專利名稱：一種高速鐵路隧道結構的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及高速鐵路隧道領域，具體是指一種高速鐵路隧道結構。
背景技術：
當高速列車通過隧道時，會發生一系列空氣動力效應，包括:洞內的壓力突然升高，導致機車內壓力發生瞬變，壓力的瞬變會在人體耳膜內產生壓力差，導致乘客的耳膜不適，甚至頭暈、嘔吐，嚴重影響乘客的舒適性和健康。隧道出口發生氣動爆破噪聲、列車車窗震動、附近輕型結構物(房屋門窗)急劇振動等微壓波現象，產生嚴重的噪聲污染，嚴重影響隧道出口周圍環境和居民的日常生活。機車、隧道襯砌結構及隧道內輔助設施(如照明燈具等)受到氣動荷載的反復作用，引起車體結構、隧道內輔助設施和隧道襯砌的疲勞損傷，降低隧道內輔助設施和隧道襯砌的耐久性和使用功能，縮短隧道內輔助設施的使用壽命，甚至危及行車安全。空氣阻力增大，既導致機車運行能耗增加，又導致隧道內熱量積聚和溫度升高，造成各種安全隱患。目前緩解高速鐵路隧道空氣動力效應的措施主要有:(1)采用各種新型洞門，如帽檐斜切式洞門。但是利用新型洞門緩解空氣動力效應的效果有限，在一些環保要求較高的區域，往往達不到各項規定標準。(2)在洞口設置專門的緩沖結構，即由洞口襯砌段向外設置延伸結構，延伸結構的表面布置開口。設置專門的緩沖結構能夠顯著緩解洞口微壓波現象，但對瞬變壓力、氣動荷載、機車附加空氣阻力的緩解效果較差；另外，設置專門的緩沖結構需要占據較大洞口空間，往往受地形限制而無法施工。(3)優化列車車頭形狀和提高列車氣密性。目前優化的動車組車頭形狀有利于緩解空氣動力效應，但遠達不到各種規定標準和準則。提高機車氣密性能有效降低車內瞬變壓力，提高乘客舒適性，但無法解決洞口微壓波效應、氣動荷載、機車附加空氣阻力的問題。現有的各種緩解高速鐵路隧道空氣動力效應的措施作用比較單一，有時因為洞口地形的限制，而無法在洞口設置緩沖結構，也不能起到綜合緩解空氣動力效應的作用。
發明內容本實用新型的目的是根據上述不足提供一種高速鐵路隧道結構，該隧道結構可以解決高速鐵路隧道包括洞內瞬變壓力、洞口微壓波效應、隧道內氣動荷載、機車附加空氣阻力在內的各種空氣動力學問題。本實用新型是通過如下技術方案實現的:一種高速鐵路隧道結構，其特征在于:一種高速鐵路隧道結構，其特征在于:隧道襯砌兩側面布置開口，或者在隧道襯砌頂部布置開口，所述開口與大氣相通，沿隧道全長方向布置3-5個，相鄰開口間距相等，其中靠近隧道洞口的開口距離洞口 20-50m。在隧道襯砌兩側面布置開口，對于埋深較淺的隧道，開口也可設置在隧道頂部，這樣開口可以緩解洞口微壓波效應。優選的，所述隧道側面的開口通過隧道內橫通道實現。[0009]優選的，所述隧道頂部的開口通過橫井或斜井實現。這樣可以節省成本。優選的，開口總面積與隧道橫斷面積的比值不大于50%。緩解空氣動力效應要求越高，開口數量越多，開口大小適當增大。但是開口過大會影響隧道穩定性。本實用新型的高速鐵路隧道結構在隧道襯砌側壁或頂部設置3-5個開口，能夠使壓縮波升高到壓力最大值所經歷的時間延長，降低機車內的瞬變壓力和洞口微壓波峰值，從而提高乘客的舒適性，緩解洞口微壓波效應。并且能夠顯著降低長隧道的列車附加空氣阻力，降低列車運行時的能耗及隧道內的熱量積聚。同時在隧道襯砌側壁或頂部設置開口，能夠降低隧道出口處反射回隧道的膨脹波能量，從而可以有效緩解明洞內和機車外壁的負壓，從而減輕氣動荷載對明洞結構及輔助設施的疲勞損傷。并且本實用新型受隧道周圍地形限制小，適用性強，尤其在洞口無法施工專門的緩沖結構時，能夠有效解決長隧道的洞口微壓波問題和空氣阻力問題。另外本實用新型還充分利用長隧道施工后閑置的豎井、斜井、橫洞、橫通道來緩解高速鐵路隧道的空氣動力效應，降低工程造價，具有很強的實用性。
