CN105257300B - 一种隧道超欠挖控制方法及钻孔检测杆 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种隧道超欠挖控制方法及钻孔检测杆，方法为：采用钻机适配装置将显示检测杆安装于钻机上；逐一在需检测钻孔中安装钻孔检测杆，钻孔检测杆末端安装反光膜片；用手持终端无线读取每个钻孔角度信息，用全站仪测试钻孔检测杆末端膜片坐标；动态调整***设计参数；采用全站仪进行***断面扫描，扫描数据无线同步至手持终端，断面扫描数据上传至隧道超欠挖控制检测信息化***；所述钻孔检测杆包括传感器模块：由三轴磁阻传感器和三轴加速度传感器组成；A/D转换模块：将传感器模块检测的钻孔角度原始信息转换为数字信号；以及滤波模块、控制模块和无线模块。本发明对隧道超欠挖进行过程控制和结果评价，最终隧道超欠挖调整在可控范围。

Description

一种隧道超欠挖控制方法及钻孔检测杆

技术领域

本发明涉及隧道开挖领域，特别涉及一种隧道超欠挖控制方法及在此控制方法中使用的钻孔检测杆。

背景技术

开挖是隧道施工中的关建工序。超挖过多，不仅因出渣量和衬砌量增多而提高工程造价，而且由于局部超挖会产生应力集中，影响围岩稳定性。欠挖则直接影响衬砌厚度，处理起来费时费力。超欠挖在钻爆法施工中虽然不可避免，但可以通过一定措施，将超欠挖值控制在较小水平，降低对施工成本、施工进度和隧道安全的影响。

超欠挖的影响因素分为钻孔精度、***技术、施工组织管理、测量画线、地质条件变化和其它因素，经过对实际开挖循环***效果统计，钻孔精度对超欠挖影响最大。钻孔精度对超欠挖的影响主要是周边炮孔的外插角、开口误差(径向)和***孔深。

目前对超欠挖的检测多集中在效果检测上，且效果检测数据为人工处理，不能直接进入信息化平台自动处理，不利于效果监督和评判，缺少对过程中的检测控制，不能形成有效的过程+效果的综合评判以及动态调整***设计的能力。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种隧道超欠挖控制方法及钻孔检测杆，针对钻孔精度进行辅助控制、测试成孔精度，对隧道超欠挖进行过程控制、结果评价和辅助***方案调整，以实现控制超欠挖的目的。

为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：

一种隧道超欠挖控制方法，包括过程检测控制及效果检测：

过程检测控制

步骤1：采用钻机适配装置，将显示检测杆安装于钻机上，确保显示检测杆与钻机轴线平行，从而显示钻机的姿态信息；步骤2：钻孔完成后，逐一在需检测钻孔中安装钻孔检测杆，钻孔检测杆末端安装反光膜片；步骤3：钻孔检测杆安装完毕后，用手持终端(包括手机、平板电脑等智能终端)无线读取每个钻孔角度信息，同时用全站仪测试钻孔检测杆末端膜片坐标并同步无线传输至手持终端，两组数据组合形成钻孔角度和位置检测值；步骤4：将钻孔角度和位置检测值无线上传至隧道超欠挖检测信息化***，信息化***结合隧道***设计信息化***研究成果及检测的实际钻孔角度和位置，动态调整***设计参数；

效果检测

步骤5：***后，采用全站仪进行***断面扫描，扫描数据无线同步至手持终端，完成断面扫描后数据上传至隧道超欠挖控制检测信息化***，与设计断面进行比对，形成超欠挖效果数据，指导修正下一次***设计参数，以及形成超欠挖控制效果评价数据库；

步骤6：重复步骤1至步骤5，直至控制隧道超欠挖在可控范围之内。

一种在隧道超欠挖控制中使用的钻孔检测杆，包括：

传感器模块：由三轴磁阻传感器和三轴加速度传感器组成，用于获取钻孔角度原始信息；

A/D转换模块：将传感器模块检测的钻孔角度原始信息转换为数字信号；

滤波模块：接收A/D转换模块的数字信号，通过有效滤波算法得到去噪后的钻孔角度原始信息；

控制模块：包括磁场强度运算和偏转角运算，通过对滤波模块的钻孔角度原始信息进行运算，得到钻孔检测杆所检测的钻孔角度；

无线模块：将钻孔角度发送至手持终端。

进一步的，在控制模块中，还设置有硬铁软铁补偿单元，用于修正偏转角。

进一步的，还设置有显示模块，用于实时显示钻孔角度。

与现有技术相比，本发明针对钻孔精度进行辅助控制、测试成孔精度，对隧道超欠挖进行过程控制、结果评价和辅助***方案调整，将隧道超欠挖控制在一定的范围之内。

附图说明

图1是本发明隧道超欠挖控制方法工作流程示意图。

图2是本发明中钻孔检测杆外部结构示意图。

图3是本发明中钻孔检测杆结构示意图。

图4是本发明中钻孔检测杆工作流程示意图。

图2中：1-外胀式定位环；2-电池仓；3-控制板；4-传感器；5-定位锁；6-天线。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。本发明的目的是要提高钻孔精度、采集钻孔信息及***后断面超欠挖数据，数据集中于信息化平台处理，形成远端+现场手持的网络控制***，有利于降低超欠挖水平，减小对施工成本、施工进度和隧道安全的影响。

