技术摘要：
本发明公开了一种高寒地区暗挖地铁车站通风保温系统及施工方法包括风管组件、加热管道、温度传感器、固定组件、密封组件和轴流式通风机；风管组件包括主干管道、支干管道和连接管道，主干管道和支干管道通过连接管道连通，主干管道、支干管道、连接管道之间通过密封组  全部
背景技术：
地铁暗挖车站在高寒地区冬季施工时，因外界环境温度低，压入新鲜空气使车站 内的施工环境温度迅速降低，低温造成的施工影响较为显著，直接影响到施工安全、质量及 进度。其中，高寒地区指海拔高且冻土常年不化的地区或高纬度严寒气候地区，多为季节性 冻土，同时选择在冬季进行的施工。车站通风需求与车站内的保温需求相互矛盾，温度的降 低对地铁暗挖车站的混凝土及喷射混凝土的施工质量有很大的影响。具体的，地铁暗挖车 站施工环境温度的主要来源是围岩地热、施工机械设备放热、照明设备散热、混凝土水化热 放热以及施工作业人员人体散热，外界温度在常温状态下，机械通风有利于调节车站内的 施工环境温度，对降低施工作业环境温度是有利的。然而在高寒地区，当外界温度达到0℃ 以下时，送入车站内的新鲜空气会很快导致车站内施工环境温度的降低，使原本车站内就 不高的温度维持在冬期施工环境温度5℃以上难度相当大，需要考虑向车站内送入暖风方 可确保混凝土和喷射混凝土工程的正常进行。 现有技术中，针对长大或特长大山岭隧道施工的通风排烟研究较多，普遍采用环 境升温方法，主要有以下三种：第一、锅炉供暖空气加热技术，其原理是利用锅炉升温提供 热源(蒸汽或热水)，厂家购置SRL型或SRZ空气加热器(原理同暖气片供暖)，为隧道内区域 环境空气供暖升温；第二、暖风机供暖技术，热媒采用饱和蒸汽或电热，为隧道内区域环境 空气供暖升温；第三、通风空气加热技术，利用轴流式通风机和对送入隧道内的冷风进行加 热的通风加热管，达到进洞空气加热的目的，目前，针对高寒地区暗挖地铁车站施工通风排 烟的研究还没有相关报道，本发明尚属首次。 例如中国专利公开号为CN105134278B的发明专利公开了一种高海拔高寒地区隧 道通风升温系统及通风升温施工方法，其通风升温系统包括轴流式通风机、风管和对送入 隧道内的冷风进行加热的通风加热管；通风加热管安装在风管上且其包括圆形加热管、出 风口和进风口，圆形加热管包括外钢管、内钢管和安装在内钢管内的通风加热装置；其通风 升温施工方法包括步骤：一、轴流式通风机安装；二、隧道开挖及升温通风施工：隧道开挖施 工过程中，采用轴流式通风机进行压入式通风，并采用通风加热管对通过轴流式通风机送 入的冷风进行加热。该发明设计合理、施工方便且使用效果好，能解决现有隧道环境升温方 法存在的易被碰撞影响隧道施工、供暖效果较差、不能满足低温环境下的供暖需求等问题。 再例如中国专利公开号为CN205277471U的实用新型专利公开了一种高原高寒隧 道施工通风系统，针对目前在高寒高海拔隧道的冻害和空气稀薄的恶劣环境下施工所遇到 的问题，该实用新型公开了一种适用于高原高寒隧道施工的通风系统，该高原高寒隧道施 工通风系统，包括设置于隧道内或外的风机，该系统的风机连接有通风管路，该通风管路的 通风口设置于隧道内，该通风管路的长度与隧道的长度匹配，该系统还包括与制热装置和 6 CN 111608713 A 说　明　书 2/11 页 对施工隧道内增加氧气含量与通风管路连接的增氧通风系统。该高原高寒隧道施工通风系 统结构简单，易于操作，能够制热效果和制氧效果同时安装在一个通风系统上，便于施工单 位应对不同环境进行调节，为施工单位在高原高寒等恶劣隧道环境施工条件下提供便利。 现有技术中至少存在以下问题： 现有技术中，上述三种隧道环境升温技术及相应设备均不同程度地存在缺陷和不 足，其中前两种类升温方法只能对洞内局部区域进行升温，不能满足低温环境下大面积的 供暖需求，并且在洞内狭小空间里设备易被碰撞影响施工；第三种升温方法采用锅炉房洞 外提供热源，污染较大，配置人员多，因热能输送距离过大，过程散热损失大，隧道掘进深度 较大后掌子面施工区域供暖效果较差。 针对现暗挖地铁车站施工环境条件差，空气质量无法保证，对施工作业人员身体 健康影响较大的问题，尚未提出有效的解决方案。
