一种新型一体化直立式非金属声屏障系统及安装方法与流程

本发明涉及工程建设技术领域，尤其涉及一种新型一体化直立式非金属声屏障系统及安装方法。

背景技术：

随着科技进步发展，我国已经成为世界上高铁运营里程、规划在建里程双料第一，高铁以及电气化铁路的普及离不开大规模的铁路建设工程。声屏障在铁路、公路、城市道路等工程建设中都是不可或缺的，尤其是在铁路工程中起到保护铁路线路以及降低铁路运营对周边环境影响的重要作用，是铁路建设中不可或缺的组成部分。

传统插板式声屏障以h型钢柱作为中间连接骨架，通过地面预埋螺栓连接h型钢柱再将声屏障板插入钢柱凹槽内，同时在声屏障板与h型钢柱之间使用橡胶条密封。此种结构在列车以高速通过时容易因震动及列车脉动风压交替作用造成螺栓松动、板体松动和胶条脱落，同时钢材质长期暴露在外景环境容易形成锈蚀，需要定期维护，极大地影响了声屏障使用寿命和铁路运营安全。

技术实现要素：

为解决现有技术的不足，本发明提出一种新型一体化直立式非金属声屏障系统及安装方法，利用榫接结构以及混凝土浇筑的方法连接固定带有特殊边缘加强结构的声屏障板，无需使用钢柱或其他连接件、密封件，极大地提高了声屏障稳定性和安全性，有利于保障铁路运行安全。

为实现以上目的，本发明所采用的技术方案包括：

一种新型一体化直立式非金属声屏障系统，其特征在于，包括声屏障板、吸声模块、基座；

所述声屏障板包括背板；所述背板为带有内部加强筋网架的混凝土预制板，其左右两侧边设置有榫接结构，下部设置有基座连接区；所述背板在朝向发声源一面基座连接区以外位置设置有若干向内凹陷的吸声模块安装位，另一面为无开孔的平面结构；所述榫接结构包括分别设置在背板左右两侧相互配合并直接接触榫接的榫头与榫眼，且榫接结构为沿背板高度方向延伸至整个背板高度的双面切肩榫；所述内部加强筋网架为采用先张法的带有预应力的钢筋网架或玄武岩筋网架，所述内部加强筋网架包括位于背板中间部分的竖直设置的中心加强筋、位于靠近背板两侧边榫接结构位置部分的竖直设置的边缘加强筋以及连接中心加强筋和边缘加强筋的水平加强筋，且所述边缘加强筋的排布密度或直径大于中心加强筋，以增加背板两侧边强度，通过增加背板两侧边强度的方法将原本h型钢柱所起到的固定支承功能分解到相邻背板结构中，利用加强筋网架使背板自身强度足以支撑板体而无需额外使用h型钢柱；所述背板相互连接后形成整体，背板之间不需要h型钢柱或其他金属连接结构；

所述吸声模块为根据所述背板上的吸声模块安装位尺寸预先成型的微孔吸声材料，使所述吸声模块通过结合剂固定安装在吸声模块安装位后外露表面与背板表面平齐；

所述基座为倒梯形安装基座，基座深度小于等于声屏障板基座连接区高度，基座下沿宽度大于等于声屏障板整体厚度，使声屏障板可以插入至基座底部同时保证声屏障板上固定安装的吸声模块完全裸露在基座以外；所述基座与所述声屏障板之间采用混凝土浇筑相互固定连接，所述混凝土浇筑完全充满声屏障板插入基座后剩余的基座空余空间，同时不影响声屏障板上固定安装的吸声模块完全裸露在基座以外。

进一步地，所述声屏障板还包括安装在背板朝向发声源一面的面板，所述面板尺寸与背板相匹配，下部设置有基座连接区，且面板上设置有对应吸声模块安装位所在位置的贯通开孔，使所述背板、吸声模块、面板组合在一起后吸声模块能够通过所述贯通开孔与外界连通；所述面板与背板之间采用结合剂固定安装。

进一步地，所述声屏障板突出地面高度为2米至9米，即声屏障板除基座连接区以外的高度为2米至9米；当声屏障板突出地面高度大于等于2米且小于7米时，基座连接区高度等于声屏障板突出地面高度乘以0.0625后再加0.0625米；当声屏障板突出地面高度大于等于7米且小于9米时，基座连接区高度等于0.5米。

进一步地，所述边缘加强筋排布密度包括边缘加强筋数量和/或边缘加强筋布置间隔，即为单位面积内边缘加强筋排布密度；所述边缘加强筋直径大于中心加强筋以及大于水平加强筋直径。

