论文部分内容阅读
摘 要：本文研究常见的声屏障的结构与形式，通过收集资料、实地监测等手段，比较各种声屏障的降噪效果、造价、适用条件等，结合高速公路噪声污染规律、地形等适用条件，筛选出不同应用环境下既满足降噪效果又经济实用的声屏障，为潜在客户提供技术参考，降低声屏障的建造经费。
关键词：高速公路声屏障；结构形式；对比论证
中图分类号：U491.91 文献标识码：A 文章编号：1004-7344（2018）21-0192-02
高速公路通车里程的日益增加，给人们的出行带来便捷的同时，也对沿线环境造成了一定影响，特别是噪声污染受到的关注更多。目前，大多高速公路设置了声屏障，降低噪声污染，取得了较好的成效。但在声屏障的设计、选择、降噪效果的评价指标及降噪效果的预测、等环节还存在一些问题，因此通过对声屏障的结构与形式的研究、对比，结合公路的实际情况，选择合适的降噪方式具有重要意义。
1 高速公路交通噪声的来源及防治措施
机动车辆在运行时发出的噪声是交通噪声中的主要类型，噪声源主要有发动机噪声、风扇噪声、进气噪声、排气噪声、轮胎噪声、喇叭噪声。
降低高速公路噪声污染有多种途径：通过降低机动车辆的排放噪声、加强交通管理控制公路交通噪声污染源排放；调整公路走线线位、修建公路隧道或修建低堑公路、采用低噪声路面等公路选线与设计中的噪声污染控制措施；目前最常用的是在传播途径上的噪声防治，主要有安装声屏障、建造绿化林带等方式。
2 高速公路声屏障的结构与形式
2.1 利用地形或弃土（石）方
适用于目标降噪量小于5dB，且某些地区有条件时可利用天然路堑或工程弃土石方堆放在填方两侧，直接用作防噪堤，并在土堤上种植植被形成景观。既可以降低造价，又不破坏自然景观。
有以下几种方式：土堤（或土堤+矮屏障）类型（DX1）、棱台钢筋笼填废矿渣类型（DX2），简易材料编制板类型（DX3）等。
2.2 砌块型
用预制砌块砌筑成的声屏障壁体称为砌块型声屏障。砌块是指采用普通混凝土、轻质混凝土及硅酸盐材料等制作的块状材料或各种砖、石块等。砌块的形状可以根据声屏障的需要制作。优点是隔声性能好、施工方便、造价低，且具有强度高、耐火、防腐蚀等性能。常用砌块形式及砌体类型主要有以下几种：槽型砌块及砌体（Q1）、普通粘土砖及砌体（Q2）、可种植框形砌块及砌体（Q3）、可种植凹形砌块及砌体（Q4），碎石及其砌体（QS）、可变形体砌块及砌体（Q6）、共振腔吸声砖（Q7）、空心砖及其砌体（Q8）。
2.3 板 型
声屏障的壁体采用板形材料建造的称为板型声屏障。板型声屏障一般施工简单，易于安装，造价较高，部分材料耐久性、耐火性较差。常用的板材有混凝土板、亚克力板、彩钢复合板（吸声或反射型）、强力PC板、微穿孔金属板、有机复合板、木板等。常见的有以下几种组合预制钢筋混凝土板+轻质扩散反射贴面（B1）、板形直壁类型（B2），钢筋混凝土板十吸声板型（B3），钢筋混凝土板型框十砖类型（B4），钢筋混凝土板+上部吸声类型（B5）、钢筋混凝土板+微穿孔板类型（B6），钢筋混凝土板十扩散反射面板类型（B7）、木板平壁类型（B8）、钢筋棍凝土板+圆弧形微穿孔板类型（B9）、钢筋混凝土板+吸声砌块面层类型（B10）、钢筋混凝土板+强力PC板类型（B11）、彩钢板复合型（B12）、透明亚克力板+彩钢板复合型类型（B13）、彩钢板复合型+吸声板型（B14）、冲孔金属板类型（B15）、冲孔金属板吸音类型（B16）。
2.4 生物类型
