市政橋穿越建筑減震降噪措施研究

魏芬洋

（廣東省重工建筑設計院有限公司，廣東 廣州 510670）

0 引言

隨著城市建設進程地加快，城市土地開發利用越發緊張。為深入貫徹十分珍惜、合理利用土地的基本國策，更好地統籌土地資源，市政設施與建筑合建的案例越來越普遍，如：重慶李子壩輕軌站、地鐵車輛段綜合開發等。然而，橋梁的震動與噪音也被周邊居民所詬病，它對周邊人體健康的影響巨大，如何減震降噪成為此類項目開發不可避免的課題。我們知道，市政道路的震動與噪音是由于汽車的運行產生，對市政橋梁的減震降噪可以從震動與噪音的產生、傳播與交通管理等方面來實現，從而實現建筑功能的正常使用。

1 震動與噪音產生原因

橋梁是以服務汽車通行為主要目的的結構物，汽車在行駛過程中，橋面的坑凹凸起、橋梁分聯處伸縮縫處理以及汽車內燃機、機械傳動等因素引起汽車車身的強烈震動，并通過與橋梁連接的輪胎傳遞給橋梁，引起橋跨結構的震動，同時，在產生震動時伴隨產生噪音。車輛行駛速度越快，橋身震動越大，噪音越大。故橋梁震動和噪音產生的主要原因有兩個：①汽車運轉產生的震動與噪音。②路面坑凹凸起、橋梁伸縮縫連接處等不平整加大了汽車行駛給橋梁的作用產生的震動與噪音，除此之外，駕駛人不規范行車也將產生極大的噪音，在駕駛過程中的汽車鳴笛、不斷變道和隨意加減速等，導致橋梁震動和噪音增加。

2 減震降噪措施

由以上的分析可知，我們的措施可分3個主要的部分，分別是改善汽車運行環境、阻隔震動和噪音的傳播和加強交通管理。

2.1 改善汽車運行環境

2.1.1 橋面鋪裝采用低噪音瀝青路面

在目前橋梁橋面鋪裝的選擇中，有瀝青混凝土路面和水泥混凝土路面兩種形式。水泥混凝土路面剛度大、穩定性好、使用壽命長，但其在陽光下反光嚴重，影響司機視力與判斷，降低行車安全性，且在路面發生損壞時，需要較長時間的維護。在減震降噪方面，水泥混凝土存在大量的結構縫，極大地增加了震動和噪音的產生。而瀝青混凝土路面由于其高空隙率、高彈性以及大阻尼，能有效吸收車輛震動和車輪與路面摩擦產生的噪聲，具有耐磨性能優良、噪聲低、震動小的優點。

眾所周知，瀝青混凝土路面相比于水泥混凝土路面，具有耐磨性能優良、噪聲低、震動小的優點，而對比市面上眾多種類的瀝青混凝土路面中，低噪聲瀝青路面在降噪方面有絕對優勢，比如：多孔瀝青混凝土、橡膠瀝青混凝土等，它們均有共同的特性，即高空隙率、高彈性低勁度和集料粒徑較大。經研究，多孔瀝青混凝土空隙率在15%~25%時降噪能力最明顯，而在瀝青中混合部分橡膠，增加路面彈性，可降低4~5dB[1]。

2.1.2 建筑范圍內避免設置橋梁分聯，確需分聯應采用靜音型伸縮裝置

由于結構受溫度等的影響，橋梁在一定距離需要分聯，而分聯位置的伸縮縫和高度差將是汽車“跳車”的主要原因。故當橋梁穿越建筑物時應盡量避免在建筑內分聯，若確需分聯，應采用靜音型伸縮裝置減少汽車“跳車”的產生。目前，采用較多的靜音型伸縮裝置主要為鑄造型靜音橋梁伸縮裝置，它是選用高強高韌、減震性能優良的球墨鑄鐵整體鑄造而成，具有防水、靜音、減震、抗老化等優點。目前，該靜音型伸縮裝置已用于廣州獵德大橋、廣州東新高速東沙大橋、廣州金沙洲大橋等，取得良好的靜音、減震效果。

