[发明专利]隧道开挖爆破冲击波防护装置及操作方法

权利要求书

1.一种隧道开挖爆破冲击波防护装置，包括隧道洞口的拱圈（2），其特征在于所述的拱圈（2）拱顶与地面（1）之间设有多条垂挂安装的橡胶板（5），每条橡胶板上部均与拱圈（2）进行固定，每条橡胶板下部均由沙袋（8）压住，相邻橡胶板（5）相互之间均部分重叠，并形成完全遮盖隧道开挖断面的弹性防护结构，该弹性防护结构全断面屏蔽隧道内开挖爆破产生的冲击波和飞石。

2.根据权利要求1所述的隧道开挖爆破冲击波防护装置，其特征在于所述的每条橡胶板（5）均为柔性材料板，仅受拉力而不承受力矩，每条橡胶板（5）的宽度均为，设置在拱圈（2）的拱顶中心处为最长橡胶板，其遮盖拱圈（2）顶部下缘与地面（1）之间的计算长度为，其余橡胶板（5）以最长橡胶板为中心，并沿拱圈（2）两侧依次对称设置，长度为拱圈（2）顶部下缘与地面（1）之间的高度，多条橡胶板（5）受到爆破冲击波的压强为；所述的每条橡胶板（5）上部均与拱圈（2）上缘连接，每条橡胶板（5）下部均与地面（1）的沙袋（8）底连接。

3.根据权利要求2所述的隧道开挖爆破冲击波防护装置，其特征在于所述的每条橡胶板（5）均受到爆破冲击波的作用，爆破冲击波的压强和拱圈的拱顶中心处最长橡胶板（5）计算长度为、宽度为的最长橡胶板（5）受爆破冲击波作用下的挠曲线方程、拉力由如下公式计算：

公式一、

公式二、

则有

即

公式三、

挠曲线的长度为

橡胶板（5）受拉力时，伸长后的总长度为

由于挠曲线的长度等于橡胶板（5）受爆破冲击波伸长后的总长度即，得

将公式三中的与公式二中的联立可求出、；

在公式一、公式二、公式三中

——爆破冲击波压强峰值，通过试验确定，无试验资料时可由公式一经验公式计算，；

——炸药当量，；

——爆破面（11）至橡胶板（5）的距离，；

——隧道横断面面积，；

——爆高，，为装药中心至结构表面的距离，为装药等效半径，；

——装药的密度，；

——每条橡胶板（5）的宽度，；

——橡胶板（5）受爆破冲击波作用后挠曲线至任一点的横坐标，，；

——橡胶板（5）受爆破冲击波作用后挠曲线至任一点的纵坐标，；

——橡胶板（5）受爆破冲击波作用后曲线至任一点范围内的横坐标，，；

——最长橡胶板（5）的计算长度，即弦长的长度，；

——橡胶板（5）受爆破冲击波作用后挠曲线的长度,；

——橡胶板（5）受爆破冲击波作用下受拉力后伸长量,；

——橡胶板（5）受爆破冲击波作用后挠曲线横坐标为处轴与垂直面之间的夹角，；

——橡胶板（5）受爆破冲击波作用后挠曲线或处轴与垂直面之间的夹角，；

——橡胶板（5）的拉伸弹性模量，；

——每条橡胶板（5）的截面积，；

——橡胶板（5）受爆破冲击波作用后挠曲线横坐标为处的拉力，；

——橡胶板（5）受爆破冲击波作用后挠曲线或处的拉力，。

4.根据权利要求1所述的隧道开挖爆破冲击波防护装置，其特征在于所述的每条橡胶板（5）上部均与拱圈（2）上缘顶面以钢板（6）压住，再用螺栓（7）连接固定，每条橡胶板（5）下部均设有粘结固定的捆绑带（52）。

5.根据权利要求1所述的隧道开挖爆破冲击波防护装置，其特征在于所述的拱圈（2）为钢筋混凝土结构，在拱圈（2）的拱顶与拱顶坡（3）之间安装栏杆（4），该栏杆与拱顶坡（3）之间形成了供所述橡胶板（5）爆破完成后向上收拢存放的空间。

6.根据权利要求3所述的隧道开挖爆破冲击波防护装置，其特征在于所述的沙袋（8）为袋装砂石，该沙袋上设有吊钩（81）；所述的最长橡胶板下部的沙袋压重量为，其中安全系数，其余橡胶板下部的压重量根据各自的长度由公式一～公式三计算，再乘以安全系数。

7.一种根据权利要求3所述的隧道开挖爆破冲击波防护装置的操作方法，其特征在于该操作方法包括如下步骤：

步骤一、采购制作橡胶板、栏杆、沙袋

①根据隧道开挖围岩类型、每次炸药使用量、爆破面与爆破冲击波防护装置的距离，由公式一、公式二、公式三计算或由试验确定爆破冲击波压强的强度；

②由公式二、公式三计算和角，购置合适的橡胶板（5）、沙袋（8）；

将每条橡胶板（5）下部均粘结捆绑带（52）；

沙袋（8）装填砂石并设置吊钩（81）后放置堆场备用；

步骤二、制作安装栏杆

①根据拱圈（2）拱顶的实际情况，制作栏杆部件；

②在拱顶安装栏杆（4）；

步骤三、安装橡胶板

①测量定位每条橡胶板（5）的安装位置并钻螺栓孔；

②使用钢板（6）、螺栓（7）将橡胶板（5）上部逐条安装在拱顶，相邻橡胶板（5）的重叠部（51）为5～10cm宽；

③将每条橡胶板（5）从拱顶坡（3）与栏杆（4）之间的存放处取出，其下部均放置在清理干净的地面（1）上；

隧道内布设炸药和爆破人员撤离出隧道，爆破启动装置放置在爆破安全距离外；

用铲车将沙袋（8）压住橡胶板（5）下部，并用捆绑带（52）与沙袋（8）上的吊钩（81）捆绑牢固；

步骤四、爆破后清除沙袋和收拢橡胶板

①在隧道开挖爆破成功规定时间后，解开捆绑带（52），用铲车清除沙袋（8）并放置堆场，以待下次爆破防护备用；

②使用铲车和人工配合向上收拢橡胶板（5），并存放在拱顶坡（3）与栏杆（4）之间；

下次爆破防护只需按照步骤三中③～步骤四循环操作，起到每次爆破的安全和噪声防护的作用。