绵阳市超高分子量聚乙烯隧道逃生管道应用

绵阳市超高分子量聚乙烯隧道逃生管道应用

针对公路隧道施工坍塌事故多发的情况，首次采用新材料（超高分子量聚乙烯材料）对公路隧道施工应急救援通道进行了设计研究。结合人体工程学原理，根据Hertz接触力学理论，采用Thonroton假设，对逃生管道的结构尺寸进行了优化，并对管道的连接方式进行了设计。后，通过抗冲击性试验，对逃生管道用于公路隧道施工应急救援的可靠性进行了验证。试验结果表明，超高分子量聚乙烯管道结构尺寸合理，安全可靠，可应用于公路隧道施工应急救援

隧道逃生超高分子量聚乙烯管道（分子量约为250万），规格为Φ634*24其主要参数取值为：屈服强度σ1=3.7GPa，弹性模量：E1=700MPa；泊松比ν1=0.42；?密度：ρ1=950kg/m3 。

取隧道中心及边顶部到圆管顶部的高度的极限值H为7m和5m,将块石自由释放，分别对隧道逃生超高分子量聚乙烯管道和钢管进行冲击，此时可根据能量守恒定律计算出岩块下落速度，分别为v1=11.7m/s和v1=9.9m/s。?取不同圆管壁厚H进行计算随着圆管壁厚的增加，块石下落引起的圆管凹陷变形值越来越小。当块石下落高度ｈ＝7ｍ时、壁厚Ｈ＝24mm时，隧道逃生超高分子量聚乙烯管道的凹陷变形值Δ＝0.048m，约为圆?管直径的8%；当下落高度h＝5ｍ时、壁厚Ｈ＝24mm时，凹陷变形值?Δ＝0.038m，变形值更小。此时，隧道逃生超高分子量聚乙烯管道变形凹陷后，管内的通行?空间为588mm，满足人体工程学要求，人能安全通过应急通道。当壁厚较小时，变形值增大，可能不安全%当壁厚更大时，尽管安全性增加，但管材重量?也随之增加，致使成本上升，搬运困难。?因此，设计中取隧道逃生超高分子量聚乙烯管道壁厚为24mm是适宜的。

隧道逃生管道应用：

 1、超高分子量聚乙烯逃生管道所用管材采用φ800mm的超高分子量聚乙烯管道，管节长度为12m，壁厚30mm，管节间采用管箍连接。

 2、施工现场应根据隧道围岩、掘进开挖方式等情况备足管道和连接材料，除整节管道外，应同时备足1米、2米、3米短节管道、转接接头。

 3、超高分子量聚乙烯逃生管道经加工使用，结合材质及现场实际情况分别进行加工，连接简单、牢固、紧密可靠，且在地面做好临时固定措施，施工时管口可加临时封盖，并易于打开和封闭。

 4、超高分子量聚乙烯逃生管道采用φ800mm的承插超高分子量聚乙烯管道，设置起点为施作好的二衬端头处，距二衬端头距离不得大于5米，从衬砌工作面布置至距离开挖面20m以内的适当位置，超高分子量聚乙烯逃生管道沿着初期支护的一侧向掌子面铺设，管内预留工作绳，方便逃生、抢险、联络和传输各种物品，承插超高分子量聚乙烯管道纵向连接可采用链条等措施，防止坍塌时将超高分子量聚乙烯管道冲脱。

 5、超高分子量聚乙烯逃生管道在二衬台车移动就位过程中，临时拆移时应逐节拆除，严禁一次拆除到位，以随时确保逃生管道的效用。

 6、超高分子量聚乙烯逃生管道在经过掘进台阶时，应按顺延台阶布置，安装135°转接接头顺延，其管道架空高度和长度以不影响施工并便于开启逃生窗口为宜。

 7、设置的超高分子量聚乙烯逃生管道应平整、干燥、顺畅，不得作应急逃生以外用途。

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