2.2 阻隔震動和噪音的傳播

2.2.1 橋梁與建筑結構完全脫開

眾所周知，震動在固體中傳播迅速，但空氣可以阻隔這種傳播而使雙方互不干擾；而固體聲的傳導比聲音在空氣中傳播來的更加快速、深遠、持久，對建筑居民的影響更大，所以，阻隔橋梁與建筑間的固體連接就變成了一個減震降噪的有效方法，特別是對于震動的隔斷，發揮著巨大的作用。同時，橋梁與建筑結構完全脫開也有利于橋梁和建筑結構的分別計算，使受力路徑更加清晰明了，結構設計更加安全可靠。

2.2.2 橋梁上下部連接采用板式橡膠支座等柔性支撐裝置

在橋梁穿越建筑時，一般橋梁的高度較高，此時，橋下空間如何與建筑功能融合一體就成了一個重要的課題。但由于該空間處于橋下，其橋梁的震動勢必會影響該部分區域的使用，故除從橋梁結構自身考慮外，使用板式橡膠支座等柔性支撐裝置來緩沖阻隔橋梁上部結構的震動傳導給橋梁下部結構也是極具意義的。板式橡膠支座是由橡膠板與薄鋼板交替疊合后高溫硫化制成，具有抗凍、彈性好、耐油、耐腐蝕、抗老化等優點，其具有的構造簡單、加工容易、性能穩定、成本低廉、安裝方便讓其成為世界上廣為應用的一種柔性支承裝置[2]。

2.2.3 于橋梁兩側設置隔音墻

如今，在市政道路及高速路上，許多地方都有聲屏障的出現，而聲屏障的作用也是褒貶不一，因為其不能閉合成一個拱形完全遮蔽的聲屏障，對于高樓林立的城市而言，靠近路邊的高層居民依舊飽受噪音的困擾。然而，在橋梁穿越建筑時，橋面、橋面上蓋、隔音墻可以形成一個完全屏蔽的聲屏障阻隔噪音的向外傳播，從而實現降噪的目的。目前的隔音墻根據隔音材料區分基本有以下3個類別[3]。

（1）混凝土墻。混凝土墻除作為承重結構外，也是常見的隔音材料，其具有良好的隔音性能。研究表明，鋼筋混凝土墻體在厚度達到150mm時隔音量在40~45dB之間，能極大地減少聲量地傳遞，達到減噪的目的，且混凝土墻是優良的耐火、防火材料，也具有良好的抗撞性能。但混凝土墻較為笨重，且造價高，在某種程度上影響建筑結構的受力。

（2）砌塊墻。砌塊墻在建筑中也是必不可少的分隔材料與隔音材料，其種類繁多，有粉煤灰砌塊、混凝土空心砌塊、爐渣砌塊、陶瓷砌塊等，隔音性能也跟砌體墻厚度有著很大的關系。就使用最廣的混凝土空心砌塊而言，其內部大量的封閉氣孔，使它具有質輕、環保、保溫、防火、隔音降噪的功能。研究表明，200mm的空心砌塊的隔音量在35~40dB之間，具有較強的隔音能力。

（3）條板墻。條板墻又稱為隔墻板，是近年來研發的新產品，主要用于建筑物中的房間分割等。目前使用較多的主要有增強石膏空心條板、增強水泥空心條板和輕骨料混凝土條板3種，它與砌塊墻體的功能一致，具有質輕、環保、保溫、防火、隔音等功能。研究表明，條板墻根據不同的材料，其隔音量在30~35dB之間，具有較強的隔音水平。

由以上的對比分析，目前使用較多混凝土墻、砌塊墻、條板墻和薄板復合墻均有良好的降噪能力，但也有各自適應的范圍。針對橋梁穿越建筑物這個特殊情況，可以根據具體條件遴選合適的降噪材料，具體如下：①橋梁與建筑的權屬部門不同，為便于管理，應將橋梁范圍作為獨立的防火分區進行分開，此時，可以考慮將防火墻兼做隔音墻，根據耐火極限選擇砌體墻或者條板墻。②需考慮橋梁與建筑物間是否有防撞需求，由于不同的設計有不同的需求，當橋梁防撞欄與隔音墻體一并考慮時，降噪材料可選鋼筋混凝土墻體。③綜合考慮經濟、美觀等需求，從而選擇良好的、適合項目的隔音墻。

