高速公路噪聲預測及聲屏障降噪效果分析

曾國平，陳志敏，劉威杰，文 奎

(中電建路橋集團有限公司，北京 100048)

1 引言

隨著我國高速公路交通網(wǎng)絡快速發(fā)展，高速公路交通新格局正在形成，而噪聲污染問題逐漸成為制約公路交通的主要環(huán)境問題之一，其具有影響強度高、范圍大等特點，也是整體環(huán)境噪聲控制中的重難點。噪聲實測分析[1]可獲得準確噪聲數(shù)據(jù)，對于建成后的高速公路噪聲超限問題可進行有效評估，但對于規(guī)劃設計及在建高速公路卻無法做出有效評價，因此高速公路噪聲預測成為高速公路規(guī)劃建設與環(huán)境評價中需要解決的問題。針對目前應用廣泛的FHWA交通噪聲預測模型[2]、RLS90模型及延伸出來的Cadna-A噪聲控制軟件[3，4]，我國學者對此做了諸多研究。比如，結(jié)合我國實際地形概況及設計標準，主要采用《環(huán)境影響評價技術(shù)導則-聲環(huán)境》(HJ2.4-2009)[5]推薦的噪聲預測模式進行預測；針對聲環(huán)境導則噪聲預測公式，郭雨華[6]就高速公路聲影區(qū)判別及噪聲預測值修正進行探討；吳瓊等[7]對交通流各參數(shù)包含車流量、車速、車型、交通方向系數(shù)、交通飽和度因子的多因子相互作用與交通噪聲的關系進行探討；而范紅兵等[8]針對導則內(nèi)的噪聲預測模型進行深入的核心內(nèi)容推導及問題分析。因此，本文以廣東某高速公路相關數(shù)據(jù)為基礎，對高速公路兩側(cè)噪聲影響范圍及大小進行預測分析，而后在噪聲預測模型中加入聲屏障降噪因素，驗證分析其降噪效果，進而提出相應公路側(cè)區(qū)域規(guī)劃建議及后續(xù)噪聲處理措施，為環(huán)評工作者評價其他同類項目及其他公路工程建設中的噪聲影響提供參考。

2 噪聲預測模型

2.1 項目概況

廣東某高速公路全長約86 km，設計速度120 km/h，雙向六車道，路基寬度34.5 m，公路沿線某段一側(cè)靠近居民聚集區(qū)，距公路邊線最近距離為800 m，為避免項目通車后噪聲過大影響周邊居民生活環(huán)境質(zhì)量，取項目相關數(shù)據(jù)進行高速公路噪聲分析，分析其影響范圍大小及相應處理措施效果。

2.2 預測模型取值

高速公路汽車不同運行工況(啟動、加速、剎車)下噪聲有所差異，可將其簡化為沿路線整體均勻勻速前行的線聲源進行預測，并充分考慮噪聲傳遞過程中地面材料、坡度修正、空氣吸聲、地面吸聲、聲屏障縮減等因素影響。選取相關預測車流量、車型比數(shù)值為噪聲預測基本數(shù)據(jù)進行計算，如表1所示。

表1 各車型晝夜車流量預測值 pcu/h

高速公路設計車輛速度為120 km/h，中車、大車速度作一定衰減。夜間行車受安全、視線范圍等因素影響，車速取晝間80%，晝夜車速取值如表2所示。

表2 各車型速度取值 km/h

2.3 預測模型

2.3.1 預測標準

高速公路兩側(cè)評價范圍執(zhí)行《GB3096-2008聲環(huán)境質(zhì)量標準》條例，公路邊線兩側(cè)35 m±5 m以內(nèi)區(qū)域執(zhí)行4 a類標準，范圍以外區(qū)域根據(jù)其使用功能及環(huán)境要求執(zhí)行相對應標準(表3)。

表3 聲環(huán)境功能區(qū)噪聲限值 dB

2.3.2 預測計算公式

根據(jù)實際工程特點及環(huán)境，選用適合于中國公路情況的《環(huán)境影響評價技術(shù)導則—聲環(huán)境》(HJ2.4-2009)噪聲預測公式進行計算。

(1)

LOEL=12.6+34.73lgVL

(2)

LOEM=8.8+40.48lgVM

(3)

LOEH=22.0+36.32lgVH

(4)

式(2)～(4)中：VL、VM、VH為各車型車輛運行速度，見表2取值。由此，即可通過公路運營預測車輛數(shù)據(jù)以及周邊實際情況預測公路噪聲值，以提供可靠預測數(shù)值為相關部門采取對應降噪措施提供參考。

