通风结构及其施工方法和隧道

技术领域

本发明涉及隧道工程技术领域，特别涉及一种通风结构及其施工方法和隧道。

背景技术

风管为现有隧道的主要输风装置，常悬挂固定于隧道顶部或侧壁，特别是在狭窄的小断面隧道，风管直径较小时沿程风阻大不能满足隧道通风效果；风管较大时常被机械破损导致通风效果不佳或阻碍影响隧道施工；加之受风管材质影响，分管风阻摩擦系数大、漏风率高，进一步降低了隧道施工通风效果。

发明内容

本发明的主要目的是提供一种通风结构及其施工方法和隧道，旨在解决现有技术中隧道通风效果不佳的技术问题。

为实现上述目的，本发明提出一种通风结构，应用于隧道；所述通风结构包括：

隔板，

多个支撑组件，所述隔板的两端分别与对应的所述多个支撑组件连接；

多个预埋组件，所述多个预埋组件预埋设于所述隧道的两个衬砌；所述预埋组件与对应的所述支撑组件连接，以使得所述隔板与所述隧道的拱顶衬砌壁围绕形成通风通道。

可选地，所述预埋组件包括预埋钢板、后锚钢筋和预埋连接螺栓；

所述后锚钢筋与所述预埋钢板连接，所述预埋连接螺栓连接于所述预埋钢板并延伸出所述衬砌。

可选地，所述后锚钢筋预制为直线段和弯钩段，所述直线段的预埋长度不小于15cm，所述弯钩段的长度不小于10cm。

可选地，所述支撑组件包括支架连接板、支架悬挑梁和支架连接梁；

所述支架连接板与所述支架悬挑梁焊接，所述支架连接梁与支架悬挑梁通过焊接或螺纹连接。

可选地，所述支架连接板与所述预埋连接螺栓连接，进而使得所述支撑组件与预埋组件连接；所述支架连接梁在所述隧道的轴向上延伸，使得在所述支架悬挑梁与所述隔板连接的情况下，所述支架连接梁在所述隧道的轴向上与所述隔板相互可抵靠。

可选地，在所述支架悬挑梁和所述支架连接梁分别与所述隔板形成的间隙铺设柔性垫。

可选地，所述隔板将所述隧道分割为所述通风通道和施工通道；所述通风结构还包括密封装置，所述密封装置设置于所述通风通道，以将所述通风通道和所述施工通道不连通。

可选地，所述隔板包括两层不锈钢板和设置于所述两层不锈钢板之间的波纹板。

可选地，第二方面，本发明还一种通风结构的施工方法，用于隧道，所述施工方法包括：

在所述隧道的所述隧道的衬砌内预埋预埋组件；

将所述预埋组件与对应的支撑组件连接；其中，所述支撑组件与隔板连接，而使得所述隔板与所述隧道的拱顶衬砌壁围绕形成通风通道。

可选地，第三方面，本发明还提出一种隧道，所述隧道包括如前所述的通风结构。

本发明的技术方案利用隧道衬砌内预埋预埋组件与支撑组件进行连接，然后隔板与拱部衬砌壁形成通风通道；通过隔板与隧道的自身结构(拱顶衬砌壁)连接形成分离式通风通道，实现新鲜风的送风并有效地隔离污风，极大限度地扩大通风断面、减小风阻、降低传统分管输风的维修频率，显著改善了通风能力。

附图说明

为了更清楚地说明本发明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发明的一些实施例，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示出的结构获得其他的附图。

图1为本发明的隧道的横断面图；

图2为图1中A处的局部放大图；

图3为本发明的隧道的纵断面图；

图4为图3中B处的局部放大图；

图5为本发明的通风结构的相邻隔板的连接示意图。

附图标号说明：

本发明目的的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。

具体实施方式

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的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作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。

需要说明，本发明实施例中所有方向性指示(诸如上、下、左、右、前、后……)仅用于解释在某一特定姿态(如附图所示)下各部件之间的相对位置关系、运动情况等，如果该特定姿态发生改变时，则该方向性指示也相应地随之改变。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“连接”、“固定”等应做广义理解，例如，“固定”可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；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或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

另外，若本发明实施例中有涉及“第一”、“第二”等的描述，则该“第一”、“第二”等的描述仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示其相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。另外，全文中出现的“和/或”的含义，包括三个并列的方案，以“A和/或B”为例，包括A方案、或B方案、或A和B同时满足的方案。另外，各个实施例之间的技术方案可以相互结合，但是必须是以本领域普通技术人员能够实现为基础，当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实现时应当认为这种技术方案的结合不存在，也不在本发明要求的保护范围之内。

