基于高压空气供风的新型隧道施工通风系统及其通风方法技术方案

本发明专利技术中公开了一种基于高压空气供风的新型隧道施工通风系统及其通风方法，涉及隧道施工通风技术领域，该通风系统包括供风动力系统和气流输送系统，供风动力系统布置于隧道进口处，以形成高速气流；气流输送系统布置于隧道洞内并能够延伸至隧道进口处与供风动力系统相连，用于向隧道内输送高压气流；气流输送系统包括有高压输运段和气流扩散段；以使通过供风动力系统形成的高速气流能够顺次经过高压输运段和气流扩散段进入掌子面附近并形成弥散式风流；通过实施本技术方案，旨在解决现有隧道施工通风系统供风不足、滞后施工进度等问题，可有效保障小断面长距离隧道的施工进度与安全，通风效率高、风损小、耐久性强，可有效降低设备运维费用。

【技术实现步骤摘要】
基于高压空气供风的新型隧道施工通风系统及其通风方法
本专利技术涉及隧道施工通风
，具体地讲，涉及一种适用于小断面长距离掘进隧道、基于高压空气供风的新型隧道施工通风系统及其通风方法。
技术介绍
随着我国基建工程施工技术的不断发展，小断面长隧洞特点的隧道工程日益增多，该类型隧道具有开口断面小、隧道深的施工环境特点，随着隧道掘进深度的增加，隧洞内施工支洞布置逐步复杂，粉尘、CO等污染物难以排除导致洞内环境逐步恶化，由此施工通风成为影响小断面长距离隧道施工安全和质量的突出难题。根据专利技术人在实施本实施例的过程中发现，现有小断面长距离掘进隧道至少存在以下缺陷：其一，受净空断面限制，难以使用大型通风设备，这与越来越苛刻的施工环境相悖，随着掘进距离的加深，常规通风系统往往难以满足洞内施工需风量要求，致使施工环境恶劣，施工人员安全难以保障，且断面布置密集，严重影响洞内的交通运输，滞后施工进度；其二，随着隧道的掘进，洞内布置的柔性风管极易出现由于长时间悬挂而造成的局部破损，随着时间推移，破损越严重，远大于可接受范围内的理论漏风值，致使风机效率低下、能耗损失严重，且不能满足洞内实际环境要求；其三，柔性风管外部轮廓不具备可塑形，在局部转角处极易出现风管形状异变致使管内局部阻力加大，风损严重，局部的褶皱与应力集中也更易使风管破损，形成恶性循环。针对上述技术问题，亟需本领域技术人员研究设计一种新型隧道施工通风系统/通风方法，以解决现有隧道施工通风问题，尤其是适应于该类型具有开口断面小、隧道深的施工环境特点的隧道。>
技术实现思路
针对上述技术问题，本专利技术的目的在于提供一种基于高压空气供风的新型隧道施工通风系统，旨在解决现有隧道施工通风系统供风不足、滞后施工进度等问题，该新型隧道施工通风系统适应于对小断面隧道进行长距离送风，可有效保障小断面长距离隧道的施工进度与安全，且该新型隧道施工通风系统具有通风效率高、风损小、耐久性强等特点，可有效降低设备运维费用。本专利技术采用的技术方案如下：一种基于高压空气供风的新型隧道施工通风系统，所述隧道包括隧道右线正洞、辅助横通道以及通过辅助横通道与隧道右线正洞相连通的隧道左线正洞或平行导洞；所述通风系统包括：供风动力系统，所述供风动力系统布置于隧道进口处，以形成高速气流；气流输送系统，所述气流输送系统布置于隧道洞内并能够延伸至隧道进口处与所述供风动力系统相连，用于向隧道内输送高压气流；所述气流输送系统包括有由多根等径高压硬质风管构成的高压输运段和由至少一根渐变径高压硬质风管构成的气流扩散段；所述高压输运段的一端与供风动力系统连接，高压输运段的另一端与气流扩散段相拼接，所述渐变径高压硬质风管布置于隧道掌子面作业段附近，以使通过所述供风动力系统形成的高速气流能够顺次经过所述高压输运段和所述气流扩散段进入掌子面附近并形成弥散式风流。本技术方案是以供风动力系统为隧道风流驱动力，配置气流输送系统引流高压气流，气流输送系统是以等径高压硬质风管构成的高压输运段和渐变径高压硬质风管构成的气流扩散段构成，极大程度上的克服了通风系统长时间悬挂作业导致的局部破损，运维更加便捷，且利用本技术方案中气流输送系统结合供风动力系统的设计，在高压输运段可有效保证风速流动，在气流扩散段可有效保证风流在掌子面均匀扩散，解决了小断面隧道中由于断面净空过小致使洞内设备杂糅、风管破损所导致的风损过大、通风效率低下、施工受扰、施工进度缓慢等问题，具有很好的应用前景和推广使用价值。