專利名稱：高速鐵路隧道擴大斷面回路型減壓洞口的修建方法
技術領域：
本發明涉及鐵路隧道的修建方法，特別涉及高速鐵路隧道洞口的修建方法。
背景技術：
隨著京津城際快線、鄭西、武廣時速350km/h客運專線的開通，標志著我國高速列 車技術的日臻完善，使國人可以期盼在不久的未來困擾十三億人民的出行問題可以徹底解 決。當然伴隨著高速鐵路速度的提高，同時也會造成很多新的問題。當列車以高速進入鐵 路隧道時，列車前面將會產生初始壓縮波，此波沿隧道向前傳播。當壓縮波到達隧道出口處 時，即向進口反射成膨脹波，與此同時，產生一個脈沖波自隧道出口向周圍地區輻射，并發 出爆炸聲，并使附近房屋的窗框、百葉窗等急劇振動，發出“咯啦”的響聲，此脈沖波即微壓 波。列車進入隧道所產生的壓縮波，影響了旅客的乘車舒適性；隧道出口微壓波的存在，對 周圍環境也造成了較嚴重的危害。微壓波的大小和壓縮波到達隧道出口時的壓力梯度值(單位時間內的壓力差)成 正比。目前，高速鐵路隧道微壓波減緩的常用技術措施主要有一、在隧道的上方開設豎井， 通過豎井泄壓來減小壓縮波的壓力梯度峰值。對于特長的隧道，往往因埋深很大，豎井施工 難度大、成本高，這種減壓方法難于推廣使用；二、擴大隧道斷面積，通過減低阻塞比(列車 斷面積與隧道斷面積的比值)來減壓，由于采用這種方法，隧道建造工程量增加很大，其建 造成本高，因而使用也受到限制；三、提高機車車輛的氣密性，此法只能改善車廂內的乘車 環境，提高旅客的乘車舒適性，但在機車的氣密性達到一定程度時，要想再提高氣密性，技 術難度大，維護費用高，經濟性差，不能得到很好的推廣使用。
發明內容
本發明的目的就是提供一種高速鐵路隧道擴大斷面回路型減壓洞口的修建方法， 采用該方法修建的鐵路隧道洞口，能有效地降低高速列車進入隧道所產生的微壓波，而且 施工容易、不受隧道周圍地形影響、建造成本低。本發明解決其技術問題所采用的技術方案是一種高速鐵路隧道擴大斷面回路型 減壓洞口的修建方法，其做法是A、在隧道的洞口處修建15 20m長的擴大段，擴大段的斷面積為隧道斷面積的 1. 3 1. 6 倍；B、在隧道洞口的兩側修建與隧道平行且長度為擴大段長度2 3倍的側導洞，側 導洞的外端與外界連通，側導洞與隧道的橫向距離為20 30m，側導洞的斷面積為隧道斷 面積的25% ；C、再在兩側導洞與隧道之間修建橫向的第一、第二和第三橫通道，第一橫通道的 縱向位置位于擴大段的中間，斷面積為隧道斷面積的15% 20% ；第二橫通道的縱向位置 與第一橫通道的縱向位置相距10 18m，斷面積為隧道斷面積的15% 20% ；第三橫通道 的縱向位置位于側導洞的內端，斷面積為隧道斷面積的10% 20%。
與現有技術相比，本發明的有益效果是1、在隧道洞口通過修建長15 20m的斷面積為隧道斷面積1. 3 1. 6倍的擴大 段，擴大段的空間明顯增加，列車進入洞口的壓縮波得到明顯的減小，明顯降低了壓縮波的 壓力峰值及壓力梯度。2、在隧道洞口(擴大段)兩側修建側導洞及連通側導洞與隧道的第一、第二、第三 橫通道，使得隧道洞口通過側導洞與外界連通，增加了隧道洞口處壓縮波向外界擴散的路 徑，從而有效地改變了初始壓縮波的波前形狀，將壓縮波分成幾個較弱的波，進一步降低了 壓縮波的壓力峰值及壓力梯度。3、本發明僅需在隧道洞口處修建擴大段、側導洞及橫通道，不受隧道周圍地形影 響、其施工容易。在相同的減壓效果下，較之直接加大隧道斷面積以減少阻塞比所增加的隧 道面積小得多，其施工成本明顯降低。總之，本發明能有效的降低隧道洞口壓縮波的壓力峰值及壓力梯度，大大削減了 高速列車進出隧道所產生的空氣動力學效應，增加旅客的乘車舒適性；也使壓縮波到達隧 道出口處時產生的微壓波大大減小，減小對周圍環境的危害。且施工容易，建造成本低。理論計算表明當車速為350km/h，隧道面積為100m2，列車面積為11. Om2時，隧道 模型長度取500m。隧道洞口采用本發明方法修建時，隧道內200m測點處的壓力梯度峰值為 4. 9kPa/s ；而洞口不采用本發明方法修建，在其它條件均相同的情況下，相同測點的壓力梯 度峰值為11.6kPa/s ；本發明方法修建的隧道在出洞口處，壓力梯度峰值較現有隧道降低 58%。由于壓力梯度與微壓波峰值成正比，因此，隧道出口微壓波峰值也將降低58%左右， 其減壓效果顯著。下面結合附圖和具體實施方式
對本發明作進一步的詳細說明。
