國(guó)內(nèi)新型材料隧道逃生管道施工：

目前．應(yīng)用較多的救援技術(shù)是建立隧道施工逃生通道。

新型材料隧道逃生管道理念在國(guó)內(nèi)外高速公路和鐵路施工中有所體現(xiàn)。高速公路通常是兩條平行的隧道。之間設(shè)計(jì)有行車橫洞和人行橫道。施工中可將它們作為一條隧道發(fā)生事故時(shí)逃往另一條隧道的通道。但是，行車橫洞和人行橫道按照設(shè)計(jì)有相當(dāng)?shù)木嚯x。鐵路隧道施工時(shí)通常開(kāi)挖平行導(dǎo)坑，其作用是前預(yù)報(bào)和復(fù)線備用．可建立隧道主洞與平行導(dǎo)坑之間聯(lián)系．作為隧道發(fā)生事故的逃生通道。但是這在公路隧道施工時(shí)并不多見(jiàn)。

高速公路兩條隧道之間每隔一定的距離設(shè)置一條連接通道．施工期間可以把與另一條隧道的連結(jié)作為新型材料隧道逃生管道。但是在離連接通道較遠(yuǎn)的地方，一旦發(fā)生關(guān)門(mén)塌方，還是有比較長(zhǎng)的距離需要開(kāi)挖。對(duì)于公路單洞隧道的施工，更是迫切需要設(shè)計(jì)逃生通道以保證事故發(fā)生時(shí)施工人員能逃生，又不大幅增加建設(shè)成本．目前國(guó)內(nèi)外還沒(méi)有這方面的經(jīng)驗(yàn)可供參考。針對(duì)該問(wèn)題，本文提出了一個(gè)簡(jiǎn)單方便、經(jīng)濟(jì)適用的隧道施工事故中新型材料隧道逃生管道系統(tǒng)。   

隧道施工中措施的必要性             

隨著我國(guó)鐵路、公路、地鐵、水電等工程的不斷立項(xiàng)建設(shè)。隧道、地下廠房等地下工程正在廣泛涌現(xiàn)。由于地下工程的隱蔽性和地質(zhì)條件的復(fù)雜性，如何保證隧道等地下工程施工的和質(zhì)量．是目前面臨的一項(xiàng)艱巨任務(wù)。

一方面要精心設(shè)計(jì)、加強(qiáng)監(jiān)測(cè)、施工。以避免事故發(fā)生；另一方面，需要研究事故發(fā)生時(shí)如何采取有效的逃生和救援措施，以避免和減少施工人員的傷亡損失。

公司生產(chǎn)的800mm隧道逃生管道縱向連接可采用環(huán)形抱箍連接、U型卡鏈扣連接、金屬件對(duì)夾式連接、過(guò)渡彎頭連接等連接方式，拆裝快速，適用性強(qiáng)，高分子材料可作為逃生管材料。             

由于隧道逃生管道，新型延伸材料重量輕拆裝和搬運(yùn)方便；管道韌性好、抗沖擊強(qiáng)度高，受到強(qiáng)外力沖擊時(shí)瞬間變形，吸收大量沖擊能量，然后迅速恢復(fù)原來(lái)形狀，為公路隧道施工逃生應(yīng)急救援提供了為可靠的保障；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(shí)，承壓能力和抗環(huán)境壞能力遠(yuǎn)遠(yuǎn)過(guò)一般管道，所以交通部門(mén)采用新型延伸材料對(duì)公路隧道施工應(yīng)急救援通道進(jìn)行了設(shè)計(jì)。

同時(shí)，新型延伸材料應(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(jiǎn)單，拆裝方便。針對(duì)公路隧道施工坍塌事故多發(fā)的情況，首次采用新材料（高分子量聚乙烯材料）對(duì)公路隧道施工應(yīng)急救援通道進(jìn)行了設(shè)計(jì)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(duì)新型隧道逃生管道高分子量聚乙烯管道的結(jié)構(gòu)尺寸進(jìn)行了優(yōu)化，并對(duì)通道的連接方式進(jìn)行了設(shè)計(jì)。通過(guò)抗沖擊性試驗(yàn)，對(duì)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(yàn)證。試驗(yàn)結(jié)果表明，高分子量聚乙烯通道結(jié)構(gòu)尺寸合理，可靠，可應(yīng)用于公路隧道施工應(yīng)急救援。

隧道逃生管道變形凹陷后，管內(nèi)的通行空間為588mm，滿足人體工程學(xué)要求，人能通過(guò)應(yīng)急通道。當(dāng)壁厚較小時(shí)，變形值增大，可能不%當(dāng)壁厚更大時(shí)，盡管性增加，但管材重量 也隨之增加，致使成本上升，搬運(yùn)困難。 通過(guò)對(duì)高分子量聚乙烯逃生管道和鋼管進(jìn)行抗沖擊性對(duì)比試驗(yàn)，驗(yàn)證了高分子量聚乙烯逃生管道應(yīng)用于隧道施工應(yīng)急救援的可靠性。

逃生管道優(yōu)越性能：

DN800隧道逃生管道優(yōu)異性：

   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(wú)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、不易 粘附，在國(guó)外被稱為“神奇的塑料"。因此，其在機(jī)械、交通運(yùn)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(yùn)方便。

●管道韌性好、抗沖擊強(qiáng)度高，受到強(qiáng)外力沖擊時(shí)瞬間變形，吸收大量沖擊能量，然后迅速恢復(fù)原來(lái)形狀，為公路隧道施工逃生應(yīng)急救援提供了為可靠的保障。

●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(shí)，承壓能力和抗環(huán)境壞能力遠(yuǎn)遠(yuǎn)過(guò)一般管道。

新型隧道逃生管道薄厚徑設(shè)計(jì)

        薄壁圓管在受到隧道頂部大能量塊石側(cè)向沖擊的過(guò)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(diǎn)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(shí)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(shí)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。 

         高分子量聚乙烯隧道逃生管道（分子量約為250萬(wàn)），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=400kg。

        取隧道中心及邊頂部到圓管頂部的高度的限值H為7m和5m,將塊石自由釋放，分別對(duì)高分子量聚乙烯隧道逃生管道和鋼管進(jìn)行沖擊，此時(shí)可根據(jù)能量守恒定律計(jì)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(jìn)行計(jì)算。

隧道逃生管道監(jiān)控系統(tǒng)及其它檢查：

     一、隧道施工在洞口設(shè)置值班室，并有專人負(fù)責(zé)，設(shè)立人員、設(shè)備進(jìn)洞登記制度；1km以上長(zhǎng)隧道宜配置電子門(mén)禁系統(tǒng)和電子監(jiān)控系統(tǒng)；

     二、隧道工程掘進(jìn)施工，隧道施工時(shí)在Ⅳ、Ⅴ級(jí)及以上圍巖地段必須預(yù)先設(shè)置逃生通道及救生管道；

     三、隧道的掌子面開(kāi)挖、噴錨、支護(hù)及仰拱部位的開(kāi)挖、澆注砼的過(guò)程中，均必須確保逃生通道的完好，救生管道設(shè)置到位，并隨著掌子面的不斷掘進(jìn)而向前移動(dòng)；

      四、 隧道內(nèi)預(yù)警系統(tǒng)。當(dāng)隧道內(nèi)發(fā)生險(xiǎn)情和等級(jí)事故時(shí)，及時(shí)用聲響和指示燈通知人員撤離或啟動(dòng)應(yīng)急預(yù)案，可利用四種顏色指示燈表明不同地質(zhì)條件的施工風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)。