一种隧道坍塌后安全可靠的快速救援装置及救援
本发明涉及土体开挖以及隧道掘进等土木工程地下研究的技术领域，具体涉及一种隧道坍塌后安全可靠的快速救援装置及救援方法，能够在隧道施工中发生坍塌后，安全可靠且能够快速救援。
背景技术：
现如今，人们为了更好地利用地下空间，有效保护地面上的生态坏境，正在大力发展地下空间技术，深入地面以下开发利用空间资源，建造地下房屋和地下构筑物，其中就包括公路隧道，水下隧道，地下铁道，管廊和地下过街通道等各种地下建筑。因为施工原因，设计原因，以及地质情况复杂等种种影响，造成的隧道坍塌成为人们日益关注的重要问题，例如因地层结构不良，雨水冲刷或修筑上的缺陷等引起隧道的项部突然坍塌造成人员伤亡，财产损失的例子频繁发生。地下坍塌关乎着工程施工人员的性命和施工中的公共财产，所以这个问题得解决至关重要。
目前用来救援被困施工人员的方法存在缺陷如下：
(1)普通救援采用人工开挖，或者调用一些如挖掘机等大型机械，在人工和此类机械下开挖耗时较长，同时大型机械的开挖则需要良好的工作环境，很多时候受限太多，不能进行救援作业，导致被困人员生命受到威胁
(2)一般救援在挖掘逃生通道以后，会进行临时支护，支护手段单一，很有可能造成二次坍塌，不能够安全可靠的保障救援人员的生命安全，同时在救援之后，很多支护结构需要拆除，这样耗费了大量的人力，财力。
(3)在救援之前需要进行大量的探查设计，制定确实可行的救援方案，同时施工也有一定的难度，这无疑之间就加大了救援的时间，严重影响到了被困人员的生命安全。
(4)在隧道坍塌后进行救援时，怎样合理有效的快速运输伤者，也成为了一个问题，经常因为环境限制，难以运送伤者脱离被困地点。
因此，从实际出发，研制一种快速且经济有效的到达施工人员被埋地点进行救援的装置和方法刻不容缓。
技术实现要素：
为解决上述技术问题，本发明设计了一种隧道坍塌后安全可靠的快速救援装置及救援方法，本发明利用内置带式输送机与雷达生命探测仪的顶管机、内置带式输送机与照明装置的钢顶管和千斤顶组成一个救援装置，利用顶管机的快速掘进进行救援，缩短救援时间，为被困人员的生命安全获得最大保障，同时利用内部的生命探测仪更好地判断被困人员位置与被困人员的距离，保证救援安全有效；顶入环形钢管是为了形成安全可靠的救援通道，不会造成二次坍塌，同时钢管内部照明装置更好地为救援提供了便利条件，钢管能够循环利用，节省救援花费；顶管机与钢管内部的带式传送机能够快速且安全的运送伤者，为伤者获救保证最大的可能性。
为实现上述目的，本发明采用了以下技术方案：
一种隧道坍塌后安全可靠的快速救援装置，包括内置带式输送机的顶管机1、雷达生命探测仪2、内置照明装置的钢顶管3及千斤顶4，其中:
内置带式输送机的顶管机1，包括旋转挖掘系统1-2、主顶液压推进系统1-3、泥土输送系统1-4和带式输送机1-1，主顶液压推进系统1-3推进旋转挖掘系统1-2在隧道内掘进，旋转挖掘系统1-2中的机头设置一道向顶管机内开的舱门1-5，舱门1-5正对顶管机内置的带式输送机1-1，便于运输伤者；泥土输送系统1-4连接旋转挖掘系统1-2，将旋转挖掘系统1-2掘进过程中挖掘的土方输送至隧道外部；
雷达生命探测仪2,设置于内置带式输送机的顶管机1的旋转挖掘系统1-2的后端，并连接到设置于内置带式输送机的顶管机1内部空间的救援操作室，使用时在救援操作室打开雷达生命探测仪2开关，基于人体运动在雷达回波上产生的时域多普勒效应来进行探测，探测坍塌废墟内有无生命体存在以及生命体的具体位置信息。雷达生命探测仪2保证了在顶管过程中能够判断前方被困人员生命迹象，同时能够判断距离被困人员的位置，及时到达被困人员附近。
内置照明装置的钢顶管3，通过前端设置的管靴3-2安装在内置带式输送机的顶管机1后端，内置带式输送机的顶管机1内置的带式输送机1-1延伸至内置照明装置的钢顶管3内；内置照明装置的钢顶管3被千斤顶4随内置带式输送机的顶管机1掘进顶进隧道中，钢顶管3可在本工程结束后继续在其他隧道坍塌救援中继续使用，达到循环利用的目的；
