【技术领域】
本发明属于隧道爆破噪声控制技术领域，尤其涉及一种用于降低隧道爆破噪声的炮孔消声装置。
背景技术：
隧道钻爆法施工中，爆破有害效应一直是困扰施工企业的一个难题，特别是处于闹市区的爆破工程，爆破噪声扰民现象特别突出。隧道爆破面临几方面问题，一是噪声大造成周边市民投诉；二是需在特定的时间点爆破；三是公安部门控制炸药供给量。爆破施工噪声过大一般会限制夜间及其他固定时间爆破施工，在不采取降噪措施的情况下，为降低噪声通过控制每次爆破施工时的总装药量，从而减少了单次开挖的进尺，进而影响隧道施工进度，增加了施工工序时间，造成施工成本大大增加。
目前隧道钻爆法施工中，一般采用浅孔爆破，根据施工现场的条件，炮孔采用普通炮泥进行堵塞或不堵塞，当炮泥原材匮乏或无炮泥，现场则无炮泥可用，操作工为节省装药时间，多不进行炮孔堵塞。炮泥加工后存放时间过长变干后也不易堵塞炮孔操作，这也给炮孔堵塞造成了影响。然而传统爆破施工，炮孔填塞会导致爆破噪声过大，对周边市民造成影响，即使使用传统的炮泥进行炮孔堵塞，其消声效果也不明显。
技术实现要素：
本发明的目的是提供一种用于降低隧道爆破噪声的炮孔消声装置及方法，以解决隧道爆破施工中噪声大的问题。
本发明采用以下技术方案：一种用于降低隧道爆破噪声的炮孔消声装置，包括用于塞入爆破炮孔内的消声装置本体，所述消声装置本体为圆台状，采用消音材料制成；
所述消声装置本体上开设有若干个消声槽，每个所述消声槽均为条形槽、且在所述消声装置本体内部延伸，所述若干个消声槽相互连通形成连续贯通空间；其中，每个所述消声槽均用于传播爆破声波，以使所述消声装置本体充分吸收爆破声波，进而降低爆破噪声；
所述连续贯通空间与所述消声装置本体的前端相连通，且所述炮孔消声装置在使用状态时所述前端位于炮孔的内部空间。
进一步地，所述消声装置本体的后端的直径大于所述前端的直径，且所述后端的直径与炮孔的直径差值小于等于预定误差值。
进一步地，所述消音材料为多孔消音材料。
进一步地，全部所述条形槽均为波浪条形槽或部分所述条形槽为波浪条形槽。
进一步地，所述消声槽包括环向消声槽，所述环向消声槽环绕所述消声装置本体的轴线设置。
进一步地，相邻两个环向消声槽之间的间隔大于所述环向消声槽的宽度。
进一步地，所述消声槽还包括纵向声音导向槽，所述纵向声音导向槽沿所述消声装置本体的轴线方向设置，且用于连通不同的环向消声槽。
进一步地，所述连续贯通空间与所述消声装置本体的后端不连通。
进一步地，所述炮孔消声装置在使用状态时所述后端位于炮孔的内部空间或与炮孔表面平齐。
进一步地，所述消声装置本体的侧面设置有导爆管槽，所述导爆管槽由所述前端延伸至所述后端。
本发明的有益效果是：本申请在炮孔内塞入采用消音材料制成、且为圆台状的消声装置，在避免爆破噪声向外传播的同时，还可以有效吸收爆破噪声，并且通过消音装置本体上开设的消声槽，使噪声声波沿其传播，增加噪声在消声装置内的有效传播长度，进而增加了消声装置吸收噪声的时间和效率，有效解决了隧道施工中噪声大的问题。
【附图说明】
图1为本申请一种实施例中的炮孔消声装置的结构示意图；
图2为本申请另一种实施例中的炮孔消声装置的结构示意图；
图3为本申请再一种实施例中的炮孔消声装置的结构示意图；
图4为本申请一种实施例中的炮孔消声装置的使用状态图。
其中：1.前端；2.后端；3.环向消声槽；4.导爆管槽；5.纵向声音导向槽；6.炸药；7.消声装置本体；8.导爆管雷管；9.导爆管。
【具体实施方式】
下面结合附图和具体实施方式对本发明进行详细说明。
