一种适用于近接文物保护区隧道工程建造的减震桩的制作方法

1.本实用新型属于隧道与地下工程施工技术领域，尤其涉及一种适用于近接文物保护区隧道工程建造的减震桩。


背景技术：

2.近年来，我国铁路建设规模迅速扩大，呈现铁路线路多、线路长、工点多、施工周期长等特点，对于靠近文物保护区的铁路路线，工程施工期内，隧道爆破施工产生的振动可能会破坏近接文物保护区的文物建筑结构，或者隧道开挖时土体流失，上部土体承载力减弱，减小文物的沉降。引起文物周围土体或基础的不均匀下沉而破坏文物建筑；此外，列车运营期内，列车运行产生的长期振动通过隧道、路基等传至文物保护区，增加文物受到“累积效应”破坏的风险。因此，在近文物保护区的铁路隧道建造过程中采取有效减震措施是非常必要的。


技术实现要素：

3.本实用新型的目的在于提供一种适用于近接文物保护区隧道工程建造的减震桩，旨在解决上述背景技术中现有技术存在的问题。
4.为实现上述目的，本实用新型采用的技术方案是：
5.一种适用于近接文物保护区隧道工程建造的减震桩，减震桩沿隧道径向呈一定角度设置于隧道与文物保护区之间，减震桩应在隧道建造前提前施作，当隧道爆破施工且隧道属于浅埋时，减震桩长度在隧道竖向上的投影需超过爆源。减震桩由柔性缓冲外层和碎石缓冲内层构成，柔性缓冲外层的厚度大于碎石缓冲内层的厚度，柔性缓冲外层中布设能够加强柔性缓冲外层强度的钢筋骨架。柔性缓冲外层和碎石缓冲内层形成双重减震效果。
6.优选地，所述柔性缓冲外层由聚苯乙烯泡沫材质制成，钢筋骨架嵌套于柔性缓冲外层内。聚苯乙烯泡沫材质具有变形特性，作为减震桩外层材质，显著减弱振动作用，很大限度地减少土体沉降。
7.优选地，所述碎石缓冲内层包括碎石和水泥浆，且碎石缓冲内层中水泥浆的重量不超过碎石重量的10％。
8.优选地，所述钢筋骨架包括环形箍筋、钢筋笼和支撑钢筋，钢筋笼沿柔性缓冲外层的长度方向设置，钢筋笼上间隔设有环形箍筋，环形箍筋的周向呈放射状设置支撑钢筋。
9.优选地，所述钢筋笼同一位置处设置多个同心且不同直径的环形箍筋。多个同心且不同直径的环形箍筋构成蜘蛛网状结构，有效加强柔性缓冲外层的强度，同时又不影响其缓冲作用。
10.优选地，所述碎石缓冲内层的层厚为100mm，柔性缓冲外层的层厚为300mm，减震桩的桩间距为500mm。
11.优选地，包含钢筋骨架的柔性缓冲外层为预制体。
12.相比于现有技术的缺点和不足，本实用新型具有以下有益效果：
13.(1)本实用新型提供的减震桩在土体中形成加筋体，减小了隧道开挖时土体流失，增强上部土体承载力，减小文物周围土体的沉降。
14.(2)爆破振动传递至桩体时，一方面由于柔性缓冲外层的存在，穿过桩体的振动将明显减弱；另一方面由于在桩体的存在下，会将振动波转变为绕射波，增大振动波传递路径，减小振动强度。
15.(3)减震桩的柔性缓冲外层和碎石缓冲内层形成双重减震效果，在缓冲层作用下，列车产生的长期荷载也会受到减弱，减小文物受到“累积效应”破坏的风险。
附图说明
16.图1是本实用新型实施例提供的适用于近接文物保护区隧道工程建造的减震桩的结构示意图。
17.图2是本实用新型实施例提供的适用于近接文物保护区隧道工程建造的减震桩的端面结构示意图。
18.图3是本实用新型实施例提供的钢筋骨架的结构示意图。
19.图4是本实用新型实施例提供的一种钢筋骨架的端面结构示意图。
20.图5是本实用新型实施例提供的另一种钢筋骨架的端面结构示意图。
21.图6是本实用新型实施例提供的适用于近接文物保护区隧道工程建造的减震桩的应用结构示意图。
22.图中：1-柔性缓冲外层；2-碎石缓冲内层；3-钢筋骨架；31-环形箍筋；32-钢筋笼；33-支撑钢筋。
具体实施方式
23.为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。
24.一种适用于近接文物保护区隧道工程建造的减震桩如图1-2所示，包括柔性缓冲外层1和碎石缓冲内层2，柔性缓冲外层1中布设能够加强柔性缓冲外层1强度的钢筋骨架3。钢筋骨架3的结构如图3-5所示，包括环形箍筋31、钢筋笼32和支撑钢筋33，钢筋笼32沿柔性缓冲外层1的长度方向设置，钢筋笼32上间隔设有环形箍筋31，环形箍筋31的周向呈放射状设置支撑钢筋33。单环状环形箍筋31的钢筋骨架3结构如图4所示，也可设置多环状的钢筋骨架3，结构如图5所示，在钢筋笼32同一位置处设置多个同心且不同直径的环形箍筋31，构成蜘蛛网状结构，能有效加强柔性缓冲外层1的强度，同时又不影响柔性缓冲外层1的缓冲作用。
25.柔性缓冲外层1由聚苯乙烯泡沫材质制成，聚苯乙烯泡沫材质具有变形特性，作为减震桩外层材质，显著减弱振动作用，很大限度地减少土体沉降。钢筋骨架3嵌套于柔性缓冲外层1内，施工前将含有钢筋骨架3的柔性缓冲外层1制作为预制体。碎石缓冲内层2填充碎石和水泥浆，且碎石缓冲内层2中水泥浆的重量不超过碎石重量的10％。
26.柔性缓冲外层1的厚度大于碎石缓冲内层2的厚度，使柔性缓冲外层1发挥有效地缓冲作用。本实施例中，减震桩的桩径优选为400mm，其中碎石缓冲内层2的层厚为100mm，柔
性缓冲外层1的层厚为300mm，减震桩的桩间距为500mm。
27.施工时，减震桩沿隧道径向呈一定角度设置于隧道与文物保护区之间，减震桩应在隧道建造前提前施作，当隧道爆破施工且隧道属于浅埋时，减震桩长度在隧道竖向上的投影需超过爆源。具体施工过程如下：
28.1、根据文物区与隧道的空间关系，隧道开挖时影响围岩的范围，确定减震桩的布置位置。
29.2、采用螺旋钻孔的方法钻进到设计深度，并利用反向旋转将土体取出，形成桩孔。
30.3、将含有钢筋骨架3的柔性缓冲外层1预制体打入桩孔内。
31.4、将质量不超过碎石10％的水泥浆与碎石拌和，柔性缓冲外层1预制体的内层，利用振捣装置进行振捣，保证密实。填料每填入0.5m振捣一次持续振动20～30s，直至桩顶。在柔性缓冲外层1的存在下，可有效减小碎石内层施工产生的能量振动。
32.上述施工方法可有效降低钻孔和碎石桩施工的扰动，减小土体振动的传递。形成外层吸能内层耗能的减震桩，具有双重减震效果，对振动进行多次消耗，减小能量传递。
33.以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。


