一種等環寬斜切式隧道洞口緩衝結構的製作方法

2023-10-17 17:23:14 2

專利名稱：一種等環寬斜切式隧道洞口緩衝結構的製作方法
技術領域：
本發明涉及隧道洞門結構領域，具體是指一種等環寬斜切式隧道洞口緩衝結構。
技術背景
高速列車通過隧道時，會在隧道內和隧道洞口處產生一系列的空氣動力學效應， 主要包括洞內及列車內瞬變壓力效應、隧道洞口微壓波效應、隧道內氣動荷載效應及機車 附加阻力效應。其中，洞口微壓波效應的主要表現是在洞口處產生氣動爆破噪聲，造成洞 口周圍輕型結構物(機車窗戶、房屋門窗)的低頻劇烈振動。洞口微壓波效應對洞口周圍環 境破壞較大，嚴重影響洞口周邊居民的日常生活。
在隧道洞口處設置洞口緩衝結構是一種常用來緩解微壓波效應的方法，洞口緩衝 結構是由隧道洞口段襯砌向外延伸形成的洞體延長段，並在洞體延長段表面布置開口。緩 衝結構長度、開口數量，開口位置、緩衝結構橫截面積等參數根據隧道長度、機車速度、機車 型號、洞口地形、機車與隧道的阻塞比等因素確定。根據開口數量，可以把緩衝結構分為單 開口型、雙開口型、多開口型(3個及以上)三種緩衝結構；根據緩衝結構與隧道洞口襯砌段 的橫截面積之比，可以把緩衝結構分為等截面型和擴大型緩衝結構。現有的緩衝結構能夠 起到緩解洞口微壓波效應的作用，但緩衝結構的長度、橫截面積、開口位置、開口率(開口總 面積與隧道橫截面面積之比)、開口數量、洞門形式等參數會顯著影響緩衝結構對洞口微壓 波效應的緩解效果，導致一方面緩解微壓波效果不佳，另一方面經濟成本高。並且長大隧道 的洞口微壓波效應比中短隧道更強，常常採用較長的多開口擴大型緩衝結構。但在橋隧連 接段等洞口空間小的地形處，往往無法設置較長的多開口擴大型緩衝結構。發明內容
本發明的目的是根據上述不足提供一種等環寬斜切式隧道洞口緩衝結構，使其結 構簡單、穩固性好、成本低，而且緩解微壓波效應效果顯著，適用於洞口空間小的長大隧道。
本發明是通過如下技術方案實現的
一種等環寬斜切式隧道洞口緩衝結構，其特徵在於所述洞口緩衝結構包括與洞 口襯砌結構等截面對接，並位於隧道外側的導洞，在所述導洞入口處設置洞門端臺，所述洞 門端臺外端面為由下到上逐步朝內傾斜的斜切面，所述洞門端臺的內壁為導洞內壁的延 伸，所述洞門端臺的外壁為與洞門端臺外端面傾斜方向相反的斜面，並與導洞外壁相接，所 述洞門端臺內外壁間壁厚沿環形方向相同，為等寬環形的洞門端臺；所述導洞頂部沿隧道 長度方向布置有兩個開口，或導洞側壁沿隧道長度方向上各布置兩個開口。通過設置等環 寬斜切面的洞門端臺與導洞開口緩衝的方式，可以緩解微壓波效應，同時僅需設置2個開 口達到效果，節省了成本。
優選的，所述導洞頂部的長度為15-30m。優選導洞長度可以減少洞口佔用空間，對 地形的適應性更強，尤其是洞口空間小的橋隧連接處，具有更強的實用性。
優選的，所述開口總面積與洞口襯砌結構橫截面積的面積比為O. 1-0. 35。該優選範圍具有良好的緩解微壓波效應的效果，同時施工難度低。
優選的，所述洞門端臺的傾斜角為30-75°。該優選範圍具有良好的緩解微壓波效應的效果，同時施工難度低，安全性能好。
優選的，所述導洞為明洞。
優選的，所述洞門端臺的頂部與洞門的外壁之間在拱頂處形成挑高，挑高與洞門軸線間傾斜角為100-175°。具有良好的防邊坡坍塌、防落石的功能，穩固性好。
優選的，洞門端臺內外壁厚度為O. 3-2m。該厚度使洞門端臺結構更穩固。
本發明的等環寬斜切式隧道洞口緩衝結構為鋼筋混凝土整體澆築體，整體穩定性好，安全度高，可以顯著緩解洞口微壓波效應，有效地解決高速鐵路隧道洞口的爆破噪聲汙染和輕型結構物(房屋門窗)的低頻振動問題。同時本發明等環斜切雙開口明洞型緩衝結構給出了緩衝結構各參數(緩衝結構長度、開口率、洞門傾斜角)的可選範圍，擴大了緩衝結構的應用範圍，能夠在相同造價情況下，達到最好的洞口微壓波緩解效果，實現經濟效果最大化。另外本發明長度較短，佔用洞口空間小，對洞口地形適應性強，尤其適用於洞口空間較小的橋隧連接處。


