隧道新奥法施工设备及施工方法与流程

1.本技术涉及隧道施工的领域，尤其是涉及一种隧道新奥法施工设备及施工方法。


背景技术：

2.新奥法是新奥地利隧道施工方法的简称，是在利用围岩本身所具有的承载效能的前提下，并以锚杆和喷射混凝土组合在一起作为主要支护手段，进行全断面施工的一种隧道施工方法。
3.爆破是隧道施工的一种主要开挖手段，在新奥法施工中，为了减少超欠挖、保持开挖壁面光滑及确保岩体稳定，爆破采用光面爆破技术。光面爆破的特点是，除在爆破面上钻凿出常规的掏槽孔外，还在计开挖轮廓线上钻凿一排光爆孔，在开挖主体爆破后光爆孔内的炸药同时起爆，从而形成一个贯穿光爆炮孔且光滑平整的开挖面。
4.在钻孔开设完毕后，开始向每个钻孔内装填雷管和炮泥，炮泥用于封堵钻孔提高爆破的效果。目前采用人工手动的方式向钻孔内装填雷管，施工人员先将雷管放在钻孔孔口，然后用炮棍将雷管推入到钻孔内指定的位置，放下炮棍后，在拿取一截炮泥塞入钻孔，接着再次拿起炮棍将炮泥顶实在钻孔内。
5.上述人工装填雷管的方式虽然灵活，但在向位置较高的钻孔装填雷管时，需要借助支架到达高处进行装药，受支架上较小工作区域的影响，装填雷管时各操作步骤之间连续性较差，不方便施工人员的作业，进而使装药的效率较低。


技术实现要素：

6.为了方便施工人员的装药作业，提升隧道内较高位置处的装药效率，本技术提供一种隧道新奥法施工设备及施工方法。
7.第一方面，本技术提供的一种新奥法施工设备采用如下的技术方案：一种隧道新奥法施工设备，包括升降台和安装在升降台上的装药机构，装药机构包括装载组件、推料组件和炮泥组件，装载组件包括用于放置雷管的承接件，推料组件包括设在承接件一端的安装部，安装部上滑动设置有用于推动雷管的推料件，推料件沿承接件的延伸方向滑移，安装部上还转动连接有与推料件啮合的第一齿轮，第一齿轮连接有手摇柄；炮泥组件包括设在承接件的上方并用于放置炮泥的存储箱，存储箱的底部开设有正对承接件的出料口。
8.通过采用上述技术方案，将升降台升起到合适的高度，调整升降台的位置以使承接件可以正对钻孔孔口，然后施工人员将雷管放置在承接件上，施工人员可以直接移动推料件将雷管推入钻孔内到指定的位置，通过手摇柄可以连续旋转第一齿轮，从而可以连续地移动推料件。随后施工人员再将推料件退出钻孔，推料件移动到避开存储箱出料口的位置，存储箱内的一个炮泥掉落在承接件上，然后再次移动推料件将炮泥顶入钻孔内封闭钻孔，同时存储箱内的炮泥再次被阻挡在存储箱内。一处钻孔的装药作业完成后，采用同样的方法在对其余钻孔进行装药。相比于现有的装药方式，本方案将装填炮泥和推动雷管与炮
泥的操作整合在了一起，增加了装药各步骤之间的连续性，方便了施工人员的装药作业，从而可以提高在较高位置处装药的效率。
9.优选的，所述装药机构还包括设在安装部与升降台之间的支撑组件，支撑组件包括安装在升降台上的支撑部，支撑部上转动连接有第一转动部，第一转动部上铰接有第一连接杆，第一连接杆远离第一转动部的一端铰接有第二连接杆，第二连接杆远离第一连接杆的一端转动连接有第二转动部，安装部与第二转动部铰接。相比于现有的装药方式，通过采用上述技术方案，升降台升起后及在较小区域内装药，通过单独或者同时转动第一转动部、第一连接杆、第二连接杆、第二转动部及安装部，可在一定范围内调节安装部相对于升降台的高度及角度，使承接件快速正对钻孔。而超出支撑组件的位置调整范围后，再移动升降台的位置及升起高度。
