CN219412653U - 应用于长隧道施工区域的降温除尘系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种应用于长隧道施工区域的降温除尘系统，包括：通风组件，具有相连通设置的送风输入端和送风输出端及相连通设置的排风输入端和排风输出端，送风输入端位于隧道非施工区域的入口端，送风输出端位于隧道施工区域的顶部；排风输入端位于隧道施工区域的底部，排风输出端位于隧道非施工区域；制冷组件，设置于隧道施工区域；喷雾组件，设置于隧道施工区域，制冷组件的融水排出端与喷雾组件之间相接通设置。解决了在长隧道建设施工过程中，难以根据现场工程有效利用隧道空间布置以及冷热气流循环对流，导致降温除尘效果不佳，施工成本高，难度大，同时无法适应长距离非直线段隧道建设施工，难以满足施工需求的技术问题。

Description

应用于长隧道施工区域的降温除尘系统

技术领域

本实用新型涉及隧道施工技术领域，具体而言，涉及一种应用于长隧道施工区域的降温除尘系统。

背景技术

在特长隧道建设施工过程中，由于深处通风不畅，地热、机械设备和人员活动等散发的热量以及施工产生的粉尘易汇集在施工掌子面区域，造成隧道深部高温多尘现象，不仅会降低衬砌混凝土强度，影响工程质量，缩短机械设备寿命，降低施工效率，更有可能危害施工人员健康，造成安全隐患及健康问题。

目前，常用的隧道降温方式有通风、制冰、洒水喷雾和空调局部降温，其中，通风和洒水喷雾除了降温还有除尘作用。对于普通隧道的开挖施工，常用到的是通风降温，且降温方法的改进也多为通风设备的改良和通风方式的优化。而对于稍深的隧道，尤其在其掘进距离达到1.5公里以上时，掌子面开挖带来的粉尘和热量聚集在施工区域内难以转移。因此有了多种降温措施的组合使用，即，在通风降温的基础上辅助以其他方式提高降温效率，如通风和冰块制冷的组合降温、通风和洒水喷雾的组合降温。但是，现有的组合降温措施大多未考虑现场工程实际，没能有效利用隧道空间布置以及冷热气流循环对流，且多为加大通风机械和制冷洒水的功率及频率，不仅达不到最佳降温除尘效果，而且施工成本高，难度大。与此同时，面对诸如含横洞段的长距离非直线段隧道建设施工，难以实现新旧冷热空气交换，进而难以满足施工需求。

实用新型内容

为此，本实用新型提供了一种应用于长隧道施工区域的降温除尘系统，以解决现有技术中在长隧道建设施工过程中，仅通过简单的组合降温措施难以根据现场工程实际有效利用隧道空间布置以及冷热气流循环对流，导致降温除尘效果不佳，施工成本高，难度大，同时无法适应长距离非直线段隧道建设施工，难以实现新旧冷热空气交换，进而难以满足施工需求的技术问题。

为了实现上述目的，本实用新型提供如下技术方案：

一种应用于长隧道施工区域的降温除尘系统，所述隧道包括隧道施工区域和隧道非施工区域；所述降温除尘系统包括：

通风组件，包括压入式送风部分和吸出式排风部分；所述压入式送风部分具有相连通设置的送风输入端和送风输出端，所述送风输入端位于所述隧道非施工区域的入口端，所述送风输出端位于所述隧道施工区域的顶部；所述吸出式排风部分具有相连通设置的排风输入端和排风输出端，所述排风输入端位于所述隧道施工区域的底部，所述排风输出端位于所述隧道非施工区域；

