羅 杰（甘肅省交通規(guī)劃勘察設計院有限責任公司，甘肅 蘭州 730030）

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高等級公路高架橋梁噪聲減緩措施設置原則研究

羅 杰
（甘肅省交通規(guī)劃勘察設計院有限責任公司，甘肅 蘭州 730030）

摘 要：本文以甘肅省多條高等級公路高架橋梁為背景模型，經(jīng)過噪聲衰減計算，對比噪聲預測數(shù)據(jù)超標情況，分析高架橋梁與噪聲敏感目標高差、水平距離和噪聲衰減的關(guān)系，分類提出噪聲減緩措施設置原則，為以后的高架橋梁噪聲減緩措施設計提供了依據(jù)。

關(guān)鍵詞：高架橋梁；高等級公路；噪聲衰減量；超標量

1 概述

聲屏障是現(xiàn)代高速公路減緩噪聲污染最常見的措施之一，因其效果明顯、性價比高、美觀大方等特點被廣泛應用于各個國家的公路環(huán)保措施中。高等級公路（高速公路）因其作為城際連接線的特殊性，經(jīng)常需要采用高架橋梁的方式穿越一些特殊地形、區(qū)域，這些特殊地形、區(qū)域多是一些環(huán)境敏感區(qū)域，例如：江河、湖畔、山谷和村莊等。如果被穿越區(qū)域存在環(huán)境噪聲保護目標，則高架橋梁的穿越對保護目標造成的噪聲影響就不容忽視了，但是與其他路段不同，在高架橋梁形成的噪聲影響區(qū)域內(nèi)因其與地面高差大的特點勢必存在聲源與敏感目標之間較大的高差，在這種情況下橋面和護欄本身對指向敏感目標的聲波傳播就起到了相當于聲屏障的阻擋作用，但其降低噪聲量的效果是否能夠滿足敏感目標的聲環(huán)境要求？是否還需要再設置聲屏障等減緩噪聲的措施？所以，在這種情況下如何設置聲屏障需要考慮橋梁自身的影響因素。本文以甘肅省多條高等級公路為背景，結(jié)合環(huán)評報告的預測內(nèi)容，對高架橋梁自身阻礙噪聲的效果進行計算、分析，最終提出聲屏障的設置原則。

2 問題的提出

隨著日趨凸顯的諸多環(huán)境問題對人類生活的負面影響，在國家高度重視環(huán)境保護的大背景之下，高速公路環(huán)保措施也逐步趨于完善，通過對新知識、新理論的汲取，對經(jīng)驗教訓的不斷總結(jié)，高速公路噪聲防治措施設計、實施也早已同步進行。高架橋梁作為一種常見的穿越形式常見于很多高等級公路之上，穿山越河的路途中也不乏村莊、市鎮(zhèn)，這些噪聲敏感目標是否需要考慮降噪措施？在經(jīng)過復雜的計算和大量監(jiān)測后得到了這個答案，但是，是否可以根據(jù)高架橋梁在噪聲傳播中存在的特殊性簡化這個計算過程？是否可以根據(jù)高架橋梁與敏感目標的高差提出一個分類的設置原則？

圖1高架橋梁噪聲傳播圖

3 聲屏障降噪原理及噪聲衰減量計算方法

聲屏障的高度根據(jù)其設計的噪聲衰減量、屏障與聲源接收點之間的相對位置、公路線形等因素決定。聲屏障降噪的途徑主要是對噪聲的吸收和屏蔽。聲屏障設計原理為：根據(jù)噪聲防護對象（居民房屋、學校教室等聲環(huán)境敏感點）確定聲屏障的長度、高度，并合理搭配吸、隔聲屏體的布置位置，對近距離聲源進行吸收與屏蔽，對遠距離聲源進行屏蔽。

聲屏障噪聲衰減量的計算：

由下式計算菲涅耳數(shù)（Fresnel）：

式中：

λ—聲波波長；

δ—聲程差，δ=d1+d2-d。

由下式計算聲波波長λ：

式中：

f—噪聲的頻率（Hz），公路交通噪聲取f=500Hz；

V—波速（聲波波速V=340m/s）。

由聲屏障引起的噪聲衰減量（按聲屏障為無限長屏障處理）為：

4 模型的建立及計算

針對高速公路等城際高等級公路沿線居民點、學校等噪聲敏感點多為低層房屋的特點，在高架橋梁路段，因其與地面存在較大高差，橋面及混凝土護欄對于交通噪聲源聲波的傳播形成了類似聲屏障的阻隔作用。

根據(jù)圖1所示聲源點到護欄的橋面部分及護欄本可以產(chǎn)生類似聲屏障的噪聲阻隔效果，是噪聲在傳播到敏感點的過程中產(chǎn)生衰減。我們可以根據(jù)圖中d1、d2、d1'