一种吸声降噪隧道管片及其预制方法技术

本发明专利技术公开了一种吸声降噪隧道管片及其预制方法，管片呈瓦形结构，包括由钢筋混凝土构成的结构层，在结构层的内弧面上设有由泡沫混凝土作为吸声材料的吸声层；且吸声层与结构层通过同一预制模具预制成整体结构。优选，吸声层内部具有钢丝网骨架，结构层内设有钢筋笼；钢丝网边缘外伸钢丝弯起锚固在结构层中。预制方法包括：在管片模具内，通过喷射泡沫混凝土形成吸声层后，再在未完全固化的吸声层上形成钢筋混凝土结构层。本发明专利技术的有益效果是：管片具有强吸声降噪特性，以及高强度和高抗渗性；且结构简单、层间结合性能好、使用寿命长；预制方法简单、操作方便，两层顺序形成，绿色环保、不增加现场施工工作量，特别适用于多模具流水线作业。

A kind of segment of sound absorption and noise reduction tunnel and its prefabrication method

【技术实现步骤摘要】
一种吸声降噪隧道管片及其预制方法
本专利技术涉及隧道管片的结构形式及生产方法领域，尤其涉及一种吸声降噪隧道管片及其预制方法。
技术介绍
地铁作为城市轨道交通主要的形式之一，极大地方便了人们的出行。然而地铁在高速运行过程中，由于车辆牵引设备和轮轨接触振动产生的噪声，在隧道壁管片的反射叠加作用下，形成混响声场，成倍增加了车内噪声强度，给车内人员对话、通讯、甚至身心健康造成了严重干扰和巨大危害。如何有效地治理车内噪声已成为地铁运营者、设计方和相关科研工作人员所关注的重点课题。目前地铁隧道内降噪技术大多属于在声源处降噪，例如采用钢弹簧浮置板、弹性扣件和减振垫等措施，但这些技术均在地铁轨道面以下布置，其吸声降噪效果有限，同时由于轨道弹性加大，车轮运动轨迹变为曲线，降低了列车运行平稳性。由于地铁列车高速性以及轨道或车轮的磨损，目前的主动降噪技术还不能满足人们的降噪需求。因此在传播过程中降噪，例如对隧道壁管片进行特殊处理，具有潜在的应用价值和现实需求。然而，由于地铁隧道对防火、耐久性、安全性和抗渗性的要求很高，目前地铁隧道壁管片均采用高强度、高密实度钢筋混凝土制作，其对噪声吸收能力很差。考虑到活塞风和高频噪声引起的长期往复振动影响，在管片上涂刷或粘贴吸声材料等方式，存在防火和安全隐患，同时现场施工难度大、维护成本高、经济效益低、整体性差。为此，需要全新结构的隧道壁管片，同时满足支撑强度和吸声降噪要求。
技术实现思路
本专利技术的第一目的就是针对现有隧道管片没有吸声降噪功能的不足，提供一种具有吸声降噪层的隧道管片，以在满足支撑强度的同时，达到对隧道噪声在传播途径中进行吸声降噪的目的。本专利技术的第二目的是提供一种预制前述隧道壁管片的方法，以确保管片的结构层与降噪层能够形成整体结构，降低制造成本，并延长使用寿命。为实现第一目的，本专利技术采用如下技术方案。一种吸声降噪隧道管片，呈瓦形结构，包括由钢筋混凝土构成的结构层，在所述结构层的内弧面上设有由泡沫混凝土作为吸声材料的吸声层；且吸声层与结构层通过同一预制模具预制成整体结构。采用前述方案的本专利技术，管片由结构层和吸声层形成双层结构，结构层用于承载，吸声层用于吸收噪声声波能量，从而实现既能满足管片支撑强度要求，又能在噪声传播途径中吸收噪声的目的。由于二者通过同一预制模具预制成整体结构，结构层与吸声层所用的两种混凝土具有较高粘结强度，二者的连接主要靠泡沫混凝土与结构层混凝土的粘结，就能实现相互粘结牢固的目的。吸声层泡沫混凝土采用泡沫剂水溶液制成的泡沫与水泥、砂、外加剂和水等经混合搅拌、喷射制成，硬化后从表到里具有大量互相贯通的微孔，当声波入射到其表面时，引起微孔中的空气振动。由于摩擦阻力和空气的黏滞阻力以及热传导作用，将相当一部分声能转化为热能，从而起吸声作用。本专利技术管片利用泡沫混凝土的吸声降噪的特性，可广泛适用于具有吸声降噪要求的地铁隧道、高铁隧道或高速公路隧道。经研究和实验证明，本申请中的泡沫混凝土平均吸声系数约为0.6，对1000Hz附近的轮轨和设备噪声吸声系数可达0.9，其吸声效果好、自重轻、成本低、防火等级高、安全性好，寿命长、耐久性高、易加工、绿色环保、与混凝土结合性好。优选的，所述吸声层的泡沫混凝土内部包裹有钢丝网。以确保吸声层自身具有足够强度，以确保安全性和使用寿命。