本發(fā)明涉及水庫底修筑隧洞取水口或出水口的施工設(shè)備，特別涉及一種適用于水下巖塞爆破施工的風(fēng)鉆擴(kuò)孔鉆頭。

背景技術(shù)：
水庫在履行其功能進(jìn)行發(fā)電、供水時(shí)往往需要在庫底修筑隧洞的取水口或出水口，傳統(tǒng)方法是采用圍堰方式修筑，該方式修建完后還得清理圍堰，且清理不凈；優(yōu)選是采用水下巖塞爆破施工，而在水下巖塞爆破施工時(shí)，往往需要用風(fēng)鉆對掏槽眼進(jìn)行擴(kuò)孔處理。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：
本發(fā)明的目的是提供一種適用于水下巖塞爆破施工的風(fēng)鉆擴(kuò)孔鉆頭，配合風(fēng)鉆有效實(shí)現(xiàn)掏槽眼的擴(kuò)孔處理。本發(fā)明的上述技術(shù)目的是通過以下技術(shù)方案得以實(shí)現(xiàn)的：一種適用于水下巖塞爆破施工的風(fēng)鉆擴(kuò)孔鉆頭，包括旋轉(zhuǎn)柱、固定套設(shè)于所述旋轉(zhuǎn)柱中部的大基體、固定連接于所述旋轉(zhuǎn)柱一端部的小基體；所述大基體、小基體與所述旋轉(zhuǎn)柱同軸設(shè)置；所述大基體上設(shè)有多個(gè)第一凸體；所述小基體上設(shè)有多個(gè)第二凸體。作為本發(fā)明的優(yōu)選，所述大基體具有垂直于所述旋轉(zhuǎn)柱軸線且面向所述小基體的第一工作面、位于所述第一工作面周圍且與所述第一工作面呈傾斜設(shè)置的第二工作面；所述第一工作面沿所述旋轉(zhuǎn)柱圓周方向均勻設(shè)有多個(gè)所述第一凸體；所述第二工作面沿所述旋轉(zhuǎn)柱圓周方向均勻設(shè)有多個(gè)所述第一凸體。作為本發(fā)明的優(yōu)選，所述小基體具有垂直于所述旋轉(zhuǎn)柱軸線且背向所述大基體的第三工作面、位于所述第三工作面周圍且與所述第三工作面傾斜設(shè)置的第四工作面；所述第三工作面繞所述旋轉(zhuǎn)柱軸線均勻設(shè)置有多個(gè)所述第二凸體；所述第四工作面繞所述旋轉(zhuǎn)柱軸線均勻設(shè)置有多個(gè)所述第二凸體。作為本發(fā)明的優(yōu)選，所述大基體的側(cè)壁沿所述大基體圓周方向均勻設(shè)有多個(gè)第一凹槽。作為本發(fā)明的優(yōu)選，所述小基體的側(cè)壁沿所述小基體圓周方向均勻設(shè)有多個(gè)第二凹槽。作為本發(fā)明的優(yōu)選，所述第一凹槽延伸至所述第二工作面；第二工作面上位于相鄰兩個(gè)所述第一凹槽之間設(shè)有一個(gè)所述第一凸體。作為本發(fā)明的優(yōu)選，所述第二凹槽延伸至所述第四工作面；所述第四工作面上位于相鄰兩個(gè)所述第二凹槽之間設(shè)有一個(gè)所述第二凸體。作為本發(fā)明的優(yōu)選，所述第一凹槽的數(shù)量為8個(gè)。作為本發(fā)明的優(yōu)選，所述第二凹槽的數(shù)量為6個(gè)。作為本發(fā)明的優(yōu)選，所述第一凸體呈上小下大的錐狀，且頂部呈球面狀；所述第一工作面上設(shè)有自所述旋轉(zhuǎn)柱向所述大基體側(cè)壁方向呈輻射狀均勻分布的第三凹槽；所述第二凸體與所述第一凸體結(jié)構(gòu)一致。