CN114541187A - 一种兼顾地铁车站减震隔振连续屏障及其施工方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种兼顾地铁车站减震隔振连续屏障及其施工方法，包括车站主体和设置在车站主体两侧的地下连续墙，设置在车站主体下方的减震复合道床，减震复合道床底端与土体连接，减震复合道床顶端与车站主体连接，分别设置在车站主体两侧，且位于车站主体与地下连续墙之间的隔振带；以及设置在车站主体顶端的隔振层。本发明为人流密集或存在精密仪器的医院、工厂等地附近的地铁车站的减震隔振提供一种新的屏障和方法。

Description

一种兼顾地铁车站减震隔振连续屏障及其施工方法

技术领域

本发明涉及地铁车站施工技术领域，特别是涉及一种兼顾地铁车站减震隔振连续屏障及其施工方法。

背景技术

我国位于环太平洋地震带与欧亚地震带世界两大地震带之间，受太平洋板块、印度板块和菲律宾海板块的挤压，地震断裂带十分发育，断层破裂过程会产生脉冲样地震动，对基础建筑设施和人民的生命财产安全构成极大的威胁。大城市人口和经济活动高度集聚，在轨道交通以及综合设施建设的带动下，城市地下空间的开发规模迅速增长。2009年到2019年，10年时间内，我国地铁里程数已经超过了原来的6倍。

与建筑物和地上的民用基础设施相比，受到周围土体约束作用的地铁隧道所遇到的地震加速度明显小于地面结构，历来被认为不太容易因为地震而造成破坏。可事实上，全球由于地震而引发地下结构破坏甚至坍塌的案例屡见不鲜。考虑到市场的规模、单位建筑成本以及基础设施在现代社会发展中所起到的重要作用，即使是轻微的地震影响和由此导致的相关停工也可能会造成重大的直接和间接损失。在地铁的分析、设计、施工、运营和风险评估中考虑地震荷载的影响是非常重要的，因此，急需一种具有理想减震效果的减震屏障。

与此同时，地铁交通的飞速发展带来的另一个重要问题是，即地铁运行振动和噪音的传递。这主要是因为受交通需求的制约，地铁线路不可避免地需要经过城市中人流密集的商业闹市区，居民住宅区，以及对自振频率要求高的精密仪器工厂等，当地铁列车运行经过上述地区时，建筑群、居民和工厂中的精密仪器等就会受到地铁运行所引起的振动传播至地基或地表的影响，造成居民的不适和精密仪器失灵等系列严重后果。因此，急需一种具有理想隔振效果的隔振屏障。

此外，目前对地铁运营过程中减震和隔振装置的研究主要是单独聚焦的，缺乏一种兼顾减震和隔振作用的发明。因此，发明一种具有理想减震隔振效果且施工简单的隔振屏障迫在眉睫，兼具绿色、环保、低碳的施工理念，引导绿色技术创新。

发明内容

本发明的目的是提供一种兼顾地铁车站减震隔振连续屏障及其施工方法，以解决上述现有技术存在的问题，能够在人流密集或存在精密仪器的医院、工厂等地附近的地铁车站周围连续布置，形成减震隔振层。

为实现上述目的，本发明提供了如下方案：本发明提供一种兼顾地铁车站减震隔振连续屏障，包括车站主体和设置在所述车站主体两侧的地下连续墙。

减震复合道床，设置在所述车站主体下方，所述减震复合道床底端与土体连接，所述减震复合道床顶端与所述车站主体连接。

隔振带，分别设置在所述车站主体两侧，所述隔振带位于所述车站主体与所述地下连续墙之间。

隔振层，设置在所述车站主体顶端，且所述隔振带位于所述隔振层与所述减震复合道床之间。

优选的，所述减震复合道床包括由下至上依次铺设的下填土层、高阻尼混凝土层、第一橡胶砂层，所述下填土层底端与所述土体连接，所述第一橡胶砂层顶端与所述车站主体底端连接。

优选的，所述下填土层与所述高阻尼混凝土层之间铺设有土工膜层。

优选的，所述土工膜层与所述高阻尼混凝土层之间铺设有细粒垫层。

优选的，所述高阻尼混凝土层与所述第一橡胶砂层之间铺设有土工格栅层。

优选的，所述隔振带包括若干依次设置的隔振袋，所述隔振袋位于所述车站主体与所述地下连续墙之间，所述隔振袋内填充有阻尼液，相邻两所述隔振袋之间填充有陶粒橡胶粒砂砾层。

