超高分子量聚乙烯受到強(qiáng)外力沖擊時(shí)瞬間變形，吸收大量沖擊能量，然后迅速恢復(fù)原來(lái)形狀，超高分子量聚乙烯隧道逃生管道為 公路隧道施工逃生應(yīng)急救援提供了極為可靠的保障；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(shí)，承壓能力和抗環(huán)境破壞能力遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò) 一般管道。交通部門(mén)采用新材料（超高分子量聚乙烯）對(duì)公路 隧道施工應(yīng)急救援通道進(jìn)行了設(shè)計(jì)。 同時(shí)，超高分子量聚乙烯應(yīng)急救援通道的結(jié)構(gòu)尺寸符合人體工 程學(xué)原理，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，拆裝方便。 ，通過(guò)對(duì)超高分子量聚乙烯逃生管道和鋼管進(jìn)行抗沖擊性對(duì)比試驗(yàn)，驗(yàn)證了超高分子量聚乙烯逃生管道應(yīng)用于公路隧道施工應(yīng)急救援的可靠性。

針對(duì)公路隧道施工坍塌事故多發(fā)的情況，首次采用新材料（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Thonroton假設(shè)，對(duì)超高分子量聚乙烯超高分子量聚乙烯逃生管道的結(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)。 ，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，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)5426座，共319×104km，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，施工問(wèn)題異常嚴(yán)峻。

    超 高分子量聚乙烯隧道逃生管道，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250萬(wàn)以上的線型結(jié)構(gòu)熱塑性工程塑料。 世界上早由 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、德國(guó)Her-cules公司、日本三井石油化學(xué)公司等也 投入工業(yè)化生產(chǎn)。我國(guó)于1964年早研制成功并投入工業(yè)生產(chǎn)。

 超高分子量聚乙烯隧道逃生管道具有優(yōu)異的綜合性能，具有 其他工程塑料無(wú)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(xué)腐蝕、衛(wèi)生、不 易 粘附，在國(guó)外被稱(chēng)為“神奇的塑料”。因此，其在機(jī)械、交通運(yùn)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(yùn)方便。

●管道韌性好、抗沖擊強(qiáng)度高，受到強(qiáng)外力沖擊時(shí)瞬間變形，吸收大量沖擊能量，然后迅速恢復(fù)原來(lái)形狀，為公路隧道施工逃生應(yīng)急救援提供了極為可靠的保障。

●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(shí)，承壓能力和抗環(huán)境破壞能力遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)一般管道。

根據(jù)應(yīng)用人體測(cè)量學(xué)的先驅(qū)美國(guó)專(zhuān)家阿爾文·R·蒂利對(duì)人體測(cè)量學(xué)的研究成果可知，人在爬行移動(dòng)時(shí)，較舒適的情況下爬行高度為800mm，爬行長(zhǎng)度為1520mm，如圖2所示。

 超高分子量聚乙烯隧道逃生管道

      阿爾文·R·蒂利指出，在全身進(jìn)入式上下通行的圓形洞口底部出入口爬行通過(guò)時(shí)，圓管的小直徑為650mm。 因此，公路隧道施工超高分子量聚乙烯隧道逃生管道，應(yīng)急救援通道的內(nèi)徑必須≥650mm，才能保證人體的正常通過(guò)。同時(shí)，考慮到公路隧道施工現(xiàn)場(chǎng)的實(shí)際情況，超高分子量聚乙烯隧道逃生管道的外徑不宜過(guò)大，否則對(duì)施工的影響較大，故取超高分子量聚乙烯隧道逃生管道的外徑為800mm。

超優(yōu)質(zhì)逃生管道,隧道逃生管道,輕質(zhì)超高分子量聚乙烯隧道逃生管薄厚徑設(shè)計(jì)

      薄壁圓管在受到隧道頂部大能量塊石側(cè)向沖擊的過(guò)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(diǎn)局部凹陷為主。

      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。

 超高分子量聚乙烯隧道逃生管道（分子量約為250萬(wàn)），規(guī)格為Φ800*30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=611kg。

高分子量聚乙烯隧道逃生管應(yīng)用

     ①超高分子量聚乙烯隧道逃生管道所用管材采用Φ800mm的超高分子量聚乙烯管道，管節(jié)長(zhǎng)度為3m，壁厚30mm，超高分子量聚乙烯隧道逃生管道可采用環(huán)型抱箍連接、鋼制搭接鎖扣連接，U型卡鏈扣連接，每端連接10mm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，必須確保其承壓能力和連接頭的牢固，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。 

    ③超高分子量聚乙烯隧道逃生管道經(jīng)加工使用，結(jié)合材質(zhì)及現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況分別進(jìn)行加工，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超高分子量聚乙烯隧道逃生管道采用φ800mm的承插超高分子量聚乙烯管道，設(shè)置起點(diǎn)為 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20m以?xún)?nèi)的適當(dāng)位置，超高分子量聚乙烯隧道逃生管道沿著初期支護(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，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(shí)將超高分子量聚乙烯管道沖脫。 

    ⑤超高分子量聚乙烯隧道逃生管道在二襯臺(tái)車(chē)移動(dòng)就位過(guò)程中，臨時(shí)拆移時(shí)應(yīng)逐節(jié)拆除，嚴(yán)禁一次拆除到位，以隨時(shí)確保逃生管道的效用。 

    ⑥超高分子量聚乙烯隧道逃生管道在經(jīng)過(guò)掘進(jìn)臺(tái)階時(shí)，應(yīng)按順延臺(tái)階布置，安裝30°鋼制過(guò)渡彎頭順延，其管道架空高度和長(zhǎng)度以不影響施工并便于開(kāi)啟逃生窗口為宜。 