技术特征：
1.一种适用于近接文物保护区隧道工程建造的减震桩，其特征在于，所述减震桩沿隧道径向呈一定角度设置于隧道与文物保护区之间，包括柔性缓冲外层和碎石缓冲内层，所述柔性缓冲外层的厚度大于碎石缓冲内层的厚度，柔性缓冲外层中布设能够加强柔性缓冲外层强度的钢筋骨架。2.如权利要求1所述的适用于近接文物保护区隧道工程建造的减震桩，其特征在于，所述柔性缓冲外层由聚苯乙烯泡沫材质制成，钢筋骨架镶嵌设置于柔性缓冲外层内。3.如权利要求1所述的适用于近接文物保护区隧道工程建造的减震桩，其特征在于，所述碎石缓冲内层包括碎石和水泥浆，且碎石缓冲内层中水泥浆的重量不超过碎石重量的10％。4.如权利要求1或2所述的适用于近接文物保护区隧道工程建造的减震桩，其特征在于，所述钢筋骨架包括环形箍筋、钢筋笼和支撑钢筋，钢筋笼沿柔性缓冲外层的长度方向设置，钢筋笼上间隔设有环形箍筋，环形箍筋的周向呈放射状设置支撑钢筋。5.如权利要求4所述的适用于近接文物保护区隧道工程建造的减震桩，其特征在于，所述钢筋笼的同一位置处设置多个同心且不同直径的环形箍筋。6.如权利要求1-3任一项所述的适用于近接文物保护区隧道工程建造的减震桩，其特征在于，所述碎石缓冲内层的层厚为100mm，柔性缓冲外层的层厚为300mm，减震桩的桩间距为500mm。7.如权利要求1或2所述的适用于近接文物保护区隧道工程建造的减震桩，其特征在于，包含钢筋骨架的柔性缓冲外层为预制体。

技术总结
本实用新型公开了一种适用于近接文物保护区隧道工程建造的减震桩，减震桩沿隧道径向呈一定角度设置于隧道与文物保护区之间，由柔性缓冲外层和碎石缓冲内层构成，柔性缓冲外层的厚度大于碎石缓冲内层的厚度，柔性缓冲外层中布设能够加强柔性缓冲外层强度的钢筋骨架。柔性缓冲外层和碎石缓冲内层形成双重减震效果，能减小了隧道开挖时土体流失，增强上部土体承载力，减小文物周围土体的沉降；同时能减弱爆破振动作用，还会将振动波转变为绕射波，增大振动波传递路径，减小振动强度。此外，列车产生的长期荷载也会受到减弱，减小文物受到“累积效应”破坏的风险。破坏的风险。破坏的风险。


技术研发人员：孙浩 吴红刚 杨之光 高岩 朱宝龙 刘宝作 门殿龙 于源龙 阎广斌 张俊德 鲁晓帆 李明哲 韩炳甫 钱坤 李传国 葛朝朝 苍岚 李显超 马至刚 冯康 周垣
受保护的技术使用者：中铁西北科学研究院有限公司
技术研发日：2021.12.23
技术公布日：2022/8/19