国内外高速公路声屏障的研究应用状况

黄仁国，赵学科

(湖南省娄新高速公路建设开发有限公司，湖南娄底 417000)

高速公路网是构成世界交通运输宏观格局的重要内容。高速公路的建设和运营，有力带动了沿线产业生产，推动了当地社会和经济发展，但同时也对沿线区域的生态和生活环境造成了一系列的影响，其中交通噪声污染问题尤为突出。在当前国家日益重视构建“绿色交通”和“两型社会”的背景下，对高速公路建设和运营所产生的交通噪声问题进行研究显得尤为重要。

1 高速公路交通噪声的特征

首先，高速公路交通噪声呈现出动态不连续特征。其主要影响因素为:车辆类型、车辆行驶速度、鸣笛以及行驶路面特征。而这些影响因素的不确定性决定了高速公路噪声的动态不连续性。其次，不同类型高速公路，其噪声日变化规律也不同。如:对于连接相邻城市交通运输的高速公路，夜间车流量大幅低于昼间，即噪声级相差较大;而对于主要负担长远距离运输的高速公路，昼夜交通车流量相差较低，即噪声级相差不大。再次，高速公路噪声污染会呈现出夜间噪声污染远严重于城市道路的特殊现象。高速公共路相比城市道路，夜间大型载重型车辆比例增加，单车噪声级更高。

2 国内外高速公路声屏障的应用状况

与其它降噪技术相比，声屏障技术的优势为:降噪效果明显，占地面积较小，安装施工周期较短，易拆换便于维护，最为经济有效。因此，声屏障作为治理噪声污染的一种有效技术手段，已经广泛运用于国内外高速公路噪声的防治。

2.1 国外高速公路声屏障应用及发展

20世纪60年代，日、美、法等发达国家就进行了声屏障理论的相关试验研究，并逐步推广运用于交通噪声污染防治，从而积累了丰富的经验和理论研究基础。日本对声屏障的修建与研究始于20世纪60年代初，并在20世纪70年代中期获得了较大的发展。1983年，日本发布实施了《日本国家干线公路环境保护规范》，同时其城市中高速公路声屏障设置率已高达80%。美国也于1976年发布了《声屏障设计手册》和《高速公路声屏障设计和施工经验》等相关技术规范。法国也从20世纪就开展了大量声屏障有关理论方面的深入研究，并推广实施了大量的声屏障工程。德国早也在1974年就颁布了噪声防治法，规定公路路线的选取必须重视公路环保设计，同时制定实施了《公路声屏障设计规范和补充技术规范》。

国外高速公路声屏障技术发展的总体趋势如下:

1)注重公路声屏障与景观协调设计;

2)多用低成本材料造公路声屏障;

3)提倡在声屏障内、前与后种植各类植物。

在高速公路声屏障技术研究与应用方面，发达国家积累了深厚的理论基础和丰富的实践经验。一方面，国外的声屏障技术有很多宝贵的经验值得我们学习与借鉴;另一方面，由于国内外经济基础、文化条件和地理条件的差异性，难以直接照搬国外的公路声屏障技术，必须不断探索研究出适合我国国情的高速公路声屏障技术。

2.2 国内高速公路声屏障应用现状及发展

我国对于高速公路声屏障技术的研究较晚。1992年贵黄高速公路上布置了100 m陶粒混凝土砌块的实验性声屏障，从而开始了我国进行公路声屏障降噪研究的先例。此后，声屏障被大量推广运用于国内高速公路交通噪声防治。特别是2003年《交通建设项目环境保护管理办法》和《关于公路、铁路(含轻轨)等建设项目环境影响评价中环境噪声有关问题的通知》，2007年《关于加强公路规划和建设环境影响评价工作的通知》以及2012年《关于进一步加强公路水路交通运输规划环境影响评价工作的通知》等一系列交通环保政策的出台，对于交通噪声的控制提出了更为严格的要求。这些政策进一步促进了声屏障在高速公路应用。

相继发布的《声屏障声学设计和测量规范》(HJ/T90—2004)和《公路声屏障材料技术要求和检测方法》(JT/T646—2005)等技术规范更加明确清晰地规范了声屏障的设计和测量方面的技术要求，标志我国声屏障的设计施工结束了无规可依的局面。

国内高速公路声屏障技术发展的总体趋势如下:

虽然国内不少学者从声屏障的结构形式和材料、降噪效果等方面进行了深入探索和研究，获得了不少成果，并提出了不少针对我国高速公路的声屏障设计的建设方案，但总体来说仍处于初步阶段。因此，下一阶段总体趋势为:借鉴国内外的成功经验，创造出适合我国国情的多样化交通声屏障技术，并将进一步规范高速公路声屏障的设计实施，推进《公路声屏障设计与施工规范》的实施。