进一步优选的，所述钢丝网的边缘留有向所述结构层弯起的钢丝，弯起的钢丝伸入所述结构层内。以通过结构层混凝土锚固作为吸声层骨架的钢丝网，从而增强吸声层和结构层之间的连接牢固度，延长使用寿命。最好，钢丝网边缘靠近管片的对应边缘；且弯起的钢丝由边缘向内回弯180°形成U形弯钩。以进一步增大钢丝网面积，以及钢丝网与结构层之间的连接牢固度。优选的，所述吸声层厚度为2cm～6cm。以适应不同降噪要求隧道段的管片，厚度值越大，降噪效果越好。优选的，所述管片上设有用于安装固定的螺栓孔、安装固定孔和橡胶止水带安装槽；所述螺栓孔和橡胶止水带安装槽位于所述结构层的四周结合面上；所述安装固定孔从厚度方向上贯穿所述吸声层，并延伸至结构层内部。以形成与现有技术中不含吸声层的普通管片相同的安装连接结构，确保安装连接强度和防渗漏要求。优选的，所述结构层采用强度等级不低于C50级的高强度，和，抗渗性等级不低于P8级的高抗渗性钢筋混凝土结构。以通过高强度和高抗渗性的混凝土特性选择，确保满足结构层强度要求的前提下，减少管片厚度，从而为减少隧道开挖断面尺寸，或扩大行车空间提供保障。为实现第二目的，本专利技术采用如下技术方案。一种吸声降噪隧道管片的预制方法，用于形成第一专利技术目的的管片；包括在管片模具内，通过喷射泡沫混凝土形成吸声层后，再在未完全固化的吸声层上形成钢筋混凝土结构层。采用前述技术方案的方法，通过在同一模具内先喷射泡沫混凝土形成吸声层，再在未完全固化的吸声层上形成钢筋混凝土结构层。使两层形成整体结构，利用两种混凝土具有相互粘结的特性，使两层固定连接在一起，从而达到牢固连接的目的。所形成的管片既具有足够的支撑强度，又具有吸声降噪特性，特别适用于具有吸声降噪要求的地铁隧道、高铁隧道或高速公路隧道。优选的，该方法具体包括以下步骤：第一步，在钢丝网和钢筋笼制作完成后，将钢丝网边缘外伸的钢丝向上弯起90°，并将弯起钢丝的末端向内侧回弯180°形成U形弯勾；第二步，将预埋件、钢丝网和模芯按设定位置关系依次放置管片模具中；第三步，喷射泡沫混凝土至设定厚度，以形成吸声层；第四步，待吸声层定型后，且未完全固化前，将钢筋笼放置到管片模具中；第五步，安装顶模板，使模具上部形成具有浇筑口的模腔；第六步，按强度等级不低于C50级，抗渗性等级不低于P8的高强度和高抗渗性的钢筋混凝土结构要求，浇筑满足对应要求的混凝土，并进行振捣，以形成结构层；第七步，养护设定时间后拆模，以获得预制结构的所述管片。前述预制方法简单，操作方便，两层顺序形成，不增加现场施工工作量，特别适用于多模具流水线作业。本专利技术的有益效果是，管片具有强吸声降噪特性，以及高强度和高抗渗性；且结构简单、使用寿命长；预制方法简单操作方便，两层顺序形成，不增加现场施工工作量，特别适用于多模具流水线作业。附图说明图1是本专利技术吸声降噪管片的结构示意轴侧图。图2是本专利技术吸声降噪管片的结构示意剖视图。图3是利用本专利技术方法预制所述吸声降噪管片时，钢丝网及边缘弯起钢丝在预制模具中的位置示意图。具体实施方式下面结合附图对本专利技术作进一步的说明，但并不因此将本专利技术限制在所述的实施例范围之中。实施例1，参见图1、图2，一种吸声降噪隧道管片，呈瓦形结构，包括由钢筋混凝土构成的结构层2，在所述结构层2的内弧面上设有由泡沫混凝土作为吸声材料的吸声层1；且吸声层1与结构层2通过同一预制模具预制成整体结构；结构层采用强度等级不低于C50级的高强度和抗渗性等级不低于P8级的高抗渗性钢筋混凝土结构；吸声层1厚度为2cm～6cm。其中，吸声层1的泡沫混凝土内部包裹有钢丝网10；钢丝网10的边缘留有向所述结构层2弯起的钢丝8，弯起的钢丝8伸入所述结构层2内。结构层2内设有钢筋笼；弯起的钢丝8末端向内回弯180°形成U形弯勾；钢筋笼由受力筋7和箍筋9组成，受力筋7为双层，箍筋9按设定间距分布，并绑扎固定在受力筋7上，形成结构层的钢筋骨架。弯起的钢丝8靠本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种吸声降噪隧道管片，呈瓦形结构，包括由钢筋混凝土构成的结构层，其特征在于，在所述结构层的内弧面上设有由泡沫混凝土作为吸声材料的吸声层；且吸声层与结构层通过同一预制模具预制成整体结构。

