市区高架道路沿线既有住宅降噪改造研究

2018-10-08XIENi黄一如HUANGYiru

住宅科技 2018年9期

■ 谢薿 XIE Ni 黄一如 HUANG Yiru

0 引言

随着现代城市规模的逐渐扩大，城市路网密度增加并趋向于立体化，高架道路穿越城市居民住宅区成为一种常见现象。各种机动车辆行驶过程中会不可避免地产生交通噪声，对高架道路沿线房屋居民的生活舒适性有较大影响。随着国家大力推进建设宜居城市，营造健康住宅，高架道路沿线既有住宅的降噪处理和改造需要得到重视。

上海中心城区已有和规划在建的高架及快速路大约200km，上海中心城区约70%的交通量集中在长度仅占20%比例的主干道和快速路上[1]，2016年，上海昼间道路交通噪声监测结果显示，56.7%的道路超标[2]，机场、火车站周围以及内环、中环、外环等高架路段受到交通噪声的影响较大。根据相关研究和调查[3]，内环高架两侧环境噪声平均值约为75～77dB(A)，《声环境质量标准》（GB3096—2008）规定的4a类声环境功能区，昼间≤70dB(A)，夜间≤55dB(A)。轨道交通2号线和3号线的噪声测试结果表明[4]，当列车以60~80km/h的速度行驶在高架线路上时，其噪声连续等效声级可达85～90dB(A)（单列车通过），同时还得出高架线路箱梁下的噪声峰值为80～85dB(A)，高架线路的噪声峰值一般超标量为10～15dB(A)。

现阶段，我国对城市交通噪声的防治大多侧重于噪声源的控制。但实际应用中，由于受经济成本和技术发展等方面的限制，仅靠降低室外噪声的排量很难使住宅室内噪声符合规范要求，无法保证居民居住舒适性的要求，此时对受影响的目标房屋采取一些被动防护措施，如隔声门窗等，也是一种很有效的方法。因此，如何科学地评估高架道路交通噪声对沿线既有住宅的影响，针对受影响建筑的具体情况提出相应的污染防治和处理对策，不仅是城市轨道交通领域和环境声学领域需要解决的问题[5]，也是建筑学需要关注的课题。本文以上海市中心受交通噪声影响的高架道路沿线居民住宅为研究对象，分析高架道路交通噪声的特点及对沿线既有住宅的影响。选取受交通噪声影响严重的南北高架沿线某一建筑为案例工程，通过软件模拟和实地测试的方法，对其进行了交通噪声分析和降噪处理，并给出了高架道路沿线既有住宅降噪改造建议。研究可为城市高架道路沿线建筑的隔声降噪处理等提供参考。

1 上海市高架道路交通噪声特点及其沿线住宅分析

1.1 高架道路沿线住宅特点

受气候条件的影响，为满足采光和通风的要求，上海市住宅楼整体呈现为南低北高的趋势，在住宅平面布局中，常以南向优先安排卧室和起居室，且多采用大面积开窗。高架沿线住宅类型丰富，目前受交通噪声影响较为严重的既有住宅建筑类型主要为多层单元式、高层塔式住宅和高层单元式。

本文从上海市南北向高架和东西向高架各选择了一段具有代表性的路段，南北向选取南北高架，东西向选取中山北路内环高架路，其中包括高架路和轻轨线共同经过的复合交通道路。选取距离高架中心线100m范围内离主干道最近的一个住区作为调研对象。统计了住区住宅单元的形式，包括住宅楼层数、平面布局形式等基本情况，结果如图1和图2所示。图1为南北向区域的情况统计，被调研对象合计23个住区，住宅以多层垂直独立式居多，有13个小区，约占总数的56%。其余10个小区为高层住宅，约占43%，其中塔楼和垂直板式楼各占50%。图2为东西向区域的情况统计，被调研对象合计23个住区，其中有8个小区是受高架道路和轻轨共同影响的住区。由图2可知，东西向区域住宅以多层独立式和高层塔楼居多，多层独立式有7个小区，约占30%，高层有16个小区，约占70%。

根据调研统计，两个区域的住宅受噪声影响的房屋以高层居多，南北向区域内约有50%的高层住宅，东西向区域内有约56%为高层住宅，其中塔式占70%。研究选取该区域内受高架道路复合交通噪声影响的某一典型高层塔式住宅楼作为研究对象深入分析。

1.2 高架道路交通噪声特点

在高架道路两侧，噪声级随时间的变化而变化，噪声的传播与道路的情况、交通量的大小有密切关系。高架道路交通噪声能量主要集中在低频，而地铁交通噪声的能量以中高频为主，属宽频带噪声。由高架道路、轻轨等组成的高架道路复合道路交通噪声对低楼层的影响基本呈现线声源特征，对高层居民的影响有时更为严重。以南北高架实验的数据为例，共和新路路段两侧住宅受到地面交通、高架交通及轨道交通1号线的多重噪声源影响，图3所示为共和新路共康路地铁站附近街道剖面图。此外，由于道路两侧建筑物的影响，噪声垂直分布特征复杂，图4为通过软件模拟高架道路复合交通噪声在住宅边界面发生的衍射情况。

