高速公路聲屏障噪聲治理
隨著聲屏障措施受到公路環(huán)保領(lǐng)域的認(rèn)可，建造的數(shù)量和規(guī)模也呈現(xiàn)逐年激增之勢，然而聲屏障設(shè)計(jì)與建造方法始終沒有統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)，為此，項(xiàng)目執(zhí)行單位廣東省深汕高速公路籌建處委托有關(guān)單位對噪聲現(xiàn)狀作詳細(xì)的監(jiān)測，并運(yùn)用噪聲模型預(yù)測評價(jià)結(jié)果，確定長沙學(xué)校、新村小學(xué)路段必須設(shè)置隔聲屏障。、
2 聲屏障的方案設(shè)計(jì)
2.1 方案設(shè)計(jì)
長沙學(xué)校是一所中學(xué)和小學(xué)合一的學(xué)校，師生1 208人，有兩幢相互平行的三層教學(xué)樓。該樓離公路硬路肩外緣的最近水平距離為66m，教學(xué)樓地面比公路路面低7.8m。通車前，該校環(huán)境噪聲背景值為62.7dB，2015年晝間預(yù)測值為66.2dB，聲屏障設(shè)計(jì)降噪目標(biāo)為5.0dB。由此計(jì)算長沙學(xué)校聲屏障長400m，高2.0m,主體為隔聲式屏障。
新村小學(xué)有師生137人，一幢兩層教學(xué)樓與公路基本平行，距公路硬路肩外緣的水平距離為86m，教學(xué)樓地面與公路路面標(biāo)高大致相同。通車前該校環(huán)境噪聲背景值為56.3dB，2015年晝間預(yù)測值為65.4dB，設(shè)計(jì)降噪目標(biāo)為9.0dB。據(jù)此，確定新村小學(xué)聲屏障長170m，高3.1m，主體為隔聲式屏障。
2.2 設(shè)置位置
鑒于公路已建成通車，路基施工時(shí)又沒有預(yù)留場地，土路肩外側(cè)就是高陡邊坡的情況，聲屏障只能設(shè)置于公路北側(cè)土路肩上，因其與原有護(hù)欄間距小于安全距離1.5m，為增加聲屏障的防撞安全性，在聲屏障下部修筑一座鋼筋混凝土臺(即新澤西護(hù)欄)，同時(shí)采用鋼管樁基礎(chǔ)。聲屏障中心線離硬路肩外緣0.63m，離行車道外緣的最小距離為3.13m。如圖1所示。
3 聲屏障的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
3.1 地上部分
在基礎(chǔ)底板上修筑高為0.81m，厚0.30～0.53m的鋼筋混凝土臺，其朝向公路一面實(shí)貼HA吸聲板(一種全天候吸聲材料、強(qiáng)度高、可清洗、無二次污染)。后預(yù)埋兩塊法蘭盤并在其上安裝鋼立柱，立柱間插裝XL2型歷新玻璃卡布隆板構(gòu)件。聲屏障的平均聲波透射損失TL＞27dB，下部HA板平均吸聲系數(shù)α=0.51，具有良好的隔聲性能和符合要求的吸聲性能。
圖1 聲屏障側(cè)立面圖
3.2 基礎(chǔ)部分
底板下采用鋼管樁基礎(chǔ)。樁徑為Φ140×4.5(mm)，其中長沙學(xué)校聲屏障樁長1.5m(入土深度)；新村小學(xué)聲屏障樁長3.0m(入土深度)，在各樁間澆筑基礎(chǔ)底板和混凝土臺。
3.3 排水設(shè)計(jì)
在略低于硬路肩邊緣的基礎(chǔ)底板上每隔2m設(shè)一個(gè)泄水孔，孔徑為Φ100mm，孔的斜度為2%。在基礎(chǔ)底板外側(cè)修一條20×20cm的槽形水溝收集泄水孔排出的水，并由急流槽排至路外。
3.4 經(jīng)過跨線橋的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
采用Φ14螺桿上下兩排把鋼立柱固定在橋梁防撞護(hù)欄上，再在立柱間插裝XL2型板構(gòu)件。由于XL2板的容重很小，對橋梁的工作狀態(tài)沒有影響。
