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（山西）800逃生管道

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   2015.9.16，800逃生管道發(fā)往云南省西雙版納，標志著洛陽國潤新材料科技股份有限公司超高分子量聚乙烯逃生管道逐步推向市場，在得到上?；ぱ芯吭旱淖C書后，中鐵，中交隧道局對我們產(chǎn)品進行了評估實驗，得到機構(gòu)的認可，逐步與我公司簽訂了合同，標志著洛陽國潤在新型材料逃生管道方面，走在了行業(yè)前列。

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前提

    隧道建設(shè)中塌方事故卻屢屢發(fā)生，施工安全問題異常嚴峻。據(jù)2010-2015年隧道施工事故資料初步統(tǒng)計，我國共發(fā)生39起（公路、鐵路）隧道施工事故。

   （山西）800逃生管道首次采用新材料（超高分子量聚乙烯材料，是一種由乙 烯、丁二烯單體在催化劑作用下，聚合而成的平均分子量在200萬以上的線型結(jié)構(gòu)熱塑性工程塑料。）對公路隧道施工應(yīng)急救援通道進行了設(shè)計研究。結(jié)合人體工程學原理，根據(jù)Hertz接觸力學理論，采用Thonroton假設(shè)，對新型（山西）800逃生管道的結(jié)構(gòu)尺寸進行了優(yōu)化，并對通道的連接方式進行了設(shè)計。通過抗沖擊性試驗，對超高分子量聚乙烯通道應(yīng)用于公路隧道施工應(yīng)急救援的可靠性進行驗證。

通過以下4種基本方法驗證超高分子量聚乙烯管道的可靠性

1.（山西）800逃生管道（新型材料）結(jié)構(gòu)尺寸設(shè)計  
     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，圓管的小直徑為585mm。 因此，公路隧道施工新型應(yīng)急救援通道的內(nèi)徑必須≥585mm，才能保證人體的正常 通過。 
     同時，考慮到公路隧道施工現(xiàn)場的實際情況，應(yīng)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直徑800mm。

2.新型（山西）800逃生管道薄厚徑設(shè)計 
     薄壁圓管在受到隧道頂部大能量塊石側(cè)向沖擊的過程中，結(jié)構(gòu)下半部分的整體彎曲變形較小，變形以沖擊點局部凹陷為主。 
    根據(jù)Hertxz接觸力學理論，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。  
     （山西）800逃生管道（分子量約為250萬），規(guī)格為Φ超高分子量聚乙烯*30mm其主要參數(shù)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(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（山西）800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，（山西）800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，（山西）800逃生管道變形凹陷后，管內(nèi)的通行空間為740mm，滿足人體工程學要求，人能安全通過應(yīng)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(shè)計中取（山西）800逃生管道壁厚為30mm是適宜的。 

3.（山西）800逃生管道連接部件設(shè)計  
   （山西）800逃生管道主體部分采用超高分子量聚乙烯管道，并在端部設(shè)有加強護層，連接部件有鋼絲繩、鐵鏈及其端部掛鉤。為了在隧道發(fā)生坍塌事故時，相關(guān)人員方便在（山西）800逃生管道中攀爬，在通道周向每隔120°栓系一攀爬繩
   本著拆裝方便的原則，公路（山西）800逃生管道與管之間的連接方式為抱箍連接。 故在安裝施工組織中較為方便，當首次安裝時，只需將兩管對接，用抱箍上緊扣牢，依據(jù)抱箍現(xiàn)有的孔，用鉆往管管上打孔近穿螺栓即可。其中，鋼絲繩端頭和鐵鏈端頭為掛鉤，鐵鏈長度可根據(jù)扣緊程度由掛鉤扣在鐵鏈圓環(huán)上的位置 自由調(diào)節(jié)。

如圖連接方法。
4.（山西）800逃生管道可靠性驗證

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   通過將尺寸規(guī)格相近的（山西）800逃生管道與鋼管分別進行抗沖擊試驗，論證超高管應(yīng)用于公路隧道坍塌救生應(yīng)急救援的可行性。

試驗材料
1、Q235螺旋縫埋弧焊鋼管，規(guī)格為Φ620×10。 屈服強度σ1=215GPa，彈性模量彈性模量E1=210MPa；泊松比ν1=0.25。

2、（山西）800逃生管道（分子量約為250萬），規(guī)格為Φ超高分子量聚乙烯×30mm，屈服強度σ1=3.7GPa，彈性模量E1=700MPa；泊松比ν1=0.42。

