一种隧道掌子面爆破施工系统及方法

摘要

本发明涉及一种隧道掌子面爆破施工系统及方法。装置部分主要投影装置及标杆装置，所述投影装置包括投影支架，投影支架上分别设有投影机和定位罗盘，所述投影机被调节旋钮调节投射方向；在投影支架上设置有炮眼模板，炮眼模板位于投影机的前方，投影机发出的光线通过炮眼模板后影像投射到掌子面上以确定炮眼位置。本装置通过设计全新的结构，能够利用投影设备实现炮眼位置在掌子面的精确投射。

权利要求

1.一种应用隧道掌子面爆破施工系统来确定炮眼位置的方法，其特征在于，所述的隧道掌子面爆破施工系统包括： 投影装置及标杆装置，两装置通过连通管连接； 所述投影装置包括投影支架，投影支架上分别设有投影机和定位罗盘，所述投影机被调节旋钮调节投射方向； 在投影支架上设置有炮眼模板，炮眼模板位于投影机的前方，投影机发出的光线通过炮眼模板后影像投射到掌子面上以确定炮眼位置； 其中，所述的方法，步骤如下：A、在隧道边墙与地面的交界线上确定三个点，三个点不在同一条直线上； B、分别以三个点为中心并以大于隧道半径且小于直径的线段为半径画圆弧，使得三个圆弧两两相交； C、连接隧道内部的圆弧所得的交点，使所得的线段与步骤A中的三个点的两两连线相交，得到两个位于隧道中线上的交点，并将两个交点连线，即为隧道中线； D、将投影装置与标杆装置布置于隧道中线上； F、利用标杆装置确定投影装置发出的激光与隧道中线平行； G、撤掉标杆装置，利用投影机将炮眼模板上的炮眼布局图投射于隧道掌子面上。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述投影支架上还具有水准泡。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述标杆装置包括标杆支架，标杆支架上设有棱镜。

4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述标杆支架上还具有水准泡。

5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，完成步骤C后，通过连通管使两装置处在同一水平面上，再进行步骤D。

说明书

一种隧道掌子面爆破施工系统及方法

技术领域

[0001] 本发明涉及土木工程相关技术设备领域，具体的说，是涉及一种隧道掌子面爆破施工系统及方法。

背景技术

[0002] 在我国绝大多数隧道开挖掘进通常采用钻爆法施工，钻爆法通过钻孔、装药、爆破实现开挖岩石。钻孔前必须在开挖面划好炮眼轮廓线，按钻爆参数图布置炮眼位置。其中的炮眼中掏槽眼间距、辅助眼排距和行距以及周边眼间距，必须按钻爆参数要求确定。