优选的，所述隔振袋为条状结构，所述隔振袋底端和顶端分别与所述第一橡胶砂层和所述隔振层接触。

优选的，所述隔振层包括设置在所述车站主体上方的第二橡胶砂层，所述第二橡胶砂层底端与所述车站主体顶端连接。

一种兼顾地铁车站减震隔振连续屏障的施工方法，施工步骤包括：

S1、铺设减震复合道床：开挖基坑，设置地下连续墙，在基坑内铺设减震复合道床；

S2、地铁主体施工：在减震复合道床顶端施工车站主体，在车站主体与地下连续墙之间预留空隙；

S3、铺设隔振带：向空隙内放置若干隔振袋，并向隔振袋内填充阻尼液，填充完毕后，向相邻两隔振袋之间的间隙填充陶粒橡胶粒砂砾；

S4、铺设隔振层：向车站主体顶端和隔振带顶端铺设第二橡胶砂层，并向第二橡胶砂层顶端回填土至地表高度。

优选的，步骤S3中，首先向隔振袋内填充80％的阻尼液，随后在相邻两隔振袋之间的间隙填充陶粒橡胶粒砂砾形成陶粒橡胶粒砂砾层，最后向隔振袋加压填充20％的阻尼液。

本发明公开了以下技术效果：

1.在车站主体下方设置减震复合道床，减震复合道床的设置可以吸收各种频率的地震能量，降低传至车站主体底部地震加速度峰值。

2.当地下连续墙发生变形时，由于隔振带的存在，其内的填充物质具有可压缩及流动性，避免车站主体结构表面集中力出现，进而保证车站主体的完整性。

3.车站主体底部减震复合道床和车站主体顶部隔振层的设置以及车站主体两侧布置的隔振带，有效提高了车站主体的隔振效率。

综上，该地铁车站减震隔振连续屏障兼顾减震和隔振的能力。

4.本发明提供一种兼顾地铁车站减震隔振连续屏障及其施工方法，具有兼顾减震与隔振、施工成本低、施工工艺简单的优点。在满足规范要求前提下，能较好起到减震隔振能力。

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性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为隔振袋与车站主体位置关系的结构示意图；

图2为陶粒橡胶粒砂砾层与车站主体位置关系的结构示意图；

图3为图2中A处的局部放大图；

图4为图2中B处的局部放大图；

图5为隔振袋与陶粒橡胶粒砂砾层位置关系的结构示意图；

其中，1-车站主体，2-地下连续墙，3-下填土层，4-高阻尼混凝土层，5-第一橡胶砂层，6-土工膜层，7-细粒垫层，8-土工格栅层，9-隔振袋，10-陶粒橡胶粒砂砾层，11-第二橡胶砂层。

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做出创造性劳动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。

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。

参照图1-5，本发明提供一种兼顾地铁车站减震隔振连续屏障，包括车站主体1和设置在车站主体1两侧的地下连续墙2，减震复合道床，设置在车站主体1下方，减震复合道床底端与土体连接，减震复合道床顶端与车站主体1连接；隔振带，分别设置在车站主体1两侧，隔振带位于车站主体1与地下连续墙2之间；隔振层，设置在车站主体1顶端，且隔振带位于隔振层与减震复合道床之间。减震复合道床具有多层结构，在车站主体1顶端设置有隔振层，通过隔振层和减震复合道床的多层结构配合，使其提高减震效果。而隔振带设置在车站主体1两侧，通过隔振带起到隔振效果。

进一步优化方案，减震复合道床包括由下至上依次铺设的下填土层3、高阻尼混凝土层4、第一橡胶砂层5，下填土层3底端与土体连接，第一橡胶砂层5顶端与车站主体1底端连接。首先在土体内开挖基坑，随后铺设下填土层3，在下填土层3上方浇筑高阻尼混凝土形成高阻尼混凝土层4，铺设完毕后，在高阻尼混凝土层4上方铺设第一橡胶砂层5。其中，下填土层3需要夯实，以使得下填土层3底部与土体紧密相邻，增加减震复合道床的稳固性。而高阻尼混凝土在工程上常用作减震材料，其抗剪切强度低于标注混凝土，从而使得高阻尼混凝土层4可以吸收各种频率的地震能量。

