國內(nèi)外高速公路聲屏障的研究應(yīng)用狀況

黃仁國，趙學(xué)科

(湖南省婁新高速公路建設(shè)開發(fā)有限公司，湖南婁底 417000)

高速公路網(wǎng)是構(gòu)成世界交通運(yùn)輸宏觀格局的重要內(nèi)容。高速公路的建設(shè)和運(yùn)營，有力帶動了沿線產(chǎn)業(yè)生產(chǎn)，推動了當(dāng)?shù)厣鐣徒?jīng)濟(jì)發(fā)展，但同時也對沿線區(qū)域的生態(tài)和生活環(huán)境造成了一系列的影響，其中交通噪聲污染問題尤為突出。在當(dāng)前國家日益重視構(gòu)建“綠色交通”和“兩型社會”的背景下，對高速公路建設(shè)和運(yùn)營所產(chǎn)生的交通噪聲問題進(jìn)行研究顯得尤為重要。

1 高速公路交通噪聲的特征

首先，高速公路交通噪聲呈現(xiàn)出動態(tài)不連續(xù)特征。其主要影響因素為:車輛類型、車輛行駛速度、鳴笛以及行駛路面特征。而這些影響因素的不確定性決定了高速公路噪聲的動態(tài)不連續(xù)性。其次，不同類型高速公路，其噪聲日變化規(guī)律也不同。如:對于連接相鄰城市交通運(yùn)輸?shù)母咚俟罚归g車流量大幅低于晝間，即噪聲級相差較大;而對于主要負(fù)擔(dān)長遠(yuǎn)距離運(yùn)輸?shù)母咚俟罚瑫円菇煌ㄜ嚵髁肯嗖钶^低，即噪聲級相差不大。再次，高速公路噪聲污染會呈現(xiàn)出夜間噪聲污染遠(yuǎn)嚴(yán)重于城市道路的特殊現(xiàn)象。高速公共路相比城市道路，夜間大型載重型車輛比例增加，單車噪聲級更高。

2 國內(nèi)外高速公路聲屏障的應(yīng)用狀況

與其它降噪技術(shù)相比，聲屏障技術(shù)的優(yōu)勢為:降噪效果明顯，占地面積較小，安裝施工周期較短，易拆換便于維護(hù)，最為經(jīng)濟(jì)有效。因此，聲屏障作為治理噪聲污染的一種有效技術(shù)手段，已經(jīng)廣泛運(yùn)用于國內(nèi)外高速公路噪聲的防治。

2.1 國外高速公路聲屏障應(yīng)用及發(fā)展

20世紀(jì)60年代，日、美、法等發(fā)達(dá)國家就進(jìn)行了聲屏障理論的相關(guān)試驗研究，并逐步推廣運(yùn)用于交通噪聲污染防治，從而積累了豐富的經(jīng)驗和理論研究基礎(chǔ)。日本對聲屏障的修建與研究始于20世紀(jì)60年代初，并在20世紀(jì)70年代中期獲得了較大的發(fā)展。1983年，日本發(fā)布實施了《日本國家干線公路環(huán)境保護(hù)規(guī)范》，同時其城市中高速公路聲屏障設(shè)置率已高達(dá)80%。美國也于1976年發(fā)布了《聲屏障設(shè)計手冊》和《高速公路聲屏障設(shè)計和施工經(jīng)驗》等相關(guān)技術(shù)規(guī)范。法國也從20世紀(jì)就開展了大量聲屏障有關(guān)理論方面的深入研究，并推廣實施了大量的聲屏障工程。德國早也在1974年就頒布了噪聲防治法，規(guī)定公路路線的選取必須重視公路環(huán)保設(shè)計，同時制定實施了《公路聲屏障設(shè)計規(guī)范和補(bǔ)充技術(shù)規(guī)范》。

國外高速公路聲屏障技術(shù)發(fā)展的總體趨勢如下:

1)注重公路聲屏障與景觀協(xié)調(diào)設(shè)計;

2)多用低成本材料造公路聲屏障;

