城市高架桥梁声屏障的选型及思考

姜 博

(合肥市规划设计研究院，安徽 合肥 230000)

1 引 言

城市人口的不断增加和汽车保有量的逐年提高，造成了交通的拥堵加剧，城市高架快速路以及互通立交的建设一定程度上缓解了交通压力，减少城区的上下班通勤时间，但是改造道路高架桥的实施对沿线既有的小区不可避免的产生了一定的噪声污染。目前在高架桥上安装声屏障是从源头减低噪声的主要手段，本文以二环阜阳路互通立交为例，采用环境噪声预测软件Cadna/A实景建模分不同类型声屏障组合方案对周边小区的影响，从安全适用、经济合理、养护方便分析最优解决方案。

2 项目概况

2.1 工程概况

近年来，随着合肥市城市规模的不断发展，造成目前合肥市中心城区交通相对集中，交通压力很大，难以满足城市发展需要，同时给市民的工作和生活带来诸多不便。为了缓解城市交通矛盾，尽快实施完善道路网结构，适应各区的交通整体需求，缓解中心城区及其各区域客货运交通压力，形成合理的交通网络系统，合肥市于2013年启动了“畅通二环工程”，合肥市二环路是合肥市一条重要的环线道路，是众多车辆进出合肥市区的必经之路。二环路全长约41.9 km，分别由东二环路(原郎溪路)、南二环路、西二环路和北二环路组成。以二环阜阳路互通立交为例，路口西南侧存在两栋敏感点小区，立交A匝道距离1楼最近为7 m，距离2楼最近为5 m。本文利用Cadna/A预测模型模拟立交及周围环境，对重要敏感点提出声屏障增补建议，为建设单位做好地铁高架沿线的噪声防护，以减少车辆噪声的影响提供科学参考，有利于改善沿线声环境质量，满足高架附近居民的合理环境诉求。

2.2 噪声标准

室外标准：根据《声环境质量标准》，该区域内小区位于城市中道路交通干线道路两侧区域，为4a类区，噪声标准为昼间不大于70 dB(A)，夜间不大于55 dB(A)。

室内标准：若采取降噪措施后，室外噪声仍达不到噪声标准，则需要采取隔声措施，满足居民起居生活的噪声标准，主要的隔音措施为加装隔声窗。根据《民用建筑隔声设计规范》，卧室内的噪声标准为昼间不高于45 dB(A)，夜间不高于37 dB(A)。

2.3 噪声标准

高架建设前对上述两个小区昼夜噪声进行了实测，结果如表1所示。检测结果表明，按照4a类的噪声标准，该区域白天和夜间现状噪声均有不同程度的超标，白天超标1～5 dB，夜间超标10～19 dB。白天超标量不大，但晚上超标明显。

表1 噪声实测结果

3 声环境分析

3.1 模型简介

本次预测采用生态环境部评估中心评估认可的环境噪声预测软件Cadna/A。影响交通噪声大小的因素主要包括交通量的参数(车流量、车速、车型等)，有关道路自身的参数(形式、高度、路宽等)，此外是路线两侧建筑物分布和地形因素等。本次预测根据设计方案模拟道路形式、平面布局、高架/匝道高度等，根据地形测绘图模拟周边建筑物分布，二环、相交路高架。

(1)本工程设计行车速度：快速路主线：60 km/h；地面道路：50 km/h；立交匝道：30 km/h；

(2)预测时段：本次预测选择运营近期为2029年，运营中期为2036年，运营远期为2046年。

(3)交通量：本工程车流量和车型比均来自调查及预测资料，主线、C、D匝道采用观测交通量(目前C、D匝道已放行，其他匝道正在建设中)，其余采用预测交通量。

表2 交通量参数表

3.2 噪声预测分析

随着多年的发展，声屏障已经有各种各样的形式，在提升降噪效果的同时，更加注重外形的轻盈美观，可是说是声学、美学综合体。目前城市高架桥常用的声屏障形式主要有直立式声屏障和封闭声屏障两大类。直立式因其构造简单、经济适用在全国得到了广泛应用，直立式又可细分为直立组合式和直立吸音式。组合式主要是由透明的隔声亚克力板让声波得以反射，填充玻璃棉材质的吸音屏消除噪声，优点主要是视野通透，但是降噪量较差。吸音式镀锌板声屏障屏体面板通过机械穿孔做成百叶孔，屏体内部填充璃纤维棉或其他吸音材料，声波通过面板空隙进入到屏体内部，并被内部材料多次反射、折射后吸收，降噪效果相较于组合式稍好，但通透性较差。

