隧道施工救生系统技术方案

本实用新型专利技术属于隧道施工救援配套设备相关领域，并公开了一种隧道施工救生系统，该系统包括设于隧道掌子面后方的舱体、设置在舱体前后端面及左右侧面的多个门结构，以及集成在舱体内部的供风、供氧、空气净化、环境监测、通讯、供电和生存保障等多个功能单元，此外还重点对上述舱体、门结构的设置方式以及关键功能单元的具体组成结构作出了改进设计。通过本实用新型专利技术，与现有设备相比可进一步确保和改善救生舱舱体结构强度的同时，还能够显著提高逃生及救援的效率，适于对舱门位置获得准确定位，因而适用于各类隧道施工应用场合。

【技术实现步骤摘要】

本技术属于隧道施工救援配套设备领域，更具体地，涉及一种隧道施工救生系统。
技术介绍
随着我国交通建设蓬勃发展，越来越多的隧道工程安全问题出现于软弱围岩等不良地层中。在软弱围岩隧道施工中，由于地质条件差、地表覆土浅或隧道下穿(建)构筑物等不利因素，施工中极易发生变形和塌方等灾害。近年来软弱围岩隧道施工事故频发，造成设备、人员损失惨重，社会影响极大。事后调查发现，超过70％的塌方发生在隧道掌子面后方一定距离，塌方发生后掌子面施工人员被“关门”，如果塌方范围波及至掌子面或不及时救援，极易导致被困人员遇难。因此，采用何种设备确保掌子面施工人员的安全是隧道施工、尤其是暗挖法修建软弱围岩隧道施工过程中一个需要解决的关键问题。目前，现有技术中出现了一些关于隧道救生舱的研究方案，例如，CN201510492065.7公开了一种移动隧道救生舱，其包括舱体和履带总成，该救生舱能安全、稳定、多方向地移动，适时监测灾后隧道并主动移动救生舱至安全区域；又如，CN 201510166924.3公开了一种隧道救生舱结构，其包括舱体，舱体上铰接有舱门与逃生门，舱体底部连接有履带，舱体内设有供风系统、供氧系统、空气净化系统、环境监控系统、通信系统及生存保障系统，其在事故发生后可为幸存人员提供避难空间，减少人员伤害。然而，进一步的研究表明，考虑到塌方时救生舱舱体所受的载荷主要为冲击载荷和塌方后的静载荷，因此，为了保证救生舱内被困人员的安全，对于救生舱舱体自身的结构及其强度具有较高的要求，并有必要提出针对性的重点设计；此外，塌方后为了便于隧道外救援人员及时施救，还必需对救生舱舱门的位置进行准确有效的定位；另一方面，为了更好地满足各类运用场合的复杂需求，还有必要对救生舱内部多个功能组件的具体结构及其集成设置方式作出进一步的改进和完善。相应地，上述现有技术对于上述技术问题均未给出妥善的解决方案，有必要作出进一步的研究和改进。
技术实现思路
针对现有技术的以上缺陷或改进需求，本技术提供了隧道施工救生系统，其设于隧道掌子面附近，主要针对于软弱围岩隧道施工，当隧道掌子面后方一旦发生坍方，掌子面被困人员能够迅速进入救生舱，从而确保被困人员生命安全，并对救生舱的整体结构强度设计、舱门的结构及其功能以及内部一些关键功能组件的配置方式等多个方面进行了研究和改进，相应与现有技术相比可获得满足强度要求且功能更为完善的救生舱，给被困人员提供一个安全的避难场所，给抢救时间起到有效缓冲作用。为实现上述目的，本技术提出了一种隧道施工救生系统，其特征在于，该救生系统包括放置于隧道掌子面后方的舱体，所述舱体整体呈箱体结构，其外部布置有外壳体钢板，内部交叉布置加强筋；所述舱门的前、后端面分别设置有前舱门和后舱门，左、右侧面分别设置有逃生门；所述前舱门、后舱门、逃生门均设计为外开式结构，并且后舱门通过螺栓固定安装在救生舱的内部，同时该后舱门上还设置有用于对其执行位置定位的定位传感器；此外，所述舱体内部集成设有供风单元、供氧单元、空气净化单元以及供电单元，其中供风单元、供氧单元和空气净化单元协同工作，用于为救生舱内部提供新鲜空气；此外，所述供电单元由外部交流电源和内部直流电源共同组成，并可切换地用于救生舱内所有用电设备的供电。作为进一步优选地，所述供风单元被设定为救生舱内部提供压力为0.1MPa～0.3MPa，人均供风量不低于0.3m3/min的空气；所述供氧单元被设定为救生舱内部提供压力为0.1MPa～0.2Mpa、人均供氧量不低于0.5L/min的氧气，并使得救生舱内的空气无粉尘和有毒成分且CO2浓度小于1.0％。