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超高分子逃生管道

超高分子逃生管道

作者:超高分子逃生管道    来源:超高分子逃生管道    发布时间:2018-04-08 08:43    浏览量:

超高分子逃生管道


洛阳国润新材生产超高分子隧道逃生管道,新型隧道逃生管道,轻型隧道逃生管道,逃生通道,钢制逃生管道,悬挂式逃生管道。超高分子隧道逃生管道重量轻、抗冲击、拆装搬运方便,为隧道应急救援提供可靠保障!技术咨询:155-1792-8512
 


       由于超高分子逃生管道材料重量轻,拆装和搬运方便;管道韧性好、抗冲击强度高,受到强外力冲击时瞬间变形,吸收大量冲击能量,然后迅速恢复原来形状,为公路隧道施工逃生应急救援提供了极为安全可靠的保障;管道环刚度高、耐压性好、不易变形,在公路隧道施工中发生坍塌时,承压能力和抗环境破坏能力远远超过一般管道。交通部门采用新材料(超高分子量聚乙烯)对公路隧道施工应急救援通道进行了设计。同时,新型应急救援通道的结构尺寸符合人体工程学原理,结构 简单,拆装方便。 通过对超高分子逃生管道和钢管进行抗冲击性对比试验,验证了超高分子逃生管道应用于公路隧道施工应急救援的可靠性。
 
       针对公路隧道施工坍塌事故多发的情况,首次采用新材料(超高分子量聚乙烯材料)对公路隧道施工应急救援通道进行了设计研究。结合人体工程学原理,根据Hertz接触力学理论,采用Thonroton假设,对新型超高分子逃生管道的结构尺寸进行了优化,并对通道的连接方式进行了设计,通过抗冲击性试验,对超高分子逃生管道应用于公路隧道施工应急救援的可靠性进行了验证。试验结果表明,超高分子量聚乙烯通道结构尺寸合理,安全可靠,可应用于公路隧道施工应急救援。
 

 
       截至2008年底,我国公路隧道总数已达5426座,共319×104km,然而,我国公路隧道建设起步较晚,与国外发达国家相比,相关技术水平仍较低,加之公路隧道跨度大、施工工艺复杂、地形多变等特点,导致公路隧道建设过程中还存在诸多技术问题。 尽管随着我国公路隧道新奥法施工技术的日益成熟,穿越复杂地质条件隧道的相关设计理论和修筑工艺取得了一定的成果,但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。 



超高分子逃生管道
        据2004年~2007年隧道施工事故资料初步统计,我国共发生39起(公路、铁路)隧道施工事故。由于地质条件的多样性和复杂性,公路隧道施工事故发生率比其他岩土工程高且严重,事故统计如图1所示:

图1隧道施工事故统计(2004~2007年)


      从图1中可以看出,在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 。

 
 
      因此,对公路隧道施工坍塌应急救援技术进行研究,将能有效减少公路隧道施工坍塌事故的人员伤亡和财产损失,对提高公路隧道建设的安全性具 有重要的现实意义。 然而,现行公路隧道施工中所用的坍塌逃生应急救援通道为钢管,质量大,较为笨重,拆装和搬运不便,使用效率不高。同时,在公路隧道逃生管道应急救援管道的选取方面,管道需要具备高抗冲击性、高耐压性以及高耐磨性等优良性能。 
      通过对超高分子逃生管道进行抗冲击试 验和耐压试验,论证了超高分子量聚乙烯管用于公路隧道施工应急救援通道的可行性。 同时,还从人体工程学的角度,对新型应急救援通道的结构尺寸进行了优化。
 
 
 

中铁十二局超高分子逃生管道

       超高分子逃生管道,是一种由乙 烯、丁二烯单体在催化剂作用下,聚合而成的平均分子量在150万以上的线型结构热塑性工程塑料。 世界上早由美国Allied Chemical公司于1957年实现工业化。 此后德国Hoechst公司、德国Her-cules公司、日本三井石油化学公司等也投入工业化生产。我国于1964年早研制成功并投入工业生产。 
超高分子逃生管道优异性。
       超高分子逃生管道具有优异的综合性能,具有 其他工程塑料无可比拟的耐冲击性、抗压性、耐磨损、抗老化、轻质性,且耐化学腐蚀、卫生无毒、不易 粘附,在国外被称为“神奇的塑料”。因此,其在机械、交通运输、纺织、造纸、矿业、农业、化工等领域,具有广泛的引用前景。 
●超高分子逃生管道重量轻、仅为钢管重量的1/8左右,拆装和搬运方便。
●超高分子逃生管道管道韧性好、抗冲击强度高,受到强外力冲击时瞬间变形,吸收大量冲击能量,然后迅速恢复原来形状,为公路隧道施工逃生应急救援提供了极为安全可靠的保障。
●超高分子逃生管道管道环刚度高、耐压性好、不易变形,在公路隧道施工中发生坍塌时,承压能力和抗环境破坏能力远远超过一般管道。
 

