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攻克世界性难题:亚游集团代理隧道逃生管道助力隧道工

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攻克世界性难题亚游集团代理隧道逃生管道助力隧道工程
攻克世界性难题 深中通道首节钢壳沉管完成浇筑

亚游集团代理隧道逃生管道助力隧道工程

12月10日,广东交通集团发布消息,粤港澳大湾区重大交通项目——深中通道隧道工程首节钢壳沉管完成浇筑,并顺利攻克沉管纵移难题,移至浅坞区进行下一步作业。

深中通道沉管隧道为世界首例双向八车道海底沉管隧道,长约6.8公里,沉管段长约5.0公里,由32个巨型钢壳沉管组成,单孔跨度超过18米,沉放最大水深达40米,沉管结构受力非常复杂,是目前世界上最宽的海底沉管隧道。

在牛头岛沉管预制厂现场,首个钢壳沉管已完成浇筑。简单来说,这种结构形式就是钢板包着混凝土,类似“三明治”结构,具有承载能力大、防水性能好等优点。但浇筑隔仓多,每个标准管节由2250个4-16立方米封闭隔仓构成,牛头岛预制厂需要完成4万个不同规格隔仓施工,高流动性自密实混凝土总用量达66万立方米,在封闭隔仓里实现混凝土填充密实性是世界性难题。

据介绍,深中通道沉管隧道每个标准管节的尺寸为165×46×10.6米,用钢量约1万吨,其排水量超过了“辽宁号”航母,浇筑混凝土后重达8万吨。

目前,深中通道建设顺利。桥梁工程已完成全部主桥桩基工程,正进行承台施工作业;西人工岛已完成筑岛,正进行岛上暗埋隧道CW2段主体结构等施工;东人工岛已完成堰筑段临时围堰结构施工、沿江高速保护钢板桩及钢管桩施工等。项目预计2024年建成通车。
隧道逃生管结构尺寸设计:
针对公路隧道施工坍塌事故多发的情况,首次采用新材料(超高分子量聚乙烯材料)对公路隧道施工应急救援通道进行了设计研究。结合人体工程学原理,根据Hertz接触力学理论,采用Thonroton假设,对超高分子量聚乙烯超高分子量聚乙烯逃生管道的结构尺寸进行了优化,并对通道的连接方式进行了设计。最后,通过抗冲击性试验,对超高分子量聚乙烯通道应用于公路隧道施工应急救援的可靠性进行了验证。试验结果表明,超高分子量聚乙烯通道结构尺寸合理,安全可靠,可应用于公路隧道施工应急救援。
根据应用人体测量学的先驱美国著名专家阿尔文·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,爬行长度为1520mm,如图2所示

表1不同壁厚尺寸的超高分子量聚乙烯隧道逃生管道冲击变形值

壁厚H/mm 凹陷变形值△/m
H=7m时 H=5m时
20 0.093 0.080
22 0.066 0.054
24 0.048 0.038
26 0.035 0.025
30 0.030 0.021 
 

      从表1中可以看出,随着圆管壁厚的增加,块石下落引起的圆管凹陷变形值越来越小。当块石下落高度h=7m时、壁厚H=24mm时,超高分子量聚乙烯隧道逃 生管道的凹陷变形值Δ=0.048m,约为圆 管直径的8%;当下落高度h=5m时、壁厚H=24mm时,凹陷变形值 Δ=0.038m,变形值更小。此 时,超高分子量聚乙烯隧道逃生管道变形凹陷后,管内的通行 空间为588mm,满足人体工程学要求,人能安全通过应急通道。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,设计中取超高分子量聚乙烯隧道逃生管道壁厚为 30mm是适宜的。 
性能表:

项目 单位 试验方法 超高分子材料型号 其它工程塑料
SLL-2 SLL-3 尼龙66 聚碳酸酯 聚甲醛 聚四氟乙烯
密度 g/cm³ ASTM D1505 0.935 0.930 1.14 1.2 1.4 2.16
平均分子量 GB/T1841-1980 粘度法 250万 300万 - - - -
屈服点应力 Kg/cm² ASTM D638 220 220 - - - -
抗张强度 Kg/cm² ASTM D638 400 500 750 640 700 200
断裂伸长率 % ASTM D638 350 300 200 110 75 300
抗冲击强度(无缺口) Kg.cm/cm ASTMD256/td> 破坏不了 破坏不了 11 80 10 16
抗冲击强度(缺口) Kg.cm/cm ASTMD256 110 105 - - - -
布氏硬度 D ASTMD2240 40 40 100 118 120 -
动摩擦系数 Kg/cm².m/s 三井汕化 0.2 0.2 0.4 - 0.4 0.2
磨损率(砂磨法) mg 三井汕化 20 15 - - 170 225
热变形温度 ASTM D648 85 80 200 138 170 121
膨胀系数 10-4/℃ ASTMD696 1.5/td> 1.5 0.8 0.66 0.81 1.0
 
 

用于公路隧道施工中的超高分子量聚乙烯隧道逃生管道在符合人体工程学原理、兼顾牢固性的同时,还需满足公路隧道施工应急救援功能性要求,连接方式简单、拆装方便。因此,对应急救援通道进行了如下结构设计。 

本 着拆装方便的原则,公路超高分子量聚乙烯--隧道逃生管道与管道之间的连接方式为柔性连接。故在安装施工组织中较为方便,当首次安装时,只需将两管对接, 用铁链将两管端头的链条连接并拉紧扣牢即可。其中,链条端配有挂钩,U型卡与链扣相连,链条长度可根据扣紧程度由挂钩扣在U型卡上的位置自由调节。
 
 
 
超高分子量聚乙烯隧道逃生管道应用:
    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,管节长度为15m,壁厚30mm,管节间可采用直径大于逃生管道直径的套管连 接,每端连接1m,采用橡胶圈或木楔临时固定。为保证管道承受坍塌体的压力,对采用的材质管材,必须确保其承压能力和连接头的牢固,并经试验室具体试验 后,方可用于隧道中。
    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超高分子量聚乙烯逃生管道经加工使用,结合材质及现场实际情况分别进行加工,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 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,设置起点为最新施作好的二衬端头处,距二衬端头距离不得大于5米,从衬砌工作面布 置至距离开挖面20m以内的适当位置,超高分子量聚乙烯逃生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, 承插超高分子量聚乙烯管道纵向连接可采用链条等措施,防止坍塌时将超高分子量聚乙烯管道冲脱。 
    ⑤超高分子量聚乙烯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超高分子量聚乙烯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设置的超高分子量聚乙烯逃生管道应平整、干燥、顺畅,不得作应急逃生以外用途。