CN112726692A - 一种古建筑多道防线控振方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种古建筑多道防线控振方法，该方法从降低振源强度、隔断振动传播途径和受保护古建筑地基加固三个方面综合考虑，采取对策减轻地铁振动对古建筑的影响。第一道防线，在振源处采用浮置板弹簧隔振系统减振，减小地铁振动产生的机械波；第二道防线在古建筑与地铁之间设置隔离桩进行传播途径屏障隔振，进一步衰减地铁振动产生的机械波以降低地铁振动向古建筑地基的传递；第三道防线，对受保护古建筑的地基进行加固，提高地基承载力、减少地基变形，以免地基土扰动产生沉降导致上部建筑物产生新的破坏。本发明方法步骤简明，便于实施，能有效解决地铁诱发的振动对古建筑的影响，可广泛应用于地铁周边古建筑的地铁振动控制。

Description

一种古建筑多道防线控振方法

技术领域

本发明属于建筑结构振动控制技术领域，具体涉及一种古建筑多道防线控振方法。

背景技术

随着经济的高速发展，城市轨道交通也进入快速发展阶段，地铁作为其中一种最方便、快捷的城市交通方式，虽然有其明显的优势，但是在建造以及运行期间均会引起的一定的振动。由于古建筑多是砖混结构或木构件体系，具有自重大、整体性差、固有频率低等特点，因此对振动非常敏感。地铁引起的微振动对古建筑的危害属于微振动疲劳损伤，虽然其影响不像强震会在短期内对古建筑造成损坏，但是如果微振动影响超过一定的限值，随着时间的延长，这种持久性的小幅度损伤日积月累，势必造成古建筑既有病害的进一步加剧，最终影响古建筑的安全，导致其剩余使用寿命严重缩短。

因此，寻找一种经济有效、实施方便的减振隔振技术措施，减小地铁振动对古建筑的影响是非常必要的。

发明内容

研究发现，根据地铁振动的产生、传播以及受振对象响应的特点，可以从振源减振控制、振动传播途径控制以及受保护建筑物加固三个不同的角度来分别考虑地铁振动的控制。最优的振源减振控制措施一般是在地铁轨道中采用弹簧浮置板隔振系统，其减震效果交好，但是造价普遍较高，且耐久性相对较差，可能需要经常更换。采用排桩隔振的方法是振动传播途径控制中降低振动传递的有效措施，但是目前对于屏障隔振机理的研究尚不全面，如果排桩结构设计不合理，其隔振效率将会大大降低甚至失效。对古建筑加固一般可以对古建筑的薄弱部位进行植筋加固、粘钢加固、碳纤维布加固以及结构性加固等，这些加固措施可以明显加强结构的整体稳定性，但是也存在一定的不足，例如会相应增加结构的刚度，在一定条件下会放大振动响应，进一步加剧未加固部位的损伤，同时部分加固措施不可避免的会使古建筑受到一定程度人为的损坏，不符合古建筑″修旧如旧″的基本要求。因此，对古建筑这种特殊的振动控制任务，紧靠单一的技术方法往往很难达到满意的控振效果；开展多道防线的综合控振，利用不同的减振隔振技术层层削弱地铁振动的影响，是最行之有效的解决方法。

为解决上述技术问题，本发明提供一种古建筑多道防线控振方法。该方法从振源减振控制、振动传播途径控制以及受保护建筑物加固三个方面综合考虑，将钢弹簧浮置板道床技术、地下排桩隔振屏障技术以及袖阀管注浆加固古建筑地基技术结合起来共同减振隔振，克服了单独使用一种措施的不利因素，能够获取更好的隔振效果。

为达到上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种古建筑多道防线控振方法，包括：

设置第一道防线，包括在地铁隧道结构(1)内设置钢弹簧浮置板道床(3)，所述钢弹簧浮置板道床(3)包括刚性板道床(7)及钢弹簧隔振器(8)，从振动产生的源头减小振动的输出；

设置第二道防线：包括在地铁隧道结构(1)与古建筑(2)地基中间设置地下排桩隔振屏障，所述隔振屏障由钢筋混凝土隔振桩(5)构成，在振动传播的途径中减少振动的传递；以及

