地铁减震隔振复合道床及其施工方法.pdf

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摘要
申请专利号:

CN201110235571.X

申请日:

2011.08.17

公开号:

CN102383343A

公开日:

2012.03.21

当前法律状态:

授权

有效性:

有权

法律详情:

授权|||实质审查的生效IPC(主分类):E01B 1/00申请日:20110817|||公开

IPC分类号:

E01B1/00; E01B19/00

主分类号:

E01B1/00

申请人:

东南大学

发明人:

缪林昌; 徐政; 王非; 吴鸿军; 刘书斌; 董光辉; 王军; 黎春林; 潘浩; 宋锦虎

地址:

210096 江苏省南京市四牌楼2号

优先权:

专利代理机构:

南京经纬专利商标代理有限公司 32200

代理人:

曹翠珍

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内容摘要

本发明涉及一种地铁减震隔振复合道床及其施工方法,该结构包括间隔设置的混凝土层和EPS层,其中混凝土层为三层或四层,EPS层是两层或三层,并且最上层以及最低层均为混凝土层,并用小钢钎将EPS层与浇筑的混凝土层固定,混凝土层要求C35标准,EPS层的密度要求12~15kg/m3,EPS颗粒粒径为1-2mm,本发明既满足强度和长期稳定要求,又有一定的弹性,起到明显的减震隔振作用,其能量衰减达50-60dB以上。

权利要求书

1.地铁减震隔振复合道床,包括间隔设置的混凝土层和EPS层,其中混凝土层为三层或四层,EPS层是两层或三层,并且最上层以及最低层均为混凝土层。 2.基于权利要求1所述的地铁减震隔振复合道床的施工方法,其特征在于包括以下的步骤: (1)、根据不同区段减震隔振设计要求确定地铁复合道床的复合结构形式、混凝土与EPS板材的间距和厚度,以及EPS板材的密度; (2)、在地铁的衬砌层上浇筑一层8-10cm厚的第一混凝土层,该层要求强度达到C35; (3)、在第一混凝土层上铺设一层2-3cm厚的第一EPS层,EPS层的密度要求12~15kg/m3,EPS颗粒粒径为1-2mm,用小钢钎将EPS板材固定在步骤(2)浇筑的混凝土层上; (4)、在第一EPS层上再浇注一层8-10cm厚的第二混凝土层,强度要求达到C35; (5)、重复步骤(3)、(4),形成混凝土层与EPS层的交互层; (6)、混凝土层、EPS层构成的复合基础道床养护3-5天即可进行后续道床上部道床结构层的施工。

说明书

地铁减震隔振复合道床及其施工方法

技术领域

本发明涉及一种具有减震隔振功能的地铁道床及其施工方法。

背景技术

地铁作为一种交通方式,具有以下的优势:(1)、大运量、安全、快捷、准时、方便、舒适;(2)、无空气污染,符合大城市可持续发展的原则;(3)、与城市经济和社会发展之间存在良性互动关系。但随着地铁建设的快速发展,一些负面影响相继被发现。其中最值得关注的是地铁运行诱发的振动。地铁隧道一般埋深相对较浅,地铁运行产生的振动通过轨道传递给隧道支护结构(隧道基础和衬砌或桥梁的墩台及其基础),然后再通过岩土介质向外传播,诱发建筑物的二次振动。部分地段的地铁在地面上运行,振动更加剧烈。

振动的主要来源是:(1)、地铁车辆,如车辆跳动、车轮在钢轨上的滚动、车辆侧滑等对轨道施加附加脉动冲击;(2)、车轮,如车轮不同心、轮对不平衡、车轮表面的缺陷、轴荷过重等都会增加振动的扰动;(3)、轨道系统,如钢轨非均匀支承、钢轨接缝、不同道碴道床支承、枕木下局部间隙。因此,决定震动的因素主要有:列车速度、车辆重量、钢轨类型、轨道结构(是否采用了隔振措施)、衬砌结构类型、隧道周围岩土层性质、隧道埋深等。

地铁运行中的振动除了对地面以上建筑物的产生影响之外,还会引起软土地基的沉降。地铁道床材料通常采用混凝土浇注,地铁区间的道床厚度高度通常为70-80cm厚,基础道床高度大约为35cm,通常道床采用C35的混凝土浇注,属于刚性道床,对减震隔振就没有什么效果。一般地铁工程主要采用采用浮置板式道床、弹性短轨枕式整体道床轨道、减振器扣件等措施进行减震,但这些措施难以达到好的减震隔振效果,振动衰减10-15 dB。

