上海中環(huán)線聲屏障工程實踐

邱賢鋒, 戴曉波, 何金平

(中海環(huán)境科技(上海)股份有限公司， 上海 200135)

上海中環(huán)線聲屏障工程實踐

邱賢鋒, 戴曉波, 何金平

(中海環(huán)境科技(上海)股份有限公司， 上海 200135)

以上海市中環(huán)線地面段為例，介紹大型聲屏障的設計。在對噪聲情況進行調(diào)查的基礎上，利用Cadna/A 軟件完成聲屏障的聲學設計工作，確定聲屏障的設置位置及設置高度。在滿足聲學要求的基礎上，進一步進行聲屏障結(jié)構(gòu)與構(gòu)造設計等。該項目竣工后，現(xiàn)場監(jiān)測效果及民眾反映均較好，獲得較好的社會效益。

噪聲； 聲屏障； 聲學設計； 結(jié)構(gòu)設計； 降噪效果

1 工程概況

中環(huán)線是介于內(nèi)環(huán)與外環(huán)之間的城市環(huán)形快速路，其中浦西段于2003年開工、2006年建成通車。工程沿線建筑物較為集中，分布有礦廠、倉庫、學校、部隊駐地、居住區(qū)、開發(fā)區(qū)及商業(yè)用地等，局部路段有高壓走廊。

該線路大部分是在已有道路的基礎上擴建的。工程建成后，由于車速及車流量的增加，各路段敏感目標處的聲級均有增加。根據(jù)2010年的監(jiān)測結(jié)果，中環(huán)線地面段的噪聲污染嚴重，特別是夜間噪聲嚴重超標，沿線敏感點晝間平均超標5.5 dB，夜間超標更嚴重。沿線居民所受影響日益加重，要求治理噪聲污染的呼聲日益提高。

2 聲屏障工程設計

2.1噪聲污染狀況

擬實施聲屏障的敏感點主要分布在沿線7個路段上，調(diào)查時在其中6個路段設置7個監(jiān)測斷面，每個監(jiān)測斷面上根據(jù)敏感點建筑的高度，在前排房屋的不同樓層設置監(jiān)測點。共布置監(jiān)測點21個，其中2個進行24 h連續(xù)監(jiān)測(見圖1)，以了解噪聲的時間分布特征。

根據(jù)監(jiān)測結(jié)果，中環(huán)線地面道路兩側(cè)敏感點處的噪聲污染狀況為：

1) 沿線各路段聲環(huán)境質(zhì)量相近，總體上受到比較嚴重的噪聲影響。沿線敏感點(已實施聲屏障的敏感點除外)處晝間聲級平均超標5.5 dB，夜間聲級平均超標15.5 dB。與中環(huán)線建設前相比，白天聲級增量為2～5 dB，平均3 dB;夜間增量為2～7 dB，平均4 dB。

2) 24 h監(jiān)測結(jié)果表明：晝間聲級線比較平緩，且居高不下；夜間噪聲略有起伏，總體比晝間有明顯降低(平均降低約5 dB)，但超標更嚴重。

2.2聲屏障治理措施的適用性

交通噪聲治理主要從交通噪聲的源、傳播途徑及受體(受影響對象)等3個方面展開，相應的措施主要包括規(guī)劃控制(城鄉(xiāng)建設規(guī)劃、交通規(guī)劃)、管理控制(交通管理和環(huán)境管理等)和工程降噪(聲源削減、傳播途徑阻斷及噪聲敏感建筑保護)等。

交通噪聲治理的基本思路是“系統(tǒng)治理”，由不同的主體從規(guī)劃、管理及工程措施等3個層次開展，各負其責、共同努力，在現(xiàn)有的技術(shù)經(jīng)濟條件下取得最佳的治理效果。根據(jù)《地面交通噪聲污染防治技術(shù)政策》，地面交通設施的環(huán)境噪聲污染治理應優(yōu)先考慮采取間隔必要的距離、控制噪聲源和消減傳聲途徑噪聲等措施，以使室外聲環(huán)境質(zhì)量達標。若通過技術(shù)和經(jīng)濟論證認為不宜對交通噪聲實施主動控制，則建設單位和運營單位應對噪聲敏感建筑物采取有效的噪聲防護措施，保證室內(nèi)的聲環(huán)境質(zhì)量合理。由此可見，在技術(shù)和經(jīng)濟論證認為可行的基礎上，應優(yōu)先考慮采取聲屏障降噪措施。

若以市政工程管理和建設單位為治理主體，聲屏障措施具有較好的可操作性，比較適用于敏感點較近、道路用地受限及交通噪聲超標5 dB以上的情況，且能起到良好的效果。韓國、日本、德國及我國普遍采用聲屏障緩解交通噪聲污染就是基于該緣故。