超高分子逃生管道结构尺寸设计 

    根据应用人体测量学的先驱美国著名专家阿尔文·R·蒂利对人体测量学的研究成果可知,人在爬行移动时,较舒适的情况下爬行高度为800mm,爬行长度为1520mm,如图2所示:
 
图2爬行过程中的人体工程学要求

      阿尔文·R·蒂利指出,在全身进入式上下通行的圆形洞口底部出入口爬行通过时,圆管的小直径为585mm。 因此,公路隧道施工新型应急救援通道的内径必须≥585mm,才能保证人体的正常通过。 同时,考虑到公路隧道施工现场的实际情况,应急救援通道的外径不宜过大,否则对施工的影响较大,故取超高分子量聚乙烯管道的外径为800mm。
 
 

超高分子逃生管道薄厚径设计 

      薄壁圆管在受到隧道顶部大能量块石侧向冲击的过程中,结构下半部分的整体弯曲变形较小,变形以冲击点局部凹陷为主。 
      根据Hertxz接触力学理论,采用Thornton假设,设材料具有理想弹塑性,则两接触物体之间的接触压力,在能量分析的基础上,圆管受到侧向冲击时局部凹陷值△与侧向载荷 P之间的关系,则可推出圆管受到侧向冲击时局部凹陷值,为圆管材料的屈服应力;H为圆管的厚;D为圆管的直径。 

 

超高分子逃生管道

      超高分子逃生管道(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计算结果如表1 所示。

 

 
      从表1中可以看出,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,超高分子逃生管道变形凹陷后,管内的通行空间为740mm,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,设计中取超高分子逃生管道壁厚为26mm是适宜的。 
 

超高分子逃生管道论证参数


 

超高分子聚乙烯隧道逃生管道检测数据



超高分子逃生管道连接部件设计

       用于公路隧道施工中的超高分子逃生管道在符合人体工程学原理、兼顾牢固性的同时,还需满足公路隧道施工应急救援功能性要求,连接方式简单、拆装方便。因此,对应急救援通道进行了如下结构设计。 
       如图3所示,超高分子逃生管道主体部分采用超高分子逃生管道,并在端部设有加强护层,连接部件有钢丝绳、铁链及其端部挂钩。为了在隧道发生坍塌事故时,相关人员方便在逃生通道中攀爬,在通道周向每隔120°栓系一根攀爬绳。



 
       本着拆装方便的原则,公路超高分子逃生管道与管之间的连接方式为柔性连接。故在安装施工组织中较为方便,当首次安装时,只需将两管对接,用铁链将两管端头的钢丝绳连接并拉紧扣牢即可。其中,钢丝绳端头和铁链端头为挂钩,铁链长度可根据扣紧程度由挂钩扣在铁链圆环上的位置自由调节。
 

超高分子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、超高分子逃生管道(分子量约为250万),规格为Φ800×30mm,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,分别对超高分子逃生管道和钢管进行冲击。实验结果超高分子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 恒定律求出, Vt=14m/s。同时,可计算出超高分子逃生管道和钢管所受冲击力和变形量如表2 所示。
 

       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,通过对超高分子逃生管道和钢管进行抗冲击性对比试验,验证了超高分子逃生管道应用于公路隧道施工应急救援的可靠性。

超高分子隧道逃生管道的连接方式

1、环形钢制抱箍连接


2.对夹式金属件连接


3.U型卡、链条、链扣连接


4.钢制弯头连接

 