人们一般通过以下几种方法来减少地铁震动:(1)采用60kg/m以上的重轨,并尽量采用无缝线路。重轨具有寿命长,稳定性能和抗振性能良好的特点,无缝线路可以消除车轮对轨道接头的撞击;(2)减轻车辆的簧下质量,避免车辆与轨道产生共振,这样可降低振动强度10~15dB;(3)适当增加地铁埋深,使振动振幅随距离(深度)增加而加大衰减;采用较重的隧道结构也可降低振动幅度;(4)采用合适的道床和轨道结构型式,增加轨道的弹性,增设静刚度系数较小的橡胶垫板,振动衰减达到10~15dB。因为地铁通常采用整体道床结构,为增加轨道的弹性,钢轨扣件采用双弹性垫层设计,即在轨下和分开式扣件铁垫板下均设静刚度系数较小的橡胶垫板。虽然以上的减震措施虽然具有取得一定效果,但长期的周期振动依然引起地铁地基累计变变形的不断增大。

发明内容

为了克服现有技术的不足,本发明的目的在于提供一种地铁道床的复合结构,可减小机车振动的危害。

本发明的另一个目的是提供一种地铁道床的复合结构的施工方法。

地铁减震隔振复合道床,包括间隔设置的混凝土层和EPS层,其中混凝土层为三层或四层,EPS层是两层或三层,并且最上层以及最低层均为混凝土层。EPS板为两层时,其能量衰减40-45dB,强度下降10%左右;EPS板为三层时,其能量衰减55-65dB,强度下降15%左右。但由于复合道床位于底部强度稍降低影响不大。

基于权利要求1所述的地铁减震隔振复合道床的施工方法,其特征在于包括以下的步骤:

(1)、根据不同区段减震隔振设计要求确定地铁复合道床的复合结构形式、混凝土与EPS板材的间距和厚度,以及EPS板材的密度;

(2)、在地铁的衬砌层上浇筑一层8-10cm厚的第一混凝土层,该层要求强度达到C35。

(3)、在第一混凝土层上铺设一层2-3cm厚的第一EPS层,EPS层的密度要求12~15kg/m3,EPS颗粒粒径为1-2mm,用小钢钎将EPS板材固定在步骤(2)浇筑的混凝土层上;

(4)、在第一EPS层上再浇注一层8-10cm厚的第二混凝土层,强度要求达到C35;

(5)、重复步骤(3)、(4),形成混凝土层与EPS层的交互层;

(6)、混凝土层、EPS层构成的复合基础道床养护3-5天即可进行后续道床上部道床结构层的施工。

有益效果:本发明的地铁道床采用混凝土层与膨胀聚苯乙烯泡沫(Expanded Polystyrenes,以下简称EPS)层的交互结构,与地铁的衬砌或管片相接触,既满足强度和长期稳定要求,又有一定的弹性,起到明显的减震隔振作用,其能量衰减达40-60dB以上。EPS层的数量是2-3层,对于如医院、剧院等减震要求较高的区段,建议设置3层EPS板材,其他的一般区段设置2层EPS板材。

EPS板材的作用一是吸收地铁机车行驶产生的振动波和振动能量,二由于EPS板材和混凝土这两种材料的波阻抗差较大,因此通过复合道床基础层的透射能量很小,这样地铁振动能量传递到地铁衬砌或管片上的振动能量就较小,能量衰减达50-60dB以上,对地面和地基的振动影响也就很小,大大消弱了振动能量。这样可以有效地阻隔和减小机车震动的能量传递到地铁的衬砌结构,并由衬砌结构传到周边的岩土体中,对地表的建筑物和地铁地基产生附加震动,以致产生影响甚至危害。从而降低降地铁地基的累计变形,确保地铁地基的累计变形得到控制,减小地铁震动对周边地面的影响,确保地铁安全运营。

附图说明

图1 是本发明提供的一种地铁复合道床的结构示意图。

图2 是本发明提供的另一种地铁复合道床材料的结构示意图。

其中:1a、1b、1c、1d-混凝土层;2a、2b、2c、2d-EPS层。

具体实施方式

    以下将结合附图具体说明本发明的内容。

图1 是本发明提供的一种地铁复合道床的结构示意图。参照图1所示,地铁复合道床,包括间隔设置的混凝土层1a、1b、1c和EPS颗粒板材层2a、2b、,其中混凝土层的层数为三层,EPS颗粒板材层的层数是两层,并且最上层以及最低层均为混凝土层。

