CN112081603B - 一种减振防噪的地铁隧道***及施工方法 - Google Patents
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Abstract
本公开涉及一种减振防噪的地铁隧道***及施工方法，包括隧道砌衬，隧道砌衬中设有多个贯穿自身侧壁的减振孔，减振孔中设有多孔隙的Duxseal材料，减振孔靠近隧道砌衬外壁的一端封堵，减振孔用于吸收并衰减隧道砌衬侧壁及内腔的中低频振动，Duxseal材料用于吸收并衰减隧道砌衬侧壁及内腔的高频振动。隧道砌衬的下方土层中沿隧道前进方向依次布设有多排隔振管，每排隔振管竖向布置且与隧道的前进方向垂直，隔振管中填充有橡胶颗粒，相邻橡胶颗粒之间具有间隙，能够实现从隧道砌衬传播入土层振动的二次衰减。本发明通过两次多孔结构及高频减振材料的配合提高了减振效果，减少了中低频振动对周围建筑物的影响，也衰减了隧道中的高频噪音。
Description
技术领域
本公开属于隧道施工技术领域，具体涉及一种减振防噪的地铁隧道***及施工方法。
背景技术
地铁交通具有低能耗、少污染、安全、舒适等功能，在解决城市交通拥堵和保护环境问题中具有举足轻重的地位。但人们对于地铁交通带来的振动和噪音问题的反映越来越强烈。这主要原因是因为地铁线路经过城市的人流周密区、建筑物林立的闹市区、风景区等，有少部分地铁线路还会经过居民区、古代建筑群等，当地铁列车运行时，建筑群、居民和车厢内的人就会受到列车运行所引起的地基或者地表的振动和噪声的影响。
发明人了解到，地铁列车运行时所产生振动波不仅仅会对列车本身造成影响，还会沿着路基传递到地铁隧道上，引起地铁隧道的强烈振动，以往的地铁隧道多用混凝土进行加固支护，而振动波碰到混凝土时会产生折射现象，不能有效的减少振动或传播振动，这样对于地铁隧道的损坏是非常严重的，且对于列车中的人和地面上的人、建筑会产生二次振动效果。普通分贝的声波传播到隧道后会在混凝土表面引起多次反射，且分贝会相应的增大，进而引发声音污染等问题。
同时，地铁振动产生长期的蝴蝶效应对振动敏感的高精尖领域也足以酿成灾难性的风暴。近年来，国内外针对地铁的隔振降噪研究多集中于高频波的隔振设计，对中低频波的研究较为有限，效果较差。然而，在地铁激荡起的振动中，对精密仪器干扰最严重的是低频振动，这种振动波长较长，不易在土层中衰减，因此考虑通过控制振动传播途径来降低地铁运行产生的振动影响。
目前通过控制振动传播途径来实现对地铁减振降噪的方法主要有：添加隔振材料、铺设橡胶道碴垫和使用屏障隔振。在钢轨和轨枕之间添加隔振材料主要有橡胶隔振垫板和浮置板隔振***，橡胶隔振垫板构造简单，施工方便但是其隔振效果较小，浮置板隔振***减振效果好但造价过高；铺设橡胶道碴垫可以降低轨道壁振动，但其会使钢轨变形增大，增加后期养护维修费用；屏障隔振常采用空沟、填充沟、排桩等方式,它可以切断振动波的传播,取得理想的隔振效果，但其施工复杂，造价过高。
发明内容
本公开的目的在于提供一种减振防噪的地铁隧道***及施工方法，能够至少解决上述技术问题之一。
为实现上述目的，本公开的第一方面提供一种减振防噪的地铁隧道***，包括隧道砌衬，隧道砌衬中设有多个贯穿自身侧壁的减振孔，减振孔中设有多孔隙的Duxseal材料，减振孔靠近隧道砌衬外壁的一端封堵，减振孔用于吸收并衰减隧道砌衬侧壁及内腔的中低频振动，Duxseal材料用于吸收并衰减隧道砌衬侧壁及内腔的高频振动。
