隧道气囊充气装置以及隧道气囊的充气方法.pdf

本发明提供一种隧道气囊充气装置及隧道气囊充气方法，隧道气囊充气装置包括三通连接器、第一连接管、第二连接管、气体生成装置和加压装置，三通连接器包括第一接口、第二接口和第三接口，第一接口与隧道气囊的充气口相连接，第二接口通过第一连接管与气体生成装置相连接，第三接口通过第二连接管与加压装置相连接，该隧道气囊的充气口、该第二接口以及该第三接口处依次设有第一阀门、第二阀门以及第三阀门，气体生成装置包括外壳、出气口、配气阀、并列设置且与出气口相通的多个气体生成单元，每一个气体生成单元内置有气体发生剂且设有用于激发气体发生剂的点火器。本发明所提供的隧道气囊充气装置及隧道气囊的充气方法可解决隧道气囊充气速度缓慢等的问题。

1.  一种隧道气囊充气装置，其特征在于，包括三通连接器、第一连接管、第二连接管、气体生成装置以及加压装置，该三通连接器包括第一接口、第二接口以及第三接口，该第一接口与隧道气囊的充气口相连接，该第二接口通过该第一连接管与该气体生成装置相连接，该第三接口通过该第二连接管与该加压装置相连接，该隧道气囊的充气口、该第二接口以及该第三接口处依次设有第一阀门、第二阀门以及第三阀门，该气体生成装置包括外壳、出气口、配气阀、并列设置且与该出气口相通的多个气体生成单元，每一个气体生成单元内置有气体发生剂且设有用于激发该气体发生剂的点火器。

2.  根据权利要求1所述的隧道气囊充气装置，其特征在于，该气体发生剂为叠氮化钠。

3.  根据权利要求1所述的隧道气囊充气装置，其特征在于，该气压传感器位于该充气口与该第一阀门之间。

4.  根据权利要求1所述的隧道气囊充气装置，其特征在于，该三通连接器为“Y”形三通连接器。

5.  根据权利要求1所述的隧道气囊充气装置，其特征在于，该加压装置由伺服电机提供动力，该伺服电机的运行状态由该气压传感器控制。

6.  根据权利要求1所述的隧道气囊充气装置，其特征在于，该加压装置为鼓风机。

7.  一种利用如权利要求1所述的隧道气囊充气装置的隧道气囊的充气方法，其特征在于，包括以下步骤：
对隧道进行预处理，将隧道气囊和隧道气囊充气装置运输就位；
依次连接隧道气囊、三通连接器、第一连接管以及气体生成装置；
开启第一阀门、第二阀门以及配气阀，关闭第三阀门；
启动气体生成装置，通过各个气体生成单元上的点火器激活各个气体生成单元内的气体发生剂，由该气体生成装置为该隧道气囊充气；
将加压装置通过第二连接管与该三通连接器相连接；
关闭气体生成装置，关闭第二阀门，开启第三阀门；
启动加压装置，由该加压装置为该隧道气囊充气。

8.  根据权利要求7所述的隧道气囊的充气方法，其特征在于，通过各个气体生成单元上的点火器激活各个气体生成单元内的气体发生剂，包括：
各个气体生成单元上的点火器按照预设的时间间隔而依次激发相应的各该气体生成单元内的气体发生剂。