在对高架沿线两个住宅的调研中发现，高架道路两侧，在敏感区域，如医院、住区等附近，都设置了声屏障。在早期高架隔声屏障设计及噪声指标检测时，已经将这些情况考虑在内。如图5所示，高架道路隔声屏障的设计，对于6层及以下的住房，噪声已经被隔声屏障所阻隔，所以受噪声影响较为严重的是6层以上的住户。

图1 南北向住宅平面布局分类

图2 东西向住宅平面布局分类

图3 共康路段街道剖面图

2 既有住宅降噪改造措施分析

图4 声音在住宅边界发生的衍射图

图5 高架道路声屏障设计图

根据交通噪声的传播特点，对噪声的控制主要分为声源控制、传声途径控制及敏感建筑物防护三方面。声源控制通过对路面、车辆、轨道等的技术改善及相关法律措施来控制，传声途径控制是在传播途径中加入声屏障等阻隔来减缓噪声的影响。对既有住宅最直接有效的措施，是通过敏感建筑物防护的方式，从建筑墙体、门窗、阳台三个主要受声点进行改造[6]。结合高架道路周边住宅特点，提出以下几点措施。

2.1 建筑关键构件及室内改造

采用实木门替代中空木板门，隔声量会增加5dB左右；将单层玻璃改为夹层玻璃，或是双层玻璃，其中17（lam）/12/10（laminated夹层玻璃，17mm厚夹层玻璃、12mm厚空气层和10mm厚玻璃）的夹层玻璃厚度薄且效果最佳，针对复合交通噪声中的地铁噪声比较有用[7]。在条件允许的情况下，还可采用自然通风隔声窗；地面材质的隔声效果不同：地毯（30dB）＞实木地板（20dB）＞地砖、花岗岩（5dB），在室内装修时，采用软质的材料利于隔声，可采用实木地板或铺设地毯。

2.2 外墙面改造

增加墙体厚度和采用面密度大的新型材料，对噪声的控制比较有效。但墙体改造对住宅原有结构影响大，在既有住宅改造中可行性不高，因此通常对外墙面进行改造。通过对外墙涂抹多孔、颗粒涂料，或者采用立面绿化的形式，虽然实际隔声效果不大，但可从视觉上降低噪声的影响。除此之外，在不影响日照的情况下，可在原有立面外侧加一层有吸声材质的立面，或采用穿孔金属板等。

2.3 阳台改造

阳台改造主要是针对非封闭式阳台。针对多层住宅，有研究表明[8]：阳台顶部天花板的倾斜角度和降噪成正比。将天花板改成15°倾角且表面带吸声材质，一般可降低4～8dB的噪声。高层住宅不建议对阳台顶部天花板进行倾斜改造，但也可在表面增加吸声材料。在栏板上加一层吸声材质也可降低噪声。

2.4 整体环境治理

为营造一个好的小区声环境，不仅要在建筑受声面提出噪声的阻隔措施，还应该注重住区内环境的营造。从外部到内部可采用：外部高架绿化，沿街种植高大灌木；小区内部采取乔灌混植，选择常青或落叶期短的植物绿化等方式，对小区景观进行改造。利用视觉设计，降低噪声对环境的影响。

3 既有住宅降噪隔声改造案例

3.1 案例概况

本文研究的案例位于上海市南北高架旁。南北高架贯穿整个城市，是上海南北向的交通大动脉。其中，在汶水东路以北为高架公路和轨道交通的混合体，地面三层为南北高架路，地面二层为轨道交通1号线北延伸段，地面为交通辅道。南北高架路双向6车道，宽约20m；地面路幅最宽处约为50m，双向8车道。调研的住区附近高架设有上下闸口，南北向车道均由3车道变为4车道。

图6 小区基地平面图

案例小区建于2003年，总建筑面积为1.8万m2，总户数为224户。该小区不设地下停车，四个出入口中有三个是人车混行，小区北面出入口附近有学校，车流比较多。高架道路及小区的布置平面如图6所示。小区居民反映，南北高架夜间的车流量大，一直受到交通噪声的困扰，影响其生活的舒适性和睡眠质量，其中高架沿线的公寓受影响尤其严重。经现场调研发现，由于楼房的空间布局，该楼房型两间卧室都朝南，即朝向高架方向，所以受高架交通噪声的影响较严重。

该公寓共20层，层高为2.65m，建筑总高度约为50m。建筑每层有12户居民，朝向西南侧的有3户居民，朝向南的有6户居民，剩下3户是朝向东南。从房间的布局形式来看，卧室都是朝南布置，厨房、餐厅和通道布置在北侧，整体平面布置如图7所示，图左为卧室的分布区，图右为厨房卫生间分布区。

根据实地测绘，此处高架的高度约为20m，住宅距离高架道路中心线约32m。本文选取该楼受噪声影响反映最为强烈的一户居民住户作为研究案例，对其进行噪声模拟测算和实地噪声测量。所研究的居民住户布置及噪声测点位置如图8所示。

