CN108486964A - 加筋式减振铁路路堤结构 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种加筋式减振铁路路堤结构，属于铁路环境振动控制技术领域。所述加筋式减振铁路路堤结构包括设置有多层的加筋层、路堤填土、基床和道床。本发明结合铁路路基施工，在路基结构中设置多层加筋层，有效增强了路堤结构强度，缓解了基床的不均匀沉降和变形现象；同时利用振动波的多重散射现象，使振动波在各加筋层之间来回反射而消耗能量，并利用阻尼材料转化振动波为热能而吸收能量；进一步，将本发明与CFG桩紧密连接，可以传递振动波至地基深度，从而实现对列车运行引起的振动响应进行减隔振治理。本发明适用于新建或扩能改造的轨道交通沿线对振动敏感地区，特别是铁路穿过密集建筑群且距离建筑较近的线路段。

Description

加筋式减振铁路路堤结构

技术领域

本发明属于铁路环境振动控制技术领域，具体涉及一种埋设耗能加筋层的铁路路堤结构。适用于新建或扩能改造的轨道交通沿线对振动敏感地区，特别是铁路穿过密集建筑群且距离建筑较近的线路段。

背景技术

铁路交通快速发展的同时，其诱发的环境振动问题日趋凸显，长期反复振动作用下对邻近建筑物的安全、精密仪器的正常使用和沿线居民的工作生活均造成了影响。因此，有必要采取适当的减振措施，减小列车运行引起的振动对周边环境的影响，实现可持续发展。针对列车振动污染的治理，通常从振源或传播路径两方面进行控制。从振源进行振动控制，例如采用重型钢轨和无缝铁路，并设置减振扣件，但是隔振频段主要针对高频振动，同时原料成本和运输成本高，不经济。针对铁路穿过密集建筑群或距离建筑较近的线路段，由于施工场地的限制，空沟、填充沟及排桩等从传播路径进行振动控制的隔振措施难以实现。现有铁路路基结构设计中，对列车荷载长期反复作用下对路基结构的振害问题缺乏考虑，特别是在软土路基受长期反复荷载下易发生液化，降低路基强度，导致路基结构变形，影响列车舒适性，甚至影响列车的安全运营；同时，现有按常规设计的路堤型高速铁路软土路基，通常采用CFG桩(Cement Fly-ash Grave，水泥粉煤灰碎石桩)进行地基处理，增强了路基强度，同时具有一定隔振效果，但仍然不够理想。因此，有必要研发一种行之有效的隔振措施对列车振源进行减隔振处理。

发明内容

本发明的目的在于，克服现有技术的不足，提供一种设置了加筋层的加筋式减振铁路路堤结构，所述加筋层既能增强铁路路堤结构的强度，同时还具有较好耗能减振效果。

为了实现上述目标，本发明提供了如下技术方案：

本发明提出的加筋层铁路路堤结构，包括多层加筋层(包括加筋层底层、加筋层中间层和加筋层顶层)、路堤填土、基床(包括基床底层和基床表层)和道床。其中：

道床可为有砟道床或无砟道床，其可以将轨枕和铁轨上部的巨大列车荷载均匀传递至基床表层；

道床以下为基床，包括基床底层和基床表层；

基床以下为路堤；

加筋层主要埋设在路堤内，当路堤高度较小而基床较高时，可在基床底层设置1～2层加筋层；所述加筋层至少包括加筋层底层、加筋层中间层和加筋层顶层三层，其中加筋层低层埋设在路堤底部；进一步，所述加筋层厚度和刚度从底层至顶层依次减小，加筋层底层、加筋层中间层和加筋层顶层的厚度和刚度依次减小。

所述加筋层可以是由素混凝土或钢筋混凝土浇筑而成的混凝土板，其具有较高强度；所述加筋层上表面为中间高两边低，坡度不小于4％，便于上部土层的排水；所述混凝土板内可设置加筋层空腔，加筋层空腔的形状、大小和排布根据加筋层的厚度不同可灵活设置，以增强加筋层对列车振动波的散射作用；所述加筋层空腔内可填充阻尼材料(如高聚物聚氨酯类材料等)，以增强加筋层对列车振动能量的吸收作用。

