一种隧道微台阶开挖组合台架及隧道微台阶开挖方法与流程

本发明涉及隧道施工领域，具体而言，涉及一种隧道微台阶开挖组合台架及隧道微台阶开挖方法。

背景技术：

目前在需要爆破作业的环境下，采用微台阶开挖工法成功案例较少，与之相关的配套台架工装尚不成熟，一般采用悬挑鹰架形式。或采用分离式台架，上台阶和下台阶各一套，当台阶钻眼时，将上台阶台架通过挖掘机等举升到上台阶，当台阶放炮和出渣时，又采用挖掘机等举升到下台阶，具有安全风险高、施工不便的不利性质，同时也只能满足单线隧道需要。双线隧道台阶过重，挖掘机无法举升。

同时上述台架考虑交通需要，下台阶台架中部未设置钻孔作业平台，不能满足微台阶对爆破控制要求较高的钻孔布置和数量的需要。在隧道采用人工钻眼开挖爆破施工时，当开挖钻眼等工序完成后，开挖台架要退至掌子面后方30m外，防止爆破损伤台架，同时为出渣、支护等作业提供空间。出渣车辆、挖掘机、装载机、湿喷机等大型工装要到达掌子面必须通过开挖台架。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供一种隧道微台阶开挖组合台架，其上部台架与下部台架相互配合实现可移动连接，方便两者之间的相互运动，在下部台架中设置可翻转平台，用于辅助钻孔作业，有利于微爆破的正常进行，可翻转平台呈竖直状态分布时于下部台架中形成过车通道，有利于大型工装的正常通过。

本发明的另一目的在于提供一种隧道微台阶开挖方法，其有利于钻孔作业和有利于大型工装的通车。

本发明的实施例是这样实现的：

一种隧道微台阶开挖组合台架，包括上部台架和下部台架，上部台架与下部台架可移动连接，下部台架于中部位置处设有用于钻孔作业的可翻转平台，可翻转平台具有水平分布状态和竖直分布状态，可翻转平台处于竖直分布状态时于下部台架中形成过车通道。

进一步地，下部台架于中部位置处配置有可拆卸安装的临时横撑，临时横撑用于对处于水平分布状态的可翻转平台起支撑作用，临时横撑由钢管或工字钢组成。

进一步地，下部台架包括两侧的第一主骨架、两侧第一主骨架之间的内部空间以及两侧第一主骨架朝外的外部空间，可翻转平台设置于下部台架的内部空间中；

下部台架还设有沿水平方向分布的多个固定式平台，固定式平台一端固定设置于第一主骨架，另一端远离第一主骨架设置于外部空间中，固定式平台上均匀设有多个内外套管，内外套管包括相互配合的外管和内管，外管与内管的管身均朝向隧道开挖面设置；

外管固定设置于固定式平台，内管可滑动地设置于外管中，内管被配置为可朝掌子面推出形成临时加长平台骨架。

进一步地，临时加长平台骨架铺设有钢筋网，用于钻孔作业。

进一步地，可翻转平台包括左平台与右平台，其分别靠近下部台架的一端与下部台架的第一主骨架铰接，可翻转平台由中间向两边翻转。

进一步地，上部台架于底部位置处设有走行轨，下部台架于顶部位置处设有轨槽，走行轨与轨槽相互配合，走行轨与轨槽可拆卸连接。

进一步地，走行轨与轨槽每隔0.8-1m设有插销孔，走行轨与轨槽通过螺栓插销连接。

进一步地，上部台架包括两侧的第二主骨架，走行轨设置于第二主骨架的底部。

进一步地，第二主骨架的长度配置为比微台阶设计长度小1m，且不超过4m，第二主骨架的高度配置为取上台阶设计高度1.8-2m，第二主骨架的宽度配置为较微台阶设计宽度小0.5m。

一种隧道微台阶开挖方法，包括上述的隧道微台阶开挖组合台架，可翻转平台处于水平分布状态时用于辅助钻孔作业，可翻转平台处于竖直分布状态时下部台架于中间形成过车通道，用于出渣车辆、挖掘机、装载机以及湿喷机通过。

本发明的有益效果是：上部台架与下部台架相互配合实现可移动连接，方便两者之间的相互运动，在下部台架中设置可翻转平台，用于辅助钻孔作业，有利于微爆破的正常进行，可翻转平台呈竖直状态分布时于下部台架中形成过车通道，有利于大型工装的正常通过。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。