千斤顶4位于内置照明装置的钢顶管3的后侧，将内置照明装置的钢顶管3顶进隧道安装于内置带式输送机的顶管机1的后端。
进一步地，所述的雷达生命探测仪2采用现有的超宽谱雷达生命探测仪,超宽谱雷达生命探测仪是一种综合了微功率超宽带雷达技术与生物医学工程技术研制而成的高科技救生设备，充分利用纳秒级电磁波脉冲的频谱宽、穿透性强、分辨力高、抗干扰性好、功耗低等特性。
进一步地，所述的内置照明装置的钢顶管3包括若干段钢管和钢管底座3-3，若干段钢管组装成钢顶管救援通道，钢管内壁上安装有照明灯3-1，钢管底座3-3用于钢管组装前的定位，钢管吊放于钢管底座3-3上。
一种隧道坍塌后安全可靠的快速救援方法，其特征在于，隧道坍塌后，快速开挖工作井6，在工作井6中安装内置带式输送机的顶管机1和雷达生命探测仪2、内置照明装置的钢顶管3、千斤顶4，然后进行开挖救援，具体步骤如下：
(1)开挖工作井
在隧道坍塌附近土质良好的地带，开挖能够放置隧道坍塌后安全可靠的快速救援装置和工人工作的工作井6；
(2)安装救援装置
在工作井6中，先建造混凝土墙5，为千斤顶4工作提供支撑，然后安装千斤顶4设备，千斤顶4架放于内置照明装置的钢顶管3的钢顶管底座3-3后端，内置照明装置的钢顶管3前端放置内置带式输送机的顶管机1；
(3)掘进救援
启动内置带式输送机的顶管机1和雷达生命探测仪2，内置带式输送机的顶管机1开始在工作井中顶进，通过旋转挖掘系统1-2切割开挖面，实时利用雷达生命探测仪2检测被困人员的位置，以便及时到达救援位置，顶进的同时，利用泥土输送系统1-4及时排出泥浆；千斤顶4的推动吊放于钢管底座3-3上的内壁上安装有照明灯3-1的钢管进入隧道并安装于内置带式输送机的顶管机1后端；
(4)构建救援通道
当内置带式输送机的顶管机1开挖出隧道后，内置照明装置的钢顶管3第一段钢管被千斤顶4沿隧道顶进至内置带式输送机的顶管机1后端，且通过管靴3-2安装在内置带式输送机的顶管机1后端；然后将千斤顶4拖回起始位置，吊装第二段钢管于空出位置的钢管底座3-3上，再用千斤顶4将第二段钢管顶进隧道并安装于第一段钢管后端，重复以上步骤，打开钢管内壁上的照明灯3-1，直至顶穿塌方体形成形成安全可靠的救援通道；
(5)救援
到达救援位置，找到被困人员，将内置带式输送机的顶管机1的机头处舱1-5门打开，对被困人员实施救援，将被困人员抬到担架上，启动带式输送机1-1，将被困人员沿着带式输送机1-1由内置带式输送机的顶管机1和内置照明装置的钢顶管3组成的救援通道安全快速的运出。
本发明与现有技术相比的有益效果是：
1、利用内置带式输送机的顶管机能够快速进行开挖，缩短救援时间，极大程度上保证被困人员的生命安全；
2、通过雷达生命探测仪快速探测生命体存在以及生命体的具体位置信息，保证了在内置带式输送机的顶管机掘进过程中能够判断前方被困人员生命迹象同时能够判断距离被困人员的位置，及时到达被困人员附近，且保证顶管机不会掘进过程中距离被困人员过近，威胁其生命安全；
3、内置照明装置的钢顶管采用若干段钢管组成，千斤顶将钢管依次顶入安装在内置带式输送机的顶管机后端构建的救援通道坚固可靠，不会造成二次坍塌，这样既保证了被困人员能够在短时间内被救出，同时也保证了救援人员的安全，地表建筑物也不会发生沉降破坏，且钢管可以反复利用，大大节省了救援花费，给被困人员大大提高了生存率；
4、内置带式输送机的顶管机的内置带式输送机能够将伤者快速、安全的运出隧道，进一步缩短救援时间，为被困人员的生命安全获得最大保障；
综上所述，本发明适于在地下隧道工程中推广使用。
附图说明
为了更清楚地说明本申请实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请中记载的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是本发明实施例1中隧道坍塌后安全可靠的快速救援装置的结构示意图；
