全影型声屏障中二次环境影响问题解决方案

丁 汀， 何金平， 吕 璇， 刘俊宇

(1. 上海船舶运输科学研究所， 上海 200135； 2. 中海环境科技(上海)股份有限公司， 上海 200135)

0 引 言

安装声屏障是城市交通主干线噪声治理工作中常用的一种降噪措施，对于距离道路较近、外形高大的敏感点而言，普通声屏障的降噪效果往往并不理想。噪声源发出的声波遇到声屏障之后会沿着3条路径(见图1a)传播，即：越过声屏障顶端到达受声点；穿透声屏障到达受声点；从声屏障壁面上反射回来。单侧声屏障不能使声影区和绕射区的声波显著衰减(见图1b)，若采用普通的敞开式声屏障，由于其只能使高大建筑物的部分结构处于声影区，不能整体达到显著降低交通噪声的效果(见图1c)。采用全影型声屏障是解决这类问题的一种有效方式。全影型声屏障能使敏感点大部分置于声影区内，能取得20 dB的降噪效果，这已在工程实践中得到证明。

随着全影型声屏障的大量应用，声屏障的声学功能得到了很大程度的发展和完善，国内外研究人员针对其类型、结构形式和材料等开展了很多研究。全影型声屏障在降低交通噪声的同时，会带来一些环境问题，如景观不协调、光污染和屏障内小气候等。因此，在设计和施工阶段，除了考虑使声屏障满足降噪要求以外，还应考虑声屏障可能带来的环境问题，尽量避免或减少声屏障引起的二次污染。

c) 声波的反射

本文以某城市高架公路快速化改建项目为例，从景观性和光污染等方面介绍全影型声屏障的设计和施工经验,为后续类似全影型声屏障项目的开展提供参考。

1 项目概况

该公路快速化改建项目的主体采用主线双向6车道高架公路和地面辅路的形式。项目周边居民小区密集，与住宅的最近距离仅42 m，对隔声降噪的要求很高。为保证公路沿线居民免受噪声的干扰，根据环评要求，在部分路段设置主线全影型声屏障。同时，该项目周边有重要商务区，因此在实施全影型声屏障时，需充分考虑其外观与周边建筑风格的融合度。

2 声屏障设计与施工考虑的环境影响因素

全影型声屏障除了具有降低噪声的作用以外，其本身也是一个大型建筑物。该公路快速化改建项目位于城区主干道，地理位置特殊，周边商务楼宇较多，对声屏障外观造型的要求比较高。通过现场勘察和走访沿线居民发现，对于声屏障隔声材料的使用，在满足道路采光要求的同时，需避免产生眩光扰民。结合以往的施工经验，在解决相对封闭的道路内部小气候问题时，必须考虑国家建筑规范的消防要求，同时要考虑改善声屏障内人员的驾/乘车体验。因此，应在设计和施工阶段综合考虑整体景观、采光与炫光和道路内部小气候等因素，提前采取应对措施。

2.1 景观因素

对于全影型声屏障，除了保证其声学降噪的基本功能以外，还应采取有效措施减缓声屏障内车辆驾驶员的压抑、紧张和疲劳等不适感，减少对周边居民的影响，提升与周围环境的协调性，特别需注重与高架整体工程和城市景观的结合。

2.2 采光性与避免眩光

对于全影型声屏障，除了声学功能以外，还需考虑其采光性能，有效采光面积不得小于声屏障建筑投影面积的10%，白天无需通过灯光照明，可节约照明成本，同时增强声屏障的通透性。此外，在使用采光板时，应注意在白天强光照射下，采光板定向反射会形成眩光，给车辆驾驶员和周围居民带来不适感。

2.3 全影型声屏障范围内的小气候影响

对于全影型声屏障，由于其内部区域与外界环境相对隔离，空气流通不畅，且汽车排放的尾气和道路扬尘较多，需采取一定的措施保证声屏障内部区域空气与外界的流通性。

3 针对二次环境影响的声屏障设计和施工方案

在综合考虑多种不利环境影响因素之后，提出以下措施：

1) 在景观设计上，通过内部结构创新和颜色搭配，以及在外部加装格栅装饰，提升声屏障与周围环境的协调性；

2) 在透明隔声材料上，选用单面磨砂PC板解决采光与炫光问题；

3) 通过设置排烟带和雨水导流板改善声屏障内部小气候和人员的驾/乘车体验。

3.1 景观设计

3.1.1 降低声屏障对车辆驾驶员视觉的影响

从内侧行车视角来看，在立面建筑造型上，将每榀钢架的间距由传统的2.0 m或2.5 m扩大到4.0 m；同时，在主钢架钢梁处设置整排椭圆形造型孔，以营造轻盈、通透的视觉感受。门式钢架中柱采用非传统构造的V字斜撑造型，中柱本身采用圆柱形式，与屏体内的“弧形”和“椭圆孔”等设计元素相互协调。该设计不仅打破了原有大体量钢架大面积的纵横排列节奏，而且使其本身成为了屏体内的一道景观。

在声屏障颜色搭配上，声屏障金属屏体内表面的色彩采用与环境相协调的自然色(RAL6019青绿色)，在屏体表面采用凹凸压筋工艺，避免声屏障出现呆滞感，改善车辆驾驶员的视觉感受，降低其疲劳感，提升其驾车体验。

