一种矿山法隧道曲面开挖施工指导设备及方法与流程

1.本发明涉及隧道挖掘技术领域，尤其涉及一种矿山法隧道曲面开挖施工指导设备及方法。


背景技术：

2.地下线路工程的主要施工方法有盾构法、明挖法及暗挖法。盾构法主要用于地质条件好、线路长、曲线半径大的隧道施工中。明挖法简单易行，但要拆迁和维修大量的地下管网和地面建筑物，不同程度地影响地面交通和商业活动的正常运行和开展，会给附近居民带来很多不方便。暗挖法适用于不宜明挖施工的各种地层。
3.目前隧道浅埋暗挖法，使用全站仪对隧道的走向进行测量定位，全站仪的激光无法照射到还没开挖的位置，只能对开挖的方向提供指导，容易造成隧道开挖的走向产生偏差，且偏差产生后不便于及时发现及纠正。


技术实现要素：

4.本发明的目的是为了解决现有技术中存在的缺点，而提出的一种矿山法隧道曲面开挖施工指导设备，从而解决现有技术中存在的问题。
5.为了实现上述目的，本发明采用了如下技术方案：
6.一种矿山法隧道曲面开挖施工指导设备，包括托板，托板上侧固定连接立柱，立柱上端固定连接横板，所述横板两端分别转动连接转动板，横板与转动板的转动轴设置第一导向套，转动板远离横板的一端设置第二导向套，第一导向套与第二导向套结构相同且均用于导向插杆。
7.优选地，所述横板一侧的两端分别固定连接折角板。
8.优选地，所述折角板通过螺栓和销轴固定连接在横板端面两侧，折角板设置四个，横板每一端对称固定连接两个折角板，两个折角板之间形成扇形限位区域。
9.优选地，所述第一导向套下端固定连接圆台，圆台与横板的转动轴之间固定连接支撑弹簧，所述第一导向套与横板滑动连接。
10.优选地，所述插杆包括中空管，中空管外侧设置通槽，通槽内壁设置斜面，中空管内转动连接台阶柱，台阶柱一侧滑动连接支杆，支杆与台阶柱之间装有第一弹簧，支杆另一端固定连接弧形板，弧形板与中空管外侧相对应，台阶柱外侧固定连接支撑板，所述支撑板固定连接膨胀气垫。
11.优选地，膨胀气垫的颜色为红、黄或绿色。
12.一种矿山法隧道曲面开挖施工方法，采用上述的指导设备进行隧道开挖。
13.本发明的优点在于：本发明所提供的一种矿山法隧道曲面开挖施工指导设备通过将曲面隧道的控制线移到地面，从而便于放线和导向插杆的插入，导向插杆通过横板与转动板的依次交替定位，对导向插杆形成快速的定位及导向，从而提高导向插杆的施工速度，进一步，在导向插杆设置膨胀气垫，在外侧还覆盖有薄层的土时，膨胀气垫即可由通槽的膨
出并对覆盖的薄层土进行顶开，即使提醒施工人员已接近导向插杆，从而避免对导向插杆形成破坏，以便于重复周转使用。
附图说明
14.图1是本发明的基本结构示意图；
15.图2是图1中的e处局部放大图；
16.图3是本发明的工作原理图；
17.图4是图3中的f处局部放大图；
18.图5是本发明的导向插杆5c的定位原理示意图；
19.图6是本发明的导向插杆5d的定位原理示意图；
20.图7是本发明的横板与转动板的连接结构示意图；
21.图8是本发明实施例2的导向插杆的横断面图。
具体实施方式
22.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仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
23.实施例1
24.如图1-8所示，本发明提供的一种矿山法隧道曲面开挖施工指导设备，包括托板1，托板1底部设置滚轮，托板1上侧固定连接立柱11，立柱11上端固定连接横板2，横板2两端分别转动连接转动板3，横板2与转动板3的转动轴设置第一导向套4，转动板3远离横板2的一端设置第二导向套，第一导向套4与第二导向套结构相同且均用于导向插杆5。
25.以横板2为基准，两侧的转动板3可以转动调整相对与横板2的角度，用于定位形成曲线轮廓控制线，在角度调整到位后，横板2的第一导向套4、转动板3的第二导向套内依次插入导向插杆5，导向插杆5由地面插入土层内，在使用矿山法底下暗挖时，如图3所示，开挖行进的曲线隧道逐个挖出导向插杆5，多个导向插杆5及曲线放线控制均位于地面，易于定位，并将定位好的控制点由导向插杆5插入土层内，对地下暗挖提供引导指示，避免曲面隧道由于是地下施工，而脱离施工基准线，使用方便。
