CN110792008B

CN110792008B - 一种用于轨道隔振的施工方法

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Publication number: CN110792008B
Application number: CN201911138265.7A
Authority: CN
Inventors: 罗威力; 邓景楠; 陈鸿勋; 王楠; 崔杰
Original assignee: Guangzhou University
Current assignee: Guangzhou University
Priority date: 2019-11-19
Filing date: 2019-11-19
Publication date: 2022-02-11
Anticipated expiration: 2039-11-19
Also published as: CN110792008A

Abstract

本发明提供了一种用于轨道隔振的施工方法，涉及隔振施工领域。用于轨道隔振的施工方法包括以下步骤：步骤一、根据地层参数仿真模拟出所需的重压结构；步骤二、确定重压结构与轨道之间的施工距离；步骤三、将位于轨道外侧对应施工距离的地面夯实、平整形成承载区域；步骤四、在承载区域上放置重压结构。重压结构对承载区域产生向下的稳定静载荷，承载区域的局部地层相比于轨道沿线的其他区域地层更加致密紧实，使地层的内部结构得到局部强化，地层中的瑞利波在经过强化部分与非强化部分的交界面时，发生能量损失并使低频波耗散，从而达到隔振防护的作用。采用放置重压结构的方式即可完成施工过程，避免了开挖作业，施工作业量小、施工成本低。

Description

一种用于轨道隔振的施工方法

技术领域

本发明涉及隔振施工技术领域，特别是涉及一种用于轨道隔振的施工方法。

背景技术

轨道列车在行驶过程中会产生振动能量，振动能量经过铁轨、轨枕以及路基最终传递至地层，进而影响轨道附近的建筑物。

现有的隔振屏蔽技术主要以开挖空沟的方式施工，如授权公告号为CN104947721B、授权公告日为2017.01.18的中国发明专利公开了一种地铁车辆段试车线复合隔振屏障，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、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，顶部盖板上表面与道砟底部的基面平齐。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；电缆沟为护壁空沟混凝土结构。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。

在地层中开挖空沟，且空沟位于轨道的外侧，进而起到防止振动能量向地层传递的作用。但是，在实际施工过程中，开挖空沟后还需要设置相应的封闭结构，存在施工作业量大、施工成本高的问题。

发明内容

为了解决上述问题，本发明的目的在于提供一种用于轨道隔振的施工方法，以解决现有隔振技术中存在施工作业量大、施工成本高的问题。

本发明的用于轨道隔振的施工方法的技术方案为：

用于轨道隔振的施工方法包括以下步骤：

步骤一、根据地层参数仿真模拟出所需的重压结构；

步骤二、确定重压结构与轨道之间的施工距离；

步骤三、将位于轨道外侧对应施工距离的地面夯实、平整形成承载区域；

步骤四、在承载区域上放置重压结构。

有益效果：对地面夯实、平整既可提高承载区域的地层结构稳定性，又能增大了承载区域的局部地层的密度，并与轨道沿线地层的整体密度形成差别，相当于破坏了振动传递介质的完整性；重压结构对承载区域产生向下的稳定静载荷，使位于承载区域下部的局部地层始终承受巨大压力作用，位于承载区域下部的局部地层相比于轨道沿线的其他区域地层更加致密紧实，使地层的内部结构得到局部强化，地层中的瑞利波在经过强化部分与非强化部分的交界面时，发生能量损失并使低频波耗散，从而达到隔振防护的作用。采用放置重压结构的方式即可完成施工过程，避免了开挖作业，施工作业量小、施工成本低。

进一步的，在步骤一中，将地层的密度、杨氏模量以及泊松比参数输入ansys软件中，仿真模拟出引起局部地层改变的重压结构的重量。

进一步的，在步骤四中，所述重压结构包括外层网笼和填充物，先将外层网笼放置在承载区域，然后将所述填充物堆放至外层网笼中。

进一步的，所述填充物为石块、混凝土块或者建筑垃圾。

进一步的，在步骤四中，将所述重压结构沿所述轨道的延伸方向间隔布置在承载区域上。

进一步的，在步骤二中，所述施工距离为1m至5m。

进一步的，所述重压结构对承载区域的施加压强不小于10T/m²。

进一步的，在步骤四后，在地层中选取位于所述重压结构两侧的观测点，在观测点处设置振动探测器，对轨道施加模拟振动载荷，记录地层中位于所述重压结构两侧的观测点的振动数据。

