高速公路噪聲的影響因素及防治措施

任北辰

(江蘇寧滬高速公路股份有限公司工程技術(shù)部,江蘇 南京 210000)

1 概述

近年來，我國的基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)在政府的大力支持和推動(dòng)下取得了飛速發(fā)展，尤其是在當(dāng)今電商行業(yè)快速發(fā)展的背景下，對物流的速度要求更快，效率要求更高，在這種情形下，交通運(yùn)輸領(lǐng)域的基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)作為經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展的大動(dòng)脈，更是快速地推進(jìn)和發(fā)展。到2021年年底，我國公路通車?yán)锍?19.81萬km,其中高速公路里程16.10萬km,居世界第一，20萬以上人口的城市中，高速公路的覆蓋率達(dá)到98%。高速公路極大地提高了人們的出行效率，帶動(dòng)了物流業(yè)的快速發(fā)展，為提高人們的生活水平以及發(fā)展經(jīng)濟(jì)建設(shè)做出了巨大貢獻(xiàn)，但也不可避免地產(chǎn)生了諸多環(huán)境問題。在高速公路運(yùn)營期間，交通噪聲作為高速公路的四大環(huán)境污染之一時(shí)刻影響著公路兩邊居民的生活、學(xué)習(xí)和工作，隨著人們環(huán)保意識(shí)和維權(quán)意識(shí)的增強(qiáng)以及對生活水平的要求不斷地提高，由于高速公路交通噪聲引起的投訴也不斷地增加[1-3]。

2 高速公路噪聲的影響因素

行駛中的各種車輛是造成高速公路噪聲污染的主要原因，包括輪胎與地面的摩擦、車輛部件之間的摩擦、車輛與空氣的摩擦、車輛所載物品之間的摩擦，以及發(fā)生突發(fā)情況時(shí)的鳴笛聲和急剎車時(shí)輪胎摩擦地面的噪聲。其中，行駛速度的快慢、風(fēng)力的大小、行駛的方向、車輛的構(gòu)造、輪胎質(zhì)量的優(yōu)劣、載重量的多少、路面的均勻性等都是產(chǎn)生高速公路噪聲大小的影響因素。

高速公路噪聲污染中，無論車輛處于加速行駛中還是勻速行駛狀態(tài)，運(yùn)用大功率發(fā)動(dòng)機(jī)的車輛，其發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速?zèng)Q定了車輛動(dòng)力帶來的交通噪聲污染，在行駛過程中產(chǎn)生的噪聲更大；不同的車輛其產(chǎn)生的噪聲大小也是有區(qū)別的，車型越大，產(chǎn)生的噪聲也越大，大型車輛比較集中的高速公路路段，其交通噪聲的污染也越嚴(yán)重。

與車型相對應(yīng)的是車輛的載重量，車輛的載重量與噪聲大小呈正相關(guān)的關(guān)系，車輛的載重量越大，產(chǎn)生的噪聲也越大，反之則越小。另外，當(dāng)行駛車輛爬坡時(shí)，隨著道路坡度的增加，車輛產(chǎn)生的噪聲也會(huì)隨之增加。行車速度也是影響噪聲的因素之一。在行駛過程中，車速越快，產(chǎn)生的噪聲也越大；高速公路的車流量對噪聲產(chǎn)生的影響也是顯而易見的。一天之內(nèi)，車流量較小的時(shí)間段，噪聲的污染相對較小。

高速公路的噪聲很大一部分來源于輪胎和路面的摩擦聲，路面結(jié)構(gòu)的空隙率、表面紋理和摩擦系數(shù)等和輪胎花紋的不同組合會(huì)產(chǎn)生不同聲級(jí)的噪聲。因此，改進(jìn)路面和路基材料可有效降低噪聲的強(qiáng)度。

