高速公路聲屏障設(shè)計(jì)方法研究

張灣

（中鐵上海設(shè)計(jì)院集團(tuán)有限公司，上海200070）

1 聲屏障概述

聲屏障可有效緩解高速公路交通噪聲影響[1]，直立式聲屏障一般用于低樓層敏感目標(biāo)，降噪效果在3～6dB，聲屏障的高度一般為混凝土擋板以上1～3m，應(yīng)用在城市高架路上，考慮到風(fēng)荷載較大，聲屏障高度宜≤5m。封閉式聲屏障一般用于直立聲屏障不足以達(dá)到降噪效果的分布較集中、高層規(guī)模較大的敏感點(diǎn)，降噪效果在15～20dB，聲屏障凈空高度≥5m。

本文通過Cadna/A 聲學(xué)預(yù)測(cè)軟件，對(duì)廣州某高速公路立交一處高層建筑進(jìn)行多方案比選設(shè)計(jì)，要求在滿足降噪效果的同時(shí)合理控制工程造價(jià)。

2 項(xiàng)目背景

廣州某高速公路，主線車速80km/h，匝道車速40km/h。三聯(lián)立交段附近的保利某住宅小區(qū)位于公路南側(cè)、北繞線主線西側(cè)。現(xiàn)狀為18～33 層在建住宅。北面臨路第一排建筑距離E 匝道33m，東面臨路第一排距離主線最近距離110m。

3 方案設(shè)計(jì)

在條件具備的情況下，高速公路營運(yùn)期交通噪聲污染防治工程措施優(yōu)先采取聲屏障，如果單一聲屏障措施不能達(dá)到噪聲防治目標(biāo)時(shí)，考慮加上隔聲窗等組合防護(hù)形式。

3.1 聲屏障聲學(xué)設(shè)計(jì)

本項(xiàng)目沿線區(qū)域根據(jù)《廣州市＜城市區(qū)域環(huán)境噪聲標(biāo)準(zhǔn)＞使用區(qū)域劃分》（穗府〔1995〕58 號(hào)）的要求，按照2 類聲環(huán)境功能區(qū)執(zhí)行，即晝間60dB、夜間50dB 的規(guī)定。該敏感點(diǎn)未納入項(xiàng)目環(huán)評(píng)，經(jīng)監(jiān)測(cè)晝間52dB（A）、夜間43dB（A），在項(xiàng)目實(shí)施后晝夜增量均＞9dB（A）。擬通過采取聲屏障措施使該處敏感點(diǎn)達(dá)標(biāo)。

根據(jù)環(huán)保報(bào)告中2026 年中期交通量，晝間1 035 輛/h，夜間229 輛/h，利用Cadna/A 軟件進(jìn)行聲場(chǎng)模擬，確定環(huán)境敏感點(diǎn)中期噪聲貢獻(xiàn)值，疊加現(xiàn)狀監(jiān)測(cè)值后計(jì)算得到敏感點(diǎn)措施前后的預(yù)測(cè)值。表1 為噪聲預(yù)測(cè)交通量數(shù)據(jù)表。Cadna/A 建模圖如圖1 所示。

表1 噪聲預(yù)測(cè)交通量數(shù)據(jù)表輛/h

圖1 Cadna/A 軟件進(jìn)行聲場(chǎng)模擬圖

根據(jù)Cadna/A 聲場(chǎng)模擬，對(duì)北側(cè)及東側(cè)臨路第一排受聲點(diǎn)進(jìn)行分析。

主線全封閉聲屏障+B 匝道折臂型聲屏障+E 匝道折臂型聲屏障：各樓層晝夜均達(dá)到2 類區(qū)標(biāo)準(zhǔn)。

主線全封閉聲屏障+B 匝道全封閉聲屏障：1#、2#、4#各樓層晝、夜均不達(dá)標(biāo)；25#樓18 層以上晝、夜間均不達(dá)標(biāo)，夜間超標(biāo)在3dB（A）以內(nèi)。