进一步的，根据所述振动数据的差值大小调整所述重压结构对承载区域的施加压强大小。

进一步的，在步骤一后，在轨道外侧对应施工距离的地层中设置间隔排布的桩柱。

附图说明

图1为本发明的用于轨道隔振的施工方法的具体实施例1中重压结构放置在轨道外侧的施工效果图；

图2为图1中重压结构的立体示意图；

图3为本发明的用于轨道隔振的施工方法的具体实施例1中施工步骤图；

图4为本发明的用于轨道隔振的施工方法的具体实施例1中模拟测试图；

图5为本发明的用于轨道隔振的施工方法的具体实施例1中步骤一中使用ansys软件时的仿真模拟图。

图中：1－地层、10－承载区域、2－轨道、20－路基、3－重压结构、30－铁丝网笼、31－石块、4－观测点。

具体实施方式

下面结合附图和实施例，对本发明的具体实施方式作进一步详细描述。以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。

本发明的用于轨道隔振的施工方法的具体实施例1，如图1至图3所示，用于轨道隔振的施工方法是对轨道工程沿线所实施的隔振保护措施，轨道2铺设在路基20的上部，列车在轨道2上行驶时会对轨道2产生振动作用，振动能量经轨道2、路基20传递至地层1，振动能量在地层1中以瑞利波的形式扩散，并对轨道1沿线的建筑物产生振动作用。用于轨道隔振的施工方法包括以下步骤：

步骤一、根据地层参数仿真模拟出所需的重压结构3，其中，地层参数有密度、杨氏模量以及泊松比等，在本实施例中，地层1为土质较软的粉质粘土，其密度为1800Kg/m³、杨氏模量为108MPa，泊松比为0.33，将地层1的密度、杨氏模量以及泊松比参数输入ansys软件中进行仿真模拟；模拟不同重量的重压结构3压放在地面时，能够引起局部地层产生致密化的重压结构3，致密化的参考标准为密度提高≥3％、杨氏模量增强≥2％，确定所需的重压结构3的重量。在其他实施例中，为了适应不同的施工环境，地层可为沙土层，其密度为2000Kg/m³、杨氏模量为4.8GPa，泊松比为0.33，将地层的密度、杨氏模量以及泊松比参数输入ansys软件中进行仿真模拟，同样能够得到所需的重压结构的重量。

步骤二、确定重压结构3与轨道2之间的施工距离；根据施工环境和列车行驶需要，确定重压结构3的施工距离，如果轨道2沿线的周围建筑物分布密集，可供重压结构3放置的施工空间局促，则将重压结构3靠近轨道2布置；如果列车行驶要求预留较大的通行间距，则将重压结构3远离轨道2布置。在本市实施中，施工距离选取为2m，既能够保证列车的通行需求，又不至于占用过大的轨道沿线土地。在其他实施例中，如果轨道沿线的周围建筑物分布密集，可将施工距离选取为1m；或者，如果列车行驶要求预留较大的通行间距，可将施工距离选取为5m；再或者，可根据施工环境和列车行驶需要，将施工距离选取为1m至5m之间的其他任意数值。

步骤三、将位于轨道2外侧对应施工距离的地面夯实、平整形成承载区域10；在本实施例中，承载区域10呈长条形布置，且承载区域10平行于轨道2的长度方向延伸，采用推土机、平地机以及压路机将地面夯实、平整，一方面提高了承载区域10的地层结构稳定性，避免因土质松软、空洞而导致重压结构3发生倾倒或坍塌的危险；另一方面，通过夯实作业增大了承载区域10的局部地层1的密度，并与轨道2沿线地层1的整体密度形成差别，相当于破坏了振动传递介质的完整性，有利于提高重压结构3的隔振效果。

步骤四、在承载区域10上放置重压结构3，重压结构3设有多个，多个重压结构3沿轨道2的延伸方向间隔布置在承载区域10上，多个连续间隔布置的重压结构3对承载区域10产生向下的稳定静载荷，使位于承载区域10下部的局部地层始终承受巨大压力作用。在本实施例中，重压结构3的形状为长方体形，重压结构3的形状尺寸为30m×2m×7.5m(长×宽×高)，重压结构3的整体密度为2.45T/m³，其重量为约为1100T，对承载区域10的施加压强约为18T/m²。在其他实施例中，为了适应实际的施工需求，重压结构的形状还可为梯台形、圆柱形或者半球形等；或者，重压结构的重量可为200T，重压结构的整体密度为2T/m³，重压结构对承载区域的施压面积为20m²，对承载区域的施加压强为10T/m²。在其他实施例中，重压结构的重量还可为100T至2000T；对应的，重压结构对承载区域的施加压强还可为10T/m²至18T/m²，或者18T/m²以上的任意数值。

