CN113323030B - 一种加强土层刚度的隔振结构 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种加强土层刚度的隔振结构，包括平行设置于地坑内的土工格室隔振层、XPS挤塑板和空心混凝土板，XPS挤塑板的两侧分别设置有一排土工格室隔振层，靠近振源的一侧设置有空心混凝土板，土工格室隔振层、XPS挤塑板和空心混凝土板的设置方向均能够阻断振源的传播方向，各个隔振层与地坑之间的空隙填充有回填土，回填土的高度与地面平齐。本发明的土工格室隔振层不但可以加固土层，提升土层刚度，降低沉降；XPS挤塑板具有高阻尼，能够消耗振动能量，提高隔振效率；同时空心混凝土板内的空腔使得土体和气体之间形成了一个分界面，振动波更难穿透；且混凝土板具有较大刚度，可以反弹振动波，提升隔振效果。

Description

一种加强土层刚度的隔振结构

技术领域

本发明涉及建筑隔振的技术领域，特别是涉及一种加强土层刚度的隔振结构。

背景技术

随着经济飞速发展和城镇化进程加快，在拥有密集人口的城市里修建了各种交通以及建筑设施，以满足人们的生活需要。这些建筑措施的修建和交通设施的兴起也同样带来了大量的人工振动，而人工振动已经被列为七大环境公害之一，在城市中因为各种因素而产生振动虽然并没有地震产生的危害大，但振动引起的噪音会对人们正常工作以及生活带来干扰，还会对于精密仪器的使用和生产等产生影响，甚至会对地面上的建筑结构产生不可逆的疲劳损伤，而这些损伤积累到一定的程度时，结构出现裂缝甚至会发生破坏。

在人们的日常生活中存在大量的振源，一是来自在土体上直接作用的干扰荷载，比如建筑工地施工过程中的回填土的夯实、公路与铁路交通的运输过程、爆破拆除废弃建筑和工厂大型机械的运行等人工振动；二是来源于某种振源经过传播达到土体的震波作用，比如地震、海浪和风振等自然振动。各种形式的人工振动都涉及到弹性波的产生和传播，与打桩施工、火车行驶时相似。这些振动首先会在土体里引起体波，其中体波分为只能引起胀缩，不引起旋转，其传播方向与质点振动方向一致的纵波(P波)；还有就是只能引起旋转，不能引起胀缩的，其传播方向垂直于质点振动方向的横波(S波)。这些体波在向着四周传播的同时还会在不同特性的岩石层的交界面发生反射和折射，然后在地表叠加形成只沿着介质表面传播的瑞利波(R波)。这些振动波都带有能量，在传播过程中引起周围建筑物的振动，从而引发危害。而在振源与目标建筑或设备之间合适的位置设立隔振屏障，以达到反射或拦截振动波，从而减少振动能量对目标设施的影响。其中在振源与目标设施之间设置屏障是最常用的隔振措施。

屏障隔振按照距离振源位置的远近分为主动隔振和被动隔振。其中当把隔振屏障设置在靠近振源的位置处时，被称为主动隔振，它可以减小振动能量向目标设施处的输出。而当隔振屏障设置在距离振源较远且离目标设施较近时，被称作被动隔振，它可以减少振动能量对目标措施的输入，从而达到减小振动影响的目的。同时还有研究发现，列车引起的长期振动荷载会导致地面产生较大的固结沉降，从而危害附近的建筑物。所以在考虑隔振效果的同时也许考虑地面的沉降问题。

发明内容

本发明的目的是提供一种加强土层刚度的隔振结构，以解决上述现有技术存在的问题，使施工方便快捷、成本较低，提升土层刚度，降低沉降，有效降低振动对目标建筑的危害。

为实现上述目的，本发明提供了如下方案：

本发明提供了一种加强土层刚度的隔振结构，包括平行设置于地坑内的土工格室隔振层、XPS挤塑板和空心混凝土板，所述XPS挤塑板的两侧分别设置有一排所述土工格室隔振层，靠近振源的一侧设置有所述空心混凝土板，所述土工格室隔振层、所述XPS挤塑板和所述空心混凝土板的设置方向均能够阻断所述振源的传播方向，所述土工格室隔振层、所述XPS挤塑板、所述空心混凝土板与所述地坑之间的空隙填充有回填土，所述回填土的高度与地面平齐。

优选的，所述土工格室隔振层包括一排土工格室和能耗填充物，所述土工格室内填充有所述能耗填充物。

优选的，所述能耗填充物至少包括砂土、橡胶颗粒、建筑拆除废物颗粒、废弃橡胶轮胎颗粒或废弃EPS泡沫塑料颗粒中的一种。

优选的，所述XPS挤塑板两侧的土工格室内的所述能耗填充物不相同。

优选的，所述土工格室包括两片HDPE片，所述HDPE片等间距焊接形成一排土工格室，所述土工格室设置有一层，或者若干层所述土工格室一一对应叠加设置。

优选的，所述空心混凝土板为预制混凝土板且两端设置有插接部，相邻的所述空心混凝土板能够通过插接部插接。

优选的，所述空心混凝土板内部设置空腔，所述空腔的间距不超过50mm，所述空腔的壁厚至少为100mm。

优选的，所述土工格室隔振层、所述XPS挤塑板和所述空心混凝土板的设置方向垂直于所述振源的主传播方向。

优选的，所述地坑的形状为矩形、梯形或弧形，所述地坑能够拼接成半包围结构或者环形或者多边形，所述土工格室隔振层、所述XPS挤塑板和所述空心混凝土板与所述地坑的形状相匹配。