本申请实施例公开了一种用于降低隧道爆破噪声的炮孔消声装置，包括用于塞入爆破炮孔内的消声装置本体7，消声装置本体7为圆台状，采用消音材料制成；消声装置本体7上开设有若干个消声槽，每个消声槽均为条形槽，且在消声装置本体7内部延伸，若干个消声槽相互连通形成连续贯通空间；其中，每个消声槽均用于传播爆破声波，以使消声装置本体7充分吸收声波，进而降低爆破噪声；连续贯通空间与消声装置本体7的前端1相连通，且炮孔消声装置在使用状态下前端1位于炮孔的内部空间。
本申请实施例在炮孔内塞入采用消音材料制成、且为圆台状的消声装置，在避免爆破噪声向外传播的同时，还可以有效吸收爆破噪声，并且通过消音装置本体上开设的消声槽，使噪声声波沿其传播，增加噪声在消声装置内的有效传播长度，进而增加了消声装置吸收噪声的时间和效率，有效解决了隧道施工中噪声大的问题。
在本实施例中炮孔消声装置本体7的后端2的直径与炮孔的直径差值小于等于预定误差值，可以保证消声装置本体7顺利塞入炮孔中，并且防止由于后端直径太小，塞入炮孔时，与炮孔边缘缝隙过大，进而避免噪声爆破噪声从消声装置本体7与炮孔边缘的缝隙处传出，以降低爆破噪声。
在使用时，其前端1的直径小于炮孔直径，并且小于后端2的直径，方便将其插入炮孔中，后端2位于炮孔的内部空间或与炮孔表面平齐。整个装置完全塞入炮孔，进而使该装置得到充分利用，最大限度的吸收以及降低噪声。
在本申请实施例中，消音材料为多孔消音材料。消音材料一般包括多孔材料、共振材料及特殊结构材料三种，目前，由于多孔材料成本低、易生产，应用最广泛，在本实施例中，为了降低成本，应用便利，选用了泡沫材料制作消声装置本体7。隧道爆破用的炮孔一般钻孔粗糙，表面凹凸不齐，使用泡沫材料还可以利用其具有高弹性的能力，使其后端2的直径略大于炮孔直径，在进行塞入时，由于其具有弹性，炮孔凸出的地方，消声装置会收缩，炮孔凹陷的地方，由于泡沫材料的直径大于炮孔，其会挤压进入到炮孔凹陷部分，将其与炮孔之间的缝隙降到最小，趋近于0，减少爆破时声波向外传递。
另外，为了进一步增强消声装置的消音效果，在本实施例中，相邻两个环向消声槽3之间的间隔大于环向消声槽3的宽度，以使噪声声波传入环向消声槽3时，有充足厚度的消音材料来吸收传输的声波，降低声波能量。噪声声波传输为波浪式的，本实施例中将全部条形槽均设置为波浪条形槽或部分条形槽为波浪条形槽，使得噪声传播空间的纵向为波浪形，减少直条型条形槽对噪声声波的折射和反射，增加噪声声波的传播长度，进而使更多的消声材料可以充分对传播的噪声声波进行吸收，进而进一步降低噪声声波的能量。
在本申请实施例中，消声槽包括环向消声槽3和纵向声音导向槽5，纵向声音导向槽5沿消声装置本体7的轴线方向设置，且用于连通不同的环向消声槽3，环向消声槽3环绕消声装置本体7的轴线设置。纵向声音导向槽5作为整个连续贯通空间的主管路，环向消声槽3作为整个连续贯通空间的支管路，通过纵向声音导向槽5将爆破噪声引入连续贯通空间，并进行传播，传播途中不断地将噪声分流至每个环向消声槽3内，最终实现噪声声波能量传播到消声装置本体7的各个角落，使的消声装置本体7得到充分的利用，进而有效降低噪声。
在申请的一个实施例中，如图1所示，环向消声槽3和纵向声音导向槽5均采用了直条型的条形槽，通过噪声在其各个条形槽内传播，进而使得消声装置本体7得到充分利用，降低噪声的级别。
在本申请的另一个实施例中，如图2所示，在该实施例中，环向消声槽3采用了波浪形条形槽，该条形槽的结构与声波形状相符，可以增加噪声在其内的传播长度，进而提升消声装置本体7的噪声吸收效率。
