不同結(jié)構(gòu)形式聲屏障降噪效果分析

黨廣彬，柴慶剛，李軼然，孔令菡

（1.山東省交通科學(xué)研究院，山東 濟南 250031；2.山東高速新寧高速公路有限公司，山東 泰安 271001）

引言

高速公路對國民經(jīng)濟的發(fā)展起著重要促進作用，至2020 年底，山東省高速公路通車?yán)锍掏黄? 400 km。高速公路通車后勢必對環(huán)境產(chǎn)生一定影響，研究發(fā)現(xiàn)運營期影響最大的是噪聲污染[1]。聲屏障作為降低噪音的措施被大量用于高速公路聲環(huán)境敏感區(qū)，學(xué)者們對聲屏障的降噪效果做了大量研究。羅文俊等[2]選取了三種不同的聲屏障吸聲材料，利用繞射聲衰減的理論計算方法和統(tǒng)計能量法，對比分析不同吸聲型聲屏障的降噪效果。鄭雙金等[3]對廣西現(xiàn)有高速公路沿線常用不同類型聲屏障及其降噪效果進行調(diào)查，分析各類型聲屏障在聲學(xué)性能、耐久性、使用壽命和后期維護、景觀及環(huán)保等方面的優(yōu)劣，并對各類型聲屏障進行技術(shù)、經(jīng)濟損益分析及技術(shù)探討。劉寶元[4]研究常見的聲屏障的結(jié)構(gòu)與形式，通過收集資料、實地監(jiān)測等手段，比較各種聲屏障的降噪效果、造價、適用條件等，結(jié)合高速公路噪聲污染規(guī)律、地形等適用條件，篩選出不同應(yīng)用環(huán)境下既滿足降噪效果又經(jīng)濟實用的聲屏障，為潛在客戶提供技術(shù)參考，降低聲屏障的建造經(jīng)費。梁雪松等[5]結(jié)合聲屏障設(shè)計、建造、使用特點及現(xiàn)狀，提出了定期開展高速公路運營期聲屏障降噪效果監(jiān)測工作的建議及監(jiān)測方法。華夏[6]對已建聲屏障使用過程中發(fā)現(xiàn)的典型問題，以及降噪效果的主要影響因素進行了研究討論。

1 聲屏障類型調(diào)查

1.1 監(jiān)測道路概況

濟南至樂陵高速公路（以下簡稱濟樂高速）起于樂陵市霍家寨與河北省交界處，經(jīng)樂陵市、商河縣、臨邑縣、濟陽縣，止于濟陽縣崔寨西與青銀高速相接。全長115 km，雙向6 車道，設(shè)計行車時速120 km/h，2015 年1 月建成通車。

濟南至東營高速公路（以下簡稱濟東高速）建設(shè)地點位于山東省濟南市、濱州市和東營市境內(nèi)，起點位于濟南市濟陽縣太平鎮(zhèn)謝家村北國家G2 京滬高速樂陵至濟南段的濟陽西樞紐立交，終點在東營市利津縣陳莊鎮(zhèn)皂壩頭村西與東營港疏港高速聯(lián)接，全長約162 km，雙向4 車道，設(shè)計速度120 km/h，路基寬度28.0 m，2016 年12 月建成通車。

1.2 聲屏障類型

選取山東省內(nèi)濟樂高速和濟東高速三種常用聲屏障類型作為研究對象，主要包括混凝土砌磚結(jié)構(gòu)，玻璃纖維棉金屬結(jié)構(gòu)和泡沫夾芯板金屬結(jié)構(gòu)。聲屏障概況見表1。

表1 三種常用聲屏障概況

2 現(xiàn)狀監(jiān)測

2.1 監(jiān)測方案

在濟樂高速和濟東高速各選取兩處長度＞200 m 的聲屏障，其中濟樂高速聲屏障類型為混凝土砌磚結(jié)構(gòu)型和玻璃纖維棉金屬結(jié)構(gòu)，濟東高速聲屏障類型為泡沫夾芯板金屬結(jié)構(gòu)型。在位于聲屏障后方中部距聲屏障10 m、20 m、30 m 處各設(shè)1個點；另外在迎車方向、無屏障開闊地帶距離道路路肩10 m、20 m、30 m 處各設(shè)1 個對照點。對照點與聲屏障后測點之間距離＞100 m。監(jiān)測點位無其他噪聲源干擾，監(jiān)測時段天氣晴朗，風(fēng)速在1.5 ～2.2 m/s 之間，車流量大致相同。采用《聲屏障聲學(xué)設(shè)計和測量規(guī)范》（HJ/T90—2004）中間接法，每天監(jiān)測兩次，每次監(jiān)測20 min。聲屏障后測點和對照點設(shè)置見圖1。

圖1 聲屏障后測點和對照點設(shè)置

2.2 監(jiān)測數(shù)據(jù)

2020 年5 月12 日至5 月13 日對濟樂高速和濟東高速選取的聲屏障進行降噪效果監(jiān)測，監(jiān)測數(shù)據(jù)見表2。

表2 聲屏障降噪效果數(shù)據(jù)

2.3 數(shù)據(jù)分析

由表2 可知，兩條高速公路車輛類型，大、中、小車輛所占比例基本一致。三種類型的聲屏障在處測點和對照點噪聲測量值隨著距離的增大明顯呈下降趨勢，混凝土砌磚結(jié)構(gòu)型聲屏障降噪效果在10 m處為5.8 ～6.0 dB，20 m 處為4.7 ～4.9 dB，30 m處為3.8 dB；玻璃纖維棉型聲屏障降噪在10 m 處為7.2 ～8.3 dB，20 m 處為5.7 ～7.1 dB，30 m 處為4.1 ～5.9 dB；泡沫夾芯板型聲屏障降噪效果在10 m 處為4.7 ～5.1 dB，20 m 處為2.9 ～3.0 dB，30 m 處為2.7 ～2.8 dB。

玻璃纖維棉型聲屏障在30 m 處的降噪效果和泡沫夾芯板型聲屏障在10 m 處的降噪效果一致，混凝土砌磚結(jié)構(gòu)型聲屏障在30 m 處的降噪效果和泡沫夾芯板型聲屏障在10 m 處的降噪效果接近一致。

3 結(jié)語

（1）測點距離聲屏障越近降噪效果越好，綜合比較玻璃纖維棉型聲屏障降噪效果最為明顯，混凝土砌磚結(jié)構(gòu)型聲屏障降噪效果次之，泡沫夾芯板型聲屏障降噪效果最差。（2）聲屏障安裝高度對降噪效果影響較為顯著。（3）調(diào)查監(jiān)測發(fā)現(xiàn)高速公路聲屏障存在的問題：①聲屏障設(shè)計上高度不夠、長度不夠，特別是聲屏障兩端延伸長度嚴(yán)重不足；②施工安裝精度差，壁體與防撞欄之間和聲屏障底部存在空隙，導(dǎo)致漏聲嚴(yán)重。這兩種情況將導(dǎo)致聲屏障功能受限，降噪效果受影響，達不到設(shè)置聲屏障的目標(biāo)要求。