专利名称：隧道施工事故中管道逃生系统的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及ー种自救逃生系统，特别是ー种隧道施工关门塌方事故中管道自救逃生系统。
背景技术：
近年来我国交通运输事业得到飞速发展，鉄路、高速公路和国省干线公路建设均取得很大突破。在修建通过山岭的线路时主要以隧道方式穿越为主。而隧道施工过程中，在地质条件复杂的情况下，施工难度大，施工风险高，极易出现关门塌方、冒顶、突泥涌水等灾难性事故，其施工人员的安全保障成为社会各界特别关注的问题。目前的隧道施工主要采用人工钻爆法作业，救援技术不能满足安全施工的需要。具体体现为施工人员的自救条件和能力还相当薄弱，无法赢得宝贵的救援时间；救援时往往通过敲击金属物以发出声音信号的方式来确定是否有人被困，由于被困人员只能等待救 援，在相当程度上严重迟缓了预先救援速度与安全的保障，造成险情蔓延，甚至酿成二次事故。尽管ー些隧道施工企业针对隧道施工的特点开展积极研究，已经在部分技术问题上取得了ー些重要成果。但是，这些技术成果具有地域和技术方面的局限性，举例如下I)两条平行的隧道互为逃生通道。目前，国内应用较多的救援技术是建立隧道施工逃生通道，这种逃生通道理念在国内外高速公路和鉄路施工中有所体现。高速公路通常是两条平行的隧道，之间设计有行车横洞和人行横道。施工中可将它们作为一条隧道发生事故时逃往另一条隧道的通道。铁路隧道施工时通常开挖平行导坑，其作用是超前预报和复线备用。可建立隧道主洞与平行导坑之间的连接通道，作为隧道发生事故的逃生通道。2)中导洞作为逃生通道。隧道从结构形式上采取“三联拱”的结构方式，中导洞在中间，两侧为双向四车道。而贯通的中导洞作用重大，这条“管廊”直径虽然只有2米，但是却承担起铺设管线设备以及逃生的作用。3) U型回车场隧道。逃生通道设计已在我国部分隧道内开始实行并取得一定成功。在秦岭终南山公路特长隧道(18. 04公里)火灾防灾方案中，根据近期单洞双向交通和远期单向交通，提出了疏散车流人流方案。近期单洞双向交通方案中，隧道两侧设置多个U型回车场，然而该方案需要较大的土建费用，但U型回车场可作为未来复线隧道及ニ线连结的组成部分。远期ニ线隧道中，利用两线之间的平行导坑和横通道，可以及时疏散人流和车流。对于公路单洞隧道的施工，如何设计逃生通道以保证事故发生时施工人员能安全逃生，又不大幅増加建设成本，目前国内外还没有这方面的成熟经验可供參考。
发明内容本实用新型所要解决的技术问题是提供ー种隧道施工事故中管道逃生系统，可以较低的成本实现在隧道施工事故中的逃生、救护，也可以为施工人员提供临时的避难场所。为解决上述技术问题，本实用新型所采用的技术方案是ー种隧道施工事故中管道逃生系统，在离施工隧道的开挖掌子面不大于26米的位置设置安全棚架，安全棚架与逃生管道的一端连接。优化的方案中，台阶法施工时，在离施工隧道的开挖掌子面不大于21米的位置设置安全棚架。
逃生管道的另一端靠近施工隧道的ニ级衬砌段。所述的安全棚架中，支撑架靠近开挖掌子面的一端和支撑架的上表面设有弧形防护板。所述的弧形防护板外表面设有多个缓冲胶垫。所述的逃生管道上设有多个入ロ。所述的逃生管道和安全棚架上还设有多个吊耳。所述的安全棚架和逃生管道下设有沙袋。所述的安全棚架内还设有给养管、生命維持系统、救护装置、照明装置和通信设备。所述的安全棚架内还设有平板小车，所述的平板小车下方设有两根弧形的轴，弧形的轴上设有多个轮子。所述的逃生管道为钢管或混凝土管。所述的逃生管道每4-6米为ー节段，各节逃生管道之间采用法兰或类法兰连接，随开挖掌子面推迸。本实用新型提供的ー种隧道施工事故中管道逃生系统，通过采用离开挖掌子面一定距离的位置设置安全棚架，安全棚架与逃生管道的一端连接的结构，使用简便，安装和移动所用时间短，设备简单易行，操作方便，投入不大，且不影响正常开挖施工(可利用エ序间的空隙时间进行拆装)，经计算该系统的购置、安装、使用等综合费用按照隧道长度每米约折合为100元，共投入约需15万元，相对于如果出现隧道塌方安全事故造成的几十万、甚至上百万的损失，经济效益显著，从而有利于推广，更重要的是一旦出现隧道塌方事故，该系统可有效地挽救施工人员的生命，社会效益和经济效益巨大。另ー方面按照隧道施工安全工作预防为主的方针，要尽量避免和杜绝发生塌方等安全事故，该系统作为隧道开挖施工中的ー项重要安全防护设施也可用来在隧道内创造良好的安全施工环境，特别是对隧道内的施工人员的心理上起到了不可替代的良好作用，有利于工程的正常顺利施工。由于设置的逃生管道可以穿过塌方段，本实用新型尤其适于隧道施工关门塌方事故中的自救逃生。
