一种城市轨道交通工程多层复合式减振轨道结构及施工方法与流程

1.本发明属于城市轨道交通工程减振降噪技术领域，具体涉及一种城市轨道交通工程多层复合式减振轨道结构及施工方法。


背景技术：

2.随着我国经济的快速增长，城镇化率逐年提高，城市人口急剧增加，城市轨道交通因其具有安全快捷、绿色环保、准时节能、运量大等优势，在国内最近十年来得到快速发展，在一定程度上缓解了人口密集城区交通拥挤问题，但同时也对周边环境造成了振动噪声影响。列车在运行过程中，由于轮轨系统各结构不同频率的振动，对周围环境造成了振动及噪声污染，尤其在高架线处更为明显；轮轨振动通过轨道结构-道床-高架桥-地基传递到建筑物上，再通过建筑物结构本身的耦合放大而激发出楼板的低频振动，振动源中没有衰减的低频成分则通过墙壁和底板激发出固体噪声，最终影响到人们的日常生活。因此，需考虑对高架线采取减振措施，一方面对高架桥设置声屏障，对声波传播进行附加衰减，减弱对居民区生活影响；另一方面对高架线轨道结构采取减振措施，从根源上降低振动声源。
3.目前的减振轨道结构一般采用扣件减振或道床减振，扣件减振只能达到5db以下的减振效果，对于敏感建筑群或办公区则需达到更高的减振效果才行；道床减振方式一般采用钢弹簧道床或橡胶隔振垫道床型式，然而钢弹簧现浇道床板块质量较重，施工进度慢，钢弹簧减振材料造价昂贵，运营维修成本高，橡胶隔振垫道床单独减振效果只可达到10～15db，满足不了更高等级的减振需求。因此，为了实现更好的减振效果，本发明针对高架线研究了一种造价适中的多层复合式减振轨道结构，其减振效果可达到15db以上。


技术实现要素：

4.针对现有技术中存在的不足，本发明提供了一种城市轨道交通工程多层复合式减振轨道结构及施工方法，复合式减振轨道结构采用减振扣件和多层复合减振材料组合而成，在保证轨道结构安全变形范围下可实现减振效果达到特殊减振等级，且施工快捷，运营维修方便，经济效益良好。
5.本发明通过以下技术手段实现上述技术目的。
6.一种城市轨道交通工程多层复合式减振轨道结构，包括浇筑在简支梁梁面上的混凝土基底层，混凝土基底层上设置有自流平砂浆灌注袋层，自流平砂浆灌注袋层上铺设有一层隔离薄膜层，隔离薄膜层上铺设轨道板，且轨道板下表面粘贴有弹性减振垫层，钢轨通过调谐式减振扣件安装在轨道板上表面的承轨台上，轨道板之间通过联结结构连接在一起，轨道板端部以及角部均设置有限位结构。
7.进一步地，所述限位结构包括纵向限位凸台和横向限位凸台，轨道板的四角处、两端部、中部均设置有凹槽，相邻轨道板拼接在一起后形成空腔，简支梁梁缝处的轨道板之间的凹槽内浇筑有纵向限位凸台，轨道板角部之间浇筑有横向限位凸台；纵向限位凸台以及横向限位凸台周围均设置有橡胶材料作为限位垫板，下部均埋设有排水管。
8.进一步地，所述弹性减振垫层采用静刚度0.01～0.03n/mm3橡胶垫板，呈带状粘贴于轨道板下表面，厚度为30mm；自流平砂浆灌注袋层厚度为30mm，长度和宽度与弹性减振垫层相同，灌注袋内灌注的砂浆为高弹性模量砂浆，弹模不低于7000mpa；隔离薄膜层厚度为0.5mm，单面贴无纺布；混凝土基底层为c40钢筋混凝土单元结构，每隔5m设置70mm伸缩缝，与轨道板板缝对齐布置，伸缩缝兼做横向排水用。
9.进一步地，所述轨道板侧面设置有用于吊装以及安装三向调节器的预埋吊装孔。
10.进一步地，所述简支梁梁中的轨道板端部以及中部的凹槽处均铺设有水沟盖板。
11.一种上述城市轨道交通工程多层复合式减振轨道结构的施工方法，包括如下步骤：步骤1：将简支梁梁面清理干净，洒水湿润，测量放线；步骤2：在简支梁梁面上施工混凝土基底层；步骤3：在混凝土基底层上铺设灌注袋以及隔离薄膜层，在轨道板下表面粘贴弹性减振垫层；步骤4：初步铺设轨道板；步骤5：利用全站仪以及三向调节器进行轨道板精调；步骤6：填充灌注袋；步骤7：利用联结结构将轨道板连接起来，并铺设水沟盖板；步骤8：在轨道板端部以及角部施工限位结构；步骤9：对施工完成的轨道板质量进行全面检查，检查合格后，在轨道板上表面的承轨台上，通过调谐式减振扣件安装钢轨。
