一种轨道交通地下工程减振方法及结构技术

一种轨道交通隧道减振方法及结构，它是将不同胶种或者其他具有减振性能的化学材料制成不同的厚度、具有不同减振弹性刚度的减振垫层，将这种减振垫层包裹或者采用在减振垫层表面设置凸柱或/和设有半圆坑与盾构管片或车站和区间隧道结构混凝土浇筑在一起的方式附着在轨道交通地下混凝土结构外表面形成质量弹簧减振体系，这种减振体系的减振弹性刚度根据需要通过设计确定。本发明专利技术的有益效果是：这种减振方法结构简单，非常容易实现，大大减少了工序。特别是目前轨道交通地下区间基本是盾构结构，将减振垫层与盾构管片在工厂中一体化预制，提高了精度，特别利于保证质量。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及城市轨道交通
，是一种轨道交通地下工程减振方法及结构。
技术介绍
目前，随着现代工业的迅速发展和城市规模的不断扩大，轨道交通以其运量大、速度快、安全可靠、对环境污染小、不占用地面道路等优点，成为缓解城市交通拥挤和减少污染的一种最有效手段的手段之一。但是轨道交通系统在行使过程中由于车轮与钢轨的撞击，产生冲击波和噪声。冲击波将在轨道、隧道、土层和地面建筑物内传播，产生相应的振动，对周围环境造成很不利影响。为了消除城市轨道交通所引发的振动、噪声，减振降噪技术已在近年的城市轨道建设中有所应用，城市轨道交通减振轨道结构包括减振扣件、弹性轨枕、支承块、梯形轨枕、浮置板等多种形式。以上轨道形式减振性能的实现都是通过在轨道部件位置设置减振机构，如弹性轨枕(分短枕和长枕)就是在枕下铺设减振垫层实现减振功能。区别主要在于减振机构设置位置、性能参数等方面不同，从而产生不同的减振效果。城市轨道交通中的减振主要分三级，分别为中等减振(减振效果一般小于5dB)，高等减振(减振效果一般为5～10dB)及特殊减振(减振效果10dB以上)。各级减振措施的优缺点分析如下。(1)中等减振措施目前中等减振地段经常采用的措施主要有压缩型减振扣件、剪切型减振扣件、弹性短轨枕、弹性长轨枕等。压缩型减振扣件采用分离式结构，由轨下橡胶垫板、上铁垫板、中间橡胶垫板、下铁垫板和自锁机构等组成，利用两层橡胶垫板的压缩变形实现减振，橡胶垫板与铁件分离，可实现单独更换。拆装需要专用工具。动静刚度比不大于1.3。扣件的节点静刚度为9-14kN/mm，钢轨水平调整量为30mm，轨距调整量为+8mm、-12mm。这种扣件已在国内上海、成都等城市的地铁工程中应用。剪切型轨道减振器扣件为弹性无挡肩分开式，承轨板、底座与橡胶圈硫化为一整体，充分利用了橡胶的剪切变形，动弹性好。扣压件、轨距垫、轨下橡胶垫板及与轨枕的联结方式同DTⅥ2型扣件。其结构采用“双刚度”设计，动静刚度比不大于1.2。扣件的节点静刚度为约15kN/mm，钢轨水平调整量为30mm，轨距调整量为+8mm、-12mm。此类扣件已应用于北京、南京、西安等城市地铁广泛采用，具有丰富的运营经验。最近几年在一些使用该减振设备的地铁曲线地段发现钢轨异常磨耗比较严重，究其原因主要是轨道减振器扣件刚度偏低，导致轮轨在某些频段产生共振引起。弹性短轨枕即在短轨枕外包一个橡胶套，橡胶套内短轨枕下设一层微孔橡胶垫板。这种结构的轨道垂直弹性由轨下、铁垫板下、轨枕下三层橡胶垫板共同提供，提高了轨道结构的弹性。弹性短轨枕的优点是属于枕下减振类型，轨枕能提供一定的参振质量，扣件类型可与一般地段统一，造价及减振性能与轨道减振器扣件基本相当。二十世纪70年代初，北京地铁二号线在东四十条站铺设了弹性短轨枕整体道床，铺设及运营使用30年来，状态良好，天津滨海线、天津地铁1号线、深圳地铁4号线等也采用了这种减振轨道结构。弹性长轨枕在传统弹性短轨枕的基础上进行设计，为尽量降低长轨枕的弯矩并减少弹性隔离层的尺寸，枕下弹性垫层不通长设置，而仅在左右股钢轨的下方分别设置刚度较低的三元乙丙橡胶微孔发泡弹性垫层，且尽量使弹性垫层关于钢轨中心线对称。这样通过弹性套靴将弹性垫层及长轨枕与道床隔离，使弹性长轨枕在列车通过时在垂直方向能被自由压缩一定的行程，从而实现减振；在水平纵向及横向基本无弹性，以确保其水平方向的稳定性。弹性长轨枕的造价与弹性短轨枕基本持平，其优点在于左右股钢轨固定在同一根长轨枕上，轨道结构的稳定性可得到有效保障，对施工安装的技术要求不像弹性短轨枕那么苛刻；其主要缺点是橡胶套靴维修更换困难。