高速公路聲屏障設計方法研究

張灣

（中鐵上海設計院集團有限公司，上海200070）

1 聲屏障概述

聲屏障可有效緩解高速公路交通噪聲影響[1]，直立式聲屏障一般用于低樓層敏感目標，降噪效果在3～6dB，聲屏障的高度一般為混凝土擋板以上1～3m，應用在城市高架路上，考慮到風荷載較大，聲屏障高度宜≤5m。封閉式聲屏障一般用于直立聲屏障不足以達到降噪效果的分布較集中、高層規模較大的敏感點，降噪效果在15～20dB，聲屏障凈空高度≥5m。

本文通過Cadna/A 聲學預測軟件，對廣州某高速公路立交一處高層建筑進行多方案比選設計，要求在滿足降噪效果的同時合理控制工程造價。

2 項目背景

廣州某高速公路，主線車速80km/h，匝道車速40km/h。三聯立交段附近的保利某住宅小區位于公路南側、北繞線主線西側?，F狀為18～33 層在建住宅。北面臨路第一排建筑距離E 匝道33m，東面臨路第一排距離主線最近距離110m。

3 方案設計

在條件具備的情況下，高速公路營運期交通噪聲污染防治工程措施優先采取聲屏障，如果單一聲屏障措施不能達到噪聲防治目標時，考慮加上隔聲窗等組合防護形式。

3.1 聲屏障聲學設計

本項目沿線區域根據《廣州市＜城市區域環境噪聲標準＞使用區域劃分》（穗府〔1995〕58 號）的要求，按照2 類聲環境功能區執行，即晝間60dB、夜間50dB 的規定。該敏感點未納入項目環評，經監測晝間52dB（A）、夜間43dB（A），在項目實施后晝夜增量均＞9dB（A）。擬通過采取聲屏障措施使該處敏感點達標。

根據環保報告中2026 年中期交通量，晝間1 035 輛/h，夜間229 輛/h，利用Cadna/A 軟件進行聲場模擬，確定環境敏感點中期噪聲貢獻值，疊加現狀監測值后計算得到敏感點措施前后的預測值。表1 為噪聲預測交通量數據表。Cadna/A 建模圖如圖1 所示。

表1 噪聲預測交通量數據表輛/h

圖1 Cadna/A 軟件進行聲場模擬圖

根據Cadna/A 聲場模擬，對北側及東側臨路第一排受聲點進行分析。

主線全封閉聲屏障+B 匝道折臂型聲屏障+E 匝道折臂型聲屏障：各樓層晝夜均達到2 類區標準。

主線全封閉聲屏障+B 匝道全封閉聲屏障：1#、2#、4#各樓層晝、夜均不達標；25#樓18 層以上晝、夜間均不達標，夜間超標在3dB（A）以內。

E 匝道全封閉聲屏障：臨主線第一排各樓層均不達標。

經過比選，該敏感點方案為：主線全封閉聲屏障+B 匝道折臂型聲屏障+E 匝道折臂型聲屏障。

3.2 聲屏障設置形式

具體來說，主線路基段、主線變寬橋均采用全封閉聲屏障，主線等寬橋采用全封閉聲屏障與B 匝道折臂型聲屏障并線的形式，E 匝道則采用折臂型聲屏障。

3.3 聲屏障結構設計

全封閉聲屏障鋼結構主體為剛架、支撐、檁條，結構受力分析設計荷載主要考慮恒荷載和活荷載兩種，根據廣州地區基本風壓取值為0.60kN/m2（百年一遇），層面附加恒載（含檁條）取值0.50kN/m2，屋面活載取值0.50kN/m2，主線路基采用H250mm×250mm×10mm×16mm 型鋼梁柱，最大跨度25.53m+26.61m，基礎采用D1000mm 鉆孔灌注樁，樁長20m、樁距4m。主線變寬橋采用H250mm×250mm×10mm×16mm 型鋼梁柱，最大跨度27.53m，主線等寬橋采用H250mm×200mm×6mm×12mm 型鋼梁柱，跨度16.05m，B 匝道及E 匝道采用H250mm×200mm×8mm×12mm 型鋼梁柱。鋼框架材料Q355C，設計強度305MPa＞最大應力201MPa；柱腳采用M24 螺栓，設計強度400MPa＞最大應力282MPa。

鋼結構設計使用年限50 年，所有鋼結構外表面應進行防腐處理。橋梁段聲屏方面，需要驗算橋梁上部結構主梁，使之滿足設置聲屏障結構引起的附加荷載。

主結構安裝完畢后（剛架、支撐、檁條），柱腳底板與防撞墻預埋件用高強摩擦螺栓固定。兩側的吸隔聲屏體與透光屏體插在鋼立柱槽中，頂部的隔聲構件將固定在鋼結構的檁條或鋼梁上。

3.4 聲屏障材料設計

公路聲屏障材料宜選用多孔吸聲材料，容重宜小，吸聲材料及材枓背后的空氣層厚度應適宜，護面板的穿孔率在滿足結構要求的前提下應盡可能大，可采用金屬吸聲材料及透光材料組合[2]。

全封閉聲屏高度主要受凈空限制，聲屏障兩側立柱為4m，屏體組成形式從下往上：1.0m 金屬吸隔聲屏體+1.5m 加筋亞克力+1.0m 金屬吸隔聲屏體+轉角及頂部采用PC 板，聲屏障凈空控制為路面/橋面以上≥5.0m，交通標志牌不得侵占凈空。設置全封閉聲屏障區段，頂部通長自然排煙口的有效面積應≥該區間水平投影面積的5%。

金屬屏體背板、面板采用5754 鋁合金材料，厚度≥1.5mm，吸聲板內包吸聲材料采用超細玻璃棉，其容重≥48kg/m3；豎向隔聲材料采用澆筑型抗UV，15mm 厚度加筋亞克力平均隔聲量＞30dB，頂部及轉角陽光板采用8mm 厚度PC 耐力板。

3.5 聲屏障景觀設計

聲屏障的景觀設計應在滿足降噪功能要求的前提下，綜合考慮聲屏障的外觀、色彩、材質等因素[3,4]。透光屏體的高度應與車窗等高，減少視覺壓抑感。聲屏障的顏色一般來說應選擇中性偏向灰色的類似顏色，減少聲屏障的突兀感。

外觀設計上，金屬吸隔聲板推薦采用RAL CLASSIC 淺灰色RAL7032，鋁壓條、屏體金屬外框、下罩，上蓋板和H 型鋼立柱推薦采用RAL CLASSIC 淺灰色CRAL7035。全封閉聲屏障頂部PC 屏體采用透明藍色與透明無色間隔布置，施工單位需注意路橋形式變化相關節點處透明天藍色屏體的連貫性。全封閉聲屏障效果圖如圖2 所示。

圖2 全封閉聲屏障效果圖

4 結語

綜上所述，通過采取全封閉+折臂式組合式降噪方案設計，可以使公路沿線敏感點聲環境質量達標，在設計時應以結構安全為前提，結合項目所在環境因素，使其聲學設計、材料設計、結構設計、景觀設計更加規范化。