用于富含有害气体地层的土压盾构机及隧道施工方法技术

本发明专利技术提供了一种用于富含有害气体地层的土压盾构机及隧道施工方法，用于富含有害气体地层的土压盾构机，包括刀盘、盾体、主驱动、拼装机、螺旋输送机和后配套组件，后配套组件包括：后配套拖车；皮带机压力隔绝仓，呈两端开口的筒状结构，皮带机压力隔绝仓的前端与螺旋输送机的出渣口密封连通，皮带机压力隔绝仓的后端延伸至后配套拖车尾部的隧道皮带机区域；盾构机皮带机，设置在皮带机压力隔绝仓的内腔中，盾构机皮带机能够将螺旋输送机的出渣口排出的渣料输送至隧道皮带机区域；抽吸组件，与皮带机压力隔绝仓的内腔连通，抽吸组件能够抽取内腔中的气体。通过对排渣区域进行封闭设计，以应对富含有害气体的地层中的隧道施工。以应对富含有害气体的地层中的隧道施工。以应对富含有害气体的地层中的隧道施工。

【技术实现步骤摘要】
用于富含有害气体地层的土压盾构机及隧道施工方法


[0001]本专利技术涉及盾构机领域，具体涉及一种用于富含有害气体地层的土压盾构机及隧道施工方法。

技术介绍

[0002]在隧道施工中，土压平衡盾构机具有设备成本低、工作占地面积小、施工效率高等多种优势，广泛应用于地铁、高铁和公路隧道的施工，并逐渐取代传统的暗挖法隧道施工。
[0003]在隧道施工中，隧道地层中存在的有毒有害气体一直是施工中的主要危险源，如果施工不当极易发生重大安全事故。因地质特征的复杂性，隧道中常见的有害气体主要有甲烷、一氧化碳、二氧化碳、硫化氢、氮气等，但也会遇到氨气、氡气等其他刺激性或放射性有害气体。由于盾构机主机和后配套中的电气设备很多，很难全部设计成具备防爆状态，因此对于甲烷、一氧化碳等可燃性气体浓度达到爆炸极限时，在隧道施工中会极易因盾构电气火花、高温等因素导致气体爆炸。对于氨气、氡气等刺激性或放射性气体，当地层含量较高时，则极易随着土压盾构的皮带机渣土扩散充溢到隧道中，严重损害工作人员的身体健康。现有盾构机设计一般仅仅配置有害气体检测仪器，而缺乏有效的主动防御措施，因此亟需设计一种能够通用、高效、可靠应对地层中有害气体的土压平衡盾构机，用于解决有害气体浓度较高的地层中的盾构隧道施工问题。

