淺談聲屏障在降低城市交通噪聲中的應(yīng)用

陳 淼， 殷憲玲

河南工業(yè)大學(xué)土木建筑學(xué)院（450001）

0 前言

國家發(fā)改委批復(fù)《中原城市群城際軌道交通線網(wǎng)規(guī)劃》,指出中原城市群的九個(gè)城市都將有城際鐵路連接,從而形成中原城市群城際軌道交通線網(wǎng)“十”字形加“半環(huán)”形結(jié)構(gòu)。鄭州作為中原城市群的核心城市，將要構(gòu)筑鐵路、公路、航空與城市交通一體化的綜合交通體系,在主城區(qū)建設(shè)快速路系統(tǒng)，通過快速路與外圍高速公路銜接,在城市與城市之間、城市內(nèi)部建起了新型的快捷的立體交通路線網(wǎng)。機(jī)動車流量的大幅度增多，在促進(jìn)各地之間的物質(zhì)文化交流、便捷人們的生活的同時(shí)，也給城市和居民帶來了大量的交通噪聲。

道路交通噪聲 一般指機(jī)動車輛在交通干線上運(yùn)行時(shí)所發(fā)出的超過國家標(biāo)準(zhǔn),晚間55 dB的聲音。調(diào)查資料表明,城市的環(huán)境噪聲85%來自交通噪聲,它不僅影響人們的工作、學(xué)習(xí)和生活，而且對人體健康產(chǎn)生多方面的危害。

1 聲屏障的聲學(xué)構(gòu)造設(shè)計(jì)

為防治地面交通噪聲污染,保證居民正常生活、工作和學(xué)習(xí)的聲環(huán)境質(zhì)量，通?？筛鶕?jù)敏感點(diǎn)的性質(zhì)、位置、規(guī)模、當(dāng)?shù)貤l件及工程特點(diǎn)等，確定防治對策，通過考慮建造聲屏障、栽植綠化林帶、調(diào)整臨噪聲源一側(cè)建筑物的使用功能來防治交通噪聲。

傳統(tǒng)的聲屏障是指豎在道路邊緣的平面發(fā)射型屏障，它的降噪量一般在10 dB左右，早期往往通過增加聲屏障的高度來換取更大的降噪量。有研究結(jié)果表明,當(dāng)聲屏障的高度超過3m以后,繼續(xù)增加高度，降噪量增加的幅度越來越小。同時(shí)，聲屏障形式對降噪效果也有直接的影響。目前發(fā)展起來的結(jié)構(gòu)型式有直立型、逆L型、圓柱型、蘑菇型、Y型、箭型、T型、鹿角型、水車型、半封閉性和全封閉型等。其頂部常見的結(jié)構(gòu)形狀有T型、管型、Y型、多重邊緣型等，降噪量可增加5 dB。

設(shè)置聲屏障后，在保護(hù)區(qū)受聲點(diǎn)的聲能主要來源于聲屏障頂部的繞射聲、聲屏障的端部直達(dá)聲和穿過聲屏障的透射聲三部分組成，聲屏障的插入損失也由頂部繞射聲衰減、端部直達(dá)聲和透射聲衰減來合成。一般來說，聲屏障的衰減最大為24 dB，但在實(shí)際設(shè)計(jì)中，通常衰減為15 dB左右。當(dāng)聲屏障自身的隔聲量比頂部繞射聲衰減量大10 dB時(shí)，透射聲對受聲點(diǎn)處總聲衰減量的影響將小于0.5 dB，因此，聲屏障聲學(xué)構(gòu)造設(shè)計(jì)的隔聲量應(yīng)至少比設(shè)計(jì)聲屏障的插入損失大10 dB以上，也就是說，聲屏障的的聲學(xué)構(gòu)造部分的隔聲量至少在25 dB以上。根據(jù)所采用的聲學(xué)材料不同，又可分為吸聲型聲屏障和反射型聲屏障。

聲屏障的材質(zhì)分為混凝土、磚石、木材、塑料有機(jī)玻璃、金屬板等幾類，成本差異大。對一般公路而言，從減少投資及易維護(hù)的角度考慮，聲屏障的構(gòu)造趨向材質(zhì)復(fù)合化特征,將混凝土、復(fù)合土壤、木材、植物、塑料有機(jī)玻璃、金屬板等有機(jī)組合在一起。調(diào)查顯示，多數(shù)聲屏障采用混凝土或磚石結(jié)構(gòu)，高度一般為3～5 m。歐盟倡導(dǎo)使用耐火、可再生的歐洲硬木材料來設(shè)計(jì)和開發(fā)綠色聲屏障設(shè)施，以取代以往那種耗費(fèi)資源的材料，如水泥、鋁板、塑料等。

2 聲屏障的景觀設(shè)計(jì)

從國內(nèi)外聲屏障建設(shè)的實(shí)例來看，聲屏障設(shè)計(jì)中還包括景觀設(shè)計(jì)。在城市道路的聲屏障設(shè)計(jì)中，景觀設(shè)計(jì)尤為重要，有時(shí)甚至?xí)幌奚晫W(xué)方面的指標(biāo)來達(dá)到景觀的需要。目前提倡在聲屏障內(nèi)和其前后種植各類植物,將綠化與聲屏障相結(jié)合，在聲屏障靠近道路一側(cè)的墻體上栽種低矮植物或爬蔓植物，這樣可有效改善生態(tài)環(huán)境，更有利于減低交通噪聲。