技术实现要素：
本发明的目的在于提供一种高寒地区暗挖地铁车站通风保温系统及施工方法。 所述高寒地区暗挖地铁车站通风保温系统包括风管组件、加热管道、温度传感器、 固定组件、密封组件和轴流式通风机；风管组件包括主干管道、支干管道和连接管道，主干 管道和支干管道通过连接管道连通，主干管道、支干管道、连接管道之间通过密封组件密 封，主干管道、支干管道、连接管道均通过固定组件与洞室安装固定，轴流式通风机与主干 管道的进风端连通，加热管道设于主干管道上，温度传感器设于洞室的侧壁上，温度传感器 与加热管道电性连接，当洞室内温度低于设定值时，自动启动加热管道对冷空气进行加热， 经加热管道加热后的热空气依次经主干管道、连接管道、支干管道送至洞室内。 进一步地，主干管道由若干个主干风管组成，若干个主干风管中任意相邻的两个 主干风管通过密封组件连接固定，若干个主干风管中每个主干风管通过固定组件与洞室安 装固定，加热管道设于若干个主干风管中；支干管道由若干个支干风管组成，若干个支干风 管中任意相邻的两个支干风管通过密封组件连接固定，若干个支干风管中每个支干风管通 过固定组件与洞室安装固定；连接管道为L型，连接管道的中部圆弧形过渡，连接管道的两 端分别通过密封组件与主干风管、支干风管密封固定。 进一步地，密封组件包括：第一密封件、第二密封件、阶梯凸起、阶梯凹槽、第一卡 槽、第二卡槽、第三密封件和护角；第一密封件上开设有用于卡固密封组件第一端的第一卡 槽，第二密封件上开设有用于卡固密封组件第二端的第二卡槽，第一密封件的右侧设有阶 梯凸起，第二密封件的左侧设有与阶梯凸起相对应的阶梯凹槽，阶梯凸起设于阶梯凹槽中， 第三密封件为匚型结构，第三密封件卡固在第一密封件和第二密封件上，护角卡固在风管 组件的角部。 进一步地，固定组件包括：第一铆钉、第一连接板、连接圆孔、第一固定板、螺纹孔、 螺杆、第二固定板、通孔、第二连接板、方槽、第二铆钉；通过第一铆钉将第一连接板铆固在 洞室顶部，第一连接板上开设有连接圆孔，第一固定板为L型，第一固定板的第一端穿过连 接圆孔与第一连接板固定连接，第一固定板的第二端与风管组件的下端抵贴，第一固定板 的第二端开设有螺纹孔，第二固定板为L型，第二固定板的第二端开设有通孔，螺杆的第一 端卡固在第二固定板上，螺杆的第二端穿过通孔延伸至螺纹孔中，通过第二铆钉将第二连 7 CN 111608713 A 说　明　书 3/11 页 接板铆固在洞室上，第二连接板上开设有方槽，第二固定板的第一端穿过第二方槽活动连 接于第二连接板，第二固定板的第二端与风管组件的下端抵贴，当旋紧螺杆时，第一固定板 与第二固定板的水平距离靠近，以使风管组件与洞室卡固。 进一步地，加热管道包括：加热风管、若干个加热器、保护层、第一保温层、第二保 温层和PLC控制器；加热风管固设于主干管道上，加热风管的两端通过密封组件与主干管道 密封固定，若干个加热器均布在加热风管的外侧表面上，保护层包覆在若干个加热器上，第 一保温层包覆在保护层上，第二保温层包覆在第一保温层上，保护层、第一保温层、第二保 温层上预留有接线口，线缆通过接线口与若干个加热器电性连接，PLC控制器分别与温度传 感器和若干个加热器电性连接。 