高速公路噪聲污染及治理對策

王立璇

（河北化工醫(yī)藥職業(yè)技術(shù)學(xué)院，河北石家莊 050026）

隨著我國基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)的快速發(fā)展，高速公路已經(jīng)成為我國交通運(yùn)輸、經(jīng)濟(jì)發(fā)展的大動脈，在人們?nèi)粘Ｉ钪械淖饔靡苍絹碓酱蟆８咚俟穼?jīng)濟(jì)、運(yùn)輸都有積極的推動作用，但建設(shè)期及運(yùn)營期高速公路都會產(chǎn)生一定的噪聲，對高速公路沿線兩側(cè)的居民及環(huán)境產(chǎn)生一定的危害。此外，高速公路通車后車流量逐漸增加，噪聲污染問題會不斷加重，影響更廣泛，危害更大，解決高速公路的噪聲污染問題就顯得愈加迫切、重要[1]。

本文在對高速公路交通噪聲污染源分析的基礎(chǔ)上，對高速公路的噪聲污染情況進(jìn)行分析，探討有效的降噪措施，針對高速公路噪聲防治中存在的突出問題提出相應(yīng)對策，為相關(guān)工作人員提供參考。

1 高速公路噪聲污染源解析

1.1 建設(shè)期噪聲來源解析

高速公路建設(shè)期的噪聲來源主要有兩個方面，分別是施工機(jī)械作業(yè)時產(chǎn)生的噪聲和運(yùn)輸車輛在作業(yè)期間產(chǎn)生的噪聲。

1.1.1 施工機(jī)械產(chǎn)生的噪聲

高速公路施工建設(shè)階段不同，使用的施工機(jī)械也不同，主要有挖掘機(jī)、推土機(jī)、裝載機(jī)、混凝土攪拌機(jī)、壓路機(jī)、自卸卡車及攤鋪機(jī)等。當(dāng)監(jiān)測點與聲源距離5 m時，裝載機(jī)產(chǎn)生的最大聲級是90 dB；推土機(jī)、壓路機(jī)產(chǎn)生的最大聲級都是86 dB，攤鋪機(jī)產(chǎn)生的最大聲級為87 dB；挖掘機(jī)產(chǎn)生的最大聲級是84 dB。在以上5種施工機(jī)械中，當(dāng)監(jiān)測點與聲源距離均為5 m時，裝載機(jī)產(chǎn)生的噪聲最大，挖掘機(jī)產(chǎn)生的噪聲最小。當(dāng)混凝土攪拌機(jī)工作時在距其1 m的距離進(jìn)行監(jiān)測，最大聲級為79 dB。距離自卸卡車7.5 m監(jiān)測，最大噪聲為88 dB。《建筑施工場界環(huán)境噪聲排放標(biāo)準(zhǔn)》（GB 12523－2011）規(guī)定，晝間噪聲排放標(biāo)準(zhǔn)為70 dB（A），夜間為55 dB（A）。經(jīng)過測算，壓路機(jī)、攤鋪機(jī)等施工機(jī)械晝間符合排放標(biāo)準(zhǔn)時的監(jiān)測距離分別為31 m、35 m，夜間為177 m、199 m，對高速公路兩側(cè)此距離范圍內(nèi)的村莊、學(xué)校有一定影響。

高速公路施工期間產(chǎn)生的噪聲隨施工階段的不同而不同，根據(jù)施工過程需要，隨時調(diào)整施工機(jī)械，沒有規(guī)律，具有一定的隨意性，并且噪聲值較大。但是施工期噪聲具有污染范圍相對較小的特點，這是由于施工機(jī)械在施工過程中絕大對數(shù)處于移動狀態(tài)，產(chǎn)生噪聲的位置會隨著施工機(jī)械的移動而不斷變化，因此噪聲污染范圍僅僅是局部區(qū)域，相對而言污染范圍較小。同時由于只有施工期間工程機(jī)械才會產(chǎn)生噪聲，因此施工期間噪聲污染的持續(xù)性不強(qiáng)。

