一种适用于高地热隧道施工的降温隔热系统的制作方法

本实用新型属于地下工程领域，具体涉及到一种适用于高地热隧道施工的降温隔热系统。

背景技术：

目前，根据国内外的相关研究可知，高地热条件对地下工程的建设具有诸多不利影响。高地热不仅恶化隧道施工环境，降低了作业的隆冬生产率，并严重威胁到施工人员的健康和安全；同时，高地热产生的附件温度应力还可能会引发衬砌开裂，对衬砌结构的安全及耐久性不利；此外，隧道洞室高温高湿的环境会导致施工机械设备故障增多、作业效率降低等。由此可见，如何降低高地热区段施工隧道洞室内的温度，将其控制在一个适合人员及机械施工作业的环境条件下，对保障隧道施工安全、施工质量及施工进度具有重大意义。

目前，快速降温的方法除了常规的加强通风之外，还包括洞内冰块降温、洞内喷雾降温、洞内冷风机以及洞内空调等。如申请号cn201810486654.8的实用新型专利公开了一种高地温隧道降低环境温度的方法及降温装置，其中降温方法包括以下步骤：根据隧道施工环境的参数，在隧道内部沿隧道纵向等间距放置洞内冰块进行降温；计算隧道内每小时洞内冰块的融化体积，并每隔一小时增加与融化体积相一致的洞内冰块；在隧道洞口外设置冰块放置笼，在冰块放置笼内部放置洞外冰块，将冰块放置笼通过柔性管与通风机相连接，再将通风机与通向隧道内的通风管相连接，从而对隧道进行通风降温。其中降温装置包括在隧道内部沿隧道纵向等间距设有的洞内冰块，以及在隧道洞口外设有的冰块放置笼，冰块放置笼内部放置有洞外冰块，且冰块放置笼通过柔性管与通风机相连接，通风机连接有通向隧道内的通风管。

申请号cn200720073392.x的实用新型专利涉及一种隧道峒内温控结构，尤其适用于隧道通风区段较长、交流量高，洞内温度较高的工程，该结构包括隧道内壁，其特征在于所述内壁上设置有喷雾喷头，所述喷头的喷雾粒径不大于50μm，其优点是，有效降低隧道内空气干球温度，大大改善长隧道内部的空气质量，保证车辆正常通行。

申请号cn01279571.2的实用新型专利涉及一种隧道专用空调机组，它主要用于高海拔、高寒冷和高气温地区，以及高潮湿、特干燥的严酷自然环境的施工隧道中。本机组在空调保温箱体内部，配置一台加热表冷器、一台双速隧道风机组成空调机组，另配一套温控装置。本空调机组能对环境空气进行加热或冷却，另外，隧道在爆破后，本机组能在高速档运转，迅速排除隧道中的硝烟和灰尘。温控装置中的电气控制柜将各个温度传感器送来的信号数据进行检索后，反馈给进汽电动调节阀，并控制该阀门的开启度，调节加热表冷器的蒸汽进汽量，实现空调机组对通风温度和湿度的适时自动控制。

对于高地热地区的长大隧道，设置冰块只能暂时提供局部的降温效果，工人要在作业中多次休息轮换，增加班组成本，同时制冰成本高，能耗大。而冷风机、空调等虽然制冷效果较好，但能耗高，在洞内粉尘空气环境不好条件下，空调维修养护难，要经常清洁，不适合大范围制冷。喷雾降温在运营隧道应用较多，降温效果可以达到4度左右，但在隧道洞内施工降温应用还不多见，降温效果主要受限于洞内通风风速和冷水喷雾的温度。而对于洞内50度以上高地热隧道，例如在云南，西藏地区的一些长大隧道，局部隧道洞内高温可以达到70度，地热问题成为制约隧道施工的主要因素。

可见对于高地热隧道，上述的这些方法降温能力有限，主要是空气交换的方式降温受限于空气的比热容较小，而且在掌子面后方，地热可以通过岩壁、混凝土传递到洞内。

技术实现要素：

针对上述现有技术存在的问题，本实用新型的目的一是提供一种方便快捷、经济有效的快速降温方法；

本实用新型的目的二是通过通风降温、高压喷雾和喷洒冷水可以有效降低隧道掌子面附近作业区温度；

本实用新型的目的三是通过在衬砌间设置隔热层，有效阻断了地层热量向洞内的扩散，进而降低高地温地区隧道施工期洞内作业区的温度。

为解决上述技术问题，本实用新型所采用的技术方案如下：

一种适用于高地热隧道施工的降温隔热系统，至少包括冷水供应装置、高压冷水喷雾降温机构，所述冷水供应装置包括冷水箱和纵向冷水管，所述高压冷水喷雾降温机构包括工作台架、高压泵箱、环向冷水管、水雾喷头及喷水软管，

