【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及寒区隧道冬季施工保温，具体涉及一种新型寒区隧道冬季施工保温系统及其方法。
技术介绍
1、寒区隧道冬季施工要求隧道洞内最低气温大于5℃，如果隧道洞内气温不能满足这个要求，会导致隧道洞内混凝土施工质量达不到标准要求，影响混凝土的施工质量。
2、寒区隧道冬季施工洞内温度控制的常规方法，是采用在隧道洞口挂幕帘的方法，阻隔寒冷气流入侵隧道洞内，同时在隧道洞内烧锅炉，确保隧道洞内温度达到要求。但是，该保温方法存在几个弊端：其一，不利于隧道洞内通风，隧道洞内施工过程中洞内空气质量很差，需要采用隧道通风机进行隧道洞内通风，幕帘阻碍隧道洞内的通风；其二，为了提高隧道洞内空气温度采用在隧道洞内生炉子取暖的方法，虽然有利于隧道洞内温度的提高，但是容易造成安全隐患，例如火灾、co中毒等；其三，幕帘不利于隧道洞内施工车辆的通行，进而影响隧道整体施工进度；其四，当施工车辆频繁进入隧道时，保温幕帘频繁开启时，会导致隧道洞内温度骤降，不利于隧道洞内保温。目前，有关寒区隧道冬季施工洞内温度控制的研究成果相对较少，但是如何有效控制寒区隧道洞内温度对于寒区隧道冬季施工而言至关重要。
技术实现思路
1、解决的技术问题：针对现有技术中存在的问题，本专利技术提供一种新型寒区隧道冬季施工保温系统及其方法，具有安装便捷、成本低、自动控制和不影响隧道洞内施工等优点。
2、技术方案：一种新型寒区隧道冬季施工保温系统，包括保温棉帘、风幕机、plc控制器、数据监测装置、供暖加热装置和电源模块；>
3、所述保温棉帘设置于隧道洞口处，保温棉帘顶部设有隧道通风装置，隧道通风装置用于隧道施工期间洞内通风，底部中间并排设有人行通道和车行通道，人行通道用于施工人员进出隧道，车行通道用于施工车辆进出隧道；
4、所述风幕机采用立式侧吹型电热风幕机，包括从下到上依次连接的基础和空气射流装置，风幕机设于隧道洞口两侧，风幕机包括热温空气幕和常温空气幕两种模式；
5、所述数据监测装置包括智能控制箱和与之电连接的温度传感器a和风速传感器，智能控制箱用于控制温度传感器a和风速传感器的开/关与数据传输，数据监测装置放置于隧道内不同位置处；
6、所述供暖加热装置设于隧道洞内施工道路两侧，施工道路一侧设置一台供暖加热装置，包括装置骨架、若干组加热水管、防护层、绝缘层、温度传感器b、若干组伸缩杆、控制器、膨胀螺丝孔和滑轮，若干组加热水管通过若干组伸缩杆设于装置骨架上表面中间处，绝缘层 设于伸缩杆外表面，防护层设于装置骨架外表面，温度传感器b和控制器设于装置骨架前端，并且温度传感器b的信号输出端与控制器的一个信号输入端电连接，控制器的一个信号输出端与加热管电连接，用于控制加热管的开/闭，膨胀螺丝孔设于装置骨架底侧，滑轮设于装置骨架底端；供暖加热装置当外界气温过低，风幕机不能确保二衬混凝土浇筑处温度达到5℃时开启，维持洞内空气温度，保障混凝土的浇铸质量，控制器用于控制供暖加热装置工作状态，维持隧道内局部温度，温度传感器b用于检测隧道内部温度。
7、所述plc控制器通过数据监测装置获取隧道内不同位置处温度和风速数据来控制风幕机的工作状态，plc控制器的一个信号输入端与智能控制箱的信号输出端电连接，另一个信号输入端与控制器的另一个信号输出端电连接，plc控制器的一个信号输出端与风幕机的信号输入端电连接，另一个信号输出端与控制器的另一个信号输入端电连接；
