專利名稱：地鐵減震隔振復(fù)合道床及其施工方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種具有減震隔振功能的地鐵道床及其施工方法。
背景技術(shù)：
地鐵作為一種交通方式，具有以下的優(yōu)勢(1)、大運量、安全、快捷、準(zhǔn)時、方便、舒適；(2)、無空氣污染，符合大城市可持續(xù)發(fā)展的原則；(3)、與城市經(jīng)濟(jì)和社會發(fā)展之間存在良性互動關(guān)系。但隨著地鐵建設(shè)的快速發(fā)展，一些負(fù)面影響相繼被發(fā)現(xiàn)。其中最值得關(guān)注的是地鐵運行誘發(fā)的振動。地鐵隧道一般埋深相對較淺，地鐵運行產(chǎn)生的振動通過軌道傳遞給隧道支護(hù)結(jié)構(gòu)(隧道基礎(chǔ)和襯砌或橋梁的墩臺及其基礎(chǔ))，然后再通過巖土介質(zhì)向外傳播，誘發(fā)建筑物的二次振動。部分地段的地鐵在地面上運行，振動更加劇烈。振動的主要來源是(1)、地鐵車輛，如車輛跳動、車輪在鋼軌上的滾動、車輛側(cè)滑等對軌道施加附加脈動沖擊；(2)、車輪，如車輪不同心、輪對不平衡、車輪表面的缺陷、軸荷過重等都會增加振動的擾動；(3)、軌道系統(tǒng)，如鋼軌非均勻支承、鋼軌接縫、不同道碴道床支承、枕木下局部間隙。因此，決定震動的因素主要有列車速度、車輛重量、鋼軌類型、軌道結(jié)構(gòu)(是否采用了隔振措施)、襯砌結(jié)構(gòu)類型、隧道周圍巖土層性質(zhì)、隧道埋深等。地鐵運行中的振動除了對地面以上建筑物的產(chǎn)生影響之外，還會引起軟土地基的沉降。地鐵道床材料通常采用混凝土澆注，地鐵區(qū)間的道床厚度高度通常為70-80cm厚，基礎(chǔ)道床高度大約為35cm，通常道床采用C35的混凝土澆注，屬于剛性道床，對減震隔振就沒有什么效果。一般地鐵工程主要采用采用浮置板式道床、彈性短軌枕式整體道床軌道、減振器扣件等措施進(jìn)行減震，但這些措施難以達(dá)到好的減震隔振效果，振動衰減10-15 dB。人們一般通過以下幾種方法來減少地鐵震動(1)采用60kg/m以上的重軌，并盡量采用無縫線路。重軌具有壽命長，穩(wěn)定性能和抗振性能良好的特點，無縫線路可以消除車輪對軌道接頭的撞擊；(2)減輕車輛的簧下質(zhì)量，避免車輛與軌道產(chǎn)生共振，這樣可降低振動強度10 15dB ； (3)適當(dāng)增加地鐵埋深，使振動振幅隨距離(深度)增加而加大衰減；采用較重的隧道結(jié)構(gòu)也可降低振動幅度；(4)采用合適的道床和軌道結(jié)構(gòu)型式，增加軌道的彈性，增設(shè)靜剛度系數(shù)較小的橡膠墊板，振動衰減達(dá)到10 15dB。因為地鐵通常采用整體道床結(jié)構(gòu)，為增加軌道的彈性，鋼軌扣件采用雙彈性墊層設(shè)計，即在軌下和分開式扣件鐵墊板下均設(shè)靜剛度系數(shù)較小的橡膠墊板。雖然以上的減震措施雖然具有取得一定效果，但長期的周期振動依然引起地鐵地基累計變變形的不斷增大。

發(fā)明內(nèi)容
為了克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明的目的在于提供一種地鐵道床的復(fù)合結(jié)構(gòu)，可減小機車振動的危害。本發(fā)明的另一個目的是提供一種地鐵道床的復(fù)合結(jié)構(gòu)的施工方法。地鐵減震隔振復(fù)合道床，包括間隔設(shè)置的混凝土層和EPS層，其中混凝土層為三層或四層，EPS層是兩層或三層，并且最上層以及最低層均為混凝土層。EPS板為兩層時，其
