大力建设隧道工程,响应国家战略号召-正举新材

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大力建设隧道工程,响应国家战略号召-正举新材在行动
大力建设隧道工程,响应国家战略号召-正举新材在行动
随着我国铁路、公路及地铁等交通设施的大力建设,由于隧道工程可有效的缩短线路长度,隧道及地下工程的应用越来越广泛。据不完全统计,我国在建铁路项目的隧道比例已达 40%以上,特别是近年高速铁路及西南山区铁路的建设, 隧道工程比例逐步上升,部分铁路项目隧道比例已达到或超过 80%。隧道工程的逐年增加,长大、复杂地质隧道的逐年增多,隧道施工引发的重特大伤亡事故屡见报端,据 2009 年~2013 年统计隧道施工事故共发生 33 次,死亡人数 155 人,造成的财产损失不可估量。在这些隧道施工事故中隧道塌方关门事故占 1/3 以上,仅 2014 年隧道塌方关门事故就发生 6 次,共造成 62 名施工人员被困,其中有 53 名作业人员通过救援成功获救。因此隧道塌方关门是隧道施工中发生频率最高、危害程度较大的事故类型,其不仅给施工单位造成巨大的经济损失,还会引起施工人员的伤亡。与其它瓦斯爆炸、有害气体等事故类型不同,隧道塌方关门事故有其自身的特点,一般情况下隧道塌方关门后,其塌方体与作业掌子面之间存在一定的空间可以满足施工人员在一定时间内的生存条件,若不再发生次生灾害、救援及时得当可避免或减少人员伤亡,降低财产损失。因此在隧道施工过程中除从勘测至施工中加强加深对塌方风险的认识及预判工作,进一步提高施工作业水平及机械化配套程度外,更重要的是加强塌方风险的应急预案设计及塌方逃生设施的配置,因此配置逃生设施作为塌方预设的救助设施就显得尤为重要。隧道施工逃生设施的配置及安装技术总结
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所谓管道逃生是指在隧道掌子面后方与掌子面之间设置一根管道,该管道在隧道发生塌方关门后仍能保证其不破坏,从而提升应急救援能力,赢得宝贵的救援时间,为作业人员提供逃生通道。为此铁道部 2010 年下发的《铁路隧道施工抢险救援指导意见》(铁建设【2010】88 号)中明确规定隧道施工时应在Ⅳ、Ⅴ、Ⅵ级围岩地段预先设置逃生管道。管道采用φ600~φ800mm 的承插钢管。但自 2010 年以来隧道工程发生的塌方关门事故中均未有效设置逃生管道,经长期现场考察发现其原因一方面是施工单位未引起足够的重视,另一方面是施工现场使用的钢管存在造价高、重量大、施工干扰多、接口多、不密封、耐腐蚀性差等缺点,施工时经常搁置在洞室外,关门塌方时不能起到应急逃生的作用,成为极大的安全隐患。针对我国目前隧道工程的逐年增多、地质复杂程度逐年增大,隧道关门塌方风险越来越高,研究既满足塌方逃生需要,造价又低、质量轻、施工干扰小的新型管道逃生设施是非常必要的。
本文提出了更新隧道逃生管道选材,把送风管与逃生管串连连接的隧道逃生管道设计技术。分别以钢带PE波纹管和钢管作为逃生管道进行抗冲击试验,经仿真模拟和现场试验,获得了钢带PE波纹管和钢管的最大凹陷变形值,证明了两种材料均能满足应急逃生的需求,但钢带PE波纹管作为隧道逃生管道具有造价低、连接方便等优点,相比更有优势。通过对试件抗冲击试验的系统分析,为隧道逃生管道的安全设计提供理论参考。
 
随着我国经济的发展,公路、铁路等交通线路经过山区普遍采用隧道穿越,由于地质复杂和施工方式不当,隧道施工期间经常发生塌方事故,其中关门塌方事故的后果最为严重,一旦发生将严重影响掌子面附近施工人员的生命安全。因此,针对隧道施工中的塌方事故,进行隧道逃生管道的系统研究,显得非常重要。
        在逃生管道设计中,目前管材选用最常用的是钢管,经长期现场考察发现,施工现场使用的钢管存在造价高、接口多、不密封、耐腐蚀性差等缺点,施工时经常搁置在洞室外,起不到防止关门塌方时应急逃生的作用,对隧道施工人员生命安全造成极大的安全隐患,因此有必要更新逃生管选材。在隧道施工设计时我们提议更换逃生管道材料,把送风管与逃生管串连连接使用,洞室外新鲜空气经送风管到达初支与二衬交界处,再经逃生管道(钢带PE波纹管)输送到掌子面区域。
        与钢管相比,钢带PE波纹管具有适当的挠曲度、连接方便、造价低、使用寿命长、耐腐蚀及耐环境应力开裂的优越性。因此,选用钢带PE波纹管作为逃生管,参照规范管内径选用Φ0.8m,须要验证的是钢带PE波纹管的抗冲击能力是否到达要求。
 
 当隧道塌方时主要考虑逃生管的抗冲击能力,暨逃生管被砸部位满足人员疏散需求。现就基于横向冲击的平铺圆管试件(钢带PE波纹管和钢管)进行现场试验,分析试件的局部凹陷与冲击能量的关系,从而得出冲击点附近的变形模态,比较端部断面与中间断面的抗冲击能力。在此利用ANSYS LS-DYNA对试验进行仿真模拟(管道变形的时程曲线),再将钢带PE波纹管试验结果与钢管试验结果进行比较。