制冷组件，设置于所述隧道施工区域，且所述制冷组件对应位于所述送风输入端的下方；

喷雾组件，设置于所述隧道施工区域，且所述喷雾组件对应位于所述送风输入端的下方，所述制冷组件的融水排出端与所述喷雾组件之间相接通设置。

在上述技术方案的基础上，对本实用新型做如下进一步说明：

作为本实用新型的进一步方案，所述送风输出端位于所述隧道施工区域靠近掌子面的顶部。

所述排风输入端位于所述隧道施工区域靠近掌子面的底部。

作为本实用新型的进一步方案，所述隧道还包括横洞段，所述横洞段与所述隧道非施工区域相连通设置。

所述通风组件包括压入送风结构、转向送风结构、第一送风管道和第二送风管道。

所述压入送风结构作为所述压入式送风部分的送风输入端设有两组，且两组所述压入送风结构分别固定设置于所述横洞段的洞口顶部。

所述转向送风结构设有两组，且两组所述转向送风结构分别以相反出风朝向固定设置于所述隧道非施工区域对应所述横洞段的接续位置顶部。

两组所述压入送风结构均通过所述第一送风管道与两组所述转向送风结构之间一一对应相接通设置。

所述第二送风管道设有两组，且两组所述第二送风管道沿其延伸方向的一端分别一一对应与相反出风朝向的两组所述转向送风结构之间相接通设置，两组所述第二送风管道沿其延伸方向的另一端作为所述压入式送风部分的送风输出端分别一一对应延伸至所述隧道施工区域靠近掌子面的顶部。

作为本实用新型的进一步方案，所述制冷组件固接设置于所述隧道施工区域靠近掌子面的顶部，且所述制冷组件对应位于所述第二送风管道的下方。

作为本实用新型的进一步方案，所述喷雾组件固接设置于所述隧道施工区域的顶部。

所述喷雾组件包括水箱、一端与所述水箱内部相接通设置的输水管、设于所述输水管的增压设备以及装配设于所述输水管另一端的雾化喷嘴。

所述水箱与所述制冷组件的融水排出端之间相接通设置。

作为本实用新型的进一步方案，产生喷雾的所述雾化喷嘴固接设置于所述隧道施工区域靠近掌子面的顶部，且所述雾化喷嘴对应位于所述第二送风管道和所述制冷组件的下方。

作为本实用新型的进一步方案，所述通风组件还包括第一吸出排风结构。

所述第一吸出排风结构作为所述吸出式排风部分的排风输入端设有若干组，且若干组所述第一吸出排风结构分别对应设置于所述隧道施工区域靠近掌子面的隧道底部拱脚处。

作为本实用新型的进一步方案，所述通风组件还包括第二吸出排风结构。

所述第二吸出排风结构作为所述吸出式排风部分的排风输出端设有若干组，且若干组所述第二吸出排风结构分别设置于所述隧道施工区域内部并临近所述隧道施工区域与所述隧道非施工区域交界位置的隧道底部拱脚处。

作为本实用新型的进一步方案，至少一组所述第二吸出排风结构接通设有排风管道，所述排风管道自所述隧道施工区域延伸至所述隧道非施工区域。

作为本实用新型的进一步方案，还包括：

防回流挡板，固接设置于所述隧道非施工区域的顶部，且所述防回流挡板位于靠近所述隧道施工区域与所述隧道非施工区域的交界位置一侧。

所述防回流挡板朝向远离掌子面一侧倾斜设置。

本实用新型具有如下有益效果：

1、隧道开挖施工时的作业人员多集中于隧道施工区域，而降温目的是为作业人员创造适宜工作环境以及保证浇筑的衬砌混凝土结构的强度及质量，在此基础上将隧道划分为隧道施工区域和隧道非施工区域，实现隧道施工区域的局部降温，将其内的热量传送至隧道非施工区域而非隧道外，降低了降温成本。

2、通风组件、制冷组件和喷雾组件的有机结合，相互影响，提高了彼此间的功能作用，实现1+1+1＞3的效果。通风组件带动了制冷组件和喷雾组件的流动导向，制冷组件为喷雾组件提供了再利用水源。

3、冷热空气对流加快了工作区域内空气流动，提高了热量交换效率，并且在底部形成的冷气横流，为工作人员提供了相对舒适健康的工作环境。

4、隧道施工区域内的热流随着气流压力以及通风机风压被排送至隧道非施工区域内，因防回流挡板的设置和两区域内不等气压的存在而降低了热气流回流至隧道施工区域的可能性。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型的实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，本说明书所绘示的结构、比例、大小等，均仅用以配合说明书所揭示的内容，以供熟悉此技术的人士了解与阅读，任何结构的修饰、比例关系的改变或大小的调整，在不影响本实用新型所能产生的功效及所能达成的目的下，均应仍落在本实用新型所揭示的技术内容得能涵盖的范围内。