超高分子逃生管道安装

①超高分子逃生管道所用管材采用φ800mm的超高分子量聚乙烯管道,管节长度为12m,壁厚30mm,管节间可采用直径大于逃生管道直径的抱箍连接,每端连接10mm固定。抱箍为保证管道承受坍塌体的      压力,对采用的材质管材,必须确保其承压能力和连接头的牢固,并经试验室具体试验后,方可用于隧道中。
②施工现场应根据隧道围岩、掘进开挖方式等情况备足管道和连接材料,除整节管道外,应同时备足1米、2米、3米短节管道、转接接头。 
③超高分子逃生管道经加工使用,结合材质及现场实际情况分别进行加工,连接简单、牢固、紧密可靠,且在地面做好临时固定措施,施工时管口可加临时封盖,并易于打开和封闭。
④超高分子逃生管道采用φ800mm的承插超高分子量聚乙烯管道,设置起点为最新施作好的二衬端头处,距二衬端头距离不得大于5米,从衬砌工作面布置至距离开挖面20m以内的适当位置,超高分子逃生      管道沿着初期支护的一侧向掌子面铺设,管内预留工作绳,方便逃生、抢险、联络和传输各种物品,承插超高分子量聚乙烯管道纵向连接可采用链条等措施,防止坍塌时将超高分子量聚乙烯管道冲脱。 
⑤超高分子逃生管道在二衬台车移动就位过程中,临时拆移时应逐节拆除,严禁一次拆除到位,以随时确保逃生管道的效用。 
⑥超高分子逃生管道在经过掘进台阶时,应按顺延台阶布置,安装135°转接接头顺延,其管道架空高度和长度以不影响施工并便于开启逃生窗口为宜。 
⑦设置的超高分子逃生管道应平整、干燥、顺畅,不得作应急逃生以外用途。
⑧超高分子逃生管道布设长度为100m。
 


超高分子逃生管道近部分案例

贵州中业贸易有限公司(福建厦门市湖里区)
云南建投集团有限公司第五分公司(云南玉溪研和镇)
中交第二公路工程局有限公司(贵州铜仁铜怀高速项目部)
云南公投建设集团有限公司(云南武倘寻高速公路第一合同段项目经理部)
中交一公局第五工程有限公司(新疆哈密市G575线巴哈公路土建二标项目)
甘肃路桥建设集团有限公司(G3011敦当高速试验段Ⅱ标段项目经理部)
中交二公局东萌工程有限公司(贵州省榕江县八开镇荔榕高速第五经理部)
中国交通建设股份有限公司(深圳轨道交通八号线一期工程8132标一工区)
贵州桥梁建设集团有限公司(重庆南两高速公路总包部NL4标段项目部)
重庆福鸿飞泰商贸有限公司(贵州遵义桐梓县松坎木瓜镇习正高速八标)
福建大路树实业有限公司(湖南襄阳南漳县长平镇)
浙江交工集团股份有限公司(浙江舟山定海区白泉镇金329国道改建3标)
中交二公局东萌工程有限公司(龙丽温高速文成至瑞安4标(温州瑞安平阳坑))
中铁隧道集团有限公司(广东省清远英德市龙怀高速TJ23标项目)
中交第二公路工程局有限公司(丽江市永胜县金安桥华丽高速公路第二项目)
甘肃兴邦工贸有限公司(甘肃省庆阳市环县两徽高速庆阳环城段)
中交二公局东萌工程有限公司----瑞安市龙丽温高速第4标段隧道逃生管项目
中交一公局第五工程有限公司----定西市渭武土建第八合同段隧道逃生管项目
中铁八局集团昆明铁路建设有限公司----昆明市(东格高速公路)隧道逃生管项目
中交一公局第五工程有限公司----哈密市G575线巴哈公路土建二标逃生管项目 
中铁二十四局----泉州宁泉九标项目部绿谷隧道碧岭、石门、石砻逃生管项目 
贵州桥梁建设集团有限责任公司----重庆市南川区石溪镇隧道逃生管项目 
中交一公局第五工程有限公司----新疆G575线巴哈公路二标逃生管项目
中交第二公路工程局有限公司----昭通市盐津县绍乐高速串佛一标逃生管项目
甘肃路桥建设集团有限公司----平凉市静宁县仁大乡平天高速七标逃生管项目
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安徽路桥----安徽省黄山黄山区S603环太平湖俞家隧道逃生管项目
中交二公局东萌工程----贵州省黔东南州荔榕高速5标段摆列逃生管项目
江西省交通工程集团有限公司----重庆市城口县咸宜镇隧道逃生管项目
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中铁隧道集团有限公司----河南新乡市博爱县常平太焦铁路隧道逃生管项目

 


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