一种小断面隧道施工智能化逃生设备制造技术

本发明专利技术公开了一种小断面隧道施工智能化逃生设备，包括能承受高荷载、高气压的折叠逃生单元和智能化设备，所述折叠逃生单元内外壁采用高强度柔性好的超高分子量聚乙烯纤维组成的通道，通过智能设备监测、判断和给出指令迅速打开高气压管的智能开关，瞬时撑开铺设在隧道角落的折叠逃生单元，形成应急逃生通道。本设备具有智能化程度高和承受冲击荷载的能力同时，用于狭长小断面隧道施工中，解决了施工效率与常规安置大而笨重逃生设备的矛盾难题，占用空间极小，施工效率高，并且设备重量轻，便于人工移动等诸多突出性优势，极易适合小断面隧道推广。

An Intelligent Escape Equipment for Small Section Tunnel Construction

The invention discloses an intelligent escape device for small section tunnel construction, which includes folding escape unit and intelligent equipment capable of withstanding high load and high pressure. The inner and outer walls of folding escape unit adopt a channel composed of ultra-high molecular weight polyethylene fibers with high strength and flexibility, and quickly open the intelligent switch of high pressure pipe through intelligent equipment monitoring, judging and giving instructions. The folding escape unit laid in the corner of the tunnel is opened to form an emergency escape passage. This equipment has high intelligence and the ability to withstand impact loads. It is used in the construction of narrow and long tunnel with small cross-section. It solves the contradiction between construction efficiency and conventional installation of large and heavy escape equipment. It occupies very little space, has high construction efficiency, and has many prominent advantages such as light weight of equipment, easy manual movement and so on. It is very suitable for the promotion of small cross-section tunnel.