8、电源模块分别与风幕机、供暖加热装置、plc控制器、数据监测装置和隧道通风装置电连接。
9、作为优选，所述风幕机射流风速大于隧道洞外自然风速4-5倍以上，射流厚度达到15cm以上，射流角度30~55°，通过风幕机两侧吹出的强风，阻隔外界寒冷气流入侵隧道内部。
10、作为优选，所述保温棉帘包括框架和设于框架外表面的保温棉，框架采用φ108无缝钢管、φ80无缝钢管、φ42无缝钢管搭设而成（φ80无缝钢管、φ42无缝钢管纵向分布在框架下方和上方，φ108无缝钢管横向分布在框架表面），所述人行通道规格为高度为2m，宽度为1m，车行通道规格为高度为5m，宽度为5m，保温棉可以设置多层。
11、作为优选，所述人行通道和车行通道的外框架处设有反光贴或红色霓虹灯，用于警示，以防车辆进入碰撞门架。
12、作为优选，所述供暖加热装置包括16根由铝合金和改性后耐高温的pvc聚乙烯材料组成的加热水管，加热水管通过伸缩杆设于装置骨架上表面中间处凹槽中，加热水管中的水通过加热棒进行加热，通过加热水管散热提高隧道内部温度。
13、作为优选，所述加热水管包括加热棒和设于加热棒外表面的密封加热水管外壳，伸缩杆包括齿条、电机、转轴和承重台。加热水管安装于承重台上部中，电机与转轴连接，齿条设于承重台下方，转轴外表面设有与齿条啮合的齿轮，当通入正向或反向电源时，电机开始控制转轴转动导致承重台上升或下降，进一步带动加热水管实现移动，当达到所需高度时关闭电源，停止伸缩杆停止伸缩。伸缩杆可灵活调节加热水管的高度，对洞内不同高度进行加热。
14、作为优选，所述防护层采用环氧复锌防锈漆材料；所述绝缘层采用耐高温pvc聚乙烯材料。由于启用时所需电压较高，因此，绝缘层可以有效保障施工人员在工作时的人身安全。
15、作为优选，所述隧道通风装置为排风口，用于隧道施工期洞内通风，依据现场尽快排出洞内污浊空气的需要，可设置多个排风口，所述排风口内设风扇且采用单向阀门的形式，当隧道洞内排风时，开启隧道通风装置，单向阀门被气流顶开，隧道洞内气流由隧道内部向隧道外部流动，使漂浮在隧道顶部的污浊气体排出洞外，反向气流不流通。
16、作为优选，所述数据监测装置的位置包括洞口、掌子面以及二衬浇铸处。
17、所述数据监测装置中智能控制箱和plc控制器的一个信号输出端分别与云平台电连接，云平台的信号输出端与显示器的信号输入端电连接，云平台用于收集、存储并通过显示器实时显示隧道洞口、掌子面、二衬浇筑处的温度及风速、以及供暖加热装置的温度数据，云平台的数据可远程查阅与下载。
18、基于上述一种新型寒区隧道冬季施工保温系统的保温方法，通过数据监测装置收集洞口、掌子面以及二衬浇筑处的温度和风速，当二衬浇筑处的温度小于5℃，通过plc控制器控制风幕机开启热温空气幕；当该处空气温度高于5℃时，通过plc控制器控制风幕机开启常温空气幕；当开启热温空气幕后，洞内二衬浇筑处空气温度依然低于5℃时，通过plc控制器控制开启供暖加热装置中的加热水管，维持洞内空气温度，保障混凝土的浇筑质量。
19、有效效果：
20、1、本专利技术设置了人行通道和车行通道，使得人车分离，不影响隧道洞内施工，且最大程度的保证了施工人员的安全，提高了隧道施工的效率。
21、2、本风幕机采用射流角度为30~55°向外侧吹风，这与隧道内排风的方向一致（隧道洞内排风：由隧道内向隧道外），加快洞内空气流动，有利于提高隧道洞内空气质量。...