施工过程如下: 

(1)、先根据不同区段减震隔振设计要求进行室内试验,确定地铁复合道床的复合结构形式、混凝土与EPS板材的间距和厚度,以及EPS板材的密度。

(2)、在地铁的衬砌层上浇筑一层8-10cm厚的C35混凝土层,该层混凝土层表面一定要平整,同时由于厚度较小,振捣需均匀,保证满足强度要求。

(3)、在混凝土层上铺设一层2-3cm厚的EPS层,EPS层的密度12~15kg/m3,EPS颗粒粒径为1-2mm,EPS板材按设计要求进行加工,EPS板材与步骤(1)浇筑的混凝土紧密接触胶结,为防止EPS板材因浇注混凝土或振捣混凝土发生移动,需用小钢钎固定,并确保EPS板材的块与块相互紧密排列,可防止浇注混凝土或振捣产生移动影响整体强度。

(4)、再在EPS层上浇注一层8-10cm厚的C35混凝土层,振捣需均匀有序,表面平整,防止下面的EPS板材错动,保证有足够的强度和整体强度。

(5)、重复步骤(3)和(4),形成混凝土层与EPS层的交互层,构成复合的道床基础层。

(6)、工艺要求:浇筑的混凝土层薄,要求表面平整,与排放EPS板材连续施工,使混凝土-EPS板材形成一整体固结硬化,这样既满足强度要求,又能对冲击波的能量进行吸收衰减。

(7)、 混凝土-EPS板材构成的复合基础道床养护3-5天即可进行后续道床上部道床结构层的施工。

参照图2所示,对于减震要求比较严的区段,如医院、剧院等附近,建议设置3层EPS板材,一般区段设置2层EPS板材。

EPS板材铺设好后视现场情况可以连续进行下一层混凝土的浇注,也可等上一层混凝土施工后的4-5天再进行下一层混凝土的浇注和铺设EPS板材。

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1、10申请公布号CN102383343A43申请公布日20120321CN102383343ACN102383343A21申请号201110235571X22申请日20110817E01B1/00200601E01B19/0020060171申请人东南大学地址210096江苏省南京市四牌楼2号72发明人缪林昌徐政王非吴鸿军刘书斌董光辉王军黎春林潘浩宋锦虎74专利代理机构南京经纬专利商标代理有限公司32200代理人曹翠珍54发明名称地铁减震隔振复合道床及其施工方法57摘要本发明涉及一种地铁减震隔振复合道床及其施工方法,该结构包括间隔设置的混凝土层和EPS层,其中混凝土层为三层或四层,EPS层是两层。

2、或三层,并且最上层以及最低层均为混凝土层,并用小钢钎将EPS层与浇筑的混凝土层固定,混凝土层要求C35标准,EPS层的密度要求1215KG/M3,EPS颗粒粒径为12MM,本发明既满足强度和长期稳定要求,又有一定的弹性,起到明显的减震隔振作用,其能量衰减达5060DB以上。51INTCL19中华人民共和国国家知识产权局12发明专利申请权利要求书1页说明书3页附图1页CN102383359A1/1页21地铁减震隔振复合道床,包括间隔设置的混凝土层和EPS层,其中混凝土层为三层或四层,EPS层是两层或三层,并且最上层以及最低层均为混凝土层。2基于权利要求1所述的地铁减震隔振复合道床的施工方法,其特。

3、征在于包括以下的步骤(1)、根据不同区段减震隔振设计要求确定地铁复合道床的复合结构形式、混凝土与EPS板材的间距和厚度,以及EPS板材的密度;(2)、在地铁的衬砌层上浇筑一层810CM厚的第一混凝土层,该层要求强度达到C35;(3)、在第一混凝土层上铺设一层23CM厚的第一EPS层,EPS层的密度要求1215KG/M3,EPS颗粒粒径为12MM,用小钢钎将EPS板材固定在步骤(2)浇筑的混凝土层上;(4)、在第一EPS层上再浇注一层810CM厚的第二混凝土层,强度要求达到C35;(5)、重复步骤(3)、(4),形成混凝土层与EPS层的交互层;(6)、混凝土层、EPS层构成的复合基础道床养护35。

