专利名称：一种等环宽斜切式隧道洞口缓冲结构的制作方法
技术领域：
本发明涉及隧道洞门结构领域，具体是指一种等环宽斜切式隧道洞口缓冲结构。
技术背景
高速列车通过隧道时，会在隧道内和隧道洞口处产生一系列的空气动力学效应， 主要包括洞内及列车内瞬变压力效应、隧道洞口微压波效应、隧道内气动荷载效应及机车 附加阻力效应。其中，洞口微压波效应的主要表现是在洞口处产生气动爆破噪声，造成洞 口周围轻型结构物(机车窗户、房屋门窗)的低频剧烈振动。洞口微压波效应对洞口周围环 境破坏较大，严重影响洞口周边居民的日常生活。
在隧道洞口处设置洞口缓冲结构是一种常用来缓解微压波效应的方法，洞口缓冲 结构是由隧道洞口段衬砌向外延伸形成的洞体延长段，并在洞体延长段表面布置开口。缓 冲结构长度、开口数量，开口位置、缓冲结构横截面积等参数根据隧道长度、机车速度、机车 型号、洞口地形、机车与隧道的阻塞比等因素确定。根据开口数量，可以把缓冲结构分为单 开口型、双开口型、多开口型(3个及以上)三种缓冲结构；根据缓冲结构与隧道洞口衬砌段 的横截面积之比，可以把缓冲结构分为等截面型和扩大型缓冲结构。现有的缓冲结构能够 起到缓解洞口微压波效应的作用，但缓冲结构的长度、横截面积、开口位置、开口率(开口总 面积与隧道横截面面积之比)、开口数量、洞门形式等参数会显著影响缓冲结构对洞口微压 波效应的缓解效果，导致一方面缓解微压波效果不佳，另一方面经济成本高。并且长大隧道 的洞口微压波效应比中短隧道更强，常常采用较长的多开口扩大型缓冲结构。但在桥隧连 接段等洞口空间小的地形处，往往无法设置较长的多开口扩大型缓冲结构。发明内容
本发明的目的是根据上述不足提供一种等环宽斜切式隧道洞口缓冲结构，使其结 构简单、稳固性好、成本低，而且缓解微压波效应效果显著，适用于洞口空间小的长大隧道。
本发明是通过如下技术方案实现的
一种等环宽斜切式隧道洞口缓冲结构，其特征在于所述洞口缓冲结构包括与洞 口衬砌结构等截面对接，并位于隧道外侧的导洞，在所述导洞入口处设置洞门端台，所述洞 门端台外端面为由下到上逐步朝内倾斜的斜切面，所述洞门端台的内壁为导洞内壁的延 伸，所述洞门端台的外壁为与洞门端台外端面倾斜方向相反的斜面，并与导洞外壁相接，所 述洞门端台内外壁间壁厚沿环形方向相同，为等宽环形的洞门端台；所述导洞顶部沿隧道 长度方向布置有两个开口，或导洞侧壁沿隧道长度方向上各布置两个开口。通过设置等环 宽斜切面的洞门端台与导洞开口缓冲的方式，可以缓解微压波效应，同时仅需设置2个开 口达到效果，节省了成本。
优选的，所述导洞顶部的长度为15-30m。优选导洞长度可以减少洞口占用空间，对 地形的适应性更强，尤其是洞口空间小的桥隧连接处，具有更强的实用性。
优选的，所述开口总面积与洞口衬砌结构横截面积的面积比为O. 1-0. 35。该优选范围具有良好的缓解微压波效应的效果，同时施工难度低。
优选的，所述洞门端台的倾斜角为30-75°。该优选范围具有良好的缓解微压波效应的效果，同时施工难度低，安全性能好。
优选的，所述导洞为明洞。
优选的，所述洞门端台的顶部与洞门的外壁之间在拱顶处形成挑高，挑高与洞门轴线间倾斜角为100-175°。具有良好的防边坡坍塌、防落石的功能，稳固性好。
优选的，洞门端台内外壁厚度为O. 3-2m。该厚度使洞门端台结构更稳固。
本发明的等环宽斜切式隧道洞口缓冲结构为钢筋混凝土整体浇筑体，整体稳定性好，安全度高，可以显著缓解洞口微压波效应，有效地解决高速铁路隧道洞口的爆破噪声污染和轻型结构物(房屋门窗)的低频振动问题。同时本发明等环斜切双开口明洞型缓冲结构给出了缓冲结构各参数(缓冲结构长度、开口率、洞门倾斜角)的可选范围，扩大了缓冲结构的应用范围，能够在相同造价情况下，达到最好的洞口微压波缓解效果，实现经济效果最大化。另外本发明长度较短，占用洞口空间小，对洞口地形适应性强，尤其适用于洞口空间较小的桥隧连接处。
图1为本发明导洞顶部开口的立体结构示意图2为本发明的主视示意图3为本发明导洞顶部开口的纵断面示意1.衬砌结构、2.导洞、3.洞门端台、4.第一开口、5.第二开口、6.地形护坡、7.导洞外壁、8.洞门端台外壁、9.洞门端台内壁、10.洞门端台倾斜角、11.挑高。