本发明的一个实施例中，下填土层3、高阻尼混凝土层4、第一橡胶砂层5的总厚度优选设置为1m，上述各层高度可根据实际使用区域进行确定。其中，高阻尼混凝土层4的厚度优选不超过0.3m。

本发明的一个实施例中，高阻尼混凝土层4可以由普通混凝土中添加羧基丁苯胶乳、聚酯纤维、石墨、硅粉等高阻尼材料的一种或几种配制而成。此外，高阻尼混凝土层4还可通过添加包括引气剂(松香树脂类引气剂)和隔振颗粒(陶粒)在内的隔振性能组分，实现隔振作用。

本发明的一个实施例中，第一橡胶砂层5可取材于废旧轮胎和天然砂粒，是由二者按照一定比例混合得到的散体材料。

进一步优化方案，下填土层3与高阻尼混凝土层4之间铺设有土工膜层6。下填土层3与高阻尼混凝土层4通过土工膜层6进行分层，土工膜层6的设置可以有效防渗，从而防止地震后产生的超孔压水腐蚀地铁车站，降低其服役寿命。

本发明的一个实施例中，土工膜层6优选采用聚氯乙烯(PVC)、聚乙烯(PE)、乙烯/醋酸乙烯共聚物(EVA)和乙烯乙酸乙烯改性沥青共混土工膜(ECB)中的一种。

进一步优化方案，土工膜层6与高阻尼混凝土层4之间铺设有细粒垫层7。细粒垫层7的存在可对土工膜层6进行保护。

本发明的一个实施例中，细粒垫层7的厚度优选设置为10cm。

进一步优化方案，高阻尼混凝土层4与第一橡胶砂层5之间铺设有土工格栅层8。高阻尼混凝土层4通过土工格栅层8与第一橡胶砂层5分隔，土工格栅层8起到分层作用，同时其能够限制第一橡胶砂层5的变形，从而增加第一橡胶砂层5的抗剪强度。

本发明的一个实施例中，土工膜层6和土工格栅层8的层数可根据实际需求设置。

本发明的一个实施例中，土工格栅层8优选采用聚酯纤维经编土工格栅或玻璃纤维土工格栅。

进一步优化方案，隔振带包括若干依次设置的隔振袋9，隔振袋9位于车站主体1与地下连续墙2之间，隔振袋9内填充有阻尼液，相邻两隔振袋9之间填充有陶粒橡胶粒砂砾层10。隔振带有多个隔振袋9配合形成，其中，隔振袋9为一长条型袋体，其内填充有阻尼液，当隔振袋9填充阻尼液膨胀后，在相邻两隔振袋9之间填充陶粒橡胶粒砂砾，使其形成陶粒橡胶粒砂砾层10，而若干隔振袋9和陶粒橡胶粒砂砾层10配合，从而起到隔振效果。在车站主体1两侧连续布置若干隔振袋9和以橡胶粒陶粒砂砾为主要材料的陶粒橡胶粒砂砾层10，由于陶粒橡胶粒砂砾层10具有不均一性，其可以有效降低组合体的弹性模量，进而增大入射波在隔振袋9、陶粒橡胶粒砂砾层10和土体之间的反射效果，加强了振动能力的耗散，有效提高了车站主体1的隔振效率。

本发明的一个实施例中，隔振袋9优选采用高阻尼橡胶材料，其壁厚优选为10mm-15mm。

本发明的一个实施例中，隔振袋9的外表面均匀涂覆有一降阻涂层。

本发明的一个实施例中，陶粒橡胶粒砂砾层10中各成分的配比由该层所处深度和厚度进行确定。

进一步优化方案，隔振袋9为条状结构，隔振袋9底端和顶端分别与第一橡胶砂层5和隔振层接触。隔振袋9的高度应当与车站主体1的高度相同，使其可以较好的对相邻的陶粒橡胶粒砂砾层10进行分隔。此外，相邻两隔振袋9之间的距离优选设置为隔振袋9的直径的1-3倍，且若干隔振袋9等间距均布在地下连续墙2与车站主体1之间。当发生地震时，地下连续墙2会发生形变，此时由于隔振袋9中的阻尼液以及陶粒橡胶粒砂砾层10中的陶粒橡胶粒砂砾具有可压缩及流动性，从而可以避免车站主体1的表面集中力的出现，进而保证车站主体1的完整性。