图1为本实用新型实施例提供的应用于长隧道施工区域的降温除尘系统的整体隧道开挖施工俯视结构示意图。

图2为本实用新型实施例提供的应用于长隧道施工区域的降温除尘系统中隧道开挖直线隧道段的侧视结构示意图。

附图中，各标号所代表的部件列表如下：

通风组件1：压入送风结构11、转向送风结构12、第一送风管道13、第二送风管道14、第一吸出排风结构15、第二吸出排风结构16、排风管道17；

制冷组件2；喷雾组件3；防回流挡板4。

直线隧道段a：隧道施工区域a₁、隧道非施工区域a₂；横洞段b。

具体实施方式

以下由特定的具体实施例说明本实用新型的实施方式，熟悉此技术的人士可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本实用新型的其他优点及功效，显然，所描述的实施例是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

本说明书所引用的如“上”、“下”、“左”、“右”、“中间”等用语，亦仅为便于叙述的明了，而非用以限定本实用新型可实施的范围，其相对关系的改变或调整，在无实质变更技术内容下，当亦视为本实用新型可实施的范畴。

如图1至图2所示，本实用新型实施例提供了一种应用于长隧道施工区域的降温除尘系统，包括通风组件1、制冷组件2、喷雾组件3以及防回流挡板4，用以借助通风组件1、制冷组件2与喷雾组件3的有机结合作用，使得通风组件1能够连通横洞段b外的新鲜空气压入式输送至直线隧道段a的隧道施工区域a₁，并为隧道施工区域a₁内的空气流动提供动力源，压入的新鲜空气自隧道施工区域a₁顶部沿掌子面向下输送，并进一步带动制冷组件2输出的冷气和喷雾组件3输出的水雾，快速降低隧道掌子面的温度和粉尘；同时，输送至掌子面底部的新鲜空气及制冷组件2输出的冷气，能够进一步经通风组件1沿远离掌子面方向输送至隧道施工区域a₁的其他位置，并可继续借助隧道施工区域a₁上部的制冷组件2和喷雾组件3持续向下实现隧道施工区域a₁内对应位置的降温降尘，在隧道施工区域a₁内的热量经制冷冷气和新鲜空气部分降低之后，连同尚未被水雾附着的粉尘，一部分自隧道施工区域a₁的底部经通风组件1随气流排送至隧道非施工区域a₂，另一部分自隧道施工区域a₁的顶部受通风组件1所形成的风动气压影响越过顶部防回流挡板4排送至隧道非施工区域a₂，并能够利用防回流挡板4阻挡热气流及粉尘回流至隧道施工区域a₁，以此实现隧道施工区域a₁内的冷热气体对流路径能有效带动隧道施工区域a₁封闭空间的空气流动，促进热量交换，实现快速降温除尘，将多余的热量气流排送至隧道非施工区域a₂而非隧道外部，在不影响施工安全和施工质量的前提下，极大地降低了降温成本；此外，制冷组件2的融水能重复利用于喷雾组件3的喷雾水源，进而相互影响促进提高降温除尘效果，有效解决了现有隧道施工过程中，由于空间封闭通风不畅而出现的高温多尘现象。具体设置如下：

请参考图1至图2，所述通风组件1包括压入送风结构11、转向送风结构12、第一送风管道13、第二送风管道14、第一吸出排风结构15、第二吸出排风结构16和排风管道17；其中，所述压入送风结构11设有两组，且两组所述压入送风结构11分别固定设置于所述横洞段b的洞口顶部；所述转向送风结构12设有两组，且两组所述转向送风结构12分别以相反出风朝向固定设置于所述直线隧道段a对应所述横洞段b的接续位置顶部；两组所述压入送风结构11均通过所述第一送风管道13与两组所述转向送风结构12之间一一对应相接通设置；用以借助压入送风结构11连通横洞段b外的新鲜空气，经第一送风管道13压入式输送至位于直线隧道段a的转向送风结构12，并利用转向送风结构12在实现改变通风气流方向的基础上，进一步增大送风效率。