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，本发明洞口缓冲结构位于地形护坡6上，所述洞口缓冲结构包括与洞口衬砌结构I等截面对接，并位于隧道外侧的导洞2。在所述导洞2入口处设置洞门端台3，所述洞门端台3外端面为由下到上逐步朝内倾斜的斜切面，所述洞门端台的内壁9为导洞内壁的延伸，所述洞门端台的外壁8为与洞门端台外端面倾斜方向相反的斜面，并与导洞外壁7相接，所述洞门端台内外壁间壁厚 沿环形方向相同，壁厚为O. 3-2m。为等宽环形的洞门端台。所述导洞2顶部沿隧道长度方向布置有两个开口，即第一开口 4和第二开口 5，或导洞侧壁沿隧道长度方向上各布置两个开口(图中未画出)。所述导洞顶部的长度为 15-30m。所述开口总面积与洞口衬砌内空腔横截面积的面积比β为O. 1-0. 35。所述洞门端台倾斜角10为30-75°。导洞2为明洞。所述洞门端台的顶部与洞门的外壁之间在拱顶处形成挑高，挑高与洞门轴线间倾斜角为100-175°。
如图3所示，本发明具体应用最优实施例为导洞2顶部的长度L为18m，导洞2的横截面积与洞口衬砌结构I的横截面积之比为1，开口率β为O. 18，洞门端台倾斜角为45°。 第一开口 4的纵向长度a为6m，第二开口 5的纵向长度b为4m，开口间距cl为3m、c2为 4m、c3为lm，开口的环向宽度根据开口率及隧道横截面积换算可得。对于侧壁开口的情况， 开口的纵向参数与顶部开口相同，开口的环向参数(即开口宽度)为顶部开口的一半。
本发明洞口缓冲结构为钢筋混凝土整体浇筑体,整体稳定性好,安全度高，可以显 著缓解洞口微压波效应，有效地解决高速铁路隧道洞口的爆破噪声污染和轻型结构物(房 屋门窗)的低频振动问题。同时本发明等环斜切双开口明洞型缓冲结构给出了缓冲结构各 参数(缓冲结构长度、开口率、洞门倾斜角)的可选范围，扩大了缓冲结构的应用范围，能够 在相同造价情况下，达到最好的洞口微压波缓解效果，实现经济效果最大化。另外本发明长 度较短，占用洞口空间小，对洞口地形适应性强，尤其适用于洞口空间较小的桥隧连接处。
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。
权利要求
1.一种等环宽斜切式隧道洞口缓冲结构，其特征在于所述洞口缓冲结构包括与洞口衬砌结构等截面对接，并位于隧道外侧的导洞，在所述导洞入口处设置洞门端台，所述洞门端台外端面为由下到上逐步朝内倾斜的斜切面，所述洞门端台的内壁为导洞内壁的延伸，所述洞门端台的外壁为与洞门端台外端面倾斜方向相反的斜面，并与导洞外壁相接，所述洞门端台内外壁间壁厚沿环形方向相同，为等宽环形的洞门端台；所述导洞顶部沿隧道长度方向布置有两个开口，或导洞侧壁沿隧道长度方向上各布置两个开口。
2.根据权利要求1所述等环宽斜切式隧道洞口缓冲结构，其特征在于所述导洞顶部的长度为15-30m。
3.根据权利要求1所述等环宽斜切式隧道洞口缓冲结构，其特征在于所述开口总面积与洞口衬砌结构内空腔横截面积的面积比为O. 1-0. 35。
4.根据权利要求1所述等环宽斜切式隧道洞口缓冲结构，其特征在于所述洞门端台的倾斜角为30-75°。
5.根据权利要求1所述等环宽斜切式隧道洞口缓冲结构，其特征在于所述导洞为明洞。
6.根据权利要求1所述等环宽斜切式隧道洞口缓冲结构，其特征在于所述洞门端台的顶部与洞门的外壁之间在拱顶处形成挑高，挑高与洞门轴线间倾斜角为100-175°。
7.根据权利要求1所述等环宽斜切式隧道洞门结构，其特征在于洞门端台内外壁厚度为 O. 3_2m。
全文摘要
本发明提供了一种等环宽斜切式隧道洞口缓冲结构，它包括与洞口衬砌结构等截面对接，并向隧道外延伸的导洞，导洞外壁向外扩张形成端面为等宽环形的等环宽洞门端台，所述洞门端台的外端面为由下到上逐步朝内倾斜的斜切面；所述导洞顶部沿隧道长度方向布置有两个开口，或导洞侧壁沿隧道长度方向上对称的各布置两个开口。本发明可有效缓解铁路隧道的洞口微压波效应。并且本发明为明洞型缓冲结构，长度较短，需要的洞口空间小，从而受洞口地形限制小；通过给出最佳开口位置及结构参数，可最大程度的发挥缓冲结构对洞口微压波效应的缓解能力，有效降低洞口缓冲结构的生产成本，经济效益显著，具有很强的实用性。
文档编号E21D9/14GK103032079SQ20121059252
公开日2013年4月10日 申请日期2012年12月31日 优先权日2012年12月31日
发明者赵文成, 肖明清, 徐向东, 龚彦峰, 王克金, 王长法, 李鸣冲, 王春梅, 李文胜, 靳宗振 申请人:中铁第四勘察设计院集团有限公司