[发明专利]一种大直径泥水盾构机开挖仓有害气体实时检测装置

说明书

本发明公开了一种大直径泥水盾构机开挖仓有害气体实时检测装置，属于隧道施工领域，目的在于公开一种能够安全、准确检测开挖仓有害气体聚集的实时检测装置，根据有害气体在开挖仓聚集时所引起的气压升高、液位降低，通过液位变化和大气压强的变化来检测有害气体在开挖仓的聚集。该有害气体实时检测装置包括液位检测装置和温度传感器两部分，液位检测装置由防爆压差传感器、和防爆压力传感器两部分组成，液位检测装置得到开挖仓内的气体状态参数气体压力和液位高度，温度传感器得到气体温度，通过所得的开挖仓气体初始状态参数和实时状态参数，最终输出有害气体的物质的量及其浓度。本发明解决了泥水盾构机掘进过程中开挖仓有害气体实时检测问题，提高了安全性、和准确性。

技术领域

本发明涉及隧道施工技术领域。

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，在掘进过程中，开挖仓内泥水压力略高于外部，泥浆将会始终在刀盘周边土体内形成渗透带，提前将原状土内的空隙水、气排除出一定范围，但实际开挖过程中多因素纠缠，如不能完全实现预期状态，开挖时释放出的气体将在开挖仓顶部聚集，特别是在越江隧道工程中，掘进过程中遭遇有害气体，主要成分为沼气，有害气体会快速、大量聚集在开挖仓顶部，会引起开挖仓气压增高，液位降低。根据气垫平衡式泥水盾构的原理，开挖仓顶部不能有大范围气体聚集。目前工程上的方法是：周期性检查开挖仓是否有气体聚集，若有，则采取放气措施，此时，若不采取特别措施，有害气体将会进入隧道内部。

原有的周期性检查的方法不能实时检测有害气体在开挖仓的聚集，有害气体可能会进入隧道内部，造成隧道工程中的安全隐患。

发明内容

为了弥补现有技术送料装置的缺陷，本发明提供一种大直径泥水盾构机开挖仓有害气体实时检测装置。可以有效解决上述问题，实时准确的检测有害气体的聚集，同时能够检测出进入开挖仓的有害气体含量，有效消除隧道施工过程的安全隐患。相比于传统周期性检查的方法更实时、高效、安全。

一种大直径泥水盾构机开挖仓有害气体实时检测装置，包括液位检测装置、温度传感器和控制室，所述液位检测装置包括防爆压力传感器、多个压力测量元件和防爆压差传感器，所述压力测量元件分别设置在开挖仓的顶部和底部，所述压力测量元件通过采集电路连接所述防爆压差传感器，所述防爆压力传感器固定在开挖层内侧壁，所述温度传感器设置于开挖仓顶部测量开挖仓内气体温度，所述防爆压力传感器、防爆压差传感器和温度传感器的信号输出端通过数字通讯电路连接所述控制室的信号输入端。

进一步，为了提高安全性，所述防爆压差传感器、防爆压力传感器或温度传感器采用压力腔全一体化不锈钢结构，外层采用激光焊接双层密封，信号线全密封。

进一步，所述防爆压力传感器安装于开挖仓内侧壁，设置于开挖仓上部液位液面上方位置。

进一步，所述压力测量元件分别设置在开挖仓底部和顶部，分别得到液体压力和大气压力P，通过压力传输通路将所得液体压力引入传感器正压腔，大气压力P引入负压腔，得到压力差ΔP，通过ΔP＝ρ*g*H可以得到实时变化的液位高度H₁。

进一步，为了提高检测精度，设置有两组以上的压力测量元件和压力传输通路，以及两个以上的防爆压差传感器，取大气压强平均值P和液位高度平均值H₁。

进一步，所述液位检测装置分别测量开挖仓内初始的液位高度H₀、有害气体进入开挖仓后的实时液位高度H₁、初始气体压力P₀、和有害气体进入开挖仓后的气体压力P₁；所述温度传感器测量开挖仓内气体温度，包括初始气体温度T₀，实时气体温度T₁。