摘要：對(duì)河北省京秦高速公路聲屏障設(shè)計(jì)中遇到的傳統(tǒng)的聲學(xué)設(shè)計(jì)方法與基礎(chǔ)受力的沖突問(wèn)題、設(shè)置聲屏障的線形與道路構(gòu)筑物協(xié)調(diào)問(wèn)題、如何提高安全性問(wèn)題及如何增加聲屏障整體密封效果問(wèn)題的解決，并達(dá)到預(yù)期降噪效果的實(shí)例，簡(jiǎn)析高速公路聲屏障設(shè)計(jì)中如何因勢(shì)利導(dǎo)，轉(zhuǎn)變思路而形成設(shè)計(jì)新思路，以供與大家一同探討。

近年來(lái)，隨著我國(guó)的交通基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)的迅速發(fā)展，與公路配套的交通、環(huán)保技術(shù)逐漸發(fā)展起來(lái)，極大的促進(jìn)了我國(guó)公路的功能性全面升級(jí)。

越來(lái)越多的高速公路（尤其是早期建設(shè)的）由于交通噪聲的日益嚴(yán)重屢遭沿線居民的投訴或上訪，給公路的養(yǎng)護(hù)和管理者帶來(lái)極大的工作難度。為了貫徹“建設(shè)和諧社會(huì)”的指導(dǎo)精神，管理者們想盡各種辦法去探討交通噪聲擾民問(wèn)題的解決之道。而通過(guò)諸多方面的論證，選擇建造聲屏障是解決交通噪聲擾民的最有效途徑，其顯著的優(yōu)勢(shì)在于：

(1) 具有一定的降噪效果（一般5dB-10dB）；

(2) 有平復(fù)沿線居民的心理暗示作用；

(3) 不存在再次拆遷占地問(wèn)題；

(4) 一次性投入，見(jiàn)效快，養(yǎng)護(hù)成本低廉。

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(shì)，然而聲屏障設(shè)計(jì)與建造方法始終沒(méi)有統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)，筆者通過(guò)對(duì)河北省京秦高速公路聲屏障設(shè)計(jì)中遇到的諸多問(wèn)題與設(shè)計(jì)方共同探討，提出一些新的設(shè)計(jì)思路，以供大家共同研究和討論。

1 京秦高速公路的噪聲環(huán)境現(xiàn)狀

京秦高速公路位于河北省東北部，路線起于天津交界的寶坻，終于山海關(guān)，沿線經(jīng)唐山、秦皇島兩市六縣四區(qū)、全長(zhǎng)199km。京秦高速公路按全封閉、全立交、雙向六車(chē)道高速公路標(biāo)準(zhǔn)建設(shè)。其主要技術(shù)指標(biāo)見(jiàn)表1-1。

表1-1  高速公路主要技術(shù)指標(biāo)

公路沿線的鴉鴻橋、張莊村及陳斗村三個(gè)噪聲敏感點(diǎn)遭到當(dāng)?shù)鼐用竦脑肼曂对V最多，在進(jìn)行監(jiān)測(cè)后，發(fā)現(xiàn)超標(biāo)情況的確嚴(yán)重，主要原因是車(chē)流量的大幅增長(zhǎng)，交通量及噪聲實(shí)測(cè)值見(jiàn)表1-2。

表1-2  交通量及噪聲實(shí)測(cè)值(單位：輛/小時(shí)，dB)

注：數(shù)據(jù)由項(xiàng)目環(huán)境竣工驗(yàn)收?qǐng)?bào)告摘錄，數(shù)據(jù)監(jiān)測(cè)單位是秦皇島市監(jiān)測(cè)站。車(chē)型構(gòu)成比：大、中車(chē)55.9%、小車(chē)44.1%。

從上述2007年的現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查顯示，沿線交通噪聲明顯增加，以鴉鴻橋處為例，2000年夜間為59.6dB，現(xiàn)在已達(dá)到66.6dB，增加噪聲7dB左右。這主要是車(chē)流量的增長(zhǎng)迅速，由2000年的夜間每小時(shí)平均142輛增至2007年的602輛，車(chē)流量增加3倍左右，其中大車(chē)增加比例最大。

修建時(shí)間早、路面寬（6車(chē)道）、車(chē)流量大，噪聲影響異常嚴(yán)重，針對(duì)該路的這些特點(diǎn)，噪聲治理具有較大難度，并且出現(xiàn)了很多設(shè)計(jì)其它道路時(shí)沒(méi)有出現(xiàn)的新問(wèn)題，應(yīng)對(duì)新問(wèn)題就會(huì)有新的思路產(chǎn)生。