进一步地，所述榫接结构依据榫头数目可以为单榫或双榫或多榫；所述榫接结构依据榫头形状可以为直角榫、燕尾榫或梯形榫。

进一步地，所述微孔吸声材料为rmc活性微孔复合吸声材料。

进一步地，所述结合剂为uhpc混凝土无机界面处理材料。

进一步地，所述面板为内部带有内部加强筋结构的混凝土预制板；所述内部加强筋结构为采用先张工艺的带有预应力的钢筋网架结构或玄武岩筋网架结构。

进一步地，所述吸声模块安装位为矩形或燕尾式榫眼形。

进一步地，所述背板顶部还设置有朝向发声源一面的雨水滴水线；所述雨水滴水线最外沿超出声屏障板。

进一步地，所述声屏障板上还包括有1个或多个透光板；所述透光板设置在声屏障板基座连接区以上未设置吸声模块安装位的区域，且声屏障板上对应安装透光板的位置为通透镂空安装位。

一种新型一体化直立式非金属声屏障系统的安装方法，包括以下步骤：

a、根据设计预制背板、吸声模块、基座，并根据设计选择预制面板、透光板中的1种、2种或均不预制；

b、在背板的吸声模块安装位上均匀涂抹结合剂并将吸声模块安装在吸声模块安装位使背板与吸声模块固定连接；

c、根据设计选择将面板、透光板中的1种、2种安装在背板上或均不安装；

d、将执行步骤b、步骤c之后的包括有吸声模块的声屏障板基座连接区插入基座，同时保证声屏障板上安装有吸声模块的一面朝向发声源；所述声屏障板之间通过榫接结构相互连接；所述声屏障板与基座之间采用混凝土浇筑相互固定连接。

进一步地，所述步骤a中预制背板包括组装模组、在模具内设置内部加强筋网架结构、使用水泥浇筑在模具内成型、板脱模的过程。

本发明的有益效果为：

采用本发明所述新型一体化直立式非金属声屏障系统及安装方法对铁路等工程进行隔音防护施工，通过声屏障板边缘结构加强以及声屏障板间的榫接结构替代了传统的h型钢柱作为中间连接骨架的连接结构，声屏障板与声屏障板之间、声屏障板与基座之间均不需要使用额外的钢结构件及其他连接件或密封件，从根本上解决了金属暴露造成锈蚀及橡胶条易脱落的问题，能够实现50年以上免维护正常工作。声屏障板内的加强筋网架结构大幅提升了声屏障板自身的强度，使声屏障板无需依靠h型钢柱或其他金属外部构架提供额外的支撑加强即可保证足够的使用强度，使用本发明所述的声屏障板即可替代现有技术中的板体与h型钢柱的组合。使用延伸背板整个高度的双面切肩榫接结构能够确保相邻板之间都能相互提供双向抗倾倒能力，而避免了使用单面切肩榫接相邻板之间只能提供一个方向抗倾倒能力的不足；声屏障板使用的榫接结构可以根据需要有多种选择，能够满足不同情况下的应用；对于声屏障板背板边缘位置的加强筋网架进行额外的加强，使板之间通过榫头与榫眼的直接榫接形成更高的强度，足以替代现有技术中h型钢柱的支撑作用；声屏障板与基座之间采用整版插入基座再通过混凝土浇筑工艺形成声屏障板与基座的牢固连接，插入后一体化直立式非金属声屏障与基础结合牢固，综合声屏障板抗剪、抗弯能力强；通过在面板设置开孔，一方面保留了面板对于吸声模块的保护作用，另一方面通过开孔提高了吸声效果；选用rmc活性微孔复合吸声材料具有耐久性好、不易吸水、耐火性能高的优点，将吸声材料制作成匹配吸声模块安装位的预制吸声模块强度高、不易脱落、综合使用寿命高；声屏障板顶部添加雨水滴水线，可防止顶部雨水沿声屏障板板面流下水痕影响美观以及声屏障板吸声性能。本发明所述系统可根据使用需要提供多种高度尺寸规格，以及根据需要设置面板和/或透光板，适用性广，能够满足多种不同需求。