图1为本发明实施例提供的隧道微台阶开挖组合台架的主体结构示意图；

图2为本发明实施例提供的隧道微台阶开挖组合台架的移动示意图；

图3为本发明实施例提供的图1中上部台架的结构示意图。

图标：100-上部台架，110-走行轨，120-第二主骨架，200-下部台架，210-可翻转平台，220-临时横撑，230-第一主骨架，240-固定式平台，241-内外套管，241a-外管，241b-内管，250-轨槽，260-滚轮。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。

因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是该发明产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

术语“第一”、“第二”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本发明的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“安装”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

图1为本发明实施例提供的隧道微台阶开挖组合台架的主体结构示意图，具体为朝向台阶的方向上隧道微台阶开挖组合台架的结构示意图；

图2为本发明实施例提供的隧道微台阶开挖组合台架的移动示意图，具体为沿着台架预设移动方向的移动示意图；

图3为本发明实施例提供的图1中上部台架100的结构示意图，具体包括两侧的第二主骨架120和位于底部的走行轨110。

请参照图1和图2，本实施例提供一种隧道微台阶开挖组合台架，包括上部台架100和下部台架200，上部台架100与下部台架200可移动连接，下部台架200于中部位置处设有用于钻孔作业的可翻转平台210，可翻转平台210具有水平分布状态和竖直分布状态，可翻转平台210处于竖直分布状态时于下部台架200中形成过车通道。

发明人发现，若采用现有的悬挑鹰架形式，会在双线隧道中存在稳定性的问题；若采用分离式台架，通过挖掘机等举升上台阶至下台阶顶面，安全风险高，且施工不方便。因此，发明人设置上部台架100与下部台架200之间进行可移动连接，此处的可移动连接指的是，上部台架100与下部台架200之间既可以相互固定以实现同步移动，也可以解除相互固定关系而在上部台架100与下部台架200之间存在相互移动的关系。

进一步地，上部台架100与下部台架200可移动连接，可选择通过走行轨110与轨槽250配合的方式。具体地，上部台架100于底部位置处设有走行轨110，下部台架200于顶部位置处设有轨槽250，走行轨110与轨槽250相互配合，走行轨110与轨槽250可拆卸连接。走行轨110与轨槽250之间的可拆卸连接，指的是，走行轨110与轨槽250之间可保持相互固定的方式，以使得上部台架100与下部台架200实现同步移动；也可以进行拆卸，实现走行轨110与轨槽250之间的相互移动，以实现上部台架100与下部台架200之间的相互移动。

进一步地，上述走行轨110与轨槽250的可拆卸连接，可通过螺栓插销的方式实现。走行轨110与轨槽250每隔0.8-1m设有插销孔，走行轨110与轨槽250通过螺栓插销连接。通过螺栓穿设于插销孔中，实现走行轨110与轨槽250之间的相互固定；拆除螺栓，实现走行轨110与轨槽250之间的相互移动关系。

进一步地，请参照图3，上部台架100包括两侧的第二主骨架120，走行轨110设置于第二主骨架120的底部，走行轨110与轨槽250之间的相互作用力传导至第二主骨架120上，由于第二主骨架120在上部台架100中较大的强度和刚度设置，有利于保持上部台架100的整体稳定性。

进一步地，对上部台架100的关键技术参数进行设计。包括，第二主骨架120的长度设置为比微台阶设计长度小1m，且不超过4m。在微台阶法中，台阶长度选择为不应超过5m。第二主骨架120的高度配置为取上台阶设计高度1.8-2m，第二主骨架120的宽度配置为较微台阶设计宽度小0.5m。

更多地，下部台架200的长度、高度以及宽度设计，应同时满足下台阶钻爆和支撑上台阶台架需要。

进一步地，请参照图1和图2，下部台架200于底部位置处设有滚轮260，滚轮260配置有橡胶轮胎。微台阶开挖台架由上下两部分组成，重量远大于普通开挖台架，因此下部台架200设有滚轮260，用于辅助移动，采用机械驱动的方式，包括电机驱动。

发明人发现，目前的悬挑鹰架以及分离式台架方式中，出于交通需要的考虑，在下台阶台架未设置钻孔作业平台，不能满足微台阶对爆破控制要求较高的钻孔布置和数量的需要。在隧道采用人工钻眼开挖爆破施工时，当开挖钻眼等工序完成后，开挖台架要退至掌子面后方30m外，防止爆破损伤台架，同时为出渣、支护等作业提供空间。出渣车辆、挖掘机、装载机、湿喷机等大型工装要到达掌子面必须通过开挖台架，因此一般开挖台架中部都要预留足够的空间，已便于上述工装通行。常规爆破作业，对钻孔间排距要求不高，通常在开挖台架中部就不设置钻孔平台，钻孔位置未按照爆破方案实施。但采用微台阶施工，必须确保台阶的稳定，下台阶中部必须严格按方案钻设炮孔，因此需设置钻孔作业平台。