2.3聲學設計

聲屏障建設方案必須建立在聲學設計的基礎上，從而確保經(jīng)濟、有效地確定聲屏障的實施位置、長度和高度，并作為聲屏障形式和材料選擇的重要依據(jù)。該項目利用德國CadnaA噪聲計算軟件，結(jié)合聲屏障設置條件，在區(qū)域建模、聲場模擬的基礎上，通過對聲屏障實施前后的降噪效果進行對比分析，確定聲屏障的相關設計參數(shù)(見圖2)。

考慮到中環(huán)線的特殊情況，沿線建筑普遍距離道路較近，且受輔道的影響，治理難度較大。因此，綜合考慮，以顯著的樓層降噪效果≥5 dB為總體降噪目標。項目設計方案的總體降噪目標設置在5～10 dB，可保證中環(huán)線主線對敏感點大部分樓層的噪聲貢獻值顯著減小，從而使治理后的中環(huán)線噪聲不高于建設前的噪聲，同時具有建設的可行性。具體的聲學設計如下：

1) 由于沿線中央分隔帶很窄且管線密集，不具備實施中屏的條件，適當提高側(cè)屏高度可彌補中屏建設的不足，因此考慮不設中屏，將側(cè)屏提高至≥7.35 m。

2) 對于地道敞開段，可設置一道側(cè)屏，側(cè)屏高度應根據(jù)現(xiàn)場條件盡量增大，一般在5.85 m左右為宜。

3) 設置側(cè)屏后，為降低輔道噪聲在側(cè)屏處產(chǎn)生的反射聲影響，應在側(cè)屏朝向輔道一側(cè)采取吸聲措施。

4) 對于2層別墅，建議采用高度為6.5 m的圍墻形式屏障;對于3層別墅，建議采用高度為7.5 m的圍墻形式屏障。

2.4基礎設計

按建筑結(jié)構(gòu)荷載規(guī)范計算，風荷載一般由平均風的作用、脈動風的背景脈動作用和脈動風誘發(fā)抖振產(chǎn)生的慣性力作用等3部分組成，其中第3部分是脈動風譜和結(jié)構(gòu)頻率相近部分發(fā)生的共振響應。由于聲屏障結(jié)構(gòu)的風致振動很小，動力風荷載相比靜風荷載是次要的，因此采用<20 m水平加載長度的靜陣風風速進行靜陣風荷載抗風設計(包括平均風載和脈動風的背景響應2部分的綜合效應)，能滿足聲屏障的抗風設計要求。

風壓取50 a重現(xiàn)期內(nèi)的基本風壓0.55 kN/m2，相應基本風速取31.3 m/s。

主線路側(cè)采用雙樁承臺基礎，樁型為250 mm×250 mm預制混凝土方樁，樁長為10 m；小區(qū)圍墻聲屏障采用2 500 mm寬條形基礎。

在地道敞開段位置，聲屏障直接利用植筋和預埋件從地道的擋墻作為基礎。

由于中環(huán)線主輔隔離帶狹小，需在基礎施工前破除路面，待基礎完工之后再恢復。

2.5屏體材料與結(jié)構(gòu)

聲屏障屏體設計為阻抗復合型吸聲結(jié)構(gòu)，屏體構(gòu)造及材料組合采用復合通孔吸聲板(內(nèi)填聚酯纖維吸聲板)+安全夾膠透明玻璃屏體。經(jīng)實驗室測試，該復合通孔吸聲屏體降噪系數(shù)NRC達到0.75～0.80，超過《聲屏障聲學設計及測量規(guī)范》(HJ/T 90—2004)中關于吸聲屏體降噪系數(shù)的要求。

在屏體形式選擇上，由于大弧度內(nèi)彎形屏體頂部弧度的作用，增加了屏障的等效高度，對降噪效果有一定的增進作用，可減少噪聲的繞射并對屏障頂部噪聲產(chǎn)生吸收作用，降噪效果較好。根據(jù)計算，大弧度內(nèi)彎形屏體較直立型屏體基本上可增加吸聲效果0.5～1.0 dB，同時大弧度內(nèi)彎形屏體形式與中環(huán)的弧線造型相協(xié)調(diào)，景觀效果較好，因此設計中采用大弧度內(nèi)彎形屏障。

2.6景觀設計

該工程聲屏障的景觀設計引入了工業(yè)設計的理念和方法，通過對色彩、材質(zhì)和造型進行設計，在滿足降噪要求的同時，減少壓抑感，力求聲屏障與主體工程和周圍景觀相協(xié)調(diào)，體現(xiàn)聲屏障工程的韻律美，突出城市風貌和個性。