作为进一步优选地，所述加强筋采用如下方式布置：在所述舱体内部的前后端面以水平和垂直的方式布置多根角钢作为加强筋，在所述舱体内部的左右侧面水平均匀布置多根扁钢作为加强筋，在所述舱体内部的底面沿舱体长度方向均匀布置多根扁钢作为加强筋，在所述舱体内部的顶面沿舱体长度方向均匀布置多根T型钢作为加强筋，在舱体内部的纵向上还设置有多圈T型钢作为加强筋，该多圈T型钢沿所述舱体的长度方向均匀分布。作为进一步优选地，所述外壳体钢板优选采用Q345R，所述舱体的顶面和底面的钢板厚度为6mm～10mm，两侧面和两端面钢板的厚度为3mm～5mm，所述圆弧形顶部的拱高为0.2m～0.25m；在所述舱体内部的左右侧面水平均匀布置多根扁钢作为加强筋，在所述舱体内部的底面沿舱体长度方向均匀布置多根扁钢作为加强筋，在所述舱体内部的顶面沿舱体长度方向均匀布置多根T型钢作为加强筋，在舱体内部的纵向上设置有多圈T型钢作为加强筋，并且所述T型钢的腹板高度为80mm～90mm、厚度为8mm～12mm，T型钢的翼板宽度为80mm～90mm、厚度为8mm～12mm。作为进一步优选地，所述舱体内部还集成设有环境监测单元、通讯单元和生存保障单元，其中该环境监测单元包括用于对救生舱内氧气含量执行实时检测的氧气传感器、用于对救生舱内二氧化碳含量执行实时检测的二氧化碳传感器，以及用于实时检测救生舱内温度及湿度的温湿度计；该通讯单元由有线视频通讯模块和无线视频通讯模块共同组成，并配合用于执行救生舱内外的视频通话；该生存保障单元则存放有额定数量的食物和饮用水备用。作为进一步优选地，对于所述供风单元而言，其包括消音箱、多级过滤器和箱体，其中该消音箱设置于所述箱体的外部，其上设置有出风口和进风口，所述进风口通过承压管路与所述多级过滤器相连，该承压管路上设置有球阀和调压阀；所述多级过滤器设置于箱体的内部，其通过供风管路与救生舱侧壁上的供风接口相连，该供风接口则直接与所述施工救生舱外部的空压机相连，并且将空压机所产生的高压空气作为风源。作为进一步优选地，对于所述供氧单元而言，其包括氧气供应单元、氧气汇流单元和氧气控制单元，其中氧气供应单元包括多个压缩氧气瓶，每个压缩氧气瓶上分别设置有气瓶减压器；氧气汇流单元包括汇流排，其分别通过金属软管与每个压缩氧气瓶相连，其上设置有截止阀；氧气控制单元包括氧气控制箱，其通过紫铜管与所述汇流排相连，所述紫铜管上设置有减压阀，所述氧气控制箱上还设置有流量计、压力表和开关。作为进一步优选地，所述空气净化单元包括空气净化箱、空气吸附组件和进排气组件，其中所述空气净化箱包括从上到下依次分布的的排气层、过滤层和进气层，各层之间分别由托架隔开，并且这些托架上分别设置有网格结构的托盘；所述排气层中设置有多个风扇，这些风扇交替使用；所述空气吸附组件包括CO2吸附剂、吸湿剂和活性炭，其放置于所述托盘上；所述进排气组件包括进气孔和排气孔，并且其中进气孔设置于所述空气净化箱的排气层处，用于将救生舱中的污浊空气吸入空气净化单元；所述排气孔设置于所述空气净化箱的进气层处，并用于将净化后的空气从空气净化单元排出至救生舱中。作为进一步优选地，对于所述供电单元而言，所述外部交流电源的电源接口被设置为竖直向下，并采用快插接头连接，同时在该快插接头上方设置防护罩。作为进一步优选地，该隧道施工救生系统的内部设置有吸热内嵌片和抽排风单元，其中该吸热内嵌片彼此间隔地设置在隧道施工救生舱的四周舱壁内侧上，且其内部灌装有潜热型功能流体；该抽排风单元配套安装在所述吸热内嵌片的附近，并用于执行救生舱内、外热量的交换；本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种隧道施工救生系统，其特征在于，该救生系统包括放置于隧道掌子面后方的舱体，所述舱体整体呈箱体结构，其外部布置有外壳体钢板，内部交叉布置加强筋；所述舱体的前、后端面分别设置有前舱门和后舱门，左、右侧面分别设置有逃生门；所述前舱门、后舱门、逃生门均设计为外开式结构，并且后舱门通过螺栓固定安装在救生舱的内部，同时该后舱门上还设置有用于对其执行位置定位的定位传感器；此外，所述舱体内部集成设有供风单元、供氧单元、空气净化单元以及供电单元，其中供风单元、供氧单元和空气净化单元协同工作，用于为救生舱内部提供新鲜空气；此外，所述供电单元由外部交流电源和内部直流电源共同组成，并可切换地用于救生舱内所有用电设备的供电。

