CN104947721B - 一种地铁车辆段试车线复合隔振屏障 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种地铁车辆段试车线复合隔振屏障，所述复合隔振屏障设置于试车线道砟两侧下方的地基土层中，及所述复合隔振屏障的整体深度D、整体宽度W、及隔振屏障内侧靠近道砟的垂直面与试车线轨道中心线所在的垂直面之间的间距S满足以下条件：D≥0.5λR、W≥0.1λR、λR＞S≥0.7λR，其中λR为试车线道砟底部的首层地基土的瑞利波长。本发明能够有效减小地铁车辆段试车线列车运行对上盖物业造成的振动危害，进而降低试车线列车振动对上盖物业的影响。
Description
技术领域
本发明涉及一种隔振屏障，属于地下轨道交通技术领域，尤其是指一种地铁车辆段试车线复合隔振屏障。
背景技术
地铁车辆段通常用于检修和停放列车，是地铁建设集中使用土地面积最大的地块。在其上部空间进行物业开发是缓解土地资源紧缺和弥补地铁建设、运营资金缺口的有效途径之一。目前，我国北京、上海、广州、深圳、杭州等城市已开始大面积新建带上盖物业的车辆段。对于车辆段而言，试车线列车运行速度较快，频繁运行引起的振动会经由轨道、地基、建筑结构传播至上盖物业中，可能引起上盖建筑物的开裂，诱发二次结构噪声，影响人们的正常生活与工作环境质量；另外，它还可能干扰上盖物业中医院和科研单位精密仪器的正常使用。可见，地铁车辆段试车线列车运行对上盖物业带来的振动污染，是制约地铁车辆段上盖物业发展的难点问题之一。
目前，城市轨道交通的减隔振方法主要是振源主动减振和振动在土中传播的被动隔振。其中，振源减振一般从车辆、轨道及道床形式、减振扣件及减振垫方面入手。振动在土中传播的被动隔振则分为连续屏障和非连续屏障隔振，主要是针对地面交通(铁路、公路、城市高架桥)的振动问题。而带上盖建筑的地铁车辆段试车线列车运行引起的振动相对于地面交通振动的一个显著不同是振源与建筑的空间关系不同，地铁车辆段试车线的振动位于上盖建筑正下方，距离近，频谱成分复杂。虽然现有的减振措施对临近轨道的建筑有一定的减振效果，但带上盖物业的地铁车辆段在我国出现和发展历史较短，实际工程不多，还处在探索阶段，现有的减振措施是否适用于带上盖物业的地铁车辆段试车线的减振，有待深入研究。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术中的不足，提供一种地铁车辆段试车线复合隔振屏障，该复合隔振屏障能够有效减小地铁车辆段试车线列车运行对上盖物业造成的振动危害，进而降低试车线列车振动对上盖物业的影响。
为了实现上述目的，本发明按照以下技术方案实现：
一种地铁车辆段试车线复合隔振屏障，所述复合隔振屏障设置于试车线道砟两侧下方的地基土层中，及所述复合隔振屏障的整体深度D、整体宽度W、及隔振屏障内侧靠近道砟的垂直面与试车线轨道中心线所在的垂直面之间的间距S满足以下条件：D≥0.5λR、W≥0.1λR、λR＞S≥0.7λR，其中λR为试车线道砟底部的首层地基土的瑞利波长。
进一步，所述每一隔振屏障整体呈方体结构，包括有实体屏障、位于实体屏障上方的电缆沟、及位于电缆沟上方的顶部盖板。
进一步，所述实体屏障为工业废料轻骨料混凝土层，主要由混凝土和粉煤灰陶粒构成。
进一步，所述实体屏障每一立方包括有以下重量的物料：水泥420kg、矿渣60kg、硅灰48kg、水250kg、砂520kg、陶粒600kg。
进一步，所述粉煤灰陶粒的密度为500～750kg/m3,球形粒径小于15mm，混凝土按照C25要求进行配比。
进一步，所述电缆沟为护壁空沟混凝土结构。
进一步，所述电缆沟的深度D2为2～3m。
进一步，所述隔振屏障内侧靠近道砟的垂直面与试车线轨道中心线所在的垂直面之间的间距S≥3m。
本发明与现有技术相比，其有益效果为：
1、隔振防灾。本发明设置在试车线道砟两侧下方的地基土层中，一方面有效减少振动能量传递到隔振屏障另一侧的建筑物框架柱上，进而降低上盖建筑物受到的振动影响，振动衰减可达5～8dB；另一方面，保证了轨道结构的稳定性，有利于减小列车循环荷载作用下土体的侧向位移，减少由于地基土变形引起的轨道不平顺带来的附加振动。