所述加筋层在路堤内可为水平一字型铺设，或折线型形铺设，或一字型与折线型混合铺设；在优选的实施方式中，所述加筋层中各层之间的间距为0.2m～0.8m。

对于软土路基采用CFG桩进行地基加固时，可以将加筋层底层与CFG桩的桩顶紧密连接，便于将振动波通过CFG桩传递至地基深处。

本发明提出的加筋式减振铁路路堤结构主要用于新建或扩能改造的轨道交通沿线上对振动敏感的地区，特别是铁路穿过的密集建筑群且距离建筑较近的线路段。

本发明的工作过程如下：

本发明所述加筋式减振铁路路堤结构的加筋层1埋置在轨道交通沿线振动敏感地区的路堤内，用以增强路堤结构的强度，提高路堤在列车荷载长期反复作用下对路基结构的抗变形能力，缓解基床的不均匀沉降现象，从而提高列车运行的安全性和舒适性。同时，利用本发明所述加筋式减振铁路路堤结构还能有效减弱列车运行引起的环境振动：当列车运行产生的振动波经过所述加筋式减振铁路路堤结构时，振动波将产生多重散射的物理现象，使振动波在路堤结构中进行多次反射，相当于增加了振动波的传播路径，继而通过材料阻尼衰减消耗能量；振动波通过加筋层中的阻尼材料时，部分振动波将转化为热能而吸收能量，减小振动波向四周传播；各层加筋层从上到下的厚度依次增加，减小振动波遇本发明产生的反射可以造成屏障前振动放大现象；针对有CFG加固桩的路基结构，将本发明与CFG桩的紧密连接，可以传递振动波至地基深度，从而降低列车振动对地面的影响；最终实现减振隔振目的。

与现有技术相比，本发明的有益效果在于：

(1)本发明的最大优点在路堤结构中设置多层加筋层(至少三层)，有效增强了路堤结构的强度，提高了路堤在列车荷载长期反复作用下对基床结构的抗变形能力，缓解了基床的不均匀沉降现象，且各层加筋层的厚度和刚度从上到下的依次增加，减小了振动放大现象，提高了列车运行的安全性和舒适性；

(2)利用振动波通过不同介质时产生多重散射的物理现象，使振动波在各加筋层之间来回反射而消耗能量，以及利用加筋层内的阻尼材料(如高聚物聚氨酯类材料等)转化振动波为热能而吸收能量；

(3)将本发明与CFG桩(水泥粉煤灰碎石桩)紧密连接，传递振动波至地基深度，从而实现对列车运行引起的振动响应进行有效的减隔振治理；

(4)将本发明融合在铁路路基施工过程中，避免了传统隔振屏障施工对周围环境的污染。

附图说明：

图1为本发明提供的加筋式减振铁路路堤结构的轴测图。

图2为本发明提供的加筋式减振铁路路堤结构的侧视图。

图3为本发明提供的加筋式减振铁路路堤结构的俯视图。

图4为本发明提供的加筋式减振铁路路堤结构的正视图。

图5为本发明提供的带空腔的加筋层的示意图。

图6为本发明提供的加筋层在路堤结构中呈一字型与折线型混合布置的示意图。

图7为本发明提供的加筋式减振铁路路堤结构与CFG桩基础的连接示意图。

附图标记说明

1为加筋层，1-1为加筋层底层，1-2为加筋层中间层，1-3为加筋层顶层；

2为路堤填土；

3为路堤填料，3-1为路堤基床底层，3-2为路堤基床表层；

4为道床；

5为轨枕；

6为轨道；

7为加筋层空腔；

8为CFG桩。

具体实施方式

下面将结合具体实施例及其附图对本发明提供的加筋式减振铁路路堤结构的技术方案作进一步说明。结合下面说明，本发明的优点和特征将更加清楚。

需要说明的是，本发明的实施例有较佳的实施性，并非是对本发明任何形式的限定。本发明实施例中描述的技术特征或者技术特征的组合不应当被认为是孤立的，它们可以被相互组合从而达到更好的技术效果。本发明优选实施方式的范围也可以包括另外的实现，且这应被本发明实施例所属技术领域的技术人员所理解。

对于相关领域普通技术人员已知的技术、方法和设备可能不作详细讨论，但在适当情况下，所述技术、方法和设备应当被视为授权说明书的一部分。在这里示出和讨论的所有示例中，任何具体值应被解释为仅仅是示例性的，而不是作为限定。因此，示例性实施例的其它示例可以具有不同的值。

本发明的附图均采用非常简化的形式且均使用非精准的比例，仅用以方便、明晰地辅助说明本发明实施例的目的，并非是限定本发明可实施的限定条件。任何结构的修饰、比例关系的改变或大小的调整，在不影响本发明所能产生的效果及所能达成的目的下，均应落在本发明所揭示的技术内容所能涵盖的范围内。且本发明附图中所出现的相同标号代表相同的特征或者部件，可应用于不同实施例中。

本发明提供一种加筋式减振铁路路堤结构。

如图1至图7所示，本发明提出的加筋层减振铁路路堤结构包括设置有多层的加筋层1、路堤填土2、基床3和道床4。

其中，加筋层1包括加筋层底层1-1、加筋层中间层1-2和加筋层顶层1-3；基床3包括基床底层3-1和基床表层3-2；道床4为有砟道床或无砟道床；道床4以下为基床3，基床3以下为路堤2；加筋层1主要埋设在路堤2内，当路堤2高度较小而基床3较高时，可在基床底层3-1设置1～2层加筋层。