隧道气囊充气装置以及隧道气囊的充气方法
技术领域
本发明涉及隧道密封技术，特别涉及一种隧道气囊充气装置以及隧道气囊的充气方法。
背景技术
近年来，我国城市轨道交通发展极为迅速，其中部分轨道交通线路以地下运行为主，目前建造隧道的施工方法主要为盾构法，该施工方法将盾构机械在地下推进以形成隧道，并通过盾构机械外壳和管片支承周围岩石防止发生坍塌。该施工方法具有机械化程度高、建造出的隧道质量好以及对周边环境影响小等优点。
在利用盾构法形成隧道的施工过程中，往往会遇到一些问题，如在施工过程中由于土层或土体的变形和应力场的改变或者由于施工机械的挤压、搅动、振动而引起既有地铁隧道结构的受力失衡，使隧道结构发生局部形变，一旦形变程度超过隧道结构的承载能力，将导致隧道结构的破坏，目前，在隧道变形的初始阶段，采用隧道抗变形应急支撑气囊装置支撑隧道，控制变形的发展保证隧道安全。再如，在利用盾构法形成隧道的施工过程中一旦遭受到由于暴雨引发的洪水的侵袭或者由于隧道管片受到自然或人为的暴力破坏而引发地下水土大量侵入隧道时，为了避免局部隧道的险情扩散，目前采用隧道隔离封堵气囊装置，来解决隧道建设过程中可能发生的洪水或地下水土侵入。
然而，无论是隧道抗变形应急支撑气囊装置还是隧道隔离封堵气囊装置的气囊主要利用充气泵进行充气，其充气速度较为缓慢并且不稳定，这延缓了气囊装置发挥作用的时间，增加了险情进一步恶化的可能性。
发明内容
本发明的目的包括提供一种隧道气囊充气装置以及隧道气囊的充气方法，以解决现有技术中隧道气囊充气速度缓慢的问题。
本发明在一方面提供一种隧道气囊充气装置，包括三通连接器、第一连接管、第二连接管、气体生成装置以及加压装置，该三通连接器包括第一接口、第二接口以及第三接口，该第一接口与隧道气囊的充气口相连接，该第二接口通过该第一连接管与该气体生成装置相连接，该第三接口通过该第二连接管与该加压装置相连接，该隧道气囊的充气口、该第二接口以及该第三接口处依次设有第一阀门、第二阀门以及第三阀门，该气体生成装置包括外壳、出气口、配气阀、并列设置且与该出气口相通的多个气体生成单元，每一个气体生成单元内置有气体发生剂且设有用于激发该气体发生剂的点火器。
本发明隧道气囊充气装置的进一步改进在于，该气体发生剂为叠氮化钠。
本发明隧道气囊充气装置的进一步改进在于，该气压传感器位于该充气口与该第一阀门之间。
本发明隧道气囊充气装置的进一步改进在于，该三通连接器为“Y”形三通连接器。
本发明隧道气囊充气装置的进一步改进在于，该加压装置由伺服电机 提供动力，该伺服电机的运行状态由该气压传感器控制。
本发明隧道气囊充气装置的进一步改进在于，该加压装置为鼓风机。
本发明在另一方面提供一种利用隧道气囊充气装置的隧道气囊的充气方法，包括以下步骤：
对隧道进行预处理，将隧道气囊和隧道气囊充气装置运输就位；
依次连接隧道气囊、三通连接器、第一连接管以及气体生成装置；
开启第一阀门、第二阀门以及配气阀，关闭第三阀门；
启动气体生成装置，通过各个气体生成单元上的点火器激活各个气体生成单元内的气体发生剂，由该气体生成装置为该隧道气囊充气；
将加压装置通过第二连接管与该三通连接器相连接；
关闭气体生成装置，关闭第二阀门，开启第三阀门；
启动加压装置，由该加压装置为该隧道气囊充气。
本发明隧道气囊的充气方法的进一步改进在于，通过各个气体生成单元上的点火器激活各个气体生成单元内的气体发生剂，包括：各个气体生成单元上的点火器按照预设的时间间隔而依次激发相应的各该气体生成单元内的气体发生剂。
本发明所提供的隧道气囊充气装置以及隧道气囊的充气方法，在隧道的施工过程中遇到突发事件需要封闭或者支撑隧道时，先由气体生成装置对隧道气囊进行快速充气再通过加压装置对隧道气囊进行压力补充和维持，并且由于该气体生成装置将气体发生剂平均分为若干份并依次激发，该加压装置的加压程度由气压传感器控制，保证了隧道气囊内部压力的稳 定，解决了现有技术中隧道气囊充气速度缓慢等的问题。
上述说明仅是本发明技术方案的概述，为了能够更清楚了解本发明的技术手段，而可依照说明书的内容予以实施，并且为了让本发明的上述和其他目的、特征和优点能够更明显易懂，以下特举较佳实施例，并配合附图，详细说明如下。
附图说明
图1为本发明的实施例所提供一种隧道气囊充气装置的结构示意图。
图2为图1所示的隧道气囊充气装置的气体生成装置的结构示意图。
图3为本发明实施例所提供的一种隧道气囊的充气方法的流程示意图。
具体实施方式
为更进一步阐述本发明为达成预定发明目的所采取的技术手段及功效，以下结合附图及较佳实施例，对依据本发明提出的隧道气囊充气装置以及隧道气囊的充气方法其具体实施方式、方法、步骤、结构、特征及功效，详细说明如下。
有关本发明的前述及其他技术内容、特点及功效，在以下配合参考图式的较佳实施例详细说明中将可清楚的呈现。通过具体实施方式的说明，当可对本发明为达成预定目的所采取的技术手段及功效得以更加深入且具体的了解，然而所附图仅是提供参考与说明之用，并非用来对本发明加以限制。
请参考图1，图1为本发明的实施例所提供一种隧道气囊充气装置的结构示意图。如图1所示，该隧道气囊充气装置10与隧道气囊11相连接， 该隧道气囊充气装置10包括气压传感器(未标示)、三通连接器100、第一连接管101、第二连接管102、气体生成装置103以及加压装置104，该隧道气囊11的底部设置有充气口110，该三通连接器100包括第一接口1000、第二接口1001以及第三接口1002，该第一接口1000与该充气口110相连接，该第二接口1001通过该第一连接管101与该气体生成装置103相连接，该第三接口1002通过该第二连接管102与该加压装置104相连接，另外，该隧道气囊11的充气口110、该第二接口1001以及该第三接口1002处依次设置有第一阀门1003、第二阀门1004以及第三阀门1005。该气压传感器设置在该隧道气囊11的充气口110与该第一阀门1003之间，以测得该隧道气囊11内的气压。优选地，该三通连接器100为“Y”形三通连接器。
