淺談聲屏障在降低城市交通噪聲中的應用

陳 淼， 殷憲玲

河南工業大學土木建筑學院（450001）

0 前言

國家發改委批復《中原城市群城際軌道交通線網規劃》,指出中原城市群的九個城市都將有城際鐵路連接,從而形成中原城市群城際軌道交通線網“十”字形加“半環”形結構。鄭州作為中原城市群的核心城市，將要構筑鐵路、公路、航空與城市交通一體化的綜合交通體系,在主城區建設快速路系統，通過快速路與外圍高速公路銜接,在城市與城市之間、城市內部建起了新型的快捷的立體交通路線網。機動車流量的大幅度增多，在促進各地之間的物質文化交流、便捷人們的生活的同時，也給城市和居民帶來了大量的交通噪聲。

道路交通噪聲 一般指機動車輛在交通干線上運行時所發出的超過國家標準,晚間55 dB的聲音。調查資料表明,城市的環境噪聲85%來自交通噪聲,它不僅影響人們的工作、學習和生活，而且對人體健康產生多方面的危害。

1 聲屏障的聲學構造設計

為防治地面交通噪聲污染,保證居民正常生活、工作和學習的聲環境質量，通常可根據敏感點的性質、位置、規模、當地條件及工程特點等，確定防治對策，通過考慮建造聲屏障、栽植綠化林帶、調整臨噪聲源一側建筑物的使用功能來防治交通噪聲。

傳統的聲屏障是指豎在道路邊緣的平面發射型屏障，它的降噪量一般在10 dB左右，早期往往通過增加聲屏障的高度來換取更大的降噪量。有研究結果表明,當聲屏障的高度超過3m以后,繼續增加高度，降噪量增加的幅度越來越小。同時，聲屏障形式對降噪效果也有直接的影響。目前發展起來的結構型式有直立型、逆L型、圓柱型、蘑菇型、Y型、箭型、T型、鹿角型、水車型、半封閉性和全封閉型等。其頂部常見的結構形狀有T型、管型、Y型、多重邊緣型等，降噪量可增加5 dB。

設置聲屏障后，在保護區受聲點的聲能主要來源于聲屏障頂部的繞射聲、聲屏障的端部直達聲和穿過聲屏障的透射聲三部分組成，聲屏障的插入損失也由頂部繞射聲衰減、端部直達聲和透射聲衰減來合成。一般來說，聲屏障的衰減最大為24 dB，但在實際設計中，通常衰減為15 dB左右。當聲屏障自身的隔聲量比頂部繞射聲衰減量大10 dB時，透射聲對受聲點處總聲衰減量的影響將小于0.5 dB，因此，聲屏障聲學構造設計的隔聲量應至少比設計聲屏障的插入損失大10 dB以上，也就是說，聲屏障的的聲學構造部分的隔聲量至少在25 dB以上。根據所采用的聲學材料不同，又可分為吸聲型聲屏障和反射型聲屏障。

聲屏障的材質分為混凝土、磚石、木材、塑料有機玻璃、金屬板等幾類，成本差異大。對一般公路而言，從減少投資及易維護的角度考慮，聲屏障的構造趨向材質復合化特征,將混凝土、復合土壤、木材、植物、塑料有機玻璃、金屬板等有機組合在一起。調查顯示，多數聲屏障采用混凝土或磚石結構，高度一般為3～5 m。歐盟倡導使用耐火、可再生的歐洲硬木材料來設計和開發綠色聲屏障設施，以取代以往那種耗費資源的材料，如水泥、鋁板、塑料等。

2 聲屏障的景觀設計

從國內外聲屏障建設的實例來看，聲屏障設計中還包括景觀設計。在城市道路的聲屏障設計中，景觀設計尤為重要，有時甚至會不惜犧牲聲學方面的指標來達到景觀的需要。目前提倡在聲屏障內和其前后種植各類植物,將綠化與聲屏障相結合，在聲屏障靠近道路一側的墻體上栽種低矮植物或爬蔓植物，這樣可有效改善生態環境，更有利于減低交通噪聲。