12.进一步地，所述步骤3的具体过程为：步骤3.1：按照每块轨道板安装位置分区铺设两个灌注袋的原则，在混凝土基底层上平整铺设灌注袋，其中，直线段的灌注袋的灌注口留在外侧，曲线段的灌注袋的灌注口留在曲线低侧，保证后续混凝土能够灌满灌注袋；步骤3.2：在灌注袋上铺设一层隔离薄膜作为隔离薄膜层，避免后续往灌注袋内灌注混凝土时污染弹性减振垫层；步骤3.2：在铺轨基地将弹性减振垫平整粘贴于轨道板底部以形成弹性减振垫层，并且保证弹性减振垫的钉柱朝向轨道板底部。
13.进一步地，所述步骤5的具体过程为：步骤5.1：在轨道板侧边安装三向调节器，其中，一块轨道板共安装4个三向调节器，每个三向调节器下方均放置垫木，三向调节器的高程调节螺栓调至最低位置，前后和左右调节螺栓调至中间位置；步骤5.2：在轨道板两端部第二排承轨台螺栓孔内安装测量标架，在测量标架上安装与全站仪相配合的专用棱镜，每块轨道板上共安装有4块专用棱镜；在前一块已精调完成的轨道板邻接正在精调的轨道板的端部的第二排承轨台（10）螺栓孔内安装2块专用棱镜，作为搭接测量用；步骤5.3：采用全站仪设站定向，保证全站仪设站位置设于稳固位置，避开吊装运输区域，设站的误差及要求满足测量精度要求，位置满足轨道板测量距离的要求；步骤5.4：利用专用笔记本安装轨道板精调软件，与全站仪实现数据互联；数据互
联完成后开始测量，点击软件界面上的测量键，全站仪与待精调的轨道板上的4个专用棱镜按顺序照准，交换数据，软件上显示调整量；然后根据软件显示调整量指挥人工利用三向调节器对轨道板进行前后、左右、高程的第一次精调，精调过程中保证轨道板四角步调一致，避免单边受力过大造成单侧边预埋孔边角破损；第一次精调完成后通过软件界面选择相应的测量键继续进行多次细部精调，细部精调完成后点击完整测量键再次测量6个点位数据，当各点位误差在1mm内时，结束精调，保存完整结果，否则重新开始精调直至满足要求。
14.进一步地，所述步骤6的具体过程为：步骤6.1：轨道板精调完成后，拆下精调用具，根据精调完毕的轨道板位置调整弹性减振垫层和灌注袋的位置，调整过程中避免减振垫和灌注袋发生褶皱；步骤6.2：进行砂浆性能试验，试验合格后灌注于灌注袋中，灌注过程中保持专用搅拌设备不停搅拌，确保自流平砂浆具有较好的流动性，在曲线段，由曲线内侧低点进行灌注，灌注时采用“慢-快-慢”方式，一次性完成单块轨道板下方灌注袋的灌注，单块轨道板下方灌注袋灌注时间控制在10～15 min；灌注过程中，通过控制灌注料斗的控制阀，确保料斗中砂浆不中断，砂浆一次连续充填灌注袋，不得夹入气泡，漏斗不出现漩涡状，避免空气卷入轨道板板底；初始灌注流量控制在20l/min，当灌注至一半时，灌注流量控制在10l/min，以便空气排出；灌注过程中，实时观察自流平砂浆的静态位置，当灌注袋充满高度接近轨道板板底时，关闭灌注料斗阀，并确认轨道板侧面的高度，保证轨道板底部注浆饱满，同时观察轨道板上安装的百分表的变化情况，保证轨道板上浮量控制在2mm内，不同轨道板板块的不均匀上浮控制在1mm内；步骤6.3：自流平砂浆灌注完毕后，将灌注袋上的灌注口绑扎密封并呈45度设置，使得砂浆成型后能够形成向上翘起的凸起，对弹性减振垫层进行限位，避免弹性减振垫层发生横向位移。
15.进一步地，所述步骤8的具体过程为：步骤8.1：对限位结构施工处的简支梁梁面进行凿毛处理，清理浮浆，洒水湿润；步骤8.2：按照设计图纸进行植筋；步骤8.3：加工并安装钢筋，设置缓冲橡胶材料，然后在位于简支梁梁缝处的轨道板之间浇筑纵向限位凸台，在轨道板角部之间浇筑横向限位凸台；步骤8.4：对纵向限位凸台、横向限位凸台进行养护。