在巨大压力作用下，位于承载区域10下部的局部地层相比于轨道沿线的其他区域地层更加致密紧实，由于重压结构3使地层1的内部结构得到局部强化。位于承载区域10下部的局部地层为强化部分，轨道沿线的其他区域地层为非强化部分，强化部分和非强化部分作为弹性介质，二者的弹性常量不同，位于地层1中的瑞利波在经过强化部分与非强化部分的交界面时，发生能量损失并使低频波耗散，从而达到隔振防护的作用。采用放置重压结构的方式即可完成施工过程，避免了开挖作业，施工作业量小、施工成本低。

如图2所示，重压结构3包括外层网笼30和填充物，在本实施例中，填充物为石块31，在步骤3中，先将外层网笼30放置在承载区域10，然后将石块31堆放至外层网笼30中，石块31具有密度大、取材方便的特点，适于作为重压结构3中的填充物。为了能够适应实际的施工需要，填充物可不仅限于石块31，在其他实施例中，填充物可为混凝土块或者建筑垃圾，使用建筑垃圾既能够满足填充需求，也能够将建筑废料再利用，减少了环境污染问题。

为了能够保证重压结构3的隔振效果，在步骤四之后，在地层1中选取位于重压结构2两侧的观测点4，在观测点4处设置振动探测器，对轨道2施加模拟振动载荷，记录地层1中位于重压结构2两侧的观测点4的振动数据；然后，根据振动数据的差值大小调整重压结构3对承载区域10施加的压强大小，当两侧的观测点4的振动数据相差微小，即对振动能量的衰减作用弱时，可增加重压结构3对承载区域10施加的压强。在本实施例中，振动数据以分贝单位表示，如图4所示，对于频率段为1Hz－44Hz的瑞利波，重压结构3起到的隔振效果明显，其衰减分贝量为0.5dB－2dB，特别是对频率为18Hz左右的瑞利波到达最佳衰减效果；而对于44Hz－100Hz的中高频瑞利波却起到放大作用，其放大的分贝量为≤1.3dB。因高频瑞利波在传播过程中本身就衰减很快，只有低频瑞利波才能够对轨道2沿线的建筑物产生破坏作用，因此，即使对高频瑞利波放大也不会影响整体隔振效果。

本发明的用于轨道隔振的施工方法的其他具体实施例，为了能够进一步提高隔振效果，在具体实施例1的基础上增加设置桩柱的步骤，在步骤一之后，在轨道外侧对应施工距离的地层中设置间隔排布的桩柱，桩柱沿平行于轨道的长度延伸方向并列间隔布置，且桩柱在垂直于轨道的长度方向上布置有两排，桩柱为缓凝土柱，桩柱沿竖直方向插入地层中，且重压结构放置在桩柱的顶部位置。通过多个桩柱形成了位于地下的非连续性屏障，在具体实施例1的基础上增加了隔振形式，能够起到更好的隔振防护效果。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和替换，这些改进和替换也应视为本发明的保护范围。

Claims

1.一种用于轨道隔振的施工方法，其特征是，包括以下步骤：

步骤一、根据地层参数仿真模拟出所需的重压结构；

步骤二、确定重压结构与轨道之间的施工距离；

步骤三、将位于轨道外侧对应施工距离的地面夯实、平整形成承载区域，通过夯实作业增大承载区域的局部地层密度，并与轨道沿线地层的整体密度形成差别；

步骤四、在承载区域上放置重压结构，所述重压结构对承载区域的施加压强不小于10T/m²。

2.根据权利要求1所述的用于轨道隔振的施工方法，其特征是，在步骤一中，将地层的密度、杨氏模量以及泊松比参数输入ansys软件中，仿真模拟出引起局部地层改变的重压结构的重量。

3.根据权利要求1所述的用于轨道隔振的施工方法，其特征是，在步骤四中，所述重压结构包括外层网笼和填充物，先将外层网笼放置在承载区域，然后将所述填充物堆放至外层网笼中。

4.根据权利要求3所述的用于轨道隔振的施工方法，其特征是，所述填充物为石块、混凝土块或者建筑垃圾。

5.根据权利要求1所述的用于轨道隔振的施工方法，其特征是，在步骤四中，将所述重压结构沿所述轨道的延伸方向间隔布置在承载区域上。

6.根据权利要求1所述的用于轨道隔振的施工方法，其特征是，在步骤二中，所述施工距离为1m至5m。

7.根据权利要求1所述的用于轨道隔振的施工方法，其特征是，在步骤四后，在地层中选取位于所述重压结构两侧的观测点，在观测点处设置振动探测器，对轨道施加模拟振动载荷，记录地层中位于所述重压结构两侧的观测点的振动数据。

8.根据权利要求7所述的用于轨道隔振的施工方法，其特征是，根据所述振动数据的差值大小调整所述重压结构对承载区域的施加压强大小。

9.根据权利要求1所述的用于轨道隔振的施工方法，其特征是，在步骤一后，在轨道外侧对应施工距离的地层中设置间隔排布的桩柱。