设置第三道防线：包括在古建筑(2)地基四周采用袖阀管注浆进行加固，提高地基承载力、减少地基变形，保证古建筑在振动荷载下的稳定性。

优选地，所述钢弹簧浮置板道床(3)的设置包括制作用于刚性板道床(7)的钢筋笼，并且在所述钢筋笼内间隔设置多个隔振器支撑箱(10)，利用钢筋笼来浇筑混凝土以形成所述刚性板道床(7)，以及在所述隔振器支撑箱(10)内设置钢弹簧隔振器(8)。

优选地，所述钢弹簧浮置板道床(3)的设置还包括在隧道底部浇筑基础刚性质量块(11)，并且在基础刚性质量块(11)中形成排水沟(12)。

优选地，所述钢弹簧浮置板道床(3)的设置还包括在所述基础刚性质量块(11)上铺设隔离层，将所述钢筋笼放置于隔离层上，然后浇筑混凝土以形成所述刚性板道床(7)。

优选地，在所述刚性板道床(7)两侧与隧道内壁(13)之间的缝隙的封口处填充橡胶密封条(14)。

优选地，所述刚性板道床(7)采用现场浇筑的方式形成。

优选地，所述隔振屏障包括至少双排钢筋混凝土隔振桩(5)，各隔振桩(5)交错布置，相邻三个隔振桩之间形成等边三角形。

优选地，各隔振桩(5)之间的桩距为桩直径的1.5～2.5倍，垂直方向上桩长超出地铁隧道结构(1)最低处3m，水平方向上隔振屏障最长宽度超出古建筑(2)平行于地铁隊道方向3m。

优选地，所述袖阀管注浆的注浆方式为后退式分段注浆。

优选地，所述袖阀管注浆包括在古建筑(2)地基四周形成两排供所述袖阀管注浆用的注浆孔(6)，两排所述注浆孔(6)由内向外呈″回″字形布设。

优选地，每孔以达到稳定压力为注浆结束标准。

优选地，所述钢弹簧隔振器(8)设置在上部刚性板道床(7)和底部基础刚性质量块(11)之间，并且沿刚性板道床(7)中心轴对称地设置于钢轨(9)的外侧。

本发明与现有技术相比具有以下优点：

1、钢弹簧浮置板、双排钢筋混凝土排桩以及袖阀管注浆古建筑地基作为减振控制结构的核心，综合了振源减震、屏障隔振以及受振建筑加固三方面的优点，构成了一个完整的控振屏障，在各部分设计合理的基础上可以实现最优的减振效果。

2、克服单一的技术方法的缺陷，即使随着时间的推移其中一道防线的控制效率明显降低或者丧失，并不影响其另外两道防线的减振隔振作用。

3、满足古建筑不改变古建筑原有形态的基本要求。

附图说明

后文将参照附图以示例性而非限制性的方式详细描述本发明的一些具体实施例。附图中相同的附图标记标示了相同或类似的部件或部分。本领域技术人员应该理解，这些附图未必是按比例绘制的。本发明的目标及特征考虑到如下结合附图的描述将更加明显，附图中：

图1是根据本发明实施方案的古建筑物多道防线控振方法的流程示意图；

图2是根据本发明实施方案的地铁沿线古建筑多道防线控振隔振结构示意图；

图3是根据本发明实施方案的地铁隧道结构的剖面示意图；

图4是根据本发明实施方案的多排桩隔振桩平面布置图；

图5是根据本发明实施方案的加固古建筑周围地基中注浆孔的平面布设示意图。

附图标记说明：

1地铁隧道结构； 2古建筑； 3钢弹簧浮置板道床；

4地铁； 5钢筋混凝土隔振桩； 6注浆孔；

7刚性板道床； 8弹簧隔振器； 9钢轨；

10隔振器支撑箱； 11基础刚性质量块； 12排水沟；

13隧道内壁； 14橡胶密封条； 15线路中线；

具体实施方式

下面结合附图对本发明的具体实施方式进行详细说明，但并不用来限制本发明的保护范围。

图1是根据本发明实施方案的古建筑物多道防线控振方法的流程示意图；图2是根据本发明实施方案的地铁沿线古建筑多道防线控振隔振结构示意图。

参考附图1和2，本发明实施方案的古建筑物多道防线控振方法可以包括分别针对振源、传播途径以及目标物的措施，具体涉及的结构如附图2所示，该结构包括地铁隧道结构1以及受振古建筑2，地铁隧道结构1内设置有钢弹簧浮置板道床3，钢弹簧浮置板道床3上行驶有行驶的地铁振源4，在地铁隧道结构1与受振古建筑2地基中间还设置有由钢筋混凝土隔振桩5构成的隔振屏障，在受振古建筑2地基四周布设有便于袖阀管注浆的注浆孔6。