附图说明

图1a为本发明第一实施例的声屏障板结构正视示意图。

图1b为本发明第一实施例的声屏障板结构侧视剖面示意图。

图1c为本发明第一实施例的声屏障板结构俯视剖面示意图。

图1d为本发明第一实施例的系统安装结构示意图。

图2a为本发明第二实施例的声屏障板结构正视示意图。

图2b为本发明第二实施例的声屏障板结构侧视剖面示意图。

图2c为本发明第二实施例的声屏障板结构俯视剖面示意图。

图2d为本发明第二实施例的系统安装结构示意图。

图3a为本发明第三实施例的声屏障板结构正视示意图。

图3b为本发明第三实施例的声屏障板结构侧视剖面示意图。

图3c为本发明第三实施例的声屏障板结构俯视剖面示意图。

图3d为本发明第三实施例的系统安装结构示意图。

图4a为本发明实施例中声屏障板上固定连接吸声模块局部正视示意图。

图4b为本发明实施例中声屏障板上固定连接吸声模块局部侧视剖面示意图。

图5为本发明所述榫接结构的实施例示意图。

图6为本发明所述内部加强筋网架结构的实施例示意图。

附图编号说明：11-背板、111-吸声模块安装位、112-榫头、113-榫眼、114-背板基座连接区、115-雨水滴水线、1161-中心加强筋、1162-边缘加强筋、1163-水平加强筋、12-面板、121-贯通开孔、124-面板基座连接区、13-透光板、2-吸声模块、21-结合剂、3-基座、31-混凝土。

具体实施方式

为了更清楚的理解本发明的内容，将结合附图和实施例详细说明。

如图1a、图1b、图1c所示为本发明新型一体化直立式非金属声屏障系统中声屏障板的第一实施例示意图，其包括声屏障板和吸声模块2，所述声屏障板底部设置在基座上；声屏障板由背板11与面板12组成，且背板11与面板12之间设置有若干个吸声模块2。所述背板11顶部设置有雨水滴水线115，底部为背板基座连接区114，左右两侧分别设置有相匹配的榫头112与榫眼113，吸声模块2嵌入安装在背板11上的横截面为矩形的吸声模块安装位111内；所述面板12自表面到内侧对应吸声模块2位置设有贯通所述面板12的开孔121，使吸声模块2通过贯通开孔121与外界连通，面板12底部为面板基座连接区124，其尺寸与背板基座连接区114相匹配。如图1d所示为本发明第一实施例的系统安装结构示意图，如图1a、图1b、图1c所示的声屏障板之间通过榫头112与榫眼113的榫接结构互相连接，连接后基座连接区插入基座3中，使用混凝土31填实固定，形成稳定的声屏障系统。

如图2a、图2b、图2c所示为本发明新型一体化直立式非金属声屏障系统中声屏障板的第二实施例示意图，其包括声屏障板和吸声模块2，所述声屏障板底部设置在基座上；声屏障板由背板11组成，且背板11上设置有若干个吸声模块2。所述背板11顶部设置有雨水滴水线115，底部为背板基座连接区114，左右两侧分别设置有相匹配的榫头112与榫眼113，吸声模块2嵌入安装在背板11上的燕尾榫眼形吸声模块安装位111内。如图2d所示为本发明第二实施例的系统安装结构示意图，如图2a、图2b、图2c所示的声屏障板之间通过榫头112与榫眼113的榫接结构互相连接后底部插入基座3中，使用混凝土31填实固定，形成稳定的声屏障系统。

如图3a、图3b、图3c所示为本发明新型一体化直立式非金属声屏障系统中声屏障板的第三实施例示意图，其包括声屏障板和吸声模块2，所述声屏障板底部设置在基座上；声屏障板由背板11与透光板13组成，且背板11上设置有若干个吸声模块2。所述背板11顶部设置有雨水滴水线115，底部为背板基座连接区114，左右两侧分别设置有相匹配的榫头112与榫眼113，吸声模块2嵌入安装在背板11上的燕尾榫眼形吸声模块安装位111内；所述透光板13可以选用透光亚克力材质或玻璃材质。如图3d所示为本发明第三实施例的系统安装结构示意图，如图3a、图3b、图3c所示的声屏障板之间通过榫头112与榫眼113的榫接结构互相连接后其底部插入基座3中，使用混凝土31填实固定，形成稳定的声屏障系统。

吸声模块2与背板11之间的具体连接方式如图4a、图4b所示，背板11上设置的吸声模块安装位111的形状尺寸与吸声模块2相匹配，吸声模块2嵌入安装在吸声模块安装位111后通过结合剂21形成固定的连接关系，不易脱落。结合剂21根据需要可以选择uhpc混凝土无机界面处理材料或其他适用的结合剂。充填的吸声材料密度宜为80kg/m³～120kg/m³，安装完成后的声屏障板其声屏障面密度小于150kg/m²。

如图5所示为声屏障板上可采用的榫接结构实施例示意图，依据榫头数目可以为单榫或双榫或多榫；依据榫头形状可以为直角榫、燕尾榫或梯形榫或任何其他形状的双面切肩榫结构。如图5所示a、b、c三种榫接结构均为直角榫，d榫接结构为梯形榫，e榫接结构为燕尾榫；同时a榫接结构为单榫，b榫接结构为双榫，c榫接结构为多榫(榫头数目为3或更多)，对于使用梯形榫、燕尾榫或其他形状双面切肩榫结构的情况同样可以适用单榫或双榫或多榫结构。

