超高分子量聚隧道逃生管道優異性:
超高分子量聚隧道逃生管道具有優異的綜合性能,具有 其他工程塑料無可比擬的耐沖擊性、抗壓性、耐磨損、抗老化、輕質性,且耐化學腐蝕、衛生、不 易 粘附,在國外被稱為“神奇的塑料”。因此,其在機械、交通運輸、紡織、造紙、礦業、農業、化工等領域,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。
超高分子量聚隧道逃生管道結構尺寸設計 :
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。
超高分子量聚隧道逃生管道
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650mm。 因此,公路隧道施工超高分子量聚隧道逃生管道,應急救援通道的內徑必須≥650mm,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,超高分子量聚隧道逃生管道的外徑不宜過大,否則對施工的影響較大,故取超高分子量聚隧道逃生管道的外徑為800mm。
超高分子量聚隧道逃生管道薄厚徑設計:
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。
超高分子量聚隧道逃生管道:
超高分子量聚隧道逃生管道(分子量約為250萬),規格為Φ800*30其主要參數取值為:屈服強度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=611kg。
超高分子量聚隧道逃生管道
取隧道中心及邊頂部到圓管頂部的高度的極限值H為7m和5m,將塊石自由釋放,分別對超高分子量聚隧道逃生管道和鋼管進行沖擊,此時可根據能量守恒定 律計算出巖塊下落速度,分別為v1=11.7m/s和v1=9.9m/s。 取不同圓管壁厚H進行計算,不同壁厚尺寸的圓管沖擊變形值得計算結果如表 1 所示。
表1不同壁厚尺寸的超高分子量聚隧道逃生管道沖擊變形值
壁厚H/mm 凹陷變形值△/m
H=7m時 H=5m時
20 0.093 0.080
22 0.066 0.054
24 0.048 0.038
26 0.035 0.025
30 0.030 0.021
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,超高分子量聚隧道逃 生管道的凹陷變形值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,超高分子量聚隧道逃生管道變形凹陷后,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,設計中取超高分子量聚隧道逃生管道壁厚為 30mm是適宜的。
超高分子隧道逃生管道連接方式:
①超高分子量聚隧道逃生管道所用管材采用Φ800mm的超高分子量聚管道,管節長度為3m,壁厚30mm,超高分子量聚隧道逃生管道可采用環型抱箍連接、鋼制搭接鎖扣連接,U型卡鏈扣連接,每端連接10mm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,方可用于隧道中超高分子量聚隧道逃生管道連接方式--環型抱箍連接
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超高分子量聚隧道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超高分子量聚隧道逃生管道采用φ800mm的承插超高分子量聚管道,設置起點為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 作面布置至距挖面20m以內的適當位置,超高分子量聚隧道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,承插超高分子量聚管道縱向連接可采用鏈條等措施,防止坍塌時將超高分子量聚管道沖脫。
⑤超高分子量聚隧道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。
超高分子量聚隧道逃生管道連接方式--U型卡鏈扣連接
⑥超高分子量聚隧道逃生管道在經過掘進臺階時,應按順延臺階布置,安裝30°鋼制過渡彎頭順延,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設置的超高分子量聚隧道逃生管道應平整、干燥、順暢,不得作應急逃生以外用途。
⑧超高分子量聚隧道逃生管道布設長度為100m。
超高分子量聚隧道逃生管道連接方式--鋼制搭接鎖扣連接
鋼制搭接鎖扣
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