【技术保护点】
1.一种新型寒区隧道冬季施工保温系统，其特征在于，包括保温棉帘（1）、风幕机（2）、PLC控制器（6）、数据监测装置、供暖加热装置和电源模块；
2.根据权利要求1所述的一种新型寒区隧道冬季施工保温系统，其特征在于，所述风幕机（2）射流风速大于隧道洞外自然风速4-5倍以上，射流厚度达到15cm以上，射流角度30~55°。
3.根据权利要求1所述的一种新型寒区隧道冬季施工保温系统及其方法，其特征在于，所述保温棉帘（1）包括框架和设于框架外表面的保温棉，框架采用φ108无缝钢管、φ80无缝钢管、φ42无缝钢管搭设而成，所述人行通道（4）规格为高度为2m，宽度为1m，车行通道（5）规格为高度为5m，宽度为5m。
4.根据权利要求2所述的一种新型寒区隧道冬季施工保温系统，其特征在于，所述人行通道（4）和车行通道（5）的外框架处设有反光贴或红色霓虹灯，用于警示。
5.根据权利要求1所述的一种新型寒区隧道冬季施工保温系统，其特征在于，所述供暖加热装置包括16根由铝合金和改性后耐高温的PVC聚乙烯材料组成的加热水管，加热水管（7-2）通过伸缩杆（7
6.根据权利要求5所述的一种新型寒区隧道冬季施工保温系统，其特征在于，所述加热水管（7-2）包括加热棒（7-2-2）和设于加热棒（7-2-2）外表面的密封加热水管外壳（7-2-1），伸缩杆（7-6）包括齿条（7-6-4）、电机（7-6-3）、转轴（7-6-2）和承重台（7-6-1），加热水管（7-2）安装于承重台（7-6-1）上部中，电机（7-6-3）与转轴（7-6-2）连接，齿条（7-6-4）设于承重台（7-6-1）下方，转轴（7-6-2）外表面设有与齿条（7-6-4）啮合的齿轮，当通入正向或反向电源时，电机（7-6-3）开始控制转轴（7-6-2）转动导致承重台（7-6-1）上升或下降，进一步带动加热水管（7-2）实现移动，当达到所需高度时关闭电源，停止伸缩杆（7-6）停止伸缩。
7.根据权利要求1所述的一种新型寒区隧道冬季施工保温系统及其方法，其特征在于，所述防护层（7-3）采用环氧复锌防锈漆材料；所述绝缘层（7-4）采用耐高温PVC聚乙烯材料。
8.根据权利要求1所述的一种新型寒区隧道冬季施工保温系统及其方法，其特征在于，所述隧道通风装置（3）为排风口，用于隧道施工期洞内通风，所述排风口内设风扇且采用单向阀门的形式，当隧道洞内通风时，隧道洞内气流由隧道内部向隧道外部流动，反向气流不流通。
9.根据权利要求1所述的一种新型寒区隧道冬季施工保温系统，其特征在于，所述数据监测装置的位置包括洞口、掌子面以及二衬浇铸处。
10.基于权利要求1所述的一种新型寒区隧道冬季施工保温系统的保温方法，其特征在于，通过数据监测装置收集洞口、掌子面以及二衬浇筑处的温度和风速，当二衬浇筑处的温度小于5℃，通过PLC控制器（6）控制风幕机（2）开启热温空气幕；当该处空气温度高于5℃时，通过PLC控制器（6）控制风幕机（2）开启常温空气幕；当开启热温空气幕后，洞内二衬浇筑处空气温度依然低于5℃时，通过PLC控制器（6）控制开启供暖加热装置中的加热水管（7-2），维持洞内空气温度，保障混凝土的浇筑质量。
...【技术特征摘要】
1.一种新型寒区隧道冬季施工保温系统，其特征在于，包括保温棉帘（1）、风幕机（2）、plc控制器（6）、数据监测装置、供暖加热装置和电源模块；
2.根据权利要求1所述的一种新型寒区隧道冬季施工保温系统，其特征在于，所述风幕机（2）射流风速大于隧道洞外自然风速4-5倍以上，射流厚度达到15cm以上，射流角度30~55°。
3.根据权利要求1所述的一种新型寒区隧道冬季施工保温系统及其方法，其特征在于，所述保温棉帘（1）包括框架和设于框架外表面的保温棉，框架采用φ108无缝钢管、φ80无缝钢管、φ42无缝钢管搭设而成，所述人行通道（4）规格为高度为2m，宽度为1m，车行通道（5）规格为高度为5m，宽度为5m。
4.根据权利要求2所述的一种新型寒区隧道冬季施工保温系统，其特征在于，所述人行通道（4）和车行通道（5）的外框架处设有反光贴或红色霓虹灯，用于警示。
5.根据权利要求1所述的一种新型寒区隧道冬季施工保温系统，其特征在于，所述供暖加热装置包括16根由铝合金和改性后耐高温的pvc聚乙烯材料组成的加热水管，加热水管（7-2）通过伸缩杆（7-6）设于装置骨架（7-1）上表面中间处凹槽中。
6.根据权利要求5所述的一种新型寒区隧道冬季施工保温系统，其特征在于，所述加热水管（7-2）包括加热棒（7-2-2）和设于加热棒（7-2-2）外表面的密封加热水管外壳（7-2-1），伸缩杆（7-6）包括齿条（7-6-4）、电机（7-6-3）、转轴（7-6-2）和承重台（7-6-1），加热水管（7-2）安装于承重台（7-6-1）上部中，电机（7-6-...
【专利技术属性】
技术研发人员：陶琦，田学志，刘志民，高焱，叶乾坤，高晓南，李艺娴，王海宇，潘磊，阮翔，胡景波，章双双，
申请(专利权)人：中铁十九局集团第六工程有限公司，
类型：发明
国别省市：
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