某建筑施工場所噪聲測量與防治研究

毛佳偉，宋欣譯，陳晉，程健維

（中國礦業大學安全工程學院，江蘇 徐州 221116）

1 引言

近年來，我國建筑業迅猛發展。而在施工中，噪聲是最常見的污染問題之一，也是繼塵肺病之后危險排名第二位的職業健康重要危害因素[1]。噪聲會通過人耳作用于大腦的神經中樞，而大腦連接著人體各個器官，因此噪聲不僅會對人耳產生影響，還會對人體保護機制帶來潛在危害，甚至能誘發多種疾病[2]。噪聲已成為危害人類健康及安全的重要因素，并被列為全球三大公害（空氣污染、水污染和噪聲污染）之一。噪聲危害不僅僅只停留在健康危害層面，噪聲的掩蔽效應使施工人員聽不到安全信號或事故前兆聲響，導致事故危險性增加，因而噪聲控制和防治極為重要[3]。

據有關統計，2017年全國范圍內患有職業性耳鼻喉口腔疾病的病例高達1608例，占各類職業病新病例的6.01%，而職業性噪聲聾是職業性耳鼻口腔疾病中最嚴重的疾?。ㄒ姳?、表2）。

據國家統計局發布的有關噪聲污染情況報告指出，噪聲已嚴重影響了人們正常的生活，且污染情況從2000年到2018年逐年加劇。其中城市施工建設產生的噪聲污染已成為最主要的污染源之一，直接或間接影響了中國35%人口的工作和生活，所以研究噪聲防治具有時代意義。我國2018年投資治理噪聲項目的資金高達12 863萬元，并呈逐年上升趨勢，這表明國家對噪聲污染防治的重視。

表1 不同性別噪聲作業工人雙耳高頻平均聽閾結果[4]

表2 不同企業性質噪聲作業工人雙耳高頻平均聽閾結果[4]

2 研究對象

該次調研的工程為：浦東新區祝橋鎮3號地塊動遷安置房項目，施工單位是南通新華建筑集團有限公司，其資質等級為特級。施工項目點共計92處，調研時處于施工狀態的施工點共計33處。調研發現，主要噪聲源為刨地機、鋼筋調直切斷機。故對此機械進行著重研究。

2.1 ok-300柴油刨地機

柴油刨地機的機體見圖1。其工作時主要為工人手工推動；主體結構為常柴或常發柴油機、變速箱、轉向系統、行走機構；外殼為合成金屬；機架底部連接著用于清理作業的160片（八角刀片）鋼爪。在工程上主要用于去除施工樓層地面涂層、油漆、各種建筑殘料；將水泥地面拉毛，去除舊地坪表面，進行平整度處理；并對施工樓面銑刨清除，為室內精細施工做準備。其噪聲的產生原因是刨地機刀片對建筑垃圾進行切割時摩擦釋放的噪聲，見圖2。調研所用的刨地機通過人工控制對地面進行拉毛，機器的刀片在與樓層地面撞擊時會產生巨大的噪聲，并且刨地機的工作時長為8h/d，嚴重危害工人健康且污染居民區的環境。

圖1 機體展示圖

圖2 主要噪聲源

2.2 GQ40型—鋼筋調直切斷機

該機體如圖3所示。其工作時儀器為固定，鋼材連接入儀器內；主體結構為氣源壓力機、電控操作系統；外殼為合成金屬；最大切割鋼絲直徑為40mm；可選用全自動鋼筋切斷模式或半自動鋼筋切斷模式。適用于建筑工程上常用的普通碳素鋼、冷撥低碳鋼絲、螺紋鋼等材料，便于將鐵絲轉化為施工部位所需的各種幾何形狀，也可以緩解材料的壓痕和縮徑現象，大大改善鋼材的抗疲勞強度，從而延長材料使用壽命。主要噪聲源為鋼筋在進行扭曲時，儀器內部氣源壓力機沖壓產生的噪聲，見圖4。鋼筋調直切斷機是工程不可或缺的儀器，但其內部產生的噪聲會損害工人的健康，影響周邊居民。

圖3 GQ40型—鋼筋調直切斷機機體展示圖

圖4 工程中主要噪聲源（調直氣壓機、皮帶傳送輪）

3 現場數據測量

3.1 測量設備

頻譜分析儀是主觀性測量工具，具有模擬人耳遭遇各種頻率的噪聲后反應情況的功能[5]。其中噪聲頻譜分析儀采用數字檢波技術，代替了傳統聲級機，穩定性和可靠性大大提高。其可以測量濾波器中心頻率，也可直接測量噪聲暴露量等。同時TES-1358E噪聲頻譜分析儀可以直接顯示出噪聲頻率分析表。具體儀器參數見表3、表4，儀器外觀見圖5、圖6。