优选的，所述地坑的间距至少为1.5m、深度至少为2m，所述土工格室隔振层、所述XPS挤塑板和所述空心混凝土板的高度均低于所述地坑的深度。

本发明相对于现有技术取得了以下技术效果：

本发明的土工格室隔振层不但可以加固土层，提升土层刚度，降低沉降；XPS挤塑板具有高阻尼，能够消耗振动能量，提高隔振效率；同时空心混凝土板内的空腔使得土体和气体之间形成了一个分界面，振动波更难穿透；且混凝土板具有较大刚度，可以反弹振动波，提升隔振效果。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明加强土层刚度的隔振结构的结构示意图；

图2为本发明图1中A-A的断面示意图；

图3为本发明加强土层刚度的隔振结构的使用结构示意图一；

图4为本发明加强土层刚度的隔振结构的使用结构示意图二；

图5为本发明中空心混凝土板的一种结构示意图；

图6为本发明图5中空心混凝土板的匹配连接结构示意图；

其中：1-土工格室，2-砂土，3-XPS挤塑板，4-HDPE片，5-废弃橡胶轮胎颗粒，6-空心混凝土板，7-插接部，8-空腔，9-地坑，10-加强土层刚度的隔振结构。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有付出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

本发明的目的是提供一种加强土层刚度的隔振结构，以解决现有技术存在的问题，使施工方便快捷、成本较低，提升土层刚度，降低沉降，有效降低振动对目标建筑的危害。

为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。

如图1至图6所示：本实施例提供了一种加强土层刚度的隔振结构10，包括平行设置于地坑9内的土工格室隔振层、XPS挤塑板3和空心混凝土板6，XPS挤塑板3的两侧分别设置有一排土工格室隔振层，靠近振源的一侧设置有空心混凝土板6，土工格室隔振层、XPS挤塑板3和空心混凝土板6的设置方向均能够阻断振源的传播方向，土工格室隔振层、XPS挤塑板3、空心混凝土板6与地坑9之间的空隙填充有回填土，以土工格室隔振层、XPS挤塑板3、空心混凝土板6之间的间距越小越好，回填土的高度与地面平齐。

土工格室隔振层包括一排土工格室1和能耗填充物，土工格室1内填充有能耗填充物。土工格室1包括两片强化的HDPE片4，HDPE片4等间距经高强力焊接形成一排三维网状格室结构的土工格室1，土工格室1可以设置有一层，通过工厂特制一种高度在1.8m左右的一体土工格室1，或者由若干层普通的土工格室1一一对应叠加设置1.8m左右的高度。能耗填充物至少包括砂土2、橡胶颗粒、建筑拆除废物颗粒、废弃橡胶轮胎颗粒5或废弃EPS泡沫塑料颗粒中的一种。XPS挤塑板3两侧的土工格室1内的能耗填充物不相同，XPS挤塑板3全称为挤塑聚苯乙烯泡沫塑料，具有完美的闭孔蜂窝结构，使之具有极低的吸水性和较大的抗压性。XPS板可以在工厂定制，根据施工情况在现场进行切割或拼装。其中，利用废弃轮胎或废弃EPS泡沫塑料，将其打碎成颗粒填充至土工格室1中，增大了阻尼，不但可以防止振动波在传播过程产生透射，并且可以消耗振动能量，隔振效果好，同时利用废弃材料，节省成本，保护环境。

空心混凝土板6为预制混凝土板且两端设置有插接部7，相邻的空心混凝土板6能够通过插接部7插接。空心混凝土板6内部设置(封闭的)空腔8，图5和图6为展示空腔8而作图，空腔8的间距不超过50mm，空腔8的壁厚至少为100mm，可以根据振动等级和范围以及实际工程情况，合理选择混凝土板数量，拼装出适宜的形状和长度。本实施例中列举一种空心混凝土板6的结构形式，但不限于此种形式，如图5和图6所示，一个混凝土板的两端分别突出设置有凸缘，另一个的混凝土板两侧分别设置有一个凹槽，凸缘可以插接到凹槽中，从而拼接得到一个整体。通过在工厂预制装配式的空心混凝土板6，运输到工地这样施工更加方便，质量能够得到保障。