10.优选的，所述承接件包括两根间隔设置的承接杆，装载组件还包括设在两根承接杆之间并用于夹持雷管脚线的夹持件，夹持件包括连接在同一根承接杆上的转轴和第一抵接轴，转轴与所处的承接杆转动连接，第一抵接轴位于转轴靠近安装部的一侧，转轴的低端设有用于与第一抵接轴抵接的第二抵接轴。
11.通过采用上述技术方案，传统装药过程中，施工人员需要握持雷管的脚线。而使用本技术的设备装药时，在将雷管放置在承接件上后，施工人员将脚线放置于第一抵接轴与第二抵接轴之间的位置，推料件移动抵住转轴的高端后，转轴将发生转动，第二抵接轴将朝向第一抵接轴转动并把脚线夹住，继续移动推料件将雷管推入钻孔内，脚线将在被夹持的状态下被带入钻孔内，从而省去了施工人员握持脚线，进一步为施工人员的装药操作提供了便利。
12.优选的，每根所述承接杆远离安装部一端均设有第一抵接片，第一抵接片用于与钻孔内壁抵触，两个第一抵接片均呈弧形设置，且朝向相背的方向凸起。
13.通过采用上述技术方案，第一抵接片用于替代承接杆端部进入钻孔内，减少钻孔孔口被占用的空间。两个第一抵接片抵触到钻孔内壁后，可以约束承接件正对钻孔的端部，在移动推料件的过程中，减少两根承接杆的晃动，确保雷管和后续的炮泥可被顺利推入钻孔内。
14.优选的，所述推料件包括相互连接的炮棍和齿条，齿条与第一齿轮啮合。
15.通过采用上述技术方案，爆破作业中出于安全的考虑禁止使用金属制的炮棍接触雷管，炮棍常选用木制等质地较软的材料，因而容易磨损。与第一齿轮啮合的齿条选用硬质材料，在炮棍磨损严重时，可以仅更换炮棍而保留齿条，以节约材料的损耗成本。
16.优选的，所述推料件滑动嵌设在安装部内，安装部上开设有供推料件脱离安装部的拆卸槽，安装部开设拆卸槽的一侧转动连接有安装板，第一齿轮转动连接在安装板上，安装部上设有用于锁定安装板位置的锁定件。
17.通过采用上述技术方案，转动安装板使第一齿轮旋离推料件后，施工人员可以直接将推料件从拆卸槽取出，从而可以更加快速地对炮棍进行更换。待更换完炮棍后，施工人员再将安装板转回初始的位置，并通过锁定件锁定安装板的位置，使第一齿轮可与齿条持续稳定地啮合。
18.优选的，所述安装板上转动连接有与第一齿轮啮合的第二齿轮，第二齿轮的直径大于第一齿轮的直径，手摇柄与第二齿轮连接。
19.通过采用上述技术方案，由于第二齿轮的直径大于第一齿轮，在移动推料件相同距离的情况下，可以减少旋转手摇柄的圈数，从而起到提升移动推料件速度的作用。
20.优选的，所述存储箱与安装部可拆卸连接。
21.通过采用上述技术方案，安装部为存储箱提供安装载体的同时，可将存储箱从安装部上拆卸下来，可以更加地将炮泥装填入存储箱内，然后再将存储箱装在安装部上。
22.另一方面，本技术还提供一种使用上述隧道新奥法施工设备的施工方法，其采用如下的技术方案：s1、调整推料件的位置，封堵存储箱的出料口，将炮泥装填入存储箱内；s2、升起升降台，将承接件的端部对准钻孔的孔口；s3、将雷管放置在承接件上，旋转手摇柄来移动推料件，通过推料件将雷管推到钻孔内指定的位置；s4、移动推料件从钻孔内退出，移动推料件到避开存储箱出料口的位置，使炮泥掉落在承接件上；s5、移动推料件将炮泥顶入钻孔内，封闭钻孔孔口。
23.通过采用上述技术方案，在升起升降台并将承接件对准钻孔后，施工人员将雷管放置在承接件上，随后移动推料件将雷管推入钻孔内，然后将推料件移出钻孔，并且使存储箱内的炮泥能够掉落在承接件上，施工人员便可移动推料件继续将炮泥顶入钻孔内，使得单个钻孔装药作业的各步骤之间可以更加连续紧凑。
