一种隧道爆破防护系统及其使用方法与流程

本发明属于隧道爆破，具体涉及一种隧道爆破防护系统及其使用方法。

背景技术：

1、目前，在隧道钻爆法施工中，为控制爆破产生的空气冲击波对后方结构及敏感目标的危害，工程上主要采用控制爆破（优化装药、填塞等）或设置防爆挡帘、防爆门结构进行防护。

2、现有消波方式中有扩散室结构，在隧道爆破后方开挖直径更大的隧道，利用直径突变削弱冲击波；该种方式额外增加了开外量，虽然施工简单，但不适合长距离爆破。现有技术中也存在通过多个分叉的旁通隧道进行消波的结构，其原理与扩散室类似，单隧道开挖时无法应用。

3、现有技术中有通过类似防爆门结构进行消波的技术，例如，专利号为cn202410195818.7、名称为一种隧道爆破作业连接阻断结构的专利文献。该技术采用全封闭结构，无主动泄压消波结构，冲击波全量作用于门体，导致门架及固定系统受力极大且反复受载后疲劳损伤累积快，使用寿命短；在小当量爆破时也许可以应用，但爆破当量提升后其气囊式的密封形式也易受到破坏，泄压不受控制，消波效果失效；外泄的冲击波没有有效的防护措施。该技术中门体与隧道的固定方式不符合实际，爆破后会对隧道进行初期支护并形成仰拱，采用螺旋钻头进行转孔并直接固定，无法保证剪切作用力满足要求。

技术实现思路

1、本发明的目的是提供一种隧道爆破防护系统，用以解决现有技术在爆破消波过程中易泄压而造成消波效果失效技术问题、泄压后无法有效防护的技术问题。

2、为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：

3、一种隧道爆破防护系统，其特征在于，包括：

4、迎爆挡门，其本体上设有多个第一消波泄压孔；

5、背爆挡门，其本体上设有多个第二消波泄压孔，所述第二消波泄压孔与第一消波泄压孔在迎爆挡门和背爆挡门相对时呈错位布设状；

6、扩散室，其由迎爆挡门和背爆挡门在隧道内部间隔布设形成；

7、其中，所述迎爆挡门和背爆挡门底部均设有移动定位架、中部均设有翻转门、外边沿均设有密封调节装置。

8、进一步地，所述第一消波泄压孔在迎爆挡门上的开孔率为12%~20%，所述第二消波泄压孔在背爆挡门上的开孔率为20%~30%。

9、进一步地，所述第一消波泄压孔和第二消波泄压孔均为圆孔，多个第一消波泄压孔和多个第二消波泄压孔且均由一个主孔和环绕主孔的副孔构成，所述副孔的直径小于主孔直径。

10、进一步地，所述迎爆挡门与背爆挡门相对板面之间的间距为5.0m~12.0m。

11、进一步地，所述迎爆挡门和所述背爆挡门均包括：

12、门板，其设有两块且间隔布设，单侧板面上设有网格状加劲肋；

13、连接柱，其连接在两个所述门板之间且设有多个；

14、防护环，其连接在两个门板之间并在临近门板外轮廓边沿处形成环形结构；

15、其中，所述第一消波泄压孔和所述第二消波泄压孔是在两个门板开孔处焊接短节筒体构成。

16、进一步地，所述移动定位架包括：

17、横梁，其中部固定在门板临近底部位置处并对门板呈贯穿状，其在门板上间隔设置两个且与门板板面呈垂直布设状；

18、斜撑，其固定在横梁和门板之间且呈倾斜状，其在两个门板外侧对称设置

19、车轮，其安装在横梁两端；

20、定位止动柱，其包括固定在横梁一侧的套筒、与套筒纵向滑动配合的柱体、与套筒螺纹配合的锁定螺杆；所述柱体上设有环型凹槽，所述锁定螺杆与定位凹槽卡扣配合，所述柱体顶部设有拉环。

21、进一步地，所述密封调节装置包括：

22、密封滑块，其包括纵向滑块和横向滑块，所述纵向滑块设有适配隧道弧形内壁的拱形边沿，所述横向滑块设有适配隧道竖直内壁的直边沿；所述纵向滑块和横向滑块的边沿设均设有橡胶垫片；