2、施工方便。对于新建的车辆段，复合隔振屏障可以结合试车线旁的电缆沟进行设置，在进行电缆沟施工的同时，将电缆沟下方一定深度的土体用工业废料轻骨料混凝土换填；对于旧车辆段试车线改造，复合隔振屏障施工速度快，不会影响原有试车线的正常使用。
3、经济环保。试车线隔振屏障隔振效果显著，造价低廉，所使用的工业废料无污染，变废为用，降低成本。
附图说明
图1是本发明的结构示意图。
图2是本发明与上盖建筑结构的位置关系示意图。
图3是本发明实施例1对上盖建筑结构的减振效果对比示意图。
图4是本发明实施例2对上盖建筑结构的减振效果对比示意图。
具体实施方式
如图1、2所示，地铁列车9在轨道8上运行，轨道8铺设在轨枕7上，轨枕7设置于道砟上，道砟包括有从下到上的底层道砟5和面层道砟6，地铁通道的地面上有上盖建筑结构10。
本发明所述的地铁车辆段试车线复合隔振屏障设置于试车线道砟两侧下方的地基土层中，整体呈方体结构，包括有实体屏障1、位于实体屏障上方的电缆沟2、及位于电缆沟上方的顶部盖板3，顶部盖板3上表面与道砟底部的基面平齐。
上述复合隔振屏障的整体深度D、整体宽度W、及隔振屏障内侧靠近道砟的垂直面与试车线轨道中心线所在的垂直面之间的间距S满足以下条件：D≥0.5λR、W≥0.1λR、λR＞S≥0.7λR，其中λR为试车线道砟底部的首层地基土的瑞利波长，可通过表面波测试得到，地基土的分层可根据该地区详细勘察报告而定。其中，复合隔振屏障的整体深度D由实体屏障1的深度D1和电缆沟2的深度D2、顶部盖板3的深度D3组成，电缆沟的深度D2优选为2～3m；复合隔振屏障的整体宽度W与实体屏障的整体宽度W1相同，也等于电缆沟的整体宽度W3+W2+W3。
上述实体屏障1为工业废料轻骨料混凝土层，主要由混凝土和粉煤灰陶粒构成，粉煤灰陶粒的密度为500～750kg/m3,球形粒径小于15mm，混凝土按照C25要求进行配比。上述电缆沟2为护壁空沟混凝土结构。
实施例1
如图1所示，在带上盖物业的地铁车辆段试车线设置复合隔振屏障，该试车线道砟底部的基面首层地基土的瑞丽波长λR为6.0m。
施工步骤如下所述：
A、首先确定复合隔振屏障的尺寸(D×W1×S)为4.0m×2.0m×4.5m，其中实体屏障的尺寸(D1×W1×S)为2.0m×2.0m×4.5m，电缆沟的尺寸(D2×W2×S)为1.75m×1.7m×4.5m，顶部盖板的尺寸(D3×W1×S)为0.25m×2.0×4.5m，电缆沟护壁的厚度W3为0.15m。
B、按照上述确定的尺寸，在距离轨道中心线4.5m处开挖宽2.0m、深2.0m的空沟，按照电缆沟护壁的厚度0.15m进行泥浆护壁，确保电缆沟周围土体的稳定性。
C、按照粉煤灰陶粒混凝土的配合比制备工业废料轻骨料混凝土，所述的配合比中，每一立方粉煤灰陶粒混凝土中各材料的用量为：水泥420kg，矿渣60kg，硅灰48kg，水250kg，砂520kg，陶粒600kg。
D、按照确定的复合隔振屏障的尺寸将电缆沟之下的土体开挖至深度4.0m处，并用步骤C制备的粉煤灰陶粒混凝土按照实体屏障的尺寸进行填充。
E、步骤D填充到指定位置后，应进行表面找平，凡超过设计标高的地方，及时铲平；凡低于设计标高的地方，应用工业废料轻骨料混凝土进行补填。
F.将顶部盖板盖在电缆沟之上，避免碎石和杂物进入电缆沟；需要对电缆进行维修和布置时，可将盖板打开进行操作。
隔振效果评价：
采用ABAQUS有限元软件建立带上盖的地铁车辆段列车-轨道和路基-土层-建筑物的有限元模型。其中，轨道采用60kg/m、U75V热轧钢轨，轨距为1435mm，全程无缝线路，轨枕设置为1680根/km。道床采用碎石道床，厚为0.45m，采用双层道床，面层道砟厚0.25m，采用一级道砟；底砟厚0.20m，采用粗砂及中砂。道床顶宽3.3m，边坡率为1：1.75。道砟底部的基面下首层地基土为人工填土层，厚度1.85m，瑞利波长6.03m。车辆段首层地铁列车运行区域高9m，在车辆段试车线上方建立楼层数量为4层的建筑结构，层高2.9m。