【技术特征摘要】
1.一种吸声降噪隧道管片，呈瓦形结构，包括由钢筋混凝土构成的结构层，其特征在于，在所述结构层的内弧面上设有由泡沫混凝土作为吸声材料的吸声层；且吸声层与结构层通过同一预制模具预制成整体结构。2.根据权利要求1所述的吸声降噪隧道管片，其特征在于，所述吸声层的泡沫混凝土内部包裹有钢丝网。3.根据权利要求2所述的吸声降噪隧道管片，其特征在于，所述钢丝网的边缘留有向所述结构层弯起的钢丝，弯起的钢丝伸入所述结构层内。4.根据权利要求3所述的吸声降噪隧道管片，其特征在于，所述钢丝网边缘靠近管片的对应边缘；且弯起的钢丝由边缘向内回弯形成U形弯钩。5.根据权利要求1所述的吸声降噪隧道管片，其特征在于，所述吸声层的泡沫混凝土主要由泡沫剂水溶液、水泥、砂、外加剂和水经混合搅拌、喷射形成，并在硬化后从外到里具有大量贯通的微孔，以形成吸声结构。6.根据权利要求1所述的吸声降噪隧道管片，其特征在于，所述吸声层厚度为2cm～6cm。7.根据权利要求1所述的吸声降噪隧道管片，其特征在于，所述管片上设有用于安装固定的螺栓孔、安装固定孔和橡胶止水带安装槽；所述螺栓孔和橡胶止水带安装槽位于所述结构层的四周结合面上；所述安装固定孔从厚度...

【专利技术属性】
技术研发人员：孙玉进，鲁耀华，王猛，
申请(专利权)人：中车建设工程有限公司，
类型：发明
国别省市：北京,11