进一步地，所述高寒地区暗挖地铁车站通风保温系统还包括过滤管道，过滤管道 包括：过滤风管、第一整流罩、第一通风管、鼓风机、第二通风管、第二整流罩、若干个过滤板 和若干个卡固销；过滤风管固设于支干管道上，过滤风管的两端通过密封组件与支干管道 密封固定，第一整流罩的左端与过滤风管的内壁抵贴，第一整流罩的右端与第一通风管的 第一端连通，第一通风管的第二端与鼓风机的第一端连通，鼓风机的第二端与第二通风管 的第一端连通，第二通风管的第二端与第二整流罩左端连接，第二整流罩右端与过滤风管 的内壁抵贴，第一整流罩的左端大于第一整流罩的右端，第二整流罩的左端小于第二整流 罩的右端，位于第二整流罩右侧的过滤风管的内壁上固设有若干个过滤板，若干个过滤板 中的每个过滤板均通过若干个卡固销中的一个卡固销与过滤风管固定，并且若干个过滤板 交错设置于过滤风管的内壁上。 所述高寒地区暗挖地铁车站通风保温施工方法包括如下步骤： 步骤1，加工风管组件，风管组件包括主干管道、支干管道、连接管道； 步骤1.1，采用1.5mm厚的白铁皮加工主干管道，主干管道的断面形状均为矩形，主 干管道的截面尺寸为800mm*1000mm，主干管道的长度为2m； 步骤1.2，采用1.5mm厚的白铁皮加工支干管道，支干管道的断面形状均为矩形，支 干管道的截面尺寸为650mm*400mm，支干管道的长度为2m； 步骤1.3，采用1.5mm厚的白铁皮加工连接管道，连接管道两端的断面形状均为矩 形，连接管道第一端的截面尺寸为800mm*1000mm，用于与主干管道连接，连接管道第二端的 截面尺寸为650mm*400mm，用于与支干管道连接； 步骤2，加工加热管道，用于提高进入风管组件的冷空气的温度； 步骤2.1，采用1.5mm厚的白铁皮加工加热风管，加热风管的断面形状为矩形，加热 风管的截面尺寸为800mm*1000mm，加热风管的长度为3m； 步骤2.2，将若干个加热器均匀粘固在加热风管的外侧表面上，若干个加热器通过 电源线并联； 步骤2.3，将保护层包覆于若干个加热器上，保护层的断面形状为矩形，保护层的 厚度为2mm，保护层与加热风管之间环绕若干个加热器形成散热腔； 步骤2.4，在保护层外侧包覆第一保温层，第一保温层的断面形状为矩形，第一保 温层的厚度为2cm，第一保温层与保护层之间通过矩形抱箍固定； 步骤2.5，在第一保温层外侧包覆第二保温层，第二保温层的断面形状为矩形，第 二保温层的厚度为5cm，第二保温层与第一保温层之间通过矩形抱箍固定； 8 CN 111608713 A 说　明　书 4/11 页 步骤2.6，在保护层、第一保温层、第二保温层上预留电源线的接线口，电源线通过 接线口与若干个加热器电性连接； 步骤3，加工过滤管道，用于对进入风管组件的空气进行过滤，以提供新鲜空气； 步骤3.1，采用1.5mm厚的白铁皮加工过滤风管，过滤风管的断面形状为矩形，过滤 风管的截面尺寸包括650mm*400mm和800mm*1000mm，过滤风管的长度为3m； 步骤3.2，将第一整流罩的左端与过滤风管的内壁抵贴，第一整流罩的右端与第一 通风管的第一端连通，第一通风管的第二端与鼓风机的第一端连通，鼓风机的第二端与第 二通风管的第一端连通，第二通风管的第二端与过滤风管的内壁抵贴； 步骤3.3，在位于第二整流罩右侧的过滤风管的内壁上固设若干个过滤板，通过卡 固销将若干个过滤板与过滤风管固定，且若干个过滤板交错设置于过滤风管上； 步骤4，进入导洞施工通风阶段，在导洞施工阶段为各导洞进行压入式通风； 步骤4.1，在竖井口的井字架上安装固定轴流式通风机，轴流式通风机为压风模 式，井字架由直径 壁厚3mm的钢管焊接而成； 步骤4.2，沿竖井向横通道中架设主干管道，主干管道由若干个主干风管依次连接 组成，采用固定组件将主干风管固定在竖井和横通道的侧壁上，采用密封组件将相邻主干 风管密封连接，弯折处采用连接风管将相邻的两个主干风管连接，将轴流式通风机的出风 口与主干管道进行连接，并采用密封胶带将轴流式通风机的出风口与主干管道的连接位置 密封； 