吸声模块2采用微孔吸声材料制成，优选的采用rmc活性微孔复合吸声材料，强度高、使用寿命长，憎水性强、耐久性好，同时也具有较好的耐火性能。

背板11以及可选的面板12采用内部带有内部加强筋网架结构的预制板，根据设计需要声屏障板突出地面高度可以选择2至9米的任意高度，并对应不同的声屏障板突出地面高度搭配相适应的基座连接区高度，当声屏障板突出地面高度大于等于2米且小于7米时，基座连接区高度y与声屏障板突出地面高度x的关系为y＝0.0625*x+0.0625；当声屏障板突出地面高度大于等于7米且小于9米时，基座连接区高度等于0.5米；所述内部加强筋网架结构为采用先张工艺的带有预应力的网架结构，使板具有更好的结构刚度，提高抗裂性及抗疲劳承载能力。如图6所示为内部加强筋网架结构示意图，包括中心加强筋1161、边缘加强筋1162以及连接两者的水平加强筋1163；为了加强声屏障板边缘榫接结构部分的强度，边缘加强筋1162的布置密度大于中心加强筋1161，且边缘加强筋1162采用的加强筋直径也大于中心加强筋1161和水平加强筋1163，使相邻板通过榫接之后能够在板衔接部位形成加强的支撑结构，足以替代h型钢柱的支撑作用，保证声屏障板有足够的强度。背板与面板可以使用任意符合强度要求的混凝土材料制作，优选使用超高性能uhpc混凝土配合加强筋网架结构制作。超高性能uhpc混凝土应使用设计强度c80、耐久性指标满足gb/t50082-2009相关要求的材料，具体使用的原材料包括：硅酸盐水泥、普通硅酸盐水泥或快硬硅酸盐水泥且强度等级不低于42.5；细骨料宜采用洁净的天然硬质中粗砂或人工砂，细度模数宜为2.3～3.2，采用人工砂时，细度模数可为2.5～3.5，质量应符合gb/t14684的有关规定，且砂的含泥量不大于1.5％，氯离子含量不大于0.01％，硫化物及硫酸盐含量不大于0.5％，人工砂的亚甲基蓝实验结果(mb值)应小于1.4；粗骨料宜采用碎石或破碎的卵石，其最大粒径不应大于9.5mm，质量应符合gb/t14685的有关规定，且石的含泥量不大0.5％，硫化物及硫酸盐含量不大于0.5％；混凝土拌合用水质量应符合jgj63的规定；混凝土外加剂应符合gb8076的规定。使用超高性能uhpc混凝土配合加强筋网架结构制作背板11以及面板12的具体过程包括：根据设计要求制定工艺文件；组装模具并喷涂隔离剂；加工加强筋并在模具内配置加强筋网架结构，根据设计需要选择是否使用带有预应力的网架结构；混凝土原料混合搅拌并倒入模具成型。板成型后可以选择脱模得到预制板，或者在模具内直接安装吸声模块2再一并脱模。

本发明还包括一种新型一体化直立式非金属声屏障系统的安装方法，具体包括以下步骤：

a、根据设计预制背板、吸声模块、基座，并根据设计选择预制面板、透光板中的1种、2种或均不预制；

b、在背板的吸声模块安装位上均匀涂抹结合剂并将吸声模块安装在吸声模块安装位使背板与吸声模块固定连接；

c、根据设计选择将面板、透光板中的1种、2种安装在背板上或均不安装；

d、将执行步骤b、步骤c之后的包括有吸声模块的声屏障板基座连接区插入基座，同时保证声屏障板上安装有吸声模块的一面朝向发声源；所述声屏障板之间通过榫接结构相互连接；所述声屏障板与基座之间采用混凝土浇筑相互固定连接。

本发明对现有插板式声屏障进行了优化，对声屏障板整体外形结构、吸声材料复合成型、声屏障板与声屏障板间榫接结构、声屏障板与基座连接方式进行优化创新设计，加强了声屏障板结构强度，优化了声屏障板之间连接方法，改进了声屏障板与地面基座的连接方式，声屏障板线路侧面板设置竖向长孔提高了吸声效果。同时田野侧为平整平面，可根据用户需求进行景观化设置，景观化要求可根据当地风土人情布置不同图案，满足声屏障板整体安装后美观大方。

以上所述仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换等都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应该以权利要求书的保护范围为准。