隧道公路工程新型逃生管道设计

    针对公路隧道施工坍塌事故多发的情况,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Thornton假设,对新型应急救援通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。zui后,通过抗冲击性试验,对超高分子量聚乙烯通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5 426座,共319×104km[1]。然而,我国公路隧道建设起步较晚,与国外发达相比,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。
 
    据2004年 ~2007年隧道施工事故资料初步统 计$我国共发生39(公路,铁路) 隧道施工事故, 由于地质条件的多样性和复杂性,公路隧道施工事 故发生率比其他岩土工程高且严重$事故统计如图 ! 所示：
 

    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*大敌,其高发性和高危险性严重威胁着工程安全,甚至给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' 通过对超高分子量聚乙烯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'。
 

                                                                                   爬行过程中的人体工程学要求

    超高分子量聚乙烯管材在2001年被科学技术部国科计字（2000）056号文件列为科技成果重点推广计划，属化工类新材料、新产品。计委科技部将超高分子量聚乙烯管材列为当前优先发展的高科技产业重点领域项目。世界上zui早由美国Allied Chemical公司于1957年实现工业化，此后德国Hoechst公司、美国Hercules公司、日本三井石油化学公司等也投入工业化。我国于1964年zui早成功并投入工业。超高分子量聚乙烯（UHMW-PE）的发展十分迅速，80年代以前，世界平均年增长率为8.5%，进入80年代以后，增长率高达15%～20%。而我国的平均年增长率在30%以上。1978年世界消耗量为12，000～12，500吨，而到1990年世界需求量约5万吨，其中美国占70%。2007-2008年中国逐步成为世界工程塑料工厂，超分子量聚乙烯产业发展更是十分迅速。
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