一种滤波减振格栅预制装配式板桩及施工方法与流程

本发明属于环境振动控制技术领域，具体涉及一种滤波减振格栅预制装配式板桩及施工方法。

背景技术：

轨道交通因其具有安全性高、运量大、环保等优点，得到大力发展。同时也带来一系列环境振动问题，如影响精密仪器的生产和正常使用，影响沿线居民的正常作息，威胁建筑物的安全等；环境振动问题已引起国内外学者的高度重视，国际上将其列为世界七大环境公害之一。轨道交通产生的振动频率丰富，其中高频成分由于材料阻尼作用而衰减迅速，因此对周围环境产生的影响较小；而中低频振动波的传播距离远，是轨道交通对周围环境的主要影响频率成分。目前针对轨道交通引起的环境振动的减隔振措施大多在振源处进行控制，如采用减振型轨道结构、减振扣件，并铺设弹性轨枕或浮置板等；虽然振源减振措施对高频振动具有较好的减振效果，然而对中低频的减振效果不甚理想。因此考虑在传播路径上设置隔振屏障进行隔振，传统的隔振屏障有连续屏障（如空沟和填充沟）和非连续屏障（如桩孔和桩列）。实际工程中，空沟由于沟壁的不稳定性限制了其在实际工程中的应用；柔性填充沟虽然解决了沟壁的稳定性问题并具有较好的隔振效果，但是耐久性差；而对于振动敏感地区，非连续屏障常常难以达到预期减振效果；实际上，传统连续屏障对高频振动的隔振效果较好，对中低频隔振效果有限；另外，传统连续屏障工作时，在屏障前会出现振动放大现象，不利于列车安全运行。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供一种易于施工的滤波减振格栅预制装配式板桩及施工方法，将宽频振动波过滤为窄频振动波，同时降低振动波幅值；通过调节格栅板的间距和刚度，可过滤土体中的中低频振动波，利用高频能量易被土体吸收的特性，使振动波的能量快速衰减，或者结合传统隔振措施，方便的有针对性的对经过本发明滤波后的振动波进行隔振，从而减小振动波向四周传播。

本发明提出的滤波减振格栅预制装配式板桩，由滤波减振格栅板桩桩顶1、滤波减振格栅板2、滤波减振格栅板桩桩头3、滤波减振格栅板桩桩柱4和挡土护筒5组成，其中：

滤波减振格栅板桩桩头3由钢筋混凝土预制而成，其横截面为楔形，滤波减振格栅板桩桩头3上开有预留挡土护筒安插槽7；滤波减振格栅板桩桩柱4为柱体结构，其一端与滤波减振格栅板桩桩头3固定连接，另一端与滤波减振格栅板桩桩顶1固定连接；若干个滤波减振格栅板2自上而下堆叠，构成桩体结构，若干个滤波减振格栅板2分别与波减振格栅板桩桩柱4连接，所述桩体结构外套有挡土护筒5，挡土护筒5底部嵌入挡土护筒安插槽7内，挡土护筒5顶部两侧设有挡土护筒吊装孔6，通过调节相邻两个滤波减振格栅板2之间的间距过滤不同频率振动波，同时利用振动波在滤波减振格栅板2之间来回反射、折射以及衍射而消耗能量，最终实现对轨道交通运营诱发的振动响应进行减隔振。

本发明中，使用时，通过吊装钢丝绳9和吊装环8连接挡土护筒吊装孔6，将挡土护筒5拔出。

本发明中，挡土护筒5由钢板焊接而成，

本发明中，滤波减振格栅板桩桩柱4由钢筋混凝土预制而成的实心或空心桩柱。

本发明中，滤波减振格栅板2为素混凝土或钢筋混凝土预制而成的平板。

本发明中，滤波减振格栅板2之间可填充适量轻质阻尼材料。

本发明中，所述滤波减振格栅板桩桩顶1厚度大于滤波减振格栅板2。

本发明提出的滤波减振格栅预制装配式板桩的施工方法，所述装置主要用于轨道交通沿线对振动敏感地区或与传统隔振措施能结合使用，具体步骤如下：

（1）将滤波减振格栅板桩桩顶1、滤波减振格栅板桩桩头3、滤波减振格栅板桩桩柱4、滤波减振格栅板2和挡土护筒5按所需规格尺寸在工厂预制，再运输至现场施工；其中：滤波减振格栅板桩桩头3位于滤波减振格栅板桩的低端，起引导和支撑作用；滤波减振格栅板桩桩柱4通过桩槽与滤波减振格栅板桩桩头3相连；各层滤波减振格栅板2的宽度和间距根据实际工程的隔振要求而定，滤波减振格栅板2之间可填充适量轻质阻尼材料，增强滤波减振格栅板2的稳定性，同时起到耗能减振作用；在滤波减振格栅板桩桩柱4顶部与滤波减振格栅板桩桩顶1稳固连接，在滤波减振格栅板桩桩顶1预埋钢筋进行吊运；最后将挡土护筒5吊装嵌入挡土护筒安插槽7；从而完成整个滤波减振格栅板桩的预制安装；

（2）预制安装完成后，将整个滤波减振格栅板桩运输至现场，再通过起重机吊入预先挖好的成槽内，或者利用静压桩机压入土层，其中，滤波减振格栅板桩压桩的吊装受力部位为滤波减振格栅板桩桩顶1；滤波减振格栅板桩压入土层后，利用吊装钢丝绳9和吊装环8连接护筒顶部的吊装孔6，将挡土护筒5拔出，从而完成滤波减振格栅板桩的施工，在铁路沿线周边依次进行成桩，最终形成一片滤波减振格栅板桩墙；