4 聲屏障聲學(xué)效果檢測
4.1 聲學(xué)效果檢測
根據(jù)交通部科技信息所1998年7月的檢測報(bào)告(見表1)，可知近期長沙學(xué)校和新村小學(xué)關(guān)鍵受聲點(diǎn)處的晝間環(huán)境噪聲值均未超過設(shè)計(jì)環(huán)境噪聲最高允許值，兩座聲屏障達(dá)到設(shè)計(jì)目標(biāo)。
表1 長沙學(xué)校、新村小學(xué)關(guān)鍵受聲點(diǎn)處Leq監(jiān)測結(jié)果
| 監(jiān)測時(shí)間 | 監(jiān)測地點(diǎn) | 晝間監(jiān)測值 Leq(dB) |
最高允許值 Leq(dB) |
| 1998.7.26～27 (6：00～22：00) (8 747～11 307輛/日) |
長沙 學(xué)校 |
一樓 | 59.4 | 62.7 |
| 二樓 | 59.8 | |||
| 三樓 | 60.6 | |||
| 1998.7.27 (9：30～10：45) (僅在交通量高 進(jìn)行峰期監(jiān)測) |
新村 小學(xué) |
二樓 | 55.4 | 56.3 |
根據(jù)新村小學(xué)校、長沙學(xué)校1998年3月的監(jiān)測
結(jié)果(如表2、表3)，為對聲屏障的降噪效果進(jìn)行評價(jià)，選取干擾聲源較少時(shí)的測試值作為比較參數(shù)，在新村學(xué)校選取1998年3月19日9∶00的測試值，在長沙學(xué)校選取1998年3月20日16∶55的測試值。新村學(xué)校監(jiān)測點(diǎn)與新村參照點(diǎn)之間距離為283m，長沙學(xué)校監(jiān)測點(diǎn)與后棚村參照點(diǎn)之間距離為340m，以車輛在高速公路上100km/h為平均車速，單體車輛運(yùn)行在敏感點(diǎn)與參照點(diǎn)兩點(diǎn)之間的時(shí)間差可以忽略不計(jì)。新村學(xué)校聲屏障在上述時(shí)段對交通噪聲的衰減量為9.4dB，長沙學(xué)校聲屏障在上述時(shí)段對交通噪聲的衰減量為4.1dB。在其他時(shí)段，兩聲屏障的降噪效果也是明顯的。
表2 新村學(xué)校聲屏障外敏感點(diǎn)和參照點(diǎn)噪聲監(jiān)測結(jié)果
| 時(shí)間 | 測點(diǎn)類型 | 距路肩m | 路面差m | 聲級，dB | 車流量(輛/h) | |||||||||
| Lim | Lmax | L10 | L50 | L90 | SD | Leq | 重型車 | 輕型車 | ||||||
| 9：00 | 敏感點(diǎn) | 84 | 3.6 | 32.7 | 65.9 | 49.0 | 43.5 | 38.3 | 4.1 | 45.8 | 135 | 183 | ||
| 9：00 | 參照點(diǎn) | 84 | 1.2 | 50.0 | 63.0 | 58.0 | 53.0 | 51.0 | 3.0 | 55.2 | 135 | 183 | ||
| 15：30 | 敏感點(diǎn) | 84 | 3.6 | 42.2 | 78.5 | 61.7 | 56.9 | 52.2 | 3.8 | 58.5 | 234 | 492 | ||
| 15：30 | 參照點(diǎn) | 84 | 1.2 | 48.0 | 64.0 | 62.0 | 57.0 | 52.0 | 3.6 | 58.5 | 234 | 492 | ||
| 22：30 | 敏感點(diǎn) | 84 | 3.6 | 53.7 | 71.3 | 60.6 | 57.2 | 55.2 | 2.1 | 58.2 | 219 | 219 | ||
| 22：30 | 參照點(diǎn) | 84 | 1.2 | 50.0 | 67.0 | 63.0 | 57.0 | 52.0 | 4.1 | 58.9 | 219 | 219 | ||
