香港科技大學(xué)聲學(xué)測試實(shí)驗(yàn)室施工技術(shù)要點(diǎn)及質(zhì)量控制

夏為威

上海聲望聲學(xué)科技股份有限公司 上海 200335

1 引言

隨著科技的進(jìn)步，人們生活水平日益提高。人們對住宅及公共環(huán)境的噪聲水平也有了越來越高的要求，聲學(xué)性能逐漸成為了產(chǎn)品的重要指標(biāo)。在此背景下，越來越多的企業(yè)及政府單位需要建設(shè)對應(yīng)測試的聲學(xué)實(shí)驗(yàn)室。然而聲學(xué)實(shí)驗(yàn)室作為一種特殊功能性的建筑，在設(shè)計(jì)及施工上有特殊的工藝要求。以下對聲學(xué)實(shí)驗(yàn)室的施工技術(shù)要點(diǎn)及質(zhì)量控制作簡要分析。

2 項(xiàng)目概況

2.1 項(xiàng)目基本情況

香港科技大學(xué)空氣動(dòng)力學(xué)和聲學(xué)部 The Aerodynamics and Acoustics Facility (AAF) 的前身為Wind/Wave Tunnel Facility (WWTF)。該部門是香港科技大學(xué)的中心研究部門之一。該部門是由香港特別行政區(qū)行政長官、科大校長董建華先生創(chuàng)辦。在2015年至2019年期間，該部門進(jìn)行了重建，配備了全新的、最先進(jìn)的低噪音風(fēng)洞和世界級的大型聲學(xué)測試實(shí)驗(yàn)室，專注于現(xiàn)代的空氣動(dòng)力學(xué)和聲學(xué)研究和開發(fā)的新時(shí)代。

其中聲學(xué)測試實(shí)驗(yàn)室由兩個(gè)房間組成，兩個(gè)房間中間由隔聲量測試窗口聯(lián)通。通過堵塊結(jié)構(gòu)，實(shí)驗(yàn)室可以單獨(dú)成為消聲室、混響室，也可以組合成隔聲量實(shí)驗(yàn)室使用。尺寸規(guī)格見表1、圖1。

表1 聲學(xué)測試實(shí)驗(yàn)室詳細(xì)參數(shù)

圖1 三維模型圖

2.2 施工環(huán)境及工程特點(diǎn)分析

本項(xiàng)目位于香港科技大學(xué)實(shí)驗(yàn)樓內(nèi)，由于該實(shí)驗(yàn)樓為綜合測試實(shí)驗(yàn)室，其中還包含有其他的測試實(shí)驗(yàn)室，例如大型低速風(fēng)洞等。這些實(shí)驗(yàn)室自身設(shè)備發(fā)出的噪音比較大，大型的風(fēng)機(jī)和其他的設(shè)備發(fā)出的低頻噪聲會(huì)通過原始建筑結(jié)構(gòu)傳遞。

該項(xiàng)目最大的難點(diǎn)在于：第一，需要做好減震系統(tǒng)，使得外界低頻噪音無法通過原始結(jié)構(gòu)振動(dòng)傳遞到實(shí)驗(yàn)室內(nèi)。第二，混響室與消聲室中間為雙層混凝土墻體，中間由擠塑板隔開。雙層墻體中間有隔聲測試窗口，窗口的結(jié)構(gòu)形式以及安裝施工工藝與實(shí)驗(yàn)室隔聲量指標(biāo)息息相關(guān)。第三，混響室擴(kuò)散體圓弧形結(jié)構(gòu)擴(kuò)散體，因面積較大，形態(tài)復(fù)雜，表面光潔度以及尺寸是否精準(zhǔn)直接影響混響室的聲學(xué)性能。

3 聲學(xué)測試實(shí)驗(yàn)室施工技術(shù)要點(diǎn)分析

3.1 減震系統(tǒng)