3.1.2 提升与周围环境的协调性

在设计阶段，考虑到周边商务区简洁现代的建筑外装饰风格，以及多玻璃和线条规律的特点，从整体环境的协调性出发，提出与周围环境相融合的设计理念，使声屏障与周围环境在秩序和风格等方面相协调，既能满足功能要求，又充分展示高架路段的风貌。因此，在全影型声屏障外装饰方面采用RAL9003灰色亚光金属铝合金格栅，勾勒出对称的椭圆图案，与周边建筑装饰风格相互呼应。

在实施阶段，由于现场的预埋件设置和钢结构安装都存在一定的误差，铝合金装饰的线型的流畅度会受影响。为尽可能地保证声屏障整体线型流畅，在安装钢结构之前，对所有的预埋件进行三维测量，获取其三维坐标数据，采用这些数据对预埋件进行统计和分类，同时对柱脚进行分类处理；在工厂加工时，对每榀钢架进行单独设计、单独加工、单独编号，按顺序送至现场安装。同时，为保证声屏障整体外观平顺，在安装时从中间向两侧对称连续安装，不跳跃安装。图2为声屏障内部实景图。在保证铝合金装饰线型方面，在制作主体钢结构时，预留固定支座，单体制作连接钢板，待主体钢结构安装调整完成并经检验合格之后，对连接钢板和预留支座进行连接固定。连接钢板采用可调节式设计，铝合金连接件经过测量定位之后与连接钢板一起安装；铝合金格栅与主钢结构通过在主钢结构上预留连接件，采用螺栓连接，从周边角度看，螺栓均为隐藏式节点。图3为铝合金格栅装饰实景图。在充分保证安全可靠的前提下，该设计不仅造型美观，而且结构轻巧可拆卸，更换、维修方便。

图2 声屏障内部实景图

3.2 采光与减少光反射污染的平衡处理

在该项目中，为使声屏障整体具有通透轻盈的造型，其顶部采用通透设计，透明材料采用PC透明板，有效通透面积约为75%。晴天时声屏障内部的采光性能良好，阴雨天时声屏障内部的采光性能同样能满足正常行车需求，因此白天声屏障内一般无需人工照明，能减少能源消耗。

该项目所用声屏障的弯弧段和顶部大面积采用PC透明板，白天在强光照射下可能会发生定向反光，造成炫光，因此在选择PC透明板时需兼顾通透性和减少反光的要求。该项目中的PC透明板采用中度磨砂板，透光度为81%，不仅能有效降低其给居民区带来的反射光污染，而且能保证车道上光线的透射率，使反射光与透射光达到相对平衡。

3.3 改善屏障内气体流通和排烟设计

全影型声屏障性能研究关注内部热环境和排烟效果。对于无开口的全封闭式声屏障，当其长度超过100 m时，会有明显的温度超标现象；声屏障顶部开口之后，其内部温度能得到明显改善；随着开口宽度的增加，声屏障内的温度逐渐下降，当开口超过2 m之后，温度下降的幅度不明显。对于顶部无开口的全封闭式声屏障，高温烟气的厚度明显增加。考虑该项目周边环境的敏感程度等因素，以及声屏障内的温度和排烟要求，在全封闭式声屏障的顶部设置宽度为1.2 m的通长排烟带；同时，设置顶部PC透明板的防火等级为B1级，发生火灾时易熔断，从而有利于排烟。

通过设计排烟带，不仅能满足消防排烟要求，保证空气流通，改善声屏障内的热环境，而且能减少车辆尾气和扬尘在声屏障内的堆积。

3.4 雨水导流

该项目安装的全影型声屏障长度为290 m，覆盖面积约为7 000 m，雨水较多时会使雨水汇集至高架下方行车道路和交叉路口，对下方道路的正常通行造成一定的影响。目前，大部分全影型声屏障项目都无完善的排水系统设计，有的全封闭式声屏障项目通过在立面段设置雨水天沟集中收集雨水，通过雨水落水管排水，同样存在与整体景观不协调的问题，且增加雨水落水管之后，易产生掉落的风险。

该项目在声屏障侧面屏体下方增加雨水导流板，雨天时承接顶部PC透明板汇聚的水流并沿防撞墙将其引入高架道路内侧，汇入集水井之后，通过高架排水系统排至地面，避免雨水倾泻，影响高架下方车辆的正常行驶。安装雨水导流板能避免在声屏障立面上设置雨水落水管，保证声屏障立面的景观效果。

4 结 语

近年来，随着城市快速路的不断发展，全影型声屏障已成为道路降噪工程领域中的研究热点，但在声屏障的设计与施工中，在考虑降噪效果的同时，还要考虑声屏障带来的二次环境影响问题。本文以某高架项目为例，针对其全封闭式声屏障易产生二次污染的问题，在综合考虑声学功能、施工工艺、工程所在区域的整体环境、声屏障内部环境、排烟和通透性要求及光污染的同时，从驾乘者和周边居民的角度进行声屏障设计，在施工阶段采用精准定位和二次深化设计等手段保证声屏障的线型满足要求，避免产生二次环境影响问题，取得了很好的社会效益，整体效果得到了各方的认可。