上述技术方案优选地，所述供风动力系统包括有轴流风机和空气增压泵，所述轴流风机与所述空气增压泵通过软质风管连接，且所述供风动力系统布置于所述隧道左线正洞或平行导洞外10-20m范围内；本技术方案供风动力系统采用空气增压泵与轴流风机结合设计以形成新型高压供风系统，通过轴流风机供入隧道外的新风，供风动力系统的布置设计可有效防止吸入隧道内排出污染风，结合空气增压泵供提供动力以输出高速气流的模式，可有效向隧道内提供高速新风气流；且本技术方案中空气增压泵优选通过PVC柔性双抗软质风管与轴流风机连接，以便于通风系统施工。上述技术方案优选地，所述高压输运段包括分别与所述供风动力系统相连接的第一高压运输段和第二高压运输段；所述气流扩散段包括与所述第一高压运输段相连通的第一气流扩散段以及与所述第二高压运输段相连通的第二气流扩散段，所述第一气流扩散段布置于隧道左线正洞或平行导洞向前掘进的掌子面A附近；所述第二气流扩散段布置于隧道右线正洞向前掘进的掌子面B附近；本技术方案结合隧道结构设计将气流输送系统设计为并列式引流设计，通过第一高压运输段将高压气流引入至第一气流扩散段，第一气流扩散段最终止于掌子面A附近，以在掌子面A处扩散成稳定的弥散式风流；同时通过第二高压运输段将高压气流引入至第二气流扩散段，第二气流扩散段最终止于掌子面B附近，以在掌子面B处扩散成稳定的弥散式风流，气流输送系统采用并列式引流设计具有风压受损小，达到通风效率高、风流输送稳定的目的。上述技术方案优选地，所述轴流风机包括有轴流风机一和轴流风机二，所述空气增压泵包括有空气增压泵一和空气增压泵二，所述空气增压泵一的进风口经软质风管一与所述轴流风机一连接，所述空气增压泵一的供风端与所述第一高压运输段相连通；所述空气增压泵二的进风口经软质风管二与所述轴流风机二连接，所述空气增压泵二的供风端与所述第二高压运输段相连通；本技术方案将供风动力系统与气流输送系统结合设计为并列式，能够进一步保证进入各自风道内的风压，加速洞内风速流动，适用于小断面隧道中由于断面净空过小的结构特点。上述技术方案优选地，所述空气增压泵为单气源增压设备，能够将的供风系统的空气压力提高3-5倍；本技术方案中空气增压泵优选为单气源增压设备可靠性高，免维护寿命长，输出效率稳定。上述技术方案优选地，所述通风系统还包括在辅助横通道、隧道右线正洞布置的射流风机，以便于将隧道内的空气引流至隧道外，结合上述供风动力系统与气流输送系统的设计，为掌子面均匀输送新鲜空气，保障了小断面长距离隧道的施工进度与安全。上述技术方案优选地，所述第一高压运输段包括有多根依次拼接相连的等径高压硬质风管A，第二高压运输段包括有多根依次拼接相连的等径高压硬质风管B，所述等径高压硬质风管A和等径高压硬质风管B的直径为0.4-0.6m；本技术方案采用将等径高压硬质风管A和等径高压硬质风管B的直径设计为小直径管道，具体直径应根据实际隧道施工断面大小而定，根据净空限界，在保证洞内施工车辆及器械能够正常施工的情况下，选取较大的管路直径，以求在单位时间内为掌子面提供更大的需风量；而气流扩散段的所述的渐变径高压硬质风管，布置于隧道掌子面作业段附近，洞内大型出渣车辆不在该段进行作业，渐变径高压硬质风管直径由等径风管直径逐渐扩大至常规风管大小，为1200mm-1800mm，扩散高压气流，以保证洞内正常施工的前提下更大范围的更替洞内污染风。上述技术方案优选地，所述等径高压硬质风管和所述渐变径高压硬质风管采用的材质为PVC、镀锌铁皮、PP全本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.基于高压空气供风的新型隧道施工通风系统，所述隧道包括隧道右线正洞、辅助横通道以及通过辅助横通道与隧道右线正洞相连通的隧道左线正洞或平行导洞；其特征在于：所述通风系统包括：/n供风动力系统，所述供风动力系统布置于隧道进口处，以形成高速气流；/n气流输送系统，所述气流输送系统布置于隧道洞内并能够延伸至隧道进口处与所述供风动力系统相连，用于向隧道内输送高压气流；/n所述气流输送系统包括有由多根等径高压硬质风管构成的高压输运段和由至少一根渐变径高压硬质风管构成的气流扩散段，所述渐变径高压硬质风管布置于隧道掌子面作业段附近，以使通过所述供风动力系统形成的高速气流能够顺次经过所述高压输运段和所述气流扩散段进入掌子面附近并形成弥散式风流。/n

