泉州隧道施工大口徑逃生管道距掌子面世瑞新材料科技有限公司采用新材料逃生管道對公路隧道施工應急救援通道進行了設計。 同時，新材料逃生管道的結構尺寸符合人體工程學原理，結構 簡單，拆裝方便。 后，通過對新材料逃生管道和鋼管進行抗沖擊性對比試驗，驗證了新材料逃生管道應用于公路隧道施工應急救援的可靠性。

1.結構尺寸設計  

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zui小直徑為585mm。 因此，公路隧道施工應急救援通道的內徑必須≥585mm，才能*人體的正常通過。 同時，考慮到應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的外徑為800mm。

2.薄厚徑設計

薄壁圓管在受到隧道頂部大能量塊石側向沖擊的過程中，結構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Hertxz接觸力學理論，采用Thornton假設，設材料具有理想彈塑性，則兩接觸物體之間的接觸壓力，在能量分析的基礎上，圓管受到側向沖擊時局部凹陷值△與側向載荷 P之間的關系，則可推出圓管受到側向沖擊時局部凹陷值，為圓管材料的屈服應力；Ｈ為圓管的厚；Ｄ為圓管的直徑。其主要參數取值為：屈服強度σ1=3.7GPa，彈性模量：E1=700MPa；泊松比ν1=0.42； 密度：ρ1=950kg/m3。

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，分別對超高分子量聚乙烯管和鋼管進行沖擊，此時可根據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，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。壁厚Ｈ＝30mm時，下落高度ｈ＝7ｍ時800逃生管道的凹陷變形值Δ＝0.030m。再厚的話，變形值變化不大，故取超高分子量聚乙烯管厚度30mm比較合適。此時逃生管道變形凹陷后，管內的通行空間為710mm，滿足人體工程學要求，人能安全通過應急通道。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，設計中取管道壁厚為30mm是適宜的。

3，采用尺寸規格相近的鋼管，超高分子量聚乙烯管從距圓管頂部的高度H為10m的地方將重物自由釋放，進行沖擊對比實驗，驗證超高分子量聚乙烯管的**性。

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，可計算出超高分子量聚乙烯管和鋼管所受沖擊力和變形量。

從結果中可以看出，10m高處落下的石塊的沖 擊能非常大。同時，超高分子量聚乙烯管抗沖擊性能*，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逃生管道，且其在受到石塊砸擊之后發生形變，難以恢復。

認證結論：

由于超高分子量聚乙烯管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，然后迅速恢復原來形狀，為隧道施工救生應急救援提供了極為安全**的保障；管道環剛度高、耐壓性好、不易變形，在公路隧道施工中發生坍塌時，承壓能力和抗環境破壞能力遠遠超過一般管道，包括鋼管。

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zui小直徑為585mm。 因此，公路隧道施工應急救援通道的內徑必須≥585mm，才能*人體的正常通過。 同時，考慮到應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的外徑為800mm。泉州隧道施工大口徑逃生管道距掌子面

隧道逃生管道應用：

 1、超高分子量聚乙烯逃生管道所用管材采用φ800mm的超高分子量聚乙烯管道，管節長度為12m，壁厚30mm，管節間采用管箍連接。

 2、施工現場應根據隧道圍巖、掘進開挖方式等情況備足管道和連接材料，除整節管道外，應同時備足1米、2米、3米短節管道、轉接接頭。

 3、超高分子量聚乙烯逃生管道經加工使用，結合材質及現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、超高分子量聚乙烯逃生管道采用φ800mm的承插超高分子量聚乙烯管道，設置起點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挖面20m以內的適當位置，超高分子量聚乙烯逃生管道沿著初期支護的一側向掌子面鋪設，管內預留工作繩，方便逃生、搶險、聯絡和傳輸各種物品，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、超高分子量聚乙烯逃生管道在二襯臺車移動就位過程中，臨時拆移時應逐節拆除，嚴禁一次拆除到位，以隨時確保逃生管道的效用。

 6、超高分子量聚乙烯逃生管道在經過掘進臺階時，應按順延臺階布置，安裝135°轉接接頭順延，其管道架空高度和長度以不影響施工并便于開啟逃生窗口為宜。

 7、設置的超高分子量聚乙烯逃生管道應平整、干燥、順暢，不得作應急逃生以外用途。