3 實(shí)例項(xiàng)目噪聲監(jiān)測情況

選取寧滬高速公路某一路段，選取距離高速公路中心線200 m以內(nèi)的路段作為檢測對象，依據(jù)GB 3096—2008聲環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行監(jiān)測，每個(gè)監(jiān)測點(diǎn)連續(xù)監(jiān)測1 d，晝夜各1次，每次監(jiān)測時(shí)間為20 min，監(jiān)測過程中，同時(shí)記錄周邊環(huán)境特征和氣象條件，同時(shí)記錄大、中、小型的車流量。于一周內(nèi)完成20個(gè)點(diǎn)位的連續(xù)監(jiān)測，以下選取幾個(gè)有代表性的敏感監(jiān)測點(diǎn)，具體如表1所示。

表1 交通噪聲敏感點(diǎn)監(jiān)測結(jié)果 dB

根據(jù)以上檢測數(shù)據(jù)，沿線噪聲值具有白天和夜間差距很小的特點(diǎn)，而聲環(huán)境標(biāo)準(zhǔn)中，夜間超標(biāo)值較晝間低15 dB。從檢測結(jié)果上，距高速公路50 m范圍內(nèi)，晝間達(dá)標(biāo)率100%，有一部分的點(diǎn)處于夜間達(dá)標(biāo)邊緣；距高速公路50 m范圍外，晝間和夜間超標(biāo)率均為100%。而且，如表1所示，設(shè)置有聲屏障的監(jiān)測點(diǎn)噪聲在與路中心同等距離的情況下，噪聲影響明顯小于沒有聲屏障的監(jiān)測點(diǎn)。

4 高速公路噪聲防治措施

目前，高速公路噪聲防治措施，主要包括使用降噪路面材料、設(shè)置隔聲屏障、修筑路基、修建隔聲墻、種植隔聲林帶、環(huán)保搬遷、安裝隔聲窗等。這些防控措施可以依據(jù)高速公路的具體狀況單獨(dú)使用，也可以混合使用，以下針對上述各種防治措施進(jìn)行詳細(xì)分析。

4.1 采用降噪路面材料

降噪路面是指具有降低輪胎和路面摩擦產(chǎn)生的噪聲功能的路面。路面降噪主要有兩種方法：

1)加鋪耗磨層。就是表面鋪筑降噪功能層，厚度為2 cm左右，一般不大于4 cm，如OGFC(開級(jí)配瀝青磨耗層)。這種結(jié)構(gòu)在壓實(shí)后能夠達(dá)到20%的空隙率，具有抗噪聲、抗車轍、提高道路標(biāo)志的可視性等特點(diǎn)，同時(shí)還能提高雨天路面的抗滑性能、減少濺水與水漂現(xiàn)象,提高道路交通的安全性。

2)多孔隙降噪結(jié)構(gòu)層，也就是路面結(jié)構(gòu)部分。有降噪和排水的功能，稱為低噪聲路面或排水性路面。采用降噪聲路面可以降低3 dB～8 dB的噪聲，作為一種環(huán)保道路方面的技術(shù)，降噪路面在國內(nèi)外得到廣泛應(yīng)用。

路面降噪材料可以從聲源上降低高速公路噪聲污染，具有廣闊的發(fā)展前景。但是，仍然存在許多不足之處。例如，孔隙率越大，對路面材料的耐久性要求越高，而空隙率越高，對骨料和黏結(jié)劑的附著力和水穩(wěn)定性的要求更高，因此，材料的使用壽命需要改善。

4.2 設(shè)置聲屏障

聲屏障又稱隔離墻，主要是通過聲屏障材料來吸收和反射聲波，以達(dá)到降低高速公路噪聲的目的。一般來說，當(dāng)聲波的傳播到達(dá)聲屏障時(shí),會(huì)發(fā)生反射、投射以及衍射現(xiàn)象。一部分聲波會(huì)越過聲屏障的頂部并輻射到受聲點(diǎn)，而一部分聲波會(huì)穿透聲屏障而發(fā)生反射。聲屏障的作用是阻擋直達(dá)聲波的傳播,隔離投射的聲波,使衍射聲波有足夠的衰減，所以聲屏障的降噪效果可以達(dá)到5 dB～10 dB。實(shí)際的降噪效果因聲屏障材料和實(shí)際參數(shù)而異，如聲屏障的高度、長度和生源特性。聲屏障作為高速公路常見的一種防噪聲措施，具備施工周期短、可拆卸、降噪效果明顯等的優(yōu)點(diǎn)，而且還可以節(jié)約土地，施工對周圍居民的生活影響不大，因此在國內(nèi)外被廣泛應(yīng)用。