24.综上所述，本技术包括以下至少一种有益技术效果：通过承接件、存储箱和推料组件的设置，可以增加装药各步骤之间的连续性，方便了施工人员的装药作业，从而可以提高在较高位置处的装药效率；通过支撑组件的设置，可以使承接件快速正对钻孔孔口；通过夹持件的设置，可以省去施工人员握持脚线，进一步方便施工人员的装药操作；通过推料件设置为可拆分的炮棍和齿条，确保安全地推动雷管的前提下，可在炮棍磨损严重时仅需对炮棍进行更换，以节约材料的损耗成本。
附图说明
25.图1是本技术实施例中隧道新奥法施工设备的整体结构示意图；图2是主要表示装药机构和支撑组件的结构示意图；图3是主要表示推料组件和炮泥组件的结构示意图；图4是表示装载组件的结构示意图；图5是表示第一抵接片和第二抵接片的安装结构示意图；图6是主要表示存储箱及存储箱出料口的位置结构示意图。
26.附图标记说明：1、升降台；2、装药机构；21、装载组件；211、承接件；2111、承接杆；2112、第一抵接片；2113、第二抵接片；212、夹持件；2121、第一抵接轴；2122、转轴；2123、第二抵接轴；2124、第三抵接轴；22、推料组件；221、安装部；2211、拆卸槽；2212、安装槽；222、推料件；2221、炮棍；2222、齿条；223、驱动件；2231、第一齿轮；2232、第二齿轮；2233、手摇柄；2234、安装板；2235、限位板；2236、第一旋钮；23、炮泥组件；231、存储箱；2311、出料口；
232、固定件；2321、第一固定板；2322、第二固定板；2323、第二旋钮；24、支撑组件；241、支撑部；242、第一转动部；243、第一连接杆；244、第二连接杆；245、第二转动部；3、雷管；4、炮泥。
具体实施方式
27.以下结合附图1
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6对本技术作进一步详细说明。
28.本技术实施例公开一种隧道新奥法施工设备。参照图1和图2，新奥法施工设备包括升降台1，升降台1上安装有用于向钻孔内装填雷管3的装药机构2，装药机构2包括依次设置的装载组件21和推料组件22，装载组件21的上方还设有用于装载圆柱状炮泥4的炮泥组件23，推料组件22在将装载组件21上的雷管3推入钻孔内后，再将炮泥4顶入钻孔内。
29.在本实施例中，升降台1为剪叉式升降平台，该结构为常规技术，本领域技术人员能够理解，故不做具体结构说明。
30.参照图3，推料组件22包括呈长条状的安装部221，安装部221内滑动嵌设有推料件222，推料件222沿平行于安装部221的长度方向滑移，安装部221上设置有用于驱使推料件222滑移的驱动件223。
31.参照图3，推料件222包括炮棍2221和齿条2222，齿条2222的长度方向和炮棍2221的长度方向相同，齿条2222通过两枚螺栓与炮棍2221固连。炮棍2221优选由木质或者竹制材料制成，齿条2222优选由硬质材料制成，在炮棍2221磨损较为严重时，将炮棍2221与齿条2222分离，仅需更换炮棍2221即可。
32.参照图3，驱动件223包括转动连接在安装部221上的两个第一齿轮2231和一个第二齿轮2232，第二齿轮2232与两个第一齿轮2231均啮合，两个第一齿轮2231嵌入安装部221内并均与齿条2222啮合，第二齿轮2232的直径大于第一齿轮2231的直径，第二齿轮2232上连接有手摇柄2233。通过手摇柄2233连续旋转第二齿轮2232，第二齿轮2232再带动两个第一齿轮2231旋转，齿条2222便会连同炮棍2221同步移动，而第二齿轮2232直径大于第一齿轮2231直径的设置，则可起到快速移动炮棍2221的作用。