所述隧道砌衬的下方土层中沿隧道前进方向依次布设有多排隔振管，每排隔振管竖向布置且与隧道的前进方向垂直，隔振管中填充有橡胶颗粒，相邻橡胶颗粒之间具有间隙。
本公开的第二方面提供一种减振防噪的地铁隧道***的施工方法，包括以下步骤：
盾构推进形成隧道后，进行底部衬砌以下地基土体的开挖，宽度约为10-12m，开挖至底部衬砌以下1-2m处；
沿隧道的前进方向，等间距埋设多排隔振管；
将橡胶颗粒填充入隔振管；
回填被开挖的底部砌衬，夯实至设计标高；
沿掘进方向铺设隧道砌衬；
在隧道砌衬的侧壁中预留减振孔；
在减振孔中安装Duxseal材料，Duxseal材料远离隧道砌衬外壁面的一端与隧道砌衬密封设置。
以上一个或多个技术方案的有益效果：
本公开采用在隧道砌衬的侧壁开设减振孔，在减振孔中安装多孔隙Duxseal材料的方式，能够利用减振孔吸收沿空气传播至隧道砌衬内壁面的声波振动，进而利用减振孔来衰减空气中的中低频振动波；同时从列车下方轨枕处经固体传播至隧道砌衬侧壁的中低频振动也能被减振孔吸收并衰减。同理，减振孔中的Duxseal材料能够完成沿空气及固体传播的中高频振动的吸收与衰减。相对于直接在隧道衬砌内壁铺设橡胶材料的方式来说，便于实现中低频的减振，且不阻碍隧道砌衬中其他部件的安装。
可以理解的是，本公开中减振孔设置为多个，即使空气中的声波振动有可能不直接传入减振孔中，但多次反射后也会增加进入减振孔的概率，提高减振的效率。
在本公开中，采用在隧道砌衬下方设置隔振管，隔振管中设置橡胶颗粒的方式，能够实现从隧道砌衬传播入土层振动的二次衰减；两次多孔结构及高频减振材料的配合提高了减振效果，减少了低频振动对周围建筑物的影响，以及隧道中的高频噪音。
附图说明
构成本申请一部分的说明书附图用来提供对本申请的进一步理解，本申请的示意性实施例及其说明用于解释本申请，并不构成对本申请的限定。
图1是本公开实施例1中隧道砌衬及减振孔等部分结构沿垂直于隧道前进方向的截面示意图；
图2是本公开实施例1中整体结构示意图；
图3是本公开实施例1中隧道砌衬及减振孔等部分机构沿平行于隧道前进方向的截面示意图；
图4为本公开实施例1中刚性膜管的结构示意图。
其中，1、Duxseal材料；2、外混凝土管层；3、防水层；4、内混凝土管层；5、减振孔；6、内腔；7、隔振管；8、隧道砌衬；9、列车；11、底座；12、固定螺钉；13、刚性膜管；14、锚杆。
具体实施方式
应该指出，以下详细说明都是例示性的，旨在对本申请提供进一步的说明。除非另有指明，本文使用的所有技术和科学术语具有与本申请所属技术领域的普通技术人员通常理解的相同含义。
需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本申请的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。
实施例1
如图1-图4所示，本实施例提供一种减振防噪的地铁隧道***，包括隧道砌衬8，隧道砌衬8中设有多个贯穿自身侧壁的减振孔5，减振孔5中设有多孔隙的Duxseal材料1，减振孔5靠近隧道砌衬8外壁的一端封堵，减振孔5用于吸收并衰减隧道砌衬8侧壁及内腔的中低频振动，Duxseal材料1用于吸收并衰减隧道砌衬8侧壁及内腔的高频振动。
