福泉高速公路（沿海科技路区段）新型声屏障景观效果及降噪性能评价

■王鸿清

（福建省福泉高速公路有限公司，福州 350007）

高速公路在给人们交通出行带来巨大便利的同时，也因其具有车流量大、车辆行驶速度快等固有特点，可能会对邻近区域产生较强的交通噪声污染。 据不完全统计，2021 年全国生态环境信访投诉举报管理平台共接到公众举报45 万余件， 其中噪声扰民问题占全部举报的45.0%，居各环境污染要素的第2 位。而在我国道路交通环境的投诉中，85%以上与交通噪声有关。 这表明交通噪声污染已逐渐成为环境污染领域集中投诉的热点和焦点。

声屏障作为一种减轻噪声污染的道路交通设施，在国内外有着广泛的应用。 据统计，福建全省高速公路现有与在建声屏障的总存量即将超过420 km，且随着全省通车里程和运营年限的增长，声屏障总存量还将进一步提高。然而，随着年限增长，声屏障的破损、锈蚀等问题日益凸显，对高速公路影响美观，隔声降噪效果减弱。声屏障提升改造工作迫在眉睫，推进新型声屏障在全省的应用，加快福建省高速公路声屏障产业化工作，对于保障居民正常生活和工作的声环境质量、促进全省经济社会高质量发展具有重要意义。因此，本文结合福泉高速公路（沿海科技路区段）实际情况，对声屏障的景观效果进行优化设计，并对3 种声屏障（常规玻璃棉声屏障、新型玻璃棉声屏障及新型泡沫铝声屏障）的实际降噪效果进行现场测试并评价。

1 项目概况

根据《高速公路声屏障产业化推进专题会议纪要》（〔2022〕22 号）的会议精神，福建省高速公路集团有限公司以福泉高速公路 （沿海科技路区段）为试点，结合推广新材料、新工艺的理念，将新型声屏障应用在声屏障改造示范工程中，共完成声屏障提升改造2 260 m。其中，在新材料试验段落设置了新型泡沫铝声屏障[1]。

1.1 改造前现场情况

前期现场调研发现，既有声屏障结构形式主要为直立式，高度为3.0 m，立柱间距为2.0 m 或2.5 m，声屏障基础由地梁和独立基础组成，地梁宽度为25 cm，独立基础的直径为70 cm，如图1 所示。声屏障组成形式主要分为3 种类型：（1）声屏障由3 块彩钢夹芯隔声板组成，顶部未安装顶盖板；（2）声屏障由2 块彩钢夹芯隔声板和1 块铝合金吸声板组成，吸声板顶部设置全覆盖的声屏障顶盖板，顶盖板固定在立柱上；（3）声屏障由2 块彩钢夹芯隔声板和1 块铝合金吸声板组成， 吸声板顶部设置U 型扣板，未固定在立柱上。

图1 既有声屏障形式

1.2 新型声屏障技术参数

新型声屏障采用直弧式的结构形式，如图2 所示。 路基段声屏障高3.0 m，由3 块屏体组成，底部基础为混凝土结构；桥梁段声屏障高2.0 m，由2 块屏体组成，底部与桥梁护栏螺栓连接。 在有景观要求的近城郊路段，声屏障中间屏体采用透视隔声板。新型玻璃棉声屏障采用标准屏体单元板，主要尺寸为：高1.0 m，长2.0 m，厚0.1 m，达到便于施工的目的。 新型玻璃棉声屏障的屏体仍以玻璃棉为主要吸声材料，研究表明[2]，玻璃棉声屏障的降噪值在2.55～9.95 dB（A）左右，平均降噪值约为6.91 dB（A）。