但聲屏障也有其局限性，在設(shè)置有聲屏障的高速路上行駛有壓抑和單調(diào)的感覺，且其造價(jià)較高，如果采用透明材料，還會(huì)有反光現(xiàn)象，使駕駛員有眩暈的感覺。同時(shí)，還需要經(jīng)常清晰，額外產(chǎn)生一筆費(fèi)用。

4.3 種植防噪林帶

在高速公路兩側(cè)種植一些適合的樹木及綠化植物，形成綠化帶，可以有效降低噪聲。噪聲的傳播會(huì)因?yàn)闃淙~的擺動(dòng)和樹枝的生長方向而衰減，路邊的草地也可以減少噪聲的反射，達(dá)到降噪的效果。種植防噪林帶的降噪效果和植被的種類、種植的密度、樹木的高度以及植被的寬度等因素密切相關(guān)。相關(guān)資料表明，當(dāng)防噪林帶的寬度超過10 m時(shí)，可以降低噪聲4 dB～5 dB，原因是投射到植物葉子上的聲能一部分被反射回來，一部分被葉片威震消耗掉。

防噪林帶不僅可以降低噪聲，還可以凈化空氣，美化環(huán)境。在黃土高原地區(qū)，種植防噪林帶還可以防治水土流失。但是，種植隔聲林帶的降噪效果仍有限，其局限性也很明顯，即種植隔聲林帶需要大量的土地，占地問題不易解決，如果納入高速公路工程中，投資將大大增加。另一方面，在北方的冬季，樹木落葉后，降噪效果大大降低。

4.4 修筑路塹路基

當(dāng)擬建高速公路兩旁的水文地質(zhì)條件和環(huán)境條件允許的前提下，可以考慮修筑路塹路基。路塹的深度一般是由環(huán)境敏感區(qū)域的噪聲超標(biāo)程度而確定,而路塹的長度則是由道路方向沿線的敏感區(qū)域的范圍而定(見圖1)。日本的研究資料顯示：高速公路的降噪效果一般以路塹路基形式為最佳。而美國在修建高速公路時(shí)，當(dāng)通過聲環(huán)境敏感區(qū)域時(shí),也經(jīng)常選擇路塹路基方式。這種方式不但可以降低交通噪聲，還不會(huì)因?yàn)樵O(shè)立聲屏障而影響公路兩側(cè)的景觀。研究表明,路塹深度達(dá)到3 m～4 m，長度達(dá)到100 m～500 m，當(dāng)機(jī)動(dòng)車行駛離路側(cè)距離為50 m時(shí),其降噪效果可達(dá)20 dB。

修筑路塹路基對防治高速公路噪聲有很好的效果，但其缺點(diǎn)是許多路段的水文地質(zhì)不具備條件，而且占地面積大，考慮水土保持需要耗費(fèi)一定的資金。

4.5 環(huán)保搬遷

環(huán)保搬遷是為實(shí)現(xiàn)環(huán)境保護(hù)的目標(biāo)，政府機(jī)關(guān)或者受托實(shí)施搬遷的單位，將搬遷所在地路段噪聲敏感點(diǎn)的單位和個(gè)人的房屋。噪聲超標(biāo)的，按照集體土地和國有土地征收、搬遷法的規(guī)定。由于噪聲強(qiáng)度隨著距聲源距離的增加而降低，增加敏感點(diǎn)到高速公路噪聲區(qū)的距離可以大大降低來自高速公路的交通噪聲。

