香港科技大學聲學測試實驗室施工技術要點及質量控制

夏為威

上海聲望聲學科技股份有限公司 上海 200335

1 引言

隨著科技的進步，人們生活水平日益提高。人們對住宅及公共環境的噪聲水平也有了越來越高的要求，聲學性能逐漸成為了產品的重要指標。在此背景下，越來越多的企業及政府單位需要建設對應測試的聲學實驗室。然而聲學實驗室作為一種特殊功能性的建筑，在設計及施工上有特殊的工藝要求。以下對聲學實驗室的施工技術要點及質量控制作簡要分析。

2 項目概況

2.1 項目基本情況

香港科技大學空氣動力學和聲學部 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的中心研究部門之一。該部門是由香港特別行政區行政長官、科大校長董建華先生創辦。在2015年至2019年期間，該部門進行了重建，配備了全新的、最先進的低噪音風洞和世界級的大型聲學測試實驗室，專注于現代的空氣動力學和聲學研究和開發的新時代。

其中聲學測試實驗室由兩個房間組成，兩個房間中間由隔聲量測試窗口聯通。通過堵塊結構，實驗室可以單獨成為消聲室、混響室，也可以組合成隔聲量實驗室使用。尺寸規格見表1、圖1。

表1 聲學測試實驗室詳細參數

圖1 三維模型圖

2.2 施工環境及工程特點分析

本項目位于香港科技大學實驗樓內，由于該實驗樓為綜合測試實驗室，其中還包含有其他的測試實驗室，例如大型低速風洞等。這些實驗室自身設備發出的噪音比較大，大型的風機和其他的設備發出的低頻噪聲會通過原始建筑結構傳遞。

該項目最大的難點在于：第一，需要做好減震系統，使得外界低頻噪音無法通過原始結構振動傳遞到實驗室內。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，窗口的結構形式以及安裝施工工藝與實驗室隔聲量指標息息相關。第三，混響室擴散體圓弧形結構擴散體，因面積較大，形態復雜，表面光潔度以及尺寸是否精準直接影響混響室的聲學性能。

3 聲學測試實驗室施工技術要點分析

3.1 減震系統

3.1.1 減震墊施工工藝

彈線→基坑開挖→素土夯實→澆筑底板混凝土→鋪設減震墊→鋪設底部鋼模板→澆筑內房混凝土底板。構造做法見圖2。

圖2 隔振樓板示意圖

3.1.2 減震墊施工要點控制

基坑開挖前需要找準室內正負零標高，并彈好1.000m線，后續所有標高定位均以此做基準。坑開挖后下層筏板施工時，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：本項目選用的是德國BSW800型減震墊，根據上部結構荷載計算后裁切為大小為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：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。接縫處先用防水結構膠封堵，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。

內外房底板接縫處分兩種情況：第一，內外房底板邊緣已經貼合。此時需用擠塑板隔開，擠塑板對接處采用結構膠粘粘，拼縫處外貼防水膠帶。使內外房達到完全獨立。第二，內外房底板邊緣未完全貼合，此時施工空間大的情況下內房底板側邊可采取傳統木模板支模，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計，混響室部分墻體伸入消聲室墻體內，交接處采用擠塑板填充。消聲室預埋窗框墻體，澆筑到一定高度、混響室預埋窗框墻體不做澆筑時，進行窗框吊裝預埋，窗框需從混響室往消聲室方向安裝，見圖4。

圖4 隔聲窗節點大樣及現場施工圖

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行定位，由現場施工時確定的參考軸線彈出隔聲窗定位線，對平整度及垂直度進行復查。然后運送隔聲窗到安裝地：由于隔聲窗為全鋼制結構，每個隔聲窗重量到達1~2t，需要通過吊車或叉車進行轉運。運輸時，隔聲窗必須放置在木板上，嚴禁窗框與叉車直接接觸，防止鋼結構變形，到位后應放置平穩。接下來臨時固定：用叉車或環鏈葫蘆將隔聲窗提起就位，按控制線校準水平和垂直，位置調整準確后，將隔聲窗用腳手架或托架臨時固定。第四步，調試固定：隔聲窗臨時固定好后，檢查位置、標高、水平度、垂直度，符合要求后，將窗框與墻內鋼筋焊接固定。窗框的錨固鉤應保證在規范要求450 并與主筋焊接牢固，應保證坐標不偏移，并用腳手架加固防止砼灌注時隔聲窗框墻的側傾和下座。混響室窗框四周配筋帶窗框預埋就位后再配筋，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大于1mm，不平整部位的累計的長度不應大于總長度的20%，且應分布再2處以上，隔聲窗四邊的垂直度偏差不應超過總邊長的千分之2。超過上述要求的應在混凝土澆筑前進行整改[1]。

