隧道逃生管道采用Φ800*30高分子管材,該隧道逃生管道重量輕、拆裝和搬運(yùn)方便;管道韌性好、抗沖擊強(qiáng)度高,管道環(huán)剛度高、耐壓性好、不易變形,能常期反復(fù)使用。為隧道施工逃生應(yīng)急救援提供了為可靠的保障;
新型隧道逃生管道材料重量輕、拆裝和搬運(yùn)方便;管道韌性好、抗沖擊強(qiáng)度高,管道環(huán)剛度高、耐壓性好、不易變形,能常期反復(fù)使用。受到強(qiáng)外力沖擊時(shí)瞬間變形,吸收大量沖擊能量,然后迅速恢復(fù)原來形狀,為隧道施工逃生應(yīng)急救援提供了為可靠的保障。交通部門對超高分子聚乙隧道烯逃生管道在隧道施工應(yīng)急救援通道進(jìn)行了論證。 隧道逃生管道結(jié)構(gòu)尺寸符合人體工程學(xué)原理, 通過對隧道逃生管道和鋼管進(jìn)行抗沖擊性對比試驗(yàn),驗(yàn)證了隧道逃生管道應(yīng)用于隧道施工應(yīng)急救援的可靠性。
隧道逃生管道優(yōu)異性
隧道逃生管道具有優(yōu)異的綜合性能,主要有以下幾點(diǎn):
1、重量輕、僅為鋼管重量的1/3左右,拆裝和搬運(yùn)方便。
2、管道韌性好、抗沖擊強(qiáng)度高,受到強(qiáng)外力沖擊時(shí)瞬間變形,吸收大量沖擊能量,然后迅速恢復(fù)原來形狀,為隧道施工逃生應(yīng)急救援提供了為可靠的保障。
3、管道環(huán)剛度高、耐壓性好、不易變形,在公路隧道施工中發(fā)生坍塌時(shí),承壓能力和抗環(huán)境破壞能力遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過一般管道。
4、安裝方便,隧道救生管采用管箍連接拆裝方便。
5、可重復(fù)使用,由于逃生管道采用超高分子量聚乙烯材料,該材料具有很好的抗老化性能、脆化性能慢,所以其管道理論壽命在100年以上。
隧道逃生管道結(jié)構(gòu)尺寸設(shè)計(jì)
根據(jù)應(yīng)用人體測量學(xué)的先驅(qū)美國專家阿爾文·R·蒂利對人體測量學(xué)的研究成果可知,人在爬行移動(dòng)時(shí),較舒適的情況下爬行高度為800mm, 因此,公路隧道施工新型應(yīng)急救援通道的內(nèi)徑必須≥800mm,才能保證人體的正常通過。 同時(shí),考慮到公路隧道施工現(xiàn)場的實(shí)際情況,應(yīng)急救援通道的外徑不宜過大,否則對施工的影響較大,故取超高分子量聚乙烯管道的外徑為800mm。
隧道逃生管道壁厚的設(shè)計(jì)
薄壁圓管在受到隧道頂部大能量塊石側(cè)向沖擊的過程中,結(jié)構(gòu)下半部分的整體彎曲變形較小,變形以沖擊點(diǎn)局部凹陷為主。隧道逃生管道,規(guī)格為Φ800*30其主要參數(shù)取值為:屈服強(qiáng)度σ1=3.7GPa,彈性模量:E1=700MPa;泊松比ν1=0.42; 密度:ρ1=950kg/m3 。沖擊試件為塊狀花崗巖,初步選定巖塊直徑為0.67m,巖體參數(shù)取值為:彈性模量 E2=40GPa, 泊松比ν2=0.2 ,密度ρ2=2500kg/m3。 巖塊重量 W=400kg。
取隧道中心及邊頂部到圓管頂部的高度的限值H為7m和5m,將塊石自由釋放,分別對隧道逃生管道和鋼管進(jìn)行沖擊,隧道逃生管道的凹陷變形值Δ=0.048m,約為圓管直徑的8%;當(dāng)下落高度h=5m時(shí)、壁厚H=24mm時(shí),凹陷變形值 Δ=0.038m,變形值更小。此時(shí),隧道逃生管道變形凹陷后,管內(nèi)的通行空間為740mm,滿足人體工程學(xué)要求,人能通過應(yīng)急通道。當(dāng)壁厚較小時(shí),變形值增大,可能不,當(dāng)壁厚更大時(shí),盡管性增加,但管材重量也隨之增加,致使成本上升,搬運(yùn)困難。 因此,設(shè)計(jì)中取隧道逃生管道壁厚為30mm是適宜的。



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高分子隧道逃生管道道
1.材料重量輕
拆裝和搬運(yùn)方便,在隧道狹小空間可無需機(jī)械設(shè)備幫助下進(jìn)行移動(dòng)。
2.高分子隧道逃生管道道材料重量輕拆裝和搬運(yùn)方便;管道韌性好、抗沖擊強(qiáng)度高,受到強(qiáng)外力沖擊時(shí)瞬間變形,吸收大量沖擊能量,然后迅速恢復(fù)原來形狀,為公路隧道施工逃生應(yīng)急救援提供了為可靠的保障;管道環(huán)剛度高、耐壓性好、不易變形,在公路隧道施工中發(fā)生坍塌時(shí),承壓能力和抗環(huán)境破壞能力遠(yuǎn)遠(yuǎn)過一般管道。
