CN109555166B - 一种橡胶集料混凝土联结倾斜排桩隔振屏障及制作方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种橡胶集料混凝土联结倾斜排桩隔振屏障及制作方法，隔振屏障包括桩间土，所述桩间土内设置有直立排桩、前倾排桩和后倾排桩，直立排桩、前倾排桩和后倾排桩均由橡胶集料混凝土浇筑构成，所述前倾排桩和后倾排桩交错布置于直立排桩之间，所述直立排桩的顶部通过一字型联结梁连接，所述直立排桩与前倾排桩、直立排桩与后倾排桩的顶部之间通过W型联结梁连接。本发明利用振动波在遇到隔振屏障后在发生的反射、折射及衍射形成的相位差，有效减小振动波传播能量，达到减隔振目的，可有效提高减隔振效果。
Description
技术领域
本发明属于地下及岩土工程及减隔振控制领域，具体涉及一种设置在振源与被保护对象之间的新型材料联结排桩减隔振屏障结构。适用于动力基础周边环境的减隔振。
背景技术
工业厂房中动力机械基础振动，通常会通过基床向着基础周边地基中传播，长期作用下会造成周边居民身心不适、损坏结构建筑物、影响高精密产业正常生产。该问题受到各国学者的普遍重视，纷纷寻求各种有效的减振隔振措施。
在控制动力机械基础振动传播方面，振源控制和阻断传播的路径控制是常见的两种措施。振源控制最有效的方式为加固基床及其地基，但对于既有动力基础，很难在不影响正常运营的情况下实施该措施，且往往成本过高，振动控制能力有限。在阻断传播的路径控制方面，各国学者的研究集中在屏障隔振上，其中连续屏障有空沟、填充沟陶粒、砂、锯屑填充的沟，地下连续墙等；非连续屏障有孔列波阻块工和桩列单排或多排粉喷桩等。传统的屏障隔振存在稳定性差埋置开挖深度不够，不足以达到预期的减振效果施工范围较大，容易受到周边环境的影响，施工范围受到限制等缺点。
因此，在动力机械基础与周边既有建筑物之间设置新型隔振屏障来减小基础运行引起振动造成的不利影响，便成为动力基础周边场地进行减隔振的一个优选方案。
发明内容
本发明的目的是为了克服现有技术中的不足，提供一种橡胶集料混凝土联结倾斜排桩隔振屏障及制作方法，利用振动波在遇到隔振屏障后在发生的反射、折射及衍射形成的相位差，有效减小振动波传播能量，达到减隔振目的，可有效提高减隔振效果。
本发明的目的是通过以下技术方案实现的：
一种橡胶集料混凝土联结倾斜排桩隔振屏障，包括桩间土，所述桩间土内设置有直立排桩、前倾排桩和后倾排桩，直立排桩、前倾排桩和后倾排桩均由橡胶集料混凝土浇筑构成，所述前倾排桩和后倾排桩交错布置于直立排桩之间，所述直立排桩的顶部通过一字型联结梁连接，所述直立排桩与前倾排桩、直立排桩与后倾排桩的顶部之间通过W型联结梁连接。
一种隔振屏障的制作方法，用于制作上述橡胶集料混凝土联结倾斜排桩隔振屏障，包括以下步骤：
(1)采用橡胶和陶粒分别代替混凝土中的部分细集料和粗集料制备橡胶集料混凝土材料，具体包括以下步骤：
A.将粒度为5目、10目、40目、60目的橡胶颗粒按1：1:：1：2的比例掺配得到细度模数为2.5-3.0的橡胶集料，后按照20％的等体积代替细集料用于混凝土的配制；
B选取粒径与粗集料相近的陶粒，采用40％等体积代替粗集料，配制得到橡胶集料混凝土；
(2)采用钻孔灌注法施工得到前后两排直立排桩，采用跳孔套管护壁施工得到前倾排桩和后倾排桩；具体包括以下步骤：
A.采用钻孔灌注法施工得到前后两排直立排桩；在场地地表竖直钻孔，并采用泥浆护壁技术防止桩间土出现坍孔，后下钢筋笼，分层浇筑橡胶集料混凝土，采用分层浇筑模式，防止橡胶集料出现上浮；