2 聲屏障設(shè)計(jì)遇到的新問(wèn)題

2.1傳統(tǒng)的聲學(xué)設(shè)計(jì)方法與基礎(chǔ)受力的沖突

（1）規(guī)范規(guī)定的聲學(xué)設(shè)計(jì)方法

根據(jù)《城市區(qū)域環(huán)境噪聲標(biāo)準(zhǔn)》（GB3096-1993）確定敏感點(diǎn)的噪聲執(zhí)行標(biāo)準(zhǔn)限值，以確定理論降噪的目標(biāo)值，即現(xiàn)狀值與標(biāo)準(zhǔn)限值的差值。京秦高速公路的敏感點(diǎn)為4類(lèi)標(biāo)準(zhǔn)的執(zhí)行限值（晝間70dB；夜間55dB）。以此進(jìn)行確定鴉鴻橋處夜間超標(biāo)11.6dB；設(shè)計(jì)目標(biāo)值就應(yīng)大于11.6dB。其它兩處以此類(lèi)推。

再根據(jù)降噪設(shè)計(jì)的基本原理及《聲屏障聲學(xué)設(shè)計(jì)和測(cè)量規(guī)程》（HJ/T90-2004）的要求確定。利用每個(gè)敏感點(diǎn)與道路位置（距離和高程）關(guān)系，進(jìn)行聲屏障插入損失的計(jì)算，并充分利用周?chē)匦吻闆r，找出符合設(shè)計(jì)目標(biāo)值的最佳設(shè)置位置及高度。通過(guò)理論計(jì)算聲屏障遮蔽高度在3.5-4.0m之間。

（2）已有構(gòu)筑物的外加荷載較小

但是由于該路建造于1999年，邊坡、橋梁及通道的使用年限已經(jīng)較長(zhǎng)，無(wú)法滿足建造過(guò)高聲屏障所帶來(lái)外加（風(fēng)或沖擊）荷載的安全性要求，同時(shí)基礎(chǔ)埋深及間距都不能過(guò)密以影響路基邊坡的穩(wěn)定性。同過(guò)結(jié)構(gòu)受力核算，聲屏障高度不能超過(guò)3.5m，間距最好不大于3m。

（3）通過(guò)造型設(shè)計(jì)彌補(bǔ)遮蔽高度不足的缺陷

在這種情況下，既要滿足聲學(xué)降噪目標(biāo)值又要滿足結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性要求，經(jīng)過(guò)方案論證，最終確定應(yīng)用兩個(gè)方法進(jìn)行遮蔽高度不足的彌補(bǔ)：一、改變直立造型為頂部圓弧造型，通過(guò)增加噪聲屏蔽面積，以增加有效遮蔽高度；二、設(shè)置頂部吸聲裝置—吸聲帽，增加對(duì)頂部的噪聲吸收率，來(lái)通過(guò)延長(zhǎng)噪聲傳播途徑，以達(dá)到于與增加有效遮蔽高度同等的作用。

圖2-1造型變化及增加吸聲體

2.2設(shè)置聲屏障的線形與道路構(gòu)筑物協(xié)調(diào)問(wèn)題

聲屏障作為一個(gè)線性工程，必然要跨越道路已有構(gòu)筑物——橋梁、通道、路基邊坡等，由于聲屏障在構(gòu)筑物路段設(shè)置的位置不同：橋梁段設(shè)置在橋梁外側(cè)或頂部；通道上設(shè)置頂部；路基上設(shè)置在距離路肩邊緣外側(cè)1m處，必然會(huì)出現(xiàn)聲屏障不在同一軸線的情況。一般設(shè)計(jì)上處理是在橋梁（通道）與路基的過(guò)渡段做成折角形。但是在京秦路上橋梁與路基的過(guò)渡段上出現(xiàn)了另一種形式——擋墻段，而擋墻段只能將基礎(chǔ)設(shè)置在頂部，這樣一來(lái)，該段就出現(xiàn)了以橋梁、擋墻及路基中心分別為軸心的三條軸線，其中擋墻的軸線最靠近路側(cè)，這就形成了“褶皺”現(xiàn)象，詳見(jiàn)2-2圖聲屏障軸線示意圖。

圖2-2聲屏障軸線示意圖

為避免這一現(xiàn)象發(fā)生，就要讓擋墻及通道過(guò)渡段必須保持在一個(gè)軸線上，這就意味著擋墻處的立柱軸心與橋梁段立柱軸心必須在一條線上，必須調(diào)整橋梁或擋墻處立柱的設(shè)計(jì)位置，最后確定調(diào)整擋墻處立柱的位置以保證與橋梁段保持在一個(gè)軸線上。見(jiàn)圖2-3擋墻處立柱設(shè)計(jì)形式，見(jiàn)圖2-4調(diào)整完線位效果。