参考图1，本实施方案的方法可以包括：

步骤一：进行第一道防线的布设，在地铁隧道结构内放置钢弹簧浮置板道床3，形成构成质量-弹簧-隔振系统，如图3所示，以减少地铁在运行过程中与钢轨之间产生振动。

钢弹簧浮置板道床3可以包括刚性板道床7及钢弹簧隔振器8，钢轨9安装在刚性板道床7上，弹簧隔振器8内置于隔振器支撑箱10且安装在基础刚性质量块11上，基础刚性质量11上部的中间位置设置排水沟12，刚性板道床与隧道内壁13之间的缝隙设置橡胶密封条14。

根据本发明的一个实施方案，钢弹簧浮置板道床3的形成方法可以包括：

101、在隧道底部浇筑出基础刚性质量块11，混凝土上表面保护层厚度至少为40mm，并预留出排水沟12的位置，宽度为300mm，高度为150mm，其中线与线路中线15重合。

102、根据基础刚性质量块尺寸制作与之相适应的浮置板刚性板道床7的钢筋笼，在钢筋笼内间隔设置钢弹簧隔振器支撑箱10，每隔一定距离，沿刚性板道床中心轴对称设置，随后将钢轨固定在所述钢筋笼的上部；

103、在基础刚性质量块11上铺设隔离层(未示出)例如聚乙烯隔离层，将基础层与刚性板道床7隔开，随后将浮置板钢筋笼放置于隔离层上并校准，并浇筑混凝土形成刚性板道床7；

104、在刚性板道床7浇筑完成28天且达到设计强度后，刚性板道床7通过专用液压千斤顶抬升道床至一定高度，其距离大于钢弹簧隔振器的最大轴向变形量，在隔振器支撑箱10内放置钢弹簧隔振器9；

105、回落千斤顶，使安装在刚性板道床7的重量落在钢弹簧隔振器9上，刚性板道床7处于浮置状态。

106、在顶升后的刚性板道床7与隧道内壁13的缝隙之间安装橡胶密封条14。

步骤二：制作隔振第二道防线，在地铁隧道结构1与古建筑2地基中间布设地下排桩隔振屏障，衰减由地铁振动产生的机械波；

参见图4所示，隔振屏障可以为双排钢筋混凝土隔振桩5，交错布置，相邻三个隔振桩5之间形成等边三角形。

根据本发明的一个实施方案，隔振屏障的形成方法可以包括：

201、首先依据地铁振动产生的机械波在土层中的传播规律以及产生的各种波的波长等确定好隔振桩的直径、桩距以及桩长等。隔振桩5的桩径一般为0.4m～1.0m，桩距为桩直径的1.5～2.5倍，桩长超出地铁隧道结构最低处3m，水平方向隔振屏障最长宽度各超出古建筑平行于地铁隊道方向3m。

202、在位置、尺寸确定之后，采钻孔灌注桩的施工工艺进行两排交错布置的隔振桩的埋设。主要分为护筒埋设、钻孔、清孔、钢筋骨架吊装、接装导管、灌注水下混凝土，其中混凝土强度等级不低于C30。施工工艺为本领域所熟知，在此并不赘述。

步骤三、制作第三道防线，在古建筑地基四周采用袖阀管注浆进行加固，提高地基承载力，在外部突加振动荷载时，能够减少地基变形，保证古建筑在振动荷载下的稳定性。

根据本发明的一个实施方案，所述被加固古建筑2地基四周开有两排供所述袖阀管注浆用的注浆孔6，两排所述注浆孔6以基础为中心由内向外呈″回″字形布设，如图5所示。

根据本发明的一个实施方案，袖阀管注浆加固的方法可以包括如下步骤：

301、根据孔位，采用钻机由上至下钻入，形成圆柱形钻孔，孔径为

前后相邻两排所述注浆孔6正对布设，相邻两个所述注浆孔6之间的间距为0.6m，深度范围为地面下2m～10m地层。实际施工过程中，可根据具体需要，对所述被加固古建筑地基内相邻两个所述注浆孔之间的间距、所述注浆孔的孔径以及所述注浆孔高度进行相应调整。

