城市快速路的交通噪聲對高層住宅的影響分析

藍聲雄 王亞薇

一、引言

道路交通噪聲主要指各種機動車輛在道路行駛過程中產(chǎn)生的綜合噪聲。根據(jù)噪聲源不同可分為低頻的牽引動力系統(tǒng)噪聲、中低頻的輪軌噪聲和高頻的制動系統(tǒng)噪聲和鳴笛聲等。車型（比）、車速、車流量和路面材料等是影響道路交通噪聲的主要因素。

隨著城鎮(zhèn)化進程的加快，城市區(qū)域不斷擴大，城市快速干線覆蓋范圍越來越廣，城市快速干線在給人們帶來交通便利的同時，也帶來了嚴重的噪聲污染。來自發(fā)動機的振動噪聲、排氣噪聲以及鳴笛噪聲等構(gòu)成了一條條沿城市交通主干道的噪聲帶，超過了國家規(guī)定的城市區(qū)域噪聲標準，嚴重干擾了居民的日常生活。據(jù)2016年統(tǒng)計資料顯示，在直轄市和省會城市中，近1/3的城市道路晝間交通噪聲平均值超過70 dB（A）。南京市主城12條快速路（高架橋）沿線250處噪聲敏感點噪聲晝間超標率接近50%，夜間超標率超過80%，直接影響快速路沿線35萬居民。在廣州市核心區(qū)范圍內(nèi)100 個道路監(jiān)測點和18 個噪聲敏感建筑物監(jiān)測點中，晝間（2016年）平均等效聲級為70.3 dB（A），夜間平均等效聲級為70.2 dB（A），道路監(jiān)測點和噪聲敏感建筑物監(jiān)測點在夜間的交通噪聲污染較為嚴重。山西某市的城市主干線高架橋穿越高校校園，距高架橋中心線50米附近的三個教學樓白天室外噪聲在68.1 dB（A）～75.6 dB（A），夜間室外噪聲在54.3 dB（A）～72.8 dB（A） ，嚴重超過按GB 3 096～2 008聲環(huán)境質(zhì)量的1類和4a類標準。城市高架橋抬高了路基，加劇了道路交通噪聲的影響高度和范圍。

城市道路交通噪聲構(gòu)成復雜，高層建筑已成為城市主干道路和高架快速路交通噪聲污染的重點對象。佛山市禪城區(qū)環(huán)境監(jiān)測站的位國輝發(fā)布的監(jiān)測結(jié)果顯示，距主干路10米的大樓交通噪聲隨著樓層高度的增加由小變大再變小， 最大噪聲級出現(xiàn)在離地面第7～10 層高度處。道路交通噪聲預(yù)測模型在聲場的水平分布預(yù)測精確度較高，但是對高層建筑物垂向上聲場分布的預(yù)測準確度較差;現(xiàn)場分樓層實測是準確評估交通噪聲對高層建筑物的影響較為穩(wěn)妥可行的辦法。中國科學院生態(tài)環(huán)境研究中心環(huán)境評價部的孫濤采用《環(huán)境影響評價技術(shù)導則聲環(huán)境》（ HJ2.4 -2009） 推薦的交通噪聲預(yù)測模式預(yù)測道路交通噪聲對高層建筑的影響，預(yù)測出在第3～5層處噪聲值達到最大，該結(jié)果比實測的最大噪聲出現(xiàn)的樓層高度明顯偏低。福建師范大學環(huán)境科學與工程學院的李家兵在福州市的監(jiān)測結(jié)果表明，在距路肩18米處的30層高大樓，最大噪聲出現(xiàn)在離地面第9層高度處。中國海洋大學信息科學與工程學院的莊敏等在青島市的監(jiān)測結(jié)果表明，距主干路中心線36～78米遠的5棟樓中，噪聲峰值點所在的樓層分別為9～12層，距路面36米左右高度達到交通噪聲峰值。高層建筑交通噪聲峰值點與主干道路中心線的連線與水平地面間的角度約為30°左右，這為粗略估算主干道路對沿線高層建筑的噪聲污染峰值提供了快速簡便的方法。

道路交通噪聲污染在城市總體噪聲污染中的比例越來越大，嚴重干擾城市交通干線沿線居民的生活、工作、學習和休息，已成為制約城市人居環(huán)境質(zhì)量提高的重要因素。世界衛(wèi)生組織自1999年以來的研究結(jié)果表明，長期暴露于城市道路交通噪聲中對人體健康（循環(huán)系統(tǒng)）會產(chǎn)生嚴重的負面影響，噪聲暴露群體的發(fā)病率和死亡率顯著增加。如何有效減少道路交通造成的噪聲污染是城市綜合管理的重要任務(wù)之一。