3.1.1 減震墊施工工藝

彈線→基坑開挖→素土夯實(shí)→澆筑底板混凝土→鋪設(shè)減震墊→鋪設(shè)底部鋼模板→澆筑內(nèi)房混凝土底板。構(gòu)造做法見圖2。

圖2 隔振樓板示意圖

3.1.2 減震墊施工要點(diǎn)控制

基坑開挖前需要找準(zhǔn)室內(nèi)正負(fù)零標(biāo)高，并彈好1.000m線，后續(xù)所有標(biāo)高定位均以此做基準(zhǔn)。坑開挖后下層筏板施工時(shí)，需保證面層平整度，若存在高差需要局部打磨直至滿足要求。

減震墊鋪設(shè)：本項(xiàng)目選用的是德國BSW800型減震墊，根據(jù)上部結(jié)構(gòu)荷載計(jì)算后裁切為大小為300x500x50小塊按下圖布置。中間部分為裁切并包裝好的80k巖棉填充以防止模板塌陷。

減震鋼模板鋪設(shè)：減震墊上方需要滿鋪6mm花紋鋼板兼做上部混凝土模板作用，鋼板采用1.8mx6m拼接布置，鋼板與減震墊接觸面需要預(yù)先做防銹處理。拼縫處焊接處理，焊接處為防止鋼板變形可采取間斷焊。接縫處先用防水結(jié)構(gòu)膠封堵，并在上部貼防水膠帶防止砂漿漏出，防水膠帶寬度不宜小于10cm。

內(nèi)外房底板接縫處分兩種情況：第一，內(nèi)外房底板邊緣已經(jīng)貼合。此時(shí)需用擠塑板隔開，擠塑板對接處采用結(jié)構(gòu)膠粘粘，拼縫處外貼防水膠帶。使內(nèi)外房達(dá)到完全獨(dú)立。第二，內(nèi)外房底板邊緣未完全貼合，此時(shí)施工空間大的情況下內(nèi)房底板側(cè)邊可采取傳統(tǒng)木模板支模，需注意木模板和鋼板接縫處需要做好防漏漿處理。如施工空間不大則側(cè)面也需要鋼模板，剛模版與底板焊接處理，防水做法同平板部分，見圖3。

圖3 鋼板及擠塑板施工

3.2 隔聲墻、隔聲窗

3.2.1 隔聲墻體構(gòu)造

隔聲窗位于消聲室部分不能有剛性連接，故隔聲窗安裝墻體采用唇口設(shè)計(jì)，混響室部分墻體伸入消聲室墻體內(nèi)，交接處采用擠塑板填充。消聲室預(yù)埋窗框墻體，澆筑到一定高度、混響室預(yù)埋窗框墻體不做澆筑時(shí)，進(jìn)行窗框吊裝預(yù)埋，窗框需從混響室往消聲室方向安裝，見圖4。

圖4 隔聲窗節(jié)點(diǎn)大樣及現(xiàn)場施工圖

3.2.2 隔聲窗施工工藝

首先彈出定位線：按照圖紙要求對隔聲窗安裝位置進(jìn)行定位，由現(xiàn)場施工時(shí)確定的參考軸線彈出隔聲窗定位線，對平整度及垂直度進(jìn)行復(fù)查。然后運(yùn)送隔聲窗到安裝地：由于隔聲窗為全鋼制結(jié)構(gòu)，每個(gè)隔聲窗重量到達(dá)1~2t，需要通過吊車或叉車進(jìn)行轉(zhuǎn)運(yùn)。運(yùn)輸時(shí)，隔聲窗必須放置在木板上，嚴(yán)禁窗框與叉車直接接觸，防止鋼結(jié)構(gòu)變形，到位后應(yīng)放置平穩(wěn)。接下來臨時(shí)固定：用叉車或環(huán)鏈葫蘆將隔聲窗提起就位，按控制線校準(zhǔn)水平和垂直，位置調(diào)整準(zhǔn)確后，將隔聲窗用腳手架或托架臨時(shí)固定。第四步，調(diào)試固定：隔聲窗臨時(shí)固定好后，檢查位置、標(biāo)高、水平度、垂直度，符合要求后，將窗框與墻內(nèi)鋼筋焊接固定。窗框的錨固鉤應(yīng)保證在規(guī)范要求450 并與主筋焊接牢固，應(yīng)保證坐標(biāo)不偏移，并用腳手架加固防止砼灌注時(shí)隔聲窗框墻的側(cè)傾和下座?；祉懯掖翱蛩闹芘浣顜Т翱蝾A(yù)埋就位后再配筋，窗框下方安裝支架主筋焊接牢固，再澆筑混響室墻面。混響室處窗框的法蘭面與澆筑完成的墻面需在同一水平上。隔聲窗的平整度偏差不應(yīng)大于1mm，不平整部位的累計(jì)的長度不應(yīng)大于總長度的20%，且應(yīng)分布再2處以上，隔聲窗四邊的垂直度偏差不應(yīng)超過總邊長的千分之2。超過上述要求的應(yīng)在混凝土澆筑前進(jìn)行整改[1]。

