专利名称：高速铁路隧道扩大断面回路型减压洞口的修建方法
技术领域：
本发明涉及铁路隧道的修建方法，特别涉及高速铁路隧道洞口的修建方法。
背景技术：
随着京津城际快线、郑西、武广时速350km/h客运专线的开通，标志着我国高速列 车技术的日臻完善，使国人可以期盼在不久的未来困扰十三亿人民的出行问题可以彻底解 决。当然伴随着高速铁路速度的提高，同时也会造成很多新的问题。当列车以高速进入铁 路隧道时，列车前面将会产生初始压缩波，此波沿隧道向前传播。当压缩波到达隧道出口处 时，即向进口反射成膨胀波，与此同时，产生一个脉冲波自隧道出口向周围地区辐射，并发 出爆炸声，并使附近房屋的窗框、百叶窗等急剧振动，发出“咯啦”的响声，此脉冲波即微压 波。列车进入隧道所产生的压缩波，影响了旅客的乘车舒适性；隧道出口微压波的存在，对 周围环境也造成了较严重的危害。微压波的大小和压缩波到达隧道出口时的压力梯度值(单位时间内的压力差)成 正比。目前，高速铁路隧道微压波减缓的常用技术措施主要有一、在隧道的上方开设竖井， 通过竖井泄压来减小压缩波的压力梯度峰值。对于特长的隧道，往往因埋深很大，竖井施工 难度大、成本高，这种减压方法难于推广使用；二、扩大隧道断面积，通过减低阻塞比(列车 断面积与隧道断面积的比值)来减压，由于采用这种方法，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、提高机车车辆的气密性，此法只能改善车厢内的乘车 环境，提高旅客的乘车舒适性，但在机车的气密性达到一定程度时，要想再提高气密性，技 术难度大，维护费用高，经济性差，不能得到很好的推广使用。
发明内容
本发明的目的就是提供一种高速铁路隧道扩大断面回路型减压洞口的修建方法， 采用该方法修建的铁路隧道洞口，能有效地降低高速列车进入隧道所产生的微压波，而且 施工容易、不受隧道周围地形影响、建造成本低。本发明解决其技术问题所采用的技术方案是一种高速铁路隧道扩大断面回路型 减压洞口的修建方法，其做法是A、在隧道的洞口处修建15 20m长的扩大段，扩大段的断面积为隧道断面积的 1. 3 1. 6 倍；B、在隧道洞口的两侧修建与隧道平行且长度为扩大段长度2 3倍的侧导洞，侧 导洞的外端与外界连通，侧导洞与隧道的横向距离为20 30m，侧导洞的断面积为隧道断 面积的25% ；C、再在两侧导洞与隧道之间修建横向的第一、第二和第三横通道，第一横通道的 纵向位置位于扩大段的中间，断面积为隧道断面积的15% 20% ；第二横通道的纵向位置 与第一横通道的纵向位置相距10 18m，断面积为隧道断面积的15% 20% ；第三横通道 的纵向位置位于侧导洞的内端，断面积为隧道断面积的10% 20%。
与现有技术相比，本发明的有益效果是1、在隧道洞口通过修建长15 20m的断面积为隧道断面积1. 3 1. 6倍的扩大 段，扩大段的空间明显增加，列车进入洞口的压缩波得到明显的减小，明显降低了压缩波的 压力峰值及压力梯度。2、在隧道洞口(扩大段)两侧修建侧导洞及连通侧导洞与隧道的第一、第二、第三 横通道，使得隧道洞口通过侧导洞与外界连通，增加了隧道洞口处压缩波向外界扩散的路 径，从而有效地改变了初始压缩波的波前形状，将压缩波分成几个较弱的波，进一步降低了 压缩波的压力峰值及压力梯度。3、本发明仅需在隧道洞口处修建扩大段、侧导洞及横通道，不受隧道周围地形影 响、其施工容易。在相同的减压效果下，较之直接加大隧道断面积以减少阻塞比所增加的隧 道面积小得多，其施工成本明显降低。总之，本发明能有效的降低隧道洞口压缩波的压力峰值及压力梯度，大大削减了 高速列车进出隧道所产生的空气动力学效应，增加旅客的乘车舒适性；也使压缩波到达隧 道出口处时产生的微压波大大减小，减小对周围环境的危害。且施工容易，建造成本低。理论计算表明当车速为350km/h，隧道面积为100m2，列车面积为11. Om2时，隧道 模型长度取500m。隧道洞口采用本发明方法修建时，隧道内200m测点处的压力梯度峰值为 4. 9kPa/s ；而洞口不采用本发明方法修建，在其它条件均相同的情况下，相同测点的压力梯 度峰值为11.6kPa/s ；本发明方法修建的隧道在出洞口处，压力梯度峰值较现有隧道降低 58%。由于压力梯度与微压波峰值成正比，因此，隧道出口微压波峰值也将降低58%左右， 其减压效果显著。下面结合附图和具体实施方式
对本发明作进一步的详细说明。
