美国国土安全部与交通安全部联合美国ILC Dover公司开发了一种弹性隧道气囊,作为快速应对隧道内涝的尝试。
工作原理
图1 隧道气囊现场示意图
隧道气囊是一个充满空气的栓塞,采用3层复合纤维材料制成,外层为编织式网状纤维,第2层为中间保护纤维层,第3层为带涂层的压力保护层(用于维持隧道栓内的压力平衡),气囊表面带气管。采用材料为VECTRAN纤维,可抵抗柔性断裂与蠕变断裂。洪水来临时,对气囊进行充气使其迅速膨胀,以封闭整个隧道截面,起到密封隧道、阻断洪水入侵的作用。依靠表面纤维与隧道内壁间的摩擦力,保证该气囊位置不发生移动变化。隧道气囊现场示意图见图1。
气囊使用
1)使用前: 气囊安装前需对轨交隧道的地面进行抬升,以获得更好的气密性;气囊可安装并收纳于隧道内壁的墙体一侧,所占空间极小,不会影响隧道内原先的交通状况。
2)使用时: 充气过程可电子遥控,也可完全使用人工控制;气囊在工作时首先从隧道内壁的收纳箱中弹出并脱开,散至隧道内的地面上,之后随着空气的充入,气囊渐渐饱满,直至密封整个隧道。
3)使用后: 等待洪水消退后,隧道气囊可以将空气排出,并重新折叠起来,放入原先隧道壁内收纳空间中,在未来继续使用。
试验验证
研究人员在测试隧道内所用气囊长9.75 m,直径 4.9 m,测试压力为25 psi。使用时,该气囊可以在1 min内开始膨胀,在30 min内充满空气并封闭整个隧道断面,承受隧道内超过12 psi的水压力。由于隧道气囊的纤维材质特点,不会受到隧道截面的不规则形状(如铁轨、管线、电缆接线盒以及其他机电设备)的影响,基本可起到密封作用。
(来源: 中铁科技情报信息 2021-09-06)