道路交通噪聲污染治理措施涉及聲源控制、聲傳播途徑控制及受聲點阻隔三個方面。工程優(yōu)化設(shè)計實驗表明，采用橡膠瀝青大孔隙降噪瀝青混凝土路面可以降低胎噪5 dB（A）左右，聲屏障措施可以降低受聲處噪聲強度15 dB（A）左右，在受聲建筑上安裝隔音窗可以降噪20 dB（A） 左右。在常見的7種典型的建筑外窗類型的實測對比實驗中，普通的推拉鋁合金單層玻璃窗能將夜間交通噪聲從65 dB（A）左右降到45 dB（A）左右，而推拉塑鋼單層玻璃雙層窗和平開斷橋鋁中空玻璃窗兩種窗型的隔音效果最好，能將夜間交通噪聲從65 dB（A）左右降到35 dB（A）左右，可滿足居住建筑室內(nèi)聲環(huán)境的要求。這表明，在受聲建筑上安裝隔音設(shè)備是比較經(jīng)濟有效的防治方法，但受限于需要面對眾多的居民個體和各種類型的建筑結(jié)構(gòu)，難以大范圍快速推廣。

目前的研究尚缺乏對道路交通沿線高層住宅建筑室內(nèi)噪聲減噪措施及效果的實證研究。本文以廣州市東曉路高架橋快速路臨近的高層住宅建筑為例，通過實地監(jiān)測，對比分析高架橋快速干線交通噪聲對臨近高層建筑的垂直分布和房間隔音門窗的隔音效果，為居民對已有住宅建筑房間的減噪措施改造提供借鑒，降低道路交通噪聲對居民生活和身體健康的影響。

二、噪聲監(jiān)測方案

1. 測點布置

噪聲監(jiān)測點位于廣州市海珠區(qū)東曉路高架附近28層高（約100米）的電信大樓（圖1）。電信大樓位于東曉路高架快速路和昌崗東路交界（立交橋）的西南角，北臨海珠區(qū)中部的東西向主干線（雙向8車道）昌崗東路和新港西路，東面是南北向的東曉路高架快速路（高架路雙向4車道，橋下雙向6車道，高架橋最高處約20米），西面是曉港中馬路（雙向2車道社區(qū)道路），兩側(cè)有濃密的行道樹。電信大樓東側(cè)距東曉路路肩20米，北面距昌崗東路路肩5米。

電信大樓底樓是車庫，與東曉路底層路面和昌崗東路路基齊高。1～7層是中國電信辦公樓層，8～28樓為居民住宅，有A、B、C三個樓梯/電梯單元，每棟樓梯單元有8套房間/住戶，共有504戶，約1 500人入住。沿著大樓四周地面布設(shè)G1～G14共14個噪聲監(jiān)測點，G1～G4是大樓前面平臺，比鄰路肩，與東曉路底層路面垂直距離為5米， 與高架橋上層路面垂直距離為10米左右，在G3和G4東面的高架橋兩側(cè)安裝有4米高的隔聲屏障。在電信大樓的東南角C棟的01房（G0）設(shè)置分樓層的噪聲監(jiān)測點，根據(jù)住戶的意愿，對8～28樓的部分樓層開展監(jiān)測。在大樓南側(cè)的路面白線處設(shè)置一個觀測斷面，每隔5米采集一次噪聲。

在24樓01房設(shè)置一個長期監(jiān)測點，分別就陽臺外和關(guān)窗后陽臺內(nèi)的噪聲水平開展多日24小時的連續(xù)觀察，以及晝間與夜間特定時段的噪聲水平周變化觀測。同時，在開關(guān)門窗、空調(diào)等不同措施下，記錄01房不同房間內(nèi)的噪聲水平，分析其隔音效果。

2.測量儀器與方法

測量儀器為GM1356數(shù)字式噪音計，測量范圍為30～130 dB（A），準確度為±1.5 dB，頻率響應(yīng)31.5 Hz～8.5 KHz，頻率加權(quán)采用A（模擬人耳）加權(quán)，取樣率2次/秒，時間特性選擇慢速反應(yīng)速率。室外取樣時，距地面1.5米，距周圍墻/建筑1米;在陽臺外和陽臺內(nèi)取樣時，只能保持距周圍建筑0.3米;每個點連續(xù)觀測3分鐘，記錄10～12次讀數(shù)，再取其算術(shù)平均值。