步骤4.3，架设加热管道，在进入支干管道前的主干管道上安装两节加热管道，采 用固定组件将加热管道固定在横通道的侧壁上，采用密封组件将加热管道与相邻的主干风 管密封，在横通道的加热管道位置安装220V的电源接头，在洞室的侧壁上安装温度传感器 测温(图中未示出)，温度传感器与加热管道电性连接； 步骤4.4，架设支干管道，在横通道中的每个导洞内架设支干管道，在每条支干管 道出风口前3m加装过滤管道，每条支干管道均通过连接管道与主干管道连通，当需要进行 暖通风时，通过PLC控制器控制若干个加热器发热，新鲜空气通过加热管道加热后送至每个 导洞的掌子面，污浊空气被压入的新鲜空气流通过横通道、竖井排出； 步骤5，进入站厅层施工通风阶段，在站厅层施工阶段中向站厅层进行压入式通 风； 步骤5.1，拆除导洞施工阶段中的多条支干管道，将主干管道拆除至与站厅层中的 管柱在水平方向上相对齐的位置； 步骤5.2，沿站厅层中的两排管柱纵向各安装一条支干管道，支干管道与主干管道 通过连接管道连接，支干管道由若干个支干风管依次连接组成，采用固定组件将支干风管 固定在管柱上，采用密封组件将相邻支干风管密封； 步骤5.3，在支干管道上安装若干个子轴流式通风机，若干个子轴流式通风机中任 意相邻的两个子轴流式通风机的间隔为15m，位于支干管道进风端的子轴流式通风机的安 装位置与主干管道之间的距离为8-10m，且每台子轴流式通风机均为压风模式； 步骤5.4，在靠近主干管道的子轴流式通风机前3m的支干管道上加装过滤管道，新 鲜空气依次经过加热管道的加热和过滤管道的过滤后通过支干管道上的若干个子轴流式 风机以及支干管道的出风口送入站厅层，污浊空气由站厅层经横通道进入竖井，再通过竖 9 CN 111608713 A 说　明　书 5/11 页 井排出； 步骤6，进入站台层施工通风阶段，在站台层施工阶段中向站台层进行压入式通 风，同时站厅层更改为抽出式通风； 步骤6.1，站厅层施工完成后，拆除站厅层中的支干管道与主干管道之间的连接管 道，以使支干管道与主干管道分离； 步骤6.2，将站厅层中的主干管道向站台层中进行延伸，采用固定组件将主干管道 与站台层的侧壁固定，弯折处采用连接风管连接，主干管道延伸至与站台层中的管柱在水 平方向上相对齐的位置； 步骤6.3，在站台层沿两排管柱纵向各安装一条支干管道，通过连接管道将支干管 道与主干管道连接； 步骤6.4，在支干管道上安装若干个子轴流式通风机，若干个子轴流式通风机中任 意相邻的两个子轴流式通风机的间隔为15m，位于支干管道进风端的子轴流式通风机的安 装位置与主干管道之间的距离为8-10m，且每台子轴流式通风机均为压风模式； 步骤6.5，在竖井口各增加1台轴流式通风机，轴流式通风机的安装位置距离原轴 流式通风机的安装位置不小于15m，将轴流式通风机设置为抽风模式； 步骤6.6，安装用于排烟的主干管道至站厅层，将主干管道与站厅层中的支干管道 采用连接管道和密封组件密封连接，将支干管道上的若干个子轴流式通风机进行改向，由 压风模式调整为抽风模式，新鲜空气由子轴流式通风机送至站台层，站台层中的污浊空气 由竖井进入到站厅层，站厅层中的污浊空气通过站厅层中的用于排烟的支干管道及支干管 道上的子轴流式通风机、主干管道和连接主干管道的轴流式通风机抽排至洞室外，另一次 要路径为非机械抽排，污浊空气分别由站台层、站厅层经两端的横通道进入竖井，再通过竖 井排出洞室外。 步骤7，进入车站出入口施工通风阶段，站台层施工时，同时进行车站出入口施工， 由站厅层向车站出入口的洞室中架设出入口支干管道，在出入口支干管道上安装轴流式通 风机，用于向车站出入口的洞室内压入送风，以使污浊空气沿车站出入口的洞室排至站厅 层。 