高速公路噪聲的影響因素及防治措施

任北辰

(江蘇寧滬高速公路股份有限公司工程技術部,江蘇 南京 210000)

1 概述

近年來，我國的基礎設施建設在政府的大力支持和推動下取得了飛速發展，尤其是在當今電商行業快速發展的背景下，對物流的速度要求更快，效率要求更高，在這種情形下，交通運輸領域的基礎設施建設作為經濟社會發展的大動脈，更是快速地推進和發展。到2021年年底，我國公路通車里程519.81萬km,其中高速公路里程16.10萬km,居世界第一，20萬以上人口的城市中，高速公路的覆蓋率達到98%。高速公路極大地提高了人們的出行效率，帶動了物流業的快速發展，為提高人們的生活水平以及發展經濟建設做出了巨大貢獻，但也不可避免地產生了諸多環境問題。在高速公路運營期間，交通噪聲作為高速公路的四大環境污染之一時刻影響著公路兩邊居民的生活、學習和工作，隨著人們環保意識和維權意識的增強以及對生活水平的要求不斷地提高，由于高速公路交通噪聲引起的投訴也不斷地增加[1-3]。

2 高速公路噪聲的影響因素

行駛中的各種車輛是造成高速公路噪聲污染的主要原因，包括輪胎與地面的摩擦、車輛部件之間的摩擦、車輛與空氣的摩擦、車輛所載物品之間的摩擦，以及發生突發情況時的鳴笛聲和急剎車時輪胎摩擦地面的噪聲。其中，行駛速度的快慢、風力的大小、行駛的方向、車輛的構造、輪胎質量的優劣、載重量的多少、路面的均勻性等都是產生高速公路噪聲大小的影響因素。

高速公路噪聲污染中，無論車輛處于加速行駛中還是勻速行駛狀態，運用大功率發動機的車輛，其發動機轉速決定了車輛動力帶來的交通噪聲污染，在行駛過程中產生的噪聲更大；不同的車輛其產生的噪聲大小也是有區別的，車型越大，產生的噪聲也越大，大型車輛比較集中的高速公路路段，其交通噪聲的污染也越嚴重。

與車型相對應的是車輛的載重量，車輛的載重量與噪聲大小呈正相關的關系，車輛的載重量越大，產生的噪聲也越大，反之則越小。另外，當行駛車輛爬坡時，隨著道路坡度的增加，車輛產生的噪聲也會隨之增加。行車速度也是影響噪聲的因素之一。在行駛過程中，車速越快，產生的噪聲也越大；高速公路的車流量對噪聲產生的影響也是顯而易見的。一天之內，車流量較小的時間段，噪聲的污染相對較小。

高速公路的噪聲很大一部分來源于輪胎和路面的摩擦聲，路面結構的空隙率、表面紋理和摩擦系數等和輪胎花紋的不同組合會產生不同聲級的噪聲。因此，改進路面和路基材料可有效降低噪聲的強度。

3 實例項目噪聲監測情況

選取寧滬高速公路某一路段，選取距離高速公路中心線200 m以內的路段作為檢測對象，依據GB 3096—2008聲環境質量標準進行監測，每個監測點連續監測1 d，晝夜各1次，每次監測時間為20 min，監測過程中，同時記錄周邊環境特征和氣象條件，同時記錄大、中、小型的車流量。于一周內完成20個點位的連續監測，以下選取幾個有代表性的敏感監測點，具體如表1所示。

表1 交通噪聲敏感點監測結果 dB

根據以上檢測數據，沿線噪聲值具有白天和夜間差距很小的特點，而聲環境標準中，夜間超標值較晝間低15 dB。從檢測結果上，距高速公路50 m范圍內，晝間達標率100%，有一部分的點處于夜間達標邊緣；距高速公路50 m范圍外，晝間和夜間超標率均為100%。而且，如表1所示，設置有聲屏障的監測點噪聲在與路中心同等距離的情況下，噪聲影響明顯小于沒有聲屏障的監測點。