302、钻孔完成后先退钻杆，再将袖阀管由上至下下放至所述钻孔内，并在所述钻孔的孔口采用速凝水泥砂浆填充，以防止注浆时返浆。

303、袖阀管安装完成后注入套壳料，套壳料采用低强度水泥粘土浆。

304、套壳料养护2～3天后开始注浆，浆液采用水泥-水玻璃双液浆，双液浆配合比为：水泥浆水灰比为0.8∶1～1∶1，水玻璃采用35～45Be′，水玻璃与水泥浆的双液比为1∶2～1∶3，现场可根据实际情况以及所需的凝结时间适当调整水灰比和双液比。注浆压力控制在0.4～1MPa，注浆采取分段式注浆，注浆分段步距为50cm～100cm。

305、单孔注浆压力达到设计终压并维持10min以上结束该孔注浆。

以上所述，仅是本发明的较佳实施例，并非对本发明作任何限制。凡是根据本发明技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、变更以及等效结构变化，均仍属于本发明技术方案的保护范围内。

Claims (12)

1.一种古建筑多道防线控振方法，其特征在于，包括：

设置第一道防线，包括在地铁隧道结构(1)内设置钢弹簧浮置板道床(3)，所述钢弹簧浮置板道床(3)包括刚性板道床(7)及钢弹簧隔振器(8)，从振动产生的源头减小振动的输出；

设置第二道防线：包括在地铁隧道结构(1)与古建筑(2)地基中间设置地下排桩隔振屏障，所述隔振屏障由钢筋混凝土隔振桩(5)构成，在振动传播的途径中减少振动的传递；以及

设置第三道防线：包括在古建筑(2)地基四周采用袖阀管注浆进行加固，提高地基承载力、减少地基变形，保证古建筑在振动荷载下的稳定性。

2.根据权利要求1所述的古建筑多道防线控振方法，其特征在于，所述钢弹簧浮置板道床(3)的设置包括制作用于刚性板道床(7)的钢筋笼，并且在所述钢筋笼内间隔设置多个隔振器支撑箱(10)，利用钢筋笼来浇筑混凝土以形成所述刚性板道床(7)，以及在所述隔振器支撑箱(10)内设置钢弹簧隔振器(8)。

3.根据权利要求2所述的古建筑多道防线控振方法，其特征在于，所述钢弹簧浮置板道床(3)的设置还包括在隧道底部浇筑基础刚性质量块(11)，并且在基础刚性质量块(11)中形成排水沟(12)。

4.根据权利要求3所述的古建筑多道防线控振方法，其特征在于，所述钢弹簧浮置板道床(3)的设置还包括在所述基础刚性质量块(11)上铺设隔离层，将所述钢筋笼放置于隔离层上，然后浇筑混凝土以形成所述刚性板道床(7)。

5.根据权利要求4所述的古建筑多道防线控振方法，其特征在于，在所述刚性板道床(7)两侧与隧道内壁(13)之间的缝隙的封口处填充橡胶密封条(14)。

6.根据权利要求1所述的古建筑多道防线控振方法，其特征在于，所述刚性板道床(7)采用现场浇筑的方式形成。

7.根据权利要求1所述的古建筑多道防线控振方法，其特征在于，所述隔振屏障包括至少双排钢筋混凝土隔振桩(5)，各隔振桩(5)交错布置，相邻三个隔振桩之间形成等边三角形。

8.根据权利要求7所述的古建筑多道防线控振方法，其特征在于，各隔振桩(5)之间的桩距为桩直径的1.5～2.5倍，垂直方向上桩长超出地铁隧道结构(1)最低处3m，水平方向上隔振屏障最长宽度超出古建筑(2)平行于地铁隊道方向3m。

9.根据权利要求1所述的古建筑多道防线控振方法，其特征在于，所述袖阀管注浆的注浆方式为后退式分段注浆。

10.根据权利要求1所述的古建筑多道防线控振方法，其特征在于，所述袖阀管注浆包括在古建筑(2)地基四周形成两排供所述袖阀管注浆用的注浆孔(6)，两排所述注浆孔(6)由内向外呈″回″字形布设。

11.根据权利要求9所述的古建筑多道防线控振方法，其特征在于，每孔以达到稳定压力为注浆结束标准。

12.根据权利要求3所述的古建筑多道防线控振方法，其特征在于，所述钢弹簧隔振器(8)设置在上部刚性板道床(7)和底部基础刚性质量块(11)之间，并且沿刚性板道床(7)中心轴对称地设置于钢轨(9)的外侧。

Images