綜上所述，本發(fā)明具有以下有益效果：本發(fā)明結(jié)構(gòu)簡單，易于實(shí)施，配合風(fēng)鉆有效實(shí)現(xiàn)掏槽眼的擴(kuò)孔處理。附圖說明圖1是實(shí)施例擴(kuò)孔鉆頭示意圖。具體實(shí)施方式下面結(jié)合附圖對本發(fā)明進(jìn)行闡述。本具體實(shí)施例僅僅是對本發(fā)明的解釋，其并不是對本發(fā)明的限制，本領(lǐng)域技術(shù)人員在閱讀完本說明書后可以根據(jù)需要對本實(shí)施例做出沒有創(chuàng)造性貢獻(xiàn)的修改，但只要在本發(fā)明的權(quán)利要求范圍內(nèi)都受到專利法的保護(hù)。實(shí)施例：如圖1所示，一種適用于水下巖塞爆破施工的風(fēng)鉆擴(kuò)孔鉆頭，包括旋轉(zhuǎn)柱1、固定套設(shè)于旋轉(zhuǎn)柱1中部的大基體2、固定連接于旋轉(zhuǎn)柱1一端部的小基體3；大基體2、小基體3與旋轉(zhuǎn)柱1同軸設(shè)置；大基體2上設(shè)有多個(gè)第一凸體21；小基體3上設(shè)有多個(gè)第二凸體31。大基體2具有垂直于旋轉(zhuǎn)柱1軸線且面向小基體3的第一工作面22、位于第一工作面22周圍且與第一工作面22呈傾斜設(shè)置的第二工作面23；第一工作面22沿旋轉(zhuǎn)柱1圓周方向均勻設(shè)有多個(gè)第一凸體21；第二工作面23沿旋轉(zhuǎn)柱1圓周方向均勻設(shè)有多個(gè)第一凸體21。大基體2的側(cè)壁沿大基體2圓周方向均勻設(shè)有多個(gè)第一凹槽24，本實(shí)施例中第一凹槽24的數(shù)量為8個(gè)。第一凹槽24延伸至第二工作面23；第二工作面23上位于相鄰兩個(gè)第一凹槽24之間設(shè)有一個(gè)第一凸體21；第一工作面22上沿旋轉(zhuǎn)柱圓周方面均勻設(shè)有四個(gè)第一凸體21。小基體3具有垂直于旋轉(zhuǎn)柱1軸線且背向大基體2的第三工作面32、位于第三工作面32周圍且與第三工作面32傾斜設(shè)置的第四工作面33；第三工作面32繞旋轉(zhuǎn)柱1軸線均勻設(shè)置有多個(gè)第二凸體31。小基體3的側(cè)壁沿小基體3圓周方向均勻設(shè)有多個(gè)第二凹槽34；本實(shí)施例第二凹槽34的數(shù)量為6個(gè)；第二凹槽34延伸至第四工作面33；第四工作面33上位于相鄰兩個(gè)第二凹槽34之間設(shè)有一個(gè)第二凸體31；第三工作面32上繞旋轉(zhuǎn)柱1軸線呈圓周狀均勻分布有四個(gè)第二凸體31。第一凸體21呈上小下大的錐狀，且頂部呈球面狀；第一工作面22上設(shè)有自旋轉(zhuǎn)柱1向大基體2側(cè)壁方向呈輻射狀均勻分布的第三凹槽25；第二凸體31與第一凸體21結(jié)構(gòu)一致。水下巖塞爆破施工方法，包括（1）測量放線，使用全站儀精確放樣，包括洞外巖塞口水下地形圖測量，巖塞體測量放樣；巖塞口水下地形圖測量，比例為1：100-1:200，采用超聲波與GPS定位進(jìn)行復(fù)測。（2）選擇巖塞口和聚渣坑位置，通過在巖塞體和聚渣坑位置和附近布置地質(zhì)鉆孔，一般在巖塞體和聚渣坑及附近共布置7-8個(gè)鉆孔；根據(jù)勘察數(shù)據(jù)對巖塞體與聚渣坑的穩(wěn)定性進(jìn)行分析，選擇地質(zhì)情況較好的位置作為巖塞口和聚渣坑位置。