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,分别对云南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,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,云南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,云南隧道逃生管道变形凹陷后,管内的通行空间为740mm,满足***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,设计中取云南隧道逃生管道壁厚为30mm是适宜的。
云南隧道逃生管结构尺寸设计
根据应用***测量学的先驱美国著名专家阿尔文·R·蒂利对***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,如图所示。
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,圆管的最小直径为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***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。
云南逃生管道布设应该符合如下要求:
1.逃生通道所用管材采用φ800mm的承插钢管,管节长度为6m,壁厚不小于10mm,管节间可采用直径大于逃生管道10cm的套管连接,每端连接1m,采用橡胶圈或木楔临时固定。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(135°)等。
3.管道须经加工方可使用,各单位可结合材质及现场实际情况分别进行加工,要求连接简单、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。管道连接横断面如下图:
4.逃生通道设置位置如下图所示,管道采用φ800mm的承插钢管,设置起点为最新施作好二衬端头处,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,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。承插钢管纵向连接可采用链条等措施,防止坍塌时将钢管冲脱。
5.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.逃生管道在经过掘进台阶时,应按顺延台阶布置,可安装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.设置的逃生管道应平整、干燥、顺畅,不得作应急逃生以外用途。
8.逃生管道布设不得少于60m
DN800逃生管道案例:
目前在建的大理至丽江高速公路中,率先在施工中使用了云南800逃生管道(超高分子量聚乙烯管道),为隧道施工者增加了安全防护措施。请听云南台记者章婷、通讯员周凤荣的报道:
在云南修公路,桥隧比例高,地质地理条件复杂,隧道施工是安全生产的重中之重。但是,和以往的施工相比,大丽高速公路的隧道施工者们却多了一层安全防护。工人赵师傅告诉记者:800逃生管道,这是个好办法,如果塌方,埋了,人就可以顺着这个管子走。
800逃生管道采用特殊工程塑料制成,内孔直径为外径为超高分子量聚乙烯mm,能承受2000多公斤的压力,完全够一个成年人从中爬行。(云南)800逃生管道设置在连接掌子面到二次衬砌的位置,随着隧道的掘进,800逃生管道也在不断的向前移动。一旦施工中出现坍塌,工人便可从(云南)800逃生管道中安全离开。这项技术的运用,能将隧道施工人员伤亡降低。省公路开发投资公司董事长孙乔宝:一般容易出问题的就是掘进和二层之间,我们在招标时就要求,准备60米长的管道,一旦从掌子面发生坍塌,埋下来,工作人员通过管道就可以出来。
最后我由衷的希望,每一个隧道工程都能安全的进行,使我们国家更加繁荣昌盛。另外想要了解此类管道的朋友,我们热忱欢迎各界朋友来我们公司参观,指导。
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