在本实施例中，隧道砌衬8包括同轴且相互嵌套的外混凝土管层2和内混凝土管层4，外混凝土管层2与内混凝土管层4之间的间隙填充有防水层3，减振孔5依次贯穿外混凝土管层2、防水层3和内混凝土管层4，减振孔5的轴线沿隧道砌衬8的直径方向布置。
具体的，所述外混凝土管层2为预制混凝土结构，内混凝土管层4为现浇混凝土结构，外混凝土管层2中预留多个减振孔5，减振孔5中插接有所述Duxseal材料1的一端。
在本实施例中，在减震孔中设置刚性膜管13，刚性膜管13的内腔中填充有所述Duxseal材料，Duxseal材料为多孔隙材质，刚性膜管13固定设置于减振孔5中，刚性膜管13远离隧道砌衬8内腔的一端固定有底座11，底座11的外壁与减振孔5的内壁之间密封。
所述减振孔5沿外混凝土管层2的外圆面均布设置，减振孔5包括贯穿外混凝土管层2的沉头孔，底座11***沉头孔中直径较大的一端，刚性膜管13贯穿沉头孔中直径较小的一端，并伸入内混凝土管层4中。所述刚性膜管靠近隧道砌衬内腔的一端设有开口，开口连通隧道砌衬的内腔。
所述底座11中设有贯穿自身的螺钉孔，螺钉孔中设有固定螺钉12，固定螺钉12穿过底座11后伸入外混凝土管层2外部的注浆加固层中。所述底座11与减振孔5通过混凝土锚固。
刚性膜管13中固定有锚杆14，锚杆14的两端贯穿刚性膜管13与Duxseal材料1，锚杆14的中心轴线与Duxseal材料1的中心轴线垂直。所述内混凝土管层4中设有钢筋网架，锚杆14的两端穿过钢筋网架，以实现约束。
在本实施例中，所述减振孔5沿隧道砌衬8的内壁面均布设置。可以理解的是，在其他实施方式中，减振孔5也可以不沿着隧道砌衬8的内壁面均匀布置，但是会降低减振孔5吸收并衰减振动、噪音的效果。
在本实施例中，所述隧道砌衬8的下方土层中沿隧道前进方向依次布设有多排隔振管7，每排隔振管7竖向布置且与隧道的前进方向垂直，隔振管7的内腔6中填充有橡胶颗粒，相邻橡胶颗粒之间具有间隙。
在本实施例中，所述橡胶颗粒由废旧轮胎材料破碎制成。采用废旧轮胎材料来制作橡胶颗粒，便于废旧物的二次利用，便于实现保护环境的目的。
在本实施例中，每排隔振管7的数量为4-6个，每排隔振管7的宽度大于隧道砌衬8的宽度，隔振管7的两端封堵。
具体的，每排中各个隔振管7的上下两端高度平齐，所述隔振管7的上端距离隧道砌衬8的下表面1m-2m，所述隔振管7的长度为12m-15m，所述每排隔振管7的数量为4-6个，每排隔振管7的宽度大于隧道砌衬8的宽度，所述隔振管7为PVC管，隔振管7的两端封堵。
工作原理：减振孔能够吸收沿空气传播至隧道砌衬内壁面的声波振动，进而利用减振孔来衰减空气中的中低频振动波；同时从列车9下方轨枕处经固定传播至隧道砌衬侧壁的中低频振动也能被减振孔吸收并衰减。同理，减振孔中的Duxseal材料能够完成沿空气及固体传播的中高频振动的吸收与衰减。相对于直接在隧道衬砌内壁铺设橡胶材料的方式来说，便于实现中低频的减振，且不阻碍隧道砌衬中其他部件的安装。减振孔设置为多个，即使空气中的声波振动有可能不直接传入减振孔中，但多次反射后会增加进入减振孔的概率，提高衰减的效率。
从隧道砌衬外壁传播入土层的振动能够传入隔振管中被二次衰减；两次多孔结构及高频减振材料的配合提高了减振效果，减少了低频振动对周围建筑物的影响，以及隧道中的高频噪音。
需要指出的是，从隧道砌衬下方传出并衰减的振动，会实现整个隧道砌衬的减振，减少隧道砌衬向周边土层传播的振动。
实施例2