16.本发明具有如下有益效果：本发明采用谐振式减振扣件和多层弹性减振材料复合组合的形式，相比单一的减振层，其减振效果有较大程度提高，减振量可达到15～20db，可达到与钢弹簧浮置板同等减振效果，但是造价相较钢弹簧浮置板有较大程度地降低，市场推广前景较好。本发明的轨道结构高度比较灵活，可在盾构区间、矩形车站、高架线上应用，相较于钢弹簧浮置板有较广的适用性。
17.本发明采用预制装配式轨道板结构，实现工厂标准化生产、现场装配化施工，提高了机械化作业水平，降低了劳动强度，减少现场湿作业量，提高了建造效率，有效减少能源消耗以及环境污染，实现低碳建造。
18.本发明采用自由设站控制网和全站仪配合的数字化精调方式，相较于传统的基标精调方式，精调工效及精度有较大程度的提高，提升了线路的平顺性，有效降低了运营期振动噪声环境污染。本发明中的弹性减振垫材料与自流平砂浆材料之间采用隔离膜材料进行了隔离，同时轨道板侧预埋吊装孔洞，可实现对弹性减振垫进行维护和更换，延长了结构使用寿命和降低了运维成本。
附图说明
19.图1为多层复合式减振轨道结构平面示意图；图2为多层复合式减振轨道结构侧面示意图；图3为多层减振材料铺设示意图；图4为三向调节器布置示意图；图5为专用棱镜点位布置示意图；图6为多层复合式减振轨道结构施工流程图。
20.图中：1-轨道板；2-简支梁；3-混凝土基底层；4-自流平砂浆灌注袋层；5-弹性减振垫层；6-纵向限位凸台；7-横向限位凸台；8-联结结构；9-水沟盖板；10-承轨台；11-调谐式减振扣件；12-钢轨；13-三向调节器；14-垫木；15-第一专用棱镜点位；16-第二专用棱镜点位；17-第三专用棱镜点位；18-第四专用棱镜点位；19-第五专用棱镜点位；20-第六专用棱镜点位。
具体实施方式
21.下面结合附图以及具体实施例对本发明作进一步的说明，但本发明的保护范围并不限于此。
22.在本发明的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“横向”、“纵向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明，不能理解为对本发明的限制；术语“安装”、“连接”、“固定”等应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体的连接，可以是直接相连，也可以是通过中间媒介间接相连，还可以是两个元件内部的连通；对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
23.实际工程中的轨道结构长度较长，由若干轨道单元以及简支梁拼装组成，包括直线段和曲线段，本实施例优选以局部轨道结构为例进行方案说明。
24.如图1、2、3所示，本发明所述的城市轨道交通工程多层复合式减振轨道结构，包括轨道板1和简支梁2，简支梁2梁面上浇筑有混凝土基底层3，混凝土基底层3上设置有自流平砂浆灌注袋层4，自流平砂浆灌注袋层4上铺设有一层隔离薄膜层。轨道板1上一体化设置有两列承轨台10，承轨台10上设置有螺栓孔，钢轨12通过调谐式减振扣件11安装在轨道板1上表面的承轨台10上；轨道板1下表面粘贴有弹性减振垫层5，且保证减振垫钉柱朝向轨道板1底部，粘贴有弹性减振垫层5的轨道板1铺设在隔离薄膜层上。
25.如图1、2、3所示，轨道板1的四角处、两端部、中部均设置有凹槽，相邻轨道板1拼接在一起后形成空腔；其中，位于简支梁2梁缝处的轨道板1之间浇筑有纵向限位凸台6，用于防止轨道板1发生纵向位移，轨道板1角部之间浇筑有横向限位凸台7，用于防止轨道板1发