土工格室隔振层、XPS挤塑板3和空心混凝土板6的设置方向垂直于振源的主传播方向。根据振源与目标设施的方位，地坑9的形状可以为矩形、梯形或弧形，地坑9及土工格室隔振层、XPS挤塑板3和空心混凝土板6均能够拼接成半包围结构或者环形或者多边形，土工格室隔振层、XPS挤塑板3和空心混凝土板6与地坑9的形状相匹配。地坑9的间距至少为1.5m、深度至少为2m，土工格室隔振层、XPS挤塑板3和空心混凝土板6的高度均低于地坑9的深度，保障土工格室隔振层、XPS挤塑板3和空心混凝土板6埋于底面以下20cm左右。

本实施例的加强土层刚度的隔振结构10设置在振源与目标设施之间，且需要靠近目标设施外围侧。同时可以根据振源位置以及振动强度，灵活设置隔振装置形状，力求找到最合适的隔振装置埋置方案，形成不同形式的隔振屏障结构，如图3和图4所示，可设置为单排、类弧形、圆环形、三角形和多边形等形状隔振屏障。隔振装置的深度根据目标设施的抗振需求、实际振动情况以及地基土层深度来确定。本实施例的土工格室隔振层，提升整体刚度，所以当有振动波产生时可以改变地下振动波的传播方式，且在土工格室1中填充的柔性材料具有高阻尼，能够大量消耗振动能量，同时XPS挤塑板3和空心混凝土板6能够反弹振动波，所以当振动波通过本发明时会被一层层的反射，同时其携带的振动能量会被有效消耗，因此能够减小目标设施的振动响应，从而达到理想的隔振效果。

在现场施工时，首先确定隔振装置的适宜位置并且开挖地坑9，地坑9深度根据隔振需求和目标设施实际用途确定。如果振源距离建筑物较近，则要适当加深地坑9深度，将地坑9开挖出的土收集堆放，可作为回填土备用，并将地坑9底部夯实整平。再将预制空心混凝土板6运输到施工现场，进行拼装，形成一个整体的混凝土板结构。在地坑9里铺设最内侧(靠近目标设施的一侧)的土工格室隔振层，土工格室1从地坑9底部开始埋置，一层层向上埋置直到适宜的高度为止。而在土工格室1内填充砂土2之前，要测试出粉土的最优含水率，将干砂制备成具有最优含水率的湿砂，再将制备好的湿砂填充土工格室1并逐层进行夯实，以达到其最大干密度。土工格室隔振层完工后，将裁制好的XPS挤塑板3埋置在其一旁，在XPS挤塑板3外侧再埋置一排土工格室隔振层，并在土工格室1内填充废弃橡胶轮胎颗粒5。最后将拼装好的预制空心混凝土板6吊装至地坑9的最外侧，安装好后对地坑9进行回填，以上施工的填埋均可利用回填土。

本说明书中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处。综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。

Claims (8)

1.一种加强土层刚度的隔振结构，其特征在于：包括平行设置于地坑内的土工格室隔振层、XPS挤塑板和空心混凝土板，所述XPS挤塑板的两侧分别设置有一排所述土工格室隔振层，靠近振源的一侧设置有所述空心混凝土板，所述土工格室隔振层、所述XPS挤塑板和所述空心混凝土板的设置方向均能够阻断所述振源的传播方向，所述土工格室隔振层、所述XPS挤塑板、所述空心混凝土板与所述地坑之间的空隙填充有回填土，所述回填土的高度与地面平齐，所述空心混凝土板为预制混凝土板且两端设置有插接部，相邻的所述空心混凝土板能够通过插接部插接；所述空心混凝土板内部设置空腔，所述空腔的间距不超过50mm，所述空腔的壁厚至少为100mm。

2.根据权利要求1所述的加强土层刚度的隔振结构，其特征在于：所述土工格室隔振层包括一排土工格室和能耗填充物，所述土工格室内填充有所述能耗填充物。

3.根据权利要求2所述的加强土层刚度的隔振结构，其特征在于：所述能耗填充物至少包括砂土、橡胶颗粒、建筑拆除废物颗粒或废弃EPS泡沫塑料颗粒中的一种。

4.根据权利要求3所述的加强土层刚度的隔振结构，其特征在于：所述XPS挤塑板两侧的土工格室内的所述能耗填充物不相同。

5.根据权利要求2所述的加强土层刚度的隔振结构，其特征在于：所述土工格室包括两片HDPE片，所述HDPE片等间距焊接形成一排土工格室，所述土工格室设置有一层，或者若干层所述土工格室一一对应叠加设置。

6.根据权利要求1所述的加强土层刚度的隔振结构，其特征在于：所述土工格室隔振层、所述XPS挤塑板和所述空心混凝土板的设置方向垂直于所述振源的主传播方向。

7.根据权利要求1所述的加强土层刚度的隔振结构，其特征在于：所述地坑的形状为矩形、梯形或弧形，所述地坑能够拼接成半包围结构或者环形或者多边形，所述土工格室隔振层、所述XPS挤塑板和所述空心混凝土板与所述地坑的形状相匹配。

8.根据权利要求1所述的加强土层刚度的隔振结构，其特征在于：所述地坑的间距至少为1.5m、深度至少为2m，所述土工格室隔振层、所述XPS挤塑板和所述空心混凝土板的高度均低于所述地坑的深度。

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