图2 新型声屏障一般构造图

新型泡沫铝声屏障使用泡沫铝来替代常规玻璃棉作为吸声板填充材料。 泡沫铝是在纯铝或铝合金中加入添加剂后，经过发泡工艺制作而成，同时兼有金属和气泡特征，有利于在应用过程中更好地发挥隔音降噪、吸收辐射的能力。 泡沫铝属于新型的多孔性吸声材料，具有大量凹凸结构和小腔室结构，既通过表面漫反射作用吸声，又通过微孔结构耗散声能，还可利用亥姆霍兹共振吸声器原理，配合空腔结构，极大地提高吸声效果。 当声波通过泡沫铝时，能量会在多孔结构中发生多次反射、散射和吸收，从而减少噪音的传播和反射。 研究表明[3-4]，泡沫铝的吸声系数较高，如图3 所示。

由图3 可见，在声波频率达到800～4 000 Hz 时，泡沫铝的隔声系数能够达到0.9 以上； 声波频率在125～4 000 Hz 时，通孔泡沫铝的吸声系数最大可达0.8，其倍频程平均吸声系数超过0.4，理论上可以有效提高声屏障的隔音降噪性能。

1.3 声屏障改造实施方案

结合改造前现场情况和新型声屏障技术参数特点，明确了沿海科技路声屏障改造的具体方案为：拆除现有声屏障板和立柱，利用现有地梁，采用钢板将立柱固定在地梁上，每10.0 m 利用一处地脚螺栓；上部安装3.0 m 高的新型声屏障，新型声屏障由1.0 m 铝合金百叶窗吸声板和2.0 m 彩钢夹芯隔声板组成，顶部1.0 m 采用直弧式结构，弧形部分半径为1.8 m；新型声屏障上部采用插板式结构，以H 型钢立柱作为声屏障支撑构件，H 型钢立柱间插入单元板，立柱间距2.0 m；未利用的地脚螺栓和声屏障底部缝隙，采用素混凝土补平。

2 新型声屏障景观效果

福泉高速公路的路侧声屏障普遍已经使用超过10 年，声屏障破损、锈蚀等问题日益凸显，严重影响高速公路美观。因此，本文对声屏障的景观效果进行优化设计，重点结合周边环境和“一带三题”的主题布局，试点项目主要设置于高速出入口附近或靠近服务区周边地带，涉及的路段长度合计1 292 m，喷涂的面积合计3 876 m2，效果如图4 所示。

图4 声屏障彩绘喷涂效果

声屏障彩绘喷涂外观靓丽、视觉优美、特色鲜明，并有多种样式和造型可供选择与组合，使声屏障成为高速公路上的亮丽风景线。 同时，通过声屏障彩绘，以节点式主题表达了科技带动乡村振兴，提升了路域形象，能够起到激发沿线路域活力、带周边经济产业发展、促进福建特色文化建设的作用。

3 新型声屏障降噪性能测试及评价

为了更直观地评估新型声屏障的实际降噪性能，依据GB/T 19884—2005《声学 各种户外声屏障插入损失的现场测定》[5]中的相关规定，针对3 种声屏障（常规玻璃棉声屏障、新型玻璃棉声屏障以及新型泡沫铝声屏障）分别开展声屏障插入损失的现场测试。

3.1 测试方案

本测试主要使用等效连续A 计权声压级LpAeq，T以及最大声压级Lpmax作为噪声描述量来计算不同类型声屏障的插入损失。 其中，LpAeq，T可以反映噪声污染的持续影响大小；而Lpmax可以反映噪声污染的峰值影响大小。 选取这两个参数来评估本项目中不同类型声屏障的插入损失，能够综合反映声屏障降噪性能。

依据GB/T 19884—2005《声学 各种户外声屏障插入损失的现场测定》规定，本测试采用间接法来评估声屏障安装前后的声压级差，即：通过在替代点（即与研究现场等效的位置上）进行测量来得到声屏障“安装前”声压级的估计值。 间接法测量声屏障插入损失D′IL的计算公式如下：

式中：Lref，B为参考点安装前的声压级 （替代点）；Lr，B为接收点安装前的声压级（替代点）；Lref，A为参考点安装后的声压级；Lr，A为接收点安装后的声压级；Cr和C′r为接收点类型的修正因子。

