專利名稱：一種對頂拱鉆孔精確定位及導(dǎo)向的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于水電建筑工程技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種在地下洞室開挖時, 對頂拱鉆孔進行精確定位及導(dǎo)向的方法。
背景技術(shù)：
眾所周知，地下洞室施工中，鉆孔是開挖成形質(zhì)量控制的最關(guān)鍵環(huán)節(jié)。 而鉆孔質(zhì)量的好壞主要受鉆孔位置、鉆孔方向，鉆孔傾角三個因素的影響。 以往傳統(tǒng)施工方法雖然也在開挖輪廓面時釆用測量放線控制鉆孔點，但由于 事先規(guī)劃設(shè)計的較少，且鉆孔方向及鉆孔傾角控制基本上由鉆工憑經(jīng)驗控 制，標準化、程序化控制手段較為有限，使得開挖質(zhì)量不穩(wěn)定，要上臺階很 困難。特別是地下洞室的圓弧形頂拱開挖更成為了施工的難點。由于傳統(tǒng)施 工方法不可避免的存在超挖、成形輪廓差、安全問題突出等一系列問題，致 使許多單位也在紛紛尋找鉆孔精確化控制方面的對策，并將高水平的鉆手作 為質(zhì)量控制的主要手段。如何減少人為因素的影響，提高地下洞室圓弧形頂 拱開挖的施工質(zhì)量，就成為現(xiàn)有技術(shù)中亟待解決的問題。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于針對現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種對頂拱鉆孔精確定 位及導(dǎo)向的方法，盡可能減少人為因素對鉆孔質(zhì)量的影響，提高頂拱開挖 的施工質(zhì)量。
本發(fā)明的目的通過以下技術(shù)方案予以實現(xiàn)。
一種對頂拱鉆孔精確定位及導(dǎo)向的方法，其特征在于在地下洞室 開挖爆破前預(yù)先設(shè)計頂拱的爆破孔位及孔間距，確定開孔點，釆用測量儀器 精確放樣這些開孔點，作出標識，并在這些開孔點沿洞軸線平行線方向的后 面已開挖成型面上1. 5 ~ 2m處逐一放出導(dǎo)向點，同時在相鄰的已鉆孔中放置 控制傾角及方向的參照導(dǎo)向管。 具體操作包括以下步驟
1、 確定爆破孔位及孔間距鉆孔直徑為40~50mm，孔間距為孔徑的8~ 12倍；
洞室頂拱鉆孔間距優(yōu)選為40~50cm。
2、 測量放線控制開挖輪廓線放樣用紅外線無棱鏡反射技術(shù)，儀器為 TCRU00全站儀，測角精度為2〃 ，測距精度為2+2ppm,測量人員按設(shè)計的 周邊孔間距逐孔放樣后，用紅油漆標識；
3、 導(dǎo)向點導(dǎo)向在開挖輪廓面放樣的同時，對應(yīng)每個開孔點，在其沿 洞軸線平行線方向的后面1.5m 2.0m處的已開挖成型頂拱上標出導(dǎo)向點； 開挖中以開挖推進方向為前方向，反之為后方；或以面對開挖輪廓面的方向 為前，反之為后方；
4、 鉆孔及導(dǎo)向控制開孔點鉆孔嚴格在所標識的測量點位上進行開孔 作業(yè)，采用手風鉆造孔，每個孔開鉆均由兩名鉆工配合進行，鉆孔過程中用 長釬開孔以便于參照，前序孔鉆孔結(jié)束并仔細檢査后，釆用略小于鉆孔直徑 的直長鋼管或PVC直管放入該孔內(nèi)并外露1.5m-2.5m，作為相鄰后序孔鉆 孔時的導(dǎo)向管；
5、 鉆工在鉆孔過程中以導(dǎo)向點、前排炮爆破半孔和導(dǎo)向管作為導(dǎo)向參 照，即可精確控制鉆孔方向和鉆孔傾角。