圖1為本實用新型的隧道襯砌頂部開口縱斷面示意圖；圖2為本實用新型的隧道襯砌側壁開口縱斷面示意圖；1.隧道、2.隧道入口洞口、3.隧道出口洞口、4.開口、5-9.第一開口至第五開口。
具體實施方式
以下結合附圖進一步說明本實用新型:如圖1所示，本實用新型高速鐵路隧道結構，在隧道I襯砌頂部布置開口 4，所述開口 4為均勻布置的5個，第一開口 5、第二開口 6、第三開口 7、第四開口 8、第五開口 9。其中第一開口 5距離隧道入口洞口 2及第五開口 9距離隧道出口洞口 3的距離為20-50m。以有效降低洞口微壓波峰值、機車內瞬變壓力、機車附加空氣阻力、隧道內氣動荷載。所述隧道I頂部的開口 4通過橫井或斜井實現。如圖2所示，本實用新型高速鐵路隧道結構，在隧道I襯砌兩側面中線各對稱布置開口 4，所述開口 4為均勻布置的5個，第一開口 5、第二開口 6、第三開口 7、第四開口 8、第五開口 9。其中第一開口 5距離隧道入口洞口 2及第五開口 9距離隧道出口洞口 3的距離為20-50m。所述隧道I側面的開口 4通過隧道內橫通道實現。對于明洞結構，可直接在明洞襯砌結構上進行開口。本實用新型的開口數量、各開口大小、各開口間距及布置規律根據機車速度、機車型號、隧道橫截面面積、隧道長度等因素確定。基本布置規律為:緩解空氣動力效應要求越高，開口數量越多，開口大小適當增大。開口總面積與隧道橫斷面積的比值不大于50%即可。開口越多，施工成本越高，為3-5個即可起到結果各種空氣動力學問題的效果。該緩沖結構所應用于京滬高速鐵龍山明洞工程，在明洞隧道I兩側面中線各對稱布置5個開口，各開口 5-9的長為8m，寬為3.2m,各開口 5-9間相距86.5m。第一開口 5與隧道入口洞口 2間距20m，第五開口 9與隧道出口洞口 3間距40m。。以上所述僅為本實用新型的較佳實施例，并不用以限制本實用新型，凡在本實用新型的精神和原則之內，所作的任何修改、等同替換、改進等，均應包含在本實用新型的保護范圍之內。
權利要求1.一種高速鐵路隧道結構，其特征在于:隧道襯砌兩側面布置開口，或者在隧道襯砌頂部布置開口，所述開口與大氣相通，沿隧道全長方向布置3-5個，相鄰開口間距相等，其中靠近隧道洞口的開口距離洞口 20-50m。
2.根據權利要求1所述高速鐵路隧道結構，其特征在于:所述隧道側面的開口通過隧道內橫通道實現。
3.根據權利要求1所述高速鐵路隧道結構，其特征在于:所述隧道頂部的開口通過橫井或斜井實現。
4.根據權利要求1所述高速鐵路隧道結構，其特征在于:開口總面積與隧道橫斷面積的比值不大于50%。
專利摘要本實用新型提供了一種高速鐵路隧道結構，其特征在于隧道襯砌兩側面布置開口，或者在隧道襯砌頂部布置開口，所述開口與大氣相通，沿隧道全長方向布置3-5個，相鄰開口間距相等，其中靠近隧道洞口的開口距離洞口20-50m。本實用新型的高速鐵路隧道結構在隧道襯砌側壁或頂部設置3-5個開口，能夠降低機車內的瞬變壓力和洞口微壓波峰值，從而緩解洞口微壓波效應。并且能夠顯著降低長隧道的列車附加空氣阻力。同時能夠降低隧道出口處反射回隧道的膨脹波能量，從而可以有效緩解明洞內和機車外壁的負壓，從而減輕氣動荷載對明洞結構及輔助設施的疲勞損傷。并且本實用新型受隧道周圍地形限制小，適用性強。另外本實用新型降低工程造價，具有很強的實用性。
文檔編號E21D9/14GK203008928SQ201220750689
公開日2013年6月19日 申請日期2012年12月31日 優先權日2012年12月31日
發明者趙文成, 徐向東, 肖明清, 王克金, 龔彥峰, 王長法, 李鳴沖, 李文勝, 廖斌, 靳宗振 申請人:中鐵第四勘察設計院集團有限公司