一种隧道拱架锁脚锚杆钻孔的定向装置

技术领域

本发明涉及隧道拱架锁脚锚杆施工技术领域，特别是一种隧道拱架锁脚锚杆钻孔的定向装置。

背景技术

在高速公路、铁路、地下引水隧洞等隧道开挖支护过程中，往往对其施工过程中的安全性、施工质量、外观要求很高。而在围岩质量较差的环境下的隧道开挖，需要用到隧道锚杆技术来对开挖的隧道形成支护，锁脚锚杆技术在隧道施工中应用较为广泛，隧道中的锁脚是指隧道在上台阶开挖完成并架设拱架支撑后，将其拱架的脚部通过锁脚锚杆固定的工序，且固定时需要在拱架的脚部两侧对称固定。锁脚锚杆的主要作用是尽可能的限制拱架支撑的刚性位移，稳定拱脚，又可对下部开挖起到超前支护作用，使其尽早承担围岩变形引起的压力，保证隧道初期的稳定性。锁脚锚杆的长度和打入角度对支护结构的支撑能力均有较大的影响。合理的长度和角度不仅有利于限制围岩的变形，而且有利于发挥支护结构的承载能力。实际施工过程中，先需要通过钻杆钻孔，再将锁脚锚杆安装进孔内，因现场施工的环境因素和施工人员自身经验等因素的影响，钻孔的角度难以控制，进而导致锁脚锚杆的打入角度很难控制，角度偏差使锁脚锚杆的作用大大减弱，严重时可导致隧道初期支护作用失效，极易造成重大质量、安全事故。

发明内容

本发明的目的在于：针对现有技术中存在锁脚锚杆的打入角度很难控制，角度偏差使锁脚锚杆的作用大大减弱，严重时可导致隧道初期支护作用失效，极易造成重大质量、安全事故的问题，提供一种隧道拱架锁脚锚杆钻孔的定向装置。

为了实现上述目的，本发明采用的技术方案为：

一种隧道拱架锁脚锚杆钻孔的定向装置，包括两个定向结构，两个所述定向结构用于相对设置在拱架的脚部两侧，两个所述定向结构均可拆卸连接于所述拱架，所述定向结构包括底座，所述底座上设有第一定向板和第二定向板，所述第一定向板设有第一定位孔，所述第二定向板设有第二定位孔，同一个所述定向结构的所述第一定位孔和所述第二定位孔用于穿设钻杆并调节所述钻杆的角度。

每个所述定向结构的所述第一定位孔和所述第二定位孔分别设置在第一定向板和第二定向板上，且第一定向板和第二定向板通过底座连接起来。所述第一定位孔和所述第二定位孔形成钻杆的穿设通道，使钻杆的两端形成高度落差，用于控制钻杆的钻孔方向，如：通过将第一定位孔的位置设置为低于第二定位孔的位置，钻杆穿过第二定位孔和第一定位孔，通过调节第一定位孔和第二定位孔的相对位置，或通过调节钻杆在第一定位孔和第二定位孔内的相对位置，就可以调节并控制了钻杆的方向，由于锁脚锚杆的方向主要由钻孔的方向确定，因此通过调整钻杆的方向，就能有效保证锁脚锚杆的方向，使锁脚锚杆的施工更精准。每个所述定向结构能够单独控制拱架的脚部一侧的锁脚锚杆的方向。两个所述定向结构用于相对设置在拱架的脚部两侧，使所述隧道拱架锁脚锚杆钻孔的定向装置能够同时定向并施工拱架的脚部两侧的锁脚锚杆，且两个所述定向结构是可拆卸连接在拱架上的，可以随时将两个定向结构拆卸下来用于另一个拱架的锁脚锚杆施工，其能够重复利用，施工方便，且其成本较低，经济效益高。

本发明所述隧道拱架锁脚锚杆钻孔的定向装置，其能够通过第一定位孔和第二定位孔来调节并控制钻杆的钻孔方向，然后通过已完成的钻孔来控制锁脚锚杆的方向，避免锁脚锚杆的施工存在角度偏差，保证锁脚锚杆的施工质量，进而保证锁脚锚杆的支撑能力，避免隧道施工危险。且所述隧道拱架锁脚锚杆钻孔的定向装置能够用于锁脚锚管的施工。