三、結(jié)果分析

1.地面噪聲空間分布

2019年9月22日（周日）10：30～11：30，電信大樓地面四周的噪聲分布如圖1所示。在靠近東曉路的東側(cè)平臺（G1～G4點）上的噪聲水平是67.7～69.0 dB（A），滿足4a類聲環(huán)境功能區(qū)標準70 dB（A）。當距離東曉路高架快速路中心線70米（G6）時，噪聲下降到58.7 dB（A）;當靠近曉港中馬路（G9）時又升高到61.5 dB（A）。在被大樓和樹木遮擋的樓下聲影區(qū)（G7～G8）出現(xiàn)最低值56.5 dB（A）; 在靠近昌崗東路的兩個交叉路口（G12和G14），噪聲略高于70dB（A）。

2019年9月27日（周五）20：30～21：30，在大樓南側(cè)的路面白線處每隔5米采集一次噪聲，監(jiān)測了兩次。 圖2a是20：30～21：00監(jiān)測到的噪聲隨距離（東曉路中心線）的快速衰減，圖2b展示的是用圖2a中的經(jīng)驗公式估算的不同點的噪聲與用21：00～21：30監(jiān)測到的噪聲的對比，二者吻合得較好。

2. 噪聲垂向分布與隔音效果

2019年9月22日（周日）11：30～12：30，電信大樓南側(cè)01單元（G0）典型樓層陽臺外的噪聲垂向分布及隔音效果如圖3所示。1～7樓是電信公司辦公室，無陽臺可觀測。部分8～28層住戶中，部分住戶不在家，部分住戶不愿意合作，共監(jiān)測了7層。

從地面到14樓，噪聲水平從60.7～69.8 dB（A）逐漸升高，在14樓（56米）達到峰值，然后又逐漸降低，21～28樓陽臺外的噪聲都穩(wěn)定在65 dB（A）左右，樓頂噪聲低于28樓陽臺外噪聲約3 dB（A），高于地面噪聲1 dB（A）。由于東曉路高架橋的作用，使噪聲峰值出現(xiàn)的樓層比其他城市觀測到的更高，比如佛山市禪城區(qū)距主干路10米的大樓交通噪聲最大值出現(xiàn)在離地面第10 層，福州市距路肩18米處的大樓最大噪聲出現(xiàn)在離地面第9層處，青島市的距主干路中心線50米左右的大樓噪聲峰值點在12層，距路面36米左右高度。如減去高架橋15米的高度，噪聲峰值相對于高架橋路面的高度出現(xiàn)在40米左右，與青島市觀測的峰值噪聲出現(xiàn)樓層高度相似。

在已監(jiān)測的7戶樓層中，只有14樓和24樓的陽臺用鋁合金單層玻璃窗封閉，14樓的推拉鋁合金門窗已使用超過15年，密封不嚴，只能減少噪聲9 dB（A）;24樓2016年新裝的推拉鋁合金門窗，能減少噪聲15 dB（A），使陽臺內(nèi)噪聲降低到50.4 dB（A），可達到0類（50 dB（A））和1類（55 dB（A））聲環(huán)境功能區(qū)晝間的噪聲控制標準。這7戶的房間面向陽臺的墻都改裝成推拉玻璃落地門，28樓是一般的鋁合金單層鋼化玻璃門，關(guān)門后能降低噪聲11 dB（A），使房間噪聲減少到54 dB（A）;14、19和24樓是推拉塑鋼雙層玻璃隔音門，19樓的開放式陽臺，隔音門使房間內(nèi)噪聲從陽臺外的67 dB（A）減少到46 dB（A）;14樓關(guān)閉陽臺窗戶后，房間內(nèi)噪聲減少到46 dB（A）;24樓關(guān)上陽臺窗戶和隔音玻璃門后，噪聲可減少到36 dB（A），可達到0類（40 dB（A））和1類（45 dB（A））聲環(huán)境功能區(qū)夜間的噪聲控制標準。