在本申请的再一个实施例总，如图3所示，在该实施例中，环状消声槽3和纵向声音导向槽5均采用波浪形条形槽，该种条形槽设置方式的噪声吸收效果明显高于上述两种实施例中的噪声吸收效果。
在本申请实施例中，为了防止噪声通过消声装置本体7的后端2传出，所以，连续贯通空间与消声装置本体7的后端2不连通。
在本申请实施例中，由于炮孔内还有安装有炸药、炸药导爆管等，所以，在消声装置本体7的侧面设置有导爆管槽4，导爆管槽4由前端1延伸至后端2，以使炸药导爆管顺利穿过该噪声消除装置本体7，实现与外部的连接。
本申请的消声装置使用方法如图4所示，具体为：
使用风钻、钻杆按照设计要求钻孔之后，在炮孔内部装填炸药导爆管雷管8和导爆管10，在距离炮孔200mm位置处，将炮孔消声装置本体7的前端1先装入炮孔内，同时注意将导爆管10沿着炮孔消声装置本体7的导爆管槽4引出炮孔，直至炮孔消声装置本体7的后端2与炮孔口齐平，如图4所示，最后按照设计要求起爆。
本申请实施例的炮孔消声装置采用塑料泡沫材质加工，材料来源广泛，价格低廉，同时可以工厂化预制，现场可以直接使用，节省施工时间。圆台形结构的炮孔消声装置，前端1直径略炮孔直径，后端2直径与炮孔直径基本相等(即误差在预定值范围内)，可以方便装入炮孔内同时满足堵塞要求。该炮孔消声装置相比炮泥等堵塞材料，质量轻、干净，携带及安装都比较方便，更容易被现场施工人员接受，具有推广价值，且采用本实施例中的消声装置装置堵塞炮孔，除了降低噪声外，还能使炮孔内炸药充分爆炸减少有害气体，增强爆破效果的作用。
应用实施例：
以下应用实施例中炮孔直径为42mm，消声装置前端1直径为直径40mm，后端2直径42mm，圆台高度为200mm，圆台形结构侧面设置环向消音槽3的深度为4mm，宽度为4mm，间距为10mm，纵向导爆管槽深度为4mm，宽度为4mm，纵向声音导向槽5深度为4mm，宽为4mm，消音槽均采用直条型条形槽。
应用案例一：
在建珠海市板嶂山新增隧道进口，通过无堵塞、常规炮孔堵塞与采用本申请实施例的炮孔消声装置堵塞，噪声监测数据进行对比分析，消声效果对比分析见表1。
表1消声效果对比分析
在该项目中，采用炮孔无堵塞、普通炮泥堵塞以及本申请实施例中的炮孔消声装置堵塞分别进行了噪声量测。由上表可见，在测试距离均在100m且总装药量增加的情况下，噪声分贝平均值分别为114.6、99.2和81.4，并且采用本申请的消声装置后随着装药量的增加噪声还降低。
采用本装置与采用普通炮泥对比：平均总装药量增加22.01％的情况下，噪声降低了17.94％；采用本装置与不采用堵塞的对比：平均总装药量增加62.34％的情况下，噪声降低了28.97％。爆破时一般总装药量越大产生的爆破震动和噪声越大，但是，根据上述实验数据对比，在使用本申请实施例的消声装置后，在总装药量在一定范围内增加时，噪声会逐渐降低，充分说明本消声装置的可实用性。
应用实施例二：
在建珠海市板嶂山新增隧道出口，通过无堵塞、常规炮孔堵塞与采用本申请实施例的炮孔消声装置堵塞，噪声监测数据进行对比分析，消声效果对比分析见表2。
表2消声效果对比分析
在该项目中，采用炮孔无堵塞、普通炮泥堵塞以及本申请实施例中的炮孔消声装置堵塞分别进行了量测。由上表可见，在测量距离均为110m的情况下，增加采用本申请的降噪装置同时增大总装药量后，噪声还明显下降，三种情况的噪声分贝平均值分别为97.5、96.25和79.5，可见采用本装置与采用普通炮泥对比：平均总装药量增加12.71％的情况下，噪声降低了17.4％；采用本装置与不采用堵塞的对比：平均总装药量增加61.15％的情况下，噪声降低了18.46％。
