5.3.2 常用隔振、减振方式
通过对地铁振动波传播特性的分析和影响因素的把控，针对地铁振动波在传播路径上的控制，工程应用较为成熟的隔振、减振措施如下。
1.隔振空沟、填充沟和排桩
图5.13 路径减振原理
通过在振源与建筑物之间的土体中挖隔振空沟，或因隔振空沟需构造支护及后期不易维护在沟内填充不同物质（泥浆、膨润土或混凝土等）的填充沟，以及设置连续或者不连续的排桩，使振动波发生散射、透射或反射，从而阻隔或削弱振动波的传播，降低振动强度。隔振沟示意图如图5.14所示。
图5.14 隔振沟示意图
需注意以下要点。
（1）隔振空沟的隔振效果优于填充沟，是最有效的路径隔振方法。
（2）刚性填充屏障有效的隔振频段为10～20 Hz，且只适合被动隔振，柔性填充屏障有效的隔振频段为40 Hz以上，更适合主动隔振。
（3）多排桩有较好的隔振效果，非连续排桩可起到整体屏蔽的隔振作用。
下面以广州科学城南区办公建筑地铁振动控制方案为例，简单阐述排桩的减振效果。
针对广州科学城南区办公楼进行地铁振动控制方案比选，方案一为采用三向隔振支座，将隔振层设置在塔楼底部即大底盘之上，通过隔振技术实现对南区办公建筑地铁振动控制；方案二为在桩基周围覆盖橡胶层，通过橡胶层减小桩基振动，实现对南区办公建筑的地铁振动控制。
针对方案一，对广州科学城南区办公楼结构进行了隔振层设计和验算，主要结论如下。采用三向隔振支座的水平隔振部分铅芯叠层橡胶支座设计方案满足了支座设计面压要求、偏心率控制要求、风荷载设计要求和回复力限值要求。根据实测地铁振动数据，对固接结构和隔振结构进行地铁振动作用下分析，采用三向隔振支座的隔振层以上结构各楼层可减小Z振级平均值4.9～6.2 d B，Z振级最大减小量值达6.8 dB，减振效果显著。
针对方案二，对广州科学城南区办公楼建筑进行了桩基外覆橡胶层振动控制方案设计和数值模拟，主要结论如下。根据有限元分析结果，采用桩基外覆橡胶层构造，具有一定的减振效果，对于大部分单桩，桩顶减振约3.28 d B。当忽略地铁振动输入频域差异时，可近似认为桩基振动控制方案可实现上部结构减振约3.28 d B。在减振方案设计时建议，自地铁隧道线路位置起，第一排桩采用300 mm厚橡胶层全长覆盖；第二、三排桩采用100 mm厚橡胶层全长覆盖，当橡胶层加厚时，可酌情缩短覆盖长度，但不应小于30 m；其他桩可不做橡胶层覆盖处理。特别要注意的是，由于桩基振动控制方案没有相关工程经验，以及土体结构建模时的材料不确定性和几何不确定性，相关数值模拟结果仅供定性参考。同时在桩基振动控制方案设计时，尚应计及土壤环境中橡胶材料的腐蚀、老化可能性，以及具体施工方案等因素，综合考虑决定。
因此对广州科学城南区办公楼结构桩基振动控制方案二做进一步补充分析研究，提出了方案三——在模型中设置排桩分析其振动控制效果，以便桩基施工后振动测试不满足要求时进行补充施工。排桩的布置位置和布置方式如图5.16所示。
图5.16 排桩的布置位置和布置方式
在土体模型中增设排桩采用C25混凝土材料。由于土体模型中存在未开挖的地表覆土，经多次试算，在既有模型中删除覆土实体将导致单元网格划分异常，因此分别采用按实际高度建模的排桩（图5.17）和高度超出土体自由表面的排桩（图5.18）两种情形，以间接消除顶部覆土的影响。
图5.17 按实际高度建模的排桩
图5.18 高度超出土体自由表面的排桩
最后，对广州科学城南区办公楼建筑进行了桩基外覆橡胶层和排桩振动控制方案数值模拟，主要结论为：根据分析结果，采用排桩的振动控制效果较好，考虑输入替换带来的影响系数后，排桩的减振效果为3.3～8.2 dB。
2.波阻块（wave impeding block，WIB）
20世纪90年代，Schmid首次提出了在土中建造“人工基岩”来阻隔振动波的传播，同时将“人工基岩”称为波阻块，如图5.19所示。
需注意以下要点。
（1）将波阻块放置在振源下适当深度，具有较好的低频隔振效果。
（2）波阻块对低频振动波具有较好的减振效果，可有效地降低邻近地铁的地表环境加速度振级5～12 dB。
以上的振动控制措施针对不同的设置位置可分为主动隔振和被动隔振：主动隔振是在传播路径上靠近振源附近实施的振动控制，可显著衰减体波和瑞利波，属于水平非均匀地基上基础振动问题；被动隔振是在传播路径上靠近受保护建筑物附近实施的振动控制，只能衰减瑞利波，属于屏障导致的瑞利波散射问题。
图5.19 波阻块示意图