[发明专利]高速铁路隧道洞口侧部条带式音爆控制构造

说明书

技术领域

本发明涉及铁路隧道，特别涉及一种高速铁路设置在隧道洞口的微压波缓冲构造。

背景技术

我国已经进入高速铁路快速发展阶段，京津城际、郑西、武广等高速铁路客运专线的运营，表明着我国高速铁路建设技术水平已经进入世界先进行列。在高速铁路建设中，要解决一系列难题，高速铁路通过隧道所诱发的气动音爆现象，是要解决的问题之一。这种音爆是由于列车突入隧道所产生的压缩波，在传播到达隧道出口处时，向隧道出口周围地区辐射的一种低频噪声波——微压波，同时，引起附近房屋的窗框、百叶窗等急剧振动。这种现象会对隧道出口周围环境造成较大影响，与建设绿色、环保型高速铁路相悖的，因此必须加以有效控制。

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，通过控制压缩波到达隧道出口时的压力梯度，可以实现减缓微压波强度的目的。目前，高速铁路隧道在隧道洞口所采取的减缓微压波的技术措施如下几种：

一、在隧道洞外修建等截面顶部或侧部常规开口式缓冲构造；

二、在隧道洞外修建扩大断面积型缓冲构造；

三、在隧道洞口附近修建回路型减压构造等。

这些隧道洞口附属设施在缓解音爆噪声方面起到了较大作用。但还存在如下不足：无论是顶部还是侧部开口，开口宽度都较小，为了获得较大的开口面积，必然需要加长洞外结构的长度，造成资源浪费。

另外，开口设置在顶部，易出现落石等危险，危害行车安全。

发明内容

鉴于现有技术的以上不足，本发明旨在提供一种高速铁路隧道洞口减缓音爆的构造形式，使之能够采用较短的结构长度，有效地降低高速列车进入隧道所产生的微压波，且施工容易、建造成本低。

本发明的目的通过如下手段来实现。

高速铁路隧道洞口侧部条带式音爆控制构造，其特征是：在隧道洞外以明洞的形式构建15-22m长的缓冲结构；缓冲结构的断面的面积与隧道断面面积相同；缓冲结构两侧对称设置两个一大一小形如条带的竖向开口，即第一条带A和第二条带B;第一条带A距离明洞入口4-6m，其沿着隧道纵向长度为1.5-2.0m；第二条带B沿着隧道纵向长度为1.5-2.0m，两个条带之间的间距为6-9m，第二条带距离隧道入口2-3m。

本发明构造与现有的常规缓冲结构相比，缓解微压波的效率更高，明显降低了压缩波的压力梯度，增加旅客的乘车舒适性，大大削减了高速列车进出隧道所产生的音爆效应，减小对周围环境的危害。结构形式的竖向开口空间较大，明洞整体长度较短，可以明显降低建设投资，且具有修筑方便的优点。本发明采用侧部条带式开口，可以很大程度上降低由于普通顶部开口缓冲结构而带来的“落石”危险，同时第二条带离地2-3m，能够避免山坡滚石、泥石流而带来的灾害。

附图说明：

图1为本发明铁路隧道侧部条带式音爆控制构造结构示意图。

图2为本发明与现有技术结构在相同条件下隧道内测点的压力梯度值与时间的数值模拟关系曲线比较。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洞口的计算曲线,曲线F为本发明修建的隧道洞口的计算曲线。具体的计算条件是车速为350km/h，隧道面积为100m²，列车面积为11.6m²。

图3为本发明铁路隧道洞口减缓音爆的构造形式的示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的实施作进一步的描述。但是应该强调的是，下面的实施方式只是示例性的，而不是为了限制本发明的范围及应用。

如图1所示，本发明的一具体实施例。

在隧道洞外修建15-22m长的缓冲结构，缓冲结构的断面的面积与隧道断面面积相同。在缓冲结构上对称设置两个条带式开口，第一条带A距离入口4-6m，其沿着隧道纵向长度为1.5-2.0m，第二条带B沿着隧道纵向长度为1.5-2.0m，两个条带之间的间距为6-9m，第二个条带距离隧道入口2-3m。第一条带接地，环向长度为9-10m；第二条带离地2-3m，环向长度为3-4m。

由图2可以看出：隧道洞口采用本发明方法修建时（曲线F），隧道内靠近隧道出口处的压力梯度峰值为6.8kPa/s；而洞口无缓冲时（曲线D），在其它条件均相同的情况下，相同测点的压力梯度峰值为13.7kPa/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50.3%。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50.3%左右，其减压效果显著。