图1是本发明方法修建的铁路隧道扩大断面回路型减压洞口的横向剖视结构示 意图。图2是图1的A-A剖视结构示意图。图3是图1的B-B剖视结构示意图。图4是图1的C-C剖视结构示意图。图5是本发明方法修建的隧道洞口与普通方法修建的隧道洞口结构无变化的相 同条件的隧道内测点的压力梯度值与时间的数值模拟关系曲线。图5中横坐标为时间、单位为秒(s)，纵坐标为压力梯度、单位为kPa/s。其中曲 线D为普通方法修建的隧道的曲线，曲线F为本发明修建的隧道的曲线。具体的计算条件 是车速为350km/h，隧道面积为100m2，列车面积为11. Om2时，隧道模型长度取500m。
具体实施例方式实施例图1-4示出，本发明的一种具体实施方式
是，一种高速铁路隧道扩大断面回路型 减压洞口的修建方法，其做法是A、在隧道10的洞口处修建15 20m长的扩大段11，扩大段11的断面积为隧道10断面积的1.3 1.6倍；B、在隧道10洞口的两侧修建与隧道10平行且长度为扩大段11长度2 3倍的 侧导洞12，侧导洞12的外端与外界连通，侧导洞12与隧道10的横向距离为20 30m，侧 导洞12的断面积为隧道10断面积的25% 35% ；C、再在两侧导洞12与隧道10之间修建横向的第一、第二和第三横通道20，21，22， 第一横通道20的纵向位置位于扩大段11的中间，断面积为隧道10断面积的15% 20%; 第二横通道21的纵向位置与第一横通道的纵向位置相距10 18m，断面积为隧道10断面 积的15% 20%;第三横通道22的纵向位置位于侧导洞12的内端，断面积为隧道10断面 积的10% 20%。图5是本发明方法修建的隧道洞口与普通方法修建的隧道洞口结构无变化的相 同条件的隧道内测点的压力梯度值与时间的数值模拟关系曲线。图5中横坐标为时间、单 位为秒(s)，纵坐标为压力梯度、单位为kPa/s。其中曲线D为普通方法修建的隧道的曲线， 曲线F为本发明修建的隧道的曲线。具体的计算条件是车速为350km/h，隧道面积为100m2， 列车面积为11. Om2时，隧道模型长度取500m。从图5可以看出，隧道洞口采用本发明方法修建时，隧道内200m测点处的压力梯 度峰值为4. 9kPa/s ；而洞口不采用本发明方法修建，在其它条件均相同的情况下，相同测 点的压力梯度峰值为11.6kPa/s ；本发明方法修建的隧道在出洞口处，压力梯度峰值较现 有隧道降低58%。由于压力梯度与微压波峰值成正比，因此，隧道出口微压波峰值也将降低 58%左右，其减压效果显著。
权利要求
1. 一种高速铁路隧道扩大断面回路型减压洞口的修建方法，其做法是A、在隧道(10)的洞口处修建15 20m长的扩大段(11)，扩大段(11)的断面积为隧道 (10)断面积的1.3 1.6倍；B、在隧道(10)洞口的两侧修建与隧道(10)平行且长度为扩大段(11)长度2 3倍的 侧导洞(12)，侧导洞(12)的外端与外界连通，侧导洞(12)与隧道(10)的横向距离为20 30m，侧导洞(12)的断面积为隧道(10)断面积的25% 35% ；C、再在两侧导洞(1 与隧道(10)之间修建横向的第一、第二和第三横通道(20，21， 22)，第一横通道00)的纵向位置位于扩大段(11)的中间，断面积为隧道(10)断面积的 15% 20%;第二横通道的纵向位置与第一横通道的纵向位置相距10 18m，断面积 为隧道(10)断面积的15% 20%;第三横通道02)的纵向位置位于侧导洞(12)的内端， 断面积为隧道(10)断面积的10% 20%。
全文摘要
一种高速铁路隧道扩大断面回路型减压洞口的修建方法，其做法是A、在隧道的洞口处修建断面积为隧道断面积的1.3～1.6倍的扩大段；B、在隧道洞口的两侧修建与隧道平行且与外界连通的侧导洞，侧导洞与隧道的横向距离为20～30m，侧导洞的断面积为隧道断面积的25％～35％；C、再在两侧导洞之间修建两条横向贯通侧导洞和隧道的第一、第二和第三横通道。采用该方法修建的铁路隧道洞口，能有效地降低高速列车进入隧道所产生的微压波，而且施工容易、设置不受隧道周围地形影响、建造成本低。
文档编号E21D9/14GK102128036SQ20111003636
公开日2011年7月20日 申请日期2011年2月11日 优先权日2010年12月24日
发明者付业凡, 全晓娟, 周佳媚, 张超, 王英学, 申玉生, 贺旭洲, 高波, 高玄涛 申请人:西南交通大学