图2是图1中顶管机结构示意图；
图3是图1中钢顶管的主视图；
图4是图1中钢顶管的右视图；
图5是本发明实施例1中隧道坍塌后安全可靠的快速救援方法的工作状态示意图；
图中：1、内置带式输送机的顶管机，1-1、带式输送机，1-2、旋转挖掘系统，1-3、主顶液压推进系统，1-4、泥土输送系统，1-5、舱门，2、雷达生命探测仪，3、内置照明装置的钢顶管,3-1、照明灯，3-2、管靴，3-3、钢管底座，4、千斤顶，5、混凝土墙，6、工作井，7、泥浆池。
具体实施方式
需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。以下对至少一个示例性实施例的描述实际上仅仅是说明性的，决不作为对本发明及其应用或使用的任何限制。基于本发明中的实施例，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，都属于本发明保护的范围。
需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本发明的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。
除非另外具体说明，否则在这些实施例中阐述的部件和步骤的相对布置、数字表达式和数值不限制本发明的范围。同时，应当清楚，为了便于描述，附图中所示出的各个部分的尺寸并不是按照实际的比例关系绘制的。对于相关领域普通技术人员己知的技术、方法和设备可能不作详细讨论，但在适当情况下，所述技术、方法和设备应当被视为授权说明书的一部分。在这里示出和讨论的所有示例中，任向具体值应被解释为仅仅是示例性的，而不是作为限制。因此，示例性实施例的其它示例可以具有不同的值。应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步讨论。
在本发明的描述中，需要理解的是，方位词如“前、后、上、下、左、右”、“横向、竖向、垂直、水平”和“顶、底”等所指示的方位或位置关系通常是基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，在未作相反说明的情况下，这些方位词并不指示和暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位或者以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明保护范围的限制：方位词“内、外”是指相对于各部件本身的轮廓的内外。
为了便于描述，在这里可以使用空间相对术语，如“在……之上”、“在……上方”、“在……上表面”、“上面的”等，用来描述如在图中所示的一个器件或特征与其他器件或特征的空间位置关系。应当理解的是，空间相对术语旨在包含除了器件在图中所描述的方位之外的在使用或操作中的不同方位。例如，如果附图中的器件被倒置，则描述为“在其他器件或构造上方”或“在其他器件或构造之上”的器件之后将被定位为“在其他器件或构造下方”或“在其位器件或构造之下”。因而，示例性术语“在……上方”可以包括“在……上方”和“在……下方”两种方位。该器件也可以其他不同方式定位(旋转90度或处于其他方位)，并且对这里所使用的空间相对描述作出相应解释。
此外，需要说明的是，使用“第一”、“第二”等词语来限定零部件，仅仅是为了便于对相应零部件进行区别，如没有另行声明，上述词语并没有特殊含义，因此不能理解为对本发明保护范围的限制。
实施例1
如图1所示，一种隧道坍塌后安全可靠的快速救援装置，包括内置带式输送机的顶管机1、雷达生命探测仪2、内置照明装置的钢顶管3及千斤顶4,其中:
如图2所示，内置带式输送机的顶管机1，包括旋转挖掘系统1-2、主顶液压推进系统1-3、泥土输送系统1-4和带式输送机1-1，主顶液压推进系统1-3推进旋转挖掘系统1-2在隧道内掘进，旋转挖掘系统1-2中的机头设置一道向顶管机内开的舱门1-5，舱门1-5正对顶管机内置的带式输送机1-1，便于运输伤者；泥土输送系统1-4连接旋转挖掘系统1-2，将旋转挖掘系统1-2掘进过程中挖掘的土方输送至隧道外部；
如图1所示，雷达生命探测仪2,设置于内置带式输送机的顶管机1的旋转挖掘系统1-2的后端，并连接到设置于内置带式输送机的顶管机1内部空间的救援操作室，所述的雷达生命探测仪2采用超宽谱雷达生命探测仪,超宽谱雷达生命探测仪是一种综合了微功率超宽带雷达技术与生物医学工程技术研制而成的高科技救生设备，充分利用纳秒级电磁波脉冲的频谱宽、穿透性强、分辨力高、抗干扰性好、功耗低等特性。使用时在救援操作室打开雷达生命探测仪2的开关，基于人体运动在雷达回波上产生的时域多普勒效应来进行探测，分析判断废墟内有无生命体存在以及生命体的具体位置信息。雷达生命探测仪2保证了在顶管过程中能够判断前方被困人员生命迹象，同时能够判断距离被困人员的位置，及时到达被困人员附近。
如图3和图4所示，内置照明装置的钢顶管3，通过前端设置的管靴3-2安装在内置带式输送机的顶管机1后端，包括若干段钢管和钢管底座3-3，钢管吊放于钢管底座3-3上，钢管内壁身上安装有照明灯3-1；内置带式输送机的顶管机1内置的带式输送机1-1延伸至内置照明装置的钢顶管3内；内置照明装置的钢顶管3被千斤顶4随内置带式输送机的顶管机1掘进顶进隧道中，钢顶管3可在本工程结束后继续在其他隧道坍塌救援中继续使用，达到循环利用的目的。
如图1所示，千斤顶4位于内置照明装置的钢顶管3的后侧，借助工作井中的建造的混凝土墙提供的反作用力，推动内置照明装置的钢顶管3进入隧道安装于内置带式输送机的顶管机1后端。
如图5所示，一种隧道坍塌后安全可靠的快速救援方法，隧道坍塌后，快速开挖工作井6，在工作井6中安装内置带式输送机的顶管机1和雷达生命探测仪2、内置照明装置的钢顶管3、千斤顶4，然后进行开挖救援，具体操作步骤如下：
(1)开挖工作井
在隧道坍塌附近土质良好的地带，开挖能够放置隧道坍塌后安全可靠的快速救援装置和工人工作的工作井6；
(2)安装救援装置
在工作井6中，先建造混凝土墙5，为千斤顶4工作提供支撑，然后安装千斤顶4设备，千斤顶4架放于内置照明装置的钢顶管3的钢顶管底座3-3后端，内置照明装置的钢顶管3前端放置内置带式输送机的顶管机1；
(3)掘进救援
启动内置带式输送机的顶管机1和雷达生命探测仪2，内置带式输送机的顶管机1开始在工作井中顶进，通过旋转挖掘系统1-2切割开挖面，实时利用雷达生命探测仪2检测被困人员的位置，以便及时到达救援位置，顶进的同时，利用泥土输送系统1-4及时排出泥浆至外部的泥浆池7中；千斤顶4的推动吊放于钢管底座3-3上的内壁身上安装有照明灯3-1的钢管进入隧道并安装于内置带式输送机的顶管机1后端；
(4)构建救援通道
当内置带式输送机的顶管机1开挖出隧道后，内置照明装置的钢顶管3第一段钢管被千斤顶4沿隧道顶进至内置带式输送机的顶管机1后端，且通过管靴3-2安装在内置带式输送机的顶管机1后端；然后将千斤顶4拖回起始位置，吊装第二段钢管于空出位置的钢管底座3-3上，再用千斤顶4将第二段钢管顶进隧道并安装于第一段钢管后端，重复以上步骤，打开钢管内壁上的照明灯3-1，直至顶穿塌方体形成形成安全可靠的救援通道；
(5)救援
到达救援位置，找到被困人员，将内置带式输送机的顶管机1的机头处舱1-5门打开，对被困人员实施救援，将被困人员抬到担架上，启动带式输送机1-1，将被困人员沿着带式输送机1-1由内置带式输送机的顶管机1和内置照明装置的钢顶管3组成的救援通道安全快速的运出，及时安排救治。
最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。