隧道通风的目的在于：①向工程内部供给新鲜空气；②排除有害气体、蒸气、粉尘和炮烟等有害物质；③使工程内部空气的温度、相对湿度和流速达到规定标准。可见，隧道的通风效果对于在建隧道工程和既有隧道工程均十分重要。

然而，现有的隧道主要采用风管送风；风管常悬挂固定于隧道顶部或侧壁，特别是在狭窄的小断面隧道，风管直径较小时沿程风阻大不能满足隧道通风效果；风管较大时常被机械破损导致通风效果不佳或阻碍影响隧道施工；加之受风管材质影响，分管风阻摩擦系数大、漏风率高，进一步降低了隧道施工通风效果。

对此，本发明提出一种通风结构，应用于隧道400，所述通风结构包括：

隔板100，

多个支撑组件200，所述隔板100的两端分别与对应的所述多个支撑组件200连接；

多个预埋组件300，所述多个预埋组件300预埋设于所述隧道500的两个衬砌400a；所述预埋组件300与对应的所述支撑组件200连接，以使得所述隔板100与所述隧道400的拱顶衬砌壁400d围绕形成通风通道400c。

本发明的技术方案利用隧道衬砌400a内预埋预埋组件300与支撑组件400进行连接，然后隔板100与拱部衬砌壁400d形成通风通道；通过隔板100与隧道400的自身结构(拱顶衬砌壁400d)连接形成分离式通风通道400c，实现新鲜风的送风并有效地隔离污风，极大限度地扩大通风断面、减小风阻、降低传统分管输风的维修频率，显著改善了通风能力。

需要说明的是，在隧道轴线方向上的同一衬砌高度位置进行支撑组件200的预埋组件300的预埋，支撑组件200的位置距隧道底板或仰拱填充顶面设计标高一致，进而保证隔板100安装的平顺性，减小拐弯半径等对通风阻力影响；必要时，可以按照“两点确定一条直线”方式进行隔板100安装纵向方向的坡度调整。

可选地，所述预埋组件300包括预埋钢板300a、后锚钢筋300b和预埋连接螺栓300c；所述后锚钢筋与所述预埋钢板连接，所述预埋连接螺栓连接于所述预埋钢板并延伸出所述衬砌400a。具体实施过程中，预埋钢板300a尺寸一般为20*20cm至25*25cm，厚度为5-15mm；后锚钢筋300b采用2根～4根

进一步地，优选的，锚固装置的纵向间距取决于隔板100的宽度，一般为一致，轴向间距为1m～3m/处为宜。平曲线为直线的隧道地段其预埋件按照均布设置；曲线地段和缓和曲线地段在相邻搭接处位置的支架预埋连接装置间距按照曲线半径内外侧不等距设置，提前根据偏转计算。

可选地，所述支撑组件200包括支架连接板200a、支架悬挑梁200b和支架连接梁200c；所述支架连接板200a与所述支架悬挑梁200b焊接，所述支架连接梁200c与支架悬挑梁200b通过焊接或螺纹连接。具体实施过程中，支撑组件200包括支架连接板200a、支架悬挑梁200b和支架连接梁200c；支架连接板200a与支架悬挑梁200b主要由焊接进行连接，支架连接梁200c与支架悬挑梁200b通过焊接或螺栓连接均可。

可选地，所述支架连接板200a与所述预埋连接螺栓300c连接，进而使得所述支撑组件200与预埋组件300连接；所述支架连接梁200c在所述隧道的轴向上延伸，使得在所述支架悬挑梁200b与所述隔板100连接的情况下，所述支架连接梁200c在所述隧道的轴向上与所述隔板100相互可抵靠。参照图3至4所示，图3也为图1中的B向视图；支架连接板200a结构尺寸一般与预埋组件300的预埋钢板300b一致；支架悬挑梁200b为便于螺栓连接，通常选取翼缘板较宽的H型钢(也可以是工字钢)，并在上翼缘板位置设置长条形螺栓孔，便于隔板100位置调整、安装；支架连接梁200c主要由工字钢组成，并在隧道的轴向上延伸以能够与隔板100相互可抵靠，而起到支垫隔板100的作用，提高隔板100的承压能力。进一步地，支撑组件200与预埋组件300通过预埋螺栓300c连接，每根预埋连接螺栓300c安装至少2颗螺母(优选为2颗)，实现防松动作用。进一步地，隔板100与支架悬挑梁200b连接采用加长型放松动螺栓，螺杆直径不小于12mm，螺帽处设置垫圈，螺杆端部设置双螺母。

