CN103016024A - 一种高速铁路单线隧道洞口缓冲结构 - Google Patents

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赵文成
肖明清
邓朝辉
王长法
李鸣冲
王春梅
李文胜
戴文
靳宗振
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Abstract

本发明提供了一种高速铁路单线隧道洞口缓冲结构，其特征在于：所述缓冲结构用于高速铁路单线隧道，为与隧道洞口衬砌对接的并位于隧道洞口外侧的横截面为矩形的矩形洞体，在矩形洞体的顶部沿矩形洞体长度方向设置1-8个开口，开口总面积与洞口衬砌内空横截面积的面积比为0.75-2，沿所述矩形洞体长度方向布置的各开口的面积朝隧道洞口方向按照50-90%逐渐减小。本发明可有效缓解高速铁路隧道洞口的微压波现象，防止隧道洞口产生的音爆对周边环境造成的不良影响，社会效应显著。由于结构简单，整体性强，对地形和地质情况适用性强，施工方便，可以有效降低洞口设置缓冲结构而产生的生产成本，经济效益显著。

Description

一种高速铁路单线隧道洞口缓冲结构
技术领域
本发明涉及高速铁路隧道领域，具体是指一种高速铁路单线隧道洞口缓冲结构。
背景技术
高速列车进入隧道时，车头前方空间受到限制，导致车头前方的空气不能及时向四周扩散而被急剧压缩形成空气压缩波。该压缩波以音速传播到隧道出口，约90%的以膨胀波的形式向隧道入口反射回去，其它约有10%的能量以脉状冲击波的形式自隧道出口向周围区域辐射出去，形成微压波。微压波效应过强会产生气动爆破噪声即隧道音爆，并使得附近轻型结构（房屋窗户）急剧振动等问题，导致噪声污染，对周边居民产生不良心理影响，对人居环境的危害性较大，成为高速铁路隧道结构设计参数的重要影响因素，因此有必要采取措施对隧道洞口微压波微效应进行缓解。目前国内外减缓微压波的措施包括改造隧道结构和优化列车形状。改造隧道结构的措施有改变洞门形式和设置洞口缓冲结构。
但是现有的洞口缓冲结构主要是针对轨面以上有效面积为100m2左右的大断面双线隧道设计的，而对于65m2左右的小断面单线隧道并不适用。并且现有的洞口缓冲结构只能把隧道洞口外20m处微压波峰值控制在50Pa以内，无法满足严格的微压波压力峰值控制标准。
发明内容
本发明的目的是根据上述不足提供一种高速铁路单线隧道洞口缓冲结构，该缓冲结构可以适用于小断面单线隧道，并且缓解微压波峰值效果好。
本发明是通过如下技术方案实现的：
一种高速铁路单线隧道洞口缓冲结构，其特征在于：所述缓冲结构为与隧道洞口衬砌对接的并位于隧道洞口外侧的横截面为矩形的矩形洞体，在矩形洞体的顶部沿矩形洞体长度方向设置1-8个开口，开口总面积与洞口衬砌内空横截面积的面积比为0.75-2，沿所述矩形洞体长度方向布置的各开口的面积朝隧道洞口方向按照50-90%逐渐减小。列车在高速进入隧道之前先通过矩形洞体，产生的空气压缩波可以通过通过矩形洞体顶部的开口得以排放，从而达到缓解微压波的效果。
优选的，所述沿矩形洞体长度方向相邻开口间距朝隧道洞口方向逐渐增大1.1-1.5倍。列车高速进入矩形洞体产生的微压波沿隧道长度方向是逐渐减小的，因此该结构使缓解微压波效应效果更好。
优选的，所述矩形洞体位于隧道入口段外侧和/或位于隧道出口段外侧。在隧道入口和出口各设置带开口的矩形洞体，可以进一步缓解微压波效应。
优选的，所述矩形洞体与隧道洞口衬砌等截面对接。施工难度更低。
