城市高架橋梁聲屏障的選型及思考

姜 博

(合肥市規劃設計研究院，安徽 合肥 230000)

1 引 言

城市人口的不斷增加和汽車保有量的逐年提高，造成了交通的擁堵加劇，城市高架快速路以及互通立交的建設一定程度上緩解了交通壓力，減少城區的上下班通勤時間，但是改造道路高架橋的實施對沿線既有的小區不可避免的產生了一定的噪聲污染。目前在高架橋上安裝聲屏障是從源頭減低噪聲的主要手段，本文以二環阜陽路互通立交為例，采用環境噪聲預測軟件Cadna/A實景建模分不同類型聲屏障組合方案對周邊小區的影響，從安全適用、經濟合理、養護方便分析最優解決方案。

2 項目概況

2.1 工程概況

近年來，隨著合肥市城市規模的不斷發展，造成目前合肥市中心城區交通相對集中，交通壓力很大，難以滿足城市發展需要，同時給市民的工作和生活帶來諸多不便。為了緩解城市交通矛盾，盡快實施完善道路網結構，適應各區的交通整體需求，緩解中心城區及其各區域客貨運交通壓力，形成合理的交通網絡系統，合肥市于2013年啟動了“暢通二環工程”，合肥市二環路是合肥市一條重要的環線道路，是眾多車輛進出合肥市區的必經之路。二環路全長約41.9 km，分別由東二環路(原郎溪路)、南二環路、西二環路和北二環路組成。以二環阜陽路互通立交為例，路口西南側存在兩棟敏感點小區，立交A匝道距離1樓最近為7 m，距離2樓最近為5 m。本文利用Cadna/A預測模型模擬立交及周圍環境，對重要敏感點提出聲屏障增補建議，為建設單位做好地鐵高架沿線的噪聲防護，以減少車輛噪聲的影響提供科學參考，有利于改善沿線聲環境質量，滿足高架附近居民的合理環境訴求。

2.2 噪聲標準

室外標準：根據《聲環境質量標準》，該區域內小區位于城市中道路交通干線道路兩側區域，為4a類區，噪聲標準為晝間不大于70 dB(A)，夜間不大于55 dB(A)。

室內標準：若采取降噪措施后，室外噪聲仍達不到噪聲標準，則需要采取隔聲措施，滿足居民起居生活的噪聲標準，主要的隔音措施為加裝隔聲窗。根據《民用建筑隔聲設計規范》，臥室內的噪聲標準為晝間不高于45 dB(A)，夜間不高于37 dB(A)。

2.3 噪聲標準

高架建設前對上述兩個小區晝夜噪聲進行了實測，結果如表1所示。檢測結果表明，按照4a類的噪聲標準，該區域白天和夜間現狀噪聲均有不同程度的超標，白天超標1～5 dB，夜間超標10～19 dB。白天超標量不大，但晚上超標明顯。

表1 噪聲實測結果

3 聲環境分析

3.1 模型簡介

本次預測采用生態環境部評估中心評估認可的環境噪聲預測軟件Cadna/A。影響交通噪聲大小的因素主要包括交通量的參數(車流量、車速、車型等)，有關道路自身的參數(形式、高度、路寬等)，此外是路線兩側建筑物分布和地形因素等。本次預測根據設計方案模擬道路形式、平面布局、高架/匝道高度等，根據地形測繪圖模擬周邊建筑物分布，二環、相交路高架。

(1)本工程設計行車速度：快速路主線：60 km/h；地面道路：50 km/h；立交匝道：30 km/h；

(2)預測時段：本次預測選擇運營近期為2029年，運營中期為2036年，運營遠期為2046年。

(3)交通量：本工程車流量和車型比均來自調查及預測資料，主線、C、D匝道采用觀測交通量(目前C、D匝道已放行，其他匝道正在建設中)，其余采用預測交通量。

表2 交通量參數表

3.2 噪聲預測分析

隨著多年的發展，聲屏障已經有各種各樣的形式，在提升降噪效果的同時，更加注重外形的輕盈美觀，可是說是聲學、美學綜合體。目前城市高架橋常用的聲屏障形式主要有直立式聲屏障和封閉聲屏障兩大類。直立式因其構造簡單、經濟適用在全國得到了廣泛應用，直立式又可細分為直立組合式和直立吸音式。組合式主要是由透明的隔聲亞克力板讓聲波得以反射，填充玻璃棉材質的吸音屏消除噪聲，優點主要是視野通透，但是降噪量較差。吸音式鍍鋅板聲屏障屏體面板通過機械穿孔做成百葉孔，屏體內部填充璃纖維棉或其他吸音材料，聲波通過面板空隙進入到屏體內部，并被內部材料多次反射、折射后吸收，降噪效果相較于組合式稍好，但通透性較差。