所述冷水箱设置于隧道洞外，纵向冷水管沿隧道纵向安装在隧道洞内一侧的二次衬砌上，环向冷水管在隧道洞内降温区沿隧道纵向间隔设置有多个，所述纵向冷水管的进水口与冷水箱连通，纵向冷水管的出水口包括第一出水口和第二出水口，所述第一出水口经高压泵箱依次与多个环向冷水管的一端连通，所述环向冷水管沿隧道洞周敷设在工作台架上，环向冷水管的另一端封闭设置，每个环向冷水管上均沿环向间隔布置有若干个水雾喷头，使环向冷水管中的水转化为雾化状态；所述第二出水口与喷水软管的进水口连通，喷水软管的出水口连接有喷头，用于向掌子面及隧道洞周岩壁喷洒高压冷水。

进一步地，所述工作台架底部设置有行走装置，所述高压冷水喷雾降温机构通过所述行走装置在隧道洞内沿纵向自由移动。

进一步地，所述行走装置包括沿隧道长度方向，设置在隧道两侧内壁底部的导轨，及与所述导轨相配合的轨道轮，所述轨道轮设置在工作台架的底部。

进一步地，该降温隔热系统还包括排水机构，所述排水机构包括集水池、抽水管、抽水泵、排水管及排水沟，所述集水池设置于掌子面的前方，用于收集掌子面作业区的地面污水，抽水管的一端伸入集水池内，抽水管的另一端与抽水泵连接，抽水泵将废水抽出，并通过排水管排放到布置在隧道两侧的排水沟内。

进一步地，该降温隔热系统还包括通风降温装置，所述通风降温装置包括轴流送风机和送风管，轴流送风机置于隧道洞外，送风管置于隧道洞内内壁或顶部，送风管一端和轴流送风机连通，送风管的另一端伸入隧道内掌子面的后方区域。

进一步地，该降温隔热系统还包括设置在隧道洞内的初期支护与二次衬砌之间的隔热层。

优选地，所述喷水软管通过可调节阀门与纵向冷水管的第二出口连接。

优选地，在隧道洞内降温区沿隧道纵向每隔3~5米设置一个环向冷水管，每个环向冷水管由一个工作台架固定，工作台架之间通过纵梁连接。

本实用新型的优点如下：

1、本实用新型的构造简单，实用性强，通过加强通风、高压喷雾和喷洒冷水可以有效降低隧道掌子面附近作业区温度。

2、本实用新型通过在衬砌间设置隔热层，有效阻断了地层热量向洞内的扩散，不仅降低了高地温地区隧道施工期洞内作业区的温度，使工人与机械能够正常作业、节约成本、节省人力、保持施工环境良好，而且在隧道运营期内，隔热层的设置也可以隔绝地层热量向洞内传递，保证隧道内处于适宜的温度环境。

3、本实用新型降温区整个长度及所需高压冷水喷雾降温机构的数量根据隧道内的实际情况灵活确定，可以随时增加及减少，不会对整个降温系统造成太大的影响。

4、本实用新型的高压冷水喷雾降温机构，具有可自由灵活移动、重复利用及不影响正常施工等特点，能有效减少降温的成本。

附图说明

下面结合附图对本实用新型的实施方法进一步说明。

图1为本实用新型的结构示意图；

图2为高压冷水喷雾降温机构的结构示意图。

附图标记说明

1、高压冷水喷雾降温机构，2、工作台架，3、行走装置，4、纵向冷水管，5、水雾喷头，6、环向冷水管，7、冷水箱，8、高压泵箱，9、可调节阀门，10、喷水软管，11、喷头，12、岩壁，13、初期支护，14、隔热层，15、二次衬砌，16、集水池，17、抽水管，18、抽水泵，19、排水管，20、排水沟，21、纵梁，22、轴流送风机，23、送风管。

具体实施方式

在本实用新型的描述中，需要说明的是，术语“纵向”、“环向”、“周向”、“长度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“顶”、“底”“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。

此外，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

以下由特定的具体实施例说明本实用新型的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭示的内容轻易地了解本实用新型的其他优点及功效。

现参考附图介绍本实用新型的示例性实施方式，然而，本实用新型可以用许多不同的形式来实施，并且不局限于此处描述的实施例，提供这些实施例是为了详尽地且完全地公开本实用新型，并且向所属技术领域的技术人员充分传达本实用新型的范围。对于表示在附图中的示例性实施方式中的术语并不是对本实用新型的限定。在附图中，相同的单元/元件使用相同的附图标记。

