CN112253213A - 一种隧道施工用通风降尘装置及施工方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及隧道施工领域，具体涉及一种隧道施工用通风降尘装置及施工方法，包括进风机构和除尘机构，所述进风机构包括第一风机和与第一风机连通的第一风道，所述除尘机构包括第二风机、与第二风机连通的第二风道及空气处理室，所述第一风道和第二风道均包括若干通风管和可拆卸连接在相邻通风管端部的连接环，连接环的两端面形成用于卡紧通风管端部的容纳空间，通风管上设有用于固定连接环的固定件，所述空气处理室包括粉尘过滤部和尾气净化部。通过实施本方案，解决了现有技术中隧道施工环境恶劣的问题。

Description

一种隧道施工用通风降尘装置及施工方法
技术领域
本发明涉及隧道施工领域，具体涉及一种隧道施工用通风降尘装置及施工方法。
背景技术
随着我国地铁的飞速发展，地下施工的场景越来越多。由于隧道中处于较封闭的环境，空气流动性较差，因此在隧道掘进过程中会产生大量的粉尘，同时随着目前机械化施工水平的提高，施工过程中各类施工器械、运输汽车产生的尾气等有害气体，使得洞内施工环境污染严重，导致对洞内施工人员的健康造成的严重威胁。
发明内容
本发明意在提供一种隧道施工用通风降尘装置及施工方法，以解决现有技术中隧道施工环境恶劣的问题。
为达到上述目的，本发明采用如下技术方案：一种隧道施工用通风降尘装置，包括进风机构和除尘机构，所述进风机构包括第一风机和与第一风机连通的第一风道，所述除尘机构包括第二风机、与第二风机连通的第二风道及空气处理室，所述第一风道和第二风道均包括若干通风管和可拆卸连接在相邻通风管端部的连接环，连接环的两端面形成用于卡紧通风管端部的容纳空间，通风管上设有用于固定连接环的固定件，所述空气处理室包括粉尘过滤部和尾气净化部。
本方案的原理及优点是：
1、通过设置进风机构和除尘机构的配合，将隧道内产生的粉尘和施工器械产生的有害气体排出洞外，同时将隧道外新鲜的空气送入洞内，从而保证隧道内健康的施工环境。
2、通过设置粉尘过滤部和尾气净化部，将隧道内气体中包含的粉尘和尾气等有害物质进行处理后再排出，以避免对外界的污染。
3、通过设置连接环巧妙的结构，在连接通风管时，仅需将通风管插入连接环的容纳空间并固定即可，方便快速，极大提供了通风管的安装效率。
优选的，作为一种改进，所述连接环包括刚性的固定环和具有形变的密封环，固定环和密封环之间形成容纳通风管端部的容纳空间，固定环与密封环之间连接有至少六个用于调节两者间距的微调机构，微调机构包括调节柱，调节柱一端连接在密封环上，调节柱的另一端贯穿并滑动连接在固定环上，调节柱上铰接有锁紧件，所述锁紧件的铰接点的轴线与连接环轴线垂直，通过转动锁紧件实现固定环与密封环间距的调节。
由于现有技术中，隧道施工用的通风管为了适应隧道内的安装，通常包括内层管和外层管，内层管包括多个分段管，前一个分段管的端部与后一个分段管的端部通过抱卡连接；外层管包括多个外层分段管体，前一个外层分段管体的对接管体与后一个外层分段管体的对接管体通过周向拉链连接，因此仅对通风管的连接就异常的复杂，需要耗费较大的人力成本和时间成本来完成，每完成两个内层管的连接需要5-8min，两个外层管的连接需要3-5min，因此要完成两段通风管的连接通常需要10min左右。通过实施本方案，仅需将相邻两个通风管的端部分别插入到连接环左右两侧的容纳空间中，转动锁紧件沿其铰接点向下转动从而驱动调节柱带动密封环向固定环方向产生形变，从而将位于容纳空间中的通风管端部进行夹紧，如此实现通风管之间的快速连接。
优选的，作为一种改进，所述调节柱的自由端的两侧边分别设有竖向槽，竖向槽的深度与锁紧件的壁厚相匹配，当锁紧件的铰接点位于固定环外表面时，密封环与固定环的间距小于等于通风管的壁厚。通过上述设置，在常态时，锁紧件的铰接点位于固定环内，此时密封环处于收缩状态，当扳动锁紧件使铰接点上移到固定环外表面时，实现对通风管管壁的压紧。
