[发明专利]约束阻尼结构的减振防护隧道以及隧道的施工方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种地下铁路隧道结构，具体地说是喷涂阻尼约束结构减振降噪防护隧道以及该隧道的施工方法。

背景技术

随着国民经济发展，城市人口增多，机动车急剧增长和城市布局的变化，交通问题日益突出，发展城市轨道是解决这一问题的一个重要举措。但是，轨道交通同时带来的振动和噪声问题，日益成为污染城市环境的突出因素。特别是由于地铁作为后建基础设施，同时要满足解决城市人流密集区的交通问题，地上修建受到多方面因素的影响而逐渐向地下发展。一般认为，地下轨道由于增加了埋深，在同等减振条件下产生的振动噪音较地上轨道小，但是由于在已有建筑设施下方修建轨道难度大、施工复杂，同时，通过增加埋置深度来减少振动对已有结构的稳定性影响，会导致工程造价升高。由此可见，地下铁路隧道结构的减振降噪问题亟待解决。目前，常用的减振降噪措施均是集中在对轨道结构本身进行减振处理，对于地下铁路隧道结构这种特殊的结构形式，并没有针对性减振设计。车辆振动控制、轨道结构振动控制是最主要的两个方面。设置弹性车轮主要对啸叫噪声进行控制，针对性较强；采用无缝钢轨、增加钢轨质量可提高结构的整体减振降噪效果，但改善幅度不大；在钢轨上安装轨道减振器可获取一定的减振效果，但过于依赖铺设密度，施工性差，造价高；扣件控制也是常用的减振方法，Cologne-Egg弹性构件是目前新型的扣件形式，可达10-15dB的减振效果，但通过扣件减振达到较高的减振降噪效果成本较高，并且扣件设计难度大，扣件的刚度匹配等问题难以协调，施工性差；浮置板轨道结构是目前最先进的轨道结构，减振要求高的区段一般要求设计成该结构，但此结构主要吸收中低频冲击振动，另施工技术复杂、安装质量控制环节多，进度慢、造价高、难维护。

另一方面，隧道的防水、防护情况也不容乐观。隧道的支护结构通常采用复合式衬砌，即在初期支护与二次衬砌之间设置隔离层(防水板)。从理论角度来说，这种复合式衬砌结构形式可以有效地将围岩中的水阻止在防水板以外，保证隧道衬砌不漏水、不渗水。然而，在现场施工过程中，很难保证隧道初支断面规则、平顺，往往由于凹凸不平的面层导致防水板破损和背部产生脱空。防水板一旦出现破损，就会丧失防水功能，而防水板背部的脱空又会形成天然的储水空间。这些都会成为隧道衬砌渗漏水的直接原因，严重影响工程质量，并且给隧道运营带来安全隐患。

发明内容

本发明的技术效果能够克服上述缺陷，提供一种约束阻尼结构的减振防护隧道，其方便地应用于地下铁路隧道结构中，能够迅速有效地吸收结构振动能量和辐射噪声，减轻对自身及上层建筑的不利影响，同时保证隧道衬砌不漏水、不渗水，改善耐久性。以一种构造实现两种用途，增强施工性、提高性价比。

为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：其包括隧道初期支护混凝土层，隧道初期支护混凝土层上敷设粘弹性阻尼层，粘弹性阻尼层表面设有二次衬砌混凝土层。

其中阻尼层(已申请中国发明专利，一种喷涂聚氨酯-脲阻尼减振降噪材料，申请号为200910017943)，阻尼材料的粘弹性特质完美地解决了与初期支护混凝土粘结不紧密的脱空问题；在阻尼层表面直接喷射或者浇注二次衬砌混凝土作为约束层。将阻尼材料与隧道本身土建基体构成约束阻尼减振系统，借助阻尼材料的粘弹特性，实现剪切耗能。该减振系统一方面能够从根源上，迅速有效地将轨道振动冲击能量转化为热能消耗掉，减少通过岩石土体传给上层建筑的振动；另一方面，由于粘弹性阻尼材料的存在，整个隧道形成一个弹性封闭声腔，大大减少了声辐射噪声的向外辐射传播，降低噪音污染。从另一个角度看该构造也是一个完整的防护系统，借助阻尼材料本身的高强度、防腐蚀、抗渗漏特性，实现对隧道衬砌的全面防护和封闭。本发明的作用概括地讲：就是能够改善轨道运营环境、降低振动噪声污染，减少开挖深度、降低施工难度，提高耐久性、兼顾防水性、节约工程成本。