隧道逃生管道

隧道逃生管

       由于隧道逃生管材料重量輕拆裝和搬運方便；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；管道環剛度高、耐壓性好、不易變形，在公路隧道施工中發生坍塌時，承壓能力和抗環境破壞能力遠遠超過一般管道。交通部門采用新材料對公路 隧道施工應急救援通道進行了設計。 同時，新型應急救援通道的結構尺寸符合人體工程學原理，結構簡單，拆裝方便。 最后，通過對逃生管道和鋼管進行抗沖擊性對比試驗，驗證了逃生管道應用于隧道施工應急救援的可靠性。

隧道逃生管道優異性 

1、重量輕、同規格下重量僅為鋼管重量的1/8，拆裝和搬運方便。 

2、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。 

3、管道環剛度高、耐壓性好、不易變形，在隧道施工中發生坍塌時，承壓能力和抗環境破壞能力遠遠超過一般管道。 

4、耐磨損、抗老化，可長時間重復使用。

隧道逃生管道的幾種連接方式 

逃生管道抱箍連接

二級開挖用135°轉接彎頭

對夾式金屬連接件

逃生管道鏈條鏈接

隧道逃生管結構尺寸設計 
根據應用人體測量學的先驅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。

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585mm。 因此，公路隧道施工新型應急救援通道的內徑必須≥585mm，才能保證人體的正常 通過。 
同時，考慮到公路隧道施工現場的實際情況，應急救援通道的外徑不宜過大，否則對施工的影響較大，故取隧道逃生管的外徑為800mm。

新型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向沖擊的過程中，結構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，圓管受到側向沖擊時局部凹陷值△與側向載荷 P之間的關系，則可推出圓管受到側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。 

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。當塊石下落高度ｈ＝7ｍ時、壁厚Ｈ＝24mm時，隧道逃生管的凹陷變形值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，隧道逃生管變形凹陷后，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，設計中取隧道逃生管壁厚為24mm是適宜的。

隧道逃生管可靠性驗證

試驗目的 
通過將尺寸規格相近的隧道逃生管與鋼管分別進行抗沖擊試驗，論證超高管應用于公路隧道坍塌逃生應急救援的可行性。

試驗材料
1、Q235螺旋縫埋弧焊鋼管，規格為Φ620×10。 屈服強度σ1=215GPa，彈性模量彈性模量E1=210MPa；泊松比ν1=0.25。
2、隧道逃生管（分子量約為250萬），規格為Φ800×30 , 屈服強度σ1=3.7GPa，彈性模量E1=700MPa；泊松比ν1=0.42。

試驗要求及方法 
采用尺寸規格相近的鋼管與隧道逃生管從距圓管頂部的高度H為10m的地方將重物自由釋放，進行沖擊對比試驗，驗證隧道逃生管的可靠性。
1、沖擊試件為塊狀花崗巖，初步選定巖塊直徑 為0.67m。巖體參數取值為：彈性模量E=40MPa；泊松比：ν1=0.2；%密度ρ1=2500kg/m3；巖塊重 W=400kg。
2、圓管墊層為平整放置的砂袋，墊層厚250mm，寬800mm。

從結果中可以看出，10m高處落下的石塊的沖擊能非常大。同時，隧道逃生管抗沖擊性能極高，外力沖擊不能使其破裂。而且，其具有很好的韌性和吸收沖擊能的性能，受到大石塊沖擊的過程中，能夠吸收大部分的沖擊能，減少對管道的破壞。鋼管抗沖擊性能不如隧道逃生管，且其在受到石塊砸擊之后發生永久性形變，難以恢復。 
結論 
首次采用隧道逃生管對隧道施工應急救援通道進行了設計。 同時，隧道逃生管的結構尺寸符合人體工程學原理，結構 簡單，拆裝方便。 最后，通過對隧道逃生管和鋼管進行抗沖擊性對比試驗，驗證了隧道逃生管應用于公路隧道施工應急救援的可靠性。

隧道逃生管應用：

①逃生管道所用管材采用φ800mm的，管節長度為3m，壁厚30mm，管節間可采用直徑大于逃生管道直徑的套管連接，每端連接1m,采用橡膠圈或木楔臨時固定。為保證管道承受坍塌體的壓力，對采用的材質管材，必須確保其承壓能力和連接頭的牢固，并經試驗室具體試驗后，方可用于隧道中。

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逃生管道采用φ800mm的承插，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以內的適當位置，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逃生管道應平整、干燥、順暢，不得作應急逃生以外用途。