隧道減振降噪的結構施工技術及應用效果

(寧波交通工程建設集團有限公司,浙江 寧波 315000)

隧道是國家公路基礎建設的重要設施，在交通建設發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、城市等構造物或自然環境，從而以較短距離連通目的地，大幅度縮短公路建設里程。而在實際路線中，隧道難免會經過環境敏感區域，如居民集聚區、學校、醫院、科研、宗教等有特殊要求的場所。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構物時，采用的減振降噪技術措施及應用效果。

一、技術研發背景

圖1 隧道減振降噪結構設計

某隧道洞身上方規劃建造一座大型建筑物，其基礎底面與隧道洞身結構頂部的覆蓋層平均厚度約6m，水平距離約23m。建設方提出，隧道上方建筑物對環境噪聲及擾動敏感度較高，要求隧道采取減振降噪的優化措施。

二、工程實踐

（一）工藝原理

如圖1所示，車輛行駛產生的振動由隧道路面向下傳遞至級配配碎石減振層，再向路面兩側傳遞至橡膠板，由級配碎石層和橡膠板吸收減弱振動能量；車輛行駛產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隧道施工工藝相比，主要有以下不同：

加深仰拱開挖。隧道仰拱下移50cm，增加仰拱回填混凝土厚度。

設置橡膠板。在靠近路面的隧道排水溝側壁外表面與仰拱內壁表面設置橡膠板。

設置FC吸聲板。在隧道兩側設置高度2.5m的穿孔FC吸聲板。

優化路面結構層。采用橡膠瀝青面層，設置乳化瀝青水泥穩定碎石基層和級配碎石減振層，級配碎石減振層中設分倉隔梁和橡膠條。

（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，隧道常規工序不再贅述。

1.仰拱表面橡膠板鋪設

仰拱填充前先在仰拱混凝土上鋪設一層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度5cm的射釘進行固定，射釘按間距50cm梅花形布置。

2.兩側排水溝壁橡膠板鋪設

待兩側縱向排水溝達到規定強度后，在縱向排水溝混凝土邊緣鋪設五層橡膠板（每層厚10mm），橡膠板與縱向排水溝混凝土邊緣側壁混凝土密貼，采用長度10cm的射釘進行固定。

3.分倉隔梁施工

級配碎石鋪碾壓完成后，按10m每道設置40cm×16cm（寬×高）鋼筋混凝土分倉隔梁。梁頂鋪設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厚吸音棉板進行隔聲處理。安裝FC吸音板時，從板中部開始向板的四邊固定。FC吸聲板按框格尺寸裁割準確，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，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、主要材料及技術指標

主要材料包括砂、石、水泥、鋼筋、無紡土工布、EVA防水板、防火涂料、減振橡膠板、橡膠瀝青、FC吸聲板等，質量符合國家和行業標準。

（一）橡膠板（條）主要技術指標

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

（二）吸音棉主要技術指標

①密度：＜500kg/m3；②質量吸濕率：應不大于3.0%；③熱傳導率：≤0.04W/m.K；④耐熱度：≥700℃；⑤阻燃性：A級以上；⑥無黏結劑，無氣味；⑦耐腐蝕性：耐強酸、強堿，長時間不會減低其功能特性；⑧回彈性：復原性極好；⑨彎曲破壞荷載≥130kN。

（三）FC吸聲板主要技術指標

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

四、工藝驗證

為獲取隧道減振降噪施工技術的實際效果，采用相同車輛在相同環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方法進行比較分析，分別收集了5組車輛產生的振動速度和噪聲值。

（一）車輛振動檢測

檢測儀器：采用TC-4850測振儀。

檢測結果：根據檢測數據分析，采用載重約50t的汽車以勻速50km/h的速度行駛經過減振降噪路段時，產生的平均最大質點振動速度為0.0058cm/s，經過普通路段產生的平均最大質點振動速度為0.0074cm/s。因此，通過計算可以得出隧道減振結構可將車輛通過產生的振動減少21.6%。

（二）車輛噪聲檢測

檢測儀器：采用AR844數字噪音計。

檢測結果：根據檢測數據分析，當載重約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點110m～20m時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4.2%；最小差值為0.66dB位于20m處，降幅達0.8%。

五、結語

公路隧道工程的建設中，為了滿足公路運營期某些路段對隧道工程的減振降噪要求，通過調整隧道斷面結構、應用新材料、增設降噪設施、優化隧道路面結構等技術設計措施，能夠在一定程度上減輕車輛通過隧道時產生的振動和噪聲。