3能量衰減40-45dB，強度下降10%左右；EPS板為三層時，其能量衰減55-65dB，強度下降15%左右。但由于復(fù)合道床位于底部強度稍降低影響不大。基于權(quán)利要求1所述的地鐵減震隔振復(fù)合道床的施工方法，其特征在于包括以下的步驟
(1)、根據(jù)不同區(qū)段減震隔振設(shè)計要求確定地鐵復(fù)合道床的復(fù)合結(jié)構(gòu)形式、混凝土與EPS板材的間距和厚度，以及EPS板材的密度；
(2)、在地鐵的襯砌層上澆筑一層8-lOcm厚的第一混凝土層，該層要求強度達(dá)到C35。(3)、在第一混凝土層上鋪設(shè)一層2-3cm厚的第一 EPS層，EPS層的密度要求12 15kg/m3，EPS顆粒粒徑為l_2mm，用小鋼釬將EPS板材固定在步驟(2)澆筑的混凝土層上；
(4)、在第一EPS層上再澆注一層8-lOcm厚的第二混凝土層，強度要求達(dá)到C35 ；
(5)、重復(fù)步驟(3)、(4)，形成混凝土層與EPS層的交互層；
(6)、混凝土層、EPS層構(gòu)成的復(fù)合基礎(chǔ)道床養(yǎng)護(hù)3-5天即可進(jìn)行后續(xù)道床上部道床結(jié)構(gòu)層的施工。有益效果本發(fā)明的地鐵道床采用混凝土層與膨脹聚苯乙烯泡沫(ExpandedPolystyrenes,以下簡稱EPS)層的交互結(jié)構(gòu)，與地鐵的襯砌或管片相接觸，既滿足強度和長期穩(wěn)定要求，又有一定的彈性，起到明顯的減震隔振作用，其能量衰減達(dá)40-60dB以上。EPS層的數(shù)量是2-3層，對于如醫(yī)院、劇院等減震要求較高的區(qū)段，建議設(shè)置3層EPS板材，其他的一般區(qū)段設(shè)置2層EPS板材。EPS板材的作用一是吸收地鐵機車行駛產(chǎn)生的振動波和振動能量，二由于EPS板材和混凝土這兩種材料的波阻抗差較大，因此通過復(fù)合道床基礎(chǔ)層的透射能量很小，這樣地鐵振動能量傳遞到地鐵襯砌或管片上的振動能量就較小，能量衰減達(dá)50-60dB以上，對地面和地基的振動影響也就很小，大大消弱了振動能量。這樣可以有效地阻隔和減小機車震動的能量傳遞到地鐵的襯砌結(jié)構(gòu)，并由襯砌結(jié)構(gòu)傳到周邊的巖土體中，對地表的建筑物和地鐵地基產(chǎn)生附加震動，以致產(chǎn)生影響甚至危害。從而降低降地鐵地基的累計變形，確保地鐵地基的累計變形得到控制，減小地鐵震動對周邊地面的影響，確保地鐵安全運營。


圖1是本發(fā)明提供的一種地鐵復(fù)合道床的結(jié)構(gòu)示意圖。圖2是本發(fā)明提供的另一種地鐵復(fù)合道床材料的結(jié)構(gòu)示意圖。其中l(wèi)a、lb、lc、ld-混凝土層；2a、2b、2c、2d_EPS層。
具體實施例方式以下將結(jié)合附圖具體說明本發(fā)明的內(nèi)容。圖1是本發(fā)明提供的一種地鐵復(fù)合道床的結(jié)構(gòu)示意圖。參照圖1所示，地鐵復(fù)合道床，包括間隔設(shè)置的混凝土層la、lb、Ic和EPS顆粒板材層h、2b、，其中混凝土層的層數(shù)為三層，EPS顆粒板材層的層數(shù)是兩層，并且最上層以及最低層均為混凝土層。施工過程如下
(1)、先根據(jù)不同區(qū)段減震隔振設(shè)計要求進(jìn)行室內(nèi)試驗，確定地鐵復(fù)合道床的復(fù)合結(jié)構(gòu)形式、混凝土與EPS板材的間距和厚度，以及EPS板材的密度。
