隧道公路工程新型逃生管道設(shè)計(jì)

    針對(duì)公路隧道施工坍塌事故多發(fā)的情況,采用新材料(超高分子量聚乙烯材料)對(duì)公路隧道施工應(yīng)急救援通道進(jìn)行了設(shè)計(jì)研究。結(jié)合人體工程學(xué)原理,根據(jù)Hertz接觸力學(xué)理論,采用Thornton假設(shè),對(duì)新型應(yīng)急救援通道的結(jié)構(gòu)尺寸進(jìn)行了優(yōu)化,并對(duì)通道的連接方式進(jìn)行了設(shè)計(jì)。zui后,通過(guò)抗沖擊性試驗(yàn),對(duì)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(jìn)行了驗(yàn)證。試驗(yàn)結(jié)果表明,超高分子量聚乙烯通道結(jié)構(gòu)尺寸合理,安全可靠,可應(yīng)用于公路隧道施工應(yīng)急救援。

    截至2008年底,我國(guó)公路隧道總數(shù)已達(dá)5 426座,共319×104km[1]。然而,我國(guó)公路隧道建設(shè)起步較晚,與國(guó)外發(fā)達(dá)相比,相關(guān)技術(shù)水平仍較低,加之公路隧道跨度大、施工工藝復(fù)雜、地形多變等特點(diǎn),導(dǎo)致公路隧道建設(shè)過(guò)程中還存在諸多技術(shù)問(wèn)題。盡管隨著我國(guó)公路隧道新奧法施工技術(shù)的日益成熟穿越復(fù)雜地質(zhì)條件隧道的相關(guān)設(shè)計(jì)理論 和修筑工藝取得了一定的成果$但在隧道建設(shè)中塌 方事故卻屢屢發(fā)生$施工安全問(wèn)題異常嚴(yán)峻。
 
    據(jù)2004年 ~2007年隧道施工事故資料初步統(tǒng) 計(jì)$我國(guó)共發(fā)生39(公路,鐵路) 隧道施工事故, 由于地質(zhì)條件的多樣性和復(fù)雜性,公路隧道施工事 故發(fā)生率比其他巖土工程高且嚴(yán)重$事故統(tǒng)計(jì)如圖 ! 所示：
 

    從圖1 中可以看出,在公路隧道施工事故中坍塌事故占54%為主要事故形態(tài),是公路隧道施工的*大敵,其高發(fā)性和高危險(xiǎn)性嚴(yán)重威脅著工程安全,甚至給與人民的生命財(cái)產(chǎn)造成重大損失,因此對(duì)公路隧道施工坍塌應(yīng)急救援技術(shù)進(jìn)行研究,將能有效減少公路隧道施工坍塌事故的人員傷亡和財(cái)產(chǎn)損失,對(duì)提高公路隧道建設(shè)的安全性具 有重要的現(xiàn)實(shí)意義' 然而,現(xiàn)行公路隧道施工中所用的坍塌逃生急救援通道為鋼管,質(zhì)量大,較為笨重拆裝和搬運(yùn)不便,使用效率不高同時(shí)在公路隧道逃生應(yīng)急 救援管道的選取方面管道需要具備高抗沖擊性, 高耐壓性以及高耐磨性等優(yōu)良性能' 通過(guò)對(duì)超高分子量聚乙烯管道進(jìn)行抗沖擊試驗(yàn)和耐壓試驗(yàn),論證了超高分子量聚乙烯管用于公 路隧道施工應(yīng)急救援通道的可行性'同時(shí)還從人體工程學(xué)的角度,對(duì)新型應(yīng)急救援通道的結(jié)構(gòu)尺寸 進(jìn)行了優(yōu)化'。
 

                                                                                   爬行過(guò)程中的人體工程學(xué)要求

    超高分子量聚乙烯管材在2001年被科學(xué)技術(shù)部國(guó)科計(jì)字（2000）056號(hào)文件列為科技成果重點(diǎn)推廣計(jì)劃，屬化工類(lèi)新材料、新產(chǎn)品。計(jì)委科技部將超高分子量聚乙烯管材列為當(dāng)前優(yōu)先發(fā)展的高科技產(chǎn)業(yè)重點(diǎn)領(lǐng)域項(xiàng)目。世界上zui早由美國(guó)Allied Chemical公司于1957年實(shí)現(xiàn)工業(yè)化，此后德國(guó)Hoechst公司、美國(guó)Hercules公司、日本三井石油化學(xué)公司等也投入工業(yè)化。我國(guó)于1964年zui早成功并投入工業(yè)。超高分子量聚乙烯（UHMW-PE）的發(fā)展十分迅速，80年代以前，世界平均年增長(zhǎng)率為8.5%，進(jìn)入80年代以后，增長(zhǎng)率高達(dá)15%～20%。而我國(guó)的平均年增長(zhǎng)率在30%以上。1978年世界消耗量為12，000～12，500噸，而到1990年世界需求量約5萬(wàn)噸，其中美國(guó)占70%。2007-2008年中國(guó)逐步成為世界工程塑料工廠(chǎng)，超分子量聚乙烯產(chǎn)業(yè)發(fā)展更是十分迅速。
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