專利名稱：隧道超欠挖控制激光放樣裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種地下建筑工程開挖激光放樣裝置，具體涉及一種隧道等地下建筑采用鉆爆法開挖施工時斷面輪廓和炮孔定位的激光放樣裝置。
背景技術(shù)：
目前各類隧道、涵洞等地下建筑工程采用鉆爆法施工時，開挖工作面的定位放樣常用人工測量中線、鋼尺定位炮孔的方法，費時費力，工作效率低，而且定位放樣精度差，容易造成超挖或欠挖，對施工質(zhì)量、工程進度和造價產(chǎn)生較大影響。近來出現(xiàn)了一些利用發(fā)射激光束進行隧道斷面放樣的技術(shù)，如中國發(fā)明專利公開號CN1262378A公開的激光隧道斷面放樣儀，通過計算機控制步進電機帶動物鏡平移，改變儀器內(nèi)固定激光器的激光束出射方向進行掃描，實現(xiàn)激光點投射指示出斷面輪廓和開挖斷面上定位輪廓線和多個炮眼點的功能。以及中國發(fā)明專利公開號CN101067375B公開的隧道無線激光放樣裝置，通過計算機和全站儀測量和計算出系統(tǒng)所在位置，引導(dǎo)激光束投射到需要定位的輪廓線或炮孔位置。這類技術(shù)及相應(yīng)的儀器在實際應(yīng)用中存在一些不足之處設(shè)備投入大、且為精密儀器、隧道內(nèi)惡劣的施工環(huán)境對設(shè)備的正常工作和使用壽命是一個考驗，此外因只有一個激光發(fā)生器，無法同時標定所有輪廓線和炮孔位置，為保證施工順利開展，還需要操作人員按激光束的指示依次進行標記，之后再按記號鉆孔爆破，這一過程需在臺車上完成，因此難以與出渣同時進行，如想同步進行以節(jié)省標記位置的時間，兩工作之間勢必產(chǎn)生相互干擾和影響。利用激光指向儀進行放樣施工是一種經(jīng)濟而簡單的方式，由安置在隧道頂部或邊墻上的激光器，發(fā)射和隧道中線重合或者平行的激光光束，從而確定隧道的中線位置。該技術(shù)具有價格低廉、結(jié)構(gòu)簡單、發(fā)射可見光，不占用隧道交通空間影響施工等特點，能指示隧道掘進的方向和坡度、標定隧道中線位置，但僅能指示中線，不能定位輪廓線和炮孔，難以處理彎曲的隧道，使用中尚需人工來丈量確定每一個炮孔，工作量大，且不夠精確。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是提供一種在隧道和其它地下工程施工中能實現(xiàn)多點同步快速定位放樣；使用過程中自身定位簡單快捷，炮孔定位放樣精度高，不影響隧道施工和交通的隧道超欠挖控制激光放樣裝置。為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供的隧道超欠挖控制激光放樣裝置，其特征是 包括一個按隧道輪廓線稍加縮小制成相應(yīng)形狀的外圈支架4，在所述的外圈支架4上沿其周向設(shè)有多個激光發(fā)射器8，所述的激光發(fā)射器8發(fā)射的激光束11能投射在開挖面上指示邊孔位置，所述的激光發(fā)射器8與電源箱12電連接，所述的外圈支架4上設(shè)有鉛垂17和測點標志18。所述的外圈支架4的至少一個端部通過連接桿14及升降桿15坐落在支撐板16上。
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所述的支撐板16上裝有螺桿和支腳調(diào)整其與地平面的角度。所述的外圈支架4由外圈面板5、正面面板6和內(nèi)圈面板7組成中空構(gòu)件，所述的外圈面板5與所述的內(nèi)圈面板7之間按邊孔對應(yīng)設(shè)置多個發(fā)射器套筒9或卡槽，在每個發(fā)射器套筒9或卡槽插入一個所述的激光發(fā)射器8，在所述的正面面板6上設(shè)有與所述的激光發(fā)射器8發(fā)射的激光束11相應(yīng)位置的發(fā)射開孔10。在所述的外圈支架4上設(shè)置有橫桿19，所述的測點標志18設(shè)置在所述的橫桿19上。所述的外圈支架4與臺車20連成整體。所述的外圈支架4上的激光發(fā)射器8的間距按不同鉆爆方案最小公約數(shù)間距來設(shè)置，并通過所述的電源箱12上的開關(guān)13分組控制。