B.采用跳孔方式施工制作前倾排桩和后倾排桩，钻孔采用套管护壁；利用振冲形式在场地土中下入套管，利用螺旋钻清空套管中土体，并下入钢筋笼，采用分层浇筑的模式，浇筑橡胶集料混凝土，形成前倾排桩及后倾排桩。
(3)在场地地表架设模板及钢筋笼，钢筋笼与直立排桩、前倾排桩和后倾排桩的顶部预留的钢筋束焊接固定。浇筑普通混凝土，施工制作位于直立排桩、前倾排桩和后倾排桩顶部的一字型联结梁和W型联结梁。
与现有技术相比，本发明的技术方案所带来的有益效果是：
1、本发明通过改变桩身混凝土材料，采用橡胶颗粒代替细集料，陶粒代替粗集料，可有效降低隔振排桩桩身弹性模量，进而增大入射波在桩间土之内的反射效果，加大振动能力耗散，有效提高隔振排桩的隔振效率。
2、前倾排桩和后倾排桩交错布置于直立排桩之间，形成梅花形布置的隔振排桩屏障体系，可有效利用入射波在排桩体系内部的折射、反射和衍射产生的相位差，最大限度消耗振动能量，提高隔振效率；排桩顶间的W型联结梁，可协调体系内桩身变形及增大隔振排桩屏障体系整体性，进一步提高隔振效率。
3、采用倾斜桩排作为减隔振屏障，形成竖向倾斜的介质变异带，利用振动波在倾斜介质变异带上发生反射、折射及衍射导致的相位差，削弱了传播至受保护结构的振动波，提高了屏障的减隔振效果。
附图说明
图1为隔振屏障结构的平面结构示意图。
图2为隔振屏障结构的平面结构的剖面图。
附图标记：1-直立排桩，2-一字型联结梁，3-前倾排桩，4-后倾排桩，5-W型联结梁，6-场地地表，7-桩间土。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步的描述。
本发明一种橡胶集料混凝土联结倾斜排桩隔振屏障。采用梅花形交替布置的排桩形式，可有效提高桩间土的耗能效率。如附图1所示，桩间土7内设有直立排桩1，前倾排桩3和后倾排桩4交错布置于直立排桩1之间，形成梅花形交替布置形式。此种布置形式可在最低用桩数目的同时，提高排桩屏障体系桩身密度，增大桩体和桩间土的接触面积，进而提高桩间土耗能效率。同时，采用W型联结梁5和一字型联结梁2的形式，将直立排桩1、前倾排桩3和后倾排桩4的顶部用混凝土梁联结。联结后的各个排桩可通过联结梁有效传递变形及能量，提高了隔振排桩体系的整体性，进而提高排桩屏障体系的耗能效果。
具体的，本发明的优越性还体现在于桩身材料的改进。本发明涉及的隔振排桩桩身采用橡胶集料混凝土材料，采用橡胶和陶粒分别代替混凝土中的部分细集料和粗集料，以达到降低桩身弹性模量，增大排桩体系耗能的效果；具体如下：
首先将粒度为5目、10目、40目、60目的橡胶颗粒按1：1：1：2比例掺配得到细度模数为2.7左右的橡胶集料，以20％的等体积代替细集料用于制备橡胶集料混凝土。然后，采用粒径与粗集料相仿的陶粒，采用40％等体积代替粗集料，配制得到混凝土。采用橡胶颗粒掺和后能够有效降低桩身弹性模型，经试验测试，配制得到的钢筋混凝土材料弹性模量可降低至10～20GPa。而采用陶粒代替部分粗集料则可以有效降低混凝土粗集料比重，可避免施工过程中出现的橡胶集料上浮现象，有效控制橡胶集料混凝土施工质量。
将制备好的混凝土备用，用于灌注前后两排直立排桩1、前倾排桩3及后倾排桩4。钻孔成桩设备进场，采用钻孔灌注法施工前后两排直立排桩1。在场地地表6竖直钻孔，同时采用泥浆护壁技术防止桩间土7出现坍孔。后下钢筋笼，分层浇筑橡胶集料混凝土。采用分层浇筑模式，防止橡胶集料出现上浮。
