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逃生管道

       超高分子量聚乙烯隧道逃生管道為 公路隧道施工逃生應(yīng)急救援提供了極為安全可靠的保障；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)超過 一般管道。*門采用新材料（超高分子量聚乙烯）對(duì)公路 隧道施工應(yīng)急救援通道進(jìn)行了設(shè)計(jì)。 同時(shí)，超高分子量聚乙烯隧道的結(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。 zui后，通過對(duì)超高分子量聚乙烯和鋼管進(jìn)行抗沖擊性對(duì)比試驗(yàn)，驗(yàn)證了超高分子量聚乙烯應(yīng)用于公路隧道施工應(yīng)急救援的可靠性。

      我公司生產(chǎn)的新型逃生管道規(guī)格為φ800×30mm，每節(jié)長度3米，每米重量69公斤（φ820*10mm鋼管每米重量200公斤）。

隧道逃生管道優(yōu)異性 

1、重量輕、同規(guī)格下重量僅為鋼管重量的1/8，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，為公路隧道施工逃生應(yīng)急救援提供了安全可靠的保障。

3、管道環(huán)剛度高、耐壓性好、不易變形，在隧道施工中發(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、耐磨損、抗老化，可長時(shí)間重復(fù)使用。

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)的美國*專家阿爾文·R·蒂利對(duì)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，如圖2所示。

 
      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zui小直徑為585mm。 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(duì)施工的影響較大，故取超高分子量聚乙烯管道的外徑為800mm。

新型隧道逃生管道薄厚徑設(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。 
       根據(jù)Hertxz接觸力學(xué)理論，采用Thornton假設(shè)，設(shè)材料具有理想彈塑性，則兩接觸物體之間的接觸壓力，在能量分析的基礎(chǔ)上，圓管受到側(cè)向沖擊時(shí)局部凹陷值△與側(cè)向載荷 P之間的關(guān)系，則可推出圓管受到側(cè)向沖擊時(shí)局部凹陷值，為圓管材料的屈服應(yīng)力；Ｈ為圓管的厚；Ｄ為圓管的直徑。 
       隧道（分子量約為250萬），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極限值H為7m和5m,將塊石自由釋放，分別對(duì)隧道逃生管和鋼管進(jìn)行沖擊，此時(shí)可根據(jù)能量守恒定律計(jì)算出巖塊下落速度，分別為v1=11.7m/s和v1=9.9m/s。 取不同圓管壁厚H進(jìn)行計(jì)算，不同壁厚尺寸的圓管沖擊變形值得計(jì)算結(jié)果如表1 所示。

    從表1中可以看出，隨著圓管壁厚的增加，塊石下落引起的圓管凹陷變形值越來越小。當(dāng)塊石下落高度ｈ＝7ｍ時(shí)、壁厚Ｈ＝24mm時(shí)，隧道逃生管的凹陷變形值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)，隧道逃生管變形凹陷后，管內(nèi)的通行 空間為588mm，滿足人體工程學(xué)要求，人能安全通過應(yīng)急通道。當(dāng)壁厚較小時(shí)，變形值增大，可能不安全%當(dāng)壁厚更大時(shí)，盡管安全性增加，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)中取隧道逃生管壁厚為24mm是適宜的。 

隧道逃生管道的幾種連接方式

抱箍連接

二級(jí)開挖用135°轉(zhuǎn)接彎頭

對(duì)夾式金屬連接件

鏈條鏈接

隧道逃生管道工程案例

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中交第二公路工程局有限公司----貴州銅仁銅懷高速項(xiàng)目部

隧道逃生管應(yīng)用：

①所用管材采用φ800mm的，管節(jié)長度為3m，壁厚30mm，管節(jié)間可采用直徑大于直徑的套管連接，每端連接1m,采用橡膠圈或木楔臨時(shí)固定。為保證管道承受坍塌體的壓力，對(duì)采用的材質(zhì)管材，必須確保其承壓能力和連接頭的牢固，并經(jīng)試驗(yàn)室具體試驗(yàn)后，方可用于隧道中。

②施工現(xiàn)場應(yīng)根據(jù)隧道圍巖、掘進(jìn)開挖方式等情況備足管道和連接材料，除整節(jié)管道外，應(yīng)同時(shí)備足1米、2米、3米短節(jié)管道、轉(zhuǎn)接接頭。

③經(jīng)加工使用，結(jié)合材質(zhì)及現(xiàn)場實(shí)際情況分別進(jìn)行加工，連接簡單、牢固、緊密可靠，且在地面做好臨時(shí)固定措施，施工時(shí)管口可加臨時(shí)封蓋，并易于打開和封閉。

④采用φ800mm的承插，設(shè)置起點(diǎn)為施作好的二襯端頭處，距二襯端頭距離不得大于5米，從襯砌工作面布置至距離開挖面20m以內(nèi)的適當(dāng)位置，沿著初期支護(hù)的一側(cè)向掌子面鋪設(shè)，管內(nèi)預(yù)留工作繩，方便逃生、搶險(xiǎn)、聯(lián)絡(luò)和傳輸各種物品，承插縱向連接可采用鏈條等措施，防止坍塌時(shí)將超高分子量聚乙烯管道沖脫。

⑤超在二襯臺(tái)車移動(dòng)就位過程中，臨時(shí)拆移時(shí)應(yīng)逐節(jié)拆除，嚴(yán)禁一次拆除到位，以隨時(shí)確保的效用。

⑥在經(jīng)過掘進(jìn)臺(tái)階時(shí)，應(yīng)按順延臺(tái)階布置，安裝135°轉(zhuǎn)接接頭順延，其管道架空高度和長度以不影響施工并便于開啟逃生窗口為宜。

⑦應(yīng)平整、干燥、順暢，不得作應(yīng)急逃生以外用途。

結(jié)論 
    *采用隧道逃生管對(duì)隧道施工應(yīng)急救援通道進(jìn)行了設(shè)計(jì)。 同時(shí)，隧道逃生管的結(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。 zui后，通過對(duì)隧道逃生管和鋼管進(jìn)行抗沖擊性對(duì)比試驗(yàn)，驗(yàn)證了隧道逃生管應(yīng)用于公路隧道施工應(yīng)急救援的可靠性。