表3 TES-1358E噪聲頻譜分析儀

表4 TES1357噪聲計分貝儀

圖5 TES-1358E噪聲頻譜分析儀

圖6 TES1357噪聲計分貝儀

3.2 測量方法

根據調研對象噪聲大、波動小、頻率跨度范圍大等具體情況，嚴格按照國家標準《工業企業廠界噪聲測量方法》（GB 12349—2008），采用Leq等效連續聲級測量法，并通過用途廣泛的A計權網絡進行聽補償，更好地模擬人耳對不同頻率噪聲的敏感度的差異。此外，主要選用了“慢”的時間加權，著重針對噪聲波動小的情況。數據采集過程中，采用科學的測量方法，通過改變儀器與噪聲源的距離，模擬操作工人及周圍其他工人，遠處路過的工人以及更遠處的工人等對噪聲源的不同反應。使用等效連續A聲級測量方法，并按照要求給設備安裝風罩，在無雨、無雪、風力為5.5m/s以下時進行測量，規避風、溫度、濕度等大氣環境的影響[6]。在選取測量點時，規避噪聲反射體，并先進行背景噪聲監測，預先排除無效、背景噪聲干擾，使數據采集更加科學、有效。

具體測量方法：在距離噪聲聲源5m處運用上述等效連續A聲級測量方法測量兩周期數據，測量時間間隔為5s。具體測量點見圖7、圖8。

圖7 刨地機現場測量簡圖 圖8 鋼筋調直切斷機現場測量簡圖

4 數據處理分析

4.1 數據處理方法

經過數據測量與采集，對繁雜的數據進行了整理、分類與分析。由于人工操作失誤、環境不確定因素等原因，個別數據震蕩過大、缺失或表現出明顯的異常。對此，進行了科學的數據清洗：對于缺失的數據，主要采用刪除和Lagrange多項式插值法進行數據補差；對于異常的數據，在進一步分析其主要原因的前提下，做出以下應變方案：對于施工場地內部其他機械（例如叉車、塔吊、混凝土攪拌等），導致噪聲強度陡增的情況，采取平均值修正的方法；對于測量儀器無意碰撞其他物體等導致噪聲變大的情況，進行數據刪除處理，為避免不同量綱帶來的影響，對數據進行min-max標準化處理，轉換函數如下：；最后將數據進行暴露時間法歸并，如每隔5秒測量1次A聲級，共測量20次，有12次是85dB（A）〔包括83～87dB（A）〕，4次是90dB（A）〔包括88～92dB（A）〕，4次是95dB（A）〔包括93～97dB（A）〕。

對于分貝儀采集的數據，首先運用等效連續A聲級公式進行計算[7]。

方法一，基礎公式如下：

式中：

Leq—等效A聲級，dB（A）；

Li—倍頻程或倍頻程聲壓級，暴露周期內A聲級的數值，dB（A）。

方法二，使用如下公式計算穩定噪聲源：

式中：

T—不同A聲級暴露的實踐總量，min。

方法三，當噪聲的測量數值不是連續間斷時間時，即收集到非連續的離散點數值時：

式中：

ti—第i段時間，min；

Li—人耳接收到的第i個A聲級噪聲。

方法四，當運用n個聲壓級相加的總聲壓級計算方法計算倍頻聲壓級與A聲壓級時，其公式為：

式中：

LP總—n個聲壓級相加的總聲壓級，dB（A）；

LPi—第n個頻帶聲壓級，dB（A）。

方法五，在工程上為了方便計算，還可以任選一個較小的數值作為參考聲級L0，其公式為：

4.2 數據處理

經過周期性數據采集，噪聲頻譜分析儀中關于刨地機與鋼筋調直切斷機的數據可導出為具體數據圖表和倍頻率與等效A聲級柱狀圖（見圖9、圖10，現場數據收集見表5、表6）。

以刨地機第一周期為例，計算等效連續A聲級：根據式③和表5、表6的數據，已知：

圖9 刨地機數據頻譜分析柱狀圖

圖10 鋼筋調直切斷機頻譜分析柱狀圖

表5 ok-300柴油刨地機噪聲監測記錄表

表6 GQ40型—鋼筋調直切斷機噪聲監測記錄表

由機械噪音倍頻率聲壓級與A聲壓級之間的關系，加以修正，確保調研嚴謹性，并計算出一組相應的修正聲級，然后按式④求總的A聲級，有：

取L0=99.5dB（A），由數據圖表可將暴露時間內A聲級的瞬時值歸并為：

所以，帶入⑤式計算有：

同理可得：刨地機第二周期，L0=100.0dB（A），Leq加權=102.44dB（A）；

鋼筋調直切斷機的第一周期，L0=66.0dB（A），Leq加權=67.73dB（A）；

鋼筋調直切斷機的第二周期，L0=56.5dB（A），Leq加權=60.52dB（A）。

4.3 與建筑行業國家噪聲防治標準對比

據《建筑施工場界噪聲標準》（GB 12523—90）和《中華人民共和國環境保護法》規定：在結構施工階段，混凝土攪拌機振搗棒、電鋸等聲源，晝間噪聲限值為70dB（A），夜間噪聲限值為55dB（A）。

