一种隧道泄压结构
技术领域
本发明属于隧道结构技术领域，具体涉及一种隧道泄压结构。
背景技术
随着地铁工程的全国范围内遍地开花，一条地铁线路的里程也越来越长，列车时速不断提高，出现了时速100km/h和120km/h的线路，在进出洞口及中间风井处，因为断面的突变，如从盾构隧道接暗埋段直接出到室外，或者盾构隧道直接接中间风井的活塞风口，因为空气波沿途的断面变化突变，引起压力变化显著，容易引起车内乘客及司机的耳部不适。一般地铁线路采用5.4米盾构洞泾、采用长枕埋入式整体道床，同一区间内有两辆列车追踪的区间隧道设置中间风井。中间风井位置设置于区间的1/3-1/2区间处。
在《地铁设计规范》GB50157-2013中规定，当隧道内空气总的压力变化值超过700PA 时，其压力变化率不得大于415PA/s。降低压力变化的措施主要有集以下几种：1、优化列车头部特征，将头部做成子弹头形；2、增加列车的密封性能；3、增加透气井数量，优化透气井位置；4、增加隧道断面积，减小阻塞比。
对于普通地铁线路，出于造价考虑，如采用措施1-4均需增加较多投资，普通地铁用车辆普遍未设置子弹头形，且列车密封性能极差一般没有考虑相关性能，只有在高速铁路才会考虑车辆的密封性。一个中间风井造价约800万，成本极高，且因地铁线路都处于市区内，用地紧张，一般也无法优选风井的最佳位置，多处于便于工程实施，不拆迁的情况下，才会考虑设置中间风井，且多和盾构井合并设置。隧道断面每增加一个等级，相关造价飞涨，因此也不会选择这个方案。且因地铁施工工期紧张，对于如何减少压力变化率这个问题，较少人去考虑。但实际运营中，又经常会收到乘客投诉，压力变化率解决不好，会影响乘客和司机的身心健康。
因此，需要一种新的技术以解决现有技术中空气压力变化引起人员耳部不适的问题。
发明内容
为解决现有技术中的上述问题，本发明提供了一种隧道泄压结构，其能够有效降低由于列车行驶过程中引起的压力变化，避免乘客或司机感觉不适。
本发明采用了以下技术方案：
一种隧道泄压结构，包括分别设置在隧道两端洞口处的洞口缓冲段和在风井处设置的风井缓冲段；
每一所述洞口缓冲段的截面面积沿由洞口到洞内的方向逐渐减小，所述洞口缓冲段的最小截面面积等于所述隧道的标准截面面积；
所述风井缓冲段呈纺锤形，所述风井缓冲段的两端与所述隧道相连通，纺锤形的所述风井的最小截面面积等于所述隧道的标准截面面积；
所述风井与所述风井缓冲段的中部相连通。
作为本发明技术方案的进一步改进，所述洞口缓冲段的最大截面面积为所述隧道的标准截面面积的2倍。
作为本发明技术方案的进一步改进，所述洞口缓冲段的长度为80-120m。
作为本发明技术方案的进一步改进，所述洞口缓冲段的长度为100m。
作为本发明技术方案的进一步改进，所述风井缓冲段包括平直段和位于所述平直段两端的渐变段，所述渐变段的截面面积沿由平直段到渐变段的方向逐渐减小，所述渐变段的最小截面面积等于所述隧道的标准截面面积；
所述风井与所述平直段相连通。
作为本发明技术方案的进一步改进，所述平直段的截面面积为所述隧道的标准截面面积的1.5倍。
作为本发明技术方案的进一步改进，所述风井缓冲段的总长度为25-35m，所述风井位于所述风井缓冲段的中部。
作为本发明技术方案的进一步改进，所述风井缓冲段的总长度为30m。
与现有技术相比，本发明的有益效果为：
1、本发明的隧道泄压结构中，在正线隧道两端的洞口处设置了洞口缓冲段，缓冲段的截面逐渐减小，通过截面的逐渐减小，使得列出在进出洞口时气压的变化形成一个渐变缓冲，降低列车进出洞口引起的压力变化率，解决压力舒适度的问题；同样地，在风井处，将隧道设置为纺锤形的风井缓冲段，纺锤形的两端的截面也是逐渐变化的，同样起到降低列车经过风井时引起的压力变化率，解决压力舒适度的问题；
2、相比其他压力缓解措施，本发明采用的隧道泄压结构的性价比更高。
附图说明
下面结合附图和具体实施方式对本发明的技术作进一步地详细说明：
图1是洞口缓冲段的结构示意图；
图2是风井缓冲段的结构示意图。
附图标记：
100-洞口缓冲段；
200-风井缓冲段；210-平直段；220-渐变段；
300-洞口；
400-风井；
500-隧道。
具体实施方式
以下将结合实施例和附图对本发明的构思、具体结构及产生的技术效果进行清楚、完整的描述，以充分地理解本发明的目的、方案和效果。需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。附图中各处使用的相同的附图标记指示相同或相似的部分。