除非另有说明，此处使用的术语（包括科技术语）对所属技术领域的技术人员具有通常的理解含义。另外，可以理解的是，以通常使用的词典限

定的术语，应当被理解为与其相关领域的语境具有一致的含义，而不应该被理解为理想化的或过于正式的意义。

实施方式一

如图1、图2所示，一种适用于高地热隧道施工的降温隔热系统，至少包括冷水供应装置、高压冷水喷雾降温机构1，所述冷水供应装置包括冷水箱7和纵向冷水管4，负责向隧道洞内输送冷水；所述高压冷水喷雾降温机构包括工作台架2、高压泵箱8、环向冷水管6、水雾喷头5及喷水软管10；所述冷水箱7设置于隧道洞外，纵向冷水管4沿隧道纵向安装在隧道洞内一侧的二次衬砌上，环向冷水管6在隧道洞内降温区沿隧道纵向间隔设置有多个，所述纵向冷水管4的进水口与冷水箱7连通，纵向冷水管4的出水口包括第一出水口和第二出水口，所述第一出水口经高压泵箱8依次与多个环向冷水管6的一端连通，所述环向冷水管6沿隧道洞周敷设在工作台架2上，环向冷水管6的另一端封闭设置，每个环向冷水管6上均沿环向间隔布置有若干个水雾喷头5，使环向冷水管6中的水转化为雾化状态；所述第二出水口与喷水软管10的进水口连通，喷水软管10的出水口连接有喷头11，用于向掌子面及隧道洞周岩壁12喷洒高压冷水。

使用时，所述隧道洞外冷水箱7通过纵向冷水管4向隧道洞内输送冷水，经高压泵箱8增压后，通过环向冷水管6输送到水雾喷头5而形成高压冷水雾，喷入隧道洞内空气中，降低空气温度；喷水软管10与纵向冷水管4的第二出水口相连，可以向掌子面及洞周岩壁12喷洒高压冷水，从而降低掌子面和岩壁温度；高压冷水喷雾降温机构1可以通过下部行走装置在隧道洞内沿纵向自由移动，紧跟隧道掌子面前方作业区，在爆破时退到安全区域。本实用新型通过高压喷雾和喷洒冷水可以有效降低隧道掌子面附近作业区温度，使工人能够正常施工、节约成本、节省人力、保持施工环境良好。

实施方式二

在实施例1的基础上，进一步地，所述工作台架2底部设置有行走装置3，所述行走装置3包括沿隧道长度方向，设置在隧道两侧内壁底部的导轨，及与所述导轨相配合的轨道轮，所述轨道轮设置在工作台架2的底部。所述高压冷水喷雾降温机构1通过所述行走装置3在隧道洞内沿纵向自由移动，紧跟隧道掌子面前方作业区，在爆破时退到安全区域，其具有可自由灵活移动、重复利用及不影响正常施工等特点，能有效减少降温的成本。

实施方式三

在上述实施例的基础上，进一步地，该降温隔热系统还包括排水机构，所述排水机构包括集水池16、抽水管17、抽水泵18、排水管19及排水沟20，所述集水池16设置于掌子面的前方，用于收集掌子面作业区的地面污水，抽水管17的一端伸入集水池16内，抽水管17的另一端与抽水泵18连接，抽水泵18将废水抽出，并通过排水管19排放到布置在隧道两侧的排水沟20内。

所述掌子面前方地面的污水自然汇集到集水池16，通过抽水泵18将其通过排水管19经排水沟20排出洞外，从而保证掌子面作业区地面不会积水。

实施方式四

在上述实施例的基础上，进一步地，所述喷水软管10通过可调节阀门9与纵向冷水管4的第二出口连接，可以向掌子面及洞周岩壁喷洒高压冷水，从而降低掌子面和岩壁温度；

优选地，在隧道洞内降温区沿隧道纵向每隔3-5米设置一个环向冷水管6，每个环向冷水管6由一个工作台架2固定，工作台架2之间通过纵梁21连接相连成整体。

进一步地，为了阻断地层深部的热量通过衬砌向隧道洞内传递路径，在初期支护13与二次衬砌15之间设置隔热层14，保证隧道已作业降温的区域温度保持在一个合适的范围。本实用新型降温区整个长度及所需高压冷水喷雾降温机构1数量根据隧道内的实际情况灵活确定，可以随时增加及减少，不会对整个降温系统造成太大的影响。

实施方式五

进一步地，本实用新型所述降温隔热系统还包括通风降温装置，所述通风降温装置包括轴流送风机22和送风管23，轴流送风机22置于隧道洞外，送风管23置于隧道洞内内壁或顶部，送风管23一端和轴流送风机22连通，送风管23的另一端伸入隧道内掌子面的后方区域。为了尽快将洞内高温空气排出，本实用新型在隧道洞口设置轴流送风机22，通过与之相连的送风管23，将洞外新鲜空气送入隧道洞内掌子面的前方，一方面可以为洞内提供新鲜空气，另一方面通过空气对流，可以将洞内的一部分热量带走。