采用凿岩台车微调钻杆周边成孔精确控制超欠挖的方法技术领域
本发明属于钻爆法凿岩掘进领域，尤其涉及凿岩断面的钻眼成孔施工过程中，对于凿
岩断面周边眼钻眼成孔的施工。
背景技术
现有钻爆法掘进工程，涉及凿岩断面的钻眼成孔施工过程中，对于凿岩断面周边眼钻
眼成孔的施工(如图1所示)，主要有两种施工方式，一种是传统的风钻手手工钻，另一种
是相对更现代的凿岩台车机械钻。
传统风钻手手工钻主要存在的问题：
1、超欠挖范围大，如图2-5所示。
铁道部发布的《铁路隧道钻爆法施工工序及作业指南》对超欠挖的规定见下表：
超欠挖应符合表4.3.13的规定；
表4.3.13隧道允许超挖值
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注：表所列参数适用于炮眼深度1.0～3.5m，炮眼直径4０～50mm，药卷直径２0～25mm。
由于传统风钻手操作风钻时，与凿岩边缘必须存在一般在15cm左右操作距离，即须有
3°～5°的外插角。因此造成了风钻手在钻眼成孔时，由于空间小加上角度难把握，不可
能将钻杆贴凿岩断面边缘平行进行钻眼，钻眼成孔爆破后，常会有+15～20cm的超挖，如图
4、5所示；如果风钻手在钻眼操作时，其钻头在凿岩断面距凿岩边缘0～10cm的位置切入，
则钻眼成孔爆炸后会出现+15～20cm的欠挖，如图2、3所示。
2、凿岩断面爆破后的光面效果差，如图6所示：
由于风钻手存在的操作死角，以及在凿岩断面两边垂直面操作时，除了无法克服的操
作死角外，还可能出现上下摆动的问题；在凿岩断面的顶部与底操部作时，也可能出现左
右摆动的问题。这样当钻眼成孔爆炸后形成的表面是不可能保持平整和相对的光面。
而相对更先进的现有凿岩台车机械钻也依然存在着类似的问题：
1、隧道常用凿岩台车的液压推进梁，钻杆长度达5530mm，有效孔深达5268mm，由于
在推进梁完全靠帮的情况下，钻杆离帮有0.25米左右的距离，不可能将钻杆贴隧道轮廓线
延伸方向平行切入钻眼，即钻进方向不能平行于隧道前进方向，常规技术凿岩台车采用钻
爆法施工周边成孔时，是以3°～5°的外插角钻进至指定位置，成孔爆破后，离轮廓线也
有+20～+30cm左右的超挖距离，所以国外对超欠挖的控制水平也也只能控制在+30cm范围
内，难以达到国内对隧道超欠挖控制的严格要求。
2、钻进角度难控制：
由于大型凿岩台车液压大臂有效举升后，操作人员距离掌子面距离12m以上，钻进方
向需要的3°～5°的外插角由于距离远，难以掌握和控制。
采用现有的两种施工方法，在钻爆法掘进隧道时，严重的超欠挖将影响隧道的长期的
安全稳定和施工成本。超欠挖控制达不到要求，主要影响为：
a)影响隧道安全稳定；
b)增加了工程量；
c)需要更多砼；
d)拖延了工程时间；
e)增加综合成本费用。
发明内容
本发明的目的在于：提出一种采用凿岩台车微调钻杆周边成孔精确控制超欠挖的方法，
在凿岩断面的钻眼成孔施工过程中，对于凿岩断面周边眼的钻眼成孔的施工，相对现有技
术大幅缩小超欠挖的范围，同时确保隧道周边光面效果，且节约资源，缩短时间，降低成
本费用。
本发明目的通过下述技术方案来实现：
一种采用凿岩台车微调钻杆周边成孔精确控制超欠挖的方法，包括凿岩台车，步骤依次
为：
1)依据钻爆方案，确定需要进行周边眼钻眼成孔的数量与位置；
2)选择确定钻头在凿岩工作面周边预定的钻眼位置与切入点：切入点选择在测量人员
标记的隧道开挖轮廓线上；
3)调整机械钻臂位置，使其钻进方向与隧道前进方向10°～20°斜交，在周边眼位置挂
孔钻进5cm后调整机械钻臂；
4)操作机械钻臂对钻杆逐步施加压力使其弯曲，保证靠近凿岩工作面前端1m～1.5m的
