一种大断面隧道深埋中心排水沟精准爆破控制方法

技术领域

本发明属于隧道施工技术领域，具体的说是一种大断面隧道深埋中心排水沟精准爆破控制方法。

背景技术

隧道周边地层中一般分布有不同程度的地下水，故需要在隧道内部设置排水系统，地下水从围岩渗出后经纵向、横向盲管流入路面两侧的排水边沟或路面中部的中心沟，最后排至隧道外。

公开号为CN113090325A的一项中国专利公开了一种用于隧道排水沟的施工方法，包括隧道开挖并初期支护至设定长度后在隧道基底竖向开挖顶管工作井，作为始发井；对顶管工作井的井壁和井底做硬化处理；在顶管工作井的井壁布设泄水孔，在顶管工作井的井底预留环形集水槽，在环形积水槽内布设排水设施；在顶管工作井内安装反力座和顶进设备，顶进设备沿隧道的延伸方向逐段将预制混凝土管顶推至设定长度形成深埋水沟；顶管施工完成后，在顶管工作井内绑扎钢筋，并浇筑混凝土封闭顶管工作井井口。该方法在隧道基底采用顶管技术施工深埋水沟，避免了明挖施工对隧道拱脚、拱顶和初期支护结构强度的破坏。

目前现有技术中，在隧道施工过程中，通常需要在隧道底部增设仰拱，而仰拱开挖后才可进行深埋中心排水沟的爆破开挖工作，工序较为复杂，严重影响施工进度。

为此，本发明提供一种大断面隧道深埋中心排水沟精准爆破控制方法。

发明内容

为了弥补现有技术的不足，解决背景技术中所提出的至少一个技术问题。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：本发明所述的一种大断面隧道深埋中心排水沟精准爆破控制方法，包括以下步骤：

S1：采用钻孔爆破的方法对隧道仰拱和中心排水沟进行同时爆破开挖，先通过测量划线，在地面均匀标出爆破钻孔的位置；

S2：通过钻孔设备在预先标出的位置进行钻孔，钻孔过程中根据仰拱的实际形状以及中心排水沟与地面之间的距离控制炮孔的深度，炮孔深度由地面两侧向中心递增，且中心排水沟处的炮孔深度大于其余位置的炮孔深度；

S3：根据预先设计的药量，将炸药装入炮孔，然后在炮孔内部安装数码电子雷管并将炮孔封堵，做好相关防护措施后进行起爆作业，即可使隧道仰拱与深埋中心排水沟一次爆破成型；

通过在地面均匀钻孔，并使得炮孔深度由地面两侧向中心递增，控制地面中心处的炮孔深度大于其余位置的炮孔深度，由此爆破后即可同时形成仰拱和中心排水沟，通过该方法对隧道仰拱和深埋中心排水沟进行同时爆破开挖，可使得隧道仰拱与深埋中心排水沟一次爆破成型，缩短排水沟作业时间，减少排水沟作业成本，简化隧道开挖施工工序。

优选的，所述炮孔的直径设置为60-90mm，炮孔的间距设置为400-500mm。

优选的，步骤S2中所述钻孔设备包括车体；所述车体前端通过支架安装有钻筒，且钻筒贯穿支架并垂直设置；所述钻筒内部安装有钻头；所述钻筒内部安装有驱动组件，且钻头由驱动组件控制；所述驱动组件能够控制钻头在钻筒内部转动并上下移动；所述钻筒底部固接有防护套，且钻孔过程中钻头位于防护套内部；将本钻孔设备移动到预先标出的位置，通过驱动组件带动钻头转动并控制其不断向下移动，从而将钻头钻入地面内部形成炮孔，并且在此过程中，通过设置防护套，可将钻孔时产生的石渣和灰尘阻挡在防护套内部，避免石渣飞溅对施工人员造成伤害，同时也可以避免灰尘大量扬起对环境造成污染的问题。

优选的，所述防护套设置为折叠弹性气囊结构，且防护套能够伸缩；所述钻筒内部安装有供气组件，且供气组件通过管路与防护套连通；在进行钻孔时，可以通过供气组件向防护套内部供气，进而促使防护套向下伸展并贴紧地面，提高对石渣和灰尘的阻挡程度，进一步避免石渣飞溅和灰尘扬起的问题，钻孔结束后可以停止供气，防护套复位收缩，以免影响钻孔设备的正常移动。

优选的，所述防护套内侧表面固接有弹性层，且弹性层采用橡胶材料制成；通过在防护套内侧设置弹性层，可以起到缓冲作用，避免飞溅的石渣将防护套戳破漏气的问题，延长防护套的使用寿命。