    ⑦設(shè)置的超高分子量聚乙烯隧道逃生管道應(yīng)平整、干燥、順暢，不得作應(yīng)急逃生以外用途。

    ⑧超高分子量聚乙烯隧道逃生管道布設(shè)長(zhǎng)度為100m。

在隧道開(kāi)挖施工的過(guò)程中，難免會(huì)出現(xiàn)意外狀況，隧道逃生管和通風(fēng)管成為隧道開(kāi)挖必要的前提條件。關(guān)于逃生管的選擇，首要考慮的因素就是管道的系數(shù)。這就要求逃生管要抗沖擊，抗撞擊，耐高壓，柔韌度要好，另外就是逃生管的口徑要大，適合人體爬行。  

超高分子量聚乙烯管被稱(chēng)為”令人驚異的工程塑料”，抗沖擊性能非常強(qiáng)，即使受到地殼的強(qiáng)烈變動(dòng)，例如地震等，管道也不會(huì)出現(xiàn)斷裂，只會(huì)發(fā)生輕的變形，目前幾乎無(wú)法測(cè)出超高分子量聚乙烯管的抗沖擊極限。因此將超高分子量聚乙烯管用作逃生管綜合性?xún)r(jià)比非常高。

逃生管道為公路隧道施工逃生應(yīng)急救援提供了極為可靠的保障；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(shí)，承壓能力和抗環(huán)境破壞能力遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)一般管道。

隧道逃生管道優(yōu)異性：

1、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(shí)，承壓能力和抗環(huán)境破壞能力遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)一般管道。

2、重量輕、僅為鋼管重量的1/8左右，拆裝和搬運(yùn)方便。管道韌性好、抗沖擊強(qiáng)度高，受到強(qiáng)外力沖擊時(shí)瞬間變形，吸收大量沖擊能量，然后迅速恢復(fù)原來(lái)形狀，為公路隧道施工逃生應(yīng)急救援提供了極為可靠的保障。

3、管道韌性好、抗沖擊強(qiáng)度高，受到強(qiáng)外力沖擊時(shí)瞬間變形，吸收大量沖擊能量，然后迅速恢復(fù)原來(lái)形狀，為公路隧道施工逃生應(yīng)急救援提供了極為可靠的保障。

設(shè)置隧道逃生管的的意義：

逃生管系統(tǒng)使用簡(jiǎn)便，安裝和移動(dòng)所用時(shí)間短，設(shè)備簡(jiǎn)單易行，易于操作，投入不大，經(jīng)濟(jì)效益顯著，從而有利于推廣，更重要的是一旦出現(xiàn)隧道關(guān)門(mén)塌方事故，該系統(tǒng)可有效地挽救施工人員的生命，社會(huì)效益和經(jīng)濟(jì)效益巨大。

隧道逃生管對(duì)管材的要求：

1、要保證逃生管厚度不小于10mm

2、逃生管徑不小于60cm

3、每節(jié)逃生管長(zhǎng)度為1.5米—3米

4、逃生管可手動(dòng)拆卸，連接牢固

5、逃生管盡量與隧道車(chē)（人）行橫洞相連接，形成網(wǎng)狀逃生通道。

6、對(duì)逃生通道設(shè)置不到位的，嚴(yán)禁開(kāi)挖作業(yè)。

逃生管道結(jié)構(gòu)尺寸設(shè)計(jì)：

根據(jù)應(yīng)用人體測(cè)量學(xué)的先驅(qū)美國(guó)專(zhuān)家阿爾文·R·蒂利對(duì)人體測(cè)量學(xué)的研究成果可知，人在爬行移動(dòng)時(shí)，較舒適的情況下爬行高度為800mm，爬行長(zhǎng)度為1520mm，

 阿爾文·R·蒂利指出，在全身進(jìn)入式上下通行的圓形洞口底部出入口爬行通過(guò)時(shí)，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(guò)。

同時(shí)，考慮到公路隧道施工現(xiàn)場(chǎng)的實(shí)際情況，應(yīng)急救援通道的外徑不宜過(guò)大，否則對(duì)施工的影響較大，故取超高分子量聚乙烯管道的外徑為800mm。

隧道逃生管道可靠性驗(yàn)證：

實(shí)驗(yàn)?zāi)康模阂?、通過(guò)將尺寸規(guī)格相近的超高分子量聚乙烯隧道逃生管道與鋼管分別進(jìn)行抗沖擊試驗(yàn)，論證超高分子量聚乙烯隧道逃生管道應(yīng)用于公路隧道坍塌逃生應(yīng)急救援的可行性。二、采用尺寸規(guī)格相近的鋼管與超高分子量聚乙烯隧道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(jìn)行沖擊對(duì)比試驗(yàn)，驗(yàn)證超高分子量聚乙烯隧道逃生管道的可靠性。

實(shí)驗(yàn)結(jié)論：隧道逃生管道首次采用超高分子量聚乙烯管材對(duì)公路隧道施工應(yīng)急救援通道進(jìn)行了設(shè)計(jì)。同時(shí)，超高分子量聚乙烯隧道逃生管道的結(jié)構(gòu)尺寸符合人體工程學(xué)原理，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，拆裝方便。 ，通過(guò)對(duì)超高分子量聚乙烯隧道逃生管道和鋼管進(jìn)行抗沖擊性對(duì)比試驗(yàn)，驗(yàn)證了超高分子量聚乙烯隧道逃生管道應(yīng)用于公路隧道施工應(yīng)急救援的可靠性。