本实施例提供一种减振防噪的地铁隧道***的施工方法，包括以下步骤：
进行隧道衬砌底部以下的地基土体开挖，宽度约为10-12m，开挖至底部衬砌以下1-2m处；
沿隧道的前进方向，等间距埋设多排隔振管7；
将废弃轮胎材料制作橡胶颗粒，将橡胶颗粒填充入隔振管7；
回填被开挖的底部砌衬，夯实至设计标高。
所述隔振管7采用钻埋空心桩的方式埋设于隧道砌衬8下方的土层中。
沿掘进方向铺设隧道砌衬8；
在隧道砌衬8的侧壁中预留减振孔5；
在减振孔5中安装Duxseal材料1，Duxseal材料1远离隧道砌衬8外壁面的一端与隧道砌衬8密封设置。
所述隧道砌衬8沿地铁隧道开挖方向，分段铺设。
上述虽然结合附图对本公开的具体实施方式进行了描述，但并非对本公开保护范围的限制，所属领域技术人员应该明白，在本公开的技术方案的基础上，本领域技术人员不需要付出创造性劳动即可做出的各种修改或变形仍在本公开的保护范围以内。
Claims (9)
1.一种减振防噪的地铁隧道***，其特征在于，包括隧道砌衬，隧道砌衬中设有多个贯穿自身侧壁的减振孔，减振孔中设有多孔隙的Duxseal材料，减振孔靠近隧道砌衬外壁的一端封堵，减振孔用于吸收并衰减隧道砌衬侧壁及内腔的中低频振动，Duxseal材料用于吸收并衰减隧道砌衬侧壁及内腔的高频振动; 隧道砌衬包括同轴且相互嵌套的外混凝土管层和内混凝土管层，外混凝土管层与内混凝土管层之间的间隙填充有防水层，减振孔依次贯穿外混凝土管层、防水层和内混凝土管层，减振孔的轴线沿隧道砌衬的直径方向布置。
2.根据权利要求1所述的减振防噪的地铁隧道***，其特征在于，所述减振孔沿隧道砌衬的内壁面均布设置。
3.根据权利要求1所述的减振防噪的地铁隧道***，其特征在于，还包括刚性膜管，刚性膜管的内腔中填充有所述Duxseal材料，刚性膜管固定设置于减振孔中，刚性膜管远离隧道砌衬内腔的一端固定有底座，底座的外壁与减振孔的内壁之间密封。
4.根据权利要求3所述的减振防噪的地铁隧道***，其特征在于，所述刚性膜管靠近隧道砌衬内腔的一端设有开口，开口连通隧道砌衬的内腔。
5.根据权利要求1所述的减振防噪的地铁隧道***，其特征在于,所述隧道砌衬的下方土层中沿隧道前进方向依次布设有多排隔振管，每排隔振管竖向布置且与隧道的前进方向垂直，隔振管中填充有橡胶颗粒，相邻橡胶颗粒之间具有间隙。
6.根据权利要求5所述的减振防噪的地铁隧道***，其特征在于，所述橡胶颗粒由废旧轮胎材料破碎制成。
7.根据权利要求5所述的减振防噪的地铁隧道***，其特征在，每排隔振管的数量为4-6个，每排隔振管的宽度大于隧道砌衬的宽度，隔振管的两端封堵。
8.一种如权利要求1-7中任意一项所述的减振防噪的地铁隧道***的施工方法，其特征在于，包括以下步骤：
盾构推进形成隧道后，进行底部衬砌以下的地基土体开挖，宽度为10-12m，开挖至底部衬砌以下1-2m处；
沿隧道的前进方向，等间距埋设多排隔振管；
将橡胶颗粒填充入隔振管；
回填被开挖的底部砌衬，夯实至设计标高;
沿掘进方向铺设隧道砌衬；
在隧道砌衬的侧壁中预留减振孔；
在减振孔中安装Duxseal材料，Duxseal材料远离隧道砌衬外壁面的一端与隧道砌衬密封设置。
9.根据权利要求8所述的减振防噪的地铁隧道***的施工方法，其特征在，所述隧道砌衬沿地铁隧道开挖方向，分段铺设。
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