[发明专利]用于富含有害气体地层的土压盾构机及隧道施工方法

说明书

本发明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。

技术领域

本发明涉及盾构机领域，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。

背景技术

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。

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。

发明内容

本发明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。

本发明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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。