3.3 擴散體

混響室的墻面和地面都必須是反射面，反射系數需大于0.95，除了要選用堅硬光滑的材質以外，還要杜絕混凝土澆筑過程中操作不當造成的空鼓或蜂巢狀結構，否則會對低頻有較大的影響。在混響室內相鄰的兩側墻面上建造正交的拋物曲面擴散體，擴散體形狀及尺寸需要根據三維建模并通過仿真計算確定。因造型復雜，推薦采用二次澆注的方式建造，澆筑質量和表面處理必須嚴格保證。根據我方承建多個類似實驗室的成功經驗，采用整體成型鋼制作工藝是一個較好的方法，具體施工工藝如下：彈線→原結構墻面處理→安裝鋼板模板→鋼板模板內澆注混凝土→混凝土養護→鋼板模板打磨→表面刮膩子→噴涂面漆，見圖5。

圖5 墻面擴散體

擴散體施工工藝。第一步，彈線：根據圖紙先在墻上、彈出標高水平墨線，在地面彈出模板安裝線及控制線；第二步，原結構墻面處理：原結構墻面可采用鑿毛的方式，將原混凝土表面浮漿剔鑿掉，露出堅實基層；第三步，根據彈出的控制線，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（或根據計算）設置對拉螺栓，對拉栓可以采用膨脹螺栓與結構墻體進行連接，也可采用通孔進行連接。將鋼模板與混凝土墻體緊密貼合；鋼模板設置高度宜為1-1.5m，（模板表面不應采用油性脫模劑）；第四步，混凝土澆注：混凝土澆注宜采用細石混凝土，以保證澆注的密實度，澆注過程要連續，并在內部采用振搗棒振搗密實，不能出現蜂窩孔洞漏漿現象；第五步，施工縫：不應留置豎向施工縫，橫向擴散體施工縫應留置在凸出位置的中部，施工縫處混凝土應澆筑密實，上下層接縫處應剔除松散混凝土，鋼筋接頭位置應錯開施工縫；施工縫施工時，應先用與混凝土同水灰比的水泥砂漿澆筑5cm厚，以便與原混凝土結合密實。混凝土應分層澆筑，分層厚度控制在800mm以內。第六步，混凝土養護：澆注完成后的混凝土待其強度達到4MPa時，即可進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護（持續平均溫度大于5℃條件下執行，溫度低于5℃執行冬施養護措施），使混凝土始終保持濕潤，對于一般混凝土養護時間不低于7天。第七步，混凝土基面打磨：拆除后根據混凝土澆注的質量情況，進行局部修補打磨工作，打磨需待混凝土強度達到100%后方可進行，以保證打磨后的混凝土表面堅實。

4 施工質量控制

因為本項目是在香港施工，施工人員成為了本項目推進的最大問題。考慮到對當地環境的了解及便捷性，更傾向于分包給當地施工單位安裝。但香港施工人員勞務費大約為大陸地區人員的三倍，且沒有相關聲學實驗室安裝的經驗。綜合考慮將通用性強且受到施工地制約的通用工種做專業分包，如土建部分及電氣安裝部分。專業聲學安裝部分則由大陸地區派遣管理及專業施工人員去香港，同時在香港當地聘請一些基礎工種勞務人員進行安裝工作。

每一個施工環節前先做好安全及技能培訓，采取一個專業領班帶一組人員的形式分工作業。對于重要施工節點處需要加強質量控制，確保每個節點施工責任落實到每個負責人。對于現場的管理人員，應在施工前做好質量控制點以及相應的應急預案，并做好巡檢、分項工程等工作，并且要對每項使用的材料進行把關，確保無問題[2]。

每個子項或單項工程施工完后，需要先按照國家相關的質量驗收規范和標準進行單項驗收工作，并做好相關驗收記錄存檔。如出質量缺陷或安全隱患的地方，項目管理人員需要第一時間停止施工并向業主匯報。同時與有設計及施工方進行配合，找出相關的解決辦法，盡快提出整改方案，并再規定時間內完成整改，確保工程按照設計順利完成[3]。

5 結論

本文通過對香港科技大學聲學測試實驗室施工過程中的關鍵節點進行分析，從減震系統、隔聲窗、擴散體等施工工藝出發，把較高標準的聲學實驗室中容易出現問題的地方進行系統的總結，并把這些技術成果應用于工程建設，保證了工程項目的順利完成，并為今后此類聲學測試實驗室項目的工程質量控制提供參考和借鑒。