CN210288496U - 隔离地铁所致建筑振动的隔振屏障及系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型实施例涉及建筑领域，尤其涉及一种隔离地铁所致建筑振动的隔振屏障及系统，隔振屏障本体的主成分为聚氨酯泡沫混凝土，其设置于地铁与目标建筑物的波传路径上，隔振屏障本体所在平面与地铁与目标建筑物的波传路径正交。本实用新型还提供一种地铁减振系统，在目标建筑物底部设置建筑物减振垫层和/或在地铁轨道上铺设减振轨道道床，在地铁与目标建筑物之间倾斜设置隔振屏障本体，可以在波传路径上增加对竖向振动的阻隔，使地铁运行所致目标建筑物振动减小。减振轨道道床、倾斜设置的隔振屏障和建筑物减振垫层分别从源强、传播路径和振动受体三个方面采取措施来共同减弱地铁运行所致振动对建筑物的影响。

Description

隔离地铁所致建筑振动的隔振屏障及系统

技术领域

本实用新型实施例涉及建筑领域，尤其涉及一种隔离地铁所致建筑振动的隔振屏障及系统。

背景技术

得益于地铁高效安全、节能省地且污染小的优点，其已经是解决人口集中型城市拥堵和高效出行的最有效方案之一。地铁带来便利的同时，对住宅及敏感建筑造成的环境振动与噪声污染问题也不容忽视，处理失当将直接影响舒适性城市建设历程。随着地铁建设的迅猛发展，其运行引起的振动污染问题越来越凸显。

现阶段减轻地铁所致周围建筑振动的方法主要有：轨道和道床振源控制、传播介质屏障隔振和建筑物基底振动处理等。由于传播介质屏障隔振简单易操作，其对于既有工程后期振动超标处理改造而言具有一定的优势。屏障隔振分为连续性和非连续性两种，连续性屏障主要包括隔振空沟、膨润土泥浆或混凝土芯墙填充沟等，非连续性屏障主要有孔列、混凝土排桩等。连续性屏障设计和施工较非连续性屏障都较容易实现，只要参数设计合理，则其隔振效果较容易保证。

以往的理论和实验研究表明，对于振动源强、埋置深度较深的地铁，无论是竖向设置的空沟还是填充沟，对沟深均有较高的要求，填充沟里填充材料的物理力学性能对隔振效果也影响显著。事实上，设置在地面以下地铁振动源强和地表附近建筑之间的竖向隔振屏障对于阻隔地铁振动源强的波传路径效率低，究其原因，是因为竖向隔振屏障与波传路径并非正交，从而对于地铁运行所致振动波列中的直达体波隔离效果差。

另一方面，为了构建稳固的隔振屏障，往往需要把空沟进行回填而构成填充沟，为达到理想的隔振效果，填充沟材料和周围岩土建筑材料的波阻抗比差异越大越好，但填充沟材料波阻抗也不能一味缩小，因为较小波阻抗的材料无法保证其沟壁稳定性，因此填充沟中常见的填充材料是轻混凝土芯墙，其与周围土体的波阻抗比差异还不够大，难以达到理想的隔振效果，因此需要寻求一种和周围岩土体差异更为明显的复合填充材料。

实用新型内容

本实用新型实施例提供一种隔离地铁所致建筑振动的隔振屏障及系统，解决现有技术中设置在地面以下地铁振动源强和地表附近建筑之间的竖向隔振屏障对于阻隔地铁振动源强的波传路径效率低的问题。

本实用新型实施例提供一种隔离地铁所致建筑振动的隔振屏障，包括：隔振屏障本体，所述隔振屏障本体设置于地铁与目标建筑物的波传路径上，且所述隔振屏障本体所在平面与所述地铁与目标建筑物的波传路径正交。

