一种倒梯形桩隔振屏障及其施工方法技术

本发明专利技术涉及在传播路径上减振技术领域，具体涉及倒梯形隔振屏障及其施工方法，在振源与受振物体之间的传播路径上设置倒梯形隔振屏障。该屏障主要由混凝土构成，屏障中间可挖成稳定的隔振沟槽，进一步可在沟槽内进行软填充料填充或软、硬材料交替填充。施工方法可采用先开挖阶梯型沟槽后浇筑填充，或采用旋喷桩施工，通过钻杆提升速度和喷射压力控制截面宽度。本发明专利技术充分利用振动波在土体中的传播规律(近地表的面波能量占比大的特点)，构筑倒梯形隔振屏障，降低开挖沟槽的难度，节省了填充材料，形成高效的填充沟隔振屏障。本发明专利技术用于交通、施工等引起的环境振动控制。施工等引起的环境振动控制。施工等引起的环境振动控制。

【技术实现步骤摘要】
一种倒梯形桩隔振屏障及其施工方法


[0001]本专利技术涉及在传播路径上减隔振
，具体涉及一种倒梯形桩隔振屏障及其施工方法。适用于交通、施工等引起的环境振动被动隔振。

技术介绍

[0002]近年来，随着工业现代化的迅猛发展，环境污染问题突出，其中环境振动引起了人们的格外关注，已被国际上列为七大公害之一，其主要由公路、铁路等交通振动、大型机械设备振动及强夯施工等引起的人工振动。研究表明，远场面波能量占比大，图10为某单位荷载作用下，典型远场处沿归一化深度的能量分布图，其中L
R
为瑞丽波长，z为距地表深度；可以看出，距地表0.5L
R
和1.0L
R
时的能量占分别达到50.9％和67.1％。可见，地面振动是以表面波为主导。
[0003]为降低环境振动的影响，可以切断振动波的传播路径，在振源、受振体之间的传播路径上设置隔振屏障；该屏障的设置具有不影响振源和受振体使用的优点，因此特别适用于一些已建工程。隔振屏障通常包括连续屏障和非连续屏障，利用振动波的反射、折射、干涉等现象在屏障后方形成一个减振区域，进而达到减振目的。连续屏障在全断面均对振动波具有反射和吸收振动波的作用，因此通常具有比非连续屏障更好的隔振效果。
[0004]连续屏障可分为空沟和填充沟。空沟因完全切断振动波的传播路径，通常具有最好的隔振效果；但在实际工程中，由于沟壁稳定性问题限制了其实际应用，特别对于高水位地区，地下水渗入到沟渠中，由于水作为一种传播介质会传播压缩波，进而降低空沟的隔振效果。填充沟因其不受沟深限制而被广泛采用，其隔振效率不仅与沟深、沟宽相关，还与填充材料和土体之间的阻抗比有关，阻抗比越大填充沟的隔振效果越好，根据阻抗比与1的关系，可分为软填充沟(如橡胶、聚乙烯泡沫填充沟等)和硬填充沟(如混凝土填充沟等)；但是填充沟的设计通常为矩形横截面，其实际施工中具有工程量大、材料耗费等高等缺点。