[0003] 钻爆施工中炮眼的布置直接影响爆破质量，爆破设计不当容易造成超欠挖现象。

[0004] 然而，在隧道掌子面爆破作业中，多采用经验法对掌子面炮孔数量和炮眼布局进行设计，常常导致隧道围岩体的超欠挖以及隧道走线偏离设计路线等现象。

[0005] 以上的爆破弊端既减慢了施工进度又提高了施工成本。

[0006] 因此，有必要设计一种能够快速高效确定隧道掌子面炮眼精确位置的装置，来解决上述问题。

发明内容

[0007] 本发明的目的是为克服上述现有技术的不足，提供一种隧道掌子面爆破施工系统。本装置通过设计全新的结构，能够利用投影设备实现炮眼位置在掌子面的精确投射。

[0008] 为了达成上述目的，本发明采用如下技术方案：

[0009] 一种隧道掌子面爆破施工系统，包括：

[0010] 投影装置及标杆装置，两装置通过连通管连接；

[0011] 所述投影装置包括投影支架，投影支架上分别设有投影机和定位罗盘，所述投影机被调节旋钮调节投射方向；

[0012] 在投影支架上设置有炮眼模板，炮眼模板位于投影机的前方，投影机发出的光线通过炮眼模板后影像投射到掌子面上以确定炮眼位置。

[0013] 优选的，所述投影支架上还具有水准泡。

[0014] 优选的，所述标杆装置包括标杆支架，标杆支架上设有棱镜。

[0015] 优选的，所述标杆支架上还具有水准泡。

[0016] 在提供上述施工系统的同时，本发明还提供了一种利用上述施工系统来确定炮眼位置的方法，主要包括如下步骤：

[0017] A、在隧道边墙与地面的交界线上确定三个点；

[0018] B、分别以三个点为中心并以大于隧道半径且小于直径的线段为半径画圆弧，使得三个圆弧两两相交；

[0019] C、连接隧道内部的圆弧所得的交点，使所得的线段与步骤A中的三个点的两两连线相交，得到两个位于隧道中线上的交点，并将两个交点连线，即为隧道中线；

[0020] D、将投影装置与标杆装置布置于隧道中线上；

[0021] F、利用标杆装置确定投影装置发出的激光与隧道中线平行；

[0022] G、撤掉标杆装置，利用投影机将炮眼模板上的炮眼布局图投射于隧道掌子面上。

[0023] 优选的，步骤A中的三个点不在一条直线上。

[0024] 优选的，完成步骤C后，通过连通管使两装置处在同一水平面上，再进行步骤D。

[0025] 本发明具有的有益效果是：

[0026] 可以快速简便定位隧道掌子面上炮眼布局，解决炮眼布置不当造成的隧道施工中超挖、欠挖现象，有效提高隧道爆破掘进施工精度，成本低且使用方法简单。

附图说明

[0027] 图1为本发明的结构示意图；

[0028] 图2为本发明中隧道中线定位示意图；

[0029] 图3本发明中炮孔影像的投射示意图；

[0030] 图4投影装置结构示意图；

[0031] 图5标杆装置结构示意图；

[0032] 其中：1、投影装置，2、标杆装置，3、设定炮孔，4、隧道中线，5、连通管；

[0033] 6、圆弧，7、中线点，8、边界点；

[0034] 9、投影灯，10、炮眼模板，11、隧道掌子面；

[0035] 12、投影机，13、定位罗盘，14、调节旋钮，15、水准泡，16、投影支架；

[0036] 17、圆棱镜，18、辅助支架，19、水准泡，20、主支架。

具体实施方式

[0037] 下面将结合附图对本发明进行详细说明。

[0038] 实施例：一种隧道掌子面爆破施工系统，其结构如图1、3、4和5所示:包括投影装置1及标杆装置2，投影装置1及标杆装置2通过连通管5连接；

[0039] 所述投影装置1包括投影支架16，投影支架16上分别设有投影机12、定位罗盘13和水准泡15，所述投影机12被调节旋钮14调节投射方向，投影机具有投影灯9；

[0040] 在投影机12的前方设有炮眼模板10，炮眼模板10上具有设计炮孔。

[0041] 连通管5可以选择连通器软管。

[0042] 所述标杆装置2包括标杆支架，标杆支架上设有圆棱镜17和水准泡19。标杆支架由主支架20和辅助支架18组成，二者配合实现高度的调节。

[0043] 本发明还提供了一种利用上述施工系统来确定炮眼位置的方法，具体为：

[0044] 在隧道边墙与地面的交界面上确定三个边界点8，三个边界点8不能在同一条直线上；

[0045] 然后，以三个边界点8为中心以大于隧道半径且小于直径的线段为半径画圆弧，使得三个圆弧两两相交；

[0046] 连接隧道内部的两对圆弧6所得的交点，所得的两条线段分别与确定点之间的连线相交，最终得到的两个中线点7均位于隧道中线上，将两个中线点7连接后，可以确定隧道中线4位置；

[0047] 在确定隧道中线位置的前提下，将投影装置1和标杆装置2调平布置于隧道中线上，

[0048] 观察连通管5内液面的高度，然后二者进行调节，使投影支架16的顶面及主支架20的顶面处在同一水平面上；

[0049] 利用投影机12自带的激光头，打出激光，令激光光束正中圆棱镜的靶心。完成该步骤的原因是：将激光束视为一条直线，隧道中心也视为一条直线，当激光束正中靶心时，激光束恰巧能与隧道中线构成一个平面，且将激光束的延长线与隧道中线的延长线无限延长以后，二者也无法相交，用来确保投影机12的投射反向极为接近设定投射方向。

[0050] 完成了上述步骤后，撤掉标杆装置2，打开投影灯9并装配好预先设计的炮眼模板10，则投影机12发出的光线经过炮眼模板10后，就呈放大状投射到了隧道掌子面11上。影像上炮孔的位置，就是设定炮孔3的最佳位置。

[0051] 需要值得注意的是，当隧道为弧形隧道时，需要根据投影机12所在隧道位置以及隧道走向，适当调节投影机12的投射方向，来实现曲线爆破。

[0052] 采用了上述结构与方法后，本装置能够快速高效的实现设计炮眼位置的投射，通过精准的定位系统能够方便快捷的将炮眼布局定位于隧道掌子面，提高爆破质量。

[0053] 对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现，未予以详细说明和局部放大呈现的部分，为现有技术，在此不进行赘述。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和特点相一致的最宽的范围。