优选的，所述钻筒内部靠近防护套的位置固接有活塞缸；所述活塞缸内部滑动连接有活塞板，且活塞板采用磁性材料制成；所述钻筒底部靠近防护套的位置开设有溢流孔；所述活塞板上方的活塞缸内部添加有清洁水并通过软管与溢流孔连通；所述钻头内部固接有磁性块，且磁性块靠近活塞板时能够对活塞板产生吸引力；钻孔结束后，驱动组件控制钻头上移并收入钻筒内部，由于磁性块对活塞板的吸引效果，此时钻头会通过磁性块带动活塞板向上移动，进而活塞板挤压活塞缸内部的水，并将其通过软管和溢流孔向下挤出，溢流孔流出的水对防护套内侧壁表面进行冲洗，从而将弹性层表面粘附的灰尘及杂质洗净，提高防护套的使用效果。

优选的，所述钻筒内部固接有储水箱，且储水箱内部添加有清洁水；所述活塞板上方的活塞缸内部通过补水管与储水箱连通；所述软管和补水管内部均设有单向阀；在钻孔作业中，钻头下移时会通过磁性块带动活塞板同步向下移动，进而活塞板上方的活塞缸内部产生负压，并将储水箱内部的水通过补水管吸入到活塞缸内部，而钻头上移时又将活塞缸内部的水向下挤出，以此循环，使得清洗工作可以循环进行。

优选的，所述钻筒底部靠近防护套内侧的位置固接有过水壳体，且过水壳体设置为圆形；所述过水壳体远离防护套的一侧与溢流孔连通，且溢流孔与过水壳体相切；所述过水壳体靠近防护套的一侧设有开口，且开口与弹性层之间存在间隙；所述过水壳体内部转动连接有转柱；所述转柱表面圆周均布有一组叶片，且转柱转动过程中叶片能够与弹性层接触；水通过溢流孔向下挤出时，水流进入到过水壳体内部并推动叶片和转柱转动，进而叶片不断拨动弹性层，促使防护套不断抖动，同时水流通过开口对弹性层进行冲洗，从而使得弹性层表面的灰尘及杂志快速抖落，进一步提高对弹性层的清洗效率。

优选的，所述弹性层表面靠近过水壳体开口的位置固接有金属块，且转柱转动过程中叶片能够与金属块接触；通过设置金属块，叶片转动过程中会作用在金属块表面，而不是与弹性层直接接触，由于弹性层为柔性材料，该操作可降低弹性层的磨损程度，避免叶片高频率刮动弹性层，导致弹性层破裂损伤的问题。

优选的，所述金属块靠近过水壳体的一侧均匀开设有一组凹槽；所述凹槽内部通过转轴转动连接有滑轮，且滑轮突出于金属块表面；叶片转动过程中接触金属块，通过在金属块表面均布多个滑轮，叶片端部会与滑轮接触并拨动滑轮转动，使得叶片与金属块之间形成滚动摩擦，从而降低二者之间的摩擦阻力，提高转柱转动时的流畅度，同时也可以降低叶片端部与金属块的磨损程度。

本发明的有益效果如下：

1.本发明所述的一种大断面隧道深埋中心排水沟精准爆破控制方法，通过在地面均匀钻孔，并使得炮孔深度由地面两侧向中心递增，控制地面中心处的炮孔深度大于其余位置的炮孔深度，由此爆破后即可同时形成仰拱和中心排水沟，通过该方法对隧道仰拱和深埋中心排水沟进行同时爆破开挖，可使得隧道仰拱与深埋中心排水沟一次爆破成型，缩短排水沟作业时间，减少排水沟作业成本，简化隧道开挖施工工序。

2.本发明所述的一种大断面隧道深埋中心排水沟精准爆破控制方法，将本钻孔设备移动到预先标出的位置，通过驱动组件带动钻头转动并控制其不断向下移动，从而将钻头钻入地面内部形成炮孔，并且在此过程中，通过设置防护套，可将钻孔时产生的石渣和灰尘阻挡在防护套内部，避免石渣飞溅对施工人员造成伤害，同时也可以避免灰尘大量扬起对环境造成污染的问题。

附图说明

下面结合附图对本发明作进一步说明。

图1是本发明的方法流程示意图；

图2是本发明的施工示意图；

图3是本发明中钻孔设备的立体图；

图4是本发明中防护套的结构示意图；

图5是图4中A处局部放大图；

图6是本发明中金属块的结构示意图；

图中：车体1、支架2、钻筒3、钻头4、防护套5、弹性层6、活塞缸7、活塞板8、溢流孔9、软管10、磁性块11、储水箱12、补水管13、过水壳体14、开口15、转柱16、叶片17、金属块18、转轴19、滑轮20。