4 高速公路噪聲防治措施

目前，高速公路噪聲防治措施，主要包括使用降噪路面材料、設置隔聲屏障、修筑路基、修建隔聲墻、種植隔聲林帶、環保搬遷、安裝隔聲窗等。這些防控措施可以依據高速公路的具體狀況單獨使用，也可以混合使用，以下針對上述各種防治措施進行詳細分析。

4.1 采用降噪路面材料

降噪路面是指具有降低輪胎和路面摩擦產生的噪聲功能的路面。路面降噪主要有兩種方法：

1)加鋪耗磨層。就是表面鋪筑降噪功能層，厚度為2 cm左右，一般不大于4 cm，如OGFC(開級配瀝青磨耗層)。這種結構在壓實后能夠達到20%的空隙率，具有抗噪聲、抗車轍、提高道路標志的可視性等特點，同時還能提高雨天路面的抗滑性能、減少濺水與水漂現象,提高道路交通的安全性。

2)多孔隙降噪結構層，也就是路面結構部分。有降噪和排水的功能，稱為低噪聲路面或排水性路面。采用降噪聲路面可以降低3 dB～8 dB的噪聲，作為一種環保道路方面的技術，降噪路面在國內外得到廣泛應用。

路面降噪材料可以從聲源上降低高速公路噪聲污染，具有廣闊的發展前景。但是，仍然存在許多不足之處。例如，孔隙率越大，對路面材料的耐久性要求越高，而空隙率越高，對骨料和黏結劑的附著力和水穩定性的要求更高，因此，材料的使用壽命需要改善。

4.2 設置聲屏障

聲屏障又稱隔離墻，主要是通過聲屏障材料來吸收和反射聲波，以達到降低高速公路噪聲的目的。一般來說，當聲波的傳播到達聲屏障時,會發生反射、投射以及衍射現象。一部分聲波會越過聲屏障的頂部并輻射到受聲點，而一部分聲波會穿透聲屏障而發生反射。聲屏障的作用是阻擋直達聲波的傳播,隔離投射的聲波,使衍射聲波有足夠的衰減，所以聲屏障的降噪效果可以達到5 dB～10 dB。實際的降噪效果因聲屏障材料和實際參數而異，如聲屏障的高度、長度和生源特性。聲屏障作為高速公路常見的一種防噪聲措施，具備施工周期短、可拆卸、降噪效果明顯等的優點，而且還可以節約土地，施工對周圍居民的生活影響不大，因此在國內外被廣泛應用。

但聲屏障也有其局限性，在設置有聲屏障的高速路上行駛有壓抑和單調的感覺，且其造價較高，如果采用透明材料，還會有反光現象，使駕駛員有眩暈的感覺。同時，還需要經常清晰，額外產生一筆費用。

4.3 種植防噪林帶

在高速公路兩側種植一些適合的樹木及綠化植物，形成綠化帶，可以有效降低噪聲。噪聲的傳播會因為樹葉的擺動和樹枝的生長方向而衰減，路邊的草地也可以減少噪聲的反射，達到降噪的效果。種植防噪林帶的降噪效果和植被的種類、種植的密度、樹木的高度以及植被的寬度等因素密切相關。相關資料表明，當防噪林帶的寬度超過10 m時，可以降低噪聲4 dB～5 dB，原因是投射到植物葉子上的聲能一部分被反射回來，一部分被葉片威震消耗掉。

防噪林帶不僅可以降低噪聲，還可以凈化空氣，美化環境。在黃土高原地區，種植防噪林帶還可以防治水土流失。但是，種植隔聲林帶的降噪效果仍有限，其局限性也很明顯，即種植隔聲林帶需要大量的土地，占地問題不易解決，如果納入高速公路工程中，投資將大大增加。另一方面，在北方的冬季，樹木落葉后，降噪效果大大降低。

4.4 修筑路塹路基

當擬建高速公路兩旁的水文地質條件和環境條件允許的前提下，可以考慮修筑路塹路基。路塹的深度一般是由環境敏感區域的噪聲超標程度而確定,而路塹的長度則是由道路方向沿線的敏感區域的范圍而定(見圖1)。日本的研究資料顯示：高速公路的降噪效果一般以路塹路基形式為最佳。而美國在修建高速公路時，當通過聲環境敏感區域時,也經常選擇路塹路基方式。這種方式不但可以降低交通噪聲，還不會因為設立聲屏障而影響公路兩側的景觀。研究表明,路塹深度達到3 m～4 m，長度達到100 m～500 m，當機動車行駛離路側距離為50 m時,其降噪效果可達20 dB。