钻杆基本与隧道前进方向平行，调整和保持此状态钻进至指定位置；
5)周边眼钻眼成孔后，钻杆取出：在取出钻杆的过程中，其操作方法与钻眼掘进时的
操作方法基本相同，逐步地退出钻杆。
作为选择，凿岩断面周边眼钻眼成孔爆炸后的超挖控制在10cm的范围内。
前述本发明主方案及其各进一步选择方案可以自由组合以形成多个方案，均为本发明可
采用并要求保护的方案；各选择和其他选择也可任意组合，本领域技术人员在了解本发明
方案后根据现有技术和公知常识可明了有多种组合，均为本发明所要保护的技术方案，在
此不做穷举。
针对传统凿岩工程中，在凿岩断面周边钻眼成孔中存在的问题，本专利具有显著效果进
步：
1、直观掌握外插角，缩小超欠挖的范围：由于在隧道快速钻眼成孔的施工过程中，对
周边孔外插角的掌握一直是个难点，特别是在远距工作面12米的凿岩台车操作人员更难把
握，由于本发明把对钻进方向角度的控制转换成了隧道前进方向的控制，更加直观也易于
掌握。
2、保持钻眼成孔的掘进方向，确保凿岩断面周边孔质量：依托凿岩台车的5530mm钻杆
长度，全过程监控靠近凿岩工作面前端1m～1.5m的钻杆基本是否与隧道前进方向平行，完
成周边钻眼成孔，可以在凿岩断面周边钻眼成孔爆破后的超欠挖控制在0～10cm的范围内。
而且，依托本专利的凿岩台车光爆眼成孔方法，不仅可以通过机械钻臂施加力量使钻杆达
到一定弯曲，减小钻眼成孔时的死角，而且可以使钻杆基本保持正确的水平位方向钻眼，
克服了钻机可能出现的上下摆动的不稳定状态(如图6所示)。
3、节约资源，缩短时间，降低成本费用：采用微调钻杆精确周边成孔技术完成凿岩断
面周边钻眼成孔，确保了凿岩断面爆破后周边比较理想的光面，因而能大幅地提高功效降
低工程施工费用。
附图说明
图1是传统钻爆法凿岩掘进的凿岩断面的钻眼分布示意图；
图2是传统风钻手欠挖掘进的掘进方式示意图；
图3是传统风钻手欠挖掘进的欠挖状态示意图；
图4是传统风钻手超挖掘进的掘进方式示意图；
图5是传统风钻手超挖掘进的超挖状态示意图；
图6是传统风钻手掘进时的摆动状态示意图；
图7是本发明采用凿岩台车微调钻杆精确周边成孔的掘进方式示意图；
图8是本发明采用凿岩台车微调钻杆精确周边成孔的超挖状态示意图；
图9是本发明采用凿岩台车微调钻杆精确周边成孔的掘进流程示意图；
其中1为凿岩断面(凿岩工作面)、2为凿岩边缘、3为周边眼、4为机械钻臂、5为钻
杆。
具体实施方式
下列非限制性实例用于说明本发明。
参考图7-9所示，一种采用凿岩台车微调钻杆周边成孔精确控制超欠挖的方法，包括凿
岩台车，步骤依次为：
1)依据钻爆方案，确定需要进行周边眼3钻眼成孔的数量与位置；
2)选择确定钻头在凿岩工作面1周边预定的钻眼位置与切入点：切入点选择在测量人
员标记的隧道开挖轮廓线上，参考图7所示；
3)调整机械钻臂4位置，使其钻进方向与隧道前进方向10°～20°斜交，在周边眼3位
置挂孔钻进5cm后调整机械钻臂4；
4)操作机械钻臂4对钻杆5逐步施加压力使其弯曲，保证靠近凿岩工作面1前端1m～
1.5m的钻杆5基本与隧道前进方向平行，调整和保持此状态钻进至指定位置，参考图7、9
所示；
5)周边眼3钻眼成孔后，钻杆5取出：在取出钻杆5的过程中，其操作方法与钻眼掘
进时的操作方法基本相同，逐步地退出钻杆5。
采用前述方法，凿岩台车优选瑞典阿特拉斯科普柯公司凿岩台车作业平台，凿岩断面周
边眼3钻眼成孔爆炸后的超挖控制在10cm的范围内，参考图8所示。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原
则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。