具体实施方式

为了使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体实施方式，进一步阐述本发明。

如图1至图2所示，一种大断面隧道深埋中心排水沟精准爆破控制方法，包括以下步骤：

S1：采用钻孔爆破的方法对隧道仰拱和中心排水沟进行同时爆破开挖，先通过测量划线，在地面均匀标出爆破钻孔的位置；

S2：通过钻孔设备在预先标出的位置进行钻孔，钻孔过程中根据仰拱的实际形状以及中心排水沟与地面之间的距离控制炮孔的深度，炮孔深度由地面两侧向中心递增，且中心排水沟处的炮孔深度大于其余位置的炮孔深度；

S3：根据预先设计的药量，将炸药装入炮孔，然后在炮孔内部安装数码电子雷管并将炮孔封堵，做好相关防护措施后进行起爆作业，即可使隧道仰拱与深埋中心排水沟一次爆破成型；

通过在地面均匀钻孔，并使得炮孔深度由地面两侧向中心递增，控制地面中心处的炮孔深度大于其余位置的炮孔深度，由此爆破后即可同时形成仰拱和中心排水沟，通过该方法对隧道仰拱和深埋中心排水沟进行同时爆破开挖，可使得隧道仰拱与深埋中心排水沟一次爆破成型，缩短排水沟作业时间，减少排水沟作业成本，简化隧道开挖施工工序。

所述炮孔的直径设置为60-90mm，炮孔的间距设置为400-500mm。

实施例一

如图3至图5所示，步骤S2中所述钻孔设备包括车体1；所述车体1前端通过支架2安装有钻筒3，且钻筒3贯穿支架2并垂直设置；所述钻筒3内部安装有钻头4；所述钻筒3内部安装有驱动组件，且钻头4由驱动组件控制；所述驱动组件能够控制钻头4在钻筒3内部转动并上下移动；所述钻筒3底部固接有防护套5，且钻孔过程中钻头4位于防护套5内部；将本钻孔设备移动到预先标出的位置，通过驱动组件带动钻头4转动并控制其不断向下移动，从而将钻头4钻入地面内部形成炮孔，并且在此过程中，通过设置防护套5，可将钻孔时产生的石渣和灰尘阻挡在防护套5内部，避免石渣飞溅对施工人员造成伤害，同时也可以避免灰尘大量扬起对环境造成污染的问题。

所述防护套5设置为折叠弹性气囊结构，且防护套5能够伸缩；所述钻筒3内部安装有供气组件，且供气组件通过管路与防护套5连通；在进行钻孔时，可以通过供气组件向防护套5内部供气，进而促使防护套5向下伸展并贴紧地面，提高对石渣和灰尘的阻挡程度，进一步避免石渣飞溅和灰尘扬起的问题，钻孔结束后可以停止供气，防护套5复位收缩，以免影响钻孔设备的正常移动。

所述防护套5内侧表面固接有弹性层6，且弹性层6采用橡胶材料制成；通过在防护套5内侧设置弹性层6，可以起到缓冲作用，避免飞溅的石渣将防护套5戳破漏气的问题，延长防护套5的使用寿命。

所述钻筒3内部靠近防护套5的位置固接有活塞缸7；所述活塞缸7内部滑动连接有活塞板8，且活塞板8采用磁性材料制成；所述钻筒3底部靠近防护套5的位置开设有溢流孔9；所述活塞板8上方的活塞缸7内部添加有清洁水并通过软管10与溢流孔9连通；所述钻头4内部固接有磁性块11，且磁性块11靠近活塞板8时能够对活塞板8产生吸引力；钻孔结束后，驱动组件控制钻头4上移并收入钻筒3内部，由于磁性块11对活塞板8的吸引效果，此时钻头4会通过磁性块11带动活塞板8向上移动，进而活塞板8挤压活塞缸7内部的水，并将其通过软管10和溢流孔9向下挤出，溢流孔9流出的水对防护套5内侧壁表面进行冲洗，从而将弹性层6表面粘附的灰尘及杂质洗净，提高防护套5的使用效果。

所述钻筒3内部固接有储水箱12，且储水箱12内部添加有清洁水；所述活塞板8上方的活塞缸7内部通过补水管13与储水箱12连通；所述软管10和补水管13内部均设有单向阀；在钻孔作业中，钻头4下移时会通过磁性块11带动活塞板8同步向下移动，进而活塞板8上方的活塞缸7内部产生负压，并将储水箱12内部的水通过补水管13吸入到活塞缸7内部，而钻头4上移时又将活塞缸7内部的水向下挤出，以此循环，使得清洗工作可以循环进行。

所述钻筒3底部靠近防护套5内侧的位置固接有过水壳体14，且过水壳体14设置为圆形；所述过水壳体14远离防护套5的一侧与溢流孔9连通，且溢流孔9与过水壳体14相切；所述过水壳体14靠近防护套5的一侧设有开口15，且开口15与弹性层6之间存在间隙；所述过水壳体14内部转动连接有转柱16；所述转柱16表面圆周均布有一组叶片17，且转柱16转动过程中叶片17能够与弹性层6接触；水通过溢流孔9向下挤出时，水流进入到过水壳体14内部并推动叶片17和转柱16转动，进而叶片17不断拨动弹性层6，促使防护套5不断抖动，同时水流通过开口15对弹性层6进行冲洗，从而使得弹性层6表面的灰尘及杂志快速抖落，进一步提高对弹性层6的清洗效率。

