輕型逃生管道連接部件設(shè)計(jì)

       輕型逃生管道在符合人體工程學(xué)原理、兼顧牢固性的同時(shí)，還需滿足隧道施工應(yīng)急逃援功能性要求，連接方式簡(jiǎn)單、拆捉便。因此，對(duì)輕型逃生管道采用抱箍連接，每根端部有孔，并在端部設(shè)有加強(qiáng)護(hù)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(shí)，相關(guān)人員方便在逃生管道中攀爬，在通道周向每隔120M栓系一根攀爬繩。

1、輕型逃生管道鏈扣連接

2、輕型逃生管道環(huán)型抱箍連接

3、需要有二級(jí)臺(tái)階的話還可以采用135°過(guò)渡彎頭進(jìn)行連接

輕型逃生管道可靠性驗(yàn)證

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通過(guò)將尺寸規(guī)格相近的隧道逃生管道與鋼管分別進(jìn)行抗沖擊試驗(yàn)，論證聚乙烯管應(yīng)用于公路隧道坍塌逃生應(yīng)急救援的可行性。試驗(yàn)材料：

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

2、聚乙烯隧道逃生管道，規(guī)格為Φ800*30 , 屈服強(qiáng)度σ1=3.7GPa，彈性模量E1=700MPa；泊松比ν1=0.42。

    根據(jù)Hertxz接觸力學(xué)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(shí)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(shí)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。  
    DN800逃生管道（分子量約為250萬(wàn)），規(guī)格為Φ高分子量聚乙烯*30mm其主要參數(shù)取值為：屈服強(qiáng)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(duì)DN800逃生管道和鋼管進(jìn)行沖擊，此時(shí)可根據(jù)能量守恒定律計(jì)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(jìn)行計(jì)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(lái)越小。

    當(dāng)塊石下落高度ｈ＝7ｍ時(shí)、壁厚Ｈ＝24mm時(shí)，DN800逃生管道的凹陷變形值Δ＝0.048m，約為圓 管直徑的8%；當(dāng)下落高度h＝5ｍ時(shí)、壁厚Ｈ＝24mm時(shí)，凹陷變形值 Δ＝0.038m，變形值更小。此時(shí)，DN800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(xué)要求，人能通過(guò)應(yīng)急管道。當(dāng)壁厚較小時(shí)，變形值增大，可能不，當(dāng)壁厚更大時(shí)，盡管性增加，但管材重量 也隨之增加，致使成本上升，搬運(yùn)困難。 因此，設(shè)計(jì)中取DN800逃生管道壁厚為30mm是適宜的。 

新型逃生管道設(shè)置規(guī)范要求

一、新型逃生管道適用范圍
  1.本方案適用于公路及鐵路和高鐵隧道工程掘進(jìn)施工，要求隧道施工時(shí)在Ⅳ、Ⅴ級(jí)及以上圍巖地段必須預(yù)先設(shè)置逃生管道及救生管道，以確保隧道掘進(jìn)過(guò)程中施工人員的人身。
  2.在隧道的掌子面開(kāi)挖、噴錨、支護(hù)及仰拱部位的開(kāi)挖、澆筑砼的過(guò)程中，均必須確保逃生管道的完好，救生管道設(shè)置到位，并隨著掌子面的不斷掘進(jìn)而向前移動(dòng)。
2018年隧道逃生管道設(shè)置圖-逃生管道現(xiàn)實(shí)逃生圖
二、新型逃生管道材料及設(shè)置要求
新型逃生管道布設(shè)應(yīng)該符合如下要求：
       1. 逃生通道所用管材采用φ800mm的，管節(jié)長(zhǎng)度為3m，壁厚不小于30mm，管節(jié)間可采用抱箍，采用螺栓和螺母固定。為保證管道承受坍塌體的壓力，對(duì)采用的材質(zhì)管材，必須確保其連接頭的牢固，并經(jīng)試驗(yàn)室具體試驗(yàn)后，方可用于隧道中。
  2.施工現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)根據(jù)隧道圍巖、掘進(jìn)開(kāi)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(shí)備足1米、2米、3米短節(jié)管道、轉(zhuǎn)接接頭(135°)等。
  3.逃生管道須經(jīng)加工方可使用，各單位可結(jié)合材質(zhì)及現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況分別進(jìn)行加工，要求連接簡(jiǎn)單、牢固、緊密可靠，且在地面做好臨時(shí)固定措施，施工時(shí)管口可加臨時(shí)封蓋，并易于打開(kāi)和封閉。
  4.逃生通道設(shè)置位置如下圖所示，管道采用φ800mm的隧道逃生管，設(shè)置起點(diǎn)為zui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(kāi)挖面10m以內(nèi)的適當(dāng)位置，管道沿著初期支護(hù)的一側(cè)向掌子面鋪設(shè)，管內(nèi)預(yù)留工作繩，方便逃生、搶險(xiǎn)、聯(lián)絡(luò)和傳輸各種物品。逃生管縱向連接可采用鏈條等措施，防止坍塌時(shí)將鋼管沖脫。