31-高速铁路设计规范条文说明(8隧道)09.11.11

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1、88.1.1高速列车进入隧道后诱发的空气动力学效应主要表现在三个方面，即瞬变压力、洞口微气压波和行车阻力。其中，瞬变压力主要表现在由于压力的瞬间变化使人的听觉感到不适，影响其大小的主要因素是行车速度、隧道净空面积横断面的大小和阻塞比列车断面积以及列车的密封系数。洞口微气压波是列车进入隧道时产生的压缩波在另一端释放时产生爆破声，影响周围环境，微气压波的量值主要取决于行车速度和隧道净空面积及列车断面积〈阻塞比〉，但行车速度更为敏感，当行车速度达到300km/h以上时，加大断面对防止微气压波不能起到显著作用。应考虑在洞口设置缓冲结构。解决行车阻力问题主要是加大隧道断面净空面积，根据

2、国家“八五”科技攻关项目高速铁路线桥隧设计参数选择的研究铁科院的研究报告，在隧道有效净空面积为100m2时最大行车阻力只比明线增大15%～30％，会车时隧道内的空气阻力比明线的增大值也不超过30％．％。2009年4月完成的合武铁路、石太客运专线隧道气动效应试验中，现场测试结果显示，采用CRH系列车型，在行车速度250km/h时，洞口薇气压波和瞬变压力基本与计算预测值接近，而行车阻力在双线隧道（92m2）相对于明线增加约96～102％，在太行山单线隧道（60.4m2）行车阻力相对于明线增加约166％。由此可见，增大隧道净空面积横断面面积对空气动力学效应有整体减缓作用。当行车速度

3、提高时，必要时还可以修建洞口缓冲结构等辅助措施。2009年4月完成的合武铁路、石太客运专线隧道气动效应试验中，现场测试结果显示，采用CRH系列车型，在行车速度250km/h时，洞口薇气压波和瞬变压力基本与计算预测值接近，而行车阻力在双线隧道（92m2）相对于明线增加约96～102％，在太行山单线隧道（60.4m2）行车阻力相对于明线增加约166％。404由此可见，增大隧道横断面面积对空气动力学效应有整体减缓作用。当行车速度提高时，必要时还可以修建洞口缓冲结构等辅助措施。88.1.2决定隧道净空断面大小的控制因素是高速列车进入隧道诱发的空气动力学效应问题，由此而决定的隧道净空面

4、积比较富余。设计之中应充分考虑发展的需要，对满足建筑限界以外的空间应有充分考虑，本规定对设备安装和使用空间的要求，系参考德国高速铁路规范和京沪高速铁路隧道研究资料拟定。在此基础上结合隧道结构受力情况确定隧道的高跨比。88.1.3隧道工程一旦建成后，对其衬砌结构进行结构维修难度极大，隧道工程因其结构缺陷而产生的病害，往往难以彻底治理，且整治难度极大，另外高速铁路隧道结构还要受到频繁变化的微气压波的作用。因此，高速铁路隧道应高度重视结构耐久性设计，隧道主体结构按“免维修”结构进行设计。隧道主体结构是指拱墙衬砌和仰拱、地板，应按满足100年使用寿命使用年限要求设计。88.1.4根据

5、我国隧道设计经验和长期观测情况，隧道工后沉降较小，尤其是在铺轨运营后，只要隧道不发生基底翻浆冒泥等病害，隧道结构一般不会出现较大沉降。高速铁路隧道洞内铺设无砟轨道对基底沉降要求较为严格，因此应在铺轨前进行沉降观测和评估。目前铁道部已经制定了《客运专线铁路无砟轨道铺设条件评估指南》，可以参照执行。对于特殊岩土及不良地质地段隧道，比如软土地层明挖法施工的隧道或湿陷性较严重的黄土隧道等，可应在隧道全长范围设置长期沉降观测系统进行基底的变形观测。观测方法和测点布置可以参照《客运专线铁路无砟轨道铺设条件评估指南》。88.1.35辅助坑道可可以减缓解隧道内的空气动力学效应，其效果与坑道的

6、个数、断面面积有关。有关研究表明，当坑道的断面面积为隧道断面面积的1／2时，可使最大压力波动减少40％左右，而辅助坑道的长度对微气压波的影响较大，微气压波随着辅助坑道长度增加而递减，从减低微气压波方面考虑，斜井的长度一般不少于50m。根据国家“八五”科技攻关项目404高速铁路线桥隧设计参数选择的研究报告国家“八五科技攻关项目研究”铁科西南分院的研究报告，竖井对减压效果的影响与竖井的位置有一定的关系，竖井的最佳位置由下列公式确定：X／L=2M/（1＋M）式中X—竖井距隧道进口距离L—隧道长度M－Mach数即M=V/C（V—车速，C—声速）从减压效果方面讲，竖井断面面积5～10

7、m2较合适，竖井断面面积过大并不能收到好的效果。从技术经济综合考虑，辅助坑道应以满足施工需要为主，上述竖井位置在设计中可做为参考，在满足施工的前提下，施工辅助坑道的位置应尽量靠近上述最佳位置。对特长隧道在设计中为满足工期或施工技术要求需要德国规范规定，一般在1000m以上的隧道应设置紧急出口，而日本规定1500m以上的隧道当施工有设置辅助坑道时，施工完毕后应将辅助坑道改为紧急出口。根据根据高速铁路隧道的专门经济对比研究分析,由于专门设置紧急出口工程量较大，造价较高，日本标准也暂因此一般隧道不考虑单独设置