所述弹性层6表面靠近过水壳体14开口15的位置固接有金属块18，且转柱16转动过程中叶片17能够与金属块18接触；通过设置金属块18，叶片17转动过程中会作用在金属块18表面，而不是与弹性层6直接接触，由于弹性层6为柔性材料，该操作可降低弹性层6的磨损程度，避免叶片17高频率刮动弹性层6，导致弹性层6破裂损伤的问题。

实施例二

如图6所示，对比实施例一，其中本发明的另一种实施方式为：所述金属块18靠近过水壳体14的一侧均匀开设有一组凹槽；所述凹槽内部通过转轴19转动连接有滑轮20，且滑轮20突出于金属块18表面；叶片17转动过程中接触金属块18，通过在金属块18表面均布多个滑轮20，叶片17端部会与滑轮20接触并拨动滑轮20转动，使得叶片17与金属块18之间形成滚动摩擦，从而降低二者之间的摩擦阻力，提高转柱16转动时的流畅度，同时也可以降低叶片17端部与金属块18的磨损程度。

工作原理：通过在地面均匀钻孔，并使得炮孔深度由地面两侧向中心递增，控制地面中心处的炮孔深度大于其余位置的炮孔深度，由此爆破后即可同时形成仰拱和中心排水沟，通过该方法对隧道仰拱和深埋中心排水沟进行同时爆破开挖，可使得隧道仰拱与深埋中心排水沟一次爆破成型，缩短排水沟作业时间，减少排水沟作业成本，简化隧道开挖施工工序；将本钻孔设备移动到预先标出的位置，通过驱动组件带动钻头4转动并控制其不断向下移动，从而将钻头4钻入地面内部形成炮孔，并且在此过程中，通过设置防护套5，可将钻孔时产生的石渣和灰尘阻挡在防护套5内部，避免石渣飞溅对施工人员造成伤害，同时也可以避免灰尘大量扬起对环境造成污染的问题；在进行钻孔时，可以通过供气组件向防护套5内部供气，进而促使防护套5向下伸展并贴紧地面，提高对石渣和灰尘的阻挡程度，进一步避免石渣飞溅和灰尘扬起的问题，钻孔结束后可以停止供气，防护套5复位收缩，以免影响钻孔设备的正常移动；通过在防护套5内侧设置弹性层6，可以起到缓冲作用，避免飞溅的石渣将防护套5戳破漏气的问题，延长防护套5的使用寿命；钻孔结束后，驱动组件控制钻头4上移并收入钻筒3内部，由于磁性块11对活塞板8的吸引效果，此时钻头4会通过磁性块11带动活塞板8向上移动，进而活塞板8挤压活塞缸7内部的水，并将其通过软管10和溢流孔9向下挤出，溢流孔9流出的水对防护套5内侧壁表面进行冲洗，从而将弹性层6表面粘附的灰尘及杂质洗净，提高防护套5的使用效果；在钻孔作业中，钻头4下移时会通过磁性块11带动活塞板8同步向下移动，进而活塞板8上方的活塞缸7内部产生负压，并将储水箱12内部的水通过补水管13吸入到活塞缸7内部，而钻头4上移时又将活塞缸7内部的水向下挤出，以此循环，使得清洗工作可以循环进行；水通过溢流孔9向下挤出时，水流进入到过水壳体14内部并推动叶片17和转柱16转动，进而叶片17不断拨动弹性层6，促使防护套5不断抖动，同时水流通过开口15对弹性层6进行冲洗，从而使得弹性层6表面的灰尘及杂志快速抖落，进一步提高对弹性层6的清洗效率；通过设置金属块18，叶片17转动过程中会作用在金属块18表面，而不是与弹性层6直接接触，由于弹性层6为柔性材料，该操作可降低弹性层6的磨损程度，避免叶片17高频率刮动弹性层6，导致弹性层6破裂损伤的问题；叶片17转动过程中接触金属块18，通过在金属块18表面均布多个滑轮20，叶片17端部会与滑轮20接触并拨动滑轮20转动，使得叶片17与金属块18之间形成滚动摩擦，从而降低二者之间的摩擦阻力，提高转柱16转动时的流畅度，同时也可以降低叶片17端部与金属块18的磨损程度。

上述前、后、左、右、上、下均以说明书附图中的图1为基准，按照人物观察视角为标准，装置面对观察者的一面定义为前，观察者左侧定义为左，依次类推。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明保护范围的限制。

以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。