CN108383439A - 一种二元复合材料地铁减振道床制作方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种二元复合材料地铁减振道床制作方法，利用建筑工程材料组成二元复合材料制作地铁减振道床，因为该二元复合材料是一种周期性结构材料，具有带隙特性，利用这种带隙特性进行减振，周期性二元复合材料道床可有效减小地铁列车振动对周边环境的影响，提高地铁运营的质量，改善和提高地铁沿线周边居民的生活质量。
Description
技术领域
本发明属于地铁减振道床使用材料技术领域，具体涉及一种二元复合材料地铁减振道床制作方法。
背景技术
我国地铁建设的历史不长，较西方发达国家相比我们存在较大差距，目前正处在地铁建设与运营并重的阶段，确保地铁运营安全，既是一项重要的民生工程，也是城市发展绿色经济的战略工程，关系到每个人的出行安全。事实上，由于地铁的动力传输系统——轮轨系统，使得地铁列车振动扰民成为新的投诉问题，地铁列车运营引起的振动通过周围地层向外传播，进一步诱发建筑物的二次振动，对建筑物的结构安全以及居民的工作和日常生活都产生了相当程度的影响。
产生这些问题的原因，它是由我国的浅埋深地铁特点决定的。我国地铁的埋深大多在15m左右，属于浅埋地铁，浅埋地铁列车运行时产生的振动影响地铁沿线居民的工作和生活，同时由于地表浅层大多为第四系松软土层，地铁列车振动长期作用，致使地铁周边软弱土层的累积变形严重超标，已影响到地铁的安全运营。如果不采取有效措施，振动影响可能带来危害，如上海地铁1号线地铁振动作用导致周边软土产生最大累积沉降接近30cm，南京地铁1号线、2号线的累积沉降均已超标，已严重威胁地铁的安全运营。圣彼得堡地铁1号线“森林”站与“英勇广场”站之间的区间隧道穿越涅瓦河古河道，在施工期间和1975年投入运营后发生了一系列事故，后期隧道衬砌结构渗漏，并大量涌水涌砂，导致地面沉降、隧道变形，结构严重破坏，最终于1995年终止列车运行。
由于城市地铁均贯穿城区商业中心和密集居民小区，振动对沿线周围建筑物居住环境产生的影响不容忽视，并已影响到居民的正常生活与工作。地铁通常采用整体道床结构，为增加轨道的弹性，钢轨扣件采用双弹性垫层设计，即在钢轨和轨枕用之间扣件铁垫板下均设静刚度系数较小的橡胶垫板。虽然目前地铁减振措施已取得一定效果，但长期的振动引起地铁下的地基的累积变变形不断增大，已威胁到地铁的安全运营，并大大增加了运营维护成本。
现有技术中，通常道床采用C35的混凝土浇注，属于刚性道床，对列车振动基本上没有任何衰减作用。地铁工程在一般区间段的基础道床都没有采用任何减振措施，只是在医院、有减振要求的厂房、机关等部位所在区域采用减振设施，如浮置板式道床、弹性短轨枕式整体道床轨道、橡胶垫板等措施进行减振，但这些措施难以达到好的减振隔振效果，振动衰减6-10 dB，使用寿命有限，价格昂贵。
地铁列车振动主要以特定的频率波向外传播，如能找到对这些频率波的衰减材料，就可以实现减振。依据地铁结构形式，在道床材料上做文章就可以达到这一目的。基于固体物理的理论，如采用一种周期性结构材料，并利用周期性结构材料带隙特征，就可以达到减振的效果。固体物理研究表明周期性结构材料的减振隔振原理有别于常规的减振隔振技术。
发明内容
技术问题：本发明为了解决现有地铁减振所采用的刚性道床对列车振动基本上没有任何衰减作用的技术问题，提供一种二元复合材料地铁减振道床制作方法，该二元复合材料具有周期性结构特征，用于地铁的减振，有利于提高地铁运营的质量，在地铁建设和运营维护中具有广泛推广应用价值。
技术方案：一种二元复合材料地铁减振道床制作方法，包括以下步骤：
步骤1，选用粒径为1.0-3.0cm的均匀石子作为二元复合材料的基质料；
步骤2，配制轻质水泥砂浆，并在轻质水泥砂浆中掺加粒径为1-2mm的EPS颗粒，使轻质水泥砂浆的密度在1.3-1.8g/cm3；