該辦法的優(yōu)點(diǎn)是將可能遭受噪聲污染的敏感點(diǎn)搬離受噪聲污染的區(qū)域，可徹底消除高速公路交通噪聲帶來的危害。但其缺點(diǎn)也非常顯著，環(huán)保搬遷難度大，費(fèi)用高，對居民的生產(chǎn)和生活產(chǎn)生很大的影響，而且搬遷的選址難度也大。因而，這種辦法只適合于地處偏僻，分布比較零散的居民區(qū)。

4.6 加裝隔聲窗

高速公路的防噪聲措施應(yīng)依據(jù)實(shí)地環(huán)境具體考慮，如果在上述措施都不可行的情況下，為保證高速公路沿線建筑物室內(nèi)的聲環(huán)境達(dá)標(biāo)，可考慮在路邊的建筑物的窗戶上增加通風(fēng)隔聲窗，通風(fēng)隔聲窗可起到一定的防噪聲效果，且不影響屋內(nèi)的通風(fēng)。有專業(yè)廠家生產(chǎn)的通風(fēng)隔聲窗能達(dá)到降噪20 dB的效果。但是，通風(fēng)隔聲窗的成本要比普通隔聲窗高，因此，在無法設(shè)置聲屏障的敏感點(diǎn)使用通風(fēng)隔聲窗。

4.7 修建防噪聲圍墻

防噪聲圍墻指的是為減輕行車噪聲對附近居民的影響而設(shè)置在公路側(cè)旁的墻式構(gòu)造物。目前，建造防噪聲圍墻使用的主要材料有石英砂磚、黏土磚、礦渣磚、煤渣磚、混凝土磚等。抗噪墻的墻體施工結(jié)構(gòu)有板式、槽式兩種；其中，降噪效果最好的是石英砂磚制作的槽型防噪圍墻，綜合降噪效果達(dá)到5 dB～10 dB。但是，防噪聲圍墻形式比較簡單，不夠靈活，對道路和敏感點(diǎn)的位置關(guān)系和距離要求比較高。

4.8 使用白噪聲發(fā)生器

除了以上防治噪聲污染的技術(shù)手段外，我們可以換一種思維方式，不去阻擋噪聲，而是添加對人身心健康有利的白噪聲。雖然高速路的噪聲會(huì)使人產(chǎn)生焦慮，煩躁的感覺，但是泉水的聲音卻會(huì)使人愉悅。因此，可以使用白噪聲來抑制道路噪聲的影響。白噪聲是一種在整個(gè)頻域內(nèi)功率密度恒定的噪聲。在家中運(yùn)用白噪聲發(fā)生器，白噪聲聽起來像雨聲、海浪撞擊巖石，或風(fēng)吹過樹葉沙沙作響。這種聲音是具有自然氣息的“和諧”聲音。白噪聲的聲波以與周圍噪聲聲波相反的相位播放，兩波相互抵消，就聽不到周圍的噪聲了。這是一種具有創(chuàng)造性和成本效益的方式，也是當(dāng)前噪聲防治探索和研究的方向。

5 結(jié)論與展望

隨著人們生活質(zhì)量的不斷提高，高速公路噪聲污染越來越受到人們的關(guān)注，也逐漸成為環(huán)保部門關(guān)注的焦點(diǎn)。目前我國高速公路采用降噪路面材料、隔聲屏障、路基建設(shè)、植樹造林、增設(shè)防噪聲墻、環(huán)保搬遷等防噪聲措施得到廣泛應(yīng)用，這些措施從不同的角度對高速公路的噪聲進(jìn)行防治和處理，各有利弊，施工過程中應(yīng)根據(jù)環(huán)境的實(shí)際情況，因地制宜，具體選取一種或幾種防噪措施組合使用。雖然能夠起到一定的作用，但是要從根本上解決問題，還需從源頭出發(fā)，從噪聲的產(chǎn)生、傳播途徑、敏感點(diǎn)三個(gè)方面入手，做好建設(shè)規(guī)劃，通過各方面的聯(lián)合力量確保高速公路周邊居民免收交通噪聲污染的困擾。