技术实现思路

[0004]本专利技术提供了一种用于富含有害气体地层的土压盾构机及隧道施工方法，以解决因有毒有害气体而导致的安全问题。
[0005]本专利技术解决其技术问题所采用的技术方案是：一种用于富含有害气体地层的土压盾构机，包括刀盘、盾体、主驱动、拼装机、螺旋输送机和后配套组件，后配套组件包括：后配套拖车；皮带机压力隔绝仓，呈两端开口的筒状结构，皮带机压力隔绝仓的前端与螺旋输送机的出渣口密封连通，皮带机压力隔绝仓的后端延伸至后配套拖车尾部的隧道皮带机区域；盾构机皮带机，设置在皮带机压力隔绝仓的内腔中，盾构机皮带机能够将螺旋输送机的出渣口排出的渣料输送至隧道皮带机区域；抽吸组件，与皮带机压力隔绝仓的内腔连通，抽吸组件能够抽取内腔中的气体。
[0006]进一步地，抽吸组件包括：抽风机；抽风主管，沿皮带机压力隔绝仓的长度方向设置，抽风主管的一端与抽风机连接；抽风支管，一端与抽风主管的另一端连接，抽风支管的另一端与皮带机压力隔绝仓的内腔连通。
[0007]进一步地，抽风支管至少为两条，沿皮带机压力隔绝仓的长度方向平行间隔设置，且其中一条抽风支管设置在皮带机压力隔绝仓靠近螺旋输送机的一端，每条抽风支管上均设置有风管蝶阀。
[0008]进一步地，用于富含有害气体地层的土压盾构机还包括通风组件，与皮带机压力隔绝仓的内腔和皮带机压力隔绝仓外部的隧道均连通，通风组件能够向内腔和隧道内供
气。
[0009]进一步地，通风组件包括：风机组件；二次通风管，沿皮带机压力隔绝仓的长度方向设置，二次通风管的一端与风机组件连接，二次通风管的另一端与刀盘前方的隧道连通；通风支管，一端与内腔连通，通风支管的另一端与二次通风管连通。
[0010]进一步地，皮带机压力隔绝仓的仓壁包括间隔设置的内壁和外壁，外壁上设置有用于连接通风支管一端的连接孔，内壁上设置有多个间隔分布的供气孔。
[0011]进一步地，用于富含有害气体地层的土压盾构机还包括：有害气体检测组件，设置在皮带机压力隔绝仓内并能够检测皮带机压力隔绝仓内有害气体浓度；控制组件，与有害气体检测组件、抽吸组件和通风组件均电气连接。
[0012]进一步地，有害气体检测组件包括第一气体检测传感器和第二气体检测传感器，第一气体检测传感器设置在皮带机压力隔绝仓的一端，第二气体检测传感器设置在皮带机压力隔绝仓的另一端。
[0013]本专利技术还提供了一种隧道施工方法，采用上述的用于富含有害气体地层的土压盾构机进行施工，隧道施工方法包括以下步骤：步骤一、检测皮带机压力隔绝仓内有害气体的浓度；步骤二、根据皮带机压力隔绝仓内有害气体的浓度调整抽吸组件抽气量和通风组件的通风量。
[0014]进一步地，步骤二具体为：当皮带机压力隔绝仓有害气体的浓度低于第一设定值时，开启通风组件并关闭抽吸组件；当皮带机压力隔绝仓有害气体的浓度高于第一设定值且低于第二设定值时，开启通风组件和抽吸组件；当皮带机压力隔绝仓有害气体的浓度高于第二设定值时，控制用于富含有害气体地层的土压盾构机停止掘进，并增大通风组件的通风量，且增大抽吸组件抽气量。
[0015]本专利技术的有益效果是，通过对排渣区域进行封闭设计，将有害气体控制在皮带机压力隔绝仓中，随抽吸组件直接排放到地面，从而使隧道中避免接触有害气体或者处于低有害气体状态，使盾构机及隧道中的工作人员免于受到有害气体的影响，从而能够高效、可靠应对富含高浓度有害气体的地层中的隧道施工。
附图说明
[0016]构成本申请的一部分的说明书附图用来提供对本专利技术的进一步理解，本专利技术的示意性实施例及其说明用于解释本专利技术，并不构成对本专利技术的不当限定。在附图中：
[0017]图1为本专利技术实施例中用于富含有害气体地层的土压盾构机的结构示意图；
[0018]图2为图1的侧视图；
[0019]图3为图2中皮带机压力隔绝仓与皮带机的装配示意图；
[0020]图4为皮带机压力隔绝仓、抽吸组件和通风组件的装配结构示意图。