采用上述技術(shù)方案的隧道超欠挖控制激光放樣裝置，外圈支架按隧道輪廓線稍加縮小制成相應(yīng)的拱形鋼架，在外圈支架上依次布置有多個激光發(fā)射器，發(fā)出的激光束投射到隧道開挖面上，同時標示出需標定的邊孔位置，施工人員據(jù)此進行鉆孔作業(yè)。本發(fā)明采用以上的技術(shù)方案后，具有結(jié)構(gòu)簡單、裝置自身定位簡便、炮孔放樣同步標示、能與出渣同時進行以減少施工時間、控制開挖精度減少超挖欠挖現(xiàn)象節(jié)省工程造價的有益效果。本發(fā)明不需與計算機相連，成本低廉，在隧道和其它地下工程施工中能實現(xiàn)多點同步快速定位放樣；使用過程中自身定位簡單快捷，炮孔定位放樣精度高，不影響隧道施工和交通，可以適用于直線及曲線隧道，也可用于平坡或有坡隧道。綜上所述，本發(fā)明是一種在隧道和其它地下工程施工中能實現(xiàn)多點同步快速定位放樣；使用過程中自身定位簡單快捷，炮孔定位放樣精度高，不影響隧道施工和交通，成本低廉的隧道超欠挖控制激光放樣裝置。


圖1是拱形隧道開挖面炮孔布置示意圖。圖2是本發(fā)明定位放樣示意圖。圖3是本發(fā)明軸測圖。圖中邊孔1，開挖輪廓線2，內(nèi)部炮孔3，外圈支架4，外圈面板5，正面面板6，內(nèi)圈面板7，激光發(fā)射器8，發(fā)射器套筒9，發(fā)射開孔10，激光束11，電源箱12，開關(guān)13，連接桿 14，升降桿15，支撐板16，鉛垂17，測點標志18，橫桿19，臺車20。
具體實施例方式下面結(jié)合附圖對本發(fā)明的實施方式作進一步說明如圖1所示，在拱形隧道中控制超挖欠挖關(guān)鍵是邊孔位置定位要精確，內(nèi)部炮孔位置根據(jù)目測的誤差對開挖輪廓的影響不大。因此可如圖2和圖3所示，按隧道輪廓線2 稍加縮小制成相應(yīng)形狀的外圈支架4，外圈支架4由外圈面板5、正面面板6和內(nèi)圈面板7 組成中空構(gòu)件，內(nèi)部周向按邊孔1對應(yīng)設(shè)置多個發(fā)射器套筒9或卡槽，在每個發(fā)射器套筒9 或卡槽插入一個激光發(fā)射器8，以方便更換及維修，在正面面板6上與激光發(fā)射器8發(fā)射的激光束11相應(yīng)位置開有發(fā)射開孔10，正面面板6既能阻隔爆破時碎石擊打激光發(fā)射器8， 又能使發(fā)射的激光束11順利地投射到開挖面上，安裝在外圈支架4上的激光發(fā)射器8用導(dǎo)線并聯(lián)到電源箱12上，開關(guān)13開啟時，激光發(fā)射器8發(fā)生出的激光束11同時投射在開挖面上的邊孔1上，臺車20上多位施工人員可按標記同時鉆孔作業(yè)。由于施工中的隧道底面高低不平，為保證放樣裝置自身定位精確，外圈支架4的二個端部通過連接桿14及升降桿15坐落在支撐板16上，可通過調(diào)整升降桿15內(nèi)的液壓實現(xiàn)外圈支架4的高度調(diào)整，支撐板16上裝有螺桿和支腳調(diào)整支撐板16與地平面的角度， 裝在外圈支架4上的鉛垂17能直觀反映放樣裝置與地面是否垂直或其夾角大小，通過測量測點標志18可以確定放樣裝置的位置及其與隧道中心線的夾角?？紤]到放樣裝置的搬運移動，在外圈支架4上設(shè)置一橫桿19，測點標志18設(shè)置在所述的橫桿19上，用鏟車或其它機械托住橫桿19可將放樣裝置整體搬動，在搬動時外圈支架4與隧道壁之間應(yīng)有一定空隙，假設(shè)外圈支架4與開挖輪廓線2的直徑差為0. 3米，則激光束與隧道中線成一定夾角，放樣裝置的放樣精度與兩個因素有關(guān)，其一是外圈支架4與開挖面的距離，其二是外圈支架4與隧道中心線的角度誤差。設(shè)外圈支架4與開挖面的設(shè)計距離為15米，在制作放樣裝置時按此距離調(diào)好發(fā)射器套筒9，裝置本身的放樣誤差可忽略不計，如果開挖面巖面有0. 5米的凸凹時，放樣誤差為0. 01米。如果放樣裝置測角精度為1秒時，放樣誤差約為3毫米。本發(fā)明的外圈支架4可與臺車20連成整體，外圈支架4仍可調(diào)節(jié)高度，以縮短與開挖面間的距離，提高裝置的抗傾倒能力。當內(nèi)部炮孔3也需放樣時，可增設(shè)連接桿件及激光發(fā)射器8。圍巖類型不同時，鉆孔間距設(shè)置會有不同，為此外圈支架4上的激光發(fā)射器8間距可按不同鉆爆方案最小公約數(shù)間距來設(shè)置，并通過開關(guān)13分組控制，適應(yīng)鉆爆方案的改變。
