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逃生管、昭通市彝良縣超高分子事故管道

超高分子量聚乙烯受到強外力沖擊時瞬間變形，吸收大量沖擊能量，然后迅速恢復原來形狀，超高分子量聚乙烯隧道逃生管道為 公路隧道施工逃生應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，承壓能力和抗環(huán)境破壞能力遠遠超過 一般管道。交通部門采用新材料（超高分子量聚乙烯）對公路 隧道施工應急救援通道進行了設計。 同時，超高分子量聚乙烯應急救援通道的結(jié)構(gòu)尺寸符合人體工 程學原理，結(jié)構(gòu)簡單，拆裝方便。 最后，通過對超高分子量聚乙烯逃生管道和鋼管進行抗沖擊性對比試驗，驗證了超高分子量聚乙烯逃生管道應用于公路隧道施工應急救援的可靠性。

針對公路隧道施工坍塌事故多發(fā)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(jié)合人體工程學原理，根據(jù)Hertz接觸力學理論，采用Thonroton假設，對超高分子量聚乙烯超高分子量聚乙烯逃生管道的結(jié)構(gòu)尺寸進行了優(yōu)化，并對通道的連接方式進行了設計。最后，通過抗沖擊性試驗，對超高分子量聚乙烯通道應用于公路隧道施工應急救援的可靠性進行了驗證。試驗結(jié)果表明，超高分子量聚乙烯通道結(jié)構(gòu)尺寸合理，安全可靠，可應用于公路隧道施工應急救援。 

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    截至2008年底，我國公路隧道總數(shù)已達5426座，共319×104km，然而，我國公路隧道建設起步較晚，與國外發(fā)達國家相比，相關(guān)技術(shù)水平仍較低， 加之公路隧道跨度大、施工工藝復雜、地形多變等特點，導致公路隧道建設過程中還存在諸多技術(shù)問題。 盡管隨著我國公路隧道新奧法施工技術(shù)的日益成熟，穿越 復雜地質(zhì)條件隧道的相關(guān)設計理論和修筑工藝取得了一定的成果，但在隧道建設中塌方事故卻屢屢發(fā)生，施工安全問題異常嚴峻。

    超 高分子量聚乙烯隧道逃生管道，是一種由乙 烯、丁二烯單體在催化劑作用下，聚合而成的平均分子量在250萬以上的線型結(jié)構(gòu)熱塑性工程塑料。 世界上最早由 美國Allied Chemical公司于1957年實現(xiàn)工業(yè)化。 此后德國Hoechst公司、德國Her-cules公司、日本三井石油化學公司等也 投入工業(yè)化生產(chǎn)。我國于1964年最早研制成功并投入工業(yè)生產(chǎn)。 

  超高分子量聚乙烯隧道逃生管道具有優(yōu)異的綜合性能，具有 其他工程塑料無可比擬的耐沖擊性、抗壓性、耐磨損、抗老化、輕質(zhì)性，且耐化學腐蝕、衛(wèi)生無毒、不 易 粘附，在國外被稱為“神奇的塑料”。因此，其在機械、交通運輸、紡織、造紙、礦業(yè)、農(nóng)業(yè)、化工等領(lǐng)域，具有廣泛的引用前景。 

●重量輕、僅為鋼管重量的1/3左右，拆裝和搬運方便。

●管道韌性好、抗沖擊強度高，受到強外力沖擊時瞬間變形，吸收大量沖擊能量，然后迅速恢復原來形狀，為公路隧道施工逃生應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，承壓能力和抗環(huán)境破壞能力遠遠超過一般管道。

  根據(jù)應用人體測量學的先驅(qū)美國著名專家阿爾文·R·蒂利對人體測量學的研究成果可知，人在爬行移動時，較舒適的情況下爬行高度為800mm，爬行長度為1520mm，如圖2所示。

 超高分子量聚乙烯隧道逃生管道

      阿爾文·R·蒂利指出，在全身進入式上下通行的圓形洞口底部出入口爬行通過時，圓管的最小直徑為650mm。 因此，公路隧道施工超高分子量聚乙烯隧道逃生管道，應急救援通道的內(nèi)徑必須≥650mm，才能保證人體的正常通過。同時，考慮到公路隧道施工現(xiàn)場的實際情況，超高分子量聚乙烯隧道逃生管道的外徑不宜過大，否則對施工的影響較大，故取超高分子量聚乙烯隧道逃生管道的外徑為800mm。

超優(yōu)質(zhì)逃生管道,隧道逃生管道,輕質(zhì)超高分子量聚乙烯隧道逃生管薄厚徑設計 

      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，變形以沖擊點局部凹陷為主。 

      根據(jù)Hertxz接觸力學理論，采用Thornton假設，設材料具有理想彈塑性，則兩接觸物體之間的接觸壓力，在能量分析的基礎上，圓管受到側(cè)向沖擊時 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)向沖擊時局部凹陷值，為圓管材料的屈服應力；Ｈ為圓管的厚；Ｄ為圓管的直徑。 

 超高分子量聚乙烯隧道逃生管道（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=611kg。

 ①超高分子量聚乙烯隧道逃生管道所用管材采用Φ800mm的超高分子量聚乙烯管道，管節(jié)長度為3m，壁厚30mm，超高分子量聚乙烯隧道逃生管道可采用環(huán)型抱箍連接、鋼制搭接鎖扣連接，U型卡鏈扣連接，每端連接10mm固定。為保證管道承受坍塌體的壓力，對采用的材質(zhì)管材，必須確保其承壓能力和連接頭的牢固，并經(jīng)試驗室具體試驗后，方可用于隧道中。

    ②施工現(xiàn)場應根據(jù)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(jié)管道外，應同時備足1米、2米、3米短節(jié)管道、轉(zhuǎn)接接頭。 

    ③超高分子量聚乙烯隧道逃生管道經(jīng)加工使用，結(jié)合材質(zhì)及現(xiàn)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超高分子量聚乙烯隧道逃生管道采用φ800mm的承插超高分子量聚乙烯管道，設置起點為最新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)的適當位置，超高分子量聚乙烯隧道逃生管道沿著初期支護的一側(cè)向掌子面鋪設，管內(nèi)預留工作繩，方便逃生、搶險、聯(lián)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超高分子量聚乙烯隧道逃生管道在二襯臺車移動就位過程中，臨時拆移時應逐節(jié)拆除，嚴禁一次拆除到位，以隨時確保逃生管道的效用。 

    ⑥超高分子量聚乙烯隧道逃生管道在經(jīng)過掘進臺階時，應按順延臺階布置，安裝30°鋼制過渡彎頭順延，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隧道逃生管道應平整、干燥、順暢，不得作應急逃生以外用途。

    ⑧超高分子量聚乙烯隧道逃生管道布設長度為100m。