瀝青路面預防性養護降噪機理與效果研究

徐婷怡 陳 長

(同濟大學 道路與交通工程教育部重點實驗室，中國 上海201804)

0 前言

道路系統所引起的交通噪聲污染已成為城市生活環境的重要污染源，路面行車噪聲是其主要因素之一。 因此，采取恰當的措施，尤其是通過合適的路面養護降低行車噪聲成為業界關注的焦點之一。為了厘清瀝青路面行車噪聲產生原因和養護措施的降噪機理，本文收集了普通熱拌瀝青混合料罩面和超薄磨耗層養護措施實施前后路面行車噪聲和構造深度等數據，結合路面行車噪聲產生機理，對瀝青路面預防性養護措施的降噪機理和效果進行了研究。

1 路面行車噪聲產生機理

一般認為，當小車在車速大于40km/h，貨車和巴士車速大于60-70km/h 時， 輪胎與路面相互作用而產生的噪音占據了路面行車噪聲的大部分。 而輪胎-路面噪聲大致可分為以下三類:

（1）輪胎振動產生的噪音

車輛行駛時，由于路面的不平整，輪胎與路面集料之間的撞擊產生振動，激發了噪聲。 研究表明,輪胎振動是產生輪胎-路面噪聲主要的原因之一[1]。

（2）空氣泵吸產生的噪聲

當輪胎在路面上滾動時， 輪胎上的花紋與路面之間形成空腔，空腔不斷經歷空氣壓縮被擠壓排出，而后又會迅速回填的兩個過程。 這種空氣泵吸效應，造成了周圍氣體劇烈振動，導致路面行車噪聲[2]。

（3）空氣壓力變化產生的噪聲

當輪胎滾動向前時,輪胎周圍的氣流受擾,在輪胎后部和路面之間產生渦流,引起空氣壓力的變化,從而產生空氣動力噪聲。與第（1）和第（2）種噪聲相比,空氣動力噪聲對輪胎-路面噪聲的貢獻較微弱[3]。

2 預防性養護措施實測分析

2.1 普通熱拌瀝青混合料罩面

上海某高架道路為改善其部分路段路面材料松散、磨損較嚴重的情況， 對這些路段實施了銑刨后普通熱拌瀝青混合料罩面的養護措施。為了對比罩面前后路面行車噪聲的變化情況，共選取了11 個路段進行噪聲檢測，其中4 個路段是罩面前路段、7 個路段是罩面后路段。檢測選擇在凌晨零點后高架道路養護封道時進行，以確保沒有其他車輛的干擾。檢測時采用一輛八成新桑塔娜2000 型出租車作為測試車，分別采用40km/h、60km/h 和80km/h 三種勻速速度、 分別在車內和車外采用手持式噪聲儀進行行車噪聲檢測，每次檢測時記錄當次最大噪聲值。 將所有路段檢測結果匯總平均于表1 和表2。

表1 車外噪聲檢測結果

表2 車內噪聲檢測結果

由以上數據可以看出，罩面前的噪聲高于罩面后的噪聲，且車外檢測結果尤為明顯。

2.2 超薄磨耗層

超薄粘結磨耗層技術采用改性乳化瀝青NovaBondTM 為粘結油,使用特殊的間斷級配熱拌瀝青混合料, 并采用專用設備Novapaver 同時進行粘層油噴灑和混合料攤鋪[4]。

上海某高架道路部分路段使用超薄磨耗層技術鋪筑了試驗段，工程結束后采用與上文類似的方法進行了車外噪聲檢測。檢測用車為普通家用小轎車，分別以40km/h、60km/h、80km/h 和100km/h 的車速，在原路面和超薄磨耗層試驗段分別進行了3 次重復試驗，記錄了車外平均噪聲和最大噪聲值。 將3 次檢測結果匯總平均于表3 和表4。

表3 車外平均噪聲檢測結果

由以上數據可以看出，養護后路面的車外平均噪聲和最大噪聲都遠低于原舊路面噪聲。而且對比前文的數據也可以看出，在各車速下，超薄磨耗層路面的車外最大噪聲值也遠低于新鋪普通熱拌瀝青混合料罩面的噪聲值。

另外，分別對前文普通熱拌瀝青混合料罩面和超薄磨耗層進行路面構造深度檢測，結果顯示，普通熱拌瀝青混合料罩面平均構造深度為1.11mm，超薄磨耗層平均構造深度為1.33mm。 超薄磨耗層構造深度比普通熱拌瀝青混合料罩面大20%左右。

3 降噪機理與效果分析

將上述兩種預防性養護措施的噪聲和構造深度檢測結果匯總于表5。

表5 測量結果匯總

從噪聲檢測結果來看，超薄磨耗層的降噪效果更為顯著，普通熱拌瀝青混合料罩面的降噪效果次之。 而從構造深度檢測結果來看，超薄磨耗層的構造深度更大，普通熱拌瀝青混合料罩面的構造深度相對略小。

根據前文所述路面行車噪聲產生機理，噪聲主要由于輪胎振動和空氣泵吸產生，且輪胎振動是最重要的原因。 對于上述普通熱拌瀝青混合料罩面的案例，罩面前由于路面磨損嚴重、粗骨料外露，使得輪胎振動加劇，因此噪聲較大；罩面后路面恢復正常，構造深度減小，輪胎振動減弱，盡管理論認為構造深度減小會增加因空氣泵吸而產生的噪聲，但相較于輪胎振動減弱而帶來的噪聲降低，這一噪聲變化并不顯著。 因此，罩面后路面行車噪聲得到了明顯改善。

超薄磨耗層的表觀粗視紋理比普通熱拌瀝青混合料罩面少，因此，由輪胎振動而產生的噪聲也小；同時，超薄磨耗層是一種典型的斷級配混合料，其粗集料為單一粒徑，從而形成多孔的表面特性，又可減少因空氣泵吸而產生的噪聲。 所以超薄磨耗層的降噪效果更為顯著。

4 總結

根據路面行車噪聲的產生機理，減少輪胎振動和空氣泵吸可降低路面行車噪聲。 因此，路面構造深度并非衡量養護措施降噪效果的唯一標準，應結合各類養護措施的路表面特性進行綜合判斷。總體而言，路表觀粗視紋理相對較少且路表孔隙相對較多的路面具有較好的降噪效果。 同時，對于路面磨損、粗骨料外露、構造深度變大的道路應及時采取適當的預防性養護措施，以降低因輪胎振動而產生的路面行車噪聲；對于多孔結構的路面應采取適當措施防止其孔隙堵塞，保證其降噪效果的持續。

［1］于增信,孫莉.子午線輪胎振動噪聲計算[J].北京聯合大學學報:自然科學版,2005,19(2):78-81.

［2］譚偉,張崇高,曹衛東，等.輪胎/路面噪聲機理與降噪路面[J].公路與汽運,2008(4):85-87.

［3］俞悟周,毛東興,王佐民.輪胎/路面噪聲及其測量[J].聲學技術,2000,19(2):59-63.

［4］朱琨琨,劉黎萍,陳長，等.上海逸仙高架NovaChip 超薄磨耗層降噪效果實測與分析[J].公路工程,2009,34(3):158-161.