优选的，作为一种改进，所述密封环处于自然状态时，调节柱的自由端高于固定环外表面的侧壁上设有限位件。通过上述设置，以避免在外力作用下调节柱与固定环脱离。
优选的，作为一种改进，所述锁紧件的轮廓呈曲形结构，两个锁紧件铰接在调节柱的顶部上。通过上述设置，当处于锁紧状态时，极大缩小了调节柱暴露在外部的空间，一方面避免了安全隐患，另一方面提高了通风管的外观设计感。
优选的，作为一种改进，所述第二风机的进风口处设有风力调节机构，所述风力调节机构包括粉尘浓度检测器和与粉尘浓度检测器电连接的控制器，控制器用于控制第二风机的风力大小。由于地下施工的进程不同，因此粉尘的浓度也在不断变化，通过上述设置，可实时监测到粉尘浓度情况以调整风机的风力大小，使隧道内每立方米空气中粉尘容许浓度达到合格标准。
优选的，作为一种改进，所述空气处理室还包括用于对粉尘过滤部上的粉尘进行清理的清理部。为了避免粉尘过滤部上的粉尘堆积过多而影响气体的正常处理，因此设置上述结构，以对粉尘过滤部上的粉尘进行清理。
优选的，作为一种改进，所述清理部的下方设有用于收集粉尘的收集箱。通过上述设置，将粉尘处理部上清理下来的粉尘进行统一收集和处理。
一种隧道施工用通风降尘的施工方法，包括以下步骤：
A、从地面沿隧道挖掘至少一条连通隧道主体的风井；
B、将第一风机安装在隧道主体内，第一风机的进风口距离风井口至少30m处的地面上，将第二风机安装在地面上，第二风机的进风口距离撑子面小于7m；
C、在隧道主体靠近第二风机进风口处安装粉尘过滤部；
D、进风机构的组装，将通风管的一端连接在第一风机上，通风管的另一端插入到连接环的容纳空间中，再将另一通风管的端部插入到连接环另一侧的容纳空间中，并将连接环与通风管上的固定件进行锁止，实现相邻通风管的连接，按此方式逐一对剩余通风管进行连接；
E、除尘机构的组装，按照步骤D中通风管的连接方式，将第二风机和空气处理室进行连接。
实施上述施工方法的优势：
1、加快施工效率，步骤D中通过对通风管的连接方式进行改进，即仅通过将相邻通风管端部插入连接环对应两侧，再将连接环进行固定即可完成相邻两通风管的连接，每完成两个通风管的连接平均耗时在30s-50s，因此相对于现有技术来说安装效率提高了至少10倍。
2、确保整个风道内部的洁净度，通过步骤C中空气处理室合理的设置，气体处理得更加彻底，同时由于风井是从地面延伸到隧道主体内部的，因此风井通常呈竖直或倾斜状态，通风管在两者的交界处呈90°或大于90°的夹角，因此在通风管转折处或连接处存在较多死角易容纳粉尘，在对其进行拆除后，后续的清理工作也较为繁琐，因此本方案中将粉尘过滤部设置在靠近第二风机进风口处，从而过滤掉95％的粉尘，确保整个风道内部的洁净度。
3、便于进风口端的移动，将粉尘过滤部和尾气净化部分别设置在一头一尾，其目的是，由于除尘机构的进风口需要跟随撑子面的挖掘进程，因此需要将进风口不断向前移动，将粉尘过滤部单独设置在进风口端，除了保证进入风道的气体的净化度同时保证进口端的便于工作人员的移动。
优选的，作为一种改进，步骤B中，在第一风机和第二风机上安装隔音罩；步骤D中，选取长度为20m为一节的通风管。通过上述设置降低风机对地面环境的影响。
附图说明
图1为实施例1的风井布局图。
图2为实施例1的通风管连接处局部纵剖图。
图3为实施例1中空气处理室的局部纵剖图。
图4为实施例1中清理部的俯视图。
图5为本发明实施例2的通风管连接处局部纵剖图。
图6为本发明实施例2的通风管连接处局部纵剖图(锁紧状态图)。
图7为实施例3中空气处理室的局部纵剖图。
图8为本发明实施例3的清理部的结构示意图。
图9为本图8中调节块与连接杆的右视图。
图10为本发明实施例3的清理部的右视图。