在声屏障周围及壁体上绿化种植，由绿色植物将屏障构件掩蔽形成生物墙。此类声屏障的声学性能好，绿色植物增加了对噪声的吸收，易于周围环境相融。
3 高速公路声屏障结构与形式论证
目前省内声屏障常见的形式是板式、金属材质的声屏障。常见的结构有以下几种：彩钢板复合型十吸声板型（B14）、铝制组合式声屏障、冲孔铝板/玻璃吸声隔音屏、冲孔铝板吸声隔音屏。采用绿化带降噪的也有采用，但实际上没有经过声学设计，与沿线绿化带并无明显不同。故本文没有对绿化形式的声屏障进行验证。
3.1 论证方法
对目前已修建的不同结构与形式的声屏障进行实地监测，了解声屏障降噪的实际效果，并对降噪效果进行分析，为声屏障的选择提供理论基础。选取1处噪声防治林、3中不同结构声屏障进行监测，监测条件及方法按照相关标准和规范进行。
在已安装声屏障的噪声敏感点进行降噪效果监测，每处声屏障设置6个监测点。分别设在声屏障后1m、声屏障中央临路第一排房屋窗前1m，声屏障两端临路第一排最外侧房屋窗前各1处，在无屏障开阔地第一排等效受声点位置和声屏障后等效参考点位置各1处。
3.2 降噪效果论证
3.2.1 利用地形或弃土石方
在郑州至尧山高速公路，高差约7m的一处敏感点进行监测，结果（dB）如表1。
从监测结果可以看出，利用地形因设置的噪声防治措施的降噪效果大于设置板式及生物类型的声屏障，且投资少，易实施，在山区丘陵有一定高差的地带有较大的推广价值。
3.2.2 板型声屏障
监测结果如表2所示。
通过对常见声屏障的降噪效果进行实地监测及资料收集，了解到板式声屏障的降噪效果在0～8dB之间。降噪效果与声屏障的形式，结构、材质、设计、施工等相关，与监测时的噪声污染情况也有一定的相关性，噪声污染情况越严重，降噪效果越好。
根据监测结果显示，按照降噪效果从高到低排序，彩钢板复合型十吸声板型（B14）>冲孔铝板吸声隔音屏>冲孔铝板/玻璃吸声隔音屏>铝制组合式声屏障。吸声结构声屏障降噪效果明显好于隔声结构声屏障，推荐采用吸声结构声屏障。
3.2.3 生物类型声屏障监测
监测点布置：位于林带前1m（距路肩lm），在林带后1m、20m、40m设置3处，共4处，均高于地面1.2m。无林带路段，与林带设置相应的对照点。在测量时各监测点同步进行，且参考点和受声点位置的环境条件相同，以保证对照点的等效性，包括声源特性、地形、地貌、地面和气象条件等效。
试验段林带长度均大于200m，受声点位置距林带两端距离分别为100m，61～100m，对于线声源具有较好的遮蔽效果。
试验监测了公路林带前参照点、林带后受声点及无林带相应对照点噪声等效A声级，林带噪声相对衰减量见表3。相对衰减为无林带对照点与林带后受声点测量值之差。
3.3 經济性论证（如表4）
4 论证结论
公路声屏障的设置是一种多目标多约束的工程技术问题，在满足声学性能的同时，它们在布置、形式、材料、结构、构造以及外观装饰等方面的选择还必须满足局部景观的需要以及其经济性、实用性和耐用性。
砌块型、板型、生物型、复合材料型、简易型等声屏障形式各有特点，选择适当的形式，才能实现经济、社会效益的和谐统一。山区或者丘陵地带，应以生态型声屏障为主，结合敏地形及道路高差，采用土堤等形式加以适当的绿化，不仅能够减轻道路的噪声污染，也保护了自然景观。在平原区域，道路高差变化不大，路基以填方为主，应根据路基实际情况，宜选用砌块型、板型、生物型等形式的声屏障，结合降噪要求，降低施工难度及工程造价。