33.参照图3，安装部221上开设有拆卸槽2211，拆卸槽2211位于安装部221在竖向平面上延伸的其中一侧侧壁上，拆卸槽2211连通安装部221的内腔和两端端面，安装部221的宽度与炮棍2221在相同方向上的宽度相同。安装部221上转动连接有一块安装板2234，安装板2234位于安装部221开设有拆卸槽2211的一侧，安装板2234的转动轴线与拆卸槽2211的延伸方向平行，两个第一齿轮2231和第二齿轮2232均设置在安装板2234上，两个第一齿轮2231通过嵌入拆卸槽2211与齿条2222啮合。当需要更换炮棍2221时，转动安装板2234使第一齿轮2231脱出拆卸槽2211，施工人员可从拆卸槽2211更加快速地将推料件222从安装部221内取出。
34.参照图3，安装板2234的两侧分别设置有限位板2235，限位板2235固定在安装部221上，安装板2234转动连接在两块限位板2235之间，其中一块限位板2235上设置有锁定件，锁定件设置为第一旋钮2236，第一旋钮2236螺接于限位板2235上并与安装板2234抵紧。在齿条2222更换完毕后，安装板2234转回初始位置，通过第一旋钮2236抵紧安装板2234，安装板2234的位置固定，两个第一齿轮2231便可持续稳定地与齿条2222啮合。
35.参照图3和图4，装载组件21包括设置在安装部221一端的承接件211，承接件211包括两根相互平行且间隔设置的承接杆2111，两根承接杆2111均一端与安装部221固连。两根
承接杆2111之间的距离小于雷管3的直径，雷管3放置在两根承接杆2111上后，炮棍2221的轴线靠近雷管3的轴线。先将两根承接杆2111之间的间隔位置对准钻孔孔口，再将雷管3放置在两根承接杆2111上，然后滑移炮棍2221将雷管3推入钻孔内。
36.参照4和图5，每根承接杆2111远离安装部221的一端均设置有第一抵接片2112和第二抵接片2113。第一抵接片2112固连在承接杆2111的端面，第一抵接片2112横截面呈圆弧形设置，两个第一抵接片2112分别朝向相互远离的方凸起。第一抵接片2112所对应的轴线与承接杆2111的延伸方向平行。第一抵接片2112凹陷一侧的侧壁在与承接杆2111连接的部分，和承接杆2111相同侧的侧壁齐平。
37.参照图5，两个第二抵接片2113分别位于两个第一抵接片2112相背的一侧，第二抵接片2113与相邻的第一抵接片2112和承接杆2111的端面均固连。第一抵接片2112的延伸平面与承接杆2111的端面平行，第二抵接片2113在承接杆2111延伸方向上的厚度，小于相同方向上的第一抵接片2112的厚度。
38.第一抵接片2112用于伸入钻孔并与钻孔的内壁抵触，第二抵接片2113用于抵在钻孔孔口的爆破作业面处。在承接件211正对钻孔孔口时，将第一抵接片2112嵌入钻孔内，两个第一抵接片2112同时抵触钻孔内壁，则可形成对承接件211即两根承接杆2111的约束，减少承接杆2111的晃动，确保雷管3可被顺利推入钻孔内。第二抵接片2113可以增大承接杆2111的端面大小，使承接杆2111与爆破面抵接地更加稳定。
39.参照图4，装载组件21还包括设置在两根承接杆2111之间的夹持件212，同时夹持件212位于承接杆2111上的雷管3放置位置靠近安装部221的一侧，夹持件212包括安装在同一根承接杆2111上的第一抵接轴2121和转轴2122，第一抵接轴2121与所处承接杆2111固连，第一抵接轴2121与承接杆2111垂直，并且与两根承接杆2111所确定的平面平行。
