隧道減振降噪的結(jié)構(gòu)施工技術(shù)及應(yīng)用效果

(寧波交通工程建設(shè)集團(tuán)有限公司,浙江 寧波 315000)

隧道是國(guó)家公路基礎(chǔ)建設(shè)的重要設(shè)施，在交通建設(shè)發(fā)展中占有十分重要的地位，一般修建在地層中，穿越山嶺、峽谷、江河、城市等構(gòu)造物或自然環(huán)境，從而以較短距離連通目的地，大幅度縮短公路建設(shè)里程。而在實(shí)際路線中，隧道難免會(huì)經(jīng)過(guò)環(huán)境敏感區(qū)域，如居民集聚區(qū)、學(xué)校、醫(yī)院、科研、宗教等有特殊要求的場(chǎng)所。本文主要以浙江寧波某隧道為背景，淺析公路隧道在下穿建筑結(jié)構(gòu)物時(shí)，采用的減振降噪技術(shù)措施及應(yīng)用效果。

一、技術(shù)研發(fā)背景

圖1 隧道減振降噪結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

某隧道洞身上方規(guī)劃建造一座大型建筑物，其基礎(chǔ)底面與隧道洞身結(jié)構(gòu)頂部的覆蓋層平均厚度約6m，水平距離約23m。建設(shè)方提出，隧道上方建筑物對(duì)環(huán)境噪聲及擾動(dòng)敏感度較高，要求隧道采取減振降噪的優(yōu)化措施。

二、工程實(shí)踐

（一）工藝原理

如圖1所示，車輛行駛產(chǎn)生的振動(dòng)由隧道路面向下傳遞至級(jí)配配碎石減振層，再向路面兩側(cè)傳遞至橡膠板，由級(jí)配碎石層和橡膠板吸收減弱振動(dòng)能量；車輛行駛產(chǎn)生的噪音由橡膠瀝青混凝土上面層、FC吸聲板吸收和消除，以達(dá)到減振降噪的目的。

（二）工藝比較

隧道減振降噪施工工藝與常規(guī)隧道施工工藝相比，主要有以下不同：

加深仰拱開(kāi)挖。隧道仰拱下移50cm，增加仰拱回填混凝土厚度。

設(shè)置橡膠板。在靠近路面的隧道排水溝側(cè)壁外表面與仰拱內(nèi)壁表面設(shè)置橡膠板。

設(shè)置FC吸聲板。在隧道兩側(cè)設(shè)置高度2.5m的穿孔FC吸聲板。

優(yōu)化路面結(jié)構(gòu)層。采用橡膠瀝青面層，設(shè)置乳化瀝青水泥穩(wěn)定碎石基層和級(jí)配碎石減振層，級(jí)配碎石減振層中設(shè)分倉(cāng)隔梁和橡膠條。

（三）主要施工方法

本文主要介紹涉及減振降噪工藝的主要施工方法，隧道常規(guī)工序不再贅述。

1.仰拱表面橡膠板鋪設(shè)

仰拱填充前先在仰拱混凝土上鋪設(shè)一層10mm厚橡膠板，橡膠板底部與仰拱初支密貼，板與板之間邊部緊貼后用長(zhǎng)度5cm的射釘進(jìn)行固定，射釘按間距50cm梅花形布置。

2.兩側(cè)排水溝壁橡膠板鋪設(shè)

待兩側(cè)縱向排水溝達(dá)到規(guī)定強(qiáng)度后，在縱向排水溝混凝土邊緣鋪設(shè)五層橡膠板（每層厚10mm），橡膠板與縱向排水溝混凝土邊緣側(cè)壁混凝土密貼，采用長(zhǎng)度10cm的射釘進(jìn)行固定。

3.分倉(cāng)隔梁施工

級(jí)配碎石鋪碾壓完成后，按10m每道設(shè)置40cm×16cm（寬×高）鋼筋混凝土分倉(cāng)隔梁。梁頂鋪設(shè)2層橡膠板（每層厚度10mm、寬度40cm），采用射釘固定。