具体实施方式
下面通过具体实施方式进一步详细说明：
说明书附图中的附图标记包括：风井1、隧道主体2、第一风机3、第二风机4、粉尘过滤部5、固定环7、密封环8、调节柱9、锁紧件10、竖向槽11、固定件12、过滤网13、丝杠14、伺服电机15、螺母座16、驱动臂17、固定板18、刮板19、连接杆20、调节块21、导向滑槽22、滚珠23、限位柱24、方形件25、三角件26、挡风板27、收集箱28、通风管29、箱体30、横向板31、销轴32。
实施例1
实施例1基本如附图1-图4所示：一种隧道施工用通风降尘装置，包括进风机构和除尘机构，所述进风机构包括第一风机3和与第一风机3连通的第一风道，所述除尘机构包括第二风机4、与第二风机4连通的第二风道及空气处理室，所述第一风道和第二风道均包括若干通风管29和可拆卸连接在相邻通风管29端部的连接环，连接环包括刚性的固定环7和具有弹性形变的密封环8，固定环7采用金属制成，本实施例中采用不锈钢，密封环8采用橡胶制成。固定环7和密封环8之间形成容纳通风管29端部的容纳空间，该容纳空间的高度大于通风管壁厚5mm，以易于通风管端部插入该容纳空间中。固定环7的与密封环8之间固定连接有橡胶连接件，该橡胶连接件将容纳空间分隔为左右两个容纳空间。固定环7与密封环8之间还连接有至少六个用于调节两者间距的微调机构，微调机构包括调节柱9，调节柱9一端连接在密封环8上，调节柱9的另一端贯穿橡胶连接件和固定环7，且调节柱9滑动连接在橡胶连接件和固定环7上。
调节柱9上铰接有锁紧件10，所述锁紧件10的铰接点的轴线与连接环轴线垂直。具体是，调节柱9自由端的两侧边分别开设有竖向槽11，竖向槽11的深度(如图2所示水平方向的槽深)与锁紧件10的壁厚相匹配，在连接环处于未锁紧状态下，锁紧件10的铰接点低于固定环7外表面5.5mm。连接环在通风管29上焊接有用于固定锁紧件10的固定件12，本实施例中固定环7为挂钩。
如图3、图4所示，空气处理室包括箱体30、粉尘过滤部5、尾气净化部、清理部和收集箱28，粉尘过滤部5为40-50目的过滤网13，过滤网13四周固定在箱体30内部周面上，清理部位于过滤网13一侧，清理部包括固定安装在箱体30内底部的伺服电机15，竖直安装在伺服电机15上的滚珠丝杠副，滚珠丝杠副上的螺母座上焊接有一根限位轴(图中未示出)，该限位轴的另一端竖直滑动连接在箱体上，螺母座16的侧壁上固定焊接有两个驱动臂17，两个驱动臂17的左端分别焊接固定板18和刮板19，刮板19和固定板18分别位于过滤网13两侧并夹紧在过滤网13上。收集箱28水平滑动在箱体3底部，且收集箱28位于刮板19正下方，收集箱28左侧固定安装有把手。
尾气净化部采用现有技术中的负离子发生器来对尾气进行净化。
包括以下步骤：
A、从地面沿隧道挖掘至少一条连通隧道主体2的风井1；
B、将第一风机3安装在隧道主体2内，第一风机3的进风口距离风井1口至少30m处的地面上，第一风机3的出风口安装在第二风机4后侧至少20m处，且第一风机安装在隧道主体1的墙面上；将第二风机4安装在路面上，第二风机4的进风口放置在隧道主体2内且距离撑子面(隧道的掘进施工面)小于7m；
C、在隧道主体2靠近第二风机4进风口处安装粉尘过滤部5，在地面靠近第二风机4处安装尾气净化部；
D、进风机构的组装，将通风管29的一端连接在第一风机3上，通风管29的另一端横向插入到连接环右侧的容纳空间中，再将另一通风管29的端部插入到连接环左侧的容纳空间中，并扳动连接环上的锁紧件10转动与通风管29上的挂钩进行锁止，实现相邻通风管29的连接，按此方式逐一对剩余通风管29进行连接；
E、除尘机构的组装，按照步骤D中通风管29的连接方式，将第二风机4、粉尘过滤部5和尾气净化部进行连接，靠近刮板19一侧的箱体30与第二风机4的进风口连通。
