CN104453935A - 铁路隧道内辅助坑型缓冲结构 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种铁路隧道内辅助坑型缓冲结构，包括位于隧道两侧的多个辅助坑室，多个辅助坑室沿隧道轴向间隔设置，辅助坑室通过开口面与隧道连通，多个辅助坑室处设有至少一个平行于开口面的第一挡板，每个第一挡板两端与该辅助坑室的顶面和底面固定连接，且同一辅助坑室处的第一挡板的面积之和小于该辅助坑室开口面的面积；以及第二挡板，第二挡板一端与第一挡板连接，另一端伸入辅助坑室内。在隧道辅助坑室内设置挡板，分流压缩波，减小微压波的压力峰值，能显著缓解洞口微压波效应，能以低成本改造隧道，使已运营隧道洞口微压波效应得到缓解，经济效益显著，具有较强的实用性；适用于高速铁路、城际铁路和市域铁路隧道。

Description

铁路隧道内辅助坑型缓冲结构

技术领域

本发明涉及铁路隧道，具体涉及高速铁路、城际铁路和市域铁路隧道的洞内缓冲结构。

背景技术

高速列车通过隧道时，会在隧道内诱发一系列空气动力效应，其中，最主要的是隧道内瞬变压力和隧道出口微压波。其中，微压波会在隧道出口产生明显的爆破声，影响隧道出口周边的声环境，并使得附近轻型结构物(如房屋门窗)急剧振动。这种现象最早发现于1975年日本在山阳新干线的冈山和博多之间进行试运行时，后被称为洞口微压波现象。由于微压波现象对隧道洞口周围环境的危害性很大，并严重影响周边居民的日常生活，成为制约高速铁路发展的重要因素。

目前国内外设计人员采取了多种措施缓解隧道洞口微压波效应，包括采用各种新型洞门形式、优化列车形状、设置洞口缓冲结构、设置隧道内缓冲结构。其中，对于隧道内缓冲结构的研究比较少见。

隧道内缓冲结构就是通过在隧道内设置缓冲措施用来分流压缩波，使得压缩波的传播能量分离，减小微压波的压力峰值。现有的常用的隧道内缓冲结构有竖井和横通道缓冲结构，它们分别是选择在不同的隧道位置开口，新开一个或多个附属通道，使得压缩波的传播向多个方向分离。目前，现有的隧道内缓冲结构在一定程度上能够减缓隧道出口的微压波效应。但还存在一些局限性：

1)当前的隧道内缓冲结构需要往侧面或者上面延伸，对部分地形环境难以适用，比如山体较高的隧道不适宜采用过长竖井。

2)对于长大隧道，尤其是混凝土轨枕板式道床的长隧道，横通道的数量增加到一定程度后，相对提高后的建设成本，微压波缓解效率增加不明显。

3)现有的隧道内缓冲结构造价高昂，需要进行额外的挖掘修建工作，工程实施难度大，也不够经济。

4)维护成本高，有堵塞发生时或者缓冲结构遭到破坏后维护修理成本高昂。

5)不易于对现有隧道进行改造，改造成本高。

发明内容

针对背景技术中存在的问题，本发明的目的在于克服现有缓冲结构的缺陷，设计一种更加有效缓解高速铁路隧道洞内的缓冲设施，以满足严格的微压波压力峰值控制标准。

为达到上述目的，本发明设计的铁路隧道内辅助坑型缓冲结构，包括位于隧道两侧的多个辅助坑室，多个所述辅助坑室沿隧道轴向间隔设置，辅助坑室通过开口面与隧道连通，其特征在于：多个所述辅助坑室处设有至少一个平行于所述开口面的第一挡板，每个所述第一挡板两端与该辅助坑室的顶面和底面固定连接，且同一辅助坑室处的所述第一挡板的面积之和小于该辅助坑室开口面的面积；以及第二挡板，所述第二挡板一端与所述第一挡板连接，另一端伸入所述辅助坑室内。

优选的，同一辅助坑室处的所述第一挡板的面积之和为该辅助坑室开口面面积的20％至60％。

优选的，所述第一挡板与所述开口面在同一平面内，也即是说第一挡板与开口面共面。

优选的，所述第一挡板与所述辅助坑室的侧壁设有间隙。这样，便于分流压缩波，使得压缩波的传播能量分离，减小微压波的压力峰值。

优选的，设有多个第一挡板的辅助坑室处的多个第一挡板之间设有间隙。这样，便于分流压缩波，使得压缩波的传播能量分离。

作为优选方案，所述第二挡板与开口面相对的辅助坑室的侧壁之间设有间隙。这样，便于分流压缩波。

优选的，所述第二挡板垂直所述辅助坑室的底面，且所述第二挡板的一端与所述辅助坑室的顶面固定连接。

优选的，所述第二挡板的一端与所述辅助坑室的顶面固定连接，另一端与所述辅助坑室的底面之间设有间隙，这样，便于辅助坑室内设备的安装。

本发明的有益效果是：在隧道辅助坑室内设置挡板，分流压缩波，使得压缩波的传播能量分离，减小微压波的压力峰值，能显著缓解洞口微压波效应，在相同的建造成本下，较大限度的降低洞口微压波压力峰值，达到经济利益最大化，并能以低成本改造隧道，充分利用隧道内已有的结构，使已运营隧道洞口微压波效应得到缓解，经济效益显著，具有较强的实用性；适用于高速铁路、城际铁路和市域铁路隧道。