圖2-3擋墻處立柱設(shè)計(jì)形式

圖2-4調(diào)整后平滑軸線

2.3 如何提高聲屏障的安全性問(wèn)題

因?yàn)榫┣馗咚俟方ㄔO(shè)的比較早，路基邊坡及橋梁通道段設(shè)計(jì)都有一定的附加荷載限制，所以在設(shè)計(jì)過(guò)程中，重點(diǎn)是加強(qiáng)其整體穩(wěn)固性，同時(shí)考慮撞擊破壞時(shí)的屏體安全問(wèn)題。采取了如下措施：

（1）橋梁段，將聲屏障設(shè)置在砼防撞墻外側(cè)，受車(chē)輛沖擊時(shí)，砼防撞墻可以對(duì)屏體進(jìn)行保護(hù)，同時(shí)利用設(shè)計(jì)可拆卸拉桿進(jìn)行整體連接，增加群體性能。

（2）路堤段，將聲屏障設(shè)置在距離路肩邊緣0.95m出，距離波形板護(hù)欄1.1m位置，比《公路環(huán)境保護(hù)設(shè)計(jì)規(guī)范》（JTJ/T006-1998）的要求還增加了10%余量，以確保波形板防撞護(hù)欄有更大的防撞變形空間，盡量保護(hù)聲屏障不受損害?；A(chǔ)設(shè)計(jì)采用梁體嵌入樁基礎(chǔ)的結(jié)構(gòu)形式，增強(qiáng)其整體連接作用。

（3）通道段，由于通道段只能和波形板護(hù)欄間錯(cuò)排布，故采用防撞擊設(shè)計(jì)，整體采用防墜落設(shè)計(jì)方法，同時(shí)在2m高范圍內(nèi)后部設(shè)計(jì)3排拉桿，即使板材受撞擊變形也不會(huì)飛落傷人。

2.4 如何增加聲屏障整體密封效果問(wèn)題

（1）橋梁（通道）段

橋梁段屏體掛在砼護(hù)欄外側(cè)，屏體與護(hù)欄頂部存在2～3cm的軸向縫隙，為提高密封性能，設(shè)計(jì)的屏體與砼護(hù)欄頂部有5cm的搭接，同時(shí)再采用金屬扣條進(jìn)行封扣。通道段直接使用扣條密封。

（2）路堤段

路堤段主要是排水溝處漏聲嚴(yán)重，因?yàn)榕潘疁匣臼桥c止水帶連通，均高出路基邊坡10cm左右，做基礎(chǔ)梁體時(shí)不進(jìn)行處理，會(huì)出現(xiàn)極大的漏聲點(diǎn)，故設(shè)計(jì)上在此處進(jìn)行預(yù)埋PVC排管，管道彎曲成直角“Z”形，并設(shè)置攔渣網(wǎng)，盡量減少聲音直接投射。

3 解決新問(wèn)題產(chǎn)生新思路

通過(guò)對(duì)該路聲屏障設(shè)計(jì)中遇到新問(wèn)題的逐一解決，其實(shí)就是在醞釀和構(gòu)思設(shè)計(jì)的新思路。聲屏障的高度一直是受到路基承載的安全性限制的，但通過(guò)增加頂部吸聲體而達(dá)到增加有效屏蔽高度的效果，是一種新的嘗試，這種方法只在城市道路中使用過(guò)，本是無(wú)奈之舉，但在高速公路上卻充分發(fā)揮了其優(yōu)勢(shì)；聲屏障的線形是最重要的外觀指標(biāo)，往往受制于道路已有的構(gòu)筑物限制，但是轉(zhuǎn)變思路，通過(guò)對(duì)上部結(jié)構(gòu)的調(diào)整來(lái)彌補(bǔ)這一不足，有時(shí)也能收到預(yù)期的效果；安全性問(wèn)題一直是重中之重的問(wèn)題，在規(guī)范的允許范圍內(nèi)，充分利用已有的安全設(shè)施進(jìn)行合理保護(hù)，同時(shí)對(duì)薄弱環(huán)節(jié)（通道段）進(jìn)行保護(hù)，安全系數(shù)必然會(huì)大大的增加的；聲屏障的密封性是設(shè)計(jì)中盡量要克服的首要問(wèn)題，通過(guò)合理利用聲學(xué)自身的原理，使噪聲有效的疏導(dǎo)，多繞幾個(gè)“圈”，同樣起到遮蔽同等的效果，這樣問(wèn)題看起來(lái) 就不會(huì)特別的棘手了。

所以遇到新問(wèn)題不斷的轉(zhuǎn)化思路，從正反兩個(gè)方面考慮，就會(huì)對(duì)設(shè)計(jì)者有很大的啟迪，使大家能夠游刃有余的解決好新問(wèn)題，開(kāi)拓出新思路。

4 結(jié) 語(yǔ)

京秦高速公路聲屏障施工驗(yàn)收后，基本達(dá)到設(shè)計(jì)的降噪要求，見(jiàn)表4-1。

表4-1 聲屏障建成后噪聲變化

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