刨地機的噪聲顯然嚴重超標，遠超國家關于建筑工地結構施工方面的相關標準，故實施噪聲防治具有現實意義與價值。

5 降噪研究原理及方法

物理學上減弱噪聲強度的3種應用原理為：1）在聲源處減少振動來減緩噪聲的產生（如機械換用氣缸密閉性較好的發動機等）；2）在聲音傳播過程中增加聲音的傳播路程或阻斷噪聲的傳播（如隔音棉的多次反射吸音等）；3）人耳降噪（耳塞、隔音面罩等）。

本文重點論述關于隔音墻、隔音磚等設備阻擋噪音的效果。

5.1 傳播途徑的原理

隔聲材料主要指能夠阻斷或減弱聲音的傳播，或可經過多次反射，易于吸收和不透聲的一類密實材料。主要性能有反射性強，密實無縫隙，吸音性能好，可作用于全頻率噪聲、寬溫度限值噪聲等?，F市面常用隔聲材料有：隔音板、地面減震磚、空心磚、玻璃磚、普通磚、高分子阻尼隔聲氈等[8]。

目前，普遍采取在噪聲源和接收者之間建立阻隔區（如設置阻隔墻），以達到阻止噪聲傳播的目的。常見的隔音方法有：將產生噪聲的噪聲源放入全部密閉的隔聲間或隔聲阻隔材料內，使噪聲和接受者分離，達到降噪的效果；也可以讓操作員進入隔音較好的隔間遠程操作，達到減緩噪聲對人體危害的目的。

5.2 防治方法

考慮到建筑行業成本效益問題，調研采用空心磚、地面減震磚作為主要的隔聲材料（普通磚、1/4磚隔聲效果有限，玻璃磚成本過高）。具體方法如下：在刨地機工作的房間內，事先在地面鋪設地面減震磚，在房間四周的墻壁內鋪設空心磚，形成一處近似施工居民樓房的內部實驗地。再在周圍建立兩堵由空心磚砌成的隔音墻，厚度為190mm（無外層涂抹物）。

防治方法一，測量點1：距離聲源處5m，隔音墻1：距離聲源處3m；防治方法二，測量點2：距離聲源處5m，隔音墻2：距離聲源處4m；見圖11。

圖11 刨地機噪聲防治簡圖

6 防治后的數據分析

研究對象：ok-300柴油刨地機（由于刨地機噪聲過大，嚴重影響工人健康，特單獨研究減噪辦法）。

6.1 應用防治方法一

應用前述方法一可得數據，見表7。

表7 刨地機防治方法一噪聲監測記錄表

以刨地機防治后的第一周期為例，計算等效連續A聲級：

由公式①、②、③、④、⑤可知：

防治方法一的第一周期，L0=74.0dB（A），Leq=76.21dB（A）。

防治方法一的第二周期，L0=75.0dB（A），Leq=77.34dB（A）。

因此可知，增設隔音墻隔音磚后刨地機的加權平均等效連續A聲級為76.78dB（A），下降約24.29dB（A）。

6.2 應用防治方法二

應用前述方法二可得數據，見表8。

表8 刨地機防治方法二噪聲監測記錄表

以刨地機防治后第一周期為例，計算等效連續A聲級：

由公式①、②、③、④、⑤可知：

防治方法二的第一周期，L0=68.0dB（A），Leq=69.13dB（A）；

防治方法二的第二周期，L0=64.0dB（A），Leq=66.36dB（A）。

因此可知，增設隔音墻隔音磚后刨地機的加權平均等效連續A聲級為67.75dB（A），下降約33.3dB（A）。

6.3 防治前后噪聲強度對比

將通過防治前后的噪聲強度數據進行對比，見表9。

表9 刨地機前后噪聲強度對比表（測量點距聲源5m）

通過防治前后噪聲強度的對比可知，噪聲防治的重要性和實踐結果的顯著性。從隔聲墻距離的遠近對噪聲強度的影響可知，在相同距離處測量同一噪聲源，隔聲墻較遠安置可顯著提高降噪水平。經過防治措施方案二的改善，能使噪聲符合國家建筑行業噪聲排放標準。

7 結語

通過對建筑施工場所的噪聲進行調研、收集并分析數據，進而實施工地噪聲防治措施，主要結論如下：

建筑工地使用的刨地機噪聲強度達100dB（A）以上，遠超出國家標準范圍的70dB（A），并且工地在防治噪聲方面投入的資金少，危險系數高。

刨地機在空心磚組成的隔聲墻全包圍下，降噪效果顯著，且隔音墻距離聲源的遠近會影響噪聲的防治結果。

目前噪聲防治設計已可基本滿足建筑行業噪聲的整體要求和國家標準。部分施工區域局部噪聲超標，可采用在局部區域建立隔聲墻的措施進行降噪處理。