通过螺栓固定在拼接式骨架2上或者导向管1与拼接式骨架2一体铸造成型。

本实用新型的施工过程如下：

（1）提前按照隧道轮廓线及设计的布孔图设计制作该导向装置，要求导向管位置基本上与设计的周边孔点位吻合；

（2）凿岩台车进洞施工时，将该导向装置携带进洞；

（3）台车就位后，测量放点时，按照放出的周边孔位（每个模块给出两个孔位即可）、对应地将导向装置固定在掌子面上，可借助凿岩台车或手电钻打孔、插入膨胀螺栓或涨壳锚杆等进行固定。同时，将三部分间螺栓紧固，完成测量工序；

（4）操作凿岩台车5、伸出钻杆6，使其依次进入固定好的导向管开始钻周边孔，然后钻设掏槽孔、辅助孔等，完成钻孔工序、凿岩台车退场；

（5）装药台架及工人入场，拆掉导向装置并完成装药。

上述步骤（1）的操作在洞外完成，不占用掌子面施工时间；步骤（3）常规测量放点数量一般需要30个以上，采用本装置后测量点位仅需6个即可，节省大量的测量时间用来固定导致装置；步骤（5）中，装药工序人员众多，拆卸导向装置所需时间很短。故采用该装置后，可以提高钻孔质量的同时提高整体施工效率。钻杆不需朝向隧道轮廓法线方向倾斜，也不需考虑钻杆弯曲的多少；在任意角度下对着周边孔钻孔，均会引导至水平超前钻进，基本消灭超欠挖问题，降低了对操作手的技能要求。

以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种钻孔导向装置，其特征在于：包括拼接式骨架（2）和若干个导向管（1），导向管（1）沿拼接式骨架（2）外边缘间隔设置，若干个导向管（1）所在的外轮廓线与隧道开挖轮廓线的误差范围为0~35mm，拼接式骨架（2）上设有用于固定到掌子面上的连接件（4）。

2.根据权利要求1所述的钻孔导向装置，其特征在于：所述拼接式骨架（2）为型钢骨架，型钢骨架上设有供连接件（4）通过的固定孔（2-1）。

3.根据权利要求2所述的钻孔导向装置，其特征在于：所述型钢骨架为工字型钢，固定孔（2-1）开设在工字型钢的腹板部。

4.根据权利要求3所述的钻孔导向装置，其特征在于：所述连接件（4）膨胀螺栓或涨壳锚杆。

5.根据权利要求1~4任一项所述的钻孔导向装置，其特征在于：所述拼接式骨架（2）包括拱顶模块（2-2）和拱腰模块（2-3）；拱腰模块（2-3）通过连接附件（3）分别连接在拱顶模块（2-2）的两端形成与隧道开挖轮廓相对应的拱形结构。

6.根据权利要求5所述的钻孔导向装置，其特征在于：所述拱顶模块（2-2）包括至少一个拱形钢架，拱腰模块（2-3）包括至少两个弧形钢架；两个弧形钢架弧形钢架连接在拱形钢架的两端且与拱形钢架平滑连接。

7.根据权利要求6所述的钻孔导向装置，其特征在于：所述连接附件（3）为螺栓或销件。

8.根据权利要求6所述的钻孔导向装置，其特征在于：所述连接附件（3）包括设置在拱顶模块（2-2）端部的榫块或卯块，拱腰模块（2-3）的端部设有相对应的卯块或榫块。

9.根据权利要求1~4、7、8任一项所述的钻孔导向装置，其特征在于：若干个导向管（1）所在的外轮廓线与隧道开挖轮廓线重合。

10.根据权利要求9所述的钻孔导向装置，其特征在于：所述导向管（1）焊接在拼接式骨架（2）上或者导向管（1）通过螺栓固定在拼接式骨架（2）上或者导向管（1）与拼接式骨架（2）一体铸造成型。