【技术特征摘要】
1.一种隧道施工救生系统，其特征在于，该救生系统包括放置于隧道掌子面后方的舱体，所述舱体整体呈箱体结构，其外部布置有外壳体钢板，内部交叉布置加强筋；所述舱体的前、后端面分别设置有前舱门和后舱门，左、右侧面分别设置有逃生门；所述前舱门、后舱门、逃生门均设计为外开式结构，并且后舱门通过螺栓固定安装在救生舱的内部，同时该后舱门上还设置有用于对其执行位置定位的定位传感器；此外，所述舱体内部集成设有供风单元、供氧单元、空气净化单元以及供电单元，其中供风单元、供氧单元和空气净化单元协同工作，用于为救生舱内部提供新鲜空气；此外，所述供电单元由外部交流电源和内部直流电源共同组成，并可切换地用于救生舱内所有用电设备的供电。2.如权利要求1所述的隧道施工救生系统，其特征在于，所述加强筋采用如下方式布置：在所述舱体内部的前后端面以水平和垂直的方式布置多根角钢作为加强筋，在所述舱体内部的左右侧面水平均匀布置多根扁钢作为加强筋，在所述舱体内部的底面沿舱体长度方向均匀布置多根扁钢作为加强筋，在所述舱体内部的顶面沿舱体长度方向均匀布置多根T型钢作为加强筋，在舱体内部的纵向上还设置有多圈T型钢作为加强筋，该多圈T型钢沿所述舱体的长度方向均匀分布。3.如权利要求1或2所述的隧道施工救生系统，其特征在于，所述舱体(1)内部还集成设有环境监测单元(7)、通讯单元(8)和生存保障单元(10)，其中该环境监测单元(7)包括用于对救生舱内氧气含量执行实时检测的氧气传感器(71)、用于对救生舱内二氧化碳含量执行实时检测的二氧化碳传感器(72)，以及用于实时检测救生舱内温度及湿度的温湿度计(73)；该通讯单元(8)由有线视频通讯模块和无线视频通讯模块共同组 成，并配合用于执行救生舱内外的视频通话；该生存保障单元(10)则存放有额定数量的食物和饮用水备用。4.如权利要求1或2所述的隧道施工救生系统，其特征在于，对于所述供风单元(4)而言，其包括消音箱(42)、多级过滤器(43)和箱体(41)，其中该消音箱(42)设置于所述箱体(41)的外部，其上设置有出风口和进风口，所述进风口通过承压管路与所述多级过滤器(43)相连，该承压管路上设置有球阀(44)和调压阀(45)；所述多级过滤器(43)设置于箱体(41)的内部，其通过供风管路(46)与救生舱侧壁上的供风接口相连，该供风接口则直接与所述施工救生舱外部的空压机相连，并且将空压机所产生的高压空气作为风源。5.如权利要求4所述的隧道施工救生系统，其特征在于，对于所述供氧单元而言，其包括氧气供应单元、氧气汇流单元和氧气控制单元，其中氧气供应单元包括多个压缩氧气瓶，每个压缩氧气瓶上分别设置有气瓶减压器；氧气汇流单元包括汇流排，其分别通过金属软管与每个压缩氧气瓶相连，其上设置有截止阀；氧气控制单元包括氧气控制...

【专利技术属性】
技术研发人员：苗德海，王伟，王春梅，朱丹，韩向阳，杨光，李鸣冲，颜志伟，莫阳春，殷杰，
申请(专利权)人：中铁第四勘察设计院集团有限公司，
类型：新型
国别省市：湖北;42