本發(fā)明相對于現(xiàn)有技術(shù)具有如下優(yōu)點在地下洞室圓弧形頂拱開挖中利 用開孔點、導(dǎo)向點、導(dǎo)向管、爆破半孔等多種方法來達到控制鉆孔精度的目 的?？纱_保將超挖控制在10cm以內(nèi)，既減少了人為因素的影響，又提高了
開挖質(zhì)量。


圖1為應(yīng)用本發(fā)明對頂拱鉆孔精確定位及導(dǎo)向的示意圖。
圖中1隧洞未開挖部分、2開挖輪廓面(ABCD面)、3開孔點(周邊 孔)、4導(dǎo)向點、5導(dǎo)向管(鋼管或PVC管)、6爆破半孔、7已開挖成型 部分、8隧洞軸線。
具體實施例方式
下面結(jié)合附圖和實施例對本發(fā)明作進一步的詳細說明，但它們并不是對 本發(fā)明的限定。 實施例
以三峽地下電站主廠房開挖為例頂層開挖跨度為32.6m,頂拱分別由 拱腳兩個小圓弧和一段大圓弧組成，頂拱周邊輪廓線的開挖質(zhì)量直接影響到 大跨度廠房的穩(wěn)定性。傳統(tǒng)鉆孔施工是在開挖輪廓面時釆用測量放線定出開 孔點，但由于事先規(guī)劃設(shè)計粗糙，且鉆孔方向及鉆孔傾角控制沒有相關(guān)的參 照點，基本上由鉆工憑自身的經(jīng)驗控制，人為因素影響較大。標準化、程序 化控制手段較為有限，使得開挖質(zhì)量不穩(wěn)定，得不到保證。經(jīng)常會出現(xiàn)"八 字孔"、"交叉孔"、"高低孔"等情況，使得爆破后開挖輪廓面不規(guī)整， 超欠挖較為普遍，這樣無形中就增加了支護工程量。
針對傳統(tǒng)施工中存在的弊端和問題，通過認真仔細的分析后，技術(shù)人員 找到了問題的關(guān)鍵所在，就是沒有很好的對鉆孔進行控制，為此技術(shù)人員釆 取了以下措施和方法。
如圖所示，預(yù)先設(shè)計頂拱的開孔點3 (爆破孔位)及孔間距。在地下電 站主廠房周邊輪廓開挖前，采取了中導(dǎo)洞開挖先行的措施， 一方面可以適當 釋放巖體應(yīng)力，二方面可以預(yù)先探明主廠房的地質(zhì)條件，第三方面也是為主 廠房的周邊開挖進行試驗以確定孔間距，通過對中導(dǎo)洞十幾次的開挖爆破循 環(huán)的歸納總結(jié)，確定主廠房巖性周邊開孔點3的間距在40cm 50cm之間。 釆用此間距爆破后的開挖輪廓面2的成型效果非常理想?，F(xiàn)場技術(shù)員做好爆 破設(shè)計，經(jīng)過技術(shù)部門的審核后，由測量人員按照設(shè)計圖進行逐孔放樣，頂
拱最高點必須先確定，然后往兩邊按間距逐一放點，采取紅油漆進行標記，
測量放樣釆用紅外線無棱鏡反射技術(shù)，儀器為TCR1200全站儀，測角精度 為2",測距精度為2+2ppm。并在開孔點3沿隧洞軸線8平行方向的后面 1.5m 2.0m處，已開挖成型部分7的頂拱上標出導(dǎo)向點4,同時在相鄰的已 鉆孔中放置控制傾角及方向的參照導(dǎo)向管5。鉆孔嚴格在所標識的測量點位 上進行開孔作業(yè)，采用手風鉆造孔，每個孔開孔均由兩名鉆工配合進行，鉆 孔過程中用長釬開孔以便于參照，前序孔鉆孔結(jié)束并仔細檢查后，采用略小 于鉆孔直徑的直長鋼管或PVC直管放入該孔內(nèi)并外露1.5m~2.5m，作為相 鄰后序孔鉆孔時導(dǎo)向管。鉆工在鉆孔過程中以導(dǎo)向點3、前排炮爆破半孔6 和導(dǎo)向管5作為導(dǎo)向，控制鉆孔方向和鉆孔傾角，同時在鉆孔過程中，釆用 羅盤、水平尺等控制鉆孔角度，保證了施工質(zhì)量。