40.参照图4，转轴2122位于第一抵接轴2121远离安装部221的一侧，转轴2122与承接杆2111转动连接，转轴2122的转动轴线与自身轴线垂直，且与第一抵接轴2121的轴线平行，转轴2122的低端固连有用于与第一抵接轴2121抵接的第二抵接轴2123，转轴2122的高端固连有用于与炮棍2221底侧抵接的第三抵接轴2124，第三抵接轴2124和第二抵接轴2123均与第一抵接轴2121平行，第一抵接轴2121、第二抵接轴2123和第三抵接轴2124均与另一根承接杆2111间隔设置。
41.雷管3放置在承接杆2111上后，将雷管3的脚线放置于第一抵接轴2121和第二抵接轴2123之间，炮棍2221在推动雷管3之前将先抵住第三抵接轴2124，驱使转轴2122发生转动，第二抵接轴2123将朝向第一抵接轴2121靠近，进而将脚线夹持住。
42.参照图3和图5，炮泥组件23包括用于盛装炮泥4的存储箱231，存储箱231位于两根承接杆2111的上方，存储箱231的底部开设有供炮泥4掉出存储箱231的出料口2311，存储箱231的内底壁朝向出料口2311倾斜向下设置。出料口2311正对两根承接杆2111之间的位置，并且出料口2311在两根承接杆2111之间位置的正向投影位于夹持件212与安装部221之间。
43.将雷管3放置在承接杆2111上前，炮棍2221位于存储箱231的下方并封堵出料口2311，炮棍2221将雷管3推入钻孔内后再退出钻孔，并滑移到避开出料口2311的位置，使在出料口2311位置的炮泥4能够掉落在两根承接杆2111上，存储箱231内的下一个炮泥4则移动到上一个炮泥4所在的位置，施工人员再通过移动炮棍2221将炮泥4顶入钻孔内，而下一个使用的炮泥4则被炮棍2221继续阻挡在存储箱231的出料口2311处。
44.参照图3，存储箱231上设置有用于与安装部221连接的固定件232，固定件232包括固连在存储箱231上的第一固定板2321和第二固定板2322，第一固定板2321与存储箱231的底面平行，第二固定板2322与第一固定板2321垂直且与第一固定板2321连接。安装部221的顶部开设有供第一固定板2321嵌设的安装槽2212，安装槽2212连通安装部221的顶面供第二固定板2322嵌设，安装部221的顶面螺接有第二旋钮2323，第二旋钮2323可伸入安装槽2212并与第一固定板2321抵紧，从而能够锁定存储箱231的位置。
45.参照图1和图2，安装部221与升降台1之间设置有支撑组件24，支撑组件24包括固定在升降台1护栏上的支撑部241，支撑部241上转动连接有第一转动部242，第一转动部242的转动轴线垂直于支撑部241的顶面。第一转动部242上铰接有第一连接杆243，第一连接杆243远离第一转动部242的一端铰接有第二连接杆244，第一连接杆243两端铰接的转动轴线相互平行，且均与第一转动部242的转动轴线垂直。第二连接杆244远离第一连接杆243的一端转动连接有第二转动部245，第二转动部245的转动轴线与第二连接杆244的轴线重合。安装部221的底部与第二转动部245铰接，安装部221相对于第二转动部245的转动轴线与第二转动部245的转动轴线垂直。