加筋层1至少包括加筋层底层1-1、加筋层中间层1-2和加筋层顶层1-3三层，其中加筋层底层1-1埋设在路堤填土2底部；进一步，各层加筋层厚度和刚度从底层至顶层依次减小；各层加筋层内设置加筋层空腔7；加筋层空腔7内填充阻尼材料(如高聚物聚氨酯类材料等)。

本发明通过在路堤结构中埋设多层加筋层1，以增强路堤结构的强度，缓解基床的不均匀沉降和变形现象，提高列车运行的安全性和舒适性；同时利用振动波通过不同介质时产生多重散射的物理现象，在多层加筋层1之间来回反射而消耗能量，并利用阻尼材料转化振动波为热能而吸收能量，最终实现对列车运行引起的振动响应进行减隔振治理。

本发明的具体实施过程如下：根据受振体的隔振要求、列车振动级别以及路堤设计高度，确定加筋层层数、各层加筋层厚度以及各层加筋层间距；加筋层1首选埋设于路堤填土2内，当路堤填土的2高度较小而基床3较高时，在基床底层3-1设置1～2层加筋层。为了缩短施工周期，各加筋层可以根据设计尺寸，在铁路周边沿线空旷场地或工厂进行分块预制，再运输至施工现场进行吊装施工。

加筋层预制施工过程包括：模具制作、安装及清理，钢筋加工及绑扎(如需要)，混凝土浇筑，脱模，混凝土养护等过程，从而完成加筋层预制件的制作，图5所示为各种不同空腔的预制构件；再进行预制件的分类堆码，并运输至施工现场准备吊装施工。

现场施工时，首先进行基底处理，将场地平整压实，当采用CFG桩8时，平整后的场地高度与CFG桩8桩顶平齐；再进行加筋层底层1-1吊装施工，各加筋层预制件之间紧密排列，加筋层底层1-1底部预留适量钢筋插入CFG桩8内，进行紧密连接，如图7所示；随后进行路堤填筑施工，其施工流程与铁路路基填筑施工工艺相仿，施工标准不低于相关路基施工规范，需要进行分层填筑、摊铺平整、洒水(晾晒)、碾压夯实、路面整修等步骤；随后进行加筋层中间层1-2的吊装施工，再进行路堤分层填筑夯实，各层填料的填筑标准不低于相关路基施工规范，如此循环，直至加筋层顶层1-3施工完成，优选各加筋层之间的间距控制在0.2m～0.8m之间。施工时，注意各层加筋层由线路中心向两边放坡，坡度不小于4％；加筋层可为一字型铺设(如图7)、折线型铺设或一字与折线型混合铺设(如图6)；完成加筋层的施工后，上部基床底层3-1和基床表层3-2按相关路基施工规范进行施工；从而完成本发明结构的施工，形成连续的加筋层铁路路堤结构。

上述描述仅是对本发明较佳实施例的描述，并非是对本发明范围的任何限定。任何熟悉该领域的普通技术人员根据上述揭示的技术内容做出的任何变更或修饰均应当视为等同的有效实施例，均属于本发明技术方案保护的范围。

Claims (1)

1.一种加筋式减振铁路路堤结构，其特征在于：包括设置有多层的加筋层(1)、路堤填土(2)、基床(3)和道床(4)；

所述道床(4)为有砟道床或无砟道床；道床(4)以下为基床(3)，基床(3)包括基床底层(3-1)和基床表层(3-2)；基床(3)以下为路堤填土(2)；加筋层(1)主要埋设在路堤填土(2)内；所述加筋层(1)至少包括加筋层底层(1-1)、加筋层中间层(1-2)和加筋层顶层(1-3)，所述加筋层低层(1-1)埋设在路堤填土(2)的底部；当基床(3)较高时，在基床底层(3-1)设置1～2层加筋层；

所述加筋层(1)是由素混凝土或钢筋混凝土浇筑而成的混凝土板，其上表面为中间高两边低，且坡度不小于4％；所述混凝土板内设置有加筋层空腔(7)，所述加筋层空腔(7)的形状、大小和排布根据加筋层的厚度不同灵活设置；所述加筋层空腔(7)内填充阻尼材料；

各层加筋层(1)在路堤内为水平一字型铺设，或折线型铺设，或一字与折线型混合铺设，且各层加筋层(1)之间的间距为0.2m～0.8m；

当软土路基采用CFG桩(8)进行地基加固时，加筋层底层(1-1)与CFG桩(8)桩顶紧密连接。