附图说明

图1是高速铁路隧道整体纵断面示意图；

图2是本发明实施方式一的辅助坑室立面图；

图3是本发明实施方式一的辅助坑室平面图

图4是本发明实施方式二的辅助坑室立面图；

图5是本发明实施方式二的辅助坑室平面图

图6是本发明第二挡板实施例一的辅助坑室横断面示意图；

图7是本发明第二挡板实施例二的辅助坑室横断面示意图；

图中：隧道1、辅助坑室2、开口面3、第一挡板4、第二挡板5。

具体实施方式

如图1所示，隧道1两侧设有多个辅助坑室2，多个所述辅助坑室2沿隧道1轴向间隔设置，如图3和图5所示，辅助坑室2通过开口面3与隧道1连通。

如图2和图3所示，隧道1内一些辅助坑室2处设有一个平行于所述开口面3的第一挡板4，所述第一挡板4两端与该辅助坑室2的顶面和底面固定连接，且同一辅助坑室2处的所述第一挡板4的面积小于该辅助坑室2开口面3的面积；以及第二挡板5，所述第二挡板5一端与所述第一挡板4连接，另一端伸入所述辅助坑室2内。这里所说的面积指的是将第一挡板4看作厚度为0的一个面，就像开口面一样。优选的，同一辅助坑室2处的所述第一挡板4的面积为该辅助坑室2开口面3面积的20％至60％。

如图4和图5所示，隧道1内的一些辅助坑是2处设有多个平行于所述开口面3的第一挡板4，所述第一挡板4两端与该辅助坑室2的顶面和底面固定连接，且同一辅助坑室2处的多个所述第一挡板4的面积之和小于该辅助坑室2开口面3的面积；以及第二挡板5，所述第二挡板5一端与所述第一挡板4连接，另一端伸入所述辅助坑室2内。这里所说的面积指的是将第一挡板4看作厚度为0的一个面，就像开口面一样。优选的，同一辅助坑室2处的多个所述第一挡板4的面积之和为该辅助坑室2开口面3面积的20％至60％。

如图3、图5、图6和图7所示，优选的，所述第一挡板4与所述开口面3共面，也就是说，第一挡板4是设在辅助坑室2内，其不凸出于隧道侧壁。

再如图3至图5所示，所述第一挡板4与所述辅助坑室2的侧壁设有间隙。 这样，便于分流压缩波，使得压缩波的传播能量分离，减小微压波的压力峰值。

再如图3和图5所示，作为优选方案，所述第二挡板与开口面相对的辅助坑室的侧壁之间设有间隙。这样，便于分流压缩波。

再如图3和图5所示，优选的，所述第二挡板5垂直所述辅助坑室2的底面，且所述第二挡板5的一端与所述辅助坑室2的顶面固定连接。对于第二挡板5与第一挡板4之间的角度，则可根据不同的设计要求做相应的调整，本发明示出的实施方式中，第二挡板5均是与第一挡板垂直。

第二挡板5的在纵向上的布置还有两种方式：

如图6所示，所述第二挡板5的一端与所述辅助坑室2的顶面固定连接，另一端与所述辅助坑室2的底面之间设有间隙，这样，便于辅助坑室2内设备的安装。

如图7所示，有些辅助坑室2内，没有设备的阻碍，如此，所述第二挡板5和第一挡板4一样，纵向的两端分别与辅助坑室2的顶面和底面固定连接。

Claims (8)

1.一种铁路隧道内辅助坑型缓冲结构，包括位于隧道两侧的多个辅助坑室，多个所述辅助坑室沿隧道轴向间隔设置，辅助坑室通过开口面与隧道连通，其特征在于：多个所述辅助坑室处至少设有一个平行于所述开口面的第一挡板，每个所述第一挡板两端与该辅助坑室的顶面和底面固定连接，且同一辅助坑室处的所述第一挡板的面积之和小于该辅助坑室开口面的面积；以及第二挡板，所述第二挡板一端与所述第一挡板连接，另一端伸入所述辅助坑室内。

2.根据权利要求1所述的铁路隧道内辅助坑型缓冲结构，其特征在于：同一辅助坑室处的所述第一挡板的面积之和为该辅助坑室开口面面积的20％至60％。

3.根据权利要求1所述的铁路隧道内辅助坑型缓冲结构，其特征在于：所述第一挡板与所述开口面在同一平面内。

4.根据权利要求1或2或3所述的铁路隧道内辅助坑型缓冲结构，其特征在于：所述第一挡板与所述辅助坑室的侧壁设有间隙。

5.根据权利要求4所述的铁路隧道内辅助坑型缓冲结构，其特征在于：设有多个第一挡板的辅助坑室处的多个第一挡板之间设有间隙。

6.根据权利要求1或2或3或5所述的铁路隧道内辅助坑型缓冲结构，其特征在于：所述第二挡板与开口面相对的辅助坑室的侧壁之间设有间隙。

7.根据权利要求6所述的铁路隧道内辅助坑型缓冲结构，其特征在于：所述第二挡板垂直所述辅助坑室的底面，且所述第二挡板的一端与所述辅助坑室的顶面固定连接。

8.根据权利要求6所述的铁路隧道内辅助坑型缓冲结构，其特征在于：所述第二挡板的一端与所述辅助坑室的顶面固定连接，另一端与所述辅助坑室的底面之间设有间隙。