其中，所述隔振屏障本体包括陶粒、聚氨酯组合料、水泥和发泡剂。

其中，所述陶粒包括粉煤灰陶粒、粘土陶粒、页岩陶粒、浮石其中的一种或其中的二种的混合。

其中，所述聚氨酯组合料包括多元醇和多异氰酸酯，且所述多元醇和多异氰酸酯的质量比取值范围为2:1～1:1。

其中，所述多元醇包括聚对苯二甲酸乙二醇酯二元醇、聚四氢呋喃二元醇、聚碳酸酯二元醇中的至少一种。

其中，所述多异氰酸酯包括甲苯二异氰酸酯、聚二苯基甲烷二异氰酸酯、六亚甲基二异氰酸酯、异佛尔酮二异氰酸酯、萘二异氰酸酯中的至少一种。

其中，所述水泥包括硅酸盐水泥、硫铝酸盐水泥、硫酸盐水泥其中的一种或多种。

其中，所述隔振屏障本体从地面开始设置，其长度以所述地铁与目标建筑物的波传路径为中心线向下延伸2-5米，所述隔振屏障本体的宽度以目标建筑所在区域向外扩展5-10米，所述隔振屏障本体的厚度为30-50cm。

本实用新型还公开一种地铁减振系统，包括：建筑物减振垫层和/或减振轨道道床以及如本实用新型的隔振屏障，所述建筑物减振垫层设置于所述目标建筑物的底部和/或所述减振轨道道床铺设于地铁轨道道床下方。

本实用新型实施例提供一种隔离地铁所致建筑振动的隔振屏障及系统，在地铁与目标建筑物的波传路径倾斜设置有隔振屏障本体，且隔振屏障本体的所在平面与地铁与目标建筑物的波传路径正交，可以在波动路径上增加对竖向振动的阻隔，使地铁运行所致目标建筑物振动减小。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本实用新型的一些实施例，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为本实用新型一种隔离地铁所致建筑振动的隔振屏障的布置示意图；

图2为本实用新型一种地铁减振系统的布置示意图；

图3为本实用新型双排连续板式布置的隔振屏障的结构示意图；

图4为本实用新型单排离散桩式布置的隔振屏障的结构示意图；

图5为本实用新型双排离散桩式布置的隔振屏障的结构示意图；

1、目标建筑物；2、地铁；3、隔振屏障本体；4、建筑物减振垫层；5、减振轨道道床。

具体实施方式

为使本实用新型实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。本申请说明书附图中箭头方向代表波传路径的方向，圆圈状代表从振源产生并向外辐射的振动波。

如图1所示，本实用新型公开一种隔离地铁所致建筑振动的隔振屏障，包括：隔振屏障本体3，所述隔振屏障本体3设置于地铁2与目标建筑物1的波传路径上，且所述隔振屏障本体3的所在平面与所述地铁2与目标建筑物1的波传路径正交。

具体的，根据研究表明，地铁诱发振动以竖向为主，如果将隔振屏障本体3竖向设置在目标建筑1和地铁2之间，则很难起到对直达体波的隔振作用。本实用新型公开的隔振屏障本体3所在平面与波传路径所在直线相交且垂直，无论这种地铁运行诱发的主要振动为主的振动是以纵波还是横波的方式往外传播，都将最大限度对其振动能量进行有效隔离。本隔振屏障特别适用于埋深较大的隧道，可以节省用料和降低施工难度。另外，如果地铁埋置深度较深，可以依据预测的振动超标结果，以及需要达到的隔振目标，将隔振屏障设置在靠近建筑附近的后段，以形成被动式隔振屏障，这种设置的隔振屏障不仅能有效隔离直达体波，也可以有效隔离地面表面波。如果地铁埋置深度中等或者较浅，可以将隔振屏障设置在靠近地铁线路附近的前段或中段，形成主动式隔振屏障。

