一种具有压重与隔振功能的混凝土浮置结构及其施工方法

本发明涉及道路与隧道工程，具体而言，涉及一种具有压重与隔振功能的混凝土浮置结构及其施工方法。

背景技术：

1、现有浮置板技术主要应用于轨道交通隔振，其板体尺寸、质量以及弹性支承参数通常根据轨道车辆荷载和轮轨振动特性确定。道路隧道内车辆类型、轴重、车速和行驶状态变化较大，车辆制动、加速及通过不平整路面时还会产生明显的冲击荷载，直接采用现有浮置板构造，难以同时兼顾重载承载、振动控制和隧道抗浮要求。

2、结合道路隧道的受力特点和使用环境，现有抗浮压重结构与车辆减振构造通常分别设置。地下水位较高时，隧道底部往往需要增设混凝土压重层或压重块，以增加结构自重并抵抗地下水浮力，但这部分混凝土主要承担抗浮作用，未能同时用于车辆振动控制，不仅增加材料用量，还会占用隧道内部空间。

3、此外，浮置板与隧道底板之间需要保留弹性支承的工作空间，路表水可能沿板间接缝和板体边缘进入板下区域。若板下排水不畅，积水容易长期滞留在钢弹簧支座、支座底座及连接构件周围，进而影响钢构件的耐久性和弹性支承系统的正常工作。现有方案对路表水截流、板边密封、板下渗水收集以及支座检修等方面的考虑仍不充分。

4、因此，有必要提出一种以大自重混凝土浮置板为主体的道路隧道组合结构，使浮置板既作为道路承载构件和隔振体系的惯性质量，又利用其自重作为隧道抗浮永久荷载，并通过弹性支承、板间连接和防排水构造，满足道路重载、车辆减振及长期使用要求。

技术实现思路

1、针对现有道路隧道抗浮压重与车辆减振分别设置、难以兼顾的问题，本发明提出一种具有压重与隔振功能的混凝土浮置结构，采用混凝土浮置板，通过弹性支承设置在隧道底板上方，其自重一方面作为压重参与隧道抗浮，另一方面作为隔振体系的惯性质量，与弹性支承共同减小车辆振动向隧道主体结构的传递，相邻浮置板之间设置传力连接构造，板体两侧及底部设置相应的防渗和排水措施，以保证结构长期正常工作。

2、为实现上述目的，本发明提出以下技术方案：

3、一种具有压重与隔振功能的混凝土浮置结构，设置于隧道底板上方，包括：

4、混凝土浮置板，通过间隔布置的弹性支承构件弹性支承于所述隧道底板上方，所述混凝土浮置板的板底与所述隧道底板之间留有支座安装、排水及检修空间；所述混凝土浮置板的尺寸和自重根据隧道抗浮要求确定，自重经所述弹性支承构件传递至所述隧道底板，作为隧道抗浮永久荷载的一部分，同时所述混凝土浮置板作为隔振体系的惯性质量，与所述弹性支承构件共同形成隔振体系，以减小车辆荷载产生的振动向隧道主体结构的传递；

5、板间连接构造，设置于相邻所述混凝土浮置板之间，包括钢筋剪力铰和柔性板缝，所述钢筋剪力铰用于传递板端剪力并限制接缝两侧的竖向错台，同时允许相邻所述混凝土浮置板在设计范围内发生竖向相对位移和转角；

6、防排水系统，包括设置于所述混凝土浮置板两侧的侧排水沟，以及设置于板下区域的底部排水孔、排水管道和集水井，所述侧排水沟用于收集并排出路表水，所述底部排水孔、排水管道和集水井用于收集并排出进入板下空间的渗水。

7、进一步地，所述混凝土浮置板采用抗渗混凝土浇筑，混凝土强度等级为c40，抗渗等级为p8；所述混凝土浮置板的板厚为400～600mm，板宽为8～12m，板长为6～10m；板体内配置双层双向钢筋网，底层钢筋为φ16～20@150，上层钢筋为φ16@200。

8、进一步地，所述弹性支承构件为钢弹簧支座，所述钢弹簧支座沿所述混凝土浮置板底部呈网格状布置，标准段间距为2.0m×2.0m，在板端、重载车道及支座反力较大的位置加密布置；所述钢弹簧支座的上部与所述混凝土浮置板内的预埋构件连接，下部安装于所述隧道底板上方的混凝土找平层上，底座采用锚固件固定，并通过无收缩灌浆料进行找平和密实处理。

9、进一步地，所述混凝土浮置板的板端或板侧设置有水平限位构件，用于传递车辆制动及横向作用产生的水平荷载；所述水平限位构件与所述混凝土浮置板之间保留满足竖向隔振所需的间隙，以避免形成竖向刚性连接；所述钢弹簧支座对应位置设置有局部加强区或钢筋混凝土支座基座，支座反力经所述支座基座和所述隧道底板传递至隧道主体结构。

10、进一步地，所述钢筋剪力铰包括分别预埋于相邻所述混凝土浮置板端部的上连接板、下连接板、剪力钢筋和弹性填充材料；所述上连接板和所述下连接板通过锚固构件与相应所述混凝土浮置板内的钢筋网连接，所述剪力钢筋横跨所述柔性板缝并穿过所述上连接板和所述下连接板上的预留孔，所述剪力钢筋与所述预留孔的孔壁之间设置有所述弹性填充材料。