4.FC吸聲板安裝

安裝FC吸聲板板前，先完成隔斷龍骨的安裝，再采用填充5cm厚吸音棉板進(jìn)行隔聲處理。安裝FC吸音板時(shí)，從板中部開(kāi)始向板的四邊固定。FC吸聲板按框格尺寸裁割準(zhǔn)確，隔墻端部的石膏板與周圍的墻或柱留有3mm的槽口。施鋪罩面板時(shí)，先在槽口處加注嵌縫膏，然后鋪板并擠壓嵌縫膏使面板與鄰近表層接觸緊密。

三、主要材料及技術(shù)指標(biāo)

主要材料包括砂、石、水泥、鋼筋、無(wú)紡?fù)凉げ肌VA防水板、防火涂料、減振橡膠板、橡膠瀝青、FC吸聲板等，質(zhì)量符合國(guó)家和行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)。

（一）橡膠板（條）主要技術(shù)指標(biāo)

橡膠板（條）厚度10mm+0.8mm，扯斷強(qiáng)度不低于80kg/cm2，扯斷伸長(zhǎng)率不小于300%，扯斷永久變形不大于35%，硬度60～70（邵爾A），老化系數(shù)（70℃/72h按抗張積）不小于0.75。

（二）吸音棉主要技術(shù)指標(biāo)

①密度：＜500kg/m3；②質(zhì)量吸濕率：應(yīng)不大于3.0%；③熱傳導(dǎo)率：≤0.04W/m.K；④耐熱度：≥700℃；⑤阻燃性：A級(jí)以上；⑥無(wú)黏結(jié)劑，無(wú)氣味；⑦耐腐蝕性：耐強(qiáng)酸、強(qiáng)堿，長(zhǎng)時(shí)間不會(huì)減低其功能特性；⑧回彈性：復(fù)原性極好；⑨彎曲破壞荷載≥130kN。

（三）FC吸聲板主要技術(shù)指標(biāo)

FC吸聲板規(guī)格600mm×600mm，厚度10mm，穿孔率12%～16%。降噪系數(shù)（NRC）≥0.7；隔聲量≥10dB；防火性能等級(jí)滿足GB8624-2006中E級(jí)及以上要求。

四、工藝驗(yàn)證

為獲取隧道減振降噪施工技術(shù)的實(shí)際效果，采用相同車輛在相同環(huán)境下分別行駛在隧道減振降噪路段和隧道一般路段的試驗(yàn)方法進(jìn)行比較分析，分別收集了5組車輛產(chǎn)生的振動(dòng)速度和噪聲值。

（一）車輛振動(dòng)檢測(cè)

檢測(cè)儀器：采用TC-4850測(cè)振儀。

檢測(cè)結(jié)果：根據(jù)檢測(cè)數(shù)據(jù)分析，采用載重約50t的汽車以勻速50km/h的速度行駛經(jīng)過(guò)減振降噪路段時(shí)，產(chǎn)生的平均最大質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)速度為0.0058cm/s，經(jīng)過(guò)普通路段產(chǎn)生的平均最大質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)速度為0.0074cm/s。因此，通過(guò)計(jì)算可以得出隧道減振結(jié)構(gòu)可將車輛通過(guò)產(chǎn)生的振動(dòng)減少21.6%。

（二）車輛噪聲檢測(cè)

檢測(cè)儀器：采用AR844數(shù)字噪音計(jì)。

檢測(cè)結(jié)果：根據(jù)檢測(cè)數(shù)據(jù)分析，當(dāng)載重約50t重的汽車以勻速50km/h的速度行駛，分別距離減振降噪路段和普通路段檢測(cè)點(diǎn)110m～20m時(shí)的噪聲分貝差值呈由大到小，其中最大差值為3.00dB位于110m處，降幅達(dá)4.2%；最小差值為0.66dB位于20m處，降幅達(dá)0.8%。

五、結(jié)語(yǔ)

公路隧道工程的建設(shè)中，為了滿足公路運(yùn)營(yíng)期某些路段對(duì)隧道工程的減振降噪要求，通過(guò)調(diào)整隧道斷面結(jié)構(gòu)、應(yīng)用新材料、增設(shè)降噪設(shè)施、優(yōu)化隧道路面結(jié)構(gòu)等技術(shù)設(shè)計(jì)措施，能夠在一定程度上減輕車輛通過(guò)隧道時(shí)產(chǎn)生的振動(dòng)和噪聲。