（3）處置巖塞口覆蓋層，若地勘資料對巖塞口位置或附近無地質(zhì)探孔，則需要補(bǔ)充相關(guān)探孔；根據(jù)地質(zhì)勘察資料決定是否需要進(jìn)行覆蓋層處理，若無覆蓋層或覆蓋層較薄，則無需對覆蓋層進(jìn)行處理；若覆蓋層中淤泥、殘積土過厚，則需對巖塞口的覆蓋的淤泥層進(jìn)行處理，處理方式有水下鉆孔爆破法、清淤船清淤法等。（4）探測巖塞體厚度采用超前探孔法進(jìn)行巖塞體厚度探測根據(jù)巖塞爆破多次地質(zhì)雷達(dá)和水面地形圖復(fù)測和實(shí)際比較，地質(zhì)雷達(dá)和實(shí)際探孔誤差約為6-8m，故應(yīng)在隧洞設(shè)計(jì)正常掘進(jìn)終點(diǎn)樁號前6-8m位置進(jìn)行厚度探測，且施工時(shí)掌子面中心可以適當(dāng)超前，中心超前周邊1.5m左右為宜，一般為1.5±0.3m，在掌子面隧洞中心點(diǎn)位置用風(fēng)鉆鉆小直徑孔眼，當(dāng)巖塞體設(shè)計(jì)厚度不大于6m時(shí)釬桿的長度較設(shè)計(jì)巖塞體厚度長2.0-2.5m；當(dāng)巖塞體設(shè)計(jì)厚度在6-10時(shí)，探孔釬桿最長與巖塞體設(shè)計(jì)厚度相等，探孔用YT-28風(fēng)鉆進(jìn)行推進(jìn)，采用直徑38mm合金鋼鉆頭，根據(jù)鉆進(jìn)的深度進(jìn)行套釬，釬桿做好長度標(biāo)記；巖塞體超前探孔過程中，技術(shù)人員在現(xiàn)場全程監(jiān)管，記錄每個(gè)探孔相關(guān)數(shù)據(jù)，如：通過觀察孔眼排出的巖粉、水的顏色、工人的鉆感等進(jìn)行判斷巖石堅(jiān)硬層厚度、軟弱層厚度、全風(fēng)化層厚度、破碎層厚度；結(jié)合巖塞口的水下地形圖，對預(yù)留巖體厚度各部位的長度進(jìn)行精確計(jì)算。當(dāng)探孔釬桿未能鉆通時(shí)，在正常掘進(jìn)和支護(hù)一個(gè)循環(huán)后繼續(xù)進(jìn)行巖塞體厚度探測。當(dāng)中心探孔釬桿能鉆通時(shí)，繼續(xù)在巖塞體上下、左右各布置一個(gè)超前探孔，一個(gè)巖塞體共布置5個(gè)探孔,探孔逐個(gè)施工,鉆探一個(gè)封堵一個(gè)。封堵巖塞體探孔備2mB25mm的螺紋鋼，探孔打通后先用破布或棉紗塞進(jìn)孔內(nèi)，并錘入松木樁，當(dāng)松木樁不被貫通的水壓沖動時(shí)，說明松木樁可以成功封堵探孔；當(dāng)貫通的水壓能把松木樁沖動時(shí)，需在探孔周邊施做2-4根長2mB25mm的錨固劑錨桿，用錨桿連接鋼筋固定松木樁,且封堵位置盡量靠近迎水面。封堵后如掌子面滲漏水較為嚴(yán)重，需對掌子面進(jìn)行注漿封堵；漿液可采用水泥漿、水泥粘土砂漿及水泥漿和水玻璃雙液漿等；堵漏漿液孔的鉆進(jìn)深度超過滲水節(jié)理面，嚴(yán)格控制注漿壓力，一般控制在0.1-0.2MPa，以滲水明細(xì)減小為標(biāo)準(zhǔn)。（5）進(jìn)行巖塞體橫斷面地質(zhì)素描、巖塞體圍巖滲漏性分析及巖塞體滲漏水處理；巖塞體橫斷面地質(zhì)素描當(dāng)巖塞體探孔鉆通后對巖塞體掌子面地質(zhì)水文情況進(jìn)行了調(diào)查，并繪制掌子面地質(zhì)素描示意圖。