修筑路塹路基對防治高速公路噪聲有很好的效果，但其缺點是許多路段的水文地質不具備條件，而且占地面積大，考慮水土保持需要耗費一定的資金。

4.5 環保搬遷

環保搬遷是為實現環境保護的目標，政府機關或者受托實施搬遷的單位，將搬遷所在地路段噪聲敏感點的單位和個人的房屋。噪聲超標的，按照集體土地和國有土地征收、搬遷法的規定。由于噪聲強度隨著距聲源距離的增加而降低，增加敏感點到高速公路噪聲區的距離可以大大降低來自高速公路的交通噪聲。

該辦法的優點是將可能遭受噪聲污染的敏感點搬離受噪聲污染的區域，可徹底消除高速公路交通噪聲帶來的危害。但其缺點也非常顯著，環保搬遷難度大，費用高，對居民的生產和生活產生很大的影響，而且搬遷的選址難度也大。因而，這種辦法只適合于地處偏僻，分布比較零散的居民區。

4.6 加裝隔聲窗

高速公路的防噪聲措施應依據實地環境具體考慮，如果在上述措施都不可行的情況下，為保證高速公路沿線建筑物室內的聲環境達標，可考慮在路邊的建筑物的窗戶上增加通風隔聲窗，通風隔聲窗可起到一定的防噪聲效果，且不影響屋內的通風。有專業廠家生產的通風隔聲窗能達到降噪20 dB的效果。但是，通風隔聲窗的成本要比普通隔聲窗高，因此，在無法設置聲屏障的敏感點使用通風隔聲窗。

4.7 修建防噪聲圍墻

防噪聲圍墻指的是為減輕行車噪聲對附近居民的影響而設置在公路側旁的墻式構造物。目前，建造防噪聲圍墻使用的主要材料有石英砂磚、黏土磚、礦渣磚、煤渣磚、混凝土磚等。抗噪墻的墻體施工結構有板式、槽式兩種；其中，降噪效果最好的是石英砂磚制作的槽型防噪圍墻，綜合降噪效果達到5 dB～10 dB。但是，防噪聲圍墻形式比較簡單，不夠靈活，對道路和敏感點的位置關系和距離要求比較高。

4.8 使用白噪聲發生器

除了以上防治噪聲污染的技術手段外，我們可以換一種思維方式，不去阻擋噪聲，而是添加對人身心健康有利的白噪聲。雖然高速路的噪聲會使人產生焦慮，煩躁的感覺，但是泉水的聲音卻會使人愉悅。因此，可以使用白噪聲來抑制道路噪聲的影響。白噪聲是一種在整個頻域內功率密度恒定的噪聲。在家中運用白噪聲發生器，白噪聲聽起來像雨聲、海浪撞擊巖石，或風吹過樹葉沙沙作響。這種聲音是具有自然氣息的“和諧”聲音。白噪聲的聲波以與周圍噪聲聲波相反的相位播放，兩波相互抵消，就聽不到周圍的噪聲了。這是一種具有創造性和成本效益的方式，也是當前噪聲防治探索和研究的方向。

5 結論與展望

隨著人們生活質量的不斷提高，高速公路噪聲污染越來越受到人們的關注，也逐漸成為環保部門關注的焦點。目前我國高速公路采用降噪路面材料、隔聲屏障、路基建設、植樹造林、增設防噪聲墻、環保搬遷等防噪聲措施得到廣泛應用，這些措施從不同的角度對高速公路的噪聲進行防治和處理，各有利弊，施工過程中應根據環境的實際情況，因地制宜，具體選取一種或幾種防噪措施組合使用。雖然能夠起到一定的作用，但是要從根本上解決問題，還需從源頭出發，從噪聲的產生、傳播途徑、敏感點三個方面入手，做好建設規劃，通過各方面的聯合力量確保高速公路周邊居民免收交通噪聲污染的困擾。