高速铁路隧道洞口等截面扩大型降压缓冲结构及施工方法技术

本发明专利技术涉及隧道洞口降压技术领域，特别是一种高速铁路隧道洞口等截面扩大型降压缓冲结构及施工方法。其中高速铁路隧道洞口等截面扩大型降压缓冲结构包括多个等截面扩大型断面缓冲结构，相邻等截面扩大型断面缓冲结构之间搭设有标准断面缓冲结构，标准断面缓冲结构与相邻等截面扩大型断面缓冲结构之间设置有第一支撑结构，第一支撑结构上具有沿线路长度方向的第一弯曲通道。本申请的一种高速铁路隧道洞口等截面扩大型降压缓冲结构，能够更加有效地降低列车进出洞口时产生的初始压缩波和微气压波，即在达到较好地降低列车进出洞口时产生的初始压缩波和微气压波效果情况下，能够降低缓冲结构长度。降低缓冲结构长度。降低缓冲结构长度。

【技术实现步骤摘要】
高速铁路隧道洞口等截面扩大型降压缓冲结构及施工方法


[0001]本专利技术涉及隧道洞口降压
，特别是一种高速铁路隧道洞口等截面扩大型降压缓冲结构及施工方法。

技术介绍

[0002]目前，为构建快速与安全相结合的现代化交通网络，由于科学研究的不断深入和高速列车的行车安全问题逐渐被攻克，高速列车的运行速度不断提高。目前高速列车以时速400km运行已成为可能，未来还将向着更高速度迈进。车速的提高，导致隧道空气动力学问题逐渐突出。
[0003]高速列车运行以来，隧道洞口的微气压波随着车速的提高对周围环境的危险性进一步突显。微气压波的频域都主要集中在低频区域，能量主要集中于100Hz以下，且大部分情况下都集中在20Hz以下，其中，频率在20Hz以上的部分主要形成人耳可听到“音爆”。而20Hz以下的部分则主要使得隧道出口附近的轻型结构产生剧烈晃动。研究表明，隧道洞口的微气压波峰值与车速的三次方成正比，当列车以400km/h的速度通过100m2标准单洞双线隧道时，隧道洞口20m处的微气压波峰值为135Pa，远超规定要求(50Pa)。目前，在隧道入口处设置缓冲结构是缓解隧道出口微压波最基本的一种方法。
[0004]但是，隧道洞口采用单一形式较短纵向长度的缓冲结构难以将洞口微气压波降低到规范限值内。受洞口地形和工程建设要求，在达到良好缓冲效果的同时，降低缓冲结构长度和横断面的问题亟待解决。