4、天即可进行后续道床上部道床结构层的施工。权利要求书CN102383343ACN102383359A1/3页3地铁减震隔振复合道床及其施工方法技术领域0001本发明涉及一种具有减震隔振功能的地铁道床及其施工方法。背景技术0002地铁作为一种交通方式,具有以下的优势(1)、大运量、安全、快捷、准时、方便、舒适;(2)、无空气污染,符合大城市可持续发展的原则;(3)、与城市经济和社会发展之间存在良性互动关系。但随着地铁建设的快速发展,一些负面影响相继被发现。其中最值得关注的是地铁运行诱发的振动。地铁隧道一般埋深相对较浅,地铁运行产生的振动通过轨道传递给隧道支护结构(隧道基础和衬砌或桥梁的墩台及其基础。

5、),然后再通过岩土介质向外传播,诱发建筑物的二次振动。部分地段的地铁在地面上运行,振动更加剧烈。0003振动的主要来源是(1)、地铁车辆,如车辆跳动、车轮在钢轨上的滚动、车辆侧滑等对轨道施加附加脉动冲击;(2)、车轮,如车轮不同心、轮对不平衡、车轮表面的缺陷、轴荷过重等都会增加振动的扰动;(3)、轨道系统,如钢轨非均匀支承、钢轨接缝、不同道碴道床支承、枕木下局部间隙。因此,决定震动的因素主要有列车速度、车辆重量、钢轨类型、轨道结构(是否采用了隔振措施)、衬砌结构类型、隧道周围岩土层性质、隧道埋深等。0004地铁运行中的振动除了对地面以上建筑物的产生影响之外,还会引起软土地基的沉降。地铁道床材料。

6、通常采用混凝土浇注,地铁区间的道床厚度高度通常为7080CM厚,基础道床高度大约为35CM,通常道床采用C35的混凝土浇注,属于刚性道床,对减震隔振就没有什么效果。一般地铁工程主要采用采用浮置板式道床、弹性短轨枕式整体道床轨道、减振器扣件等措施进行减震,但这些措施难以达到好的减震隔振效果,振动衰减1015DB。0005人们一般通过以下几种方法来减少地铁震动(1)采用60KG/M以上的重轨,并尽量采用无缝线路。重轨具有寿命长,稳定性能和抗振性能良好的特点,无缝线路可以消除车轮对轨道接头的撞击;(2)减轻车辆的簧下质量,避免车辆与轨道产生共振,这样可降低振动强度1015DB;(3)适当增加地铁埋深。

7、,使振动振幅随距离深度增加而加大衰减;采用较重的隧道结构也可降低振动幅度;(4)采用合适的道床和轨道结构型式,增加轨道的弹性,增设静刚度系数较小的橡胶垫板,振动衰减达到1015DB。因为地铁通常采用整体道床结构,为增加轨道的弹性,钢轨扣件采用双弹性垫层设计,即在轨下和分开式扣件铁垫板下均设静刚度系数较小的橡胶垫板。虽然以上的减震措施虽然具有取得一定效果,但长期的周期振动依然引起地铁地基累计变变形的不断增大。发明内容0006为了克服现有技术的不足,本发明的目的在于提供一种地铁道床的复合结构,可减小机车振动的危害。0007本发明的另一个目的是提供一种地铁道床的复合结构的施工方法。0008地铁减震隔。

8、振复合道床,包括间隔设置的混凝土层和EPS层,其中混凝土层为三层或四层,EPS层是两层或三层,并且最上层以及最低层均为混凝土层。EPS板为两层时,其说明书CN102383343ACN102383359A2/3页4能量衰减4045DB,强度下降10左右;EPS板为三层时,其能量衰减5565DB,强度下降15左右。但由于复合道床位于底部强度稍降低影响不大。0009基于权利要求1所述的地铁减震隔振复合道床的施工方法,其特征在于包括以下的步骤(1)、根据不同区段减震隔振设计要求确定地铁复合道床的复合结构形式、混凝土与EPS板材的间距和厚度,以及EPS板材的密度;(2)、在地铁的衬砌层上浇筑一层810C。