高分子隧道逃生管道,為公路隧道施工逃生應(yīng)急救援提供了為可靠的保障。交通部門采用新材料(高分子量聚乙烯)對公路 隧道施工應(yīng)急救援通道進(jìn)行了設(shè)計(jì)。
高分子隧道逃生管道道與鋼管的可靠性驗(yàn)證
通過將尺寸規(guī)格相近的高分子隧道逃生管道道與鋼管分別進(jìn)行抗沖擊試驗(yàn),論證高管應(yīng)用于公路隧道坍塌逃生應(yīng)急救援的可行性。
試驗(yàn)材料
1、Q235螺旋縫埋弧焊鋼管,規(guī)格為Φ620×10。 屈服強(qiáng)度σ1=215GPa,彈性模量彈性模量E1=210MPa;泊松比ν1=0.25。
2、高分子隧道逃生管道道(分子量約為250萬),規(guī)格為Φ800×30 , 屈服強(qiáng)度σ1=3.7GPa,彈性模量E1=700MPa;泊松比ν1=0.42。
試驗(yàn)要求及方法
采用尺寸規(guī)格相近的鋼管與高分子隧道逃生管道道從距圓管頂部的高度H為10m的地方將重物自由釋放,進(jìn)行沖擊對比試驗(yàn),驗(yàn)證高分子隧道逃生管道道的可靠性。
1、沖擊試件為塊狀花崗巖,初步選定巖塊直徑 為0.67m。巖體參數(shù)取值為:彈性模量E=40MPa;泊松比:ν1=0.2;%密度ρ1=2500kg/m3 ;巖塊重 W=400kg。
2、圓管墊層為平整放置的砂袋,墊層厚250mm,寬800mm。
用于隧道施工逃生的薄壁圓管自由放置于平整墊層上,當(dāng)受到落石沖擊荷載作用時(shí),圓管底部主要受墊層豎向和橫向摩擦約束作用。沖擊試件離圓管頂部距離主要取決于隧道斷 面的開挖高度,本實(shí)驗(yàn)取隧道中心頂部到圓管頂部 的高度的限值 H為10m,將塊石自由釋放,分別對高分子隧道逃生管道道和鋼管進(jìn)行沖擊。實(shí)驗(yàn)結(jié)果高分子隧道逃生管道道受到?jīng)_擊后,石塊被彈出,管道幾乎沒有受到損傷,耐沖擊性能良好;鋼管在受到?jīng)_擊后,管道被砸扁,發(fā)生 性形變。
高分子隧道逃生管道道
從圖1中可以看出,在公路隧道施工事故中,坍塌事故占54%,為主要事故形態(tài),是公路隧道施工的頭號公敵,其高發(fā)性和高危險(xiǎn)性嚴(yán)重威脅著工程,甚至給 與人民的生命財(cái)產(chǎn)造成重大損失 。
因此,對公路隧道施工坍塌應(yīng)急救援技術(shù)進(jìn)行研究,將能有效減少公路隧道施工坍塌事故的人員傷亡和財(cái)產(chǎn)損失,逃生管道對提高公路隧道建設(shè)的性具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。 然而,現(xiàn)行公路隧道施工中所用的坍塌逃生應(yīng)急救援通道為鋼管,質(zhì)量大,較為笨重,拆裝和搬運(yùn)不便,使用效率不高。同時(shí),在公路隧道逃生應(yīng)急救援管道的選取方面,管道需要具備高抗沖擊性、高耐壓性以及高耐磨性等優(yōu)良性能。
高分子隧道逃生管道道結(jié)構(gòu)尺寸設(shè)計(jì):
根據(jù)應(yīng)用人體測量學(xué)的先驅(qū)美國專家阿爾文·R·蒂利對人體測量學(xué)的研究成果可知,人在爬行移動(dòng)時(shí),較舒適的情況下爬行高度為800mm,爬行長度為1520mm。
阿爾文·R·蒂利指出,在全身進(jìn)入式上下通行的圓形洞口底部出入口爬行通過時(shí),圓管的小直徑為800mm。 因此,公路隧道施工新型應(yīng)急救援通道的內(nèi)徑必須≥585mm,才能保證人體的正常 通過。
同時(shí),考慮到公路隧道施工現(xiàn)場的實(shí)際情況,應(yīng)急救援通道的外徑不宜過大,否則對施工的影響較大,故取高分子量聚乙烯管道的外徑為800mm。
本公司生產(chǎn)的高分子隧道逃生管道道,隧道內(nèi)逃生管道結(jié)構(gòu)尺寸符合人體工程學(xué)原理,結(jié)構(gòu) 簡單,拆裝方便。對于提高公路隧道施工的性起到了重要作用,保障了施工人員的,歡迎廣大施工企業(yè)前來廠區(qū)參觀考察。
參與隧道逃生管道研究單位:
中交四航局云桂鐵路項(xiàng)目部
中鐵隧道局云桂鐵路項(xiàng)目部
中鐵十局云桂鐵路項(xiàng)目部
中鐵十二局滬昆鐵路項(xiàng)目部
中鐵十九局云桂項(xiàng)目部



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