通過采取以上幾種定位措施的實施，最終通過測量資料分析，主廠房頂 拱開挖輪廓面平均超挖為8.5cm，遠遠低于規(guī)范控制要求(超挖小于20cm)， 開挖平整度小于9cm,且爆破半孔率達到了 95%以上。從成型外觀看，所有 爆破孔呈平、直、齊均勻分布，排炮臺坎小，平整度高。同時通過施工期監(jiān) 測，邊頂拱局部點最大變形控制在25mm以內(nèi)。其變形指標明顯優(yōu)于國內(nèi)同 等規(guī)模的其它地下工程在該階段的變形指標。圍巖的爆破松動圈在40cm~ 80cm之間，爆破對圍巖的損傷較小，圍巖整體穩(wěn)定。
權(quán)利要求
1.一種對頂拱鉆孔精確定位及導(dǎo)向的方法，其特征在于在地下洞室開挖爆破前預(yù)先設(shè)計頂拱的爆破孔位及孔間距，確定開孔點，采用測量儀器精確放樣這些開孔點，作出標識，并在這些開孔點沿洞軸線平行線方向的后面已開挖成型面上1.5～2m處逐一放出導(dǎo)向點，同時在相鄰的已鉆孔中放置控制傾角及方向的參照導(dǎo)向管。
2、 根據(jù)權(quán)利要求l所述的方法，其特征在于，包括以下步驟(1) 確定爆破孔位及孔間距鉆孔直徑為40~50ram，孔間距為孔徑的 8~12倍；(2) 測量放線控制開挖輪廓線放樣用紅外線無棱鏡反射技術(shù)，儀器 為TCR1200全站儀，測角精度為2〃 ，測距精度為2+2ppm,測量人員按設(shè)計 的周邊孔間距逐孔放樣后，用紅油漆標識；(3) 導(dǎo)向點導(dǎo)向在開挖輪廓面放樣的同時，對應(yīng)每個開孔點，在其 沿洞軸線平行線方向的后面1.5m-2.0m處的已開挖成型頂拱上標出導(dǎo)向點；(4) 鉆孔及導(dǎo)向控制開孔點鉆孔嚴格在所標識的測量點位上進行開 孔作業(yè)，采用手風鉆造孔，每個孔開鉆均由兩名鉆工配合進行，鉆孔過程中 用長釬開孔以便于參照，前序孔鉆孔結(jié)東并仔細檢査后，采用略小于鉆孔直 徑的直長鋼管或PVC直管放入該孔內(nèi)并外露1.5m~2.5m,作為相鄰后序孔 鉆孔時的導(dǎo)向管；(5) 鉆工在鉆孔過程中以導(dǎo)向點、前排炮爆破半孔和導(dǎo)向管作為導(dǎo)向 參照，控制鉆孔方向和鉆孔傾角。
3、 根揚權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于所述的洞室頂拱鉆孔間 距為40~ 50cm。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種對頂拱鉆孔精確定位及導(dǎo)向的方法。在地下洞室開挖爆破前預(yù)先設(shè)計頂拱的爆破孔位及孔間距，確定開孔點，采用測量儀器精確放樣這些開孔點，作出標識，并在這些開孔點沿洞軸線平行線方向的后面已開挖成型面上1.5～2m處逐一放出導(dǎo)向點，同時在相鄰的已鉆孔中放置控制傾角及方向的參照導(dǎo)向管。鉆工在鉆孔過程中以導(dǎo)向點、前排炮爆破半孔和導(dǎo)向管作為導(dǎo)向參照，即可精確的控制鉆孔方向和鉆孔傾角。本發(fā)明的應(yīng)用，可確保將超挖控制在10cm以內(nèi)，既減少了人為因素的影響，又提高了開挖質(zhì)量。具有良好的市場應(yīng)用前景。
文檔編號E21B7/04GK101368472SQ20081023341
公開日2009年2月18日 申請日期2008年10月9日 優(yōu)先權(quán)日2008年10月9日
發(fā)明者勇 付, 代紹華, 劉燕波, 史雁飛, 奇 唐, 尹俊宏, 常二廣, 清 張, 張志斌, 晏紅運, 李國慶, 毛雪巖, 杰 盛, 謝勇兵, 龍貴兵 申請人:中國水利水電第十四工程局有限公司