通过论证，声屏障的降噪效果和投资没有直接联系，造价较低的声屏障通过合理设计，精心施工，同样能满足噪声污染防治的要求。
收稿日期：2018-6-23
关键词：高速公路声屏障；结构形式；对比论证
中图分类号：U491.91 文献标识码：A 文章编号：1004-7344（2018）21-0192-02
高速公路通车里程的日益增加，给人们的出行带来便捷的同时，也对沿线环境造成了一定影响，特别是噪声污染受到的关注更多。目前，大多高速公路设置了声屏障，降低噪声污染，取得了较好的成效。但在声屏障的设计、选择、降噪效果的评价指标及降噪效果的预测、等环节还存在一些问题，因此通过对声屏障的结构与形式的研究、对比，结合公路的实际情况，选择合适的降噪方式具有重要意义。
1 高速公路交通噪声的来源及防治措施
机动车辆在运行时发出的噪声是交通噪声中的主要类型，噪声源主要有发动机噪声、风扇噪声、进气噪声、排气噪声、轮胎噪声、喇叭噪声。
降低高速公路噪声污染有多种途径：通过降低机动车辆的排放噪声、加强交通管理控制公路交通噪声污染源排放；调整公路走线线位、修建公路隧道或修建低堑公路、采用低噪声路面等公路选线与设计中的噪声污染控制措施；目前最常用的是在传播途径上的噪声防治，主要有安装声屏障、建造绿化林带等方式。
2 高速公路声屏障的结构与形式
2.1 利用地形或弃土（石）方
适用于目标降噪量小于5dB，且某些地区有条件时可利用天然路堑或工程弃土石方堆放在填方两侧，直接用作防噪堤，并在土堤上种植植被形成景观。既可以降低造价，又不破坏自然景观。
有以下几种方式：土堤（或土堤+矮屏障）类型（DX1）、棱台钢筋笼填废矿渣类型（DX2），简易材料编制板类型（DX3）等。
2.2 砌块型
用预制砌块砌筑成的声屏障壁体称为砌块型声屏障。砌块是指采用普通混凝土、轻质混凝土及硅酸盐材料等制作的块状材料或各种砖、石块等。砌块的形状可以根据声屏障的需要制作。优点是隔声性能好、施工方便、造价低，且具有强度高、耐火、防腐蚀等性能。常用砌块形式及砌体类型主要有以下几种：槽型砌块及砌体（Q1）、普通粘土砖及砌体（Q2）、可种植框形砌块及砌体（Q3）、可种植凹形砌块及砌体（Q4），碎石及其砌体（QS）、可变形体砌块及砌体（Q6）、共振腔吸声砖（Q7）、空心砖及其砌体（Q8）。
2.3 板 型
声屏障的壁体采用板形材料建造的称为板型声屏障。板型声屏障一般施工简单，易于安装，造价较高，部分材料耐久性、耐火性较差。常用的板材有混凝土板、亚克力板、彩钢复合板（吸声或反射型）、强力PC板、微穿孔金属板、有机复合板、木板等。常见的有以下几种组合预制钢筋混凝土板+轻质扩散反射贴面（B1）、板形直壁类型（B2），钢筋混凝土板十吸声板型（B3），钢筋混凝土板型框十砖类型（B4），钢筋混凝土板+上部吸声类型（B5）、钢筋混凝土板+微穿孔板类型（B6），钢筋混凝土板十扩散反射面板类型（B7）、木板平壁类型（B8）、钢筋棍凝土板+圆弧形微穿孔板类型（B9）、钢筋混凝土板+吸声砌块面层类型（B10）、钢筋混凝土板+强力PC板类型（B11）、彩钢板复合型（B12）、透明亚克力板+彩钢板复合型类型（B13）、彩钢板复合型+吸声板型（B14）、冲孔金属板类型（B15）、冲孔金属板吸音类型（B16）。
2.4 生物类型
在声屏障周围及壁体上绿化种植，由绿色植物将屏障构件掩蔽形成生物墙。此类声屏障的声学性能好，绿色植物增加了对噪声的吸收，易于周围环境相融。