26.横板2一侧的两端分别固定连接折角板6，折角板6通过螺栓和销轴固定连接在横板2端面两侧，折角板6设置四个，横板2每一端对称固定连接两个折角板6，两个折角板6之间形成扇形限位区域；曲线隧道外轮廓控制线等间距设置控制点，相邻控制点之间形成直线段，相邻的两个直线段的形成夹角，折角板6的角度对应相邻的两个直线段的夹角，横板2与转动板3对应直线段，控制点用于插入导向插杆5。
27.第一导向套4下端固定连接圆台41，圆台41与横板2的转动轴之间固定连接支撑弹簧42，第一导向套4与横板2滑动连接。
28.如图1至图6所示，为了方便区别，对沿隧道走向的导向插杆5依次标记5a、5b、5c、5d、5e，在地面之上先确定隧道外轮廓位于地表的一端的两个控制点并插入导向插杆5a、导向插杆5b，横板2一端穿过5a，横板2另一端穿过5b，横板2一侧的转动板3仅能够在两个折角板6的区域内转动，且将该侧的转动板3接触朝向隧道控制线内弧面的一侧的折角板6，此时
插入导向插杆5c，对后续的导向插杆5依次插入，无需要对每个控制点都进行定位且导向插杆5通过导向后垂直插入到地层内，从而提高定位效率。
29.在导向插杆5a、导向插杆5b、导向插杆5c均插入到位后，第一导向套4向上抬起压缩支撑弹簧42，能够与导向插杆5脱离，因此，以导向插杆5c为基准杆并转动横板2与另一端的转动板3，基准杆导向插杆5c上的转动板3转动180度且另一端对正套入导向插杆5b上端，使得该转动板3形成基准板，之后即可采用横板2接触内侧折角板6并插入导向插杆5d，定位横板2后，通过另一个转动板3定位导向插杆5e；通过该方式依次翻转定位，且不限于5个导向插杆5，对每个导向插杆5均能够提供导向和定位，能够快速找到下一个控制点，提高了导向插杆5的插入效率。
30.实施例2
31.如图8所示，在实施例1的基础上，为了避免地下暗挖对导向插杆5形成破坏，插杆5包括中空管51，中空管51下端呈封闭结构且设置锥形或者切削刃，中空管51外侧设置通槽52，通槽52内壁设置斜面53，中空管51内转动连接台阶柱54，台阶柱54一侧滑动连接支杆55，支杆55与台阶柱54之间装有第一弹簧56，支杆55另一端固定连接弧形板57，弧形板57与中空管51外侧相对应，台阶柱54外侧通过螺钉固定连接支撑板58，支撑板58固定连接膨胀气垫59，膨胀气垫59内存入空气并被压缩在中空管51内，膨胀气垫59的颜色为红、黄或绿色，用于起到提醒警示，同时允许对膨出的膨胀气垫59形成破坏，因为在地下暗挖时，在导向插杆5没有露出前的施工为盲挖，挖到对应的导向插杆5后即可停止，当膨胀气垫59挖破后，在后续的导向插杆5周转使用时，通过更换新的膨胀气垫59，一方面避免导向插杆5直接碰到造成弯曲，另一方面膨胀气垫59的鲜艳颜色提供警示，提醒施工人员挖掘的方向，以便及时调整，避免隧道走向失控。
32.在多个定位控制的导向插杆5均插入到位后，由导向插杆5的上端对内部的台阶柱54进行转动，台阶柱54转动弧形板57由于斜面53的导向向台阶柱54的中轴线移动并对第一弹簧56压缩，最终使得膨胀气垫59转动到通槽52的位置后，对挖掘的刀具触碰导向插杆5进行防护，挖掘刀具还未挖掘到导向插杆5，即在导向插杆5外侧还覆盖有薄层的土时，膨胀气垫59即可由通槽52的膨出并对覆盖的薄层土进行顶开，即使提醒施工人员已接近导向插杆5，从而避免对导向插杆5形成破坏，以便于重复周转使用。
33.本发明还公开一种矿山法隧道曲面开挖施工方法，采用上述的指导设备进行隧道开挖。
34.工作原理，通过将曲面隧道的控制线移到地面，从而便于放线和导向插杆5的插入，导向插杆5通过横板2与转动板3的依次交替定位，对导向插杆5形成快速的定位及导向，从而提高导向插杆5的施工速度；
35.施工人员在地下暗挖时候，配合现有的全站仪进行角度和挖掘方向的定位，在挖掘方向的上通过逐个暴露出导向插杆5而验证曲面隧道掘进方向是否偏差，即在理论挖取土方后还没有暴露出下一个导向插杆5时，即说明施工操作有误，需要及时进行纠偏校正，从而避免由于测量失误而造成隧道走向出现偏差。
36.进一步，在导向插杆5设置膨胀气垫59，在外侧还覆盖有薄层的土时，膨胀气垫59即可由通槽52的膨出并对覆盖的薄层土进行顶开，即使提醒施工人员已接近导向插杆5，从而避免对导向插杆5形成破坏，以便于重复周转使用。
37.尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。