2.2.4 根據受眾人群對噪音的感知力合理規劃建筑功能

由于人所處環境不同，對噪音的感知力與耐受力是不同的。研究表明，在高級別墅、療養院場所，聲環境限值根據不同時間為40~50dB；居民住宅、行政辦公等區域為45~55dB；商業中心、集市等為50~60dB；工業生產、倉儲物流等區域為55~65dB。在建筑功能配置時，可將商業中心、倉儲等功能區域布置于靠近橋梁位置，將居住區布置于遠離橋梁位置，從而實現各受眾人群對噪音的要求，也滿足建筑開發的需求。同時，為了減少震動與噪音對居住環境的影響，建議住宅樓設置架空層，以獲取更為舒適的居住環境。

2.3 加強交通管理

噪音的產生除了汽車本身內燃機與機械傳動等原因外，還有許多人為因素產生的噪音。主要有以下4個方面：①駕駛人隨意超車、變道、鳴笛。研究表明，汽車制動瞬間產生的噪音分貝值高達90dB，嚴重時達到110dB，而汽車鳴笛也根據車型不同分貝值達到了80~130dB，嚴重超出了規定分貝值。②大中型貨車的通行加大橋梁的震動與噪音。大中型貨車的載重量大，內燃機與機械傳動效能大，其產生的震動與噪音也比小汽車大得多。一般行駛狀態下，小汽車產生噪音不高于74dB，而卡車產生噪音在110~120dB之間，在制動、鳴笛時將產生更大的震動與噪音。③駕駛車輛速度過快。研究表明，在車輛速度為20~30km/h時，產生噪聲值為61.7dB；車速為40~50km/h時，產生噪聲值為71.4dB；車速為70~80km/h時，產生噪聲值為77.7dB；而車速為90~100km/h時，產生噪聲值為81.7dB，車速與產生的噪音成正相關關系[4]。④人非機混行，交通混亂。行人、非機動車、機動車混行，會極大地增加汽車制動、變道、鳴笛等情況，并增加安全隱患。

故針對以上4個方面的原因，對加強交通管理的措施主要有以下4個方面[5]：①在橋梁穿越建筑物范圍及前后各100m范圍內車道劃實線，禁止車輛變道。②設置禁止鳴笛、禁止超車、限速等標志，加強電子警察等監管監控，規范駕駛人文明駕駛。③限制通行車輛種類或限制大中型貨車通行時間，減少重點時間段噪音。④對行人、非機動車、機動車間設置隔離措施，禁止混合交通。

3 案例分析

某車輛段為地上車輛段，8.5m為車輛段蓋板兼作汽車車庫，14.5m為二層蓋板，作為物業開發的室外地坪與首層，并在二層蓋板位置布置塔樓。在8.5m標高位置有一市政路（城市主干路，設計速度60km/h）橫穿車輛段（圖1），該市政路產生的震動與噪音對車輛段及其物業開發有極大地影響。本次采用以上方法對車輛段噪音進行分析，結果如圖2所示。

圖1 車輛段降噪措施

圖2 噪聲衰退曲線

根據研究數據和分析結果，采用低噪音瀝青路面和鑄造型靜音橋梁伸縮裝置，能降低噪音4~6dB，而在道路兩側設置砌塊墻，可降低噪音12~16dB，從而使原本嘈雜的辦公和居住環境，變成了安靜的宜居宜業之城。而橋梁與車輛段結構的完全斷開實現了震動的完全阻隔，從而實現減震降噪的目的。

4 結語

當汽車行駛在穿越建筑的橋梁上時，其產生的震動和噪音就不可避免的對建筑有所影響。然而，如果采取合理的減震降噪措施，依然可以將震動與噪音降至最小，以滿足建筑的使用功能。本文通過對改善汽車運行環境、阻隔震動和噪音的傳播和加強交通管理3個方面提出相應的控制措施，對今后類似項目的減震降噪專題提供借鑒，具有重要參考價值。