在实际工作时，当隧道施工产生的粉尘等有害气体较小时，仅需开启进风机构将路面上的新鲜空气送入到隧道主体2内即可。当隧道内产生的粉尘较大时，需同时开启进风机构和除尘机构，除尘机构的进风口需放置在距撑子面7m处，粉尘等有害气体经进风口进入粉尘过滤部5的过滤网13后将粉尘进行过滤。过滤后的气体中还残留有尾气，再经过通风管29送至尾气净化部对尾气进行净化，最后将符合排放标准的气体排出。为了避免送入的新鲜空气被除尘机构迅速抽走，特将第一风机3的出风口安装在第二风机4后侧至少20m处，且第一风机3安装在隧道主体1的墙面上，使送入的新鲜空气以第一风机3出风口为中心向隧道主体内部四周蔓延。
在粉尘过滤过程中，伺服电机15带动丝杠14正反转，带动螺母座16上下移动，使得螺母座16上的刮板19将过滤网13上的粉尘刮除掉并落入收集箱28中，定期将收集箱28从箱体3中取出并将其中的粉尘进行清理。
实施例2
本实施例与实施例1的不同之处在于，如图5-图6所示，锁紧件10的轮廓呈曲形结构，两个锁紧件10的弯折处铰接在调节柱9的顶部上，如此当处于锁紧状态时，极大缩小了调节柱9暴露在外部的空间，一方面避免了安全隐患，另一方面提高了通风管29的外观设计感。
实施例3
本实施例与实施例2的不同之处在于，如图7-图10所示，螺母座的侧壁上焊接有一根呈“]”形的销轴32，两个驱动臂17均铰接在该销轴32上(驱动臂的转动方向与螺母座轴线垂直)，两个驱动臂17的右端均一体成型有相互平行的连接杆20，两个连接杆20之间滑动连接有调节块21，具体是如图9所示，调节块21上竖向开设有两条导向滑槽22，两个连接杆20上均固定有滑动连接在导向滑槽22中的滚珠23。在箱体30的上下两侧均固定安装有限位柱24，两限位柱24分别与调节块21上下两端正对。
调节块21呈上小下大的结构，本实施例中调节块21包括呈方形的方形件25和呈三角形的三角件26，三角件26固定在方形件25的上方。在方形件25的导向滑槽22处设有呈弧形的滚珠23卡槽，调节块21在上移的过程中使滚珠23卡在该滚珠23卡槽中，避免调节块21在其自身重力作用下下滑的问题，同时调节块21的重量小于20g，以更好的达到克服其自身重力的目的，可采用轻质的材料制成，如木料、泡沫块等，也可制成空心的调节块21。
在刮板19的顶部固定安装有挡风板27，挡风板27与刮板19之间形成30°-60°的夹角，如此在刮除粉尘过程中，避免持续进入的气体将刮落的粉尘再次吹散。此外还可在挡风板27与刮板19之间水平安装一横向板31。
并当螺母座16位于丝杠14最上端时，调节块21的顶端与上侧的限位柱24相抵，使得驱动臂17的两连接杆20位于调节块21宽度较窄的部位，从而拉动两连接杆20相互靠拢，最终使得固定板18和刮板19夹紧在过滤网13上。
当螺母座16带动夹紧在过滤网13上的固定板18和刮板19向下移动时，将堆积在过滤网13上的粉尘刮除掉并掉落进收集箱28中。当调节块21随螺母座16移动至下侧的限位柱24并与之相抵而停止时，连接杆20继续向下移动，此时连接杆20沿调节块21的方形件25处向下移动，直至调节块21的滚珠23卡槽与连接杆20的滚珠23相卡接，此时两连接杆20位于调节块21宽度较宽的部位，从而推动两连接杆20相互分离，使得固定板18和刮板19脱离过滤网13，如此当螺母座16向上复位时，避免刮板19顶部对过滤网13的粉尘造成影响而导致粉尘飞扬的问题。
实施例4
本实施例与实施例3的不同之处在于，挡风板27的高度高于刮板19，且当螺母座16位于丝杠14最低位置时，挡风板27的底部与收集箱28内底部相抵。如此利用挡风板27与收集箱28底部的撞击力将位于挡风板27和刮板19之间的粉尘抖落出来，以减轻刮板19重量。
实施例5