需要说明的是，如无特殊说明，当某一特征被称为“固定”、“连接”在另一个特征，它可以直接固定、连接在另一个特征上，也可以间接地固定、连接在另一个特征上。此外，本发明中所使用的上、下、左、右等描述仅仅是相对于附图中本发明各组成部分的相互位置关系来说的。
参照图1和图2，一种隧道泄压结构，包括分别设置在隧道500两端洞口300处的洞口缓冲段100和在风井400处设置的风井缓冲段200。
其中，如图1所示，每一所述洞口缓冲段100的截面面积沿由洞口300到洞内的方向逐渐减小，即洞口缓冲段100呈喇叭状，所述洞口缓冲段100的最小截面面积等于所述隧道500 的标准截面面积S，与隧道500衔接好。
通过在隧道500两端的洞口300处设置洞口缓冲段100，缓冲段的截面逐渐减小，通过截面的逐渐减小，使得列出在进出洞口300时气压的变化形成一个渐变缓冲，降低列车进出洞口300引起的压力变化率，解决压力舒适度的问题。
如图2所示，所述风井缓冲段200呈纺锤形，所述风井缓冲段200的两端与所述隧道500 相连通，纺锤形的所述风井400的最小截面面积等于所述隧道500的标准截面面积S；所述风井400与所述风井缓冲段200的中部相连通。在风井400处，通过将隧道500设置为纺锤形的风井缓冲段200，纺锤形的两端的截面也是逐渐变化的，同样起到降低列车经过风井400 时引起的压力变化率，解决压力舒适度的问题。
基于以上的结构，设置洞口缓冲段100和风机缓冲段的方式，相比其他压力缓解措施，本发明采用的隧道泄压结构的性价比更高。
需要说明的是，这里说的隧道500的标准截面面积S指的是没有做额外改造的隧道500 的截面面积，即普通的隧道500的截面面积。
具体地，如图1所示，所述洞口缓冲段100的最大截面面积为所述隧道500的标准截面面积S的2倍，所述洞口缓冲段100的长度为80-120m，通过这样的设置，气压的变化率在一个合理的范围内，使乘客、司机不感觉难受。优选地，所述洞口缓冲段100的长度为100m。
其中，如图2所示，所述风井缓冲段200包括平直段210和位于所述平直段210两端的渐变段220，所述渐变段220的截面面积沿由平直段210到渐变段220的方向逐渐减小，所述渐变段220的最小截面面积等于所述隧道500的标准截面面积S；所述风井400与所述平直段210相连通。通过渐变段220的截面变化和平段的连接，降低了列车经过风井400时的气压变化率，气压的变化率在一个合理的范围内，使乘客、司机不感觉难受。
具体地，所述平直段210的截面面积为所述隧道500的标准截面面积S的1.5倍。所述风井缓冲段200的总长度为25-35m，所述风井400位于所述风井缓冲段200的中部。优选地，所述风井缓冲段200的总长度为30m，渐变段220的末端在活塞风口处前后各15米。
经过分析计算，隧道500内的风井400处设有风井缓冲段200时和无风井缓冲段200时的逐时压力变化图表如下，计算基于5.4米直接盾构隧道。
从上表可以看出，3744S列车车头经过5.4米断面的风井，有风井缓冲段200处的列车头部逐时压力变化为361.4Pa/s满足《地铁设计规范》其压力变化率不得大于415PA/s的要求，无风井缓冲段200处的列车头部逐时压力变化为729.7Pa/s，不满足《地铁设计规范》其压力变化率不得大于415PA/s的要求，且远大于前者。可见风井缓冲段200处的设置对风井400 处有明显的降低压力变化的效果。
经过分析计算，隧道500的洞口300处设有洞口缓冲段100时和无洞口缓冲段100的逐时压力变化图表如下，计算基于5.4米直接盾构隧道。
可以看出，列车进入无洞口缓冲段100的洞口瞬间，列车车头存在压力变化，压力变化值超过800Pa，远高于《地铁设计规范》其压力变化率不得大于415PA/s；列车进入有洞口缓冲段100的洞口瞬间，列车车头也存在压力变化，但压力变化值为341.8Pa，满足《地铁设计规范》其压力变化率不得大于415PA/s的要求。
上述计算证明，在风井400处和出入洞口300处设置的泄压措施是有效的，且能满足规范要求的。
本发明所述的隧道泄压结构的其它内容参见现有技术，在此不再赘述。
以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制，故凡是未脱离本发明技术方案内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何修改、等同变化与修饰,均仍属于本发明技术方案的范围内。