技术特征：
1.一种用于降低隧道爆破噪声的炮孔消声装置，其特征在于，包括用于塞入爆破炮孔内的消声装置本体(7)，所述消声装置本体(7)为圆台状，采用消音材料制成；
所述消声装置本体(7)上开设有若干个消声槽，每个所述消声槽均为条形槽、且在所述消声装置本体(7)内部延伸，所述若干个消声槽相互连通形成连续贯通空间；其中，每个所述消声槽均用于传播爆破声波，以使所述消声装置本体(7)充分吸收爆破声波，进而降低爆破噪声；
所述连续贯通空间与所述消声装置本体(7)的前端(1)相连通，且所述炮孔消声装置在使用状态时所述前端(1)位于炮孔的内部空间。
2.如权利要求1所述的一种用于降低隧道爆破噪声的炮孔消声装置，其特征在于，所述消声装置本体(7)的后端(2)的直径大于所述前端(1)的直径，且所述后端(2)的直径与炮孔的直径差值小于等于预定误差值。
3.如权利要求1所述的一种用于降低隧道爆破噪声的炮孔消声装置，其特征在于，所述消音材料为多孔消音材料。
4.如权利要求1-3任一所述的一种用于降低隧道爆破噪声的炮孔消声装置，其特征在于，全部所述条形槽均为波浪条形槽或部分所述条形槽为波浪条形槽。
5.如权利要求4所述的一种用于降低隧道爆破噪声的炮孔消声装置，其特征在于，所述消声槽包括环向消声槽(3)，所述环向消声槽(3)环绕所述消声装置本体(7)的轴线设置。
6.如权利要求5所述的一种用于降低隧道爆破噪声的炮孔消声装置，其特征在于，相邻两个环向消声槽(3)之间的间隔大于所述环向消声槽(3)的宽度。
7.如权利要求4所述的一种用于降低隧道爆破噪声的炮孔消声装置，其特征在于，所述消声槽还包括纵向声音导向槽(5)，所述纵向声音导向槽(5)沿所述消声装置本体(7)的轴线方向设置，且用于连通不同的环向消声槽(3)。
8.如权利要求7所述的一种用于降低隧道爆破噪声的炮孔消声装置，其特征在于，所述连续贯通空间与所述消声装置本体(7)的后端(2)不连通。
9.如权利要求7或8所述的一种用于降低隧道爆破噪声的炮孔消声装置，其特征在于，所述炮孔消声装置在使用状态时所述后端(2)位于炮孔的内部空间或与炮孔表面平齐。
10.如权利要求1所述的一种用于降低隧道爆破噪声的炮孔消声装置，其特征在于，所述消声装置本体(7)的侧面设置有导爆管槽(4)，所述导爆管槽(4)由所述前端(1)延伸至所述后端(2)。
技术总结
本发明公开了一种用于降低隧道爆破噪声的炮孔消声装置，包括用于塞入爆破炮孔内的消声装置本体，消声装置本体为圆台状，采用消音材料制成；消声装置本体上开设有若干个消声槽，每个消声槽均为条形槽，且在消声装置本体内部延伸，若干个消声槽相互连通形成连续贯通空间；其中，每个消声槽均用于传播爆破声波，以使消声装置本体充分吸收声波，进而降低爆破噪声；连续贯通空间与消声装置本体的前端相连通，且炮孔消声装置在使用状态下前端位于炮孔的内部空间；本申请通过消音装置本体上开设的消声槽，使噪声声波沿其传播，增加噪声在消声装置内的有效传播长度，进而增加了消声装置吸收噪声的时间和效率。
技术研发人员：姚文杰;周阳;熊炎林;刘洪震;刘松;唐思伟;邵阳;杨先彬;种玉配;邓国彬;屈永平;刘大琳;刘小辉;刘银涛;姚士磊
受保护的技术使用者：中铁隧道局集团有限公司;中铁隧道勘察设计研究院有限公司
技术研发日：.11.20
技术公布日：.02.28
