[发明专利]一种凿岩台车以及降低围岩扰动的隧道掘进工法

说明书

本发明提供了一种凿岩台车，包括车体、臂架系统、钻进系统、作业平台系统以及控制钻进系统凿岩的角度和深度的执行端控制系统；臂架系统安装于车体前部，可沿竖直与水平方向摆动，用于调整凿岩位置；钻进系统安装在臂架系统末端；作业平台系统安装于台车车体前端。本发明还提供了一种降低围岩扰动的隧道掘进工法，沿掌子面外围轮廓布置一圈槽孔，分隔了掌子面与周围围岩，使掌子面上因挖掘产生的冲击无法传递到围岩上，从而大幅降低对围岩的扰动，有利于保证围岩稳定性从而可以减少高压注浆固结围岩等工作量和成本。本发明在掌子面上利用排钻连续切槽进一步分割掌子面，可以达到非爆破开挖的效果，进而还能减少由于隧道挖掘而产生的振动和噪音。

技术领域

本发明涉及隧道钻爆法施工及城市建筑施工技术领域，具体涉及一种凿岩台车以及降低围岩扰动的隧道掘进工法。

背景技术

随着国家交通网络的建设，隧道施工日益增多，且施工环境越来越复杂。现阶段隧道开挖施工仍以爆破开挖为主，爆破过程对围岩的扰动危害最大，因为隧道深埋于地下并穿越各种复杂岩层，其和周围的岩体之间存在着密切的关系，岩体的地质因素在很大程度上影响着地下结构的稳定性和安全性。这些因素包括：围岩的完整性，岩体结构面性质，结构面组合状态，岩体初应力，岩体本身强度以及地下水的影响等。爆破扰动的危害包括对邻近建筑的危害和对围岩体的破坏，在隧道爆破时，易对相邻隧道产生危害，造成连锁反应。现有技术中，隧道开挖减震技术多通过在掌子面布置各种减震孔、开槽孔、定位孔等来降低围岩扰动，工序繁琐，钻孔工作量大、爆破器材使用量高、爆破震动大等缺点。

钻爆法对围岩扰动较大，通过周边眼控制爆破巷道断面、形状和方向符合设计要求，会受围岩层理与节理、测量放样误差、炮眼开挖位置的准确性、凿岩机体构造、爆破方法与参数等因素影响，容易造成超欠挖，开挖轮廓不规整。

常规凿岩台车使用凿岩机钻孔，一次只能钻单一孔，钻孔效率低，且不便定位，无法连孔成槽；钻周边孔时钻孔方向沿洞轴线方向存在夹角，导致开挖轮廓会沿径向向外扩散，无法按理想轮廓开挖。

如图9、10所示，利用普通凿岩机8钻孔时，由于凿岩机钻孔中心与凿岩机外壳边缘距离较大，如果要保证凿岩机钻孔方向与开挖隧道轴向方向平行，经过凿岩机第一次开挖钻孔9和凿岩机第二次开挖钻孔10后，使得第三次开挖轮廓17会小于第二次开挖轮廓16，第二次开挖轮廓16会小于第一次开挖轮廓15，从而造成开挖半径逐渐减小，影响隧道质量同时也造成较大的欠挖量。

如图11、12所示，利用普通凿岩机钻孔时，由于凿岩机钻孔中心与凿岩机外壳边缘距离较大，如果要保证隧道轮廓不变，则钻周边孔时钻孔方向沿洞轴线方向会存在一定夹角，导致开挖轮廓会沿径向向外扩散，造成较大的超挖区域18。

综上所述，急需一种凿岩台车以及降低围岩扰动的隧道掘进工法以解决现有技术中存在的问题。

发明内容

本发明目的在于提供一种凿岩台车以及降低围岩扰动的隧道掘进工法，以大幅降低开挖过程中施工对围岩的扰动，保证掘进过程中始终按理想轮廓开挖，避免超挖，并且能提高钻孔效率。

为实现上述目的，本发明提供了一种凿岩台车，包括车体、臂架系统、钻进系统、作业平台系统以及控制钻进系统凿岩的角度和深度的执行端控制系统；所述臂架系统安装于车体前部，可沿竖直与水平方向摆动，用于调整凿岩位置；钻进系统安装在臂架系统末端；作业平台系统安装于台车车体前端。

优选地，所述钻进系统包括卷筒、推进梁、排钻、滑动底板、钎杆、钻头；滑动底板安装在推进梁上，排钻固定在滑动底板上，油管通过卷筒与排钻相连，钎杆通过套筒一端与排钻连接，另一端与钻头连接。

优选地，多个钻头前后交替并排布置，每个冲击头都能单独控制，钻孔时先钻前排孔，后排钻头接触岩石后在启动钻孔，相邻孔有相交部分，一次钻进过程中，所钻孔会连接成槽。

优选地，所述钻进系统还包括扶钎器，所述扶钎器固定在推进梁上，用于支撑钎杆，防止钎杆在重力作用下弯曲变形。