46.支撑组件24各相邻构件之间连接部位的抵紧程度，以及第二转动部245与安装部221之间铰接部位的抵紧程度，能够使支撑组件24的各构件和安装部221在主动转动后停止在所处的位置。通过单独或者同时转动第一转动部242、第一连接杆243、第二连接杆244、第二转动部245和安装部221，可以改变安装部221连同两根承接杆2111的位置高度及朝向，方便承接件211对准钻孔。
47.本技术实施例的实施原理为：首先向存储箱231内装填炮泥4，再将存储箱231固定在安装部221上，然后施工人员将升降台1升起到需要的作业高度，通过转动第一转动部242、第一连接杆243、第二连接杆244、第二转动部245及安装部221，调整承接件211的位置高度及朝向，使两个第一抵接片2112嵌入到钻孔内。
48.施工人员将雷管3放置在两根承接杆2111之间，并提前捋顺雷管3的脚线，将脚线放置在第一抵接轴2121与第二抵接轴2123之间，施工人员再摇动手摇柄2233来连续移动炮棍2221，炮棍2221先抵住第三抵接轴2124而驱使转轴2122转动，第二抵接轴2123将与第一抵接轴2121共同夹持脚线，炮棍2221继续移动将雷管3推入钻孔内到指定的位置，而脚线将在被夹持约束的状态下跟随雷管3进入钻孔内。
49.雷管3进入钻孔内后，施工人员移动炮棍2221从钻孔内退出，炮棍2221移动到避开存储箱231出料口2311的位置，存储箱231内的一截炮泥4将掉落在两根承接杆2111之间，下一个炮泥4则移动到出料口2311处，此时施工人员再移动炮棍2221，将在承接杆2111上的炮泥4顶入钻孔内封堵钻孔，而在存储箱231出料口2311处的炮泥4继续被炮棍2221堵在存储箱231内，等待被顶入下一个钻孔内。
50.本技术还提供了一种隧道新奥法施工设备的施工方法，其施工步骤如下：s1、将存储箱231从安装部221拆下装填入炮泥4后，再将存储箱231固定在安装部221上，提前调整炮棍2221的位置，确保炮棍2221可以阻挡炮泥4从出料口2311掉出，然后将一定数量的雷管3放置在升降台1上；s2、启动升降台1升起到需要的高度位置，通过转动第一转动部242、第一连接杆243、第二连接杆244、第二转动部245及安装部221。调整安装部221的位置高度及朝向，使两
根承接杆2111上的第一抵接片2112嵌入钻孔孔口，而两个第二抵接片2113抵触在爆破作业面上；s3、将雷管3的脚线从雷管3的管身上解下并捋顺，先将雷管3放置在两根承接杆2111之间靠近钻孔一端的位置，然后将雷管3的脚线也置于两根承接杆2111之间，并从第一抵接轴2121与第二抵接轴2123之间穿过，暂时搭在第二抵接轴2123上；s4、通过旋转手摇柄2233来移动炮棍2221，并控制旋转手摇柄2233的速度，使炮棍2221以较缓的移速推动雷管3，将雷管3推入到钻孔内指定的位置；s5、旋转手摇柄2233将炮棍2221移出钻孔，将炮棍2221移动到避开存储箱231出料口2311的位置，使存储箱231可以掉出一截炮泥4，此时施工人员再移动炮棍2221，将炮泥4顶入钻孔内以封闭钻孔；s6、再次将炮棍2221退出钻孔，通过移动安装部221使承接杆2111上的第一抵接片2112从钻孔内脱出，然后将第一抵接片2112嵌入到下一个需要填装雷管3的钻孔内；s7、当需要装药的钻孔位置高度，超出安装部221由支撑组件24提供的可移动范围时，再升起或者下降升降台1。
51.以上均为本技术的较佳实施例，并非依此限制本技术的保护范围，故：凡依本技术的结构、形状、原理所做的等效变化，均应涵盖于本技术的保护范围之内。