技术实现思路

[0005]本专利技术的目的在于结合振动波传播规律，提供一种高效经济的倒梯形填充沟隔振结构。
[0006]一种倒梯形隔振屏障，其特征在于，由混凝土(2
‑
1)浇筑而成，其形状特征为由近地面最宽，屏障截面随埋入深度增加其宽度逐级变窄，最终形成倒梯形截面的隔振屏障。
[0007]所述倒梯形隔振屏障，其特征在于，中间开挖形成隔振空腔，在空腔内填充软的填充材料(2
‑
2)，采用剪切波速远小于混凝土的材料，具体为聚乙烯泡沫。
[0008]所述倒梯形隔振屏障，其特征在于，中间进行软填充材料(2
‑
2)、硬填充材料(2
‑
3)交替填充，并在空腔底部放置一层槽底软填充材料(2
‑
4)，以免相邻两块硬填充材料直接接触；其中，硬填充材料为混凝土板，或采用碎石代替。
[0009]所述倒梯形隔振屏障，其特征在于，第一阶梯的高度H1应大于0.3倍隔振频率下的瑞丽波长；其它阶梯高度根据土层性质确定以保证沟壁稳定性情况下该土层最大开挖深
度；当场地为上软下硬土层时，倒梯形隔振屏障的最底层阶梯应达至硬土层。
[0010]一种倒梯形隔振屏障施工方法，其特征在于，有二：
[0011]一是采用分先开挖阶梯型孔沟，再浇筑回填施工；
[0012]二是采用旋喷桩施工，根据钻杆提升速度和喷射压力控制每一阶梯的屏障宽度，钻杆每提升一个阶梯，提升速度减小和(或)喷射压力增大，喷射成越宽的隔振屏障截面，从而形成多阶梯倒梯形隔振屏障；
[0013]进一步在屏障中间采用软填充材料进行旋喷桩喷射施工，形成内含软填充材料的倒梯形隔振屏障。
[0014]本专利技术的有益效果在于：
[0015]本专利技术装置的最大优点将填充沟隔振屏障设置为倒梯形，使其横截面形状与沿土体深度变化的能量分布曲线的规律相似，相对传统矩形横截面的填充沟隔振屏障，节省了材料，提高了隔振效率。本专利技术采用阶梯开挖后回填，可降低施工难度，减小工程量，利用废石料、碎石等填充材料可节省造价；采用旋喷桩法施工，根据钻杆提升速度和喷射压力控制每一阶梯的屏障宽度，施工方便、施工周期短、且耐久性好。
附图说明：
[0016]图1为本专利技术的透视图。
[0017]图2为本专利技术的横截面图。
[0018]图3为本专利技术的侧视图。
[0019]图4为本专利技术的应用示意图。
[0020]图5为本专利技术内含软填充材料示意图。
[0021]图6为本专利技术内含多层软硬相间填充材料示意图。
[0022]图7为由多层圆形截面构成的本专利技术示意图。
[0023]图8为内含软填充材料的多层圆形截面构成的本专利技术示意图。
[0024]图9位圆锥形截面构成的本专利技术示意图。
[0025]图10为本专利技术的隔振效果图。
[0026]图中标号：
[0027]1为振源，
[0028]2为倒梯形隔振屏障，2
‑
1为混凝土，2
‑
2为软填充材料，2
‑
3为硬填充材料，2
‑
4为槽底软填充材料，
[0029]3为受振物体。
具体实施方式
[0030]下面通过实施例进一步描述本专利技术。
[0031]所述倒梯形隔振屏障结构的施工可采用开挖沟渠后填充或采用旋喷桩施工法，具体步骤如下：
[0032]一是采用分先开挖阶梯型空沟后，再浇筑回填施工；由于进行阶梯型开挖，降低了开挖难度，有利于沟壁支撑结构施工和边坡稳定性，同时一定程度上减小了土方开挖量；采用该方法进行施工时，混凝土材料可用废石料、碎石等取代，进而减小造价。
[0033]二是采用旋喷桩施工，根据钻杆提升速度和喷射压力控制每一阶梯的屏障宽度，钻杆每提升一个阶梯，提升速度减小和(或)喷射压力增大，喷射成越宽的隔振屏障截面，从而形成如图7所示多阶梯倒梯形隔振屏障；或者钻杆提升速度逐渐降低且喷射压力逐渐增大，喷射的隔振屏障截面宽度逐渐增大，进而形成如图9所示的倒梯形隔振结构；进一步在屏障中间采用软填充材料进行旋喷桩喷射施工，形成如图8所示内含软填充材料的倒梯形隔振屏障。利用旋喷桩施工，具有施工方便工期短等优点。
[0034]本专利技术提出的倒梯形隔振屏障，主要由混凝土(2
‑
1)浇筑而成，其截面的形状特征为由近地面最宽，随着埋入深度的增加，屏障截面宽度W逐级变窄，最终形成倒梯形截面的隔振结构。
[0035]如图5所示，在倒梯形隔振屏障中间可开挖形成隔振空腔，空腔可用做排水沟等其他用途；或在空腔内填充阻抗比远小于混凝土的软填充材料(2
‑
2)，如橡胶、聚乙烯泡沫等。
[0036]如图6所示，为进一步增强倒梯形隔振结构的隔振性能，在屏障中间亦可用软填充材料(2
‑
2)、硬填充材料(2
‑
3)交替填充，并在空腔底部放置一层槽底软填充材料(2...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种倒梯形隔振屏障，其特征在于，由混凝土(2
‑
1)浇筑而成，其形状特征为由近地面最宽，屏障截面随埋入深度增加其宽度逐级变窄，最终形成倒梯形截面的隔振屏障。2.如权利要求1所述倒梯形隔振屏障，其特征在于，中间开挖形成隔振空腔，在空腔内填充软的填充材料(2
‑
2)，采用剪切波速远小于混凝土的材料，具体为聚乙烯泡沫。3.如权利要求2所述倒梯形隔振屏障，其特征在于，中间进行软填充材料(2
‑
2)、硬填充材料(2
‑
3)交替填充，并在空腔底部放置一层槽底软填充材料(2
‑
4)，以免相邻两块硬填充材料直接接触；其中，硬填充材料为混凝土板，或采用碎石代替。4.如权利要求1所述倒梯形隔振屏障，其特征在于，第一阶梯的高度H1大于0.3倍隔振频率下的瑞丽波长；其它阶梯高度根据土层性质确定以保证沟壁稳定性情况下该土层最大开挖深度；当场地为上软下硬土层时，倒梯形隔振屏障的最底层阶梯达至硬土层。5.一种倒梯形隔振屏障施工方法，其特征在于，步骤有二：采用分先开挖阶梯型孔沟，再浇筑回填施工；采用旋喷桩施工，根据钻杆提升速度和喷射压力控制每一阶梯的屏障宽度，钻杆每提升一个阶梯，提升速度减小和(或)喷射压力增大，喷射成越宽的隔振屏障截面，从而形成多阶梯倒梯形隔振屏障。6.如权利要求5所述倒梯形隔振屏...

【专利技术属性】
技术研发人员：冯世进，李建平，张晓磊，高天轶，郑奇腾，
申请(专利权)人：同济大学，
类型：发明
国别省市：