封闭是声屏障分为全封闭声屏障和半封闭声屏障，降噪效果好，但造价高。若桥梁两侧距离房屋较近，全封闭屏能能从内部消化噪声，无疑为较好的解决方案。若桥梁单侧距离房屋较近，另一侧较远时，则可采用半封闭屏，远离小区的一侧镂空设计，在降噪效果不降低的同时，增强的屏障内的通风和消防性能，尤其是单车道的匝道，半封闭在消防方面的优势就表现的更加明显。本项目由于主线和部分匝道已建成通车，故对距离房屋比较近A、B匝道从3 m直立组合式、3.8 m直立吸音屏，半封闭和全封闭四种声屏障进行分析，寻求最优方案。

从分析结果可知，

(1)无论何种声屏障方案，夜间室外均不达标，均超标1～11 dB；白天部分达标，部分超标在2 dB以内。1～3层的噪声白天均超标明显，高架上设置声屏障对沿街底层无作用，这是由于低楼层主要受地面交通噪声影响。

(2)对于1号楼，四种方案的昼间模拟样本达标率分别为46%、54%、78%、78%，可以看出随着声屏障高度的增加，达标率逐渐提高，全封闭和半封闭效果差别不大。

(3)匝道3 m直立式对综合噪声降低量为0.5 dB以内，3.8 m吸音屏对综合噪声降低量为0.2～1.8 dB，半封闭声屏障对综合噪声降低量为0.2～3.3 dB，全封闭声屏障对综合噪声降低量为0.2～3.5 dB，综合降噪效果不明显，主要是因为噪声污染源主要来自高架主线和地面货车，匝道设置封闭声屏障对综合噪声减小幅度有限。

(4)匝道采用四种方案均不能使敏感点噪声室外完全达标，若满足室内达标，需加装隔声窗，隔声量不小于30 dB。

4 启示与建议

城市高架的噪声污染防治是今后道路快速化改造过程中遇到既普遍又难以处理的问题之一，直立式声屏障是采用最多的方式，但是降噪效果差，难以满足距离较近高架附近居民的合理环境诉求。封闭声屏障降噪效果好，但是实施成本高，且对桥梁承载力的提出了更高要求。对于互通立交，仅对距离较近的匝道实施封闭声屏障，对综合噪声降噪有限。建议在以后的城市高架建设中注意以下问题。

(1)科学合理的制定降噪目标。由于城市化进程发展过快，很多道路两侧的居民楼退让不够，在现有地面道路的情况下噪声已经超标，那么快速化改造高架桥梁的建设时的措施噪声治理目标是必须满足噪声标准，还是不劣于现状噪声是一个值得思考的问题。

(2)应以安全性为前提。桥梁结构两侧无论是加载直立式还是封闭式声屏障，均增大了桥梁的荷载，尤其是风荷载和雪荷载，必须保证桥梁的承载力和抗倾覆性能，确保结构安全。对于一些老的桥梁，不具备安装声屏障的条件，应从其他角度需求突破。单车道匝道桥如果安装全封闭声屏障，在突遇内部车辆自燃等灾难时，对消防提出了不小的挑战，所以为满足消防安全，建议单车道匝道尽量不设置封闭声屏障，若需设置，应采用半封闭声屏障，设置足够的消防设施。

(3)考虑经济美观、管养方便等条件。声屏障的设置增加了桥上行车的压抑感，景观效果差，如何做到在降噪的同时增强桥梁景观性是未来声屏障产品需要考虑的方面，声屏障的组成构件过多，大规模的声屏障增加了城市管养部门的压力，尤其是全封闭声屏障在遭遇雪灾、台风等自然灾害时容易引发次生灾害，声屏障的选型应考虑管养维修方便。

(4)寻找新的降噪措施。声屏障降噪效果有限且造价高，如何从源头降低噪声才是最有效的手段，如研究桥面降噪沥青路面，研究低振动伸缩缝等。也可采取禁鸣、分时段限速等措施降噪噪声的来源。