9、M厚的第一混凝土层,该层要求强度达到C35。0010(3)、在第一混凝土层上铺设一层23CM厚的第一EPS层,EPS层的密度要求1215KG/M3,EPS颗粒粒径为12MM,用小钢钎将EPS板材固定在步骤(2)浇筑的混凝土层上;(4)、在第一EPS层上再浇注一层810CM厚的第二混凝土层,强度要求达到C35;(5)、重复步骤(3)、(4),形成混凝土层与EPS层的交互层;(6)、混凝土层、EPS层构成的复合基础道床养护35天即可进行后续道床上部道床结构层的施工。0011有益效果本发明的地铁道床采用混凝土层与膨胀聚苯乙烯泡沫(EXPANDEDPOLYSTYRENES,以下简称EPS)层的交互结构。

10、,与地铁的衬砌或管片相接触,既满足强度和长期稳定要求,又有一定的弹性,起到明显的减震隔振作用,其能量衰减达4060DB以上。EPS层的数量是23层,对于如医院、剧院等减震要求较高的区段,建议设置3层EPS板材,其他的一般区段设置2层EPS板材。0012EPS板材的作用一是吸收地铁机车行驶产生的振动波和振动能量,二由于EPS板材和混凝土这两种材料的波阻抗差较大,因此通过复合道床基础层的透射能量很小,这样地铁振动能量传递到地铁衬砌或管片上的振动能量就较小,能量衰减达5060DB以上,对地面和地基的振动影响也就很小,大大消弱了振动能量。这样可以有效地阻隔和减小机车震动的能量传递到地铁的衬砌结构,并由。

11、衬砌结构传到周边的岩土体中,对地表的建筑物和地铁地基产生附加震动,以致产生影响甚至危害。从而降低降地铁地基的累计变形,确保地铁地基的累计变形得到控制,减小地铁震动对周边地面的影响,确保地铁安全运营。附图说明0013图1是本发明提供的一种地铁复合道床的结构示意图。0014图2是本发明提供的另一种地铁复合道床材料的结构示意图。0015其中1A、1B、1C、1D混凝土层;2A、2B、2C、2DEPS层。具体实施方式0016以下将结合附图具体说明本发明的内容。0017图1是本发明提供的一种地铁复合道床的结构示意图。参照图1所示,地铁复合道床,包括间隔设置的混凝土层1A、1B、1C和EPS颗粒板材层2A。

12、、2B、,其中混凝土层的层数为三层,EPS颗粒板材层的层数是两层,并且最上层以及最低层均为混凝土层。0018施工过程如下(1)、先根据不同区段减震隔振设计要求进行室内试验,确定地铁复合道床的复合结构形式、混凝土与EPS板材的间距和厚度,以及EPS板材的密度。说明书CN102383343ACN102383359A3/3页50019(2)、在地铁的衬砌层上浇筑一层810CM厚的C35混凝土层,该层混凝土层表面一定要平整,同时由于厚度较小,振捣需均匀,保证满足强度要求。0020(3)、在混凝土层上铺设一层23CM厚的EPS层,EPS层的密度1215KG/M3,EPS颗粒粒径为12MM,EPS板材按设。

13、计要求进行加工,EPS板材与步骤(1)浇筑的混凝土紧密接触胶结,为防止EPS板材因浇注混凝土或振捣混凝土发生移动,需用小钢钎固定,并确保EPS板材的块与块相互紧密排列,可防止浇注混凝土或振捣产生移动影响整体强度。0021(4)、再在EPS层上浇注一层810CM厚的C35混凝土层,振捣需均匀有序,表面平整,防止下面的EPS板材错动,保证有足够的强度和整体强度。0022(5)、重复步骤3和4,形成混凝土层与EPS层的交互层,构成复合的道床基础层。0023(6)、工艺要求浇筑的混凝土层薄,要求表面平整,与排放EPS板材连续施工,使混凝土EPS板材形成一整体固结硬化,这样既满足强度要求,又能对冲击波的能量进行吸收衰减。0024(7)、混凝土EPS板材构成的复合基础道床养护35天即可进行后续道床上部道床结构层的施工。0025参照图2所示,对于减震要求比较严的区段,如医院、剧院等附近,建议设置3层EPS板材,一般区段设置2层EPS板材。0026EPS板材铺设好后视现场情况可以连续进行下一层混凝土的浇注,也可等上一层混凝土施工后的45天再进行下一层混凝土的浇注和铺设EPS板材。说明书CN102383343ACN102383359A1/1页6图1图2说明书附图CN102383343A。

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