优选的,所述第二定向板竖向设置在所述底座上，所述第二定位孔为竖向设置的条形孔，所述第二定向板上所述第二定位孔处设有支撑件，所述支撑件用于支撑钻杆，所述支撑件能够沿所述第二定位孔的长度方向移动并固定。

通过设置竖向的条形孔作为第二定位孔，条形孔具有一定长度，能够使钻杆在不同高度穿过第二定位孔，再通过可在条形孔长度方向调节的支撑件支撑钻杆，使钻杆的角度保持。通过调节所述支撑件在条形孔长度方向的不同位置，能够自由控制钻杆的角度，进而能够根据施工情况合理调整锁脚锚杆的打入角度，且通过设计条形孔的尺寸、条形孔和第一定位孔的相对位置，再通过支撑件能够调节钻杆和水平面夹角为任一锐角，其调节范围广，调节效果好，且调节为任一锐角后均能够稳定控制钻杆的角度，进而保证锁脚锚杆的施工质量。

优选的，所述支撑件包括两个夹板，两个所述夹板横向夹持在所述第二定向板上，两个所述夹板通过第一螺栓固定连接。

采用两个夹板通过第一螺栓连接的方式能够实现支撑钻杆和调节支撑件支撑位置两个功能，同时该支撑件结构便于加工，成本低。所述支撑件也可以采用滑动连接于第二定向板的支撑板等结构，并对支撑板设置相应的锁定结构，如卡扣等，使所述支撑板能够固定在第二定向板上。所述支撑件也能够采用其它结构，只需要能够调节钻杆在第二定位孔内的竖向高度，并能够固定支撑钻杆即可。

优选的，所述第二定向板上沿第二定位孔的长度方向设有刻度。

设置刻度用于标识支撑件在不同刻度处时，钻杆穿过第一定位孔和第二定位孔的时候钻杆的角度，便于施工人员施工时直接能够根据标识调节支撑件，进而调整钻杆到对应的角度，无需在现场反复测量，能够提高锁脚锚杆的施工精度和施工效率。

优选的，所述第一定向板上设有第一锁紧夹片，所述第二定向板设有第二锁紧夹片，两个所述定向结构的第一锁紧夹片通过第二螺栓连接，两个所述定向结构的第二锁紧夹片通过第二螺栓连接。

通过设置第一锁紧夹片和第二锁紧夹片，便于将两个所述定向结构可拆卸连接起来，同时便于将两个所述定向结构分别夹持在拱架的脚部两侧，便于拱架的脚部两侧的锁脚锚杆同时施工。同时，通过第二螺栓连接两个定向结构，第二螺栓为长螺栓，只需将第二螺栓穿过第一锁紧夹片或第二锁紧夹片的连接孔，就能够快速实现两个定向结构的对位，保证拱架的脚部两侧锁脚锚杆对称施工。

优选的，所述第一定向板和所述第二定向板平行设置，所述第一定向板的上下两端各设有一个所述第一锁紧夹片，所述第二定向板的上下两端各设有一个所述第二锁紧夹片。通过上述设置方式，能够使两个定向结构稳定的固定在拱架上。

优选的，所述拱架为工字钢结构，所述底座上设有两个定位槽，同一个所述底座的两个所述定位槽分别用于适配定位所述拱架的两个翼缘板。

当拱架为工字钢结构时，通过设置与工字钢结构两个翼缘板相适配的定位槽，能够快速的将定向结构安装至拱架上，同时，定位槽能够对定向结构的移动方向进行限制，便于定向结构沿所述拱架移动和调节。

综上所述，由于采用了上述技术方案，本发明的有益效果是：

本发明所述隧道拱架锁脚锚杆钻孔的定向装置，其能够通过第一定位孔和第二定位孔来调节并控制钻杆的钻孔方向，进而控制锁脚锚杆的方向，避免锁脚锚杆的施工存在角度偏差，保证锁脚锚杆的施工质量，进而保证锁脚锚杆的支撑能力，避免隧道施工危险。同时，其可拆卸连接在拱架上，能够重复利用，施工方便。

附图说明

图1是实施例1中所述隧道拱架锁脚锚杆钻孔的定向装置的结构示意图；

图2是实施例1中定向结构的结构示意图；

图3是实施例1中支撑件的结构示意图；

图4是实施例1中所述隧道拱架锁脚锚杆钻孔的定向装置的使用状态示意图；

图标：1-拱架；2-底座；21-定位槽；3-第一定向板；31-第一定位孔；4-第二定向板；41-第二定位孔；51-第一锁紧夹片；511-第二螺栓；52-第二锁紧夹片；6-支撑件；61-第一螺栓；7-定位尺；8-钻杆。