3 声屏障的主要形式

3.1 以声屏障材质分

声屏障的材料构造会对其技术性能、造价及寿命产生直接影响，是声屏障的技术的关键之一。声屏障的材质主要有:混凝土类、砖石类、塑料有机玻璃类、金属复合材料类以及土堆砌成的简易屏障，其中以混凝土类材料和金属复合材料类为主。表1对不同材质的声屏障进行了对比分析，并对不同类型的声屏障的当前应用的局限性和优势进行了分析。如:对于路堑或公路挖方地区，选用土堤式声屏障可以实现降噪，同时减少挖方;选用生态混凝土声屏障不仅具有增强降噪效果能力，同时具有景观效果，使得声屏障能更好的融入周围环境;金属复合材料声屏障易于景观设计和规模化加工，从而普遍运用于交通噪声控制;太阳能声屏障也为高速公路声屏障的选择提供了一种同时实现节能和降噪功能的新途径。

3.2 以声屏障结构形式分

声屏障的结构形式对降噪最终效果也有直接的影响。声屏障顶部不仅是声线的绕射点，而且是声影区与声亮区的分界点，同时可以在不增加声屏障高度的条件下，降低顶部绕射声波的传播，从而提高声屏障的降噪能力。目前发展起来的结构形式主要有:圆柱型、蘑菇型、直立型、Y型、逆L型、T型、鹿角型等。表2对国内外存在的几种主要的声屏障结构形式进行了对比分析。Monazzam等，对相同材质但不同结构形式的声屏障进行对比研究发现:T型降噪效果好于Y型和圆柱型，也有其他研究者持怀疑的态度，如Takashi等的研究表明结构形式的改变所带来的声学性能的改善并不十分明显，但T型结构的降噪能力较好。当前我国广泛建设使用的声屏障以直立型和逆L型为主，其结构形式较为单一。因而进一步深入研究声屏障结构形式能够有利于在不增加其现有高度的情况下，明显提高交通降噪能力。

表1 不同材质的声屏障

续表1 不同材质的声屏障

4 声屏障的降噪效果

声屏障在我国高速公路的研究与应用正值20年，有必要整体评价现有高速公路声屏障的应用状况，从而为下一阶段进一步提高我国在该领域的研究与应用能力提供参考。

高速公路声屏障设立的根本目的是最大程度降低交通噪声对沿线公众工作、生活以及学习等环境的影响。降噪效果是评价声屏障的首要关键指标。表3对现有关于国内高速公路声屏障的文献资料进行了总结，可以明显看出不同材质和结构形式的声屏障对其降噪效果有直接的影响。通过表3，可以为高速公路声屏障设计的选用材料和结构形式提供一定参考，如选用生态混凝土声屏障，在距离20 m附近的降噪能力最高能达到14.5 dB，同时具有美化环境的效果，符合注重公路声屏障与景观协调设计以及提倡在声屏障内、前与后种植各类植物的声屏障设计理念。

表2 不同结构形式的声屏障

5 结语

随着我国高速公路的不断发展，公路交通噪声问题日益凸显，交通噪声防治无疑将成为环境治理的重要课题。声屏障是目前高速公路降噪处理应用最为广泛的手段，而声屏障理论研究和实践应用仍不够完善，因此有必要总结我国前期声屏障取得的成果，借鉴国外已有的成功经验，探索研究出适合我国国情的高速公路声屏障技术。

表3 国内声屏障应用降噪效果

［1］蒋红梅，张兰军.国内外公路交通声屏障研究进展［J］.公路交通科技，2007(zl):128－130.

［2］段金明，周敬宣.国外道路声屏障结构形式的研究进展［J］.公路，2005(6):190－192.

［3］Takashi Ishizuka，Kyoji Fujiwara.Performance of noisebarriers with various edge shapes and acoustical conditions［J］.Applied Acoustics，2005(66):709－730.

［4］魏显威，叶慧海，王 健.声屏障在中国公路环境保护中的应用现状与展望［A］.国际公路安全研讨会论文集［C］.北京:人民交通出版社，2006.

［5］刘银生，赵新飞.公路声屏障设计研究［J］.公路，2007(7):196－200.

［6］陆 豫，李云涛，毛志刚.广西高速公路声屏障降噪效果研究［J］.环保前沿，2012，7(60):131－133.

［7］袁 东，高新红，张玉华.商丘至开封高速公路声屏障效果分析［J］.江苏环境科技，2005，18(2):36－37.