[发明专利]机械分部开挖隧道的超欠挖控制施工方法

说明书

本发明公开了一种机械分部开挖隧道的超欠挖控制施工方法，其通过设置激光制导指向仪在隧道开挖断面上投射出激光控制点和激光控制线，通过设置隧道掌子面投影装置在隧道开挖断面上投影掌子面图像，其中激光控制线可便于控制隧道环向超欠挖量，而利用掌子面图像与激光控制点可精确方便的控制纵向超欠挖量，从而可提高隧道超欠挖的施工进度和质量。

技术领域

本实发明涉及一种机械分部开挖隧道的超欠挖控制施工方法，属于隧道施工技术领域。

背景技术

近年来，随着经济的增长以及城市化进程的加快，我国已建成各类水下隧道总长达一万公里，修建水下隧道的方法主要有盾构法、沉管法以及矿山法等，其中矿山法相对其他工法有着其独特的优势-造价低，特别是对于长度较短的隧道，其经济效益更为明显。而对于采用机械开挖的矿山法隧道，如何控制其超欠挖是目前亟待解决的问题。

隧道超欠挖的施工控制不止直接影响到了施工进度、安全质量，还会让开挖费用增加，更重要的是由此造成了过量超填混凝土的费用。因此本发明针对隧道机械开挖的特点，提出了一种采用激光制导指向仪、隧道掌子面投影装置，形成一种能够及时和精确的给出分部开挖轮廓参考信息的机械开挖隧道超欠挖控制施工方法。

发明内容

针对上述问题，本发明提供一种机械分部开挖隧道的超欠挖控制施工方法，其能够实时和精确的给出隧道分部开挖的轮廓参考信息，以便于控制隧道环向和纵向的超欠挖量，从而提高隧道超欠挖的施工进度和质量。

为了实现上述目的，本发明采用了如下技术方案：

机械分部开挖隧道的超欠挖控制施工方法，其包括如下步骤：

步骤S1：依据下一开挖部份隧道的环向超欠挖量、轴线超欠挖量和掌子面外轮廓线的数据，在隧道内设置多个激光制导指向仪，同时测量和控制激光制导指向仪的位置，使激光制导指向仪可沿隧道开挖方向发出激光信号，从而在隧道开挖断面上投射出激光控制点和激光控制线，并使激光控制点分布于下一开挖部份隧道的掌子面外轮廓线上和使激光控制线反映出下一开挖部份隧道的环向超欠挖量；

步骤S2：在隧道内安装隧道掌子面投影装置，隧道掌子面投影装置可沿开挖方向在隧道开挖断面上投影掌子面图像，掌子面图像的投影外轮廓线与下一开挖部份隧道的掌子面外轮廓线形状相同；

步骤S3：测量隧道掌子面投影装置安装后在隧道开挖断面上投影的掌子面图像的初始像距和隧道掌子面投影装置的空间位置，并依据下一开挖部份隧道的开挖步距，计算出隧道掌子面投影装置的投影角度和焦距，以使隧道掌子面投影装置的投影满足以下条件：当隧道掌子面投影装置的像距为开挖步距与初始像距之和时，其在该像距的隧道开挖断面上投影出的掌子面图像的投影外轮廓线与步骤S1的激光控制点重合；

步骤S4：按步骤S3计算出的投影角度和焦距，对隧道掌子面投影装置进行调整，使隧道掌子面投影装置将掌子面图像实时投影至隧道开挖断面上；

步骤S5：根据既定施工方案开挖隧道，在开挖过程中通过激光控制线控制环向超欠挖量，通过投影的掌子面图像控制轴线超欠挖量；

步骤S6：当开挖至掌子面图像的投影外轮廓线与激光控制点重合时，即完成了该部分隧道的开挖，即可进行该段隧道的支护结构施工；

步骤S7：重复步骤S1～S6进行下一部分的开挖，直至隧道开挖贯通。

作为具体技术方案，所述步骤S1中，激光制导指向仪的设置数量为7～11个。

作为具体技术方案，所述步骤S2中，将隧道掌子面投影装置与掌子面图像录入端连接，并将掌子面图像输入至掌子面图像录入端中，然后通过掌子面图像录入端将掌子面图像传输至隧道掌子面投影装置进行投影。

作为具体技术方案，所述步骤S2中，掌子面图像录入端为计算机或智能手机。