綠化減噪主要利用植物對聲波的反射和吸收原理，植物本身是一種多孔材料，具有一定的聲吸收能力，可減小聲波能量，使噪聲減弱。在機動車與非機動車隔離帶上，種植枝葉茂密、適應性強、生長健壯的綠籬，可以有效降低對環境的影響。在城市道路兩側建造觀賞型生態墻，把喬木、花灌木、藤本植物、地被合理搭配種植，充分利用各種植物的耐陰、喜陽等生態習性以及抗污染、殺菌、滯塵、降溫、隔聲等能力，形成既有生態效益，又有景觀效果的綠色風景線。生態墻通常選用易成活、生長快、壽命長、根系深、萌發力強，并且適應性強、抗污染、耐干旱、抗風和抗病蟲害的常綠樹種，如側柏、檜柏。同時采用耐修剪、枝葉密、病蟲害少、發芽早、耐旱，耐寒，壽命較長的小喬木與灌木如黃楊、女貞等和花卉配置，形成層次感。

3 綠色聲屏障

綠色聲屏法是近年來國外常用的一種降噪措施。采取生態型的聲屏障形式可以更好地使聲屏障融入到周圍環境中，降低聲屏障原有墻體的可識別度。常見的生態型聲屏障主要有以下幾種:蜂房式生物型、井架式生物型，H型構件生物型、預制骨架斜面生物型、棋盤狀斜坡生物型、混凝土磚砌體+土(或廢礦渣)生物型、環狀砌塊生物型等。

噴混植生技術是以工程力學和生物學理論為依據,利用客土摻混黏結劑和錨桿加固鐵絲網技術，運用特制的噴混機械將土壤、肥料、有機物質、保水材料、黏結材料、植物種子等混合干料加水后噴射到巖面上，形成近10 cm厚的具有連續空隙的硬化體，種子可以在空隙中生根、發芽、生長，而一定程度的硬化又可防止雨水沖刷,從而達到恢復植被、改善景觀、保護環境的目的。這是一種集工程力學、生物學、土壤學、肥料學、園藝學、環境生態學等學科于一體的綜合環保技術，其核心是通過成孔物質的合理配置，在墻壁坡面上營造一個既能讓植物生長發育,而種植基質又不被沖刷的多孔穩定結構，使建植層固、液、氣三相物質平衡。

目前掛網的技術采用三維植被固土網墊是由多層塑料凹凸網和高強度平網復合而成的立體網結構，面層外觀凹凸不平，材質疏松柔韌，留有90%以上的空間可填充土壤及砂粒，將草籽及表層土壤牢牢護在立體網中間。試驗證明:在草皮形成之前，當坡度為45°時,三維植被網墊的固土阻滯率高達97.5%，平面網為74%；當坡度為60°時，三維植被網墊的固土阻滯率為84%，平面網為0%，失去了固土作用；當坡度為90°時，三維植被網墊仍可保留阻滯住60%的土壤。由此可見，采用三維植被網墊具有極好的固土效果，遠遠勝于平面網。

噴混植生技術的核心是土壤、有機質、肥料、保水材料、黏結劑、pH緩沖劑等的選擇和配比的確定,喬、灌、草種的選擇與配比的確定以及掛網和錨桿材料的選配。應高度重視如下技術研發:低堿性黏結劑的選擇與配比，以保證種子的萌發、生長有一合適的酸性環境,并保持土層與墻體基層層緊密黏合。噴混植生技術從根本改觀了目前聲屏障采用混泥土木屑纖維等材料的生態問題。

4 結論

交通噪聲治理是一個系統的工程，不僅涉及環境保護，還同時涉及到城市規劃、交通規劃，汽車工業的發展水平等多方面的研究內容。就目前的研究結果表明，建立聲屏障是緩解道路交通噪聲的一種有效手段，但是不是唯一的手段。在環保為主題的今天,自然生物生態類型的景觀隔聲將是降噪研究發展的趨勢。將多元復合型材料、多樣性的結構和藝術化景觀綜合研究,使不同環境中的隔聲屏障更具生態發展的特色，從而使我們的城市生活更加美好。

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