綠化減噪主要利用植物對聲波的反射和吸收原理，植物本身是一種多孔材料，具有一定的聲吸收能力，可減小聲波能量，使噪聲減弱。在機(jī)動車與非機(jī)動車隔離帶上，種植枝葉茂密、適應(yīng)性強(qiáng)、生長健壯的綠籬，可以有效降低對環(huán)境的影響。在城市道路兩側(cè)建造觀賞型生態(tài)墻，把喬木、花灌木、藤本植物、地被合理搭配種植，充分利用各種植物的耐陰、喜陽等生態(tài)習(xí)性以及抗污染、殺菌、滯塵、降溫、隔聲等能力，形成既有生態(tài)效益，又有景觀效果的綠色風(fēng)景線。生態(tài)墻通常選用易成活、生長快、壽命長、根系深、萌發(fā)力強(qiáng)，并且適應(yīng)性強(qiáng)、抗污染、耐干旱、抗風(fēng)和抗病蟲害的常綠樹種，如側(cè)柏、檜柏。同時(shí)采用耐修剪、枝葉密、病蟲害少、發(fā)芽早、耐旱，耐寒，壽命較長的小喬木與灌木如黃楊、女貞等和花卉配置，形成層次感。

3 綠色聲屏障

綠色聲屏法是近年來國外常用的一種降噪措施。采取生態(tài)型的聲屏障形式可以更好地使聲屏障融入到周圍環(huán)境中，降低聲屏障原有墻體的可識別度。常見的生態(tài)型聲屏障主要有以下幾種:蜂房式生物型、井架式生物型，H型構(gòu)件生物型、預(yù)制骨架斜面生物型、棋盤狀斜坡生物型、混凝土磚砌體+土(或廢礦渣)生物型、環(huán)狀砌塊生物型等。

噴混植生技術(shù)是以工程力學(xué)和生物學(xué)理論為依據(jù),利用客土摻混黏結(jié)劑和錨桿加固鐵絲網(wǎng)技術(shù)，運(yùn)用特制的噴混機(jī)械將土壤、肥料、有機(jī)物質(zhì)、保水材料、黏結(jié)材料、植物種子等混合干料加水后噴射到巖面上，形成近10 cm厚的具有連續(xù)空隙的硬化體，種子可以在空隙中生根、發(fā)芽、生長，而一定程度的硬化又可防止雨水沖刷,從而達(dá)到恢復(fù)植被、改善景觀、保護(hù)環(huán)境的目的。這是一種集工程力學(xué)、生物學(xué)、土壤學(xué)、肥料學(xué)、園藝學(xué)、環(huán)境生態(tài)學(xué)等學(xué)科于一體的綜合環(huán)保技術(shù)，其核心是通過成孔物質(zhì)的合理配置，在墻壁坡面上營造一個(gè)既能讓植物生長發(fā)育,而種植基質(zhì)又不被沖刷的多孔穩(wěn)定結(jié)構(gòu)，使建植層固、液、氣三相物質(zhì)平衡。

目前掛網(wǎng)的技術(shù)采用三維植被固土網(wǎng)墊是由多層塑料凹凸網(wǎng)和高強(qiáng)度平網(wǎng)復(fù)合而成的立體網(wǎng)結(jié)構(gòu)，面層外觀凹凸不平，材質(zhì)疏松柔韌，留有90%以上的空間可填充土壤及砂粒，將草籽及表層土壤牢牢護(hù)在立體網(wǎng)中間。試驗(yàn)證明:在草皮形成之前，當(dāng)坡度為45°時(shí),三維植被網(wǎng)墊的固土阻滯率高達(dá)97.5%，平面網(wǎng)為74%；當(dāng)坡度為60°時(shí)，三維植被網(wǎng)墊的固土阻滯率為84%，平面網(wǎng)為0%，失去了固土作用；當(dāng)坡度為90°時(shí)，三維植被網(wǎng)墊仍可保留阻滯住60%的土壤。由此可見，采用三維植被網(wǎng)墊具有極好的固土效果，遠(yuǎn)遠(yuǎn)勝于平面網(wǎng)。

噴混植生技術(shù)的核心是土壤、有機(jī)質(zhì)、肥料、保水材料、黏結(jié)劑、pH緩沖劑等的選擇和配比的確定,喬、灌、草種的選擇與配比的確定以及掛網(wǎng)和錨桿材料的選配。應(yīng)高度重視如下技術(shù)研發(fā):低堿性黏結(jié)劑的選擇與配比，以保證種子的萌發(fā)、生長有一合適的酸性環(huán)境,并保持土層與墻體基層層緊密黏合。噴混植生技術(shù)從根本改觀了目前聲屏障采用混泥土木屑纖維等材料的生態(tài)問題。

4 結(jié)論

交通噪聲治理是一個(gè)系統(tǒng)的工程，不僅涉及環(huán)境保護(hù)，還同時(shí)涉及到城市規(guī)劃、交通規(guī)劃，汽車工業(yè)的發(fā)展水平等多方面的研究內(nèi)容。就目前的研究結(jié)果表明，建立聲屏障是緩解道路交通噪聲的一種有效手段，但是不是唯一的手段。在環(huán)保為主題的今天,自然生物生態(tài)類型的景觀隔聲將是降噪研究發(fā)展的趨勢。將多元復(fù)合型材料、多樣性的結(jié)構(gòu)和藝術(shù)化景觀綜合研究,使不同環(huán)境中的隔聲屏障更具生態(tài)發(fā)展的特色，從而使我們的城市生活更加美好。

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