檢驗要求及方法 
  采用尺寸規(guī)格相近的鋼管與（山西）800逃生管道從距圓管頂部的高度H為10m的地方將重物自由釋放，進行沖擊對比試驗，驗證（山西）800逃生管道的可靠性。
1、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E=40MPa；泊松比：ν1=0.2；%密度ρ1=2500kg/m3 ；巖塊重 W=400kg。
2、圓管墊層為平整放置的砂袋，墊層厚250mm，寬超高分子量聚乙烯mm。
 用于隧道施工救生的薄壁圓管自由放置于平整墊層上，當受到落石沖擊荷載作用時，圓管底部主要受墊層豎向和橫向摩擦約束作用。沖擊試件離圓管頂部距離主要取決于隧道斷 面的開挖高度，本實驗取隧道中心頂部到圓管頂部 的高度的極限值 H為10m，將塊石自由釋放，分別對（山西）800逃生管道和鋼管進行沖擊。實驗結(jié)果（山西）800逃生管道受到?jīng)_擊后，石塊被彈出，管道幾乎沒有受到損傷，耐沖擊性能良好；鋼管在受到?jīng)_擊后，管道被砸扁，發(fā)生形變。
  為了明確沖擊能量的大小，對石塊從10m高處自由落下的沖擊力及圓管形變量進行計算。在石塊自由下落時，石塊瞬時速度可由能量守 恒定律求出， Vt=14m/s。同時，可計算出（山西）800逃生管道和鋼管所受沖擊力和變形量如圖所示。

從結(jié)果中可以看出，10m高處落下的石塊的沖 擊能非常大。同時，（山西）800逃生管道抗沖擊性能極高，外力沖擊不能使其破裂。而且，其具有很好的韌性和吸收沖擊能的性能，受到大石塊沖擊的過程中，能夠吸收大部分的沖擊能，減少對管道的破壞。鋼管抗沖擊性能不如（山西）800逃生管道，且其在受到石塊砸擊之后發(fā)生形變，難以恢復(fù)。

認證結(jié)論：

由于（山西）800逃生管道（超高分子量聚乙烯）重量輕拆裝和搬運方便；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(fù)原來形狀，為公路隧道施工救生應(yīng)急救援提供了極為安全可靠的保障；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，承壓能力和抗環(huán)境破壞能力遠遠超過一般管道，包括鋼管，那么我們來看看他的優(yōu)越性和應(yīng)用范圍。

隧道道（山西）800逃生管道優(yōu)異性
     （山西）800逃生管道具有優(yōu)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(zhì)性，且耐化學腐蝕、衛(wèi)生無毒、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(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(fù)原來形狀，為公路隧道施工救生應(yīng)急救援提供了極為安全可靠的保障。
●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，承壓能力和抗環(huán)境破壞能力遠遠超過一般管道。
（山西）800逃生管道應(yīng)用：
①（山西）800逃生管道所用管材采用φ直徑800mm的超高分子量聚乙烯管道，管節(jié)長度為12m，壁厚30mm，管節(jié)間可采用直徑大于（山西）800逃生管道直徑的金屬帶孔抱箍連接，22mm寬,采用螺栓臨時固定。為保證管道承受坍塌體的壓力，對采用的材質(zhì)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(yīng)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(yīng)同時備足1米、2米、3米短節(jié)管道、轉(zhuǎn)接接頭。 

③（山西）800逃生管道經(jīng)加工使用，結(jié)合材質(zhì)及現(xiàn)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（山西）800逃生管道采用φ直徑800mm的承插超高分子量聚乙烯管道，設(shè)置起點為新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離開挖面20m以內(nèi)的適當位置，（山西）800逃生管道沿著初期支護的一側(cè)向掌子面鋪設(shè)，管內(nèi)預(yù)留工作繩，方便救生、搶險、聯(lián)絡(luò)和傳輸各種物品，承插超高分子量聚乙烯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乙烯管道沖脫。 

⑤（山西）800逃生管道在二襯臺車移動就位過程中，臨時拆移時應(yīng)逐節(jié)拆除，嚴禁一次拆除到位，以隨時確保（山西）800逃生管道的效用。 

⑥（山西）800逃生管道在經(jīng)過掘進臺階時，應(yīng)按順延臺階布置，安裝135°轉(zhuǎn)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救生窗口為宜。 

⑦設(shè)置的（山西）800逃生管道應(yīng)平整、干燥、順暢，不得作應(yīng)急救生以外用途。

⑧（山西）800逃生管道布設(shè)長度為100m。

（山西）800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（山西）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(zhì)地理條件復(fù)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：（山西）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。

    （山西）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20公斤的壓力，完全夠一個成年人從中爬行。（山西）800逃生管道設(shè)置在連接掌子面到二次襯砌的位置，隨著隧道的掘進，（山西）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（山西）800逃生管道中安全離開。這項技術(shù)的運用，能將隧道施工人員傷亡降低。省公路開發(fā)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。

    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(dǎo)。

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