【技术特征摘要】
1.基于高压空气供风的新型隧道施工通风系统，所述隧道包括隧道右线正洞、辅助横通道以及通过辅助横通道与隧道右线正洞相连通的隧道左线正洞或平行导洞；其特征在于：所述通风系统包括：
供风动力系统，所述供风动力系统布置于隧道进口处，以形成高速气流；
气流输送系统，所述气流输送系统布置于隧道洞内并能够延伸至隧道进口处与所述供风动力系统相连，用于向隧道内输送高压气流；
所述气流输送系统包括有由多根等径高压硬质风管构成的高压输运段和由至少一根渐变径高压硬质风管构成的气流扩散段，所述渐变径高压硬质风管布置于隧道掌子面作业段附近，以使通过所述供风动力系统形成的高速气流能够顺次经过所述高压输运段和所述气流扩散段进入掌子面附近并形成弥散式风流。


2.根据权利要求1所述的基于高压空气供风的新型隧道施工通风系统，其特征在于：所述供风动力系统包括有轴流风机和空气增压泵，所述轴流风机与所述空气增压泵通过软质风管连接，且所述供风动力系统布置于所述隧道左线正洞或平行导洞外10-20m范围内。


3.根据权利要求2所述的基于高压空气供风的新型隧道施工通风系统，其特征在于：所述高压输运段包括分别与所述供风动力系统相连接的第一高压运输段和第二高压运输段；所述气流扩散段包括与所述第一高压运输段相连通的第一气流扩散段以及与所述第二高压运输段相连通的第二气流扩散段，所述第一气流扩散段布置于隧道左线正洞或平行导洞向前掘进的掌子面A附近；所述第二气流扩散段布置于隧道右线正洞向前掘进的掌子面B附近。


4.根据权利要求3所述的基于高压空气供风的新型隧道施工通风系统，其特征在于：所述轴流风机包括有轴流风机一和轴流风机二，所述空气增压泵包括有空气增压泵一和空气增压泵二，所述空气增压泵一的进风口经软质风管一与所述轴流风机一连接，所述空气增压泵一的供风端与所述第一高压运输段相连通；所述空气增压泵二的进风口经软质风管二与所述轴流风机二连接，所述空气增压泵二的供风端与所述第二高压运输段相连通。


5.根据权利要求2所述的基于高压空气供风的新型隧道施工通风系统，其特征在于：所述空气增压泵为单气源增压设备，能够将的供风系统的空气压力提高3-5倍。

【专利技术属性】
技术研发人员：田宝华，张彪，刘延龙，赵永明，陈文萍，余龙文，谢高英，刘咏梅，
申请(专利权)人：中铁二十三局集团有限公司，
类型：发明
国别省市：四川;51