本实施例与实施例4的不同之处在于，在第二风机4的进风口处安装风力调节机构，风力调节机构包括粉尘浓度检测器和与粉尘浓度检测器电连接的控制器，控制器控制第二风机4的风力大小，粉尘浓度检测器可选用型号为GP2Y1010AU0F灰尘传感器。由于地下施工的进程不同，因此粉尘的浓度也在不断变化，通过上述设置，可实时监测到粉尘浓度情况以调整风机的风力大小，使隧道内每立方米空气中粉尘容许浓度达到合格标准。
以上所述的仅是本发明的实施例，方案中公知的具体技术方案和/或特性等常识在此未作过多描述。应当指出，对于本领域的技术人员来说，在不脱离本发明技术方案的前提下，还可以作出若干变形和改进，这些也应该视为本发明的保护范围，这些都不会影响本发明实施的效果和专利的实用性。本申请要求的保护范围应当以其权利要求的内容为准，说明书中的具体实施方式等记载可以用于解释权利要求的内容。

Claims (10)

1.一种隧道施工用通风降尘装置，其特征在于：包括进风机构和除尘机构，所述进风机构包括第一风机和与第一风机连通的第一风道，所述除尘机构包括第二风机、与第二风机连通的第二风道及空气处理室，所述第一风道和第二风道均包括若干通风管和可拆卸连接在相邻通风管端部的连接环，连接环的两端面形成用于卡紧通风管端部的容纳空间，通风管上设有用于固定连接环的固定件，所述空气处理室包括粉尘过滤部和尾气净化部。
2.根据权利要求1所述的一种隧道施工用通风降尘装置，其特征在于：所述连接环包括刚性的固定环和具有形变的密封环，固定环和密封环之间形成容纳通风管端部的容纳空间，固定环与密封环之间连接有至少六个用于调节两者间距的微调机构，微调机构包括调节柱，调节柱一端连接在密封环上，调节柱的另一端贯穿并滑动连接在固定环上，调节柱上铰接有锁紧件，所述锁紧件的铰接点的轴线与连接环轴线垂直，通过转动锁紧件实现固定环与密封环间距的调节。
3.根据权利要求2所述的一种隧道施工用通风降尘装置，其特征在于：所述调节柱的自由端的两侧边分别设有竖向槽，竖向槽的深度与锁紧件的壁厚相匹配，当锁紧件的铰接点位于固定环外表面时，密封环与固定环的间距小于等于通风管的壁厚。
4.根据权利要求3所述的一种隧道施工用通风降尘装置，其特征在于：所述密封环处于自然状态时，调节柱的自由端高于固定环外表面的侧壁上设有限位件。
5.根据权利要求4所述的一种隧道施工用通风降尘装置，其特征在于：所述锁紧件的轮廓呈曲形结构，两个锁紧件铰接在调节柱的顶部上。
6.根据权利要求5所述的一种隧道施工用通风降尘装置，其特征在于：所述第二风机的进风口处设有风力调节机构，所述风力调节机构包括粉尘浓度检测器和与粉尘浓度检测器电连接的控制器，控制器用于控制第二风机的风力大小。
7.根据权利要求4或6所述的一种隧道施工用通风降尘装置，其特征在于：所述空气处理室还包括用于对粉尘过滤部上的粉尘进行清理的清理部。
8.根据权利要求7所述的一种隧道施工用通风降尘装置，其特征在于：所述清理部的下方设有用于收集粉尘的收集箱。
9.一种隧道施工用通风降尘的施工方法，其特征在于：包括以下步骤：
A、从地面沿隧道挖掘至少一条连通隧道主体的风井；
B、将第一风机安装在隧道主体内，第一风机的进风口距离风井口至少30m处的地面上，将第二风机安装在地面上，第二风机的进风口距离撑子面小于7m；
C、在隧道主体靠近第二风机进风口处安装粉尘过滤部；
D、进风机构的组装，将通风管的一端连接在第一风机上，通风管的另一端插入到连接环的容纳空间中，再将另一通风管的端部插入到连接环另一侧的容纳空间中，并将连接环与通风管上的固定件进行锁止，实现相邻通风管的连接，按此方式逐一对剩余通风管进行连接；
E、除尘机构的组装，按照步骤D中通风管的连接方式，将第二风机和空气处理室进行连接。
10.根据权利要求9所述的一种隧道施工用通风降尘的施工方法，其特征在于：步骤B中，在第一风机和第二风机上安装隔音罩；步骤D中，选取长度为20m为一节的通风管。
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