11、进一步地，相邻所述混凝土浮置板的端部设置有uhpc局部加固区，所述uhpc局部加固区仅浇筑于相邻所述混凝土浮置板端部各自设置的局部锚固槽内，用于加强连接板锚固区域并提高板端局部承载能力，且不连续贯通相邻板块之间的所述柔性板缝；所述柔性板缝内设置有可压缩防水密封材料。

12、进一步地，所述侧排水沟采用钢筋混凝土浇筑，沟底沿隧道排水方向设置纵坡，内壁设置有防水涂层；所述底部排水孔及所述排水管道的入口处设置有可拆卸的不锈钢滤网或沉砂构造；所述集水井沿隧道纵向间隔布置，所述集水井和管道转接位置预留有检查、清理及疏通空间。

13、进一步地，当隧道纵坡不能满足重力排水要求时，所述集水井内设置有潜水泵，用于将积水排入隧道主排水管网；所述底部排水孔布置于找平层或专用排水层内，当所述底部排水孔穿过隧道主体底板时，设置有止水套管，并对孔洞周围进行防水密封和局部加强。

14、针对上述结构，本发明提出了一种具有压重与隔振功能的混凝土浮置结构的施工方法，包括以下步骤：

15、s1、清除隧道底板表面的浮浆、油污和松散混凝土，对需要与找平层连接的区域进行凿毛处理；在所述隧道底板上方浇筑混凝土找平层，并根据支座布置和板下排水要求控制找平层顶面高程及坡度；找平层达到规定强度后，对弹性支承构件位置进行测量放线，安装支座底座，所述支座底座采用锚固件固定，安装后采用无收缩灌浆料进行找平和灌注；

16、s2、将预制成型的混凝土浮置板运至施工现场，采用对称吊点起吊，就位时利用导向构件进行对中，并设置临时支撑，控制板体中心位置、板端间距和顶面高程；安装钢弹簧支座，使所述钢弹簧支座的上部与所述混凝土浮置板的预埋构件连接、下部与已安装的支座底座可靠接触；采用多点同步顶升设备逐步调整所述混凝土浮置板的标高和各支座受力状态，顶升过程中监测相邻测点高差；所述混凝土浮置板达到设计标高且支座受力稳定后，逐步撤除临时支撑；

17、s3、检查相邻板端预埋的上连接板和下连接板，将剪力钢筋穿过连接板预留孔，使其横跨板间柔性缝，并在所述剪力钢筋与预留孔壁之间填充弹性材料，安装过程中保留设计要求的竖向活动间隙；分别对两侧所述混凝土浮置板端部的uhpc局部锚固槽进行凿毛、清理和浇筑，且uhpc不连续填满相邻所述混凝土浮置板之间的柔性板缝；uhpc达到设计强度后，在所述柔性板缝内设置可压缩防水填料、止水条及表面密封材料；

18、s4、在所述混凝土浮置板两侧施工侧排水沟，并在所述侧排水沟内壁设置防水涂层；预制所述混凝土浮置板时，在板体内部预埋排水管道，所述排水管道按照设计坡度布置，其进水端与所述侧排水沟底部的泄水口连通，汇流位置与所述混凝土浮置板底部的排水孔连接；所述侧排水沟收集的路表水以及进入板内排水通道的渗水经所述排水管道汇集后，由底部排水孔和出水管引入集水井，再接入隧道既有排水系统；排水系统施工完成后进行通水试验；

19、s5、检查所述混凝土浮置板的位置、顶面高程、板间接缝和相邻板块错台情况，复核各所述钢弹簧支座的压缩量、工作高度和受力状态；根据所述混凝土浮置板的压重贡献与设计地下水浮力复核隧道整体抗浮稳定性；对接缝密封和排水系统进行淋水、通水检查，确认板下无明显积水。

20、进一步地，步骤s1中，所述凿毛处理的凿毛深度不小于5mm，所述混凝土找平层采用厚度为150mm的c30混凝土；所述支座底座采用预埋锚固件固定，当采用后置锚固时，锚筋直径、锚固深度和布置位置根据支座反力及所述隧道底板条件确定；

21、步骤s3中，所述弹性材料为聚氨酯；步骤s4中，所述排水管道的入口及所述底部排水孔处设置有可拆卸滤网，所述集水井和管道转接位置预留有检查、清理及疏通条件。

22、与现有技术相比，本发明的有益效果在于：

23、本发明通过将大自重混凝土浮置板经钢弹簧支座弹性支承于隧道底板上方，使同一板体同时承担道路荷载、抗浮压重和隔振惯性质量三重功能，实现了压重与减振的一体化，有效削弱10～200hz宽频范围内重载车辆随机冲击振动向隧道主体结构及周边环境的传递；配合钢筋剪力铰与uhpc局部加固相结合的板间连接构造，在传递板端剪力、限制接缝错台、保证行车平顺的同时，保留相邻板块微小竖向相对位移能力，避免刚性锁死，兼顾了各板独立隔振；再通过板边截水密封与板下排水孔、集水井相结合的防排水系统及支座防腐密封措施，防止积水滞留锈蚀支座和连接件，保障了隔振体系在潮湿环境下的长期承载与减振性能，以较少的构造层次同步解决了高地下水位道路隧道的抗浮稳定、宽频减振和长期耐久问题，具有构造简洁、施工便捷、便于检修维护的优点。