相对于现有技术，本发明所述的高寒地区暗挖地铁车站通风保温系统具有以下显 著的优越效果： 1、通过在风管组件上设置加热管道，使得在车站内温度低于冬期施工温度时，通 过温度传感器自动控制功能，能够对进入风管组件的冷空气在加热管道处进行自动加热， 保障了车站内各个施工掌子面的施工温度的稳定，提高了施工效果。 2、通过将密封组件设计为凹凸配合的密封形式，使得风管组件内的空气在快速流 动过程中，由于外溢通道曲折、增长，密封组件的密封性能得到了大大的提升，同时在风管 组件的角部设置护角以及匚型结构的第三密封件，进一步的提升了密封组件的密封性能， 进而提高了通风效率。 3、通过在站台层施工以压入式通风为主，站厅层以抽出式通风为主，整个车站形 成了混合式通风，能够使车站内的空气质量达到良好状态。 4、通过固定组件的设置，使得根据不同的风管组件的尺寸，固定组件能够随时进 行调整，适应性强，保障了固定组件的固定效果，进而使风管组件的稳定性提高，不易松脱， 10 CN 111608713 A 说　明　书 6/11 页 使用寿命提高。 5、通过过滤组件的设置，使得进入车站内的空气得到了进一步地过滤，另外，位于 车站内的污浊空气在出现倒灌入风管组件时，通过过滤组件对污浊空气进行过滤，保障了 所述高寒地区暗挖地铁车站通风保温系统的清洁度以及站内施工人员的健康。 6、通过在支干管道上设置若干个子轴流式通风机，进而提高了风管组件与站厅 层、站台层之间的空气交换效率，同时，也便于进行压风模式或抽风模式的切换，使得所述 高寒地区暗挖地铁车站通风保温系统的灵活性、功能性大大提高。 7、本发明运用PTC加热管道、温度传感器自动控制加温系统、空气过滤净化装置和 群洞室复杂的通风排烟系统，有效解决了暗挖车站施工环境条件差，冬季施工气温低、空气 质量差等难题，确保了暗挖车站工程施工质量和施工作业人员身体健康，提高了施工效率， 缩短了施工工期。 附图说明 图1为本发明所述高寒地区暗挖地铁车站通风保温方法的导洞施工通风阶段平面 图； 图2为本发明所述高寒地区暗挖地铁车站通风保温方法的站厅层施工通风阶段平 面图； 图3为本发明所述高寒地区暗挖地铁车站通风保温方法的站台层施工通风阶段时 的站厅层抽出式通风平面布置图； 图4为本发明所述高寒地区暗挖地铁车站通风保温方法的站台层施工通风阶段时 的站台层压入式通风平面布置图； 图5为本发明所述高寒地区暗挖地铁车站通风保温方法的流程图； 图6为本发明所述高寒地区暗挖地铁车站通风保温系统的密封组件的结构示意 图； 图7为本发明所述高寒地区暗挖地铁车站通风保温系统的密封组件的护角的结构 示意图； 图8为本发明所述高寒地区暗挖地铁车站通风保温系统的过滤管道的结构示意 图； 图9为本发明所述高寒地区暗挖地铁车站通风保温系统的固定组件的结构示意 图； 图10为本发明所述高寒地区暗挖地铁车站通风保温系统的加热管道的结构示意 图。 附图标记说明： 1-风管组件、11-主干管道、12-支干管道、13-连接管道；2-加热管道、21-加热风 管、22-加热器、23-保护层、24-第一保温层、25-第二保温层、26-散热腔；3-固定组件、31-第 一铆钉、32-第一连接板、33-第二铆钉、34-第一固定板、35-螺纹孔、36-螺杆、37-第二固定 板、38-通孔、39-第二连接板、310-方槽；4-密封组件、41-第一密封件、42-第二密封件、43- 阶梯凸起、44-阶梯凹槽、45-第一卡槽、46-第二卡槽、47-第三密封件、48-护角、49-第三卡 槽；5-过滤管道、51-过滤风管、52-第一整流罩、53-第一通风管、54-鼓风机、55-第二通风 11 CN 111608713 A 说　明　书 7/11 页 管、56-第二整流罩、57-过滤板、58-卡固销；6-轴流式通风机；7-竖井；8-横通道；9-导洞； 10-管柱；14-站厅层；15-站台层；16-子轴流式通风机；17-车站出入口；18-出入口支干管 道。