以下结合附图和实施例对本实用新型作进ー步说明图I为本实用新型整体结构的俯视图。图2为本实用新型整体结构的的主视图。图3为本实用新型在采用上下台阶开挖施工中整体结构的的主视图。图4为本实用新型中安全棚架的主视图。图5为本实用新型中安全棚架的左视图。[0031]图6为本实用新型中安全棚架的俯视图。图7为本实用新型中逃生管道的侧视图。图8为本实用新型中逃生管道的主视示意图。图9为本实用新型中逃生管道入口部分的主视示意图。
图10为本实用新型中平板小车的仰视图。
图11为本实用新型中平板小车的侧视图。图中，逃生管道1，安全棚架2，支撑架21，弧形防护板22，吊耳23，开挖掌子面3，沙袋4，开挖地平线5，初级支护6，入口 7，ニ级衬砌段8，平板小车9。
具体实施方式
如图I一3中，ー种隧道施工事故中管道逃生系统，在离施工隧道的开挖掌子面3一定距离的位置设置安全棚架2，安全棚架与逃生管道I的一端连接。通常距离开挖掌子面3不大于26米，台阶法施工时不大于21米，以利于出现事故时为施工人员提供避难场所。在本例中安全棚架和逃生管道I靠近施工隧道ー侧的侧墙。如图7— 8中，逃生管道I的另一端靠近施工隧道的ニ级衬砌段8。开挖掌子面3与ニ级衬砌段8的距离通常在100米至200米之间。随着开挖掌子面3施工的进展，逃生管道要随之不断向前推迸。所以在本例中管道的长度选为168米。所述的逃生管道I为钢管或混凝土管。混凝土管的成本较低，但是自重较重，移动较为麻烦。而采用钢管则重量较轻，利于搬动，配合平板小车9，也利于人员在钢管内的快速移动，在本例中采用直径820mm壁厚IOmm的钢管，经过落石试验，300kg块石从7米落下冲击管道轴线正上方位置，最大变形值位于管道的端部为80mm,不影响使用，最大520kg的块石7米高度自由落下的冲击作用下，变形尚能满足人员通过的要求。在本例中单节钢管的长度取4一6米,重量为800— 1200kg,通过其上设置的吊耳23可以方便的起吊和移动。各节钢管之间采用法兰或类法兰连接。所述的类法兰连接即为在钢管高度中间的两侧的位置设置法兰，这样的连接方式施工简单，在管道拆卸与安装过程中较方便，并且比较经济，从而有利于更好的推广。如图4一6中，所述的安全棚架2中，支撑架21靠近开挖掌子面3的一端和支撑架21的上表面设有弧形防护板22。安全棚架的支撑架21主体结构采用框架式钢结构，框架主体杆件采用12#重型槽钢，其主要尺寸为120X53X5. 5mm(分别为槽钢宽度、翼板宽度和厚度)，槽钢相互之间的连接采用焊接。由于安全棚架的主要功能是保护进口和増加入口，因此为保证棚架内部人员安全，安全棚架需承受一定重量落石的冲击荷载。为减缓隧道顶部岩块掉落以及掌子面爆破岩块的冲击作用，分别将安全棚架2的顶以及靠近掌子面侧面设计成半圆柱面。在所述的弧形防护板22外表面设有多个缓冲胶垫。为减缓开挖爆破飞石的冲击作用，安全棚架顶部和端部需挂置一定数量的废旧轮胎，在与安全棚架相接的前两节逃生管道顶部也放置一定数量的橡胶轮胎，其数量需现场确定。弧形防护板22厚度均为L 4cm。安全棚架2沿隧道纵向长260cm，宽120cm，高150cm,总重 1180kg。如图9中，所述的逃生管道I上设有多个入口 7。多个入口有利于施工人员的快速疏散。在本例中各个入口之间的间距为60米。所述的逃生管道I和安全棚架2上还设有多个吊耳23。设置的吊耳23用于方便地搬运逃生管道I和安全棚架2。所述的安全棚架和逃生管道I下设有沙袋4。在安全棚架和逃生管道I下方铺设一些沙袋有以下两个作用，其ー是保持地面平整，其ニ则能起到一定减震作用。所述的安全棚架2内还设有给养管、生命維持系统、救护装置、照明装置和通信设备。给养管，当逃生管道I遭大石块严重破坏时，需对被困施工人员供应一定的营养物质，如水、牛奶及其它食物等，而给养管则是这些营养物质传输的主要通道。给养管采用直径为20_的塑料软管，从安全棚架2沿逃生管道I纵向放置，给养管无需固定，直接放于 逃生管内底部。以方便逃生管道的拆卸与安装，本例中给养管长180m。