生横向位移，限位凸台之间通过梁面植筋连接；简支梁2梁中的轨道板1之间通过联结结构8连接在一起，联结结构8优选为钢板，钢板通过螺栓固定在轨道板1内壁上；简支梁2梁中的轨道板1端部以及中部的凹槽处还通过螺栓安装有扁钢，水沟盖板9铺设在扁钢上，将空腔盖住。所述纵向限位凸台6和横向限位凸台7周围均设置有橡胶材料作为限位垫板，起缓冲作用，限位凸台下部均埋设直径60mm的排水管。
26.所述钢轨12采用新廓形60n钢轨，能够有效改善轮轨接触关系，减少钢轨12在轨距角部位出现肥边、剥离掉块和损伤，大幅度减少打磨工作量，达到在直线线上轮轨接触光带居中、在曲线线上车轮轮缘贴靠钢轨12运行时形成轮轨共形接触以及具有合适的等效锥度的目标。所述调谐式减振扣件11的扣件静刚度控制在5~20kn/mm。
27.所述轨道板1采用单向先张法预应力混凝土框架板结构，板上设承轨台10，轨底坡在扣件上设置，板的侧面设置预埋吊装孔，方便轨道板1安装精调和弹性减振垫层5的维护更换。
28.所述弹性减振垫层5采用静刚度0.01～0.03n/mm3橡胶垫板，呈带状粘贴于轨道板1下表面，厚度为30mm；所述隔离薄膜层具有一定的韧性，单面贴无纺布，使轨道板1与基底有效隔离；所述自流平砂浆灌注袋层4厚度为30mm，长度和宽度与弹性减振垫层5相同，灌注袋内灌注的砂浆为高弹性模量砂浆，弹模不低于7000mpa；所述混凝土基底层3为c40钢筋混凝土单元结构，每隔5m设置70mm伸缩缝，与轨道板1板缝对齐布置，伸缩缝兼做横向排水用。
29.本发明所述的城市轨道交通工程多层复合式减振轨道结构的施工方法如图6所示，，包括如下步骤：步骤1：基底清理与测量放线；施工前将轨道板基底（即简支梁2梁面）清理干净，为保证后续混凝土基底层3与简支梁2梁面之间具有较好的粘结力，可适当洒水湿润；然后布设自由设站控制网，测设轨道板基底控制线；步骤2：基底施工；首先根据基底的钢筋分块图进行钢筋排布，包括横向钢筋绑扎和纵向钢筋绑扎，同时进行钢筋防迷流等工序处理；根据基底分块图进行基底伸缩缝模块的安装；最后浇筑混凝土，形成混凝土基底层3；步骤3：多层减振材料铺设；步骤3.1：按照每块轨道板1安装位置分区铺设两个灌注袋的原则，在混凝土基底层3上平整铺设灌注袋，其中，直线段的灌注袋的灌注口留在外侧，曲线段的灌注袋的灌注口留在曲线低侧，保证后续混凝土能够灌满灌注袋；步骤3.2：在灌注袋上铺设一层厚度为0.5mm的隔离薄膜作为隔离薄膜层，避免后续往灌注袋内灌注混凝土时污染弹性减振垫层5，方便在灌注砂浆前对减振垫进行调整及整理；步骤3.2：在铺轨基地将弹性减振垫平整粘贴于轨道板1底部以形成弹性减振垫层5，并且保证弹性减振垫的钉柱朝向轨道板1底部；步骤4：轨道板1铺设；步骤4.1：从铺轨基地将轨道板1运输到施工现场，注意保护轨道板1不磕碰，不掉角；
步骤4.2：在轨道板基底上测量放线，划分轨道板1端线、两侧板边线，然后进行轨道板1初步铺设；步骤5：轨道板1精调；步骤5.1：如图4所示，在轨道板1侧边，通过预埋孔安装螺栓安装三向调节器13，并且保证一块轨道板1共安装有4个三向调节器13，每个三向调节器13下方均放置垫木14，三向调节器13的高程调节螺栓调至最低位置，前后和左右调节螺栓调至中间位置；步骤5.2：在轨道板1两端部第二排承轨台10螺栓孔内安装测量标架，在测量标架上安装与全站仪相配合的专用棱镜，每块轨道板上共安装有4块专用棱镜；本实施例考虑到了与前一块已精调完成的轨道板1的搭接测量，因此需要在前一块已精调完成的轨道板1邻接正在精调的轨道板1的端部的第二排承轨台10螺栓孔内安装2块专用棱镜，作为搭接测量用，因而每块轨道板1的精调需要用到共6块专用棱镜，6块专用棱镜对应的安装点位（第一专用棱镜点位15、第二专用棱镜点位16、第三专用棱镜点位17、第四专用棱镜点位18、