(2)高等减振措施高等减振措施目前主要有4种：先锋扣件、梯形轨枕、减振道床垫浮置板道床和中量级钢弹簧浮置板道床。先锋扣件是英国Pandrol公司开发的一种新型减振轨道结构形式，通过采用弹性楔形支承块支承在钢轨轨头下侧，从而使钢轨轨底离开道床面，而楔形支承块则由固定在轨下基础的侧板托架支承定位。轨道系统的每个扣件节点由一个铸铁底座、两个铸铁侧板托架、两个铸铁楔形固定件、两个橡胶楔形钢轨支撑块、一个轨下安全支承橡胶垫和两个弹簧夹片组成。正常情况下，安全支承橡胶垫不与钢轨接触，这样可以有效限制荷载引起的过量变形。广州地铁4号线、北京地铁5号线均铺设了这种扣件。先锋扣件安装维修方便，但因钢轨动态下沉量大，钢轨振动大，带来车内噪声、钢轨磨耗、动弯应力较大等一系列问题；此外，先锋扣件为全套进口，在供货及维修备品备件方面的可靠性有待提高。运营期间若先锋扣件铺设地段钢轨发生断轨，对抢修也有一定影响。弹性支撑的梯形轨枕轨道是将预制的梯形轨枕与底座间的缓冲减振垫层结合来达到减振目的。梯形轨枕轨道由PC制的纵梁和钢管制的横向联接杆构成，从而消除了枕中负弯矩，进而可以取消横向预应力，而以钢管代替，大大地简化了轨道结构。梯形轨枕和钢轨形成了复合轨道，可以改善车辆的动力学特性。轨枕弹性支墩，使其浮于混凝土整体道床之上，实现了轻量级的质量——弹簧系统，从而提高了减振降噪的性能。北京、上海、广州、南京地铁均采用了梯形轨枕。梯形轨枕轨道的缺点是曲线地段通过扣件调整实现“以直代曲”以及通过泡沫塑料形成与道床混凝土之间的隔离，对施工质量的依赖性较高，若铺设不好，容易形成原始不平顺，影响行车平稳性。隔离式减振垫浮置板结构在混凝土道床与隧道之间铺设一层特制的橡胶垫，将大部分轮轨振动加以隔离和吸收，该系统属于质量弹簧系统，造价比普通道床增加约700万元/单线公里。此种结构最早是在德国高速铁路中铺设，我国最早在高雄捷运、香港地铁也有大量成功的应用。目前在深圳、北京、杭州等城市的地铁已逐步推广应用。该种结构的缺点主要是道床下的橡胶垫层长期受紫外线、臭氧老化损坏后不容易发现和更换，另外隧道中的渗漏水极易流入垫层下，排水困难。中量级钢弹簧浮置板的外形及构造均与国内大量采用的重量级浮置板一样，区别仅在于重量级浮置板的隔振器采用的是液体阻尼，而中量级浮置板的隔振器采用的是固体阻尼。此种结构目前在北京、上海等城市地铁有应用，比普通道床增加约约1000万元/单线公里。其缺点是造价高，施工难度大。(3)特殊减振措施特殊减振地段推荐采用钢弹簧浮置板道床。这种道床结构将轨道固定在钢筋混凝土质量平台上，平台再放在由柔性弹簧组成的隔振器上。质量平台可提供足够的惯性质量来抵消车辆产生的动荷载，只有静本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种轨道交通地下结构减振方法，其特征在于：对于明挖结构，包括车站和区间隧道结构，根据城市轨道交通环境振动评估报告所预测的振动情况，以及环境敏感点的具体情况，通过振动分析确定车站和区间隧道混凝土结构与岩土之间的橡胶减振垫层的各种尺寸和减振参数，主要是橡胶减振垫层的厚度和弹性刚度值，这种减振方法对于明挖结构可以在车站和区间隧道结构的四周全包裹或者在车站和区间隧道结构的底部设置橡胶减振垫层。

【技术特征摘要】
1.一种轨道交通地下结构减振方法，其特征在于：对于明挖结构，包括
车站和区间隧道结构，根据城市轨道交通环境振动评估报告所预测的振动情
况，以及环境敏感点的具体情况，通过振动分析确定车站和区间隧道混凝土结
构与岩土之间的橡胶减振垫层的各种尺寸和减振参数，主要是橡胶减振垫层的
厚度和弹性刚度值，这种减振方法对于明挖结构可以在车站和区间隧道结构的
四周全包裹或者在车站和区间隧道结构的底部设置橡胶减振垫层。
2.根据权利要求1所述的轨道交通隧道减振方法的结构，其特征在于：
在车站和区间隧道混凝土主体结构的外表面设置有橡胶减振垫层。
3.根据权利要求3所述的轨道交通隧道减振结构，其特征在于：所述的
橡胶减振垫层的内表面设有凸柱或/和设有半圆坑。
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【专利技术属性】
技术研发人员：吴建忠，杨秀仁，陈鹏，
申请(专利权)人：北京城建设计发展集团股份有限公司，
类型：发明
国别省市：北京;11