【技术实现步骤摘要】
一种小断面隧道施工智能化逃生设备
本专利技术涉及到小断面隧道施工
，尤其能提高施工效率的一种小断面隧道施工智能化逃生设备。
技术介绍
我国地形复杂多样，以山区为主，大多交通路线都需穿越隧道。在城市，地上交通堵塞日益严重，地铁建设如日中天，还包括电力、燃气管道、排水等综合管廊隧道也正在全面建设。然而在隧道施工中常出现塌方安全事故，极易造成人员伤亡，根据国家《隧道施工安全九条规定》文件中指出必须按规定设置逃生通道，往往采取铺设钢管或其他逃生设备，极大的降低了人员伤亡事故率，但是这些设备笨重，占用空间大，运输和铺设繁琐，必不可免的增高施工成本，尤其是应用在小断面隧道中显著的降低了施工效率，实际中很多施工单位为了追求效率降低成本铤而走险不按要求设置逃生通道，并且在小断面隧道施工中既不影响施工效率又要放置逃生通道两者的矛盾也是世界难题，所以专为小断面隧道专利技术一套既轻便智能又不影响施工效率的一种智能化逃生设备，是当下紧迫任务。
技术实现思路
为克服现有技术的不足，本专利技术提供一种能折叠铺设，承受高荷载、高气压，不占空间质量轻便，智能监测、识别和判断危险情况并快速提供绿色通道的智能化逃生设备，适用于狭长小断面隧道施工中，提高施工效率的同时能保证施工人员安全紧急撤离。为实现上述目的，本专利技术采用的技术方案是：一种小断面隧道施工智能化逃生设备，包括能承受高荷载、高气压的折叠逃生单元、智能化设备和高气压管；其中折叠逃生单元包括超高分子量聚乙烯纤维、条形板和锁扣。作为对上述技术方案的改进，所述折叠逃生单元是有内外两层超高分子量聚乙烯纤维形成的柔性通道，选择该材料具有柔性好、强度高、断裂伸长率小等优势，并且可折叠铺设在隧道角落，折叠后横断面积在0.08~0.2m2范围内，几乎不占用施工空间，提高施工效率。作为对上述技术方案的进一步改进，所述条形板安装在两层超高分子量聚乙烯纤维之间，一个折叠逃生单元优选安装四块，能有效增强折叠逃生单元鼓起后的刚度，限制内外材料变形。作为对上述技术方案的进一步改进，所述锁扣设置在折叠逃生单元口外壁的左右两侧，保障每个折叠逃生单元能高强度连接，一方面限制逃生通道整体变形，另一方面保护通道的畅通。作为对上述技术方案的进一步改进，所述智能化设备包括扫描式激光雷达、信号处理与微处理器和智能开关，这是一套全智能化设备，保障折叠逃生单元快速弹起的关键装置，响应时间短，安全性高。作为对上述技术方案的进一步改进，所述高气压管分为A、B两端，A端连接外界高压输气管或高压泵设备，B端通过橡胶管连接其它折叠逃生单元上的阀门。作为对上述技术方案的进一步改进，所述条形板有多个透气孔，保障折叠逃生单元薄膜内气体快速均匀充填，其材质优选高强度合金，强度高重量轻，能有效降低每节折叠逃生单元的重量。作为对上述技术方案的进一步改进，所述选择的扫描式激光雷达，探测距离远、分辨率高、方向性好、响应时间快、受温度影响小等众多优势，扫描角度优选360度适宜，无死角，且具有定位功能，提高安全性保障。作为对上述技术方案的进一步改进，所述信号处理与微处理器，采用智能化程序编码，具有接受信号、处理判断、发出无线信号等功能，这些都是全自动处理过程，响应时间快，保障折叠逃生单元快速弹起。作为对上述技术方案的进一步改进，所述智能开关安装在高气压管B端附近，隔断高压气来源的关键阀门，自动接受信号处理与微处理器发出的指令，自动打开和关闭高气压管阀门，还具有自动报警的功能，及时告诉施工人员存在危险情况。作为对上述技术方案的进一步改进，智能化设备主要通过判断隧道某上方区域在单位时间内竖向位移变化量或追踪单位时间和单位面积上连续下落有效物体个数，作为判断是否要塌方或存在危险区域的条件，及时启动智能开关和发出警报。其中一种小断面隧道施工智能化逃生设备的所述的高气压管辅助计算，包括以下公式：1）流量、压力差与管直径之间的关系：Q=[P/(ρgSL)]^(1/2)，式中：Q流量m3/s；P压力差Pa；ρ气体密度kg/m3；g重力加速度m/s2；S管道摩阻，S=10.3*n2/d5.33，n为管内壁糙率，d为管内径m；2）气体密度与气压关系：ρ=1.293*(P/P标)×(273.15/C)，式中：ρ气体密度kg/m3；P实际压力Pa；P标标准物理大气压Pa；C实际绝对温度，绝对温度=摄氏温度＋273.15；3）管道内径的尺寸选择公式：d=18.8(qv/u)^1/2式中：d为管道内径mm；qv为其一容积流量m3/s；u为管内气体平均流速m/s。与现有技术相比，本专利技术的有益效果是：本专利技术提供的一种小断面隧道施工智能化逃生设备中，材料选择是目前强度最高柔性最好的一种超高分子量聚乙烯纤维，逃生通道重量轻便于移动；在两侧材料中间加有条形板，能限制折叠逃生单元变形，增强刚度，并且不影响纵向折叠，折叠后占用空间极小，便于施工设备出入，提高施工效率；采用的智能化设备极大提高安全性保障，可高精度监测人肉眼难以察觉到的危险，并及时预防；另外启动智能开关响应时间短，能及时提供绿色通道，符合安全要求。综上，本设备具备重量轻，方便移动和折叠，占用空间极小，不影响正常施工效率，智能化程度高，安全性可靠，还具有效监测危险区域并及时预防的功能，特别适用于小断面隧道施工中。附图说明图1为本专利技术的一种小断面隧道施工智能化逃生设备的原理示意图。图2为本专利技术的折叠逃生单元弹起后横断面结构示意图。图3为条形板结构示意图。附图标记：1：折叠逃生单元；2：超高分子量聚乙烯纤维；3：条形板；4：锁扣；5：高气压管；6：橡胶管；7：智能开关；8：透气孔。具体实施方式为了使技术人士充分理解本专利技术，能更好的悉知设备的优势，以下由具体实施例进行说明本专利技术的实施方式。参照附图，所述折叠逃生单元1是由内外两层超高分子量聚乙烯纤维2形成封闭性的环形薄膜室，通过高气压管5连接外界高压气泵或连接工程中已安置的供喷气钻用的高压管，使用橡胶管6把折叠逃生单元1和高气压管5连通，在平时施工过程中纵向折叠好沿隧道角落铺设，折叠逃生单元1通过锁扣4连接从二次衬砌铺设到掌子面附近。扫描式激光雷达安装在二次衬砌到掌子面之间的隧道侧壁上或其他合理位置，根据距离合理安装监测雷达个数；当扫描式激光雷达传递信号给处理与微处理器时，智能判断危险或是否塌方，然后紧急发出指令，智能开关7接受指令发出警报并启动开关，高压气迅速充填折叠逃生单元1弹起并形成通人的环形通道，里面的施工人员紧急撤离，当重物撞击在逃生通道上时，折叠逃生单元1薄膜内气压大于输入气压时，折叠逃生单元上的阀门自动切断，防止气体回流。危险解除时，排除气体，设备仍能重复使用，继续按原状态安置。作为可选的另一种实施方式，一种小断面隧道施工智能化逃生设备，包括能承受高荷载、高气压的折叠逃生单元1、智能化设备和高气压管5；折叠逃生单1元包括超高分子量聚乙烯纤维2、条形板3和锁扣4。进一步，所述折叠逃生单元1内外材料应选择具有柔性好、强度高、断裂伸长率小等优势，内外材料形成的充气薄膜充入高压后净腔室高度应优选50~120mm，折叠逃生单元1长度优选3000~5000mm，沿纵向折叠后横断面积在0.08~0.2m2范围内，宽度不大于350mm，几乎不占用施工空间，提高施工效率，从二次衬砌到掌子面附本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种小断面隧道施工智能化逃生设备，包括能承受高荷载、高气压的折叠逃生单元、智能化设备和高气压管，其特征在于，折叠逃生单元包括超高分子量聚乙烯纤维、条形板和锁扣。