分析巖塞體滲漏性及處理巖塞體滲漏水現(xiàn)象在接近巖塞段隧道施工過程中，密切關(guān)注圍巖的滲漏水情況，當(dāng)巖塞體漏水量過大時(shí)，應(yīng)作引水或止水處理；止水處理的方法有注水泥漿法或注水泥、水玻璃雙液漿法封堵水壓貫通的節(jié)理面，通過止水固結(jié)巖體，使巖塞體的自穩(wěn)性提高，有利于巖塞體施工的安全；引水的方法有埋管引水法，將水引入聚渣坑，并通過洞內(nèi)排水系統(tǒng)排出隧道。（6）計(jì)算巖塞體安全厚度根據(jù)巖塞體掌子面橫斷面進(jìn)行地質(zhì)素描,根據(jù)巖塞體掌子面呈現(xiàn)的幾組主要不規(guī)則優(yōu)勢結(jié)構(gòu)面及地質(zhì)鉆孔取樣得到的圍巖巖體巖性特征,當(dāng)水頭壓力大于巖塞體結(jié)構(gòu)面抗剪斷強(qiáng)度時(shí)，將使巖塞體處于失穩(wěn)狀態(tài)；設(shè)作用在巖塞外端中心處的水頭壓力為F水，巖塞體自重為G巖，結(jié)構(gòu)面抗剪斷剪切力為F結(jié)，則當(dāng)F水+G巖≤F結(jié)時(shí)，巖塞體處于安全狀態(tài)。不同結(jié)構(gòu)面由于其大小不同、產(chǎn)狀不同，導(dǎo)致其抗剪斷剪切力也不同，因此，每一組優(yōu)勢結(jié)構(gòu)面設(shè)為一種計(jì)算工況，據(jù)此得到其安全厚度值；對全部優(yōu)勢結(jié)構(gòu)面工況進(jìn)行計(jì)算后，將計(jì)算所得的最小安全厚度作為工程的最終巖塞安全厚度。（7）巖塞體爆破方案設(shè)計(jì)及布置；鉆孔爆破法包括大孔徑深孔爆破法、小孔徑淺孔爆破法和大小孔徑相結(jié)合爆破法。由于巖塞長度越長其爆破可靠性越低，故應(yīng)采取合適長度的巖塞；假設(shè)巖塞經(jīng)過安全驗(yàn)算和論證其安全長度為b，施工時(shí)預(yù)留的長度為a，爆除巖塞范圍內(nèi)超過b的巖塞體，即這部分巖層采用短進(jìn)尺、密集裝藥爆破法分一至兩次爆破掉，使巖塞長度形成爆破設(shè)計(jì)要求的安全長度，為巖塞水下爆破施工創(chuàng)造有利條件。水下巖塞爆破要求一次成功，爆破后基本達(dá)到設(shè)計(jì)斷面，同時(shí)爆后爆渣應(yīng)盡量破碎以便被水流沖入聚渣坑。水下巖塞可采用周邊預(yù)裂的控制爆破方案或光面控制爆破方案。巖塞體厚度5m及以上，具備條件按中深孔爆破設(shè)計(jì)，巖塞體5m以下按淺孔爆破設(shè)計(jì)，2-4m炮眼可采用YT28風(fēng)鉆鉆孔，4-10m炮眼宜采用潛孔鉆鉆孔，當(dāng)無條件采用潛孔鉆時(shí)，可采用YT28風(fēng)鉆配合本實(shí)施例擴(kuò)孔鉆頭進(jìn)行鉆進(jìn),掏槽眼宜采用大孔徑；炸藥采用具有防水能力的２號巖石乳化炸藥，雷管采用毫秒延期非電導(dǎo)爆管雷管，采用微差控制拋擲爆破。水下巖塞鉆孔爆破設(shè)計(jì)原則：①裝藥量計(jì)算：巖塞爆破為水下爆破，裝藥量計(jì)算應(yīng)考慮靜水壓力的作用，比常規(guī)拋擲爆破藥量增大20%-30%。炮眼深度根據(jù)探眼的深度及水下地形確定。硬巖迎水側(cè)最小抵抗線控制在0.5m左右，掏槽眼的最小抵抗線稍大于其他炮眼。