进一步优化方案，隔振层包括设置在车站主体1上方的第二橡胶砂层11，第二橡胶砂层11底端与车站主体1顶端连接。第二橡胶砂层11的存在起到减震的效果，且在车站主体1顶端首先铺设防水层(图中未示出)，再铺设第二橡胶砂层11。

本发明的一个实施例中，第一橡胶砂层5和第二橡胶砂层11的原料相同，均使用破碎后的橡胶颗粒，破碎后的橡胶颗粒与砂土混合后形成的橡胶砂层具有较低的热聚积效应，拥有比橡胶颗粒更好的竖向刚度，比纯砂土更轻的自重、更好的变形能力以及更低的剪切模量等特点。车站主体1底部和顶部的第一橡胶砂层5和第二橡胶砂层11，具有动剪模量低、阻尼高以及能进行可逆大变形等特点，是一种高性能隔振材料。

本发明的一个实施例中，为使得陶粒级配良好，破碎后的陶粒最大粒径不应该超过20mm。

一种兼顾地铁车站减震隔振连续屏障的施工方法，施工步骤包括：

S1、铺设减震复合道床：开挖基坑，设置地下连续墙2，在基坑内铺设减震复合道床。根据施工图分段开挖基坑，并在基坑内做好支护，随后设置地下连续墙2，地下连续墙2设置完毕后，对基坑底部进行平整，密实垫入下填土层3，下填土层3铺设完毕后，清理下填土层3表面，特别注意对尖石、树根等杂物的彻底清除，避免局部的凹凸，随后利用夯锤或夯板使得清理后的下填土层3表面密实平整，在下填土层3上铺设土工膜层6，并将土工膜层6与下填土层3表面紧密压平，以避免土工膜层6的膜底留有气泡，随后在土工膜层6上方铺设10cm厚的细粒垫层7对土工膜层6进行保护，待细粒垫层7铺设完毕后，在细粒垫层7上浇筑高阻尼混凝土以形成高阻尼混凝土层4，随后清洁平整的高阻尼混凝土层4表面，然后进行土工格栅层8的铺设，铺设时需注意平铺拉直，不得卷曲扭结，若需铺设多层土工格栅层8，重复该步骤即可。待土工格栅层8铺设完毕后，在土工格栅层8上致密铺设第一橡胶砂层5，并将其表面平整。

S2、地铁主体施工：在减震复合道床顶端施工车站主体1，在车站主体1与地下连续墙2之间预留空隙。在第一橡胶砂层5的表面进行车站主体1部分的施工，其施工技术采用现有技术即可，此外需要在车站主体1与地下连续墙2之间预留空隙，以供隔振带的放置。

S3、铺设隔振带：向空隙内放置若干隔振袋9，并向隔振袋9内填充阻尼液，填充完毕后，向相邻两隔振袋9之间的间隙填充陶粒橡胶粒砂砾。车站主体1施工完毕后，将若干隔振袋9按照一定间距放入空隙内，并向隔振袋9内填充阻尼液，通过阻尼液对隔振袋9进行支撑，阻尼液填充完毕后，向相邻两隔振袋9之间的空隙填充陶粒橡胶粒砂砾，从而形成陶粒橡胶粒砂砾层10。

S4、铺设隔振层：向车站主体1顶端和隔振带顶端铺设第二橡胶砂层11，并向第二橡胶砂层11顶端回填土至地表高度。在地下连续墙2与车站主体1两侧结构之间为隔振袋4预留间隙，待隔振带铺设完毕后，在车站主体1顶部铺设防水层后填筑第二橡胶砂层11，随后在第二橡胶砂层顶部回填土至地表高度。

进一步优化方案，步骤S3中，首先向隔振袋9内填充80％的阻尼液，随后在相邻两隔振袋9之间的间隙填充陶粒橡胶粒砂砾形成陶粒橡胶粒砂砾层10，最后向隔振袋9加压填充20％的阻尼液。首先填充80％的阻尼液，使得隔振袋9被支撑但不饱和，待陶粒橡胶粒砂砾层10铺设完毕后，通过高压注入向隔振袋9内注入剩余的20％阻尼液，该种施工可使得隔振袋9与陶粒橡胶粒砂砾层10紧密接触，最终提高隔振带的隔振效果。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

