严寒地区铁路隧道中心深埋水沟设置长度计算方法陈霄汉【期刊名称】《《铁道标准设计》》【年（卷）期】2019(063)004【总页数】5页(P118-122)【关键词】铁路隧道；太阳辐射；统计分析：中心深埋水沟；非线性拟合【作者】陈霄汉【作者单位】陕西省铁道及地下交通工程重点实验室（中铁一院）西安710043【正文语种】中文【中图分类】U453.6引言根据我国已建成严寒地区隧道冻害调查概况，隧道冻害一般是从排水通道局部结冰开始的，完善有效的排水系统及可靠的防寒保温措施是防止冻害的关键[1-4]。目前，国内隧道防寒措施主要有保温水沟、中心深埋水沟、防寒泄水洞和电伴热丝系统等。隧道冻害的发生，往往与洞口气温、洞口微地形、洞口朝向、隧道纵坡、地下水发育程度、自然风向、风速、列车行驶速度等诸多因素有关。严寒地区隧道中心深埋水沟设置长度暂无完善的定量计算方法，设计时通常根据工程类比确定。随着已建成的严寒地区隧道数量不断增长，可能出现冻害现象的隧道数量将逐渐增多，设置合适长度的中心深埋水沟可以经济、合理、有效地解决隧道冻害问题。张国柱、夏才初[5-6]等人通过建立隧道传热模型，计算寒区隧道围岩轴向、径向温度的理论解，分析隧道洞内及围岩温度分布规律，确定寒区隧道防寒保暖段的设防长度。日本学者黑川羲范[7]回归分析264座隧道的实测数据，提出利用隧道洞口气温计算隧道内-5℃位置距洞口长度的经验公式。张生[8分析我国建设部房建行业和日本国铁的研究成果后，提出适用于季节性冻土隧道洞口保温段长度、衬砌保温及水沟保温的设计计算方法。隧道设计中通常不考虑太阳辐射的大小，其对隧道的影响在运营后才会体现。对已建成位于严寒地区的铁路隧道排水通道局部结冰情况进行统计，位于山体阴坡的隧道洞口的排水通道更易结冰，威胁行车安全。根据运营后的现场实测，对隧道洞口中心深埋水沟的设置长度进行优化，结果见表1。表1优化后中心深埋水沟设置长度统计隧道坡向洞口最冷月平均气温/℃中心深埋水沟设置长度/m1号洞口阳坡-13.351050.002号洞口阴坡-13.641400.003号洞口阳坡-17.521300.004号洞口阴坡-17.481650.005号洞口阳坡-17.441300.006号洞口阴坡-13.511450.007号洞口阳坡-13.481100.008号洞口阴坡-13.011450.009号洞口阳坡-12.961100.0010号洞口阴坡-12.361600.0011号洞口阳坡-12.361100.0012号洞口阴坡-12.321700.00如表1所示，最冷月平均气温大致相当的隧道洞口，位于山体阴坡的隧道洞口发生排水通道局部结冰的情况更为严重，需要设置更长的中心深埋水沟。山体的阴、阳坡是由于坡面受到的太阳辐射不同而形成，为了准确分析隧道洞口的太阳辐射情况，建立了隧道洞口太阳辐射评价方法，在黑川羲公式的基础上，引入太阳辐射指标分析隧道洞口的太阳辐射情况，结合最冷月平均气温和已建成隧道优化后的中心深埋水沟设置长度进行分析并提出经验公式。1太阳辐射强度影响因素太阳辐射是指太阳以电磁波的形式向外传递能量，表示太阳辐射强弱的物理量，称为太阳辐射强度，太阳辐射强度的大小受到天气状况、地理纬度、海拔高低、照射角度等因素的影响。太阳辐射强度影响因素[9-12]如下。1.1太阳高度角太阳高度角是指观测点与地心连线的地平面和该点太阳光入射方向的夹角。太阳高度角为90°时，太阳辐射强度最大；太阳斜射地面角度越大，太阳辐射强度相对越小。太阳高度角计算公式如下