计算时，首先将模型的计算结果与广州地铁厦滘车辆段试车线地面振动实测结果进行对比，证明了模拟方法、激励荷载的正确性，验证了模型的可靠性。然后分别针对未采用和采用了地铁车辆段试车线复合隔振屏障进行隔振的建筑结构振动进行计算，取各楼层最不利的位置的最大振级作为计算结果，如图3所示，可以看出，复合隔振屏障大约能够减小结构振动5～6dB。
实施例2
如图1所示，在带上盖物业的地铁车辆段试车线设置复合隔振屏障，该试车线道砟底部的基面首层地基土的瑞丽波长λR为7.7m。
施工步骤如下所述：
A、首先确定复合隔振屏障的尺寸(D×W1×S)为6.0m×2.0m×5.5m，其中实体屏障的尺寸(D1×W1×S)为3.0m×2.0m×5.5m，电缆沟的尺寸(D2×W2×S)为2.75m×1.7m×5.5m，顶部盖板的尺寸(D3×W1×S)为0.25m×2.0×5.5m，电缆沟护壁的厚度W3为0.15m。
B、按照上述确定的尺寸，在距离轨道中心线5.5m处开挖宽2.0m、深3.0m的空沟，按照电缆沟护壁的厚度0.15m进行泥浆护壁，确保电缆沟周围土体的稳定性。
C、按照粉煤灰陶粒混凝土的配合比制备工业废料轻骨料混凝土，所述的配合比中，每一立方粉煤灰陶粒混凝土中各材料的用量为：水泥420kg，矿渣60kg，硅灰48kg，水250kg，砂520kg，陶粒600kg。
D、按照确定的复合隔振屏障的尺寸将电缆沟之下的土体开挖至深度6.0m处，并用步骤C制备的粉煤灰陶粒混凝土按照实体屏障的尺寸进行填充。
E、步骤D填充到指定位置后，应进行表面找平，凡超过设计标高的地方，及时铲平；凡低于设计标高的地方，应用工业废料轻骨料混凝土进行补填。
F.将顶部盖板盖在电缆沟之上，避免碎石和杂物进入电缆沟；需要对电缆进行维修和布置时，可将盖板打开进行操作。
隔振效果评价：
采用实施例1建立的有限元模型列车-轨道和路基-土层-建筑物的有限元模型，改变道砟底部的基面下首层地基土的瑞利波长为7.7m。车辆段首层地铁列车运行区域高9m，在车辆段试车线上方建立楼层数量为18层的建筑结构，层高2.9m，其他参数不变。计算后，得到各楼层最不利的位置的最大振级作为计算结果，如图4所示，可以看出，复合隔振屏障大约能够减小结构振动6～7dB。
本发明并不局限于上述实施方式，如果对本发明的各种改动或变型不脱离本发明的精神和范围，倘若这些改动和变型属于本发明的权利要求和等同技术范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型。
Claims (7)
1.一种地铁车辆段试车线复合隔振屏障，其特征在于：所述复合隔振屏障设置于试车线道砟两侧下方的地基土层中，其整体呈方体结构，包括有实体屏障、位于实体屏障上方的电缆沟、及位于电缆沟上方的顶部盖板；及所述复合隔振屏障的整体深度D、整体宽度W、及隔振屏障内侧靠近道砟的垂直面与试车线轨道中心线所在的垂直面之间的间距S满足以下条件：D≥0.5λR、W≥0.1λR、λR＞S≥0.7λR，其中λR为试车线道砟底部的首层地基土的瑞利波长。
2.根据权利要求1所述一种地铁车辆段试车线复合隔振屏障，其特征在于：所述实体屏障为工业废料轻骨料混凝土层，主要由混凝土和粉煤灰陶粒构成。
3.根据权利要求2所述一种地铁车辆段试车线复合隔振屏障，其特征在于：所述实体屏障每一立方包括有以下重量的物料：水泥420kg、矿渣60kg、硅灰48kg、水250kg、砂520kg、陶粒600kg。
4.根据权利要求2所述一种地铁车辆段试车线复合隔振屏障，其特征在于：所述粉煤灰陶粒的密度为500～750kg/m3,球形粒径小于15mm，混凝土按照C25要求进行配比。
5.根据权利要求1所述一种地铁车辆段试车线复合隔振屏障，其特征在于：所述电缆沟为护壁空沟混凝土结构。
6.根据权利要求1所述一种地铁车辆段试车线复合隔振屏障，其特征在于：所述电缆沟的深度D2为2～3m。
7.根据权利要求1所述一种地铁车辆段试车线复合隔振屏障，其特征在于：所述隔振屏障内侧靠近道砟的垂直面与试车线轨道中心线所在的垂直面之间的间距S≥3m。
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