其中，该加压装置104由伺服电机提供动力，并且该伺服电机的运行状态由该气压传感器进行控制，在该隧道气囊充气装置10工作之前，将该隧道气囊11内部的额定气压输出到该气压传感器中，当该气压传感器测得该隧道气囊11内部的气压小于该隧道气囊11的额定气压时，该气压传感器向该伺服电机提供一个电信号，使该伺服电机的转速加快，以提高加压装置104向该隧道气囊11加压的速率。当该气压传感器测得该隧道气囊11内的气压大于该隧道气囊11内部的额定气压时，该气压传感器向该伺服电机提供另一个电信号，使该伺服电机的转速降低，以减小加压装置104向该隧道气囊11加压的速率，保证该隧道气囊11内的气压稳定。优选地，该加压装置104为鼓风机。
请参考图2，图2为图1所示的隧道气囊充气装置的气体生成装置的结构示意图。如图2所示，该气体生成装置103包括外壳1035、出气口1030、 配气阀1031、多个并列排列的气体生成单元1032以及多个与该气体生成单元对应的点火器1033。其中，该每个气体生成单元1032内放置有等量的气体发生剂1034。
当气体生成装置103启动时，与第一个气体生成单元1032相对应的点火器1033首先激发该气体生成单元1032内的气体发生剂1034，所产生的的气体经由该配器阀1031、该出气口1030，由该第一连接管101和该三通连接器100进入到该隧道气囊11中，一断时间后，与第二个气体生成单元1032相对应的点火器1033激发该气体生成单元1032内的气体发生剂1034，该点火器1033以相同时间间隔依次激发与其对应的气体生成单元1032内的气体发生剂1034。该时间间隔、气体生成单元1032的数量以及每个气体生成单元1032内的气体发生剂1034的重量由具体试验确定。优选地，该气体发生剂1034为叠氮化钠。
由于本发明实施例提供的隧道气囊充气装置10的气体生成装置103将气体发生剂1034平均分为若干份并依次激发，在减少了隧道气囊11的充气时间的同时，避免了由于大量气体发生剂1034同时激发在短时间内产生大量气体而对隧道气囊11产生较大的冲击带来风险的问题，并且由于加压装置104对隧道气囊11的持续补压，保证了隧道气囊11内部压力的稳定。
请参考图3，图3为本发明实施例所提供的一种隧道气囊的充气方法的流程示意图。如图3所示，该隧道气囊的充气方法包括以下步骤：
步骤S1，对隧道进行预处理，将隧道气囊和隧道气囊充气装置运输就位；
在本步骤中，清理掉隧道中使用隧道气囊处的碎石和杂物，并且将隧 道气囊和隧道气囊充气装置运输到指定位置处。
步骤S2，依次连接隧道气囊、三通连接器、第一连接管以及气体生成装置；
在本步骤中，将该隧道气囊的充气口与该三通连接器的第一接口相连接，该三通连接器的第二接口通过该第一连接管与该气体生成装置相连接并检测连接后的管路是否连接正常，确认该隧道气囊的膨胀空间内的杂物已清理完毕。
步骤S3，开启第一阀门、第二阀门以及配气阀，关闭第三阀门；
在本步骤中，将该气体生成装置的配气阀、该三通连接器的第一阀门以及第二阀门打开，关闭该三通连接器的第三阀门并启动该气体生成装置。
步骤S4，启动气体生成装置；
步骤S5，将加压装置通过第二连接管与该三通连接器相连接；
在本步骤中，当气体生成装置将隧道气囊充气到一定程度后，将该三通连接器的第三接口通过该第二连接管与该加压装置相连接。
步骤S6，关闭气体生成装置，关闭第二阀门，开启第三阀门；
在本步骤中，将该气体生成装置和该三通连接器的第二阀关闭，开启该三通连接器的第三阀门。
步骤S7，并启动加压装置。
在本步骤中，启动该加压装置，对该隧道气囊进行持续加压。
本实施例采用两阶段的充气方法对隧道气囊进行充气，第一阶段(步骤S1～步骤S4)，采用气体生成装置进行充气，将隧道气囊的内部压力迅速提升至某个压力值P0，第二阶段(步骤S5～步骤S7)采用加压装置将隧道气 囊内的部压力由P0提升至设计压力Pi。
需要说明的是，为了节省时间，在完成步骤S4后等待充气的第一阶段完成的过程中可以同时进行加压装置的安装和步骤S5。
综上所述，本发明实施例提供的隧道气囊充气装置以及隧道气囊的充气方法，在隧道的施工过程中遇到突发事件需要封闭或者支撑隧道时，先由气体生成装置对隧道气囊进行快速充气再通过加压装置对隧道气囊进行压力补充和维持，并且由于该气体生成装置将气体发生剂平均分为若干份并依次激发，该加压装置的加压程度由气压传感器控制，保证了隧道气囊内部压力的稳定，解决了现有技术中隧道气囊充气速度缓慢等的问题。
以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制，虽然本发明已以较佳实施例揭露如上，然而并非用以限定本发明,任何熟悉本专业的技术人员，在不脱离本发明技术方案范围内，当可利用上述揭示的技术内容作出些许更动或修饰为等同变化的等效实施例，但凡是未脱离本发明技术方案内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明技术方案的范围内。