具体实施方式

下面结合附图，对本发明作详细的说明。

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

实施例1

本实施例提供一种隧道拱架锁脚锚杆钻孔的定向装置，参见图1-4，包括两个定向结构，两个所述定向结构用于相对设置在拱架1的脚部两侧，两个所述定向结构均可拆卸连接于所述拱架1，所述定向结构包括底座2，所述底座2上设有第一定向板3和第二定向板4，所述第一定向板3设有第一定位孔31，所述第二定向板4设有第二定位孔41，同一个所述定向结构的所述第一定位孔31和所述第二定位孔41用于穿设钻杆8并调节所述钻杆8的角度。

本实施例中，如图4所示，所述拱架1为工字钢结构。所述定向结构如图2所示，包括底座2，所述底座2是一块钢板，其右侧设有两个定位槽21，两个所述定位槽21分别用于适配定位所述拱架1的两个翼缘板，同时两个定位槽21之间的部分刚好能够抵接在拱架1腹板上，形成支撑。所述底座2上方有竖向设置的第一定向板3和竖向设置的第二定向板4，第一定向板3和第二定向板4相隔一定间距并平行设置，第一定向板3的下部设有圆形或椭圆形的第一定位孔31，也可以为其它形状，且第一定向板3的下端和上端各设有一个第一锁紧夹片51，且第一锁紧夹片51上具有连接孔。

第二定向板4的中部设有第二定位孔41，第二定位孔41为竖向设置的条形孔，也可以为其它形状，如椭圆形等，且第二定向板4的上下两端各设有一个第二锁紧夹片52，两个第二锁紧夹片52分别位于条形孔的上下两端外。所述第二定向板4上所述第二定位孔41处设有支撑件6，所述支撑件6用于支撑钻杆8，所述支撑件6能够沿所述第二定位孔41的长度方向移动并固定。具体的，所述支撑件6包括两个夹板，如图2所示，两个所述夹板横向夹持在所述第二定向板4的两侧，使夹板横向设置在条形孔外侧，能够对钻杆8形成支撑，两个所述夹板通过第一螺栓61固定连接。且所述第二定向板4上沿第二定位孔41的长度方向设有定位尺7，所述定位尺7上设有刻度，设置刻度用于标识支撑件6在不同刻度处时，钻杆8穿过第一定位孔31和第二定位孔41的时候钻杆8的角度，便于施工人员施工时直接能够根据标识调节支撑件6，进而调整钻杆8到对应的角度，无需在现场反复测量，能够提高锁脚锚杆的施工精度和施工效率。

如图1或图4所示，两个定向结构通过四个第二螺栓511可拆卸连接，所述第二螺栓511为长螺栓，如M14*250mm。具体的，其中一个所述定向结构的第一锁紧夹片51与另一个所述定向结构的第一锁紧夹片51通过第二螺栓511连接，其中一个所述定向结构的第二锁紧夹片52与另一个所述定向结构的第二锁紧夹片52通过第二螺栓511连接。

本实施例所述隧道拱架锁脚锚杆钻孔的定向装置，施工时，将其安装在拱架1的指定位置，然后通过调节支撑件6到定位尺7指定位置，然后将钻杆8从支撑件6上方穿过第二定位孔41、再穿过第一定位孔31，便可以进行钻孔，其能够通过第一定位孔31和第二定位孔41来调节并控制钻杆8的钻孔方向，钻孔完毕后，将钻杆8取下，再将锁脚锚杆按照钻杆8钻孔的路径打入，进而限制了锁脚锚杆的方向，避免锁脚锚杆的施工存在角度偏差，保证锁脚锚杆的施工质量，进而保证锁脚锚杆的支撑能力，避免隧道施工危险。同时，其可拆卸连接在拱架1上，能够重复利用，施工方便。

本实施例中，所述第一定向板3、第二定向板4、底座2、第一锁紧夹片51和第二锁紧夹片52均为钢板，采用焊接的方式形成定向结构，便于取材和加工，且各结构件的尺寸根据实际施工情况确定。

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