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極限值H為7m和5m,將塊石自由釋放,分別對云南隧道逃生管道和鋼管進行沖擊,此時可根據(jù)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,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,云南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,云南隧道逃生管道變形凹陷后,管內(nèi)的通行空間為740mm,滿足***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,設計中取云南隧道逃生管道壁厚為30mm是適宜的。
云南隧道逃生管結構尺寸設計
根據(jù)應用***測量學的先驅美國著名專家阿爾文·R·蒂利對***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,如圖所示。
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585mm。 因此,公路隧道施工新型應急救援通道的內(nèi)徑必須≥585mm,才能保證***的正常 通過。
同時,考慮到公路隧道施工現(xiàn)場的實際情況,應急救援通道的外徑不宜過大,否則對施工的影響較大,故取超高分子量聚乙烯管道的外徑為800mm。
云南逃生管道布設應該符合如下要求:
1.逃生通道所用管材采用φ800mm的承插鋼管,管節(jié)長度為6m,壁厚不小于10mm,管節(jié)間可采用直徑大于逃生管道10cm的套管連接,每端連接1m,采用橡膠圈或木楔臨時固定。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(jīng)試驗室具體試驗后,方可用于隧道中。
2.施工現(xiàn)場應根據(jù)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(jié)管道外,應同時備足1米、2米、3米短節(jié)管道、轉接接頭(135°)等。
3.管道須經(jīng)加工方可使用,各單位可結合材質及現(xiàn)場實際情況分別進行加工,要求連接簡單、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。管道連接橫斷面如下圖:
4.逃生通道設置位置如下圖所示,管道采用φ800mm的承插鋼管,設置起點為最新施作好二襯端頭處,距二襯端頭距離不得大于5米,從襯砌工作面布置至距離開挖面20m以內(nèi)的適當位置,管道沿著初期支護的一側向掌子面鋪設,管內(nèi)預留工作繩,方便逃生、搶險、聯(lián)絡和傳輸各種物品。承插鋼管縱向連接可采用鏈條等措施,防止坍塌時將鋼管沖脫。
5.逃生管道在二襯臺車移動就位過程中,臨時拆移時應逐節(jié)拆除,嚴禁一次拆除到位,以隨時確保逃生管道的效用。
6.逃生管道在經(jīng)過掘進臺階時,應按順延臺階布置,可安裝135°轉接接頭順延,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.設置的逃生管道應平整、干燥、順暢,不得作應急逃生以外用途。
8.逃生管道布設不得少于60m
DN800逃生管道案例:
目前在建的大理至麗江高速公路中,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),為隧道施工者增加了安全防護措施。請聽云南臺記者章婷、通訊員周鳳榮的報道:
在云南修公路,橋隧比例高,地質地理條件復雜,隧道施工是安全生產(chǎn)的重中之重。但是,和以往的施工相比,大麗高速公路的隧道施工者們卻多了一層安全防護。工人趙師傅告訴記者:800逃生管道,這是個好辦法,如果塌方,埋了,人就可以順著這個管子走。
800逃生管道采用特殊工程塑料制成,內(nèi)孔直徑為外徑為超高分子量聚乙烯mm,能承受2000多公斤的壓力,完全夠一個成年人從中爬行。(云南)800逃生管道設置在連接掌子面到二次襯砌的位置,隨著隧道的掘進,800逃生管道也在不斷的向前移動。一旦施工中出現(xiàn)坍塌,工人便可從(云南)800逃生管道中安全離開。這項技術的運用,能將隧道施工人員傷亡降低。省公路開發(fā)投資公司董事長孫喬寶:一般容易出問題的就是掘進和二層之間,我們在招標時就要求,準備60米長的管道,一旦從掌子面發(fā)生坍塌,埋下來,工作人員通過管道就可以出來。
最后我由衷的希望,每一個隧道工程都能安全的進行,使我們國家更加繁榮昌盛。另外想要了解此類管道的朋友,我們熱忱歡迎各界朋友來我們公司參觀,指導。
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