所述第二送风管道14设有两组，且两组所述第二送风管道14沿其延伸方向的一端分别一一对应与相反出风朝向的两组所述转向送风结构12之间相接通设置，两组所述第二送风管道14沿其延伸方向的另一端分别一一对应延伸至直线隧道段a的隧道施工区域a₁靠近掌子面的顶部，靠近距离不大于15m，用以以此形成压入式送风部分，实现压入的新鲜空气能够输送至直线隧道段a的隧道施工区域a₁，并自隧道施工区域a₁顶部沿掌子面向下输送，为隧道施工区域a₁内的空气流动提供动力源。压入式送风部分的第一送风管道13和第二送风管道14与压入送风结构11和转向送风结构12均同步布置于隧道顶部。

所述第一吸出排风结构15设有若干组，且若干组所述第一吸出排风结构15分别对应设置于所述直线隧道段a的隧道施工区域a₁靠近掌子面的隧道底部拱脚处，且靠近距离不大于15m，用以加快隧道施工区域a₁内的气体流动，促进隧道施工区域a₁压入的新鲜空气自上而下与区域内的水雾和冷气相结合，更好地实现降温除尘效果；所述第二吸出排风结构16设有若干组，且若干组所述第二吸出排风结构16分别设置于所述直线隧道段a的隧道施工区域a₁内部并临近隧道施工区域a₁与隧道非施工区域a₂交界位置的隧道底部拱脚处，临近距离范围为5～10m，至少一组所述第二吸出排风结构16接通设有所述排风管道17，所述排风管道17延伸至所述隧道非施工区域a₂的长度范围为10～20m，用以以此形成吸出式排风部分，实现借助第一吸出排风结构15、第二吸出排风结构16及排风管道17将隧道施工区域a₁的热量和粉尘输送至隧道非施工区域a₂，以此创造隧道施工区域a₁内部的局部降温除尘环境。

请继续参考图1至图2，所述制冷组件2固接设置于所述隧道施工区域a₁靠近掌子面的顶部，靠近距离不大于15m，且所述制冷组件2对应位于所述第二送风管道14的下方，用以使得制冷组件2输出的冷气流能够随着第二送风管道14输出的新鲜空气向下流动，以此实现吸收隧道内部热量实现降温，同时带动隧道施工区域a₁内的热空气上升产生对流，降低整体有害气体浓度。

所述喷雾组件3固接设置于所述隧道施工区域a₁的顶部；具体的是，所述喷雾组件3包括水箱、一端与所述水箱内部相接通设置的输水管、设于所述输水管的增压设备以及装配设于所述输水管另一端的雾化喷嘴，其中，所述水箱与所述制冷组件2的融水排出端之间相接通设置，用以实现由制冷组件2制冷产生的融水能够收集至水箱用于喷雾水源，节约水资源实现资源的最大程度化再利用；产生喷雾的所述雾化喷嘴固接设置于所述隧道施工区域a₁靠近掌子面的顶部，且所述雾化喷嘴对应位于所述第二送风管道14和所述制冷组件2的下方；用以通过上述设置有效利用水箱储存外加以及收集的来自制冷组件2的融水，并可将水箱内部水经输水管送至增压设备加压由雾化喷嘴喷出，以此实现对隧道施工区域a₁内开挖掌子面及工人作业场所的降温除尘。

优选地，所述防回流挡板4固接设置于所述隧道非施工区域a₂的顶部，且所述防回流挡板4位于临近隧道施工区域a₁与隧道非施工区域a₂交界位置一侧，所述防回流挡板4朝向远离掌子面一侧倾斜设置，用以借助防回流挡板4有效格挡隧道非施工区域a₂内的热空气及粉尘回流至隧道施工区域a₁。

需要说明的是，所述压入送风结构11、所述转向送风结构12、所述第一吸出排风结构15和所述第二吸出排风结构16均可采用但不限于通风机。

所述制冷组件2视实际情况选择制冷冰块或制冷空调中的一种，根据降温量效果与经济性成本估算择其较优者，若洞内外温差过大，亦可同时兼备两种制冷降温方式，即，所述制冷组件2可选用但不限于制冷冰块和/或制冷空调。