1.1.2 運(yùn)輸車輛產(chǎn)生的噪聲

高速公路施工期涉及到大量的土石方作業(yè)及建筑材料的運(yùn)輸，運(yùn)輸車輛在作業(yè)過程中也能夠產(chǎn)生噪聲。與施工機(jī)械產(chǎn)生的噪聲特點類似，運(yùn)輸車輛產(chǎn)生的噪聲具有隨意性、持續(xù)性較弱的特點。在高速公路施工期間，需要使用不同種類的施工機(jī)械，各施工機(jī)械的數(shù)量也不盡相同。這些施工機(jī)械在運(yùn)行期間產(chǎn)生的噪聲遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過運(yùn)輸車輛行駛過程中產(chǎn)生的噪聲，因此施工期運(yùn)輸車輛的噪聲可忽略不計。

1.2 運(yùn)營期噪聲來源解析

高速公路運(yùn)營期的噪聲主要來自于行駛的汽車，包括動力噪聲和輪胎噪聲。動力噪聲是汽車在高速公路上高速行駛時，發(fā)動機(jī)、變速箱、輪軸、進(jìn)氣系統(tǒng)、排氣系統(tǒng)以及風(fēng)扇等高速運(yùn)轉(zhuǎn)產(chǎn)生的噪聲；輪胎噪聲則是由于汽車輪胎與高速公路路面之間存在巨大摩擦而產(chǎn)生的噪聲。

1.2.1 動力噪聲

動力噪聲主要是發(fā)動機(jī)在運(yùn)行中產(chǎn)生的噪聲，是車內(nèi)低頻噪聲的主要來源。發(fā)動機(jī)的轉(zhuǎn)速決定了動力噪聲的大小，車速越快，噪聲強(qiáng)度越大。當(dāng)發(fā)動機(jī)低速運(yùn)轉(zhuǎn)時，產(chǎn)生的噪聲值相對較低，此時主要是燃料燃燒過程中發(fā)出的聲音；當(dāng)發(fā)動機(jī)高速運(yùn)轉(zhuǎn)時，車輛內(nèi)部的工作部件緊密配合，同時產(chǎn)生非常劇烈的摩擦，此時噪聲值較高。動力噪聲還與路面坡度有關(guān)，在爬坡過程中噪聲會隨路面坡度的增加而增加。車外的低頻噪聲主要來自排氣噪聲，發(fā)動機(jī)進(jìn)氣噪聲也是車外低頻噪聲的主要來源之一。進(jìn)氣噪聲是由于進(jìn)氣閥進(jìn)行周期性的開、閉，從而引起發(fā)動機(jī)內(nèi)部氣流壓力的波動產(chǎn)生的。進(jìn)氣噪聲與多種因素有關(guān)，如進(jìn)氣方式、結(jié)構(gòu)等，此外轉(zhuǎn)速對進(jìn)氣噪聲也有影響。排氣噪聲可以通過安裝消聲器減少氣體排出時產(chǎn)生的噪聲強(qiáng)度。

1.2.2 輪胎噪聲

輪胎噪聲是汽車噪聲的第二個來源。在汽車行駛過程中，輪胎與路面、空氣之間發(fā)生相互作用，同時輪胎受力變形，這些都能夠產(chǎn)生輪胎噪聲。輪胎噪聲的噪聲能量級的大小與多種因素有關(guān)，比如汽車輪胎上花紋的結(jié)構(gòu)、行駛路面的特征和車速等，其中車速對輪胎噪聲起主要作用，輪胎噪聲隨車速的增大而增大，特別是在急轉(zhuǎn)彎或者緊急剎車時會產(chǎn)生巨大的噪聲。對于載重汽車，在干燥的路面上車速達(dá)到70 km/h時，輪胎噪聲成為主要噪聲源；對于輕型載重汽車及轎車而言，當(dāng)行駛速度超過55 km/h時，輪胎噪聲就成為主要噪聲源。而在濕滑路面上，輪胎噪聲與車速無關(guān)。