步骤3，将步骤1的石子与步骤2的轻质水泥砂浆拌和，使轻质水泥砂浆将均匀的石子颗粒包裹，包裹层的厚度在8-15mm，即得周期性二元复合材料；
步骤4，将步骤3所得二元复合材料配筋，制成地铁减振道床预制件。
进一步地，步骤3采用的轻质水泥砂浆中掺加有增稠剂聚乙烯醇。
进一步地，增稠剂聚乙烯醇的掺量为轻质水泥砂浆中水泥重量的0.07-0.1%。
进一步地，步骤3中所得二元复合材料的强度为35-40Mpa。
进一步地，步骤4中对二元复合材料配筋的配筋率要满足地铁杂散电流控制要求。
技术效果：本发明的二元复合材料地铁减振道床，它是由近似均匀的石子外包轻质水泥砂浆构成的一种周期性结构的二元复合材料，因为石子的密度大于轻质砂浆的密度，用这种组成的二元复合材料制作成地铁道床，用于地铁的减振隔振。地铁列车振动引起地铁沿线周边建筑物的振动，干扰居民的正常生活和工作。减振就是要消除地铁列车振动干扰，提高城市居民生活质量和工作效率，提高地铁运营的质量，创建和谐绿色交通，具有非常重要的社会效益和环境效益。
附图说明
图1为实施例1中地铁减振道床的二元复合材料结构示意图，其中1为石子，2为轻质水泥砂浆。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的技术方案作进一步说明。
发明的周期性二元复合材料地铁减振道床，它是由近似均匀的石子外包轻质水泥砂浆构成的一种周期性结构的复合材料，并用这种组成的周期性二元复合材料制作成地铁道床，用于地铁的减振隔振。
实施例1
具体的操作如下：
1）选用粒径为1.0-3.0cm的均匀石子作为二元复合材料的基质料，具体大小取决于周期性二元复合材料的晶格常数。依据减振隔振要求，晶格常数介于20-45mm之间。
2）制作轻质水泥砂浆，根据具体减振要求的不同，掺加不同比例的1-2mm粒径的EPS颗粒，使砂浆的密度控制在1.3-1.8 g/cm3之间。
3）将轻质水泥砂浆与1）的石子进行均匀拌和，轻质砂浆将石子包裹起来，其包裹层的厚度介于8-15mm，这样制作成周期性二元复合材料，并要求其强度为35-40MPa，形成地铁道床的预制件，如图1所示，预制件的大小依据实际地铁线路要求确定。
为确保包裹层的厚度在8-15mm的范围内，需调控轻质水泥砂浆的粘度，需掺加适量的增稠剂，聚乙烯醇增稠剂的掺量为水泥重量的0.07-0.1%。
4）在制作二元复合材料地铁道床的预制件的过程中，需要配筋，配筋率需满足地铁杂散电流控制要求，同时在浇注预制件时在其上表面每间隔60-80cm的距离固定安置预埋金属扣槽，该金属扣槽用于后续安装固定地铁枕轨之用。
所制得的二元复合材料地铁道床减振效果在12dB左右。
Claims (5)
1.一种二元复合材料地铁减振道床制作方法，其特征在于：包括以下步骤：
步骤1，选用粒径为1.0-3.0cm的均匀石子作为二元复合材料的基质料；
步骤2，配制轻质水泥砂浆，并在轻质水泥砂浆中掺加粒径为1-2mm的EPS颗粒，使轻质水泥砂浆的密度在1.3-1.8g/cm3；
步骤3，将步骤1的石子与步骤2的轻质水泥砂浆拌和，使轻质水泥砂浆将均匀的石子颗粒包裹，包裹层的厚度在8-15mm，即得周期性二元复合材料；
步骤4，将步骤3所得二元复合材料配筋，制成地铁减振道床预制件。
2.根据权利要求1所述的二元复合材料地铁减振道床制作方法，其特征在于：步骤3采用的轻质水泥砂浆中掺加有增稠剂聚乙烯醇。
3.根据权利要求2所述的二元复合材料地铁减振道床制作方法，其特征在于：增稠剂聚乙烯醇的掺量为轻质水泥砂浆中水泥重量的0.07-0.1%。
4.根据权利要求1所述的二元复合材料地铁减振道床制作方法，其特征在于：步骤3中所得二元复合材料的强度为35-40Mpa。
5.根据权利要求1所述的二元复合材料地铁减振道床制作方法，其特征在于：步骤4中对二元复合材料配筋的配筋率要满足地铁杂散电流控制要求。
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