随后采用跳孔方式施工前倾排桩3及后倾排桩4。与直立排桩1施工方式不同，钻孔采用套管护壁。利用振冲形式在场地土7中下入套管，依照设计严格控制套管倾斜度。利用螺旋钻清空套管中土体，并下入钢筋笼。同样采用分层浇筑的模式，浇筑橡胶集料混凝土，形成前倾排桩3及后倾排桩4。待直立排桩1、前倾排桩3及后倾排桩4全部浇筑完成后，在场地地表6架设模板及钢筋笼，钢筋笼与排桩桩顶预留钢筋束焊接。最后浇筑普通混凝土，施工桩顶一字型联结梁2和W型联结梁5。待整体结构强度达到设计值后，橡胶集料混凝土联结倾斜排桩隔振屏障施工完成。
研究表明，采用本发明橡胶集料混凝土联结倾斜排桩隔振屏障可更显著的改变振动波发生反射、折射及衍射导致的相位差，进而降低振动能量传递。本发明中采用交替布置的前、后倾斜桩排，桩身倾斜度在1：3～1:4。如附图1和图2所示，设计采用直立桩排与倾斜排桩前后交替的布置形式，共布置三排，结合实际工程中的振动控制需要，可重复设置以上三排体系，设计成重复多排体系，可更好达到振动能量传递控制效果。其中，桩排数目、排间距及桩间距需根据振源及场地土特性设计确定，桩身深度需根据被控制建筑物的基础深度视情况确定。
本发明并不限于上文描述的实施方式。以上对具体实施方式的描述旨在描述和说明本发明的技术方案，上述的具体实施方式仅仅是示意性的，并不是限制性的。在不脱离本发明宗旨和权利要求所保护的范围情况下，本领域的普通技术人员在本发明的启示下还可做出很多形式的具体变换，这些均属于本发明的保护范围之内。
Claims (1)
1.一种隔振屏障的制作方法，用于制作橡胶集料混凝土联结倾斜排桩隔振屏障，隔振屏障包括桩间土，桩间土内设置有直立排桩、前倾排桩和后倾排桩，直立排桩、前倾排桩和后倾排桩均由橡胶集料混凝土浇筑构成，所述前倾排桩和后倾排桩交错布置于直立排桩之间，所述直立排桩的顶部通过一字型联结梁连接，所述直立排桩与前倾排桩、直立排桩与后倾排桩的顶部之间通过W型联结梁连接，其特征在于，包括以下步骤：
(1)采用橡胶和陶粒分别代替混凝土中的部分细集料和粗集料制备橡胶集料混凝土材料，具体包括以下步骤：
A.将粒度为5目、10目、40目、60目的橡胶颗粒按1：1:：1：2的比例掺配得到细度模数为2.5-3.0的橡胶集料，后按照20％的等体积代替细集料用于混凝土的配制；
B选取粒径与粗集料相近的陶粒，采用40％等体积代替粗集料，配制得到橡胶集料混凝土；
(2)采用钻孔灌注法施工得到前后两排直立排桩，采用跳孔套管护壁施工得到前倾排桩和后倾排桩；具体包括以下步骤：
A.采用钻孔灌注法施工得到前后两排直立排桩；在场地地表竖直钻孔，并采用泥浆护壁技术防止桩间土出现坍孔，后下钢筋笼，分层浇筑橡胶集料混凝土，采用分层浇筑模式，防止橡胶集料出现上浮；
B.采用跳孔方式施工制作前倾排桩和后倾排桩，钻孔采用套管护壁；利用振冲形式在场地土中下入套管，利用螺旋钻清空套管中土体，并下入钢筋笼，采用分层浇筑的模式，浇筑橡胶集料混凝土，形成前倾排桩及后倾排桩；
(3)在场地地表架设模板及钢筋笼，浇筑普通混凝土，施工制作位于直立排桩、前倾排桩和后倾排桩顶部的一字型联结梁和W型联结梁，钢筋笼与直立排桩、前倾排桩和后倾排桩的顶部预留的钢筋束焊接固定。
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Legal Events
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|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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| GR01 | Patent grant | ||
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