軟巖迎水側(cè)最小抵抗線可適當(dāng)加大；②裝藥及炮眼封堵：掏槽眼、主爆眼為連續(xù)耦合裝藥，周邊眼孔內(nèi)間隔不耦合裝藥。掏槽眼分空孔和裝藥孔兩種,空孔為裝藥孔提供臨空面。除空孔外，炮眼封堵長度為12-20倍鉆孔直徑，主炮眼的裝藥量為孔深的80%-90%。預(yù)裂孔或光爆孔的裝藥線密度為0.2-0.4kg，預(yù)裂孔的孔底夾制作用大，預(yù)裂孔孔底1m范圍內(nèi)裝藥量應(yīng)增加一倍；③爆破炮孔孔口往往朝下一定的角度，且爆破必須一次性成功，因此孔口填塞材料選用專用錨桿錨固劑，其具有快速、早強(qiáng)及安裝簡便的特點(diǎn)，且與炮孔巖壁接觸緊密封堵效果好，也可采用專用的炮泥進(jìn)行堵塞；④起爆網(wǎng)路采用復(fù)式并-串-并聯(lián)電爆或電爆加導(dǎo)爆索復(fù)式網(wǎng)路。預(yù)裂孔的起爆時(shí)間應(yīng)比主爆破孔提前75-110ms；預(yù)裂孔兩側(cè)應(yīng)超出主爆孔適當(dāng)距離；⑤起爆及警戒：預(yù)裂爆破起爆順序依次為周邊眼→掏槽眼→主炮眼；光面爆破起爆順序?yàn)椋禾筒劭住髋诳住獗住Ｒ驇r塞口面向水域,水域部分由水域管理部門派船只進(jìn)行警戒,陸上部分則根據(jù)設(shè)計(jì)警戒范圍布置警戒點(diǎn)；起爆站一般布置在設(shè)計(jì)警戒范圍以外，各水陸警戒點(diǎn)之間、警戒點(diǎn)與起爆站之間采用無線對講設(shè)備溝通聯(lián)絡(luò)。爆破參數(shù)設(shè)計(jì)及炮孔布置具體為：根據(jù)斷面大小布置掏槽孔、內(nèi)圈主爆孔、外圈主爆孔（輔助眼）、周邊預(yù)裂孔（或周邊光面孔）；工作面各類炮孔布置的順序是：首先選擇適當(dāng)?shù)奶筒鄯绞胶吞筒畚恢?，其次是布置好周邊孔，最后根?jù)斷面大小布置輔助孔；掏槽孔的位置會影響巖石的拋擲距離和破碎塊度，通常布置在斷面的中央偏下，并考慮輔助孔的布置較均勻；周邊孔一般布置在斷面輪廓線上；布置好周邊孔和掏槽孔后，再布置輔助孔；輔助孔是以槽腔為自由面層層布置，均勻地分布在被爆巖體上，并根據(jù)斷面大小和形狀調(diào)整好最小抵抗線和炮孔密集系數(shù)；布孔均勻，既要充分利用炸藥能量，又要保證巖石按設(shè)計(jì)輪廓線崩落。其間距根據(jù)巖石性質(zhì)而定，一般輔助孔取0.5-1.0m，周邊孔取0.4-0.8m，周邊孔距巖塞輪廓線取0.1-0.2m。平行空孔直線掏槽亦稱直孔掏槽，所有掏槽孔均垂直于工作面，且相互平行，其中有幾個(gè)不裝藥的空孔，作為裝藥炮孔爆破時(shí)的輔助自由面和破碎體的補(bǔ)償空間。通常分為龜裂掏槽，桶形掏槽和螺旋形掏槽。桶形掏槽亦稱角柱形掏槽，各掏槽眼互相平行且呈對稱形式；掏槽孔由5-16個(gè)炮孔組成，其中有1-7個(gè)空孔。桶形掏槽應(yīng)用范圍廣泛，大、中、小斷面均可采用；如果巖石較硬，深度較大，也采用直徑為75-100mm的大直徑空孔。根據(jù)探孔的情況及巖塞口水下地形圖確定迎水面最小抵抗線的厚度，從而確定每孔的實(shí)際鉆孔深度，確定炮眼縱斷面圖。炸藥裝好后用錨固劑堵塞填實(shí)，預(yù)裂孔（光爆孔）起爆采用導(dǎo)爆索連接，經(jīng)非電導(dǎo)爆管雷管后連接到主起爆網(wǎng)路上；其余炮孔采用非電導(dǎo)爆管雷管起爆。爆破采用毫秒微差控制，分段起爆。