本发明涉及隧道施工领域，特别是涉及一种大直径泥水盾构机开挖仓有害气体处理方法及其装置。

背景技术：

伴随着现代化建设的不断深入，我国城市化进程进入快速发展模式，城市地下空间的利用和开发正成为现代化建设和可持续发展的重中之重，近年来越来越多的隧道施工需要穿越含有有害气体的地层。当盾构机掘进遇到这种地层时，有害气体被释放出来，如果不有效处理将会造成中毒、窒息、爆燃等重大风险危害。目前针对有害气体地层隧道施工主要采取的方法有：(1)更改设计路线。(2)采用明挖法施工。(3)地面钻孔排放气体。

相对山体、地铁隧道而言，穿江隧道施工空间更小，地质勘探精度降低，难以发现地层中埋藏浅的有害气体，在江面上进行插管预前减压与排气作业难度大，无法采用常规的应对有害气体地层的施工方法。在受限空间作业，有害气体极易在开挖仓顶部聚集，影响掌子面稳定，从而引发爆燃事故。本发明的提出可对上述问题得到满意的解决，消减有害气体给盾构施工带来的危害。

技术实现要素：

本发明所要解决的技术问题是提出一种能有效消减越江隧道施工过程中有害气体聚集带来的安全隐患，降低施工难度，工作过程简单高效且安全性高，费用成本低的施工技术。

为了解决上述技术问题，本发明提出的一种大直径泥水盾构机开挖仓有害气体处理方法及其装置，其特征在于：当开挖仓液位传感器监测到开挖仓液位下降存在有害气体时，利用盾构机原有的空压机系统通过进气管路给气垫仓增压，将开挖仓内的有害气体通过排气管路排出。具体结构包括：进气管路、进气阀门a、进气阀门b、进气冲刷管路、进气冲刷阀门、进气溢流阀、进气压力表、进气调速阀、进气有害气体传感器、排气管路、排气阀门a、排气阀门b、排气阀门c、排气冲刷管路、排气冲刷阀门、泥浆缓冲罐、液位镜、泥浆排放阀门、排气溢流阀、排气压力表、排气调速阀、排气有害气体传感器。从盾构机所述的开挖仓顶部引出排气管路，将所述的排气管路接入一直延伸至隧道外部的抽排管道，从盾构机所述的气垫仓顶部引出进气管路，将所述的进气管路接入盾构机空压机系统。当盾构机开挖仓液位传感器监测到开挖仓液位下降时，证明开挖仓有有害气体聚集，盾构机停止工作。盾构机空压机系统通过所述的进气管路给盾构机气垫仓增压，将有害气体通过排气管路排出。

所述的排气管路中布置有泥浆缓冲罐，用于暂时存储开挖仓流出的泥浆，所述的泥浆缓冲罐中安装有液位镜，泥浆伴随有害气体通入排气管路，并进入泥浆缓冲罐中，可在液位镜中观察到泥浆储量，打开泥浆排放阀门将泥浆排出。

所述的排气管路接入排气冲刷管路，所述的进气管路接入进气冲刷管路，用于冲刷管路中堆积的泥浆防止阻塞。

所述的排气管路中布置有排气溢流阀、排气压力表、排气调速阀、排气有害气体传感器，所述的排气溢流阀用于稳定排气管路及开挖仓内压力，所述的排气压力表用于观测排气管路内的压力值，所述的排气调速阀用于调节排气管路中气体流速，防止流速过快有害气体摩擦引起爆燃，所述的排气有害气体传感器用于监测排气管路中有害气体是否完全清除，所述的进气管路中布置有进气溢流阀、进气压力表、进气调速阀、进气有害气体传感器，所述的进气溢流阀用于稳定进气管路及气垫仓内压力，所述的进气压力表用于观测进气管路内的压力值，所述的进气调速阀用于调节进气管路中气体流速，所述的进气有害气体传感器用于监测进气管路中是否有害气体倒灌。

本发明有益效果如下：

1)节约成本：现有泥水平衡盾构机越江隧道施工方法中有害气体消减排放技术对施工人员及施工相关技术要求很高，而本发明直接通过盾构机空压系统清除有害气体，避免另外装备负压真空泵，降低费用。

2)提高安全度：现有越江隧道施工有害气体消减排放技术不能及时清除开挖仓聚集的有害气体，本发明可以避免开挖仓有害气体聚集带来的各种隐患风险。

3)降低施工难度：本发明可以避免越江施工过程中有害气体在开挖仓聚集对施工带来的不便。

4)节省工时：本发明仅需花费一定时间对开挖仓有害气体清除，能在较短时间恢复工作，不会对施工造成重大影响。

附图说明

图1为大直径泥水盾构机开挖仓有害气体处理装置示意图。

图中：1-开挖仓，2-气垫仓，3-进气管路，4-进气阀门a，5-进气冲刷管路，6-进气冲刷阀门，7-进气阀门b，8-进气溢流阀，9-进气压力表，10-进气调速阀，11-进气有害气体传感器，12-排气管路，13-排气阀门a，14-排气冲刷管路，15-排气冲刷阀门，16-排气阀门b，17-泥浆排放阀门，18-泥浆缓冲罐，19-液位镜，20-排气阀门c，21-排气压力表，22-排气调速阀，23-排气有害气体传感器，24-排气溢流阀。