本实用新型实施例提供一种隔离地铁所致建筑振动的隔振屏障及系统，在地铁与目标建筑物的波传路径倾斜设置有隔振屏障本体，且隔振屏障本体所在平面垂直于地铁与目标建筑物的波传路径，可以在波动路径上增加对竖向振动的阻隔，使地铁运行所致目标建筑物振动减小。

本隔振屏障本体3采用聚氨酯混凝土为材料制成，其是利用高分子材料作为胶结材料，使用混凝土制作工艺而产生的一种新型人工复合材料，其包括陶粒、聚氨酯组合料、水泥和发泡剂。具体的，本实用新型的隔振屏障本体3包括以上填料，制成容重约为500kg/m³的聚氨酯泡沫混凝土隔振屏障本体3。聚氨酯组合料整体而言密度较小弹性模量也小，它的使用可以有效降低隔振屏障本体3的弹性模量和密度，从而可有效的降低波阻抗比，可以达到有效隔振的作用；陶粒也是一种轻质材料，它的加入可进一步降低隔振屏障本体3的密度；再加上水泥中的发泡剂作用，可以再进一步增加复合材料的孔隙率，达到降低隔振屏障本体3弹性模量和密度的作用。按照工程波动理论，弹性模量的降低将有利于降低介质波速，弹性模量和介质密度的乘积即为波阻抗，填充介质与周围岩土介质的波阻抗差异越大，隔振效率将会越大。以下给出了假设填充材料为Hooke弹性介质的波阻抗WI的计算公式：

WI＝ρu

其中：G、E、ν、λ、u、WI和ρ分别为剪切模量、弹性模量、泊松比、拉梅常数、纵波波速、波阻抗和密度。

从式中可以看出，弹性模量和密度的降低，均有利于降低材料的波阻抗，从而可以使填充材料与周围岩土介质的波阻抗差异增大，有效的增大隔振效率。

其中，所述陶粒包括粉煤灰陶粒、粘土陶粒、页岩陶粒、浮石其中的一种或其中的二种的混合。例如：粒径5mm左右粉煤灰陶粒与聚氨酯组合料的质量比约为20:1。

其中，所述聚氨酯组合料包括多元醇和多异氰酸酯。所述多元醇和多异氰酸酯的质量比取值范围可以为2:1～1:1。具体的，所述多元醇包括聚对苯二甲酸乙二醇酯二元醇、聚四氢呋喃二元醇、聚碳酸酯二元醇中的至少一种。所述多异氰酸酯包括甲苯二异氰酸酯、聚二苯基甲烷二异氰酸酯、六亚甲基二异氰酸酯、异佛尔酮二异氰酸酯、萘二异氰酸酯中的至少一种。

其中，所述水泥包括硅酸盐水泥、硫铝酸盐水泥、硫酸盐水泥其中的一种或多种。水泥和聚氨酯组合料的质量比约0.5:1。

其中，发泡剂包括卤代烃(一氯二氟代甲烷、二氯一氟代甲烷或三氯一氟代甲烷等)、烃类化合物(丁烷、戊烷、环戊烷、己烷、环己烷或庚烷等)、气体(二氧化碳或氮气等)。例如：选用的三氯一氟甲烷发泡剂和聚氨酯组合料的质量比约为1:8。

其中，还可能包括泡沫稳定剂作为催化剂，常用泡沫稳定剂为有机锡如异辛酸亚锡、二月桂酸二丁基锡中的一种或两种。例如可以在聚氨酯组合料中加入质量比为1:1000-2:1000的异辛酸亚锡做为泡沫稳定剂。

其中，所述隔振屏障本体3的长度以所述地铁2与目标建筑物1的波传路径为中心线向下延伸2-5米，所述隔振屏障本体3的宽度以目标建筑物1所在区域向外扩展5-10米，所述隔振屏障本体3的厚度为30-50cm。

其中，本实用新型还公开一种隔离地铁所致建筑振动的隔振屏障制备方法，包括：

取质量为2000份的多元醇、2000份的多异氰酸酯、500份的硅酸盐水泥、125份的三氯一氟甲烷发泡剂、1份的异辛酸亚锡泡沫稳定剂以及20份的水搅拌制成聚氨酯泡沫体组合料；

