綿陽市超高分子量聚乙烯隧道逃生管道應用
針對公路隧道施工坍塌事故多發的情況,首次采用新材料(超高分子量聚乙烯材料)對公路隧道施工應急救援通道進行了設計研究。結合人體工程學原理,根據Hertz接觸力學理論,采用Thonroton假設,對逃生管道的結構尺寸進行了優化,并對管道的連接方式進行了設計。后,通過抗沖擊性試驗,對逃生管道用于公路隧道施工應急救援的可靠性進行了驗證。試驗結果表明,超高分子量聚乙烯管道結構尺寸合理,安全可靠,可應用于公路隧道施工應急救援
隧道逃生超高分子量聚乙烯管道(分子量約為250萬),規格為Φ634*24其主要參數取值為:屈服強度σ1=3.7GPa,彈性模量:E1=700MPa;泊松比ν1=0.42;?密度:ρ1=950kg/m3 。
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,分別對隧道逃生超高分子量聚乙烯管道和鋼管進行沖擊,此時可根據能量守恒定律計算出巖塊下落速度,分別為v1=11.7m/s和v1=9.9m/s。?取不同圓管壁厚H進行計算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。當塊石下落高度h=7m時、壁厚H=24mm時,隧道逃生超高分子量聚乙烯管道的凹陷變形值Δ=0.048m,約為圓?管直徑的8%;當下落高度h=5m時、壁厚H=24mm時,凹陷變形值?Δ=0.038m,變形值更小。此時,隧道逃生超高分子量聚乙烯管道變形凹陷后,管內的通行?空間為588mm,滿足人體工程學要求,人能安全通過應急通道。當壁厚較小時,變形值增大,可能不安全%當壁厚更大時,盡管安全性增加,但管材重量?也隨之增加,致使成本上升,搬運困難。?因此,設計中取隧道逃生超高分子量聚乙烯管道壁厚為24mm是適宜的。
隧道逃生管道應用:
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,管節長度為12m,壁厚30mm,管節間采用管箍連接。
2、施工現場應根據隧道圍巖、掘進開挖方式等情況備足管道和連接材料,除整節管道外,應同時備足1米、2米、3米短節管道、轉接接頭。
3、超高分子量聚乙烯逃生管道經加工使用,結合材質及現場實際情況分別進行加工,連接簡單、牢固、緊密可靠,且在地面做好臨時固定措施,施工時管口可加臨時封蓋,并易于打開和封閉。
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,設置起點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以內的適當位置,超高分子量聚乙烯逃生管道沿著初期支護的一側向掌子面鋪設,管內預留工作繩,方便逃生、搶險、聯絡和傳輸各種物品,承插超高分子量聚乙烯管道縱向連接可采用鏈條等措施,防止坍塌時將超高分子量聚乙烯管道沖脫。
5、超高分子量聚乙烯逃生管道在二襯臺車移動就位過程中,臨時拆移時應逐節拆除,嚴禁一次拆除到位,以隨時確保逃生管道的效用。
6、超高分子量聚乙烯逃生管道在經過掘進臺階時,應按順延臺階布置,安裝135°轉接接頭順延,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、設置的超高分子量聚乙烯逃生管道應平整、干燥、順暢,不得作應急逃生以外用途。
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