【技术特征摘要】
1.一种小断面隧道施工智能化逃生设备，包括能承受高荷载、高气压的折叠逃生单元、智能化设备和高气压管，其特征在于，折叠逃生单元包括超高分子量聚乙烯纤维、条形板和锁扣。2.根据权利要求1所述的一种小断面隧道施工智能化逃生设备，其特征在于：折叠逃生单元是由内外两层超高分子量聚乙烯纤维形成的柔性通道，并且可以纵向折叠铺设在隧道角落，折叠后横断面积在0.08~0.2m2范围内。3.根据权利要求1所述的一种小断面隧道施工智能化逃生设备，其特征在于：条形板安装在两层超高分子量聚乙烯纤维之间，一个折叠逃生单元可安装多块条形板。4.根据权利要求1所述的一种小断面隧道施工智能化逃生设备，其特征在于：锁扣设置在折叠逃生单元口外壁的左右两侧。5.根据权利要求1所述的一种小断面隧道施工智能化逃生设备，其特征在于：智能化设备包括扫描式激光雷达、信号处理与微处理器和智能开关。6.根据权利要求1所述的一种小断面隧道施工智能化逃生设备，其特征在于：高气压管分为A、B两端，A端连接外界高压输气管或高压泵设备，B端通过橡胶管连接其它折叠逃生单元。7.根据权利要求3所述的一种小断面隧道施工智能化逃生设备，其特征在于：条形板有多个透气孔，材质优选高强度合金。8.根据权利要求5所述的一种小断面隧道施工智能化逃生设备，其特征在于：扫描激光雷达，扫描角度优选360度，且具有定位功能。9.根据权利要求5所述的一种小断...

【专利技术属性】
技术研发人员：董辉，李青隆，蒋秀姿，罗正东，夏明，邹畅宇，彭搏程，
申请(专利权)人：湘潭大学，
类型：发明
国别省市：湖南,43