| 8：35 | 敏感點(diǎn) | 84 | 3.6 | 43.8 | 78.7 | 62.5 | 56.0 | 50.3 | 4.7 | 59.0 | 282 | 390 | ||
| 8：35 | 參照點(diǎn) | 84 | 1.2 | 54.0 | 73.0 | 70.0 | 64.0 | 57.0 | 4.7 | 65.9 | 282 | 390 | ||
| 14：35 | 敏感點(diǎn) | 84 | 3.6 | 43.6 | 80.4 | 60.4 | 56.0 | 51.2 | 3.6 | 57.6 | 234 | 435 | ||
| 14：35 | 參照點(diǎn) | 84 | 1.2 | 52.0 | 72.0 | 69.0 | 63.0 | 57.0 | 4.3 | 64.9 | 234 | 435 | ||
| 22：10 | 敏感點(diǎn) | 84 | 3.6 | 54.8 | 79.5 | 62.4 | 59.1 | 56.9 | 2.3 | 62.0 | 246 | 231 | ||
| 22：10 | 參照點(diǎn) | 84 | 1.2 | 52.0 | 72.0 | 67.0 | 62.0 | 55.0 | 4.7 | 64.0 | 246 | 231 | ||
表3 長沙學(xué)校聲屏障外敏感點(diǎn)和參照點(diǎn)噪聲監(jiān)測結(jié)果
| 時(shí)間 | 測點(diǎn)類型 | 距路肩m | 路面差m | 聲級，dB | 車流量(輛/h) | |||||||||
| Lim | Lmax | L10 | L50 | L90 | SD | Leq | 重型車 | 輕型車 | ||||||
| 10：30 | 敏感點(diǎn) | 63 | 3.3 | 50.7 | 72.7 | 62.2 | 58.2 | 54.7 | 3.0 | 59.6 | 249 | 333 | ||
| 10：30 | 參照點(diǎn) | 63 | 1.2 | 48.0 | 68.0 | 64.0 | 57.0 | 51.0 | 5.0 | 60.2 | 249 | 333 | ||
| 16：35 | 敏感點(diǎn) | 63 | 3.3 | 47.1 | 89.0 | 69.7 | 64.5 | 58.9 | 4.4 | 66.7 | 225 | 372 | ||
| 16：35 | 參照點(diǎn) | 63 | 1.2 | 46.0 | 84.0 | 69.0 | 62.0 | 52.0 | 7.2 | 73.0 | 225 | 372 | ||
| 23：30 | 敏感點(diǎn) | 63 | 3.3 | 54.8 | 76.6 | 64.9 | 62.5 | 60.2 | 2.0 | 63.1 | 234 | 144 | ||
| 23：30 | 參照點(diǎn) | 63 | 1.2 | 56.0 | 69.0 | 66.0 | 63.0 | 58.0 | 3.0 | 63.7 | 234 | 144 | ||
| 10：15 | 敏感點(diǎn) | 63 | 3.3 | 39.2 | 93.0 | 58.3 | 50.6 | 45.1 | 5.6 | 62.9 | 252 | 237 | ||
| 10：15 | 參照點(diǎn) | 63 | 1.2 | 44.0 | 68.0 | 63.0 | 54.0 | 46.0 | 6.2 | 58.8 | 252 | 237 | ||
| 16：55 | 敏感點(diǎn) | 63 | 3.3 | 38.3 | 85.5 | 60.0 | 52.4 | 45.1 | 5.7 | 56.4 | 234 | 441 | ||