具体实施方式

下面结合图对本发明做进一步说明

参见图1，大直径泥水盾构机开挖仓有害气体处理方法及其装置，包括进气管路(3)、进气阀门a(4)、进气阀门b(7)、进气冲刷管路(5)、进气冲刷阀门(6)、进气溢流阀(8)、进气压力表(9)、进气调速阀(10)、进气有害气体传感器(11)、排气管路(12)、排气阀门a(13)、排气阀门b(16)、排气阀门c(20)、排气冲刷管路(14)、排气冲刷阀门(15)、泥浆缓冲罐(18)、液位镜(19)、泥浆排放阀门(17)、排气溢流阀(24)、排气压力表(21)、排气调速阀(22)、排气有害气体传感器(23)。

排气管路(12)中布置有泥浆缓冲罐(18)，用于暂时存储开挖仓(1)流出的泥浆，泥浆缓冲罐(18)中安装有液位镜(19)，用于监测泥浆缓冲罐(18)中泥浆的储量情况。

排气管路(12)接入排气冲刷管路(14)，所述的进气管路(3)接入进气冲刷管路(5)，用于冲刷管中堆积的泥浆防止阻塞。

排气管路(12)中布置有排气溢流阀(24)、排气压力表(21)、排气调速阀(22)、排气有害气体传感器(23)，排气溢流阀(24)用于稳定排气管路(12)及开挖仓(1)内压力，排气压力表(21)用于观测排气管路(12)内的压力值，排气调速阀(22)用于调节排气管路(12)中气体流速，防止流速过快有害气体摩擦引起爆燃，排气有害气体传感器(23)用于监测排气管路(12)中有害气体是否完全清除，进气管路(3)中布置有进气溢流阀(8)、进气压力表(9)、进气调速阀(10)、进气有害气体传感器(11)，进气溢流阀(8)用于稳定进气管路(3)及气垫仓(2)内压力，进气压力表(9)用于观测进气管路(3)内的压力值，进气调速阀(10)用于调节进气管路(3)中气体流速，进气有害气体传感器(11)用于监测进气管路(3)中是否有害气体倒灌。

如图1所示，大直径泥水盾构机开挖仓有害气体处理装置布置方式为：

从盾构机开挖仓(1)顶部引出排气管路，排气管路上依次布置有排气阀门a(13)、排气冲刷管路(14)、排气阀门b(16)、泥浆缓冲罐(18)、排气阀门c(20)、排气溢流阀(24)、排气压力表(21)、排气调速阀(22)、排气有害气体传感器(23)，排气冲刷管路(14)上布置有排气冲刷阀门(15)，泥浆缓冲罐(18)下布置有泥浆排放阀门(17)，将排气管路(12)接入一直延伸至隧道外部的抽排管道。从盾构机气垫仓(2)顶部引出进气管路(3)，进气管路上依次布置有进气阀门a(4)、进气冲刷管路(5)、进气阀门b(7)、进气溢流阀(8)、进气压力表(9)、进气调速阀(10)、进气有害气体传感器(11)，进气冲刷管路(5)上布置有进气冲刷阀门(6)，将进气管路(3)接入盾构机空压机系统。

大直径泥水盾构机开挖仓有害气体处理方法为：

当盾构机开挖仓液位传感器监测到开挖仓(1)液位下降时，监测到开挖仓(1)存在有害气体聚集，盾构机停止工作。打开进气阀门a(4)、进气阀门b(7)、排气阀门a(13)、排气阀门b(16)、排气阀门c(20)，关闭进气冲刷阀门(6)、排气冲刷阀门(15)、泥浆排放阀门(17)，盾构机空压机系统通过进气管路(3)给盾构机气垫仓(2)增压，将有害气体通过排气管路(12)排出。泥浆伴随有害气体通入排气管路(12)，并进入泥浆缓冲罐(18)中，可在液位镜(19)中观察到泥浆储量，打开泥浆排放阀门(17)将泥浆排出。有害气体清楚完毕后，打开进气冲刷阀门(6)、进气阀门a(4)，关闭进气阀门b(7)，进气冲刷管路(5)通入水冲刷进气管路(3)，打开排气冲刷阀门(15)、排气阀门a(13)、排气阀门b(16)，关闭排气阀门c(20)，排气冲刷管路(14)通入水冲刷排气管路(12)及泥浆缓冲罐(18)，防止泥浆凝固阻塞。

最后应说明的是：以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。凡在本发明的内容和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。