3.3 擴(kuò)散體

混響室的墻面和地面都必須是反射面，反射系數(shù)需大于0.95，除了要選用堅(jiān)硬光滑的材質(zhì)以外，還要杜絕混凝土澆筑過程中操作不當(dāng)造成的空鼓或蜂巢狀結(jié)構(gòu)，否則會(huì)對低頻有較大的影響。在混響室內(nèi)相鄰的兩側(cè)墻面上建造正交的拋物曲面擴(kuò)散體，擴(kuò)散體形狀及尺寸需要根據(jù)三維建模并通過仿真計(jì)算確定。因造型復(fù)雜，推薦采用二次澆注的方式建造，澆筑質(zhì)量和表面處理必須嚴(yán)格保證。根據(jù)我方承建多個(gè)類似實(shí)驗(yàn)室的成功經(jīng)驗(yàn)，采用整體成型鋼制作工藝是一個(gè)較好的方法，具體施工工藝如下：彈線→原結(jié)構(gòu)墻面處理→安裝鋼板模板→鋼板模板內(nèi)澆注混凝土→混凝土養(yǎng)護(hù)→鋼板模板打磨→表面刮膩?zhàn)印鷩娡棵嫫?，見圖5。

圖5 墻面擴(kuò)散體

擴(kuò)散體施工工藝。第一步，彈線：根據(jù)圖紙先在墻上、彈出標(biāo)高水平墨線，在地面彈出模板安裝線及控制線；第二步，原結(jié)構(gòu)墻面處理：原結(jié)構(gòu)墻面可采用鑿毛的方式，將原混凝土表面浮漿剔鑿掉，露出堅(jiān)實(shí)基層；第三步，根據(jù)彈出的控制線，安裝加工成型的鋼板模板，鋼板模板與混凝土墻體之間采用螺栓連接方式固定，墻面按照800×800的間距（或根據(jù)計(jì)算）設(shè)置對拉螺栓，對拉栓可以采用膨脹螺栓與結(jié)構(gòu)墻體進(jìn)行連接，也可采用通孔進(jìn)行連接。將鋼模板與混凝土墻體緊密貼合；鋼模板設(shè)置高度宜為1-1.5m，（模板表面不應(yīng)采用油性脫模劑）；第四步，混凝土澆注：混凝土澆注宜采用細(xì)石混凝土，以保證澆注的密實(shí)度，澆注過程要連續(xù)，并在內(nèi)部采用振搗棒振搗密實(shí)，不能出現(xiàn)蜂窩孔洞漏漿現(xiàn)象；第五步，施工縫：不應(yīng)留置豎向施工縫，橫向擴(kuò)散體施工縫應(yīng)留置在凸出位置的中部，施工縫處混凝土應(yīng)澆筑密實(shí)，上下層接縫處應(yīng)剔除松散混凝土，鋼筋接頭位置應(yīng)錯(cuò)開施工縫；施工縫施工時(shí)，應(yīng)先用與混凝土同水灰比的水泥砂漿澆筑5cm厚，以便與原混凝土結(jié)合密實(shí)。混凝土應(yīng)分層澆筑，分層厚度控制在800mm以內(nèi)。第六步，混凝土養(yǎng)護(hù)：澆注完成后的混凝土待其強(qiáng)度達(dá)到4MPa時(shí)，即可進(jìn)行鋼模板的拆除工作，澆筑完表面硬化后立即灑水或澆水養(yǎng)護(hù)（持續(xù)平均溫度大于5℃條件下執(zhí)行，溫度低于5℃執(zhí)行冬施養(yǎng)護(hù)措施），使混凝土始終保持濕潤，對于一般混凝土養(yǎng)護(hù)時(shí)間不低于7天。第七步，混凝土基面打磨：拆除后根據(jù)混凝土澆注的質(zhì)量情況，進(jìn)行局部修補(bǔ)打磨工作，打磨需待混凝土強(qiáng)度達(dá)到100%后方可進(jìn)行，以保證打磨后的混凝土表面堅(jiān)實(shí)。

