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        國(guó)內(nèi)外高速公路聲屏障的研究應(yīng)用狀況

        2012-09-25 12:37:50黃仁國(guó)趙學(xué)科
        湖南交通科技 2012年4期
        關(guān)鍵詞:屏障形式高速公路

        黃仁國(guó),趙學(xué)科

        (湖南省婁新高速公路建設(shè)開(kāi)發(fā)有限公司,湖南婁底 417000)

        高速公路網(wǎng)是構(gòu)成世界交通運(yùn)輸宏觀格局的重要內(nèi)容。高速公路的建設(shè)和運(yùn)營(yíng),有力帶動(dòng)了沿線產(chǎn)業(yè)生產(chǎn),推動(dòng)了當(dāng)?shù)厣鐣?huì)和經(jīng)濟(jì)發(fā)展,但同時(shí)也對(duì)沿線區(qū)域的生態(tài)和生活環(huán)境造成了一系列的影響,其中交通噪聲污染問(wèn)題尤為突出。在當(dāng)前國(guó)家日益重視構(gòu)建“綠色交通”和“兩型社會(huì)”的背景下,對(duì)高速公路建設(shè)和運(yùn)營(yíng)所產(chǎn)生的交通噪聲問(wèn)題進(jìn)行研究顯得尤為重要。

        1 高速公路交通噪聲的特征

        首先,高速公路交通噪聲呈現(xiàn)出動(dòng)態(tài)不連續(xù)特征。其主要影響因素為:車(chē)輛類(lèi)型、車(chē)輛行駛速度、鳴笛以及行駛路面特征。而這些影響因素的不確定性決定了高速公路噪聲的動(dòng)態(tài)不連續(xù)性。其次,不同類(lèi)型高速公路,其噪聲日變化規(guī)律也不同。如:對(duì)于連接相鄰城市交通運(yùn)輸?shù)母咚俟罚归g車(chē)流量大幅低于晝間,即噪聲級(jí)相差較大;而對(duì)于主要負(fù)擔(dān)長(zhǎng)遠(yuǎn)距離運(yùn)輸?shù)母咚俟?,晝夜交通?chē)流量相差較低,即噪聲級(jí)相差不大。再次,高速公路噪聲污染會(huì)呈現(xiàn)出夜間噪聲污染遠(yuǎn)嚴(yán)重于城市道路的特殊現(xiàn)象。高速公共路相比城市道路,夜間大型載重型車(chē)輛比例增加,單車(chē)噪聲級(jí)更高。

        2 國(guó)內(nèi)外高速公路聲屏障的應(yīng)用狀況

        與其它降噪技術(shù)相比,聲屏障技術(shù)的優(yōu)勢(shì)為:降噪效果明顯,占地面積較小,安裝施工周期較短,易拆換便于維護(hù),最為經(jīng)濟(jì)有效。因此,聲屏障作為治理噪聲污染的一種有效技術(shù)手段,已經(jīng)廣泛運(yùn)用于國(guó)內(nèi)外高速公路噪聲的防治。

        2.1 國(guó)外高速公路聲屏障應(yīng)用及發(fā)展

        20世紀(jì)60年代,日、美、法等發(fā)達(dá)國(guó)家就進(jìn)行了聲屏障理論的相關(guān)試驗(yàn)研究,并逐步推廣運(yùn)用于交通噪聲污染防治,從而積累了豐富的經(jīng)驗(yàn)和理論研究基礎(chǔ)。日本對(duì)聲屏障的修建與研究始于20世紀(jì)60年代初,并在20世紀(jì)70年代中期獲得了較大的發(fā)展。1983年,日本發(fā)布實(shí)施了《日本國(guó)家干線公路環(huán)境保護(hù)規(guī)范》,同時(shí)其城市中高速公路聲屏障設(shè)置率已高達(dá)80%。美國(guó)也于1976年發(fā)布了《聲屏障設(shè)計(jì)手冊(cè)》和《高速公路聲屏障設(shè)計(jì)和施工經(jīng)驗(yàn)》等相關(guān)技術(shù)規(guī)范。法國(guó)也從20世紀(jì)就開(kāi)展了大量聲屏障有關(guān)理論方面的深入研究,并推廣實(shí)施了大量的聲屏障工程。德國(guó)早也在1974年就頒布了噪聲防治法,規(guī)定公路路線的選取必須重視公路環(huán)保設(shè)計(jì),同時(shí)制定實(shí)施了《公路聲屏障設(shè)計(jì)規(guī)范和補(bǔ)充技術(shù)規(guī)范》。

        國(guó)外高速公路聲屏障技術(shù)發(fā)展的總體趨勢(shì)如下:

        1)注重公路聲屏障與景觀協(xié)調(diào)設(shè)計(jì);

        2)多用低成本材料造公路聲屏障;

        3)提倡在聲屏障內(nèi)、前與后種植各類(lèi)植物。

        在高速公路聲屏障技術(shù)研究與應(yīng)用方面,發(fā)達(dá)國(guó)家積累了深厚的理論基礎(chǔ)和豐富的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)。一方面,國(guó)外的聲屏障技術(shù)有很多寶貴的經(jīng)驗(yàn)值得我們學(xué)習(xí)與借鑒;另一方面,由于國(guó)內(nèi)外經(jīng)濟(jì)基礎(chǔ)、文化條件和地理?xiàng)l件的差異性,難以直接照搬國(guó)外的公路聲屏障技術(shù),必須不斷探索研究出適合我國(guó)國(guó)情的高速公路聲屏障技術(shù)。

        2.2 國(guó)內(nèi)高速公路聲屏障應(yīng)用現(xiàn)狀及發(fā)展

        我國(guó)對(duì)于高速公路聲屏障技術(shù)的研究較晚。1992年貴黃高速公路上布置了100 m陶?;炷疗鰤K的實(shí)驗(yàn)性聲屏障,從而開(kāi)始了我國(guó)進(jìn)行公路聲屏障降噪研究的先例。此后,聲屏障被大量推廣運(yùn)用于國(guó)內(nèi)高速公路交通噪聲防治。特別是2003年《交通建設(shè)項(xiàng)目環(huán)境保護(hù)管理辦法》和《關(guān)于公路、鐵路(含輕軌)等建設(shè)項(xiàng)目環(huán)境影響評(píng)價(jià)中環(huán)境噪聲有關(guān)問(wèn)題的通知》,2007年《關(guān)于加強(qiáng)公路規(guī)劃和建設(shè)環(huán)境影響評(píng)價(jià)工作的通知》以及2012年《關(guān)于進(jìn)一步加強(qiáng)公路水路交通運(yùn)輸規(guī)劃環(huán)境影響評(píng)價(jià)工作的通知》等一系列交通環(huán)保政策的出臺(tái),對(duì)于交通噪聲的控制提出了更為嚴(yán)格的要求。這些政策進(jìn)一步促進(jìn)了聲屏障在高速公路應(yīng)用。

        相繼發(fā)布的《聲屏障聲學(xué)設(shè)計(jì)和測(cè)量規(guī)范》(HJ/T90—2004)和《公路聲屏障材料技術(shù)要求和檢測(cè)方法》(JT/T646—2005)等技術(shù)規(guī)范更加明確清晰地規(guī)范了聲屏障的設(shè)計(jì)和測(cè)量方面的技術(shù)要求,標(biāo)志我國(guó)聲屏障的設(shè)計(jì)施工結(jié)束了無(wú)規(guī)可依的局面。

        國(guó)內(nèi)高速公路聲屏障技術(shù)發(fā)展的總體趨勢(shì)如下:

        雖然國(guó)內(nèi)不少學(xué)者從聲屏障的結(jié)構(gòu)形式和材料、降噪效果等方面進(jìn)行了深入探索和研究,獲得了不少成果,并提出了不少針對(duì)我國(guó)高速公路的聲屏障設(shè)計(jì)的建設(shè)方案,但總體來(lái)說(shuō)仍處于初步階段。因此,下一階段總體趨勢(shì)為:借鑒國(guó)內(nèi)外的成功經(jīng)驗(yàn),創(chuàng)造出適合我國(guó)國(guó)情的多樣化交通聲屏障技術(shù),并將進(jìn)一步規(guī)范高速公路聲屏障的設(shè)計(jì)實(shí)施,推進(jìn)《公路聲屏障設(shè)計(jì)與施工規(guī)范》的實(shí)施。

        3 聲屏障的主要形式

        3.1 以聲屏障材質(zhì)分

        聲屏障的材料構(gòu)造會(huì)對(duì)其技術(shù)性能、造價(jià)及壽命產(chǎn)生直接影響,是聲屏障的技術(shù)的關(guān)鍵之一。聲屏障的材質(zhì)主要有:混凝土類(lèi)、磚石類(lèi)、塑料有機(jī)玻璃類(lèi)、金屬?gòu)?fù)合材料類(lèi)以及土堆砌成的簡(jiǎn)易屏障,其中以混凝土類(lèi)材料和金屬?gòu)?fù)合材料類(lèi)為主。表1對(duì)不同材質(zhì)的聲屏障進(jìn)行了對(duì)比分析,并對(duì)不同類(lèi)型的聲屏障的當(dāng)前應(yīng)用的局限性和優(yōu)勢(shì)進(jìn)行了分析。如:對(duì)于路塹或公路挖方地區(qū),選用土堤式聲屏障可以實(shí)現(xiàn)降噪,同時(shí)減少挖方;選用生態(tài)混凝土聲屏障不僅具有增強(qiáng)降噪效果能力,同時(shí)具有景觀效果,使得聲屏障能更好的融入周?chē)h(huán)境;金屬?gòu)?fù)合材料聲屏障易于景觀設(shè)計(jì)和規(guī)?;庸?,從而普遍運(yùn)用于交通噪聲控制;太陽(yáng)能聲屏障也為高速公路聲屏障的選擇提供了一種同時(shí)實(shí)現(xiàn)節(jié)能和降噪功能的新途徑。