| 16：55 | 參照點(diǎn) | 63 | 1.2 | 48.0 | 68.0 | 64.0 | 58.0 | 52.0 | 4.6 | 60.5 | 234 | 441 | ||
| 23：20 | 敏感點(diǎn) | 63 | 3.3 | 52.9 | 81.9 | 64.9 | 61.4 | 58.2 | 2.8 | 62.7 | 234 | 186 | ||
| 23：20 | 參照點(diǎn) | 63 | 1.2 | 56.0 | 68.0 | 66.0 | 62.0 | 58.0 | 2.9 | 63.0 | 234 | 186 | ||
5 聲屏障工程造價(jià)分析
深汕高速公路經(jīng)過粵東沿海地區(qū)，經(jīng)濟(jì)比較發(fā)達(dá)。長沙學(xué)校是一所規(guī)模較大的中小學(xué)校，校舍由許多華僑集資修建，新村小學(xué)也是1995年新建，兩所學(xué)校周圍有許多居民小洋樓，為使聲屏障與該地區(qū)的環(huán)境相協(xié)調(diào)，設(shè)計(jì)時(shí)選用進(jìn)口、打不破的卡布隆透明板，既符合國情又具有21世紀(jì)的時(shí)代風(fēng)貌。每座聲屏障造價(jià)控制在100萬元以內(nèi)。長沙學(xué)校聲屏障(長400m，高2 m)造價(jià)分析見表4。
表4 長沙學(xué)校聲屏障工程造價(jià)分析
| 名稱 | 建造費(fèi)用(元) | 造價(jià)分析 | 備注 |
| 上部工程 | 516 600.00 | 1 076.25元／m2 | 含方鋼立柱、LK卡布隆板、鋁合金框架、異形槽鋼、鋼內(nèi)襯、雙面鋁壓條、鍍鋅、制安、運(yùn)輸?shù)?/td> |
| 下部工程 | 259 472.46 | 648.68元／延米 | 含鋼管樁、鋼筋砼護(hù)柱、預(yù)埋件，路面防污、安全設(shè)施、場地租用等 |
| 合計(jì) | 933 149.53 | 2 332.87元／延米或1 166.44元／m2 | 含管理費(fèi)、利潤、稅金 |
從上表分析可見，建造聲屏障的費(fèi)用是比較高的，這與我們選用的材料和結(jié)構(gòu)型式有很大關(guān)系。當(dāng)然國內(nèi)其他聲屏障因就地取材或選用國內(nèi)材料，造價(jià)會(huì)大大降低。
6 結(jié)論與建議
(1)深汕高速公路西段聲屏障的修建，有效地降低了交通噪聲，保護(hù)了新村、長沙兩所學(xué)校的教學(xué)環(huán)境，社會(huì)效益是明顯的，曾受到世行環(huán)保專家的好評。實(shí)踐證明，公路聲屏障確能起到降噪保護(hù)敏感點(diǎn)的作用。
(2)聲屏障設(shè)計(jì)包括聲學(xué)、結(jié)構(gòu)、景觀3部分，本工程在施工過程中充分體現(xiàn)設(shè)計(jì)意圖，同時(shí)根據(jù)現(xiàn)場實(shí)際情況，和生產(chǎn)廠家一起作了部分完善，如電話亭預(yù)留位置、新澤西護(hù)欄與橋臺砼連接、卡布隆板插裝鋁合金框的密封條型式，預(yù)埋鋼板的平面控制問題等。
(3)加強(qiáng)噪聲敏感點(diǎn)的預(yù)測和評價(jià)工作，確需設(shè)置聲屏障時(shí)，應(yīng)特別注意預(yù)留場地，或與路基同步施工，既保證安全，又節(jié)約投資。
(4)聲屏障材質(zhì)的選擇，立足于國內(nèi)，并優(yōu)先考慮當(dāng)?shù)噩F(xiàn)有材料，在滿足吸、隔聲性能、結(jié)構(gòu)、景觀要求的前提下，選擇價(jià)格較低的材料，從而降低聲屏障的總體造價(jià)。
(5)在沿海地區(qū)、特別要重視臺風(fēng)的影響，使其足以抵御強(qiáng)臺風(fēng)襲擊。此外，還要考慮聲屏障的耐用性及易維護(hù)性。