E 匝道全封閉聲屏障：臨主線第一排各樓層均不達(dá)標(biāo)。

經(jīng)過比選，該敏感點(diǎn)方案為：主線全封閉聲屏障+B 匝道折臂型聲屏障+E 匝道折臂型聲屏障。

3.2 聲屏障設(shè)置形式

具體來說，主線路基段、主線變寬橋均采用全封閉聲屏障，主線等寬橋采用全封閉聲屏障與B 匝道折臂型聲屏障并線的形式，E 匝道則采用折臂型聲屏障。

3.3 聲屏障結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

全封閉聲屏障鋼結(jié)構(gòu)主體為剛架、支撐、檁條，結(jié)構(gòu)受力分析設(shè)計(jì)荷載主要考慮恒荷載和活荷載兩種，根據(jù)廣州地區(qū)基本風(fēng)壓取值為0.60kN/m2（百年一遇），層面附加恒載（含檁條）取值0.50kN/m2，屋面活載取值0.50kN/m2，主線路基采用H250mm×250mm×10mm×16mm 型鋼梁柱，最大跨度25.53m+26.61m，基礎(chǔ)采用D1000mm 鉆孔灌注樁，樁長20m、樁距4m。主線變寬橋采用H250mm×250mm×10mm×16mm 型鋼梁柱，最大跨度27.53m，主線等寬橋采用H250mm×200mm×6mm×12mm 型鋼梁柱，跨度16.05m，B 匝道及E 匝道采用H250mm×200mm×8mm×12mm 型鋼梁柱。鋼框架材料Q355C，設(shè)計(jì)強(qiáng)度305MPa＞最大應(yīng)力201MPa；柱腳采用M24 螺栓，設(shè)計(jì)強(qiáng)度400MPa＞最大應(yīng)力282MPa。

鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)使用年限50 年，所有鋼結(jié)構(gòu)外表面應(yīng)進(jìn)行防腐處理。橋梁段聲屏方面，需要驗(yàn)算橋梁上部結(jié)構(gòu)主梁，使之滿足設(shè)置聲屏障結(jié)構(gòu)引起的附加荷載。

主結(jié)構(gòu)安裝完畢后（剛架、支撐、檁條），柱腳底板與防撞墻預(yù)埋件用高強(qiáng)摩擦螺栓固定。兩側(cè)的吸隔聲屏體與透光屏體插在鋼立柱槽中，頂部的隔聲構(gòu)件將固定在鋼結(jié)構(gòu)的檁條或鋼梁上。

3.4 聲屏障材料設(shè)計(jì)

公路聲屏障材料宜選用多孔吸聲材料，容重宜小，吸聲材料及材枓背后的空氣層厚度應(yīng)適宜，護(hù)面板的穿孔率在滿足結(jié)構(gòu)要求的前提下應(yīng)盡可能大，可采用金屬吸聲材料及透光材料組合[2]。

全封閉聲屏高度主要受凈空限制，聲屏障兩側(cè)立柱為4m，屏體組成形式從下往上：1.0m 金屬吸隔聲屏體+1.5m 加筋亞克力+1.0m 金屬吸隔聲屏體+轉(zhuǎn)角及頂部采用PC 板，聲屏障凈空控制為路面/橋面以上≥5.0m，交通標(biāo)志牌不得侵占凈空。設(shè)置全封閉聲屏障區(qū)段，頂部通長自然排煙口的有效面積應(yīng)≥該區(qū)間水平投影面積的5%。

金屬屏體背板、面板采用5754 鋁合金材料，厚度≥1.5mm，吸聲板內(nèi)包吸聲材料采用超細(xì)玻璃棉，其容重≥48kg/m3；豎向隔聲材料采用澆筑型抗UV，15mm 厚度加筋亞克力平均隔聲量＞30dB，頂部及轉(zhuǎn)角陽光板采用8mm 厚度PC 耐力板。

3.5 聲屏障景觀設(shè)計(jì)

聲屏障的景觀設(shè)計(jì)應(yīng)在滿足降噪功能要求的前提下，綜合考慮聲屏障的外觀、色彩、材質(zhì)等因素[3,4]。透光屏體的高度應(yīng)與車窗等高，減少視覺壓抑感。聲屏障的顏色一般來說應(yīng)選擇中性偏向灰色的類似顏色，減少聲屏障的突兀感。

外觀設(shè)計(jì)上，金屬吸隔聲板推薦采用RAL CLASSIC 淺灰色RAL7032，鋁壓條、屏體金屬外框、下罩，上蓋板和H 型鋼立柱推薦采用RAL CLASSIC 淺灰色CRAL7035。全封閉聲屏障頂部PC 屏體采用透明藍(lán)色與透明無色間隔布置，施工單位需注意路橋形式變化相關(guān)節(jié)點(diǎn)處透明天藍(lán)色屏體的連貫性。全封閉聲屏障效果圖如圖2 所示。

圖2 全封閉聲屏障效果圖

4 結(jié)語

綜上所述，通過采取全封閉+折臂式組合式降噪方案設(shè)計(jì)，可以使公路沿線敏感點(diǎn)聲環(huán)境質(zhì)量達(dá)標(biāo)，在設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)以結(jié)構(gòu)安全為前提，結(jié)合項(xiàng)目所在環(huán)境因素，使其聲學(xué)設(shè)計(jì)、材料設(shè)計(jì)、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、景觀設(shè)計(jì)更加規(guī)范化。