權(quán)利要求
1.一種隧道超欠挖控制激光放樣裝置，其特征是包括一個按隧道輪廓線稍加縮小制成相應(yīng)形狀的外圈支架G)，在所述的外圈支架(4)上沿其周向設(shè)有多個激光發(fā)射器(8)， 所述的激光發(fā)射器(8)發(fā)射的激光束(11)能投射在開挖面上指示邊孔位置，所述的激光發(fā)射器⑶與電源箱(12)電連接，所述的外圈支架⑷上設(shè)有鉛垂(17)和測點標志(18)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的隧道超欠挖控制激光放樣裝置，其特征是所述的外圈支架 (4)的至少一個端部通過連接桿(14)及升降桿(1 坐落在支撐板(16)上。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的隧道超欠挖控制激光放樣裝置，其特征是所述的支撐板 (16)上裝有螺桿和支腳調(diào)整其與地平面的角度。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的隧道超欠挖控制激光放樣裝置，其特征是所述的外圈支架(4)由外圈面板(5)、正面面板(6)和內(nèi)圈面板(7)組成中空構(gòu)件，所述的外圈面板(5) 與所述的內(nèi)圈面板(7)之間按邊孔對應(yīng)設(shè)置多個發(fā)射器套筒(9)或卡槽，在每個發(fā)射器套筒(9)或卡槽插入一個所述的激光發(fā)射器(8)，在所述的正面面板(6)上設(shè)有與所述的激光發(fā)射器⑶發(fā)射的激光束(11)相應(yīng)位置的發(fā)射開孔(10)。
5.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的隧道超欠挖控制激光放樣裝置，其特征是在所述的外圈支架(4)上設(shè)置有橫桿(19)，所述的測點標志(18)設(shè)置在所述的橫桿(19)上。
6.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的隧道超欠挖控制激光放樣裝置，其特征是所述的外圈支架(4)與臺車00)連成整體。
7.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的隧道超欠挖控制激光放樣裝置，其特征是所述的外圈支架(4)上的激光發(fā)射器(8)的間距按不同鉆爆方案最小公約數(shù)間距來設(shè)置，并通過所述的電源箱(12)上的開關(guān)(13)分組控制。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種隧道超欠挖控制激光放樣裝置，包括一個按隧道輪廓線稍加縮小制成相應(yīng)形狀的外圈支架(4)，在所述的外圈支架(4)上沿其周向設(shè)有多個激光發(fā)射器(8)，所述的激光發(fā)射器(8)發(fā)射的激光束(11)能投射在開挖面上指示邊孔位置，所述的激光發(fā)射器(8)與電源箱(12)電連接，所述的外圈支架(4)上設(shè)有鉛垂(17)和測點標志(18)。本發(fā)明具有結(jié)構(gòu)簡單、裝置自身定位快捷、炮孔放樣同步標示、控制開挖精度減少超挖欠挖現(xiàn)象及節(jié)省工程造價的有益效果，能夠適應(yīng)包括曲線隧道、有坡隧道在內(nèi)的各類地下建筑工程開挖施工控制任務(wù)。
文檔編號G01C15/00GK102322853SQ20111024954
公開日2012年1月18日 申請日期2011年8月29日 優(yōu)先權(quán)日2011年8月29日
發(fā)明者丁祖德, 何英偉, 周中, 張運良, 彭立敏, 施成華, 趙明橋, 雷明鋒, 黃金旺 申請人:中南大學(xué), 中鐵十二局集團第七工程有限公司