本发明的缓冲结构采用在隧道入口和出口段设置矩形洞体，并且在矩形洞体上开设大小渐变的开口，起到缓解微压波的效果。本发明即使对于隧道阻塞比（列车车头与隧道横截面积之比）更大、隧道断面积更小、列车速度较高（300-350km/h）的单线高速铁路隧道，也能够完全满足严格的微压波压力峰值控制标准，能减少80%的微压波。本发明可有效缓解高速铁路隧道洞口的微压波现象，防止隧道洞口产生的音爆对周边环境造成的不良影响，社会效应显著。由于结构简单，整体性强，对地形和地质情况适用性强，施工方便，可以有效降低洞口设置缓冲结构而产生的生产成本，经济效益显著。
附图说明
图1为本发明的立体结构示意图；
图2为本发明的隧道入口段矩形洞体俯视示意图；
图3为本发明的隧道出口段矩形洞体俯视示意图；
1.隧道入口矩形洞体、2.隧道出口矩形洞体、3.开口、4.衬砌、5-14.第一开口至第十开口。
具体实施方式
以下结合附图进一步说明本发明：
如图1-3所示，本发明高速铁路单线隧道洞口缓冲结构为与隧道洞口衬砌4对接的并位于隧道洞口外侧的横截面为矩形的矩形洞体1，在隧道入口矩形洞体1的顶部沿矩形洞体长度方向设置8个开口3即第一开口5至第八开口12，在隧道出口矩形洞体2的顶部沿隧道中线长度方向设置2个开口3即第九开口13和第十开口14。开口总面积与洞口衬砌内空横截面积的面积比为0.75-2，沿所述矩形洞体长度方向布置的各开口3的面积朝隧道洞口方向按照50-90%逐渐减小。
优选的，隧道入口矩形洞体1的洞体长度为100m，隧道出口矩形洞体2的洞体长度为40m。矩形洞体为整体钢筋混凝土浇筑体，施工更方便，稳固性更好，安全度高。这样可以最大程度的缓解洞口微压波效应。所述第一开口5至第八开口12的长度a沿矩形洞体长度方向朝隧道方向逐渐减小。第十开口14的长度也大于第九开口13的长度。第一开口5的长度为8m，宽3.2m;第二开口6的长度为8m，宽2m；第三开口7的长度为6m，宽2m；第四开口8的长度为5m，宽2m；第五开口9的长度为4m，宽2m；第六开口10的长度为3.2m，宽2m；第七开口11的长度为2.7m，宽2m；第八开口12的长度为2.2m，宽2m；第九开口13的长度为6m，宽1.6m；第十开口14的长度为8m，宽1.6m。所述沿矩形洞体长度方向相邻开口间距c朝隧道洞口方向逐渐增大。所述隧道入口矩形洞体1和隧道出口矩形洞体2的横断面积与隧道洞口衬砌4横断面积大小相等，这样更节省空间，适合于各种隧道。
该缓冲结构所应用于高速铁路单线隧道工程，减少微压波效应达到80%，并且结构简单，施工方便，具有很强的实用性。
以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (4)

1.一种高速铁路单线隧道洞口缓冲结构，其特征在于：所述缓冲结构用于高速铁路单线隧道，为与隧道洞口衬砌对接的并位于隧道洞口外侧的横截面为矩形的矩形洞体，在矩形洞体的顶部沿矩形洞体长度方向设置1-8个开口，开口总面积与洞口衬砌内空横截面积的面积比为0.75-2，沿所述矩形洞体长度方向布置的各开口的面积朝隧道洞口方向按照50-90%逐渐减小。
2.根据权利要求1所述高速铁路单线隧道洞口缓冲结构，其特征在于：所述沿矩形洞体长度方向相邻开口间距朝隧道洞口方向逐渐增大1.1-1.5倍。
3.根据权利要求1所述高速铁路单线隧道洞口缓冲结构，其特征在于：所述矩形洞体位于隧道入口段外侧和/或位于隧道出口段外侧。
4.根据权利要求1所述高速铁路单线隧道洞口缓冲结构，其特征在于：所述矩形洞体与隧道洞口衬砌等截面对接。
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