1.3 高速公路噪聲的主要影響因素

1.3.1 車型

不同車型產(chǎn)生的噪聲情況見表1[2]。由表1可知，在高速公路噪聲污染中，無論車輛處于加速行駛狀態(tài)還是勻速行駛狀態(tài)，噪聲強(qiáng)度均按重型載重車、中型載重車、輕型載重車、中型客車和小型客車的車型順序依次減弱。其中，重型載重車在加速行駛過程中平均聲壓級為88 dB（A），峰值聲壓級平均值高達(dá)92 dB（A）；在勻速行駛過程中平均聲壓級為87 dB（A），峰值聲壓級平均值高達(dá)88 dB（A）。小型客車在加速行駛過程中平均聲壓級為81 dB（A），峰值聲壓級平均值高達(dá)83 dB（A）；在勻速行駛過程中平均聲壓級為72 dB（A），峰值聲壓級平均值高達(dá)74 dB（A）。

表1 不同車型的汽車產(chǎn)生噪聲情況

對于同一臺車輛，行駛速度越快，車輛與空氣之間的摩擦越劇烈，產(chǎn)生的噪聲也就越大。對于不同類型的車輛，汽車的載重量不同，在行駛過程中產(chǎn)生的噪聲也不同的，載重量越大，行駛過程中產(chǎn)生的噪聲越大。因此，在高速公路噪聲中，大型車輛對噪聲強(qiáng)度的影響較大，需特別關(guān)注。

1.3.2 車流量

車流量對高速公路噪聲強(qiáng)度的影響較明顯，通常一天中的7:00—11:00、15:00—18:00兩個時間段車流量相對較大，因此在此期間的噪聲污染較其他時間段嚴(yán)重。同時，對于同一條高速公路，由于一定時期的車輛組成種類相對固定，一般情況下夜間交通組成中重型、中型載重車所占比例增多，噪聲污染強(qiáng)度增加。

1.3.3 行車速度

在高速公路上，車輛行駛速度越快，車輪與地面之間產(chǎn)生的摩擦越劇烈，導(dǎo)致產(chǎn)生的輪胎噪聲強(qiáng)度增加。當(dāng)行車速度超過50 km/h時，高速公路噪聲主要由輪胎噪聲造成，因此控制車輛運(yùn)行速度是降低噪聲強(qiáng)度的有效手段。

1.3.4 路基與路面材料

高速公路噪聲很大一部分來源于輪胎噪聲，而輪胎與路面間的摩擦是造成輪胎噪聲的最主要原因，因此改進(jìn)路基與路面材料可有效降低噪聲強(qiáng)度。高速公路設(shè)計過程中，可以選用穩(wěn)固性強(qiáng)的路基材料，選用柔韌性好的路面材料。

1.3.5 車輛鳴笛

車輛行駛過程中不可避免要使用喇叭，但過多使用喇叭會加劇噪聲污染，尤其是高音喇叭。研究表明，使用高音喇叭能夠增加7～8 dB（A）的噪聲聲級[3]。

2 高速公路噪聲治理對策

2.1 合理選線，完善設(shè)計方案

在高速公路設(shè)計選線階段，應(yīng)將預(yù)防與防治結(jié)合起來，盡量避開團(tuán)狀村莊等環(huán)境敏感點較集中的區(qū)域，盡量避免從城鎮(zhèn)或者環(huán)境敏感目標(biāo)中穿過。同時，重點關(guān)注學(xué)校、醫(yī)院等重要的噪聲敏感目標(biāo)，注意與其保持適當(dāng)距離：高速公路中線與重要噪聲敏感目標(biāo)的距離應(yīng)＞100 m，與療養(yǎng)院、醫(yī)療機(jī)構(gòu)、教室的距離要＞200 m。這樣才能避免噪聲擾民，不影響周邊居民的工作、學(xué)習(xí)和生活。