（3）当列车运行产生的宽频振动波经过本发明时，一部分振动波遇到本发明反射回土体，另一部振动波通过滤波减振格栅板2传播，振动波在滤波减振格栅板2之间来回反射消耗能量，通过调节过滤波减振格栅板2的间距和刚度，可过滤长波长振动波，剩下已降幅的高频振动波通过本装置继续传播，从而实现滤波减振目的。

本发明中，挡土护筒5可重复使用，因此只需制备少量。

本发明的有益效果在于：

本发明装置的最大优点是通过调节滤波减振格栅板的间距和刚度，不仅具有降幅减振效果，还实现对中低频振动波的滤波作用，解决了传统隔振措施对中低频振动波隔振效果不佳的缺点。

本发明使振动波在滤波减振格栅板之间相互反射转化为热能，从而消耗能量达到减振效果；同时减少传统连续屏障在屏障前的反射，从而减小屏障前的振动放大现象。

本发明可用于主动隔振或被动隔振，通过工厂预制、现场安装施工，缩短现场施工周期，可采用静压设备进行施工，对周围环境的影响小。

附图说明

图1为本发明的示意图。

图2为本发明的前视图。

图3为本发明的侧视图。

图4为本发明的俯视图。

图5为本发明的俯视图。其中：(ａ)为挡土护筒的结构，(ｂ)为挡土护筒拔出后结构图示。

图6为本发明拔出挡土护筒后滤波减振格栅的示意图。其中：(ａ)为挡土护筒的结构，(ｂ)为挡土护筒拔出后结构图示。

图7为本发明拔出挡土护筒后滤波减振格栅的正视图。

图8为本发明单排服役安装的示意图。

图中标号：1为滤波减振格栅板桩桩顶，2为滤波减振格栅板，3为滤波减振格栅板桩桩头，4为滤波减振格栅板桩桩柱，5为挡土护筒，6为挡土护筒吊装孔，7为挡土护筒安插槽，8为吊装环，9为吊装钢丝绳。

具体实施方式

下面通过实施例进一步描述本发明。

实施例1：

如图1－图8所示，预制装配式滤波减振格栅板桩，由滤波减振格栅板桩桩顶、滤波减振格栅板、滤波减振格栅板桩桩头、滤波减振格栅板桩桩柱和挡土护筒组成，其中：滤波减振格栅板桩桩头3由钢筋混凝土预制而成，其横截面为楔形，便于整个装置的压入施工，并预留挡土护筒安插槽7，方便嵌入挡土护筒5进行连接；滤波减振格栅板桩桩柱4由钢筋混凝土预制而成的实心或空心桩柱；滤波减振格栅板2为素混凝土或钢筋混凝土预制而成的平板，格栅板具有足够刚度抵抗挡土护筒5拔出后四周土体的压力，滤波减振格栅板2之间可填充适量轻质阻尼材料以增强格栅板的稳定性。滤波减振格栅板桩桩顶1为素混凝土浇筑而成，其厚度大于滤波减振格栅板2，与两根滤波减振格栅板桩桩柱4固定连接，保证整个滤波减振格栅板桩的整体稳定性。

挡土护筒5由钢板焊接而成，在护筒顶部有吊装孔6，通过吊装环8与吊装钢丝绳9相连接。

本发明提供一种将宽频振动波过滤为窄频振动波并降低振幅的减振装置，多个滤波减振格栅板2堆叠而成，通过调节滤波减振格栅板2之间的间距可以过滤不同频率振动波，同时利用振动波在滤波减振格栅板2之间来回反射、折射以及衍射而消耗能量，最终实现对轨道交通运营诱发的振动响应进行减隔振。

具体的实施过程如下：根据受振物的隔振要求和实际振动级别，确定滤波减振格栅板桩的宽度、深度以及滤波减振格栅板2之间的间距，基于计算尺寸进行磨具制作并预制滤波减振格栅板桩；将预制滤波减振格栅板桩运输至现场，进行吊装或压桩施工。根据场地条件和调频格栅板桩宽度确定施工方法：采用静压打入施工或挖槽吊装施工。

若进行静压打入施工，先进行场地平整、夯实，以满足承受压桩机自重和稳定要求，再经过测量放线、挂吊装钢丝绳9、起吊桩、桩尖压入土层、稳桩双向校正、初步加压、检查桩身垂直度、正式压桩、观测和校正桩身垂直度等步骤，直至压入指定深度，拔出挡土护筒5并用于下一次调频格栅板桩的压入；拔出挡土护筒5后，可在调频格栅板桩与沟壁间填充适当原状土或EPS（Expanded Polystyrene, 发泡聚苯乙烯）颗粒水泥土混合填充料；移动桩机至下一桩位，重复上述过程，直至完成压桩。如图8所示，分别显示了已完成施工调频格栅板桩、正拔出挡土护筒5的调频格栅板桩施工过程和刚压入土层的调频格栅板桩。

进行挖槽吊装施工时，在铁路与被隔振物之间，沿铁路延伸方向开挖指定宽度和深度的沟槽，依次进行测量放样、导墙制作、沟槽挖掘，利用泥浆护壁确保沟槽稳定性，再吊装滤波减振格栅板桩，拔出挡土护筒5，亦可在滤波减振格栅板桩与沟壁间填充原状土或EPS（Expanded Polystyrene, 发泡聚苯乙烯）颗粒水泥土混合填充料，最终完成滤波减振格栅板的吊装施工。

参照图1~8，本领域的技术人员均能顺利实施。