生命維持系统为便携式吸氧设备，水和食物，因逃生管道长度较长，人员通过中部容易出现缺氧等现象。为保证施工人员的顺利转移，安全棚架内放置一些便携式吸氧设备，吸氧设备拟采用鼻氧管式面罩式吸氧器，本例中吸氧器数量为20套。救护装置为担架及牵绳，当隧道关门塌方出现人员受伤的情形后，折叠担架可帮助他们顺利逃到安全地帯。根据普通人的身高及肩宽，担架的长度宜取2米，宽度为60cm，底部设有6个滚动轮，并沿横向折叠。担架两端分别设置ー处挂钩以方便牵绳拉动。整个逃生系统设置担架I副，担架放置于外部安全地帯。牵绳的主要作用是牵动担架在管道内滑动，牵绳设置两副，长度分别为200米，分别放置于安全棚架及安全地帯处。管道内部不设置照明设备，所有的照明均采用防爆式矿灯，采用防爆矿灯的主要目的是防止在瓦斯岩层中出现因瓦斯浓度聚集而产生爆炸的危险事故，防爆矿灯数量为20套，放置于安全棚架内。所述的安全棚架2内还设有平板小车9，如
图10— 11中，所述的平板小车9下方设有两根弧形的轴，弧形的轴上设有多个轮子。如本例中的平板小车9采用了 8个轮子，每个轮子均与弧形轴垂直，弧形轴是指其整体为弧形，而在与轮子配合的位置，轴依然为直线段，以利于滑行。平板小车9可以非常方便的载人在逃生管道I内快速滑行，从而利于人员的快速撤离。
权利要求1.ー种隧道施工事故中管道逃生系统，其特征在于在离施工隧道的开挖掌子面(3)不大于26米的位置设置安全棚架(2)，安全棚架与逃生管道(I)的一端连接。
2.根据权利要求I所述的ー种隧道施工事故中管道逃生系统，其特征在于台阶法施エ时，在离施工隧道的开挖掌子面(3)不大于21米的位置设置安全棚架(2)。
3.根据权利要求I或2所述的ー种隧道施工事故中管道逃生系统，其特征在于逃生管道(I)的另一端靠近施工隧道的ニ级衬砌段(8)。
4.根据权利要求I或2所述的ー种隧道施工事故中管道逃生系统，其特征在于所述的安全棚架(2)中，支撑架(21)靠近开挖掌子面(3)的一端和支撑架(21)的上表面设有弧形防护板(22)。
5.根据权利要求4所述的ー种隧道施工事故中管道逃生系统，其特征在于所述的弧形防护板(22)外表面设有多个缓冲胶垫。
6.根据权利要求I或2所述的ー种隧道施工事故中管道逃生系统，其特征在于所述的逃生管道(I)上设有多个入口(7)。
7.根据权利要求I或2所述的ー种隧道施工事故中管道逃生系统，其特征在于所述的逃生管道(I)和安全棚架(2 )上还设有多个吊耳(23 )。
8.根据权利要求I或2所述的ー种隧道施工事故中管道逃生系统，其特征在于所述的安全棚架和逃生管道(I)下设有沙袋(4 )。
9.根据权利要求I或2所述的ー种隧道施工事故中管道逃生系统，其特征在于所述的安全棚架(2)内还设有给养管、生命維持系统、救护装置、照明装置和通信设备。
10.根据权利要求I或2所述的ー种隧道施工事故中管道逃生系统，其特征在于所述的安全棚架(2)内还设有平板小车(9)，所述的平板小车(9)下方设有两根弧形的轴，弧形的轴上设有多个轮子。
11.根据权利要求I或2所述的ー种隧道施工事故中管道逃生系统，其特征在于所述的逃生管道(I)为钢管或混凝土管。
12.根据权利要求I或2所述的ー种隧道施工事故中管道逃生系统，其特征在于所述的逃生管道(I)每4-6米为ー节段，各节逃生管道之间采用法兰或类法兰连接。
专利摘要一种隧道施工事故中管道逃生系统，在离施工隧道的开挖掌子面一定距离的位置设置安全棚架，安全棚架与逃生管道的一端连接；通常距离开挖掌子面不大于26米，台阶法施工时不大于21米。逃生管道的另一端靠近施工隧道的二级衬砌段。本实用新型提供的一种隧道施工事故中管道逃生系统，通过采用上述结构，使用简便，安装和移动所用时间短，设备简单易行，易于操作，投入不大，经济效益显著，从而有利于推广，更重要的是一旦出现隧道关门塌方事故，该系统可有效地挽救施工人员的生命，社会效益和经济效益巨大。
文档编号E21F11/00GK202510155SQ20112030852
公开日2012年10月31日 申请日期2011年8月23日 优先权日2011年8月23日
发明者丁庆荣, 周昌栋, 唐云伟, 唐雄俊, 张明辉, 张炜, 望明, 李家泰, 李强, 杨平福, 狄先均, 王元汉, 谭飞, 陈圣伟, 鲍俊羽 申请人:宜昌市公路管理局