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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(qiáng)外力沖擊時瞬間變形，吸收大量沖擊能量，然后迅速恢復(fù)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(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，承壓能力和抗環(huán)境破壞能力遠(yuǎn)遠(yuǎn)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(yīng)急救援通道進(jìn)行了設(shè)計。 同時，超高分子量聚乙烯應(yīng)急救援通道的結(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。 最后，通過對超高分子量聚乙烯逃生管道和鋼管進(jìn)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(yīng)用于公路隧道施工應(yīng)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(yīng)急救援通道進(jìn)行了設(shè)計研究。結(jié)合人體工程學(xué)原理，根據(jù)Hertz接觸力學(xué)理論，采用Thonroton假設(shè)，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(jìn)行了優(yōu)化，并對通道的連接方式進(jìn)行了設(shè)計。最后，通過抗沖擊性試驗，對超高分子量聚乙烯通道應(yīng)用于公路隧道施工應(yīng)急救援的可靠性進(jìn)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(yīng)用于公路隧道施工應(yīng)急救援。 

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    截至2008年底，我國公路隧道總數(shù)已達(dá)5426座，共319×104km，然而，我國公路隧道建設(shè)起步較晚，與國外發(fā)達(dá)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(fù)雜、地形多變等特點，導(dǎo)致公路隧道建設(shè)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(fù)雜地質(zhì)條件隧道的相關(guān)設(shè)計理論和修筑工藝取得了一定的成果，但在隧道建設(shè)中塌方事故卻屢屢發(fā)生，施工安全問題異常嚴(yán)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(xué)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(xué)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(jī)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(qiáng)度高，受到強(qiáng)外力沖擊時瞬間變形，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(yuǎn)遠(yuǎn)超過一般管道。

  根據(jù)應(yīng)用人體測量學(xué)的先驅(qū)美國著名專家阿爾文·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(jìn)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(yīng)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(shè)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(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 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(yīng)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(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=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(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(jìn)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(shè)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(dāng)位置，超高分子量聚乙烯隧道逃生管道沿著初期支護(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、聯(lián)絡(luò)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(yīng)逐節(jié)拆除，嚴(yán)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(jìn)臺階時，應(yīng)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(shè)置的超高分子量聚乙烯隧道逃生管道應(yīng)平整、干燥、順暢，不得作應(yīng)急逃生以外用途。

    ⑧超高分子量聚乙烯隧道逃生管道布設(shè)長度為100m。