        3.2 以聲屏障結(jié)構(gòu)形式分

        聲屏障的結(jié)構(gòu)形式對(duì)降噪最終效果也有直接的影響。聲屏障頂部不僅是聲線的繞射點(diǎn),而且是聲影區(qū)與聲亮區(qū)的分界點(diǎn),同時(shí)可以在不增加聲屏障高度的條件下,降低頂部繞射聲波的傳播,從而提高聲屏障的降噪能力。目前發(fā)展起來(lái)的結(jié)構(gòu)形式主要有:圓柱型、蘑菇型、直立型、Y型、逆L型、T型、鹿角型等。表2對(duì)國(guó)內(nèi)外存在的幾種主要的聲屏障結(jié)構(gòu)形式進(jìn)行了對(duì)比分析。Monazzam等,對(duì)相同材質(zhì)但不同結(jié)構(gòu)形式的聲屏障進(jìn)行對(duì)比研究發(fā)現(xiàn):T型降噪效果好于Y型和圓柱型,也有其他研究者持懷疑的態(tài)度,如Takashi等的研究表明結(jié)構(gòu)形式的改變所帶來(lái)的聲學(xué)性能的改善并不十分明顯,但T型結(jié)構(gòu)的降噪能力較好。當(dāng)前我國(guó)廣泛建設(shè)使用的聲屏障以直立型和逆L型為主,其結(jié)構(gòu)形式較為單一。因而進(jìn)一步深入研究聲屏障結(jié)構(gòu)形式能夠有利于在不增加其現(xiàn)有高度的情況下,明顯提高交通降噪能力。

        表1 不同材質(zhì)的聲屏障

        續(xù)表1 不同材質(zhì)的聲屏障

        4 聲屏障的降噪效果

        聲屏障在我國(guó)高速公路的研究與應(yīng)用正值20年,有必要整體評(píng)價(jià)現(xiàn)有高速公路聲屏障的應(yīng)用狀況,從而為下一階段進(jìn)一步提高我國(guó)在該領(lǐng)域的研究與應(yīng)用能力提供參考。

        高速公路聲屏障設(shè)立的根本目的是最大程度降低交通噪聲對(duì)沿線公眾工作、生活以及學(xué)習(xí)等環(huán)境的影響。降噪效果是評(píng)價(jià)聲屏障的首要關(guān)鍵指標(biāo)。表3對(duì)現(xiàn)有關(guān)于國(guó)內(nèi)高速公路聲屏障的文獻(xiàn)資料進(jìn)行了總結(jié),可以明顯看出不同材質(zhì)和結(jié)構(gòu)形式的聲屏障對(duì)其降噪效果有直接的影響。通過(guò)表3,可以為高速公路聲屏障設(shè)計(jì)的選用材料和結(jié)構(gòu)形式提供一定參考,如選用生態(tài)混凝土聲屏障,在距離20 m附近的降噪能力最高能達(dá)到14.5 dB,同時(shí)具有美化環(huán)境的效果,符合注重公路聲屏障與景觀協(xié)調(diào)設(shè)計(jì)以及提倡在聲屏障內(nèi)、前與后種植各類(lèi)植物的聲屏障設(shè)計(jì)理念。

        表2 不同結(jié)構(gòu)形式的聲屏障

        5 結(jié)語(yǔ)

        隨著我國(guó)高速公路的不斷發(fā)展,公路交通噪聲問(wèn)題日益凸顯,交通噪聲防治無(wú)疑將成為環(huán)境治理的重要課題。聲屏障是目前高速公路降噪處理應(yīng)用最為廣泛的手段,而聲屏障理論研究和實(shí)踐應(yīng)用仍不夠完善,因此有必要總結(jié)我國(guó)前期聲屏障取得的成果,借鑒國(guó)外已有的成功經(jīng)驗(yàn),探索研究出適合我國(guó)國(guó)情的高速公路聲屏障技術(shù)。

        表3 國(guó)內(nèi)聲屏障應(yīng)用降噪效果

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