[0021]图中附图标记：1、刀盘；2、盾体；3、主驱动；4、拼装机；5、螺旋输送机；6、后配套拖车；7、软连接；8、皮带机压力隔绝仓；9、皮带机；10、隔绝仓中空腔；11、抽风主管；12、二次通风管；301、有害气体检测组件；302、风管蝶阀；303、抽风支管；304、抽风机；305、二次风机；306、隧道中继风机；307、地面一次风机；308、通风支管。
具体实施方式
[0022]需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本专利技术。
[0023]如图1至图4所示，本专利技术实施例提供了一种用于富含有害气体地层的土压盾构机，该包用于富含有害气体地层的土压盾构机括刀盘1、盾体2、主驱动3、拼装机4、螺旋输送机5和后配套组件，其中后配套组件包括后配套拖车6、皮带机压力隔绝仓8、盾构机皮带机9和抽吸组件。后配套拖车6用于放置各种盾构机运行所需的电气、液压、流体设备；皮带机压力隔绝仓8呈两端开口的筒状结构，皮带机压力隔绝仓8的前端与螺旋输送机5的出渣口密封连通，皮带机压力隔绝仓8的后端延伸至后配套拖车6尾部的隧道皮带机区域。盾构机皮带机9设置在皮带机压力隔绝仓8的内腔中，盾构机皮带机9能够将螺旋输送机5的出渣口排出的渣料输送至隧道皮带机区域。抽吸组件与皮带机压力隔绝仓8的内腔连通，抽吸组件能够抽取内腔中的气体，并在盾构机皮带机9末端形成负压，以实现隧道内空气压入，将皮带机压力隔绝仓8内的有害气体排至隧道外。
[0024]通过对排渣区域进行封闭设计，将有害气体控制在皮带机压力隔绝仓8中，随抽吸组件直接排放到地面，从而使隧道中避免接触有害本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种用于富含有害气体地层的土压盾构机，包括刀盘(1)、盾体(2)、主驱动(3)、拼装机(4)、螺旋输送机(5)和后配套组件，其特征在于，所述后配套组件包括：后配套拖车(6)；皮带机压力隔绝仓(8)，呈两端开口的筒状结构，皮带机压力隔绝仓(8)的前端与螺旋输送机(5)的出渣口密封连通，皮带机压力隔绝仓(8)的后端延伸至后配套拖车(6)尾部的隧道皮带机区域；盾构机皮带机(9)，设置在皮带机压力隔绝仓(8)的内腔中，盾构机皮带机(9)能够将螺旋输送机(5)的出渣口排出的渣料输送至所述隧道皮带机区域；抽吸组件，与皮带机压力隔绝仓(8)的内腔连通，所述抽吸组件能够抽取所述内腔中的气体。2.根据权利要求1所述的用于富含有害气体地层的土压盾构机，其特征在于，所述抽吸组件包括：抽风机(304)；抽风主管(11)，沿皮带机压力隔绝仓(8)的长度方向设置，抽风主管(11)的一端与抽风机(304)连接；抽风支管(303)，一端与抽风主管(11)的另一端连接，抽风支管(303)的另一端与皮带机压力隔绝仓(8)的所述内腔连通。3.根据权利要求2所述的用于富含有害气体地层的土压盾构机，其特征在于，抽风支管(303)至少为两条，沿皮带机压力隔绝仓(8)的长度方向平行间隔设置，且其中一条抽风支管(303)设置在皮带机压力隔绝仓(8)靠近螺旋输送机(5)的一端，每条抽风支管(303)上均设置有风管蝶阀(302)。4.根据权利要求1所述的用于富含有害气体地层的土压盾构机，其特征在于，所述用于富含有害气体地层的土压盾构机还包括通风组件，与皮带机压力隔绝仓(8)的内腔和皮带机压力隔绝仓(8)外部的隧道均连通，所述通风组件能够向所述内腔和所述隧道内供气。5.根据权利要求4所述的用于富含有害气体地层的土压盾构机，其特征在于，所述通风组件包括：风机组件；二次通风管(12)，沿皮带机压力隔绝仓(8)的长度方向设置，二次通风管(12)的一端与所述风机组件连接，二次通风管...

【专利技术属性】
技术研发人员：尹跃峰，刘腾龙，陈昆鹏，庞培彦，岳银鹏，刘豪，
申请(专利权)人：中铁工程装备集团有限公司，
类型：发明
国别省市：