新型隧道逃生管

   在隧道建设中塌方事故却屡屡发生，施工安全问题异常严峻。据2008年～2015年隧道施工事故资料初步统计，我国共发生36起（公路、铁路）隧道施工事故。公路隧道施工事故中，坍塌事故占54％，为主要事故形态，是公路隧道施工的头号大敌，其高发性和高危险性严重威胁着工程安全，甚至给国家与人民的生命财产造成重大损失。逃生管道在隧道生产中，占了很大的比重，其质量的好坏，直接影响到隧道工人的生命安全。

新型隧道逃生管道是以优质超高分子聚乙烯树脂为主要原料，添加必要的抗氧剂紫外线吸收剂等助剂，经挤塑机挤出加工而成的新型塑料管材产品，执行标准：GB/T13663-2000 。

河南德远橡塑制品有限公司专注生产新型隧道逃生管道

隧道逃生管道的选择标准：

   逃生管的口径要大，根据人体工程学原理，管道口径一般不能小于600mm于600-800mm之间为合适，隧道逃生管道的抗冲击性能，柔韧性能要好，要抗撞击，超高分子量聚乙烯管作为国家21世纪重点发展的高新科技项目，在隧道逃生领域得到了广泛应用。超高分子量聚乙烯管的柔韧性非常好，抗冲击性能非常强，即使受到地壳的强烈变动，管道也不会断裂，只会发生轻微的变形。用作逃生管，超高分子量聚乙烯管抗冲击，重量轻，运输安装方便，连接方式简单，综合性价比高。

   超高分子量聚乙烯隧道逃生管道（分子量约为250万），规格为Φ800*30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　。

冲击试件为块状花岗岩，初步选定岩块直径为0.67m，岩体参数取值为：弹性模量 E2=40GPa， 泊松比ν2=0.2 ，密度ρ2=2500kg/m3。 岩块重量 W=400kg。 

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，分别对超高分子量聚乙烯隧道逃生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，不同壁厚尺寸的圆管冲击变形值得到计算结果，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，超高分子量聚乙烯隧道逃生管道的凹陷变形值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，超高分子量聚乙烯隧道逃生管道变形凹陷后，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，设计中取超高分子量聚乙烯隧道逃生管道壁厚为24mm以上是适宜的。 

超高分子量聚乙烯隧道逃生管道可靠性验证 

试验目的 

通过将尺寸规格相近的超高分子量聚乙烯隧道逃生管道与钢管分别进行抗冲击试验，论证超高管应用于公路隧道坍塌逃生应急救援的可行性。

试验材料

1、Q235螺旋缝埋弧焊钢管，规格为Φ620×10。 屈服强度σ1=215GPa，弹性模量弹性模量E1=210MPa；泊松比ν1=0.25。

2、超高分子量聚乙烯隧道逃生管道（分子量约为250万），规格为Φ800×30 , 屈服强度σ1=3.7GPa，弹性模量E1=700MPa；泊松比ν1=0.42。

试验要求及方法 

采用尺寸规格相近的钢管与超高分子量聚乙烯隧道逃生管道从距圆管顶部的高度H为10m的地方将重物自由释放，进行冲击对比试验，验证超高分子量聚乙烯隧道逃生管道的可靠性。

1、冲击试件为块状花岗岩，初步选定岩块直径 为0.67m。岩体参数取值为：弹性模量E=40MPa；泊松比：ν1=0.2；%密度ρ1=2500kg/m3 ；岩块重 W=400kg。

2、圆管垫层为平整放置的砂袋，垫层厚250mm，宽800mm。

用于隧道施工逃生的薄壁圆管自由放置于平整垫层上，当受到落石冲击荷载作用时，圆管底部主要受垫层竖向和横向摩擦约束作用。冲击试件离圆管顶部距离主要取决于隧道断 面的开挖高度，本实验取隧道中心顶部到圆管顶部 的高度的极限值 H为10m，将块石自由释放，分别对超高分子量聚乙烯隧道逃生管道和钢管进行冲击。实验结果超高分子量聚乙烯隧道逃生管道受到冲击后，石块被弹出，管道几乎没有受到损伤，耐冲击性能良好；钢管在受到冲击后，管道被砸扁，发生永久性形变。 

为了明确冲击能量的大小，对石块从10m高处自由落下的冲击力及圆管形变量进行计算。在石块自由下落时，石块瞬时速度可由能量守 恒定律求，Vt=14m/s。从结果中可以看出，10m高处落下的石块的冲击能非常大。同时，超高分子量聚乙烯隧道逃生管道抗冲击性能极高，外力冲击不能使其破裂。而且，其具有很好的韧性和吸收冲击能的性能，受到大石块冲击的过程中，能够吸收大部分的冲击能，减少对管道的破坏。钢管抗冲击性能不如超高分子量聚乙烯隧道逃生管道，且其在受到石块砸击之后发生永久性形变，难以恢复。 

结论 

首次采用超高分子量聚乙烯隧道逃生管道对公路隧道施工应急救援通道进行了设计。 同时，超高分子量聚乙烯隧道逃生管道的结构尺寸符合人体工程学原理，结构 简单，拆装方便。 最后，通过对超高分子量聚乙烯隧道逃生管道和钢管进行抗冲击性对比试验，验证了超高分子量聚乙烯隧道逃生管道应用于公路隧道施工应急救援的可靠性。

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