圖1是本發明方法修建的鐵路隧道擴大斷面回路型減壓洞口的橫向剖視結構示 意圖。圖2是圖1的A-A剖視結構示意圖。圖3是圖1的B-B剖視結構示意圖。圖4是圖1的C-C剖視結構示意圖。圖5是本發明方法修建的隧道洞口與普通方法修建的隧道洞口結構無變化的相 同條件的隧道內測點的壓力梯度值與時間的數值模擬關系曲線。圖5中橫坐標為時間、單位為秒(s)，縱坐標為壓力梯度、單位為kPa/s。其中曲 線D為普通方法修建的隧道的曲線，曲線F為本發明修建的隧道的曲線。具體的計算條件 是車速為350km/h，隧道面積為100m2，列車面積為11. Om2時，隧道模型長度取500m。
具體實施例方式實施例圖1-4示出，本發明的一種具體實施方式
是，一種高速鐵路隧道擴大斷面回路型 減壓洞口的修建方法，其做法是A、在隧道10的洞口處修建15 20m長的擴大段11，擴大段11的斷面積為隧道10斷面積的1.3 1.6倍；B、在隧道10洞口的兩側修建與隧道10平行且長度為擴大段11長度2 3倍的 側導洞12，側導洞12的外端與外界連通，側導洞12與隧道10的橫向距離為20 30m，側 導洞12的斷面積為隧道10斷面積的25% 35% ；C、再在兩側導洞12與隧道10之間修建橫向的第一、第二和第三橫通道20，21，22， 第一橫通道20的縱向位置位于擴大段11的中間，斷面積為隧道10斷面積的15% 20%; 第二橫通道21的縱向位置與第一橫通道的縱向位置相距10 18m，斷面積為隧道10斷面 積的15% 20%;第三橫通道22的縱向位置位于側導洞12的內端，斷面積為隧道10斷面 積的10% 20%。圖5是本發明方法修建的隧道洞口與普通方法修建的隧道洞口結構無變化的相 同條件的隧道內測點的壓力梯度值與時間的數值模擬關系曲線。圖5中橫坐標為時間、單 位為秒(s)，縱坐標為壓力梯度、單位為kPa/s。其中曲線D為普通方法修建的隧道的曲線， 曲線F為本發明修建的隧道的曲線。具體的計算條件是車速為350km/h，隧道面積為100m2， 列車面積為11. Om2時，隧道模型長度取500m。從圖5可以看出，隧道洞口采用本發明方法修建時，隧道內200m測點處的壓力梯 度峰值為4. 9kPa/s ；而洞口不采用本發明方法修建，在其它條件均相同的情況下，相同測 點的壓力梯度峰值為11.6kPa/s ；本發明方法修建的隧道在出洞口處，壓力梯度峰值較現 有隧道降低58%。由于壓力梯度與微壓波峰值成正比，因此，隧道出口微壓波峰值也將降低 58%左右，其減壓效果顯著。
權利要求
1. 一種高速鐵路隧道擴大斷面回路型減壓洞口的修建方法，其做法是A、在隧道(10)的洞口處修建15 20m長的擴大段(11)，擴大段(11)的斷面積為隧道 (10)斷面積的1.3 1.6倍；B、在隧道(10)洞口的兩側修建與隧道(10)平行且長度為擴大段(11)長度2 3倍的 側導洞(12)，側導洞(12)的外端與外界連通，側導洞(12)與隧道(10)的橫向距離為20 30m，側導洞(12)的斷面積為隧道(10)斷面積的25% 35% ；C、再在兩側導洞(1 與隧道(10)之間修建橫向的第一、第二和第三橫通道(20，21， 22)，第一橫通道00)的縱向位置位于擴大段(11)的中間，斷面積為隧道(10)斷面積的 15% 20%;第二橫通道的縱向位置與第一橫通道的縱向位置相距10 18m，斷面積 為隧道(10)斷面積的15% 20%;第三橫通道02)的縱向位置位于側導洞(12)的內端， 斷面積為隧道(10)斷面積的10% 20%。
全文摘要
一種高速鐵路隧道擴大斷面回路型減壓洞口的修建方法，其做法是A、在隧道的洞口處修建斷面積為隧道斷面積的1.3～1.6倍的擴大段；B、在隧道洞口的兩側修建與隧道平行且與外界連通的側導洞，側導洞與隧道的橫向距離為20～30m，側導洞的斷面積為隧道斷面積的25％～35％；C、再在兩側導洞之間修建兩條橫向貫通側導洞和隧道的第一、第二和第三橫通道。采用該方法修建的鐵路隧道洞口，能有效地降低高速列車進入隧道所產生的微壓波，而且施工容易、設置不受隧道周圍地形影響、建造成本低。
文檔編號E21D9/14GK102128036SQ20111003636
公開日2011年7月20日 申請日期2011年2月11日 優先權日2010年12月24日
發明者付業凡, 全曉娟, 周佳媚, 張超, 王英學, 申玉生, 賀旭洲, 高波, 高玄濤 申請人:西南交通大學