圖1為本發明導洞頂部開口的立體結構示意圖2為本發明的主視示意圖3為本發明導洞頂部開口的縱斷面示意1.襯砌結構、2.導洞、3.洞門端臺、4.第一開口、5.第二開口、6.地形護坡、7.導洞外壁、8.洞門端臺外壁、9.洞門端臺內壁、10.洞門端臺傾斜角、11.挑高。
具體實施方式
以下結合附圖進一步說明本發明
如圖1-3所示，本發明洞口緩衝結構位於地形護坡6上，所述洞口緩衝結構包括與洞口襯砌結構I等截面對接，並位於隧道外側的導洞2。在所述導洞2入口處設置洞門端臺3，所述洞門端臺3外端面為由下到上逐步朝內傾斜的斜切面，所述洞門端臺的內壁9為導洞內壁的延伸，所述洞門端臺的外壁8為與洞門端臺外端面傾斜方向相反的斜面，並與導洞外壁7相接，所述洞門端臺內外壁間壁厚 沿環形方向相同，壁厚為O. 3-2m。為等寬環形的洞門端臺。所述導洞2頂部沿隧道長度方向布置有兩個開口，即第一開口 4和第二開口 5，或導洞側壁沿隧道長度方向上各布置兩個開口(圖中未畫出)。所述導洞頂部的長度為 15-30m。所述開口總面積與洞口襯砌內空腔橫截面積的面積比β為O. 1-0. 35。所述洞門端臺傾斜角10為30-75°。導洞2為明洞。所述洞門端臺的頂部與洞門的外壁之間在拱頂處形成挑高，挑高與洞門軸線間傾斜角為100-175°。
如圖3所示，本發明具體應用最優實施例為導洞2頂部的長度L為18m，導洞2的橫截面積與洞口襯砌結構I的橫截面積之比為1，開口率β為O. 18，洞門端臺傾斜角為45°。 第一開口 4的縱向長度a為6m，第二開口 5的縱向長度b為4m，開口間距cl為3m、c2為 4m、c3為lm，開口的環向寬度根據開口率及隧道橫截面積換算可得。對於側壁開口的情況， 開口的縱向參數與頂部開口相同，開口的環向參數(即開口寬度)為頂部開口的一半。
本發明洞口緩衝結構為鋼筋混凝土整體澆築體,整體穩定性好,安全度高，可以顯 著緩解洞口微壓波效應，有效地解決高速鐵路隧道洞口的爆破噪聲汙染和輕型結構物(房 屋門窗)的低頻振動問題。同時本發明等環斜切雙開口明洞型緩衝結構給出了緩衝結構各 參數(緩衝結構長度、開口率、洞門傾斜角)的可選範圍，擴大了緩衝結構的應用範圍，能夠 在相同造價情況下，達到最好的洞口微壓波緩解效果，實現經濟效果最大化。另外本發明長 度較短，佔用洞口空間小，對洞口地形適應性強，尤其適用於洞口空間較小的橋隧連接處。
以上所述僅為本發明的較佳實施例，並不用以限制本發明，凡在本發明的精神和 原則之內，所作的任何修改、等同替換、改進等，均應包含在本發明的保護範圍之內。
權利要求
1.一種等環寬斜切式隧道洞口緩衝結構，其特徵在於所述洞口緩衝結構包括與洞口襯砌結構等截面對接，並位於隧道外側的導洞，在所述導洞入口處設置洞門端臺，所述洞門端臺外端面為由下到上逐步朝內傾斜的斜切面，所述洞門端臺的內壁為導洞內壁的延伸，所述洞門端臺的外壁為與洞門端臺外端面傾斜方向相反的斜面，並與導洞外壁相接，所述洞門端臺內外壁間壁厚沿環形方向相同，為等寬環形的洞門端臺；所述導洞頂部沿隧道長度方向布置有兩個開口，或導洞側壁沿隧道長度方向上各布置兩個開口。
2.根據權利要求1所述等環寬斜切式隧道洞口緩衝結構，其特徵在於所述導洞頂部的長度為15-30m。
3.根據權利要求1所述等環寬斜切式隧道洞口緩衝結構，其特徵在於所述開口總面積與洞口襯砌結構內空腔橫截面積的面積比為O. 1-0. 35。
4.根據權利要求1所述等環寬斜切式隧道洞口緩衝結構，其特徵在於所述洞門端臺的傾斜角為30-75°。
5.根據權利要求1所述等環寬斜切式隧道洞口緩衝結構，其特徵在於所述導洞為明洞。
6.根據權利要求1所述等環寬斜切式隧道洞口緩衝結構，其特徵在於所述洞門端臺的頂部與洞門的外壁之間在拱頂處形成挑高，挑高與洞門軸線間傾斜角為100-175°。
7.根據權利要求1所述等環寬斜切式隧道洞門結構，其特徵在於洞門端臺內外壁厚度為 O. 3_2m。
全文摘要
本發明提供了一種等環寬斜切式隧道洞口緩衝結構，它包括與洞口襯砌結構等截面對接，並向隧道外延伸的導洞，導洞外壁向外擴張形成端面為等寬環形的等環寬洞門端臺，所述洞門端臺的外端面為由下到上逐步朝內傾斜的斜切面；所述導洞頂部沿隧道長度方向布置有兩個開口，或導洞側壁沿隧道長度方向上對稱的各布置兩個開口。本發明可有效緩解鐵路隧道的洞口微壓波效應。並且本發明為明洞型緩衝結構，長度較短，需要的洞口空間小，從而受洞口地形限制小；通過給出最佳開口位置及結構參數，可最大程度的發揮緩衝結構對洞口微壓波效應的緩解能力，有效降低洞口緩衝結構的生產成本，經濟效益顯著，具有很強的實用性。
文檔編號E21D9/14GK103032079SQ20121059252
公開日2013年4月10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, 肖明清, 徐向東, 龔彥峰, 王克金, 王長法, 李鳴衝, 王春梅, 李文勝, 靳宗振 申請人:中鐵第四勘察設計院集團有限公司