23、导向筒，其由连接在两个门板之间的多个导向板和门板本体构成，并与密封滑块滑动配合；

24、第一液压千斤顶，其固定在两个门板之间并与密封滑块铰接。

25、进一步地，所述翻转门铰接在一个门板上，在翻转门本体和另一门板之间设有第二液压千斤顶。

26、本发明还提供一种隧道爆破防护系统使用方法，该方法采用了防护系统，该方法包括如下步骤：

27、s1、采用中心硐爆破法预先形成隧道长度不小于6m的隧道；

28、s2、在隧道内搭建初期支护，形成的仰拱面上沿隧道长度方向每隔2~3m预留或后续加工圆形沉孔，圆形沉孔沿隧道径向间隔设置两个；

29、s3、将迎爆挡门移动至隧道内距离撑子面不小于4m位置处，利用移动定位架与仰拱上的沉孔配合实现迎爆挡门的固定，掌子面采用分层爆破，由上及下分两层或三层爆破；

30、s4、爆破过程中，当隧道长度在10~16m时，在隧道内置入背爆挡门，维持迎爆挡门与背爆挡门间距4m，迎爆挡门与撑子面距离不小于4m；爆破时迎爆挡门与背爆挡门上的密封调节装置与隧道内壁挤压密封；掌子面采用分层爆破，由上及下分两层爆破；

31、s5、爆破过程中，当隧道长度大于16m时，先维持迎爆挡门与背爆挡门不动，直至背爆挡门与撑子面距离在8~10m，维持该距离范围不变并移动迎爆挡门，当迎爆挡门与背爆挡门间距在6~8m范围内，维持该距离不变控制迎爆挡门与背爆挡门相应移动；掌子面采用全爆破。

32、s6、完成隧道爆破作业。

33、与现有技术相比较，本发明的有益效果是：

34、本发明采用双道挡门与扩散室相组合的技术路线，合理利用了不可避免的泄压问题，来降低密封要求；并利用扩散室进一步消波来满足防护要求。其中，迎爆挡门作为系统的主要承波构件与核心耗能主体，其迎爆侧开设第一消波泄压孔，通过该孔主动泄放部分冲击波能量，从而有效降低迎爆挡门直接承受的动载荷；这样的设计使得迎爆挡门与隧道壁面之间的密封要求可以降低，对隧道不规则壁面的自适应密封设计可以弱化，减少了对衬砌平整度及预埋条件的依赖。

35、经第一消波泄压孔透射及绕射的冲击波射流，进入扩散室空间内，在扩散室内经历截面突扩、射流折返碰撞、涡流耗散及壁面摩擦等多重物理过程，实现能量的衰减与压力均化。残余压力作用于背爆挡门，借助第二消波泄压孔对残余冲击波进行二次节流消波后向门后区域释放。

36、该组合技术通过“迎爆挡门首次泄压耗能—扩散室容积膨胀消波—背爆挡门二次泄压”的多级消波机制，在保障门后区域安全的同时，大幅降低了单级门体的承载需求与结构重量。

1.一种隧道爆破防护系统，其特征在于，包括：

2.如权利要求1所述的防护系统，其特征在于，所述第一消波泄压孔在迎爆挡门上的开孔率为12%~20%，所述第二消波泄压孔在背爆挡门上的开孔率为20%~30%。

3.如权利要求2所述的防护系统，其特征在于，所述第一消波泄压孔和第二消波泄压孔均为圆孔，多个第一消波泄压孔和多个第二消波泄压孔且均由一个主孔和环绕主孔的副孔构成，所述副孔的直径小于主孔直径。

4.如权利要求2所述的防护系统，其特征在于，所述迎爆挡门与背爆挡门相对板面之间的间距为5.0m~12.0m。

5.如权利要求1所述的防护系统，其特征在于，所述迎爆挡门和所述背爆挡门均包括：

6.如权利要求5所述的防护系统，其特征在于，所述移动定位架包括：

7.如权利要求5所述的防护系统，其特征在于，所述密封调节装置包括：

8.如权利要求5所述的防护系统，其特征在于，所述翻转门铰接在一个门板上，在翻转门本体和另一门板之间设有第二液压千斤顶。

9.一种隧道爆破防护系统使用方法，其特征在于，采用权利要求1至8任意一箱所述防护系统，其包括如下步骤：