1) 考慮平視對中環(huán)線地面道路屏障及沿線景觀設計的影響。 目前在中環(huán)線地面道路上，除了城市的特色建筑和人文景觀，綠化景觀也是其重要的1個單元，而屏障設計不可避免地會遮擋沿線景觀，因此在聲屏障設計中減緩對地面景觀畫面流暢的影響是設計的關鍵。

2) 考慮仰視對中環(huán)線地面道路屏障及沿線景觀設計的影響。中環(huán)線的屏障對環(huán)保功能的需求較高，長時間壓抑式的仰視容易引發(fā)人的不適感，因此可采用屏障壁畫、噴繪、垂直綠化及通透等相結(jié)合的形式來減緩視覺壓抑感。例如，通過變化構(gòu)圖形式產(chǎn)生韻律美和新鮮感，以緩解行人因長時間觸及單一不變的景觀而產(chǎn)生的視覺疲勞，有助于安全行車。

3) 考慮沿線多層(高層)俯視對中環(huán)線地面道路屏障及沿線景觀設計的影響。雖然中環(huán)線的屏障設計主要是為沿線的居民提供降噪服務，但也應考慮居住在多層、高層建筑中的居民的賞景要求。在具體設計中，通過立體造型布局、圖案組合及配合植物造景等方式來滿足大多數(shù)觀賞者的需求。

4) 聲屏障的設計與主體工程和周圍景觀相協(xié)調(diào)，要考慮與高架路的銜接，與弧形路燈、防撞墩的結(jié)合搭配。

3 工程特點及施工難點

1) 該工程位于交通流量較大的中環(huán)線浦西地面快速路沿線，聲屏障實施位置為中環(huán)線主輔隔離帶和小區(qū)圍墻。中環(huán)線是地面快速路，是交通要道，主線和輔道的交通流量大，聲屏障的施工要盡量降低對交通的影響，施工難度和風險較大。部分圍墻位置人行道狹窄，僅能容一人通行，受交通安全和作業(yè)場地限制的影響較大。

2) 地下管線復雜，中環(huán)線(浦西段地面快速路)由于建設前就有大量地下管線未搬遷，有燃氣、上水、排水(包括合流污水干管)、路燈及信息等多種管線，情況相當復雜，在工程建設期間，在確保管線安全的前提下，如何保質(zhì)、保量、按期完成工程項目，實現(xiàn)市政府對市民的承諾，是工程的重點和難點之一。

3) 聲屏障高度較高，最高達到7.5 m。

4) 中環(huán)線位于中心城區(qū)，且是一項民生工程，社會關注度較高，對屏體的景觀要求較高，屏體呈整體弧形或大弧形，加工和安裝要求高、難度大。

5) 降噪材料的選取比較新穎，施工中需很好地掌握吸聲面板的特性。

4 工程效果及社會影響

地面快速路段聲屏障建成后，道路交通噪聲明顯下降，得到周邊居民的認可。同時，經(jīng)第三方檢測機構(gòu)檢測，項目實施后總體降噪效果≥6 dB，符合設計的總體降噪目標。該噪聲治理工程可使各敏感點晝間聲級基本達標；夜間聲級雖仍有超標，但聲環(huán)境質(zhì)量得到明顯改善，且超過建設前的預期效果。

[1] 國家環(huán)境保護總局. 聲屏障聲學設計和測量規(guī)范:HJ/T 90—2004 [S]. 2004.

[2] 馬大猷. 噪聲與振動控制工程手冊[M]. 北京：機械工業(yè)出版社，2002.

[3] 洪宗輝， 潘仲麟. 環(huán)境噪聲控制工程[M]. 北京：高等教育出版社，2002.

NoiseBarrierofShanghaiMiddleRingRoad

QIUXianfeng，DAIXiaobo，HEJinping

(China Shipping Enviroment Technology (Shanghai) Co., Ltd.， Shanghai 200135, China)

The sound barrier is one of effective solutions to mitigate noise produced by heavy traffic on highways. Based on the investigation of the nature of the noise sources around the inner ring overhead highway , an acoustic design is carried out with the help of the software Cadna/A, the locations and heights of the sound barriers are determined. The design of the sound barriers structure of the barrier unit and the configuration of the system are designed according to the acoustic requirements for them. The sound barrier installation is tested and

positive responses from the public.

noise； sound barrier； acoustic design； structural design； noise reduction

TB535

A

2017-08-15

邱賢鋒(1976—)，男，浙江寧波人，高級工程師，主要從事環(huán)境保護項目的設計和工程管理工作。

1674-5949(2017)03-0060-04