第五专用棱镜点位19、第六专用棱镜点位20）如图5所示；步骤5.3：采用全站仪设站定向，保证全站仪设站位置应设于稳固位置，并应避开吊装运输区域，设站的误差及要求满足测量精度要求，位置满足轨道板1测量距离的要求；步骤5.4：利用专用笔记本安装轨道板精调软件，与全站仪实现数据互联，软件界面上显示有测量标架对应的测量高程、纵向位移测量、横向位移测量、搭接测量、全站仪换站后的搭接测量等数据框，便于施工人员能够更加直观地了解到轨道板1目前的位置情况；数据互联完成后开始测量，点击四点测量键，全站仪与待精调的轨道板1上的4个专用棱镜按顺序照准，交换数据，软件上显示调整量；然后根据软件显示调整量指挥人工利用三向调节器13对轨道板1进行前后、左右、高程的第一次精调，精调过程中保证轨道板1四角步调一致，避免单边受力过大造成单侧边预埋孔边角破损；第一次精调完成后通过软件界面选择相应的测量键继续进行多次细部精调，细部精调完成后点击完整测量键再次测量6个点位数据，当各点位误差在1mm内时，结束精调，保存完整结果，否则重新开始精调直至满足要求；本实施例中，优选地，细部精调过程为：第一次精调完成后分别点击软件界面上的各个单点测量键，对6个点位分别进行细部精调，然后分别点击软件界面上的双点测量键，两个点两个点地再次进行细部精调；步骤6：灌注袋填充施工；步骤6.1：轨道板1精调完成后，拆下精调用具，根据精调完毕的轨道板1位置调整弹性减振垫层5和灌注袋的位置，调整过程中避免减振垫和灌注袋发生褶皱；步骤6.2：进行砂浆性能试验，待砂浆各项技术指标满足设计及相关技术标准要求后方可灌注于灌注袋中；灌注过程中保持专用搅拌设备不停搅拌，确保自流平砂浆具有较好的流动性，在曲线段，由曲线内侧低点进行灌注，灌注时，宜采用“慢-快-慢”方式，一次性完成单块轨道板下方灌注袋的灌注，单块轨道板下方灌注袋灌注时间宜控制在10～15 min；灌注过程中，通过控制灌注料斗的控制阀，确保料斗中砂浆不中断，砂浆一次连续充填灌注袋，不得夹入气泡，漏斗不宜出现漩涡状，避免空气卷入轨道板板底；初始灌注流量宜控制20l/min左右，当灌注至一半时，灌注流量宜控制10l/min左右时，以便空气排出；灌注过程中，实时观察自流平砂浆的静态位置，当灌注袋充满高度接近轨道板1板
底时，关闭灌注料斗阀，并确认轨道板1侧面的高度，保证轨道板1底部注浆饱满，同时注意观察轨道板1上安装的百分表的变化情况，保证轨道板1上浮量控制在2mm内，不同轨道板1板块的不均匀上浮控制在1mm内；步骤6.3：自流平砂浆灌注完毕后，将灌注袋上的灌注口绑扎密封并呈45度设置，使得砂浆成型后能够形成向上翘起的凸起，用于对弹性减振垫层5进行限位，避免弹性减振垫层5发生横向位移；步骤7：轨道板1连接；将位于简支梁2梁中的轨道板1之间通过联结结构8连接在一起，并且在轨道板1空腔上方盖上水沟盖板9，水沟盖板9铺设在轨道板1内壁的扁钢上；步骤8：限位凸台施工；步骤8.1：对限位凸台施工位置处的简支梁2梁面进行凿毛处理，清理浮浆，然后洒水湿润；步骤8.2：按照设计图纸进行植筋，保证植筋的规格、数量及抗拔力满足设计要求；步骤8.3：加工并安装钢筋，设置缓冲橡胶材料，然后在位于简支梁2梁缝处的轨道板1之间浇筑纵向限位凸台6，在轨道板1角部之间浇筑横向限位凸台7；步骤8.4：对纵向限位凸台6、横向限位凸台7进行养护；步骤9：对施工完成的轨道板1质量进行全面检查，检查合格后，在轨道板1上表面的承轨台10上，通过调谐式减振扣件11安装钢轨12。
30.所述调谐式减振扣件11为现有技术，本发明不再对其结构进行赘述，所述实施例为本发明的优选的实施方式，但本发明并不限于上述实施方式，在不背离本发明的实质内容的情况下，本领域技术人员能够做出的任何显而易见的改进、替换或变型均属于本发明的保护范围。