因此出于钻孔作业平台的需要以及交通方便的需求，请参照图1，在发明人发明的一种隧道微台阶开挖组合台架中，下部台架200于中部位置处设有用于钻孔作业的可翻转平台210，可翻转平台210具有水平分布状态和竖直分布状态，可翻转平台210处于竖直分布状态时于下部台架200中形成过车通道。

其中，可翻转平台210是用于辅助钻孔作业的钻孔作业平台。可翻转平台210在隧道微台阶开挖组合台架中能够进行转动。当可翻转平台210处于水平状态时，用于辅助钻孔作业；当可翻转平台210转动至竖直分布状态时，于下部台架200的中间区域形成过车通道，用于出渣车辆、挖掘机、装载机、湿喷机等大型工装的正常通过。

进一步地，请参照图2，发明人考虑到台阶爆破时，难以避免下台阶会形成一定程度的斜坡，因此考虑能够适应下台阶形成坡度、可调节长度的平台。请参照图1和图2，下部台架200包括两侧的第一主骨架230、两侧第一主骨架230之间的内部空间以及两侧第一主骨架230朝外的外部空间，可翻转平台210设置于下部台架200的内部空间中。下部台架200还设有沿水平方向分布的多个固定式平台240，固定式平台240一端固定设置于第一主骨架230，另一端远离第一主骨架230设置于外部空间中，固定式平台240上均匀设有多个内外套管241，内外套管241包括相互配合的外管241a和内管241b，外管241a与内管241b的管身均朝向隧道开挖面设置。外管241a固定设置于固定式平台240，内管241b可滑动地设置于外管241a中，内管241b被配置为可朝掌子面推出形成临时加长平台骨架。

相应地，固定式平台240均匀分布于下部台架200的两侧。通过内外套管241中相互配合的外管241a与内管241b，当台阶爆破在下台阶形成一定程度的斜坡时，内管241b与外管241a中伸出，内管241b朝掌子面推出形成临时加长平台骨架，于临时加长平台骨架上加设板件，辅助下台阶斜坡处的钻孔作业。

进一步地，在临时加长平台骨架上铺设有钢筋网，用于辅助钻孔作业。

进一步地，请参照图1，可翻转平台210采用由中间向两边翻转的方式。具体地，可翻转平台210包括左平台与右平台，其分别靠近下部台架200的一端与下部台架200的第一主骨架230铰接。在图1所示的形式中，可翻转平台210由水平分布状态翻转至竖直分布状态的过程中，左平台沿逆时针方向旋转，右平台沿顺时针方向旋转。相较于整体呈一块旋转，将整个平台划分成两部分旋转，减小旋转中所覆盖的体积，有利于降低下部台架200中间区域中可能阻碍构件的要求，从而下部台架200中间区域即内部区域可以采取相应的加强筋等方式，加强下部台架200的整体稳定性。此外，还降低可翻转平台210转动时所需要的最大动力。

进一步地，请参照图1，下部台架200于中部位置处配置有可拆卸安装的临时横撑220，临时横撑220用于对处于水平分布状态的可翻转平台210起支撑作用，临时横撑220由钢管或工字钢组成。

当需要可翻转平台210由竖直分布状态转动至水平分布状态时，在下部台架200于中部位置处临时固定架设临时横撑220，通过临时横撑220对可翻转平台210起支撑作用，有利于增强可翻转平台210在辅助钻孔作业过程中的稳定性。临时横撑220可由钢管或工字钢组成，选择钢管或工字钢固定地架设在下部台架200的两侧第一主骨架230上。

本实施例还提供一种隧道微台阶开挖方法，包括上述的隧道微台阶开挖组合台架，可翻转平台210处于水平分布状态时用于辅助钻孔作业，可翻转平台210处于竖直分布状态时于下部台架200中间形成过车通道，用于出渣车辆、挖掘机、装载机以及湿喷机通过。利用可翻转设置的钻孔平台，在满足微台阶法中对下台阶钻孔数量和布局的要求下，还能够通过翻转，形成通车通道，用于出渣车辆、挖掘机、装载机以及湿喷机的正常通过，有利于整体爆破流程地正常进行。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，应包含在本发明的保护范围之内。