所述喷雾组件3的内部设置有冰块，用以降低水雾温度，提高降温效果。

本实用新型实施例还提供了一种应用于长隧道施工区域的降温除尘方法，包括如下步骤：

利用通风组件1将横洞段b外的新鲜空气经压入式输送至直线隧道段a的隧道施工区域a₁，并为隧道施工区域a₁内的空气流动提供动力源，压入的新鲜空气自隧道施工区域a₁顶部沿掌子面向下输送，并同步带动制冷组件2输出的冷气和喷雾组件3输出的水雾向下，降低隧道掌子面的温度和粉尘；

制冷组件2制备冷气形成的融水传递至喷雾组件3作为喷雾水源重复利用，对隧道掌子面降温降尘而输送至掌子面底部的新鲜空气、制冷组件2输出的冷气及喷雾组件3输出的水雾，进一步经通风组件1沿远离掌子面的方向输送至隧道施工区域a₁的其他位置，并继续借助隧道施工区域a₁上部的制冷组件2和喷雾组件3持续向下对隧道施工区域a₁内相应位置降温降尘；

在隧道施工区域a₁内的热量经制冷冷气和新鲜空气部分降低之后，连同尚未被水雾附着的粉尘，一部分自隧道施工区域a₁的底部经通风组件1随气流排送至隧道非施工区域a₂，另一部分自隧道施工区域a₁的顶部受通风组件1所形成的风动气压影响越过顶部防回流挡板4排送至隧道非施工区域a₂，通过防回流挡板4阻挡热气流及粉尘重新回流至隧道施工区域a₁。

具体过程为：

利用通风组件1中的两组压入送风结构11，将横洞段b外的新鲜空气经第一送风管道13压入式输送至位于直线隧道段a并对应横洞段b的两组转向送风结构12，两组转向送风结构12以相反出风朝向经第二送风管道14延伸将新鲜空气进一步压入式输送至直线隧道段a的两个隧道施工区域a₁的掌子面顶部，为隧道施工区域a₁内的空气流动提供动力源，同时位于相应隧道施工区域a₁的掌子面底部的第一吸出排风结构15产生吸排作用促进流动，压入的新鲜空气自隧道施工区域a₁顶部沿掌子面向下输送，并同步带动制冷组件2输出的冷气和喷雾组件3输出的水雾向下，降低隧道掌子面的温度和粉尘；

制冷组件2制备冷气形成的融水传递至喷雾组件3作为喷雾水源重复利用，对隧道掌子面降温降尘而输送至掌子面底部的新鲜空气、制冷组件2输出的冷气及喷雾组件3输出的水雾，经第一吸出排风结构15沿远离掌子面的方向输送至隧道施工区域a₁的其他位置，并继续借助隧道施工区域a₁上部的制冷组件2和喷雾组件3持续向下对隧道施工区域a₁内相应位置降温降尘；

在隧道施工区域a₁内的热量经制冷冷气和新鲜空气部分降低之后，连同尚未被水雾附着的粉尘，一部分自隧道施工区域a₁的底部经第二吸出排风结构16及排风管道17产生的气流排送至隧道非施工区域a₂，另一部分受冷热气流循环对流作用自隧道施工区域a₁的顶部受第二吸出排风结构16所形成的风动气压影响越过顶部防回流挡板4排送至隧道非施工区域a₂，并利用防回流挡板4阻挡热气流及粉尘自隧道非施工区域a₂回流至隧道施工区域a₁。

虽然，上文中已经用一般性说明及具体实施例对本实用新型作了详尽的描述，但在本实用新型基础上，可以对之作一些修改或改进，这对本领域技术人员而言是显而易见的。因此，在不偏离本实用新型精神的基础上所做的这些修改或改进，均属于本实用新型要求保护的范围。

Claims (10)

1.一种应用于长隧道施工区域的降温除尘系统，其特征在于，所述隧道包括隧道施工区域和隧道非施工区域；所述降温除尘系统包括：

通风组件，包括压入式送风部分和吸出式排风部分；所述压入式送风部分具有相连通设置的送风输入端和送风输出端，所述送风输入端位于所述隧道非施工区域的入口端，所述送风输出端位于所述隧道施工区域的顶部；所述吸出式排风部分具有相连通设置的排风输入端和排风输出端，所述排风输入端位于所述隧道施工区域的底部，所述排风输出端位于所述隧道非施工区域；