本发明提供的一种隧道超欠挖控制方法，包括过程检测控制(步骤1到步骤4)及效果检测(步骤5)：

步骤1：采用钻机适配装置，将显示检测杆安装于钻机上，确保显示检测杆与钻机轴线平行，从而显示钻机的姿态信息；步骤2：钻孔完成后，逐一在需检测钻孔中安装钻孔检测杆，钻孔检测杆末端安装反光膜片；步骤3：钻孔检测杆安装完毕后，用手持终端(包括手机、平板电脑等智能终端)无线读取每个钻孔角度信息，同时用全站仪测试钻孔检测杆末端膜片坐标并同步无线传输至手持终端，两组数据组合形成钻孔角度和位置检测值；步骤4：将钻孔角度和位置检测值无线上传至隧道超欠挖检测信息化***，信息化***结合隧道***设计信息化***研究成果及检测的实际钻孔角度和位置，动态调整***设计参数；

步骤5：***后，采用全站仪进行***断面扫描，扫描数据无线同步至手持终端，完成断面扫描后数据上传至隧道超欠挖控制检测信息化***，与设计断面进行比对，形成超欠挖效果数据，指导修正下一次***设计参数，以及形成超欠挖控制效果评价数据库；

步骤6：重复步骤1至步骤5，直至控制隧道超欠挖在可控范围之内。

根据超欠挖过程控制及效果控制检测设备及相应数据分析方法，结合隧道施工实际情况，建立在此工作模式下的预警体系及标准。形成一套适合于B/S、C/S工作模式的超欠挖控制检测信息化***，实现超欠挖信息的网络化传输、分析及预警管理。

本发明还提供了一种在隧道超欠挖控制中使用的钻孔检测杆，包括：

传感器模块：由三轴磁阻传感器和三轴加速度传感器组成，用于获取钻孔角度原始信息；A/D转换模块：将传感器模块检测的钻孔角度原始信息转换为数字信号；滤波模块：接收A/D转换模块的数字信号，通过有效滤波算法得到去噪后的钻孔角度原始信息；控制模块：包括磁场强度运算和偏转角运算，通过对滤波模块的钻孔角度原始信息进行运算，得到钻孔检测杆所检测的钻孔角度；无线模块：将钻孔角度发送至手持终端。

另外，为了使本钻孔检测杆所检测的钻孔角度更加准确，在钻孔检测杆控制模块中，还设置有硬铁软铁补偿单元，用于修正偏转角。还可设置显示模块，实时显示钻孔角度，通过钻机适配装置安装于凿岩机上，工人根据显示数据调整凿岩机外插角以满足设计要求。

表1 隧道超欠挖钻孔检测杆精度表

本发明的钻孔检测杆采用三轴加速度计、三轴磁阻传感器组合，结合动力学及有效滤波算法，对钻孔角度进行测试。钻孔检测杆设计外胀式定位环，方便在钻孔中固定与取出；末端设计全站仪反射膜片，用全站仪测量钻孔开口位置，蓝牙传送至手持终端；检测杆完成钻孔偏转角及俯仰角测试传送至手持终端；手持终端结合全站仪测量开口位置及检测杆角度数据，计算出钻孔开口及外插角，上传至信息化平台，对比***设计信息，提出预警及辅助动态设计修正。

Claims (1)

1.一种隧道超欠挖控制方法，其特征在于，包括过程检测控制及效果检测：

过程检测控制

步骤1：采用钻机适配装置将显示检测杆安装于钻机上，从而显示钻机的姿态信息；

步骤2：钻孔完成后，逐一在需检测钻孔中安装钻孔检测杆，钻孔检测杆末端安装反光膜片；

步骤3：钻孔检测杆安装完毕后，用手持终端无线读取每个钻孔角度信息，同时用全站仪测试钻孔检测杆末端膜片坐标并同步无线传输至手持终端，两组数据组合形成钻孔角度和位置检测值；

步骤4：将钻孔角度和位置检测值无线上传至隧道超欠挖检测信息化***，信息化***结合隧道***设计信息化***研究成果及检测的实际钻孔角度和位置，动态调整***设计参数；

效果检测

步骤5：***后，采用全站仪进行***断面扫描，扫描数据无线同步至手持终端，完成断面扫描后数据上传至隧道超欠挖控制检测信息化***，与设计断面进行比对，形成超欠挖效果数据，指导修正下一次***设计参数，以及形成超欠挖控制效果评价数据库；

步骤6：重复步骤1至步骤5，直至控制隧道超欠挖在可控范围之内。