根据应用人体测量学美国专家阿尔文·R·蒂利对人体测量学的研究成果可知,人在爬行移动时,较舒适的情况下爬行高度为800mm, 因此,公路隧道施工新型应急救援通道的内径必须≥800mm,才能保证人体的正常通过。 同时,考虑到公路隧道施工现场的实际情况,应急救援通道的外径不宜过大,否则对施工的影响较大,故取超高分子量聚乙烯管道的外径为800mm。

超高分子聚乙烯隧道逃生管道壁厚的设计 
    当壁厚较小时,变形值增大,可能不安全,当壁厚更大时,尽管安全性增加,但管材重量也随之增加,致使成本上升,搬运困难。 因此,设计中取隧道逃生管道壁厚为30mm是适宜的。 

超高高分子聚乙烯隧道逃生管道可靠性验证 
试验目的 
    通过将尺寸规格相近的隧道逃生管道与钢管分别进行抗冲击试验,论证超高分子聚乙烯管应用于公路隧道坍塌逃生应急救援的可行性。
试验材料
1、Q235螺旋缝埋弧焊钢管,规格为Φ62010。 屈服强度σ1=215GPa,弹性模量弹性模量E1=210MPa;泊松比ν1=0.25。2、超高分子聚乙烯隧道逃生管道,规格为Φ80030 , 屈服强度σ1=3.7GPa,弹性模量E1=700MPa;泊松比ν1=0.42。
试验要求及方法 

    隧道逃生管道受到冲击后,石块被弹出,管道几乎没有受到损伤,耐冲击性能良好;钢管在受到冲击后,管道被砸扁,发生性形变。从结果中可以看出,超高分子量聚乙烯隧道逃生管道抗冲击性能极高,外力冲击不能使其破裂。而且,其具有很好的韧性和吸收冲击能的性能,受到大石块冲击的过程中,能够吸收大部分的冲击能,减少对管道的破坏。钢管抗冲击性能不如隧道逃生管道,且其在受到石块砸击之后发生性形变,难以恢复。 

结论 
    采用超高分子聚乙烯隧道逃生管道对公路隧道施工应急救援通道进行了设计。 同时,超高分子量聚乙烯隧道逃生管道的结构尺寸符合人体工程学原理,结构 简单,拆装方便。通过对隧道逃生管道和钢管进行抗冲击性对比试验,验证了超高分子量聚乙烯隧道逃生管道应用于公路隧道施工应急救援的可靠性。

隧道逃生管道安装与铺设:

     ①超高分子聚乙烯隧道逃生管道采用φ800mm的超高分子量聚乙烯管道,标准管节长度为3m,壁厚30mm,带螺栓孔抱箍连接,接端连接宽度:22mm,采用螺栓标准件固定。

②施工现场应根据隧道围岩、掘进开挖方式等情况备足管道和连接材料,除整节管道外,应同时备足1米、2米、3米短节管道、转接接头。 

③超高分子聚乙烯隧道逃生管道可根据现场需要订制加工,搬运方便,连接简单、牢固、紧密可靠,且在地面做好临时固定措施,施工时管口可加临时封盖,并易于打开和封闭。

④隧道逃生管道设置起点为二衬端头处,距二衬端头距离不得大于5米,从衬砌工作面布置离开挖面20m以内的适当位置,管道沿着初期支护的一侧向掌子面铺设,管内预留工作绳,方便逃生、抢险、联络和传输各种物品,纵向连接可采用带螺栓孔抱箍连接,用螺栓把抱箍与两管道接头加固相连,防止坍塌时将逃生管道冲脱。 

⑤隧道逃生管道在二衬台车移动就位过程中,临时拆移时应逐节拆除,严禁一次拆除到位,以随时确保逃生管道的效用。 

⑥隧道逃生管道在经过掘进台阶时,应按顺延台阶布置,安装135°转接接头顺延,其管道架空高度和长度以不影响施工并便于开启逃生窗口为宜。 

⑦设置的隧道烯逃生管道应平整、内壁光滑、干燥、顺畅,不得作应急逃生以外用途。

隧道逃生管道工程案例