高架路二度噪声对周边建筑影响模拟研究

常 乐，刘 砚，李 钰

(成都理工大学, 四川成都 610059)



高架路二度噪声对周边建筑影响模拟研究

常 乐，刘 砚，李 钰

(成都理工大学, 四川成都 610059)

随着时代的发展与进步，城市道路越来越拥挤。相继而来高架路作为一种解决公众快速交通的道路而被设计与建造。大部分高架桥是在原有道路或道路交汇点上加建，在解决交通拥堵问题时，其对周边建筑也产生了一定的噪声污染。文章以成都市二环高架路万年场路段为研究对象，试图通过Cadna/A软件模拟的方式分析噪声类型，研究高架路的二度噪声污染特性及其对周边建筑的环境影响。

高架路； 噪声； 环境

高架桥是路的竖向扩展和延伸，是城市交通形式的扩张。由于高架路落后于城市规划而建设，这些高架桥大部分在原有道路或道路交汇点上加建，它对周边建筑产生很大的噪声污染，应当予以一定的关注与研究。这种噪声污染类型不同于普通地面道路的噪声污染。在研究方法上，Cadna/A软件是德国所研发的一款道路噪声预测软件，其噪声计算方法和我国声传播衰减的计算方法原则上是一致的，是我国现采用交通环境评估软件之一。本文通过Cadna/A软件模拟的方式研究其噪声类型。经过现场考察分析噪声污染状况及其社会影响，笔者选择以成都市二环高架路万年场路段为研究对象，研究其高架路修建带来的“二度噪声”污染特性和其对周边建筑的影响。

1 高架路二度噪声的产生与概念

高架路是为提升行车速度、避免人流与车流动线的交叉而建筑而在原有道路之上垂直构架新的二层道路[1]。高架路的建成使得原有街道空间改变，高架桥与原水平道路之间出现空间——城市负空间。这个空间割裂了城市街道完整性、减弱了沿街商业氛围、造成视线遮挡及产生废气污染和噪声污染[2]。从声学的视角来看，高架路新形成“负空间”，是桥上空间与和桥下空间的交集。由于空间上部限定、车速增快及大气污染程度较高等原因，在高架与道路之间形成一个以高架路自身界面为基准的新噪声场，导致周边建筑环境受到高架路桥下空间和桥上空间形成噪声场的混合干扰与影响。这种由高架路的建成及使用而引起，通过两个噪声场对周边建筑造成混合干扰的噪声可称之为高架路“二度噪声”。

2 高架路二度噪声的特性

成都市二环底层道路红线宽为60 m，双向8车道，底层限速60 km/h,高架限速80 km/h。根据GB 3096-2008《声环境质量标准》，4车道一级公路能适应将各种汽车折合成小客车的年平均日交通量15 000～30 000辆。在软件模拟时，建立200 m长的道路模型，底层道路类型为普通道路，车流量50 000 辆/天，限速60 km/h；高架路道路类型也为普通道路，车流量50 000 辆/天，限速80 km/h。分别模拟高架建成前后不同噪声场对距离高架10 m、30 m及50 m外的两栋楼的影响。这两栋楼分别为高24 m的6层多层和高100 m的25层高层。在评价时，以《声环境质量标准》中对城市主要道路噪声规定的第4类标准为评价准则执行，即昼间噪声不得大于70 dB(A)，夜间噪声不得大于55 dB(A)标准进行评价[3]。

2.1 高架路建成前后噪声场特性分析

模拟表明，当建筑物为不大于24 m的多层时：

(1)未建成高架时道路所形成的噪声场为：以地面道路为基点，在水平方向沿基点X轴正负各扩展10 m，竖直方向向Y轴正向扩展20 m的空间范围内产生7 dB的衰减区。如果理想的将道路噪声源视为线性声源，则出现以线性声源截面为原点、Y轴方向正向拓展20 m、X轴方向正、负向各拓展10 m的椭球形的噪声声场(表1)。成都市二环路周边建筑与二环距离大都于10～30 m之间，很少有超过50 m距离的建筑。模拟结果显示，随着建筑与道路之间距离的加大，由道路形成的噪声场逐渐趋于完整，当到达50 m时其形态清晰可见。

(2)通过对高架建成后的情况进行模拟，发现其声场基点上移至高架路截面处，从30 m处的模拟数据可以看出：整个声场基点在竖直方向抬高了10 m。这个数值和高架桥高度吻合，表明新声场的形成是以高架路路面声源点为基准，并在高架抬高10 m的范围内噪声衰减缓慢，由基点到路面衰减1 dB(表1)。此时桥下路面噪声场受到道路与建筑物之间的距离影响最大。随着距离的增大，路面声场受到邻近建筑物的噪声反射干扰越少，噪声场沿基点-X轴10 m区间的噪声衰减速率越快。建筑与高架距离为10 m时声场沿基点X轴衰减1 dB；距离为30 m时声场从基点-X轴衰减5 dB；距离为50 m时声场沿基点-X轴衰减8～9 dB。