封閉是聲屏障分為全封閉聲屏障和半封閉聲屏障，降噪效果好，但造價高。若橋梁兩側距離房屋較近，全封閉屏能能從內部消化噪聲，無疑為較好的解決方案。若橋梁單側距離房屋較近，另一側較遠時，則可采用半封閉屏，遠離小區的一側鏤空設計，在降噪效果不降低的同時，增強的屏障內的通風和消防性能，尤其是單車道的匝道，半封閉在消防方面的優勢就表現的更加明顯。本項目由于主線和部分匝道已建成通車，故對距離房屋比較近A、B匝道從3 m直立組合式、3.8 m直立吸音屏，半封閉和全封閉四種聲屏障進行分析，尋求最優方案。

從分析結果可知，

(1)無論何種聲屏障方案，夜間室外均不達標，均超標1～11 dB；白天部分達標，部分超標在2 dB以內。1～3層的噪聲白天均超標明顯，高架上設置聲屏障對沿街底層無作用，這是由于低樓層主要受地面交通噪聲影響。

(2)對于1號樓，四種方案的晝間模擬樣本達標率分別為46%、54%、78%、78%，可以看出隨著聲屏障高度的增加，達標率逐漸提高，全封閉和半封閉效果差別不大。

(3)匝道3 m直立式對綜合噪聲降低量為0.5 dB以內，3.8 m吸音屏對綜合噪聲降低量為0.2～1.8 dB，半封閉聲屏障對綜合噪聲降低量為0.2～3.3 dB，全封閉聲屏障對綜合噪聲降低量為0.2～3.5 dB，綜合降噪效果不明顯，主要是因為噪聲污染源主要來自高架主線和地面貨車，匝道設置封閉聲屏障對綜合噪聲減小幅度有限。

(4)匝道采用四種方案均不能使敏感點噪聲室外完全達標，若滿足室內達標，需加裝隔聲窗，隔聲量不小于30 dB。

4 啟示與建議

城市高架的噪聲污染防治是今后道路快速化改造過程中遇到既普遍又難以處理的問題之一，直立式聲屏障是采用最多的方式，但是降噪效果差，難以滿足距離較近高架附近居民的合理環境訴求。封閉聲屏障降噪效果好，但是實施成本高，且對橋梁承載力的提出了更高要求。對于互通立交，僅對距離較近的匝道實施封閉聲屏障，對綜合噪聲降噪有限。建議在以后的城市高架建設中注意以下問題。

(1)科學合理的制定降噪目標。由于城市化進程發展過快，很多道路兩側的居民樓退讓不夠，在現有地面道路的情況下噪聲已經超標，那么快速化改造高架橋梁的建設時的措施噪聲治理目標是必須滿足噪聲標準，還是不劣于現狀噪聲是一個值得思考的問題。

(2)應以安全性為前提。橋梁結構兩側無論是加載直立式還是封閉式聲屏障，均增大了橋梁的荷載，尤其是風荷載和雪荷載，必須保證橋梁的承載力和抗傾覆性能，確保結構安全。對于一些老的橋梁，不具備安裝聲屏障的條件，應從其他角度需求突破。單車道匝道橋如果安裝全封閉聲屏障，在突遇內部車輛自燃等災難時，對消防提出了不小的挑戰，所以為滿足消防安全，建議單車道匝道盡量不設置封閉聲屏障，若需設置，應采用半封閉聲屏障，設置足夠的消防設施。

(3)考慮經濟美觀、管養方便等條件。聲屏障的設置增加了橋上行車的壓抑感，景觀效果差，如何做到在降噪的同時增強橋梁景觀性是未來聲屏障產品需要考慮的方面，聲屏障的組成構件過多，大規模的聲屏障增加了城市管養部門的壓力，尤其是全封閉聲屏障在遭遇雪災、臺風等自然災害時容易引發次生災害，聲屏障的選型應考慮管養維修方便。

(4)尋找新的降噪措施。聲屏障降噪效果有限且造價高，如何從源頭降低噪聲才是最有效的手段，如研究橋面降噪瀝青路面，研究低振動伸縮縫等。也可采取禁鳴、分時段限速等措施降噪噪聲的來源。