技术实现思路

[0005]本专利技术的目的在于：针对
技术介绍
存在的隧道洞口采用单一形式较短纵向长度的缓冲结构难以将洞口微气压波降低到规范限值内的问题，提供一种高速铁路隧道洞口等截面扩大型降压缓冲结构及施工方法。
[0006]为了实现上述目的，本专利技术采用的技术方案为：
[0007]一种高速铁路隧道洞口等截面扩大型降压缓冲结构，包括设置于标准断面隧道端部的多个等截面扩大型断面缓冲结构，多个等截面扩大型断面缓冲结构沿线路方向间隔设置，等截面扩大型断面缓冲结构内腔断面面积大于所述标准断面隧道内腔断面面积，相邻所述等截面扩大型断面缓冲结构之间搭设有标准断面缓冲结构，所述标准断面缓冲结构内腔断面面积小于所述等截面扩大型断面缓冲结构内腔断面面积，所述标准断面缓冲结构与相邻所述等截面扩大型断面缓冲结构之间设置有第一支撑结构，所述第一支撑结构上具有沿线路长度方向的第一弯曲通道。
[0008]本申请所述的一种高速铁路隧道洞口等截面扩大型降压缓冲结构，等截面扩大型断面缓冲结构内腔断面面积大于所述标准断面隧道内腔断面面积，如此设置延长了压缩波的上升时间，从而减小了压力梯度，从而达到降低微气压波的作用。
[0009]在上述基础上，本申请所述的一种高速铁路隧道洞口等截面扩大型降压缓冲结
构，利用等截面扩大型断面缓冲结构和标准断面缓冲结构将缓冲结构分隔成多节，通过等截面扩大型断面缓冲结构形成扩大腔室，加大壁面粗糙度，并使等截面扩大型断面缓冲结构与相搭设的标准断面缓冲结构在线路方向产生一定长度的交叠区域和径向一定高度的间隙，当压力波通过本申请所述的高速铁路隧道洞口等截面扩大型降压缓冲结构时，由于等截面扩大型断面缓冲结构和标准断面缓冲结构交替形成缓冲结构净截面面积的变化，压力波在扩大腔室产生膨胀和压缩效应。由于空气具有一定的粘滞度，空气在扩大腔室附壁流动，进入与标准断面之间的间隙。在间隙中设置第一支撑结构，所述第一支撑结构上具有沿线路长度方向的第一弯曲通道的流动通道，进一步加大空气的流动阻力，从而更加有效地降低列车进出洞口时产生的初始压缩波和微气压波，通过等截面扩大型断面缓冲结构和标准断面缓冲结构的提交设置，以及等截面扩大型断面缓冲结构和标准断面缓冲结构与第一弯曲通道的协同作用，使得本申请所述的一种高速铁路隧道洞口等截面扩大型降压缓冲结构，能够更加有效地降低列车进出洞口时产生的初始压缩波和微气压波，即在达到较好地降低列车进出洞口时产生的初始压缩波和微气压波效果情况下，能够有效降低缓冲结构长度。
[0010]优选地，所述标准断面缓冲结构内腔断面面积大于或等于标准断面隧道内腔断面面积。
[0011]优选地，所述第一弯曲通道为Z型通道或S型通道。
[0012]优选地，在沿等截面扩大型断面缓冲结构径向，等截面扩大型断面缓冲结构内壁与标准断面缓冲结构外壁间距0.7
‑
1m。
[0013]优选地，在沿线路长度方向，等截面扩大型断面缓冲结构与标准断面缓冲结构纵向搭设长度为1.3
‑
1.7m。
[0014]优选地，所述第一支撑结构包括两排混凝土横隔板组，其中，靠近所述标准断面缓冲结构中部位置的混凝土横隔板组为第一混凝土横隔板组，另一排混凝土横隔板组为第二混凝土横隔板组，所述第一混凝土横隔板组包括若干沿所述标准断面缓冲结构周向间隔布置的第一混凝土隔板，所述第二混凝土横隔板组包括若干沿所述标准断面缓冲结构周向间隔布置的第二混凝土隔板，所述第一混凝土隔板与所述第二混凝土隔板交错设置，并形成沿线路长度方向的第一弯曲通道。
[0015]优选地，制成所述第一混凝土隔板与所述第二混凝土隔板的混凝土均为吸音混凝土。
[0016]优选地，距离所述标准断面隧道越远的所述第一混凝土横隔板组中相邻所述第一混凝土隔板的间隔越小；
[0017]优选地，距离所述标准断面隧道越远的所述第一混凝土横隔板组中相邻所述第一混凝土隔板沿所述标准断面缓冲结构周向的宽度越大。
[0018]优选地，靠近标准断面隧道的等截面扩大型断面缓冲结构与标准断面隧道之间设置有第二支撑结构，所述第二支撑结构上具有沿线路长度方向的第二弯曲通道。
[0019]优选地，所述第二支撑结构包括两排混凝土横隔板组，其中，远离所述等截面扩大型断面缓冲结构的混凝土横隔板组为第三混凝土横隔板组，另一排混凝土横隔板组为第四混凝土横隔板组，所述第三混凝土横隔板组包括若干沿标准断面隧道周向间隔布置的第三混凝土隔板，所述第四混凝土横隔板组包括若干沿标准断面隧道周向间隔布置的第四混凝
土隔板，所述第三混凝土隔板与所述第四混凝土隔板交错设置，并形成沿线路长度方向的第二弯曲通道。