此外，在高速公路設(shè)計過程中還可以通過改善公路路堤及縱坡高度來降噪。方案設(shè)計過程中應(yīng)綜合考慮環(huán)保要求與工程技術(shù)規(guī)范，盡可能降低公路路堤高度和縱坡高度，降低車輛在行駛過程中產(chǎn)生的噪聲。

2.2 環(huán)保搬遷或調(diào)整建筑物的使用功能

徹底解決高速公路噪聲污染問題的途徑就是環(huán)保搬遷。噪聲污染強(qiáng)度的大小與距離密切相關(guān)，具有隨受體距噪聲源遠(yuǎn)近的變化而變化的特點，受體距離噪聲源越遠(yuǎn)，噪聲污染危害越小。因此，對于噪聲超標(biāo)的建筑物，尤其是療養(yǎng)院、醫(yī)療機(jī)構(gòu)和學(xué)校這些噪聲敏感點，若噪聲強(qiáng)度估算結(jié)果顯示噪聲聲級超出受體的承受范圍，可以對受體進(jìn)行整體搬遷。采用環(huán)保搬遷的方法處理高速公路交通噪聲污染危害時，要充分考慮當(dāng)?shù)氐慕ㄔO(shè)規(guī)劃，合理統(tǒng)籌、集中安置。對于高速公路兩側(cè)受影響的成團(tuán)村莊，由于人口相對密集、房屋建筑物多，不適合進(jìn)行大面積的搬遷。對于高速公路兩側(cè)或一側(cè)有條帶狀的單排村莊的情況，經(jīng)過充分論證及征求公眾意見后可以進(jìn)行環(huán)保搬遷。

采用環(huán)保搬遷方法解決高速公路噪聲問題時，涉及的人員、建筑物情況復(fù)雜，不僅搬遷的難度大，而且費(fèi)用也較高，主要適用于地理位置偏遠(yuǎn)、人口較少的零散分布的村莊或居民區(qū)。若情況允許，還可以通過調(diào)整建筑物的使用功能來減少噪聲污染危害，如可以將受噪聲影響的建筑物調(diào)整為倉庫、廠房等。

2.3 改進(jìn)路面結(jié)構(gòu)，采用低噪聲路面

采用低噪聲路面可以有效降低交通噪聲的強(qiáng)度，是控制高速公路交通噪聲的最根本、最有效的措施之一[4]。低噪聲路面是相對于傳統(tǒng)的普通瀝青混凝土路面而言的，由特殊材料鋪設(shè)而成。如在高速公路路面上鋪設(shè)大孔隙率的瀝青混合材料，空隙率可以達(dá)到15%～25%，甚至可以達(dá)到30%及以上。其降噪原理包括：（1）在路面與輪胎接觸的過程中，輪胎表面花紋中的空氣通過低噪聲路面的空隙向外溢出，減小了車輛行駛過程中產(chǎn)生的空氣壓縮爆破；（2）低噪聲路面的大空隙還可以減少輪胎與路面間的接觸面積，具有優(yōu)良的平整度，降低了汽車輪胎與路面的沖擊、附著，有利于降低沖擊噪聲、附著噪聲的噪聲強(qiáng)度；（3）低噪聲路面的大孔隙還可以增大路面對噪聲的吸收，顯著降低高速公路路面對交通噪聲的反射作用。與普通瀝青混凝土路面相比，低噪聲路面能夠有效降低3～8 dB（A）的道路交通噪聲，降噪效果明顯[2]。輪胎噪聲隨著車輛行駛速度的提高而增大，在交通噪聲的占比越來越大，因此采用低噪聲路面在降低高速公路噪聲方面有重要意義。

低噪聲路面不僅能夠降低高速公路交通噪聲，還有良好的排水性能，提高降水過程中的駕駛安全性能。但由于具有大空隙，低噪聲路面使用一段時間后，空隙容易被堵塞，影響降噪效果，路面耐久性差、養(yǎng)護(hù)難度較大。