以上所述的实施例仅是对本发明的优选方式进行描述，并非对本发明的范围进行限定，在不脱离本发明设计精神的前提下，本领域普通技术人员对本发明的技术方案做出的各种变形和改进，均应落入本发明权利要求书确定的保护范围内。

Claims (10)

1.一种兼顾地铁车站减震隔振连续屏障，包括车站主体(1)和设置在所述车站主体(1)两侧的地下连续墙(2)，其特征在于：

减震复合道床，设置在所述车站主体(1)下方，所述减震复合道床底端与土体连接，所述减震复合道床顶端与所述车站主体(1)连接；

隔振带，分别设置在所述车站主体(1)两侧，所述隔振带位于所述车站主体(1)与所述地下连续墙(2)之间；

隔振层，设置在所述车站主体(1)顶端，且所述隔振带位于所述隔振层与所述减震复合道床之间。

2.根据权利要求1所述的兼顾地铁车站减震隔振连续屏障，其特征在于：所述减震复合道床包括由下至上依次铺设的下填土层(3)、高阻尼混凝土层(4)、第一橡胶砂层(5)，所述下填土层(3)底端与所述土体连接，所述第一橡胶砂层(5)顶端与所述车站主体(1)底端连接。

3.根据权利要求2所述的兼顾地铁车站减震隔振连续屏障，其特征在于：所述下填土层(3)与所述高阻尼混凝土层(4)之间铺设有土工膜层(6)。

4.根据权利要求3所述的兼顾地铁车站减震隔振连续屏障，其特征在于：所述土工膜层(6)与所述高阻尼混凝土层(4)之间铺设有细粒垫层(7)。

5.根据权利要求2所述的兼顾地铁车站减震隔振连续屏障，其特征在于：所述高阻尼混凝土层(4)与所述第一橡胶砂层(5)之间铺设有土工格栅层(8)。

6.根据权利要求2所述的兼顾地铁车站减震隔振连续屏障，其特征在于：所述隔振带包括若干依次设置的隔振袋(9)，所述隔振袋(9)位于所述车站主体(1)与所述地下连续墙(2)之间，所述隔振袋(9)内填充有阻尼液，相邻两所述隔振袋(9)之间填充有陶粒橡胶粒砂砾层(10)。

7.根据权利要求6所述的兼顾地铁车站减震隔振连续屏障，其特征在于：所述隔振袋(9)为条状结构，所述隔振袋(9)底端和顶端分别与所述第一橡胶砂层(5)和所述隔振层接触。

8.根据权利要求1所述的兼顾地铁车站减震隔振连续屏障，其特征在于：所述隔振层包括设置在所述车站主体(1)上方的第二橡胶砂层(11)，所述第二橡胶砂层(11)底端与所述车站主体(1)顶端连接。

9.一种兼顾地铁车站减震隔振连续屏障的施工方法，根据权利要求1-8任意一项所述的兼顾地铁车站减震隔振连续屏障，其特征在于：施工步骤包括：

S1、铺设减震复合道床：开挖基坑，设置地下连续墙(2)，在基坑内铺设减震复合道床；

S2、地铁主体施工：在减震复合道床顶端施工车站主体(1)，在车站主体(1)与地下连续墙(2)之间预留空隙；

S3、铺设隔振带：向空隙内放置若干隔振袋(9)，并向隔振袋(9)内填充阻尼液，填充完毕后，向相邻两隔振袋(9)之间的间隙填充陶粒橡胶粒砂砾；

S4、铺设隔振层：向车站主体(1)顶端和隔振带顶端铺设第二橡胶砂层(11)，并向第二橡胶砂层(11)顶端回填土至地表高度。

10.根据权利要求9所述的兼顾地铁车站减震隔振连续屏障的施工方法，其特征在于：步骤S3中，首先向隔振袋(9)内填充80％的阻尼液，随后在相邻两隔振袋(9)之间的间隙填充陶粒橡胶粒砂砾形成陶粒橡胶粒砂砾层(10)，最后向隔振袋(9)加压填充20％的阻尼液。

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