博希莱
2024-10-04 08:44
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高速鐵路以其運行速度高、線路平直、安全舒適、節約時間等特點，比其他交通工具有更多的優越性。高速鐵路的隧道工程具有占地少、環境污染小、結構安全可靠、拆遷量和對城市幹擾小等優點。從技術上來看有以下幾個主要特點。
空氣動力學效應影響更加明顯
當高速列車進入隧道時，強烈沖擊處於隧道中的靜止空氣場，空氣的黏性以及隧道壁面和列車表面的摩阻作用使得被排開的空氣不能像在隧道外那樣及時、順暢地沿列車兩側和上部形成繞流。於是列車前方的空氣受到壓縮，列車後方則形成一定的負壓，產生一個壓力波動過程。這種壓力波動又以聲速傳播至隧道口形成反射波，回傳，疊加，產生一系列復雜的空氣動力學效應。
當高速列車通過隧道時，產生的壓縮波實態和大小與許多因素有關。其中主要有：列車速度、列車斷面積、列車長度、列車頭部形狀、隧道斷面積、隧道長度、隧道內道床的類型等。因此，在高速鐵路設計時，應從車輛及隧道兩方面采取措施，以減緩空氣動力學效應。
高速列車運行引起的問題有：
(1)由於瞬變壓力造成旅客及乘務人員耳膜不適，舒適度降低。由於車內外壓差使車輛產生危害。
(2)高速列車進入隧道時，會在隧道出口產生微氣壓波，發出轟鳴聲，並會對臨近建築物產生危害。如果隧道凈空較小，且洞口處沒有緩沖結構，則會發生強烈的爆破聲，引起擾民問題。
(3)行車阻力增大，使運營能耗增大，並要求機車動力增大。
(4)形成空氣動力學噪聲(與車速的6～8次方成正比)。
(5)列車風加劇，影響隧道維修養護人員在洞內通車情況下作業。
(6)列車克服阻力所做的功轉化為熱量，在洞內積聚引起溫度升高等。
可靠性和結構耐久性要求高
所謂可靠性，是指結構在規定的時間內，在正常規定的條件下，完成預定功能的能力，包括安全性、適用性和耐久性。當以概率來度量時，成為結構的可靠度。
所謂結構耐久性，是指結構及其部件在可能引起材料性能劣化的各種作用下能夠長期維持其應有性能的能力。高速鐵路隧道由於其運營速度比較高，對結構和各種運營設施所產生的作用影響也就比較大，對相應工程結構的可靠性和耐久性的要求也就相應提高。
例如，高速鐵路隧道對襯砌混凝土的裂縫要求就特別嚴格，因為高速鐵路隧道內空氣壓力在不斷的變化，特別是洞內會車情況下，壓力的波動對結構的表層穩定是不利的。歐洲及日本的研究成果表明：同樣的一條裂紋，對普速鐵路隧道來說在外荷載停止發展後，將不再繼續變化，而高速鐵路隧道就不同瞭，即使外荷載停止瞭發展，但在頻繁變化的洞內空氣壓力波的作用下，裂縫還將繼續發展，從而降低隧道襯砌耐久性和使用功能，甚至危及行車安全。因此，在高速鐵路隧道設計中，要采取有效措施減少隧道襯砌裂縫。
對環境的影響更加明顯
環境包括自然環境、生態環境和周邊人文環境，高速鐵路列車以較高的速度運行，其產生的輪軌噪聲、機械噪聲、弓網噪聲和空氣動力學等噪聲將比普速列車明顯，對環境的影響也比普速列車大。例如，列車進入隧道後，形成壓縮波，當壓縮波傳到隧道出口突然釋放形成微氣壓波時，會對洞口的環境造成一定的影響，嚴重時會產生爆破音，影響附近的建築物和居民的正常生活。所以，高速鐵路隧道的修建就應該更加重視對環境的影響，圍繞降低噪聲，減少對自然環境、生態環境和周邊人文環境的破壞，采取不同於普速鐵路隧道的工程措施。
防災救援要求高
高速鐵路隧道中運行的主要是高速度的旅客列車，一旦發生事故和災害，後果比一般鐵路要嚴重得多。如何避免高速度的旅客列車在隧道內發生事故和災害，以及旅客列車在隧道內因故停車時，如何快速疏散乘客，發生災害事故時如何快速救援等，是高速鐵路隧道應該重點考慮的問題，相對普速客貨共線的鐵路隧道來講，高速鐵路隧道對防止發生事故和災害以及快速救援的要求更高。
來源：《高速鐵路隧道工程施工技術》
中國鐵道出版社有限公司出版發行