(3)整体上来看，高架建成后的噪声场与高架未建成时地面道路噪声场噪声衰减方式类似：随着距离的增大，每10m区间内噪声衰减速率增大。高架建成后其噪声场以高架高度为原点，Y轴负向10 m、正向20 m；X轴方向正向、负向各10 m的范围内形成特殊噪声场。这个声场噪声污染最严重的是以地面道路为基准，沿路宽20 m高20 m的空间，其中桥下10 m的范围内噪声衰减最小，产生的污染最大。

表1 高架建成前后道路噪声场对比

注：图中声线表示等效声压级线，其标注的数字为该敏感点等效声压级，每个敏感点在水平轴X轴和垂直Y轴的间距都为10 m。

2.2 高架路建成前后高层建筑物噪声模拟评估分析

模拟结果表明，当高架邻近建筑为高层建筑时，高架路“二度噪声场”和邻近建筑为多层时声场类似。但高架路二度噪声对高层的影响更显著，这是由于高架路噪声场基点的抬高，使整个声场影响范围发生了竖向的变化。通过对距离道路10 m、30 m及50 m的建筑物噪声模拟评估，结果显示如表2。

表2 高架建成前后建筑物噪声评估

注：对高架邻近建筑为高层建筑的噪声评估时，其建筑高度为100 m，层高为4 m，楼板1.5 m处，距离外墙1 m处。图上每个圆圈之间的Y轴距离为4 m。圆圈中数据为该敏感点等效声压级。

(1)建筑物距离道路10 m时：高架建成前，道路噪声场对建筑的影响高度为40 m，其中距地面12 m范围内为主要噪声污染区，底层噪声可达到82 dB(A)，严重影响正常活动；高架建成后，高架路二度噪声对邻近建筑影响高度为60 m，竖向影响范围整体抬高20 m，其中距地面30 m的范围是噪声污染的严重区域，其范围噪声平均为83 dB(A)。

(2)对比道路与建筑的距离和道路噪声场的耦合性关系发现：在高架路建成前，道路噪声场对建筑物的竖向影响随着距离的增大而减小，且其对建筑物的竖向影响范围随着距离的增大而升高。当距离达到50 m时，其噪声场影响范围向上抬高5 m；高架建成后，当建筑与高架距离为30 m时，高架路二度噪声对建筑的影响最大，其道路噪声场对邻近建筑影响高度为100 m，竖向影响范围整体抬高20 m，其中距地面60 m的范围是噪声污染的严重区域，其距地面5 m～20 m的范围噪声可达到84 dB(A)。

(3)对比高架建成后二度噪声与建筑和道路距离的关系发现：高架路二度噪声对邻近建筑的影响与混合声场和与道路的距离这两个因子有关(图1)。当距离小于30 m时，声场因子为主要影响因子，高架路建成后随着距离的增大，高架路二度噪声对建筑的竖向影响范围先增高后减小；在当距离为30 m时，高架路二度噪声声场对建筑的影响范围达到最大；当距离大于30 m时，道路与建筑的距离为主要影响因子，此时高架二度噪声对建筑的竖直影响范围下降，噪声重污染区域开始逐渐抬高(表3)。

表3 高架路二度噪声对不同距离邻近建筑的竖向影响范围

图1 距离与高架路二度噪声最高影响范围折线图

3 小结

(1)高架路二度噪声声场可以看作是以高架路为基准点向下拓展10 m，向上拓展20 m，垂直于高架路各拓展10 m的椭球状声场。其声场整体可以分为两个声场的整合来研究：首先为高架桥与地面道路之间的声场，这部分声场是产生噪声污染最严重的区域；再者为高架上空的噪声场，这部分声场和只有地面道路时的声场类似。

(2)高架路二度噪声对邻近高层建筑比多层建筑噪声污染程度要大，实际建筑与高架的距离常在20～40 m，噪声主要对高层的临街面造成影响。

(3)高架路二度噪声对周边建筑物的影响受道路与建筑的距离和噪声场两个大的因子影响，当建筑与高架的距离达到30 m时噪声对建筑物的影响范围最大，其噪声污染范围可至整个高层建筑的表面，当距离超过30 m时，噪声污染面减少，竖直重点污染区域开始逐渐沿建筑立面抬升。

[1] 维基百科 https://zh.wikipedia.org/wiki/架空道路[OL].

[2] 杨蕊源.高架桥下空间的优化模式探索——基于对成都市二环路街道空间的调研分析[J].城市建设理论研,2014(14).

[3] GB 3096-2008 声环境质量标准[S].

[4] 盖磊,王亚平.快速高架复合道路近场交通噪声垂向分布[J].环境工程学报,2014,8(4)：1687-1691.

[5] 刘钊.城市快速路高架桥建设噪声影响分析[J].低碳世界,2015(9).

[6] 王兆光.郝秀明高架桥的噪声污染防治对策[J].建材发展导向,2014(3).

[7] 冯继勤,贾佳.浅谈公路环评项目中的噪声污染防治措施[J].新材料新装饰,2014(10).

常乐(1994～)，男，本科，研究方向为建筑设计及其理论。

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[定稿日期]2016-05-28