2.4 噪聲預測結(jié)果及分析

由圖1可知，離高速公路邊線35 m處晝間噪聲76.8 dB，夜間噪聲66.7 dB，超過4a類區(qū)域噪聲限值；而周邊居民生活敏感區(qū)域距離高速公路邊線最近僅為650 m，該處晝間噪聲62.5 dB，夜間噪聲52.4 dB，高于2類聲環(huán)境區(qū)域噪聲限值；距高速公路邊線950 m處晝夜噪聲值滿足2類聲環(huán)境區(qū)域噪聲限值要求，從距道路邊線650 m-距道路邊線950 m間300 m范圍內(nèi)敏感區(qū)域噪聲超限。且隨城市發(fā)展，高速公路沿線大片區(qū)域無法有效利用，因此應對該區(qū)域進行降噪處理，避免高速公路噪聲對兩側(cè)產(chǎn)生不良影響。

圖1 未加聲屏障噪聲預測結(jié)果

3 降噪措施研究及結(jié)果分析

3.1 降噪措施研究

噪聲完整的傳播過程包含三部分：聲源、傳播途徑和接收點。從聲源角度進行防治，可選擇采用低噪材料路面、交通管制的方式，但低噪材料路面運營一定時間后降噪效果降低且增大高速公路造價。而進行交通管制能夠最大限度降低噪聲，但局部限速等措施將會影響整體路線通行能力，需謹慎采用。

而從傳播途徑方面來看，綠化降噪林、聲屏障等方案可對噪聲傳播進行衰減，但降噪林方案需要時間供林木生長形成規(guī)模林帶，才能產(chǎn)生一定降噪效果，應根據(jù)實際地形地貌及公路相關景觀美化需求使用。而聲屏障建成后可穩(wěn)定有效降低高速公路噪聲傳播，抗干擾能力較強。

在接收點附近進行降噪處理，更多由于相關點位室外噪聲超標，可通過采取隔聲窗降低室內(nèi)噪聲大小，滿足居民居住需要，但將一定程度上影響室內(nèi)空氣流通，造成干擾。

3.2 聲屏障處理效果分析

根據(jù)相關降噪措施研究，在高速公路建設階段選擇聲屏障方案對高速公路兩側(cè)噪聲超限區(qū)域進行處理，在對應預測公式內(nèi)部加入聲屏障衰減項，預測處理后噪聲值，結(jié)果見圖2所示。

圖2 加設聲屏障噪聲預測結(jié)果圖

高速公路兩側(cè)加設聲屏障后，見距高速公路邊線35 m處晝間噪聲低于65 dB，夜間噪聲低于55 dB，滿足4 a類聲功能區(qū)噪聲標準要求。而距高速公路邊線650 m處，晝間噪聲58.7 dB，夜間噪聲48.6 dB，滿足2類聲環(huán)境區(qū)噪聲限值要求。而距高速公路邊線最近350 m處區(qū)域即可達到2類區(qū)域要求，不僅滿足周圍居民聚集區(qū)噪聲要求，同時增大高速公路兩側(cè)可利用土地面積，有利于城市長期規(guī)劃發(fā)展。

3.3 區(qū)域規(guī)劃及降噪處理建議

高速公路兩側(cè)加設聲屏障后，可滿足現(xiàn)階段居民生活噪聲限值需求，但隨城市未來發(fā)展，兩側(cè)大面積區(qū)域應進行合理開發(fā)利用，同時隨高速公路運營發(fā)展，高速公路車流量將逐步增大，噪聲量也將不斷增大。為避免后續(xù)高速公路兩側(cè)噪聲超限，在兩側(cè)區(qū)域合理開發(fā)的基礎上，貼近于高速公路側(cè)建設降噪綠化林帶，或停車場、運動場等非噪聲敏感性設施。而高速公路沿線相關的住宅房屋，應注意房屋、設計調(diào)整，將電梯間、廁所、廚房等功能區(qū)面向高速公路側(cè)，臥室等噪聲敏感區(qū)域處于背向噪聲源側(cè)。同時需確定噪聲負責方義務，未來如果噪聲超過限值標準，應負責加裝隔聲窗等措施進行降噪處理。

4 結(jié)論

噪聲污染問題逐漸成為制約高速公路發(fā)展的主要環(huán)境問題之一，本文以廣東省某高速公路相關數(shù)據(jù)為基礎，采用聲環(huán)境導則噪聲預測公式對高速公路沿線兩側(cè)噪聲影響范圍及程度進行計算，分析路線臨近敏感居民點噪聲超限問題，主要結(jié)論如下：

(1)距高速公路邊線950 m處噪聲方可滿足2類聲功能區(qū)限值要求，對距高速公路邊線650～950 m范圍內(nèi)居民生活區(qū)域造成一定影響。

(2)選用并驗證了聲屏障降噪處理效果，分析結(jié)果表明采用聲屏障可有效降低噪聲數(shù)值，且距高速公路邊線350 m范圍之外區(qū)域均可滿足噪聲限值標準。

(3)提出了相應高速公路側(cè)區(qū)域規(guī)劃建議及后續(xù)噪聲處理措施，可為其他高速公路項目及類似公路工程建設中噪音分析與評價提供參考。