3)提倡在聲屏障內(nèi)、前與后種植各類植物。

在高速公路聲屏障技術(shù)研究與應(yīng)用方面，發(fā)達(dá)國家積累了深厚的理論基礎(chǔ)和豐富的實踐經(jīng)驗。一方面，國外的聲屏障技術(shù)有很多寶貴的經(jīng)驗值得我們學(xué)習(xí)與借鑒;另一方面，由于國內(nèi)外經(jīng)濟(jì)基礎(chǔ)、文化條件和地理條件的差異性，難以直接照搬國外的公路聲屏障技術(shù)，必須不斷探索研究出適合我國國情的高速公路聲屏障技術(shù)。

2.2 國內(nèi)高速公路聲屏障應(yīng)用現(xiàn)狀及發(fā)展

我國對于高速公路聲屏障技術(shù)的研究較晚。1992年貴黃高速公路上布置了100 m陶粒混凝土砌塊的實驗性聲屏障，從而開始了我國進(jìn)行公路聲屏障降噪研究的先例。此后，聲屏障被大量推廣運(yùn)用于國內(nèi)高速公路交通噪聲防治。特別是2003年《交通建設(shè)項目環(huán)境保護(hù)管理辦法》和《關(guān)于公路、鐵路(含輕軌)等建設(shè)項目環(huán)境影響評價中環(huán)境噪聲有關(guān)問題的通知》，2007年《關(guān)于加強(qiáng)公路規(guī)劃和建設(shè)環(huán)境影響評價工作的通知》以及2012年《關(guān)于進(jìn)一步加強(qiáng)公路水路交通運(yùn)輸規(guī)劃環(huán)境影響評價工作的通知》等一系列交通環(huán)保政策的出臺，對于交通噪聲的控制提出了更為嚴(yán)格的要求。這些政策進(jìn)一步促進(jìn)了聲屏障在高速公路應(yīng)用。

相繼發(fā)布的《聲屏障聲學(xué)設(shè)計和測量規(guī)范》(HJ/T90—2004)和《公路聲屏障材料技術(shù)要求和檢測方法》(JT/T646—2005)等技術(shù)規(guī)范更加明確清晰地規(guī)范了聲屏障的設(shè)計和測量方面的技術(shù)要求，標(biāo)志我國聲屏障的設(shè)計施工結(jié)束了無規(guī)可依的局面。

國內(nèi)高速公路聲屏障技術(shù)發(fā)展的總體趨勢如下:

雖然國內(nèi)不少學(xué)者從聲屏障的結(jié)構(gòu)形式和材料、降噪效果等方面進(jìn)行了深入探索和研究，獲得了不少成果，并提出了不少針對我國高速公路的聲屏障設(shè)計的建設(shè)方案，但總體來說仍處于初步階段。因此，下一階段總體趨勢為:借鑒國內(nèi)外的成功經(jīng)驗，創(chuàng)造出適合我國國情的多樣化交通聲屏障技術(shù)，并將進(jìn)一步規(guī)范高速公路聲屏障的設(shè)計實施，推進(jìn)《公路聲屏障設(shè)計與施工規(guī)范》的實施。

3 聲屏障的主要形式

3.1 以聲屏障材質(zhì)分

聲屏障的材料構(gòu)造會對其技術(shù)性能、造價及壽命產(chǎn)生直接影響，是聲屏障的技術(shù)的關(guān)鍵之一。聲屏障的材質(zhì)主要有:混凝土類、磚石類、塑料有機(jī)玻璃類、金屬復(fù)合材料類以及土堆砌成的簡易屏障，其中以混凝土類材料和金屬復(fù)合材料類為主。表1對不同材質(zhì)的聲屏障進(jìn)行了對比分析，并對不同類型的聲屏障的當(dāng)前應(yīng)用的局限性和優(yōu)勢進(jìn)行了分析。如:對于路塹或公路挖方地區(qū)，選用土堤式聲屏障可以實現(xiàn)降噪，同時減少挖方;選用生態(tài)混凝土聲屏障不僅具有增強(qiáng)降噪效果能力，同時具有景觀效果，使得聲屏障能更好的融入周圍環(huán)境;金屬復(fù)合材料聲屏障易于景觀設(shè)計和規(guī)模化加工，從而普遍運(yùn)用于交通噪聲控制;太陽能聲屏障也為高速公路聲屏障的選擇提供了一種同時實現(xiàn)節(jié)能和降噪功能的新途徑。