本测试采用的声源为高速公路声屏障布置位置处的自然存在、非可控的高速车辆噪声，以此反映高速公路上真实存在的噪声污染特性。 由于不同类型声屏障布置在不同路段，测试中在每个测点均通过设置参考点的方式来对声源进行监测。 本测试采用的测量仪器为符合国标1 型要求的杭州爱华AWA5662 型多功能声级计，共2 套，仪器设备如图5 所示。

图5 杭州爱华AWA5662 型多功能声级计

本测试共设1 个替代点（即与研究现场等效的无声屏障的位置）来测量声屏障“安装前”的声压级，并设置3 个声屏障测点（常规玻璃棉声屏障测点、新型声屏障测点及新型泡沫铝声屏障测点）来测量声屏障安装后的声压级。 最终通过不同类型声屏障的插入损失来评估其降噪性能。 各测点所对应的桩号及声屏障布置情况如表1 所示。

表1 户外声屏障插入损失现场测试测点布置

测试时，首先使用符合国标要求的声校准器对声级计进行校准。 然后，将时间计权选为F（快档），在每个测点分别进行3 组测试，每组测试持续时长为2 min。 每个测点利用两套声级计测量系统对参考点和接收点处的声压数据进行实时、 同步测试，以此提高测量结果的准确度。 其中，为了使声屏障处测得的来自所用声源的声压级不受影响，参考点设置于声屏障最高点的垂直上方1.5 m 处， 而受实际场地条件限制，本测试中每个测点的接收点均位于声屏障后侧的护坡下方，如图6 所示。

图6 各测点处参考点、接收点示意

3.2 测试结果

经过对替代点和3 个声屏障测点的现场测试，可以得到3 种声屏障的等效连续A 计权声压级LpAeq，T与最大声压级Lpmax的声屏障插入损失D′IL，测试结果如表2 所示。

表2 声屏障插入损失现场测试结果

由表2 可见：（1） 新型声屏障的声学性能均符合GB/T 51335—2018《声屏障结构技术标准》和JT/T 646.4—2016《公路声屏障 第4 部分：声学材料技术要求及检测方法》的要求[6-7]；（2）新型玻璃棉声屏障对于等效连续A 计权声压级LpAeq，T与最大声压级Lpmax的插入损失与常规玻璃棉声屏障相比相差不大，二者的降噪性能较为接近，这可能是由于新型玻璃棉声屏障屏体内采用的吸声材料仍为离心玻璃棉；（3）和常规玻璃棉声屏障相比，采用了泡沫铝这一新材料的新型泡沫铝声屏障的降噪效果有了明显提升，对于等效连续A 计权声压级LpAeq，T的声屏障插入损失平均为8.1 dB，提升了50.6%；而对于最大声压级Lpmax的声屏障插入损失平均为10.0 dB，提升了31.6%；表明新型泡沫铝声屏障的降噪效果提升明显，降噪性能优异。

4 结论

声屏障降噪性能现场测试表明：与常规玻璃棉声屏障相比， 新型泡沫铝声屏障充分运用了新材料、新工艺，对于等效连续A 计权声压级LpAeq，T的降噪效果能够提升50.6%，而对于最大声压级Lpmax的降噪效果能够提升31.6%，具有更加优异的隔声降噪效果，可以应用于噪声污染严重的区域。

福泉高速公路（沿海科技路区段）声屏障改造示范工程是福建省高速公路集团有限公司实施“六五四”战略后多部门、多单位联合协作的落地实施项目，具有示范意义，有助于更新完善声屏障、降低噪声污染、提升沿海科技路美观形象、推进声屏障产业发展。 结合福泉高速公路（沿海科技路区段）的实际情况，针对性地开展声屏障提升改造工作，对声屏障的景观效果进行优化设计，实现了新型声屏障在高速公路建设、运营与维护中的应用。 这对推进新型声屏障在福建省的应用，加快福建省高速公路声屏障产业化工作，保障居民正常生活和工作的声环境质量，促进福建省经济社会高质量发展具有重要意义。