[0020]优选地，压力波经过所述高速铁路隧道洞口等截面扩大型降压缓冲结构的压力损失最终值ΔP
Z
设计包含以下步骤：
[0021]A1、基于高速铁路隧道洞口等截面扩大型降压缓冲结构的轴向长度L和高速铁路隧道洞口等截面扩大型降压缓冲结构的等效直径d得到压力波经过高速铁路隧道洞口等截面扩大型降压缓冲结构时的压力损失值ΔP；
[0022]A2、基于等截面扩大型断面缓冲结构内腔断面面积和标准断面缓冲结构内腔断面面积得到高速铁路隧道洞口等截面扩大型降压缓冲结构断面突然扩大的局部阻力系数ξ1和高速铁路隧道洞口等截面扩大型降压缓冲结构断面突然收缩的局部阻力系数ξ2；
[0023]A3、基于高速铁路隧道洞口等截面扩大型降压缓冲结构断面突然扩大的局部阻力系数ξ1和高速铁路隧道洞口等截面扩大型降压缓冲结构断面突然收缩的局部本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种高速铁路隧道洞口等截面扩大型降压缓冲结构，其特征在于，包括设置于标准断面隧道(1)端部的多个等截面扩大型断面缓冲结构(2)，多个等截面扩大型断面缓冲结构(2)沿线路方向间隔设置，等截面扩大型断面缓冲结构内腔(16)断面面积大于所述标准断面隧道内腔(17)断面面积，相邻所述等截面扩大型断面缓冲结构(2)之间搭设有标准断面缓冲结构(3)，所述标准断面缓冲结构内腔(18)断面面积小于所述等截面扩大型断面缓冲结构内腔(16)断面面积，所述标准断面缓冲结构(3)与相邻所述等截面扩大型断面缓冲结构(2)之间设置有第一支撑结构(4)，所述第一支撑结构(4)上具有沿线路长度方向的第一弯曲通道(9)。2.根据权利要求1所述的一种高速铁路隧道洞口等截面扩大型降压缓冲结构，其特征在于，所述标准断面缓冲结构内腔(18)断面面积大于或等于标准断面隧道内腔(17)断面面积。3.根据权利要求1所述的一种高速铁路隧道洞口等截面扩大型降压缓冲结构，其特征在于，所述第一弯曲通道(9)为Z型通道或S型通道；和/或，在沿等截面扩大型断面缓冲结构(2)径向，等截面扩大型断面缓冲结构(2)内壁与标准断面缓冲结构(3)外壁间距0.7
‑
1m；和/或，在沿线路长度方向，等截面扩大型断面缓冲结构(2)与标准断面缓冲结构(3)纵向搭设长度为1.3
‑
1.7m。4.根据权利要求1所述的一种高速铁路隧道洞口等截面扩大型降压缓冲结构，其特征在于：所述第一支撑结构(4)包括两排混凝土横隔板组，其中，靠近所述标准断面缓冲结构(3)中部位置的混凝土横隔板组为第一混凝土横隔板组(5)，另一排混凝土横隔板组为第二混凝土横隔板组(6)，所述第一混凝土横隔板组(5)包括若干沿所述标准断面缓冲结构(3)周向间隔布置的第一混凝土隔板(7)，所述第二混凝土横隔板组(6)包括若干沿所述标准断面缓冲结构(3)周向间隔布置的第二混凝土隔板(8)，所述第一混凝土隔板(7)与所述第二混凝土隔板(8)交错设置，并形成沿线路长度方向的第一弯曲通道(9)。5.根据权利要求4所述的一种高速铁路隧道洞口等截面扩大型降压缓冲结构，其特征在于：制成所述第一混凝土隔板(7)与所述第二混凝土隔板(8)的混凝土均为吸音混凝土。6.根据权利要求4所述的一种高速铁路隧道洞口等截面扩大型降压缓冲结构，其特征在于：距离所述标准断面隧道(1)越远的所述第一混凝土横隔板组(5)中相邻所述第一混凝土隔板(7)的间隔越小；和/或，距离所述标准断面隧道(1)越远的所述第一混凝土横隔板组(5)中相邻所述第一混凝土隔板(7)沿所述标准断面缓冲结构(3)周向的宽度越大。7.根据权利要求1所述的一种高速铁路隧道洞口等截面扩大型降压缓冲结构，其特征在于：靠近标准断面隧道(1)的等截面扩大型断面缓冲结构(2)与标准断面隧道(1)之间设置有第二支撑结构(10)，所述第二支撑结构(10)上具有沿线路长度方向的第二弯曲通道(11)。
8.根据权利要求7所述的一种高速铁路隧道洞口等截面扩大型降压缓冲结构，其特征在于：所述第二支撑结构(10)包括两排混凝土横隔板组，其中，远离所述等截面扩大型断面缓冲结构(2)的混凝土横隔板组为第三混凝土横隔板组(12)，另一排混凝土横隔板组为第四混凝土横隔板组(13)，所述第三混凝土横隔板组(12)包...

【专利技术属性】
技术研发人员：喻渝，田四明，罗禄森，胖涛，杨伟超，刘金松，袁伟，齐春，郑长青，何昌国，王剑，龙游昊，周羽哲，杨学中，张维，
申请(专利权)人：中铁二院工程集团有限责任公司，
类型：发明
国别省市：