3.噪聲變化與房間隔音效果分析

（1）噪聲日變化。圖4顯示，以電信大樓南側(cè)24樓01房為受聲點，工作日（周四）和周末（周日）以東曉路快速干線為主的交通噪聲呈現(xiàn)不同的特征。工作日陽臺外在早上9：00和下午18：00點出現(xiàn)兩個噪聲峰值達68.7 dB（A），凌晨4：00噪聲降低到59.6 dB（A），晝間噪聲均值為66.9±1.2 dB（A）;關(guān)閉陽臺推拉鋁合金單層玻璃窗后，噪聲降低到54.7±1.9 dB（A），減少噪聲12.2 dB（A）。周末比工作日的噪聲平均高1.9 dB（A），噪聲峰值出現(xiàn)在早上7：00～8：00和下午13：00，達67.5 dB（A）;關(guān)閉陽臺玻璃窗后，噪聲降低到51.9±1.8 dB（A），減少噪聲13.1 dB（A）;周末交通噪聲對環(huán)境噪聲的貢獻更大，隔音窗減噪效果更明顯。

（2）噪聲周變化。圖5顯示，同樣以電信大樓南側(cè)24樓01房間陽臺外為受聲點，以每天早上8：00和晚上23：00為例，分析該點噪聲的周變化。晚上23：00的噪聲在一周中比較穩(wěn)定，均值為63.1±0.5 dB（A）;早上8：00的噪聲在一周中變化較大，周二最低，周四最高，均值為66.5±1.2 dB（A）。

（3）房間隔音效果。圖6顯示，2019年6月28日9：00～21：00，24樓01房間單元陽臺外的噪聲均值為66.6±1.2 dB（A），關(guān)上陽臺玻璃窗（W7）后，陽臺內(nèi)的噪聲均值為54.3±1.9 dB（A）;關(guān)上隔音門（W1～W2）和房內(nèi)木房門后，房間1與房間2的噪聲均值降為35.6±0.7 dB（A）和35.2±0.4 dB（A）。保持陽臺玻璃窗和房間1與房間2的隔音門關(guān)閉，衛(wèi)生間（W5）和廚房（W6）的門窗關(guān)閉，關(guān)上雙層隔音窗（W3）與房內(nèi)木房門后，房間3的噪聲降到37.5±0.8 dB（A）;關(guān)上單層鋁合金玻璃窗（W4）后，書房內(nèi)的噪聲降到45.4±0.5 dB（A）。房間3在2018年初安裝的雙層隔音窗（W3）比書房舊的單層鋁合金玻璃窗（W4）有更好的隔音效果。

在關(guān)閉門窗后，需打開空調(diào)保持室內(nèi)空氣流通，新的變頻空調(diào)將使房間1與房間2內(nèi)噪聲增加約2 dB（A），房間3和書房的噪聲基本保持不變。關(guān)閉門窗和打開空調(diào)通風后，可確保三個房間的噪聲滿足夜間0類聲環(huán)境控制標準40 dB（A），書房也可達到夜間1類聲環(huán)境的控制標準45 dB（A）。

四、結(jié)語

本文回顧了我國城市交通噪聲污染、影響與防治措施的研究現(xiàn)狀，以廣州市東曉路高架橋附近的電信大樓高層住宅為例，系統(tǒng)地監(jiān)測和分析了城市快速干線交通噪聲在大樓周圍地面不同位置的噪聲分布特征、不同樓層的垂直分布規(guī)律以及房間門窗的減噪效果。結(jié)果表明：工作日和周末以東曉路高架快速干線為主的交通噪聲呈現(xiàn)不同的特征。以周日上午10：30～12：30監(jiān)測結(jié)果為例，地面交通噪聲隨距離呈指數(shù)快速衰減，大樓西側(cè)的聲影區(qū)比大樓東側(cè)路邊平臺的噪聲均值低約12 dB（A）。

在垂直方向上，噪聲先隨高度增加而加大，地面噪聲為60.7 dB（A），在14樓附近達到峰值約70 dB（A），然后再隨高度增加而降低，21樓至28樓陽臺外的噪聲接近穩(wěn)定65 dB（A），樓頂空氣噪聲為62 dB（A）。高架橋抬高了路面，加劇了交通噪聲的影響范圍和峰值噪聲的出現(xiàn)高度。

陽臺安裝鋁合金單層玻璃窗可降低噪聲約15 dB（A），推拉塑鋼雙層玻璃隔音門和鋁合金雙層玻璃隔音窗可使房間噪聲降低20～25 dB（A）;陽臺窗和隔音門的組合可降低房間噪音30 dB（A）左右;關(guān)閉門窗后，即使打開空調(diào)通風，也可確保房間內(nèi)噪聲低于1類居民住宅聲環(huán)境功能區(qū)的夜間控制標準40 dB（A）。這為城市交通干道沿線居民對住宅建筑房間的隔音措施改造提供借鑒。