3.2 声环境模拟

使用cadna/A软件模拟该小区的声环境情况。模拟分析中，首先要对高架和地面南北向交通以及轻轨线的交通流量进行统计分析。由于该路段的交通流量比较复杂，本文采用现场视频数据采集，以及网络获取沿小区主要道路交通拥堵情况，分析得出交通流量。选取测试路段两侧视野开阔的地点，进行30min的现场视频采集，时间选定在15:00～16:00的交通高峰时段，统计高架南向、北向，地面南向、北向的车辆数目（表1）。

将数据导入到cadna/A软件中，得出公寓楼白昼声压级分布结果（图9）。可以看出，建筑朝南的房间受噪声影响最为严重，由于裙房起到隔声屏障的作用，朝西南方向的三户噪声值反而相对低，噪声值最低的是朝东南的三户住宅，仅为38.8dB。

3.3 交通噪声测量及分析

噪声测量仪器主要采用爱华AWA6228型多功能声级计，分别测量室内和室外的噪声数据。考虑到环境的因素和仪器的安装难度，将双层隔声窗的隔声性能测试地点选在西侧卧室。测量仪器布置安装如图10、11所示。测试时将两个声级计，一个通过杆件，在1m处安置探测器；另外一个通过三脚架固定，距地面1.2m、外窗2m、墙面1m处安装仪器。噪声测量分为两次测试：第一测试是在隔声门窗改造完成之后，室内未装修之前，主要检测隔声窗的效果；第二次测试是在室内装修完工之后，检测室内声环境的变化。

3.3.1 装修改造前测量及分析

图7 公寓楼层平面图

图8 调研住户位置及测点位置图

表1 南北高架及共和新路路面交通流量统计表

对西侧房间室内外进行声压级测量及频谱分析，得到的不同频率等效计权声压级如图12所示。对装修前室内外的测量结果进行倍频程频率分析，结果统计见表2。从表2中可知，在安装隔声窗之后，平均等效声压级LeqT降低了23.9dB(A)。对比室内外不同声压级的百分比，由于测量的是外部交通噪声，为非稳定声源，频率波动随时间起伏较大，低频部分波动较大，从图13中可以看出，该隔声窗对中高频噪声有明显的阻隔作用。

结合前文软件模拟的结果，对比装修改造前室外噪声的实际测量值，即对比表2与图9中显示的分贝值，监测点所得到的平均声压级LeqT数值为73.9dB，与软件模拟值74.1dB，相差不到1dB。模拟结果和仪器测量结果基本一致。

3.3.2 降噪改造措施

图9 公寓昼夜声压级分布图

图10 室内仪器布置图

图11 室外仪器布置图

图12 倍频程频谱分析图（装修前室内外测量）

图13 倍频程频谱分析图（装修前后室内测量）

既有住宅进行隔声改造，要避免对建筑主体结构造成损害，所以，需要在不影响居民正常使用的前提下采用简单且方便的方式。通过对实际情况分析和前文经验总结，根据该房间的情况，主要采取门窗更换和室内装修改造的方式。采用隔声效果更好的钢制隔声门窗代替实木门；窗户采用隔声性能等级较高的双层消声通风隔声窗，开窗形式为外平开/内推拉，玻璃形式为外夹层内单片10.76（4+0.76+6）+空腔+8、双层窗间距100mm；室内装修采用实木地板代替之前的瓷砖地面。

3.3.3 装修改造后测量及分析

第二次测试在房间已经完全装修好的情况下进行。从图13的频谱分析结果可知，噪声降低部分主要集中在中高频段，隔声窗对该频段作用较大。从表3的测试结果可知，室内平均等效声压级LeqT从50dB(A)降低为41dB(A)，降低了 9dB(A)。

房屋进行门窗改造和装修之后，卧室噪声值都有所减弱，但在装修之前并未达到标准。分析原因，一方面，是因为在第一阶段的声音测量中，墙体部分施工还未完工，存在缝隙；另一方面，室内的软装及家具的布置，对声音有吸收的能力。但通过改造，卧室声压级已达到了《民用建筑隔声设计规范》的要求：卧室、书房昼间允许噪声级≤45dB(A)。

4 结语

交通噪声对城市居民生活的影响正随着人民生活需求的不断提高而愈受关注。上海作为国际化大都市，随着市区高架道路的不断建设，快速干道出现车辆多、速度快、噪声分贝值高、影响范围大的现象，沿线住宅的噪声控制问题必须得到重视和处理。高架道路沿线的噪声形式复杂，受影响的既有住宅数量大。本文通过对上海市中心城区高架两侧住区特点的调研，发现东西向和南北向区域都以高层住宅为主，其中东西向区域的塔式住宅占高层住宅的70%。对高架道路噪声的分析显示，六层以上的住宅受交通噪声影响较大。文中以上海市区高架道路沿线的实际房屋为案例，采用软件模拟和实地噪声测量的方法，对改造前后的室内外噪声进行测量对比，试验结果表明，采用隔声门窗更换及室内装修，噪声得到了有效控制，房间室内噪声已达标，中高频段部分噪声控制效果尤其明显。