3 高速公路声屏障结构与形式论证
目前省内声屏障常见的形式是板式、金属材质的声屏障。常见的结构有以下几种：彩钢板复合型十吸声板型（B14）、铝制组合式声屏障、冲孔铝板/玻璃吸声隔音屏、冲孔铝板吸声隔音屏。采用绿化带降噪的也有采用，但实际上没有经过声学设计，与沿线绿化带并无明显不同。故本文没有对绿化形式的声屏障进行验证。
3.1 论证方法
对目前已修建的不同结构与形式的声屏障进行实地监测，了解声屏障降噪的实际效果，并对降噪效果进行分析，为声屏障的选择提供理论基础。选取1处噪声防治林、3中不同结构声屏障进行监测，监测条件及方法按照相关标准和规范进行。
在已安装声屏障的噪声敏感点进行降噪效果监测，每处声屏障设置6个监测点。分别设在声屏障后1m、声屏障中央临路第一排房屋窗前1m，声屏障两端临路第一排最外侧房屋窗前各1处，在无屏障开阔地第一排等效受声点位置和声屏障后等效参考点位置各1处。
3.2 降噪效果论证
3.2.1 利用地形或弃土石方
在郑州至尧山高速公路，高差约7m的一处敏感点进行监测，结果（dB）如表1。
从监测结果可以看出，利用地形因设置的噪声防治措施的降噪效果大于设置板式及生物类型的声屏障，且投资少，易实施，在山区丘陵有一定高差的地带有较大的推广价值。
3.2.2 板型声屏障
监测结果如表2所示。
通过对常见声屏障的降噪效果进行实地监测及资料收集，了解到板式声屏障的降噪效果在0～8dB之间。降噪效果与声屏障的形式，结构、材质、设计、施工等相关，与监测时的噪声污染情况也有一定的相关性，噪声污染情况越严重，降噪效果越好。
根据监测结果显示，按照降噪效果从高到低排序，彩钢板复合型十吸声板型（B14）>冲孔铝板吸声隔音屏>冲孔铝板/玻璃吸声隔音屏>铝制组合式声屏障。吸声结构声屏障降噪效果明显好于隔声结构声屏障，推荐采用吸声结构声屏障。
3.2.3 生物类型声屏障监测
监测点布置：位于林带前1m（距路肩lm），在林带后1m、20m、40m设置3处，共4处，均高于地面1.2m。无林带路段，与林带设置相应的对照点。在测量时各监测点同步进行，且参考点和受声点位置的环境条件相同，以保证对照点的等效性，包括声源特性、地形、地貌、地面和气象条件等效。
试验段林带长度均大于200m，受声点位置距林带两端距离分别为100m，61～100m，对于线声源具有较好的遮蔽效果。
试验监测了公路林带前参照点、林带后受声点及无林带相应对照点噪声等效A声级，林带噪声相对衰减量见表3。相对衰减为无林带对照点与林带后受声点测量值之差。
3.3 經济性论证（如表4）
4 论证结论
公路声屏障的设置是一种多目标多约束的工程技术问题，在满足声学性能的同时，它们在布置、形式、材料、结构、构造以及外观装饰等方面的选择还必须满足局部景观的需要以及其经济性、实用性和耐用性。
砌块型、板型、生物型、复合材料型、简易型等声屏障形式各有特点，选择适当的形式，才能实现经济、社会效益的和谐统一。山区或者丘陵地带，应以生态型声屏障为主，结合敏地形及道路高差，采用土堤等形式加以适当的绿化，不仅能够减轻道路的噪声污染，也保护了自然景观。在平原区域，道路高差变化不大，路基以填方为主，应根据路基实际情况，宜选用砌块型、板型、生物型等形式的声屏障，结合降噪要求，降低施工难度及工程造价。
通过论证，声屏障的降噪效果和投资没有直接联系，造价较低的声屏障通过合理设计，精心施工，同样能满足噪声污染防治的要求。
收稿日期：2018-6-23