4 施工質(zhì)量控制

因?yàn)楸卷?xiàng)目是在香港施工，施工人員成為了本項(xiàng)目推進(jìn)的最大問題?？紤]到對當(dāng)?shù)丨h(huán)境的了解及便捷性，更傾向于分包給當(dāng)?shù)厥┕挝话惭b。但香港施工人員勞務(wù)費(fèi)大約為大陸地區(qū)人員的三倍，且沒有相關(guān)聲學(xué)實(shí)驗(yàn)室安裝的經(jīng)驗(yàn)。綜合考慮將通用性強(qiáng)且受到施工地制約的通用工種做專業(yè)分包，如土建部分及電氣安裝部分。專業(yè)聲學(xué)安裝部分則由大陸地區(qū)派遣管理及專業(yè)施工人員去香港，同時(shí)在香港當(dāng)?shù)仄刚堃恍┗A(chǔ)工種勞務(wù)人員進(jìn)行安裝工作。

每一個(gè)施工環(huán)節(jié)前先做好安全及技能培訓(xùn)，采取一個(gè)專業(yè)領(lǐng)班帶一組人員的形式分工作業(yè)。對于重要施工節(jié)點(diǎn)處需要加強(qiáng)質(zhì)量控制，確保每個(gè)節(jié)點(diǎn)施工責(zé)任落實(shí)到每個(gè)負(fù)責(zé)人。對于現(xiàn)場的管理人員，應(yīng)在施工前做好質(zhì)量控制點(diǎn)以及相應(yīng)的應(yīng)急預(yù)案，并做好巡檢、分項(xiàng)工程等工作，并且要對每項(xiàng)使用的材料進(jìn)行把關(guān)，確保無問題[2]。

每個(gè)子項(xiàng)或單項(xiàng)工程施工完后，需要先按照國家相關(guān)的質(zhì)量驗(yàn)收規(guī)范和標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行單項(xiàng)驗(yàn)收工作，并做好相關(guān)驗(yàn)收記錄存檔。如出質(zhì)量缺陷或安全隱患的地方，項(xiàng)目管理人員需要第一時(shí)間停止施工并向業(yè)主匯報(bào)。同時(shí)與有設(shè)計(jì)及施工方進(jìn)行配合，找出相關(guān)的解決辦法，盡快提出整改方案，并再規(guī)定時(shí)間內(nèi)完成整改，確保工程按照設(shè)計(jì)順利完成[3]。

5 結(jié)論

本文通過對香港科技大學(xué)聲學(xué)測試實(shí)驗(yàn)室施工過程中的關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)進(jìn)行分析，從減震系統(tǒng)、隔聲窗、擴(kuò)散體等施工工藝出發(fā)，把較高標(biāo)準(zhǔn)的聲學(xué)實(shí)驗(yàn)室中容易出現(xiàn)問題的地方進(jìn)行系統(tǒng)的總結(jié)，并把這些技術(shù)成果應(yīng)用于工程建設(shè)，保證了工程項(xiàng)目的順利完成，并為今后此類聲學(xué)測試實(shí)驗(yàn)室項(xiàng)目的工程質(zhì)量控制提供參考和借鑒。