制冷组件，设置于所述隧道施工区域，且所述制冷组件对应位于所述送风输入端的下方；

喷雾组件，设置于所述隧道施工区域，且所述喷雾组件对应位于所述送风输入端的下方，所述制冷组件的融水排出端与所述喷雾组件之间相接通设置。

2.根据权利要求1所述的应用于长隧道施工区域的降温除尘系统，其特征在于，

所述送风输出端位于所述隧道施工区域靠近掌子面的顶部；

所述排风输入端位于所述隧道施工区域靠近掌子面的底部。

3.根据权利要求2所述的应用于长隧道施工区域的降温除尘系统，其特征在于，

所述隧道还包括横洞段，所述横洞段与所述隧道非施工区域相连通设置；

所述通风组件包括压入送风结构、转向送风结构、第一送风管道和第二送风管道；

所述压入送风结构作为所述压入式送风部分的送风输入端设有两组，且两组所述压入送风结构分别固定设置于所述横洞段的洞口顶部；

所述转向送风结构设有两组，且两组所述转向送风结构分别以相反出风朝向固定设置于所述隧道非施工区域对应所述横洞段的接续位置顶部；

两组所述压入送风结构均通过所述第一送风管道与两组所述转向送风结构之间一一对应相接通设置；

所述第二送风管道设有两组，且两组所述第二送风管道沿其延伸方向的一端分别一一对应与相反出风朝向的两组所述转向送风结构之间相接通设置，两组所述第二送风管道沿其延伸方向的另一端作为所述压入式送风部分的送风输出端分别一一对应延伸至所述隧道施工区域靠近掌子面的顶部。

4.根据权利要求3所述的应用于长隧道施工区域的降温除尘系统，其特征在于，

所述制冷组件固接设置于所述隧道施工区域靠近掌子面的顶部，且所述制冷组件对应位于所述第二送风管道的下方。

5.根据权利要求4所述的应用于长隧道施工区域的降温除尘系统，其特征在于，

所述喷雾组件固接设置于所述隧道施工区域的顶部；

所述喷雾组件包括水箱、一端与所述水箱内部相接通设置的输水管、设于所述输水管的增压设备以及装配设于所述输水管另一端的雾化喷嘴；

所述水箱与所述制冷组件的融水排出端之间相接通设置。

6.根据权利要求5所述的应用于长隧道施工区域的降温除尘系统，其特征在于，

产生喷雾的所述雾化喷嘴固接设置于所述隧道施工区域靠近掌子面的顶部，且所述雾化喷嘴对应位于所述第二送风管道和所述制冷组件的下方。

7.根据权利要求3所述的应用于长隧道施工区域的降温除尘系统，其特征在于，

所述通风组件还包括第一吸出排风结构；

所述第一吸出排风结构作为所述吸出式排风部分的排风输入端设有若干组，且若干组所述第一吸出排风结构分别对应设置于所述隧道施工区域靠近掌子面的隧道底部拱脚处。

8.根据权利要求3所述的应用于长隧道施工区域的降温除尘系统，其特征在于，

所述通风组件还包括第二吸出排风结构；

所述第二吸出排风结构作为所述吸出式排风部分的排风输出端设有若干组，且若干组所述第二吸出排风结构分别设置于所述隧道施工区域内部并临近所述隧道施工区域与所述隧道非施工区域交界位置的隧道底部拱脚处。

9.根据权利要求8所述的应用于长隧道施工区域的降温除尘系统，其特征在于，

至少一组所述第二吸出排风结构接通设有排风管道，所述排风管道自所述隧道施工区域延伸至所述隧道非施工区域。

10.根据权利要求1所述的应用于长隧道施工区域的降温除尘系统，其特征在于，还包括：

防回流挡板，固接设置于所述隧道非施工区域的顶部，且所述防回流挡板位于靠近所述隧道施工区域与所述隧道非施工区域的交界位置一侧；

所述防回流挡板朝向远离掌子面一侧倾斜设置。