2.4 采取隔音措施

2.4.1 聲屏障降噪

聲屏障是當(dāng)車輛行駛過程中產(chǎn)生的噪聲遇到障礙物時，通過反射、折射、吸收等方式降低噪聲強(qiáng)度的方法。聲屏障是高速公路噪聲治理中應(yīng)用最廣泛的一種措施，在高速公路兩側(cè)與噪聲敏感點之間設(shè)置聲屏障，可以有效降低高、中頻噪聲的噪聲強(qiáng)度。處于聲影區(qū)的噪聲敏感點降噪量可達(dá)5～15 dB（A）[5]。

聲屏障按照結(jié)構(gòu)不同可以分為單側(cè)直板式、雙側(cè)直板式、折檐式和全封閉式。單側(cè)直板式僅僅保護(hù)高速公路一側(cè)的噪聲敏感點；雙側(cè)直板式對高速公路兩側(cè)的噪聲敏感點均有降噪效果，同時在聲屏障的內(nèi)側(cè)增加吸聲結(jié)構(gòu)，提高降噪效果；折檐式聲屏障的折檐朝向高速公路內(nèi)側(cè)，隔聲、吸聲效果優(yōu)于直板式聲屏障；全封閉式聲屏障的隔聲降噪效果可大于25 dB（A），可覆蓋全部噪聲敏感區(qū)域，但成本較高。

聲屏障一般采用拼裝式的結(jié)構(gòu)，可拆卸，能夠替換及重復(fù)使用，安裝技術(shù)要求相對較低，施工方便，但聲屏障對駕駛?cè)藛T的視線產(chǎn)生遮擋，容易產(chǎn)生心理壓抑。

2.4.2 綠化帶降噪

綠化的條形地帶就是綠化帶，常見的綠化帶植物有喬木類、灌木類、地被類等。車輛在行駛中產(chǎn)生的噪聲遇到綠化林帶時，噪聲可以被樹木和植被反射、吸收，使噪聲強(qiáng)度被削弱，降噪效果與樹種、種植密度及綠化帶寬度密切相關(guān)。通常高速公路兩側(cè)的綠化帶由多種植物組成，喬木類、灌木類及地被類植物混合搭配種植，這樣降噪效果較好。當(dāng)視線透過綠化帶，從噪聲源位置不能清晰地看到受聲點時，這種情況下的綠化帶密度就是非常稠密。對于稠密的綠化帶，樹木的高度超過視線4.5 m，同時綠化帶寬度在30 m時可以降低噪聲5 dB（A）；綠化帶寬度在60 m時可以降低噪聲10 dB（A）[6]。汽車高速行駛過程中產(chǎn)生的噪聲，穿過寬度為40 m的綠化林帶后，噪聲降低10～15 dB（A）；穿過寬度為10 m的綠化林帶后，噪聲降低4～5 dB（A）[2]。

綠化林帶在降低高速公路交通噪聲的同時，還可以美化高速公路兩側(cè)的環(huán)境，緩解司機(jī)在駕駛過程中產(chǎn)生的視覺疲勞。另外，綠化林帶也可以對汽車尾氣中排放出來的NOX及碳?xì)浠衔锏绕鸬絻艋饔谩?/p>

3 結(jié)語

高速公路的噪聲污染對周邊人群的工作、生活、學(xué)習(xí)甚至身心健康都帶來了一定的困擾，已引起了社會各界的高度重視。治理高速公路噪聲污染時，在設(shè)計期、建設(shè)期及運(yùn)營期要根據(jù)噪聲產(chǎn)生的特點及強(qiáng)度，結(jié)合技術(shù)、經(jīng)濟(jì)情況綜合考慮，采取適宜的防噪降噪控制措施，以獲取最大的環(huán)境效益、社會效益及經(jīng)濟(jì)效益。