在土模中倒入质量为40000份的陶粒，将搅拌好的聚氨酯泡沫体组合料倒入陶粒中，使聚氨酯泡沫体组合料快速流动并填充陶粒空隙，3-5分钟后成型；

自然条件下养护12小时。按照粉煤灰陶粒:多元醇:多异氰酸酯:硅酸盐水泥:三氯一氟甲烷发泡剂:异辛酸亚锡泡沫稳定剂:水＝40000:2000:2000:500:125:1:20的质量配比制成容重约为500kg/m³的聚氨酯泡沫混凝土隔振屏障本体3，其无侧限压缩抗压强度约为400-500kPa。

具体的，基于上述实施例，本实用新型公开的隔振屏障需要设置多块，其布置规则可以采用连续板式，也可采用离散桩式；当采用离散桩式时，可以采用多排均匀平行布置，也可以采用多排蜂窝状布置。如图3所示，为两排的连续板式布置的隔振屏障；如图4所示，为单排的离散桩式的隔振屏障，这样离散桩式布置的多个隔振屏障所组成的一排隔振屏障，这样的一排隔振屏障组成的平面与地铁与目标建筑物的波传路径正交；如图5所示，为两排的离散桩式的隔振屏障，这样的两排隔振屏障组成的两个平面均与地铁与目标建筑物的波传路径正交。本实施例中的隔振屏障都是倾斜设置，且填充材料均一致，都是聚氨酯泡沫混凝土，其中连续板式和离散桩式的施工方式相似，连续板式的布置方式在填埋完毕后，需要在土壤和隔振屏障之间进行回填，桩式结构不用开挖，直接钻孔后灌注即可，不需要回填。如图4和图5所示，离散桩式的布置方式，采用方桩或圆桩的结构。

如图2所示，本实用新型还公开一种地铁减振系统，包括：建筑物减振垫层4和/或减振轨道道床5以及如本实用新型的隔离地铁所致建筑振动的隔振屏障，所述建筑物减振垫层4设置于所述目标建筑物1的底部和/或所述减振轨道道床5铺设于地铁轨道道床下方。

具体的，如果仅使用本实用新型的隔振屏障本体3无法达到理想的减振效果，可根据本地铁减振系统，在目标建筑物1底部设置建筑物减振垫层4和/或在地铁轨道上铺设减振轨道道床5，隔振屏障本体3是在振动的传播介质方面进行阻隔，而建筑物减振垫层4和减振轨道道床5是分别从振动受体和振源两个方面减弱振动所带来的影响。

以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，其中所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部模块来实现本实施例方案的目的。本领域普通技术人员在不付出创造性的劳动的情况下，即可以理解并实施。

最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本实用新型的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本实用新型进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本实用新型各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (3)

1.一种隔离地铁所致建筑振动的隔振屏障，其特征在于，包括：隔振屏障本体，所述隔振屏障本体设置于地铁与目标建筑物的波传路径上，且所述隔振屏障本体所在平面与所述地铁与目标建筑物的波传路径正交。

2.根据权利要求1所述的隔离地铁所致建筑振动的隔振屏障，其特征在于，所述隔振屏障本体从地面开始设置，其长度以所述地铁与目标建筑物的波传路径为中心线向下延伸2-5米，所述隔振屏障本体的宽度以目标建筑物所在区域向外扩展5-10米，所述隔振屏障本体的厚度为30-50cm。

3.一种地铁减振系统，其特征在于，包括：建筑物减振垫层和/或减振轨道道床以及如权利要求1或2所述的隔离地铁所致建筑振动的隔振屏障，所述建筑物减振垫层设置于所述目标建筑物的底部和/或所述减振轨道道床铺设于地铁轨道道床下方。

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