3.2 以聲屏障結(jié)構(gòu)形式分

聲屏障的結(jié)構(gòu)形式對降噪最終效果也有直接的影響。聲屏障頂部不僅是聲線的繞射點(diǎn)，而且是聲影區(qū)與聲亮區(qū)的分界點(diǎn)，同時可以在不增加聲屏障高度的條件下，降低頂部繞射聲波的傳播，從而提高聲屏障的降噪能力。目前發(fā)展起來的結(jié)構(gòu)形式主要有:圓柱型、蘑菇型、直立型、Y型、逆L型、T型、鹿角型等。表2對國內(nèi)外存在的幾種主要的聲屏障結(jié)構(gòu)形式進(jìn)行了對比分析。Monazzam等，對相同材質(zhì)但不同結(jié)構(gòu)形式的聲屏障進(jìn)行對比研究發(fā)現(xiàn):T型降噪效果好于Y型和圓柱型，也有其他研究者持懷疑的態(tài)度，如Takashi等的研究表明結(jié)構(gòu)形式的改變所帶來的聲學(xué)性能的改善并不十分明顯，但T型結(jié)構(gòu)的降噪能力較好。當(dāng)前我國廣泛建設(shè)使用的聲屏障以直立型和逆L型為主，其結(jié)構(gòu)形式較為單一。因而進(jìn)一步深入研究聲屏障結(jié)構(gòu)形式能夠有利于在不增加其現(xiàn)有高度的情況下，明顯提高交通降噪能力。

表1 不同材質(zhì)的聲屏障

續(xù)表1 不同材質(zhì)的聲屏障

4 聲屏障的降噪效果

聲屏障在我國高速公路的研究與應(yīng)用正值20年，有必要整體評價現(xiàn)有高速公路聲屏障的應(yīng)用狀況，從而為下一階段進(jìn)一步提高我國在該領(lǐng)域的研究與應(yīng)用能力提供參考。

高速公路聲屏障設(shè)立的根本目的是最大程度降低交通噪聲對沿線公眾工作、生活以及學(xué)習(xí)等環(huán)境的影響。降噪效果是評價聲屏障的首要關(guān)鍵指標(biāo)。表3對現(xiàn)有關(guān)于國內(nèi)高速公路聲屏障的文獻(xiàn)資料進(jìn)行了總結(jié)，可以明顯看出不同材質(zhì)和結(jié)構(gòu)形式的聲屏障對其降噪效果有直接的影響。通過表3，可以為高速公路聲屏障設(shè)計的選用材料和結(jié)構(gòu)形式提供一定參考，如選用生態(tài)混凝土聲屏障，在距離20 m附近的降噪能力最高能達(dá)到14.5 dB，同時具有美化環(huán)境的效果，符合注重公路聲屏障與景觀協(xié)調(diào)設(shè)計以及提倡在聲屏障內(nèi)、前與后種植各類植物的聲屏障設(shè)計理念。

表2 不同結(jié)構(gòu)形式的聲屏障

5 結(jié)語

隨著我國高速公路的不斷發(fā)展，公路交通噪聲問題日益凸顯，交通噪聲防治無疑將成為環(huán)境治理的重要課題。聲屏障是目前高速公路降噪處理應(yīng)用最為廣泛的手段，而聲屏障理論研究和實踐應(yīng)用仍不夠完善，因此有必要總結(jié)我國前期聲屏障取得的成果，借鑒國外已有的成功經(jīng)驗，探索研究出適合我國國情的高速公路聲屏障技術(shù)。

表3 國內(nèi)聲屏障應(yīng)用降噪效果

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