参照图5所示，优选的，隔板100在长边中间位置设置锥形凸出部位，在另一长边设置凹进部位，便于隔板100之间的拼装；隔板100长边凸出或凹进部上下侧设置直径2-3cm半圆空腔；为保证安装密封性，在半圆空腔内和隔板间设置球形凸出状橡胶条100c。

可选地，在所述支架悬挑梁200b和所述支架连接梁200c分别与所述隔板100形成的间隙铺设柔性垫600。具体实施过程中，在所述支架悬挑梁200b和所述支架连接梁200c的面向所述隔板100的一侧铺设柔性垫600，使得隔板100与支撑组件200之间具有软连接，同时还可以起到调整隔板100平顺性的作用。一般情况下，柔性垫600为橡胶板或土工布等柔性支垫材料；一般情况下，柔性垫600的厚度不小于5mm。

可选地，所述隔板100将所述隧道分割为所述通风通道400c和施工通道400b；所述通风结构还包括密封装置500，所述密封装置500设置于所述通风通道400c，以将所述通风通道400c和所述施工通道400b不连通。具体实施过程中，密封装置500包括密封板500a、压条(第一压条、第二压条)、橡胶板(第一橡胶板、第二橡胶板)、锚筋500b和铆钉500d组成，密封板500a为1-2mm厚的钢板(优选为不锈钢)；压条(第一压条、第二压条)为4-5mm扁钢，锚筋为

可选地，所述隔板100包括两层不锈钢板100a和设置于所述两层不锈钢板之间的波纹板100b。具体实施过程中，隔板100可以是平面结构，也可以是带一定拱度弧面结构。隔板100由波纹板100b和不锈钢板100a加工而成，隔板100a中部为波纹板100b，为主要承力结构；波纹板100b壁厚一般为2-6mm，波幅一般为5-15cm；为降低风阻摩擦系数，并在波纹板100b外表面安装不锈钢板100a形成光滑面，厚度一般为1-3mm；无论是波纹板100b还是不锈钢板100a的厚度主要取决于受波幅、振动频率以及隔板上是否设置人行通道或安装风机设备等影响。

可选地，为保证预埋组件300、支撑组件200、隔板100和混凝土(衬砌)的等的耐久性，其材料应进行渗锌或镀锌处理。

本发明的一个优选的实施过程为：在隧道衬砌内预埋预埋组件，并将预埋组件与支撑组件进行连接，然后分块安装隔板，并与支撑组件连接，使得隔板与拱部衬砌壁形成通风通道，最后利用密封装置实现隔板的密闭性，进而保证通风效果。

基于以上技术方案，本发明解决的技术问主要是：一是通过隔板与隧道自身结构连接形成分离式进风通道和排风通道，实现新鲜风、污风的隔离，极大限度地扩大通风断面、减小风阻、降低传统分管输风的维修频率；二是利用单元式隔板，实现了隔板工厂化生产，加快了运输、组装速度，以及便于维护、更换；三是利用金属光面隔板，减小了隔板重量，提高了循环利用率，降低了施工成本，减少了自然资源的攫取和浪费。

基于以上技术方案，与现有技术相比，本发明的有益效果：

1)本技术方案通过设置装配式、可循环式通风隔板结构，更大限度地利用了隧道拱部空间，大幅提升了通风断面，实现了长距离的隧道通风换气效果；

2)本发明降低了安装难度，加快了安装速度，避免了现浇隔板对施工进度的影响，降低了传统风管通风维护工作量；

3)本发明实现了循环安装，在隧道施工通风完成后可迅速拆除后利用到下一隧道施工通风，提高了使用效率。

本发明还提出一种通风结构的施工方法，用于隧道；所述施工方法包括：

在所述隧道的所述隧道500的衬砌400a内预埋预埋组件300；

将所述预埋组件300与对应的支撑组件200连接；其中，所述支撑组件200与隔板100连接，而使得所述隔板100与所述隧道400的拱顶衬砌壁400d围绕形成通风通道400c。

该施工方法能够用于施工如前所述的通风结构。

本发明还提出一种隧道，该隧道包括通风结构，该通风结构的具体结构参照上述实施例，由于隧道采用了上述所有实施例的全部技术方案，因此至少具有上述实施例的技术方案所带来的所有有益效果，在此不再一一赘述。

以上所述仅为本发明的可选实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是在本发明的发明构思下，利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构变换，或直接/间接运用在其他相关的技术领域均包括在本发明的专利保护范围内。