(2)、在地鐵的襯砌層上澆筑一層8-lOcm厚的C35混凝土層，該層混凝土層表面一定要平整，同時由于厚度較小，振搗需均勻，保證滿足強度要求。(3)、在混凝土層上鋪設(shè)一層2-3cm厚的EPS層，EPS層的密度12 15kg/m3，EPS 顆粒粒徑為l_2mm，EPS板材按設(shè)計要求進(jìn)行加工，EPS板材與步驟(1)澆筑的混凝土緊密接觸膠結(jié)，為防止EPS板材因澆注混凝土或振搗混凝土發(fā)生移動，需用小鋼釬固定，并確保 EPS板材的塊與塊相互緊密排列，可防止?jié)沧⒒炷粱蛘駬v產(chǎn)生移動影響整體強度。(4)、再在EPS層上澆注一層8-lOcm厚的C35混凝土層，振搗需均勻有序，表面平整，防止下面的EPS板材錯動，保證有足夠的強度和整體強度。(5)、重復(fù)步驟C3)和G)，形成混凝土層與EPS層的交互層，構(gòu)成復(fù)合的道床基礎(chǔ)層。(6)、工藝要求澆筑的混凝土層薄，要求表面平整，與排放EPS板材連續(xù)施工，使混凝土 -EPS板材形成一整體固結(jié)硬化，這樣既滿足強度要求，又能對沖擊波的能量進(jìn)行吸收衰減。(7)、混凝土 -EPS板材構(gòu)成的復(fù)合基礎(chǔ)道床養(yǎng)護(hù)3-5天即可進(jìn)行后續(xù)道床上部道床結(jié)構(gòu)層的施工。參照圖2所示，對于減震要求比較嚴(yán)的區(qū)段，如醫(yī)院、劇院等附近，建議設(shè)置3層 EPS板材，一般區(qū)段設(shè)置2層EPS板材。EPS板材鋪設(shè)好后視現(xiàn)場情況可以連續(xù)進(jìn)行下一層混凝土的澆注，也可等上一層混凝土施工后的4-5天再進(jìn)行下一層混凝土的澆注和鋪設(shè)EPS板材。
權(quán)利要求
1.地鐵減震隔振復(fù)合道床，包括間隔設(shè)置的混凝土層和EPS層，其中混凝土層為三層或四層，EPS層是兩層或三層，并且最上層以及最低層均為混凝土層。
2.基于權(quán)利要求1所述的地鐵減震隔振復(fù)合道床的施工方法，其特征在于包括以下的步驟(1)、根據(jù)不同區(qū)段減震隔振設(shè)計要求確定地鐵復(fù)合道床的復(fù)合結(jié)構(gòu)形式、混凝土與EPS板材的間距和厚度，以及EPS板材的密度；(2)、在地鐵的襯砌層上澆筑一層8-lOcm厚的第一混凝土層，該層要求強度達(dá)到C35；(3)、在第一混凝土層上鋪設(shè)一層2-3cm厚的第一EPS層，EPS層的密度要求12 15kg/m3，EPS顆粒粒徑為l_2mm，用小鋼釬將EPS板材固定在步驟(2)澆筑的混凝土層上；(4)、在第一EPS層上再澆注一層8-lOcm厚的第二混凝土層，強度要求達(dá)到C35 ；(5)、重復(fù)步驟(3)、(4)，形成混凝土層與EPS層的交互層；(6)、混凝土層、EPS層構(gòu)成的復(fù)合基礎(chǔ)道床養(yǎng)護(hù)3-5天即可進(jìn)行后續(xù)道床上部道床結(jié)構(gòu)層的施工。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種地鐵減震隔振復(fù)合道床及其施工方法，該結(jié)構(gòu)包括間隔設(shè)置的混凝土層和EPS層，其中混凝土層為三層或四層，EPS層是兩層或三層，并且最上層以及最低層均為混凝土層，并用小鋼釬將EPS層與澆筑的混凝土層固定，混凝土層要求C35標(biāo)準(zhǔn)，EPS層的密度要求12～15kg/m3，EPS顆粒粒徑為1-2mm，本發(fā)明既滿足強度和長期穩(wěn)定要求，又有一定的彈性，起到明顯的減震隔振作用，其能量衰減達(dá)50-60dB以上。
文檔編號E01B19/00GK102383343SQ20111023557
公開日2012年3月21日 申請日期2011年8月17日 優(yōu)先權(quán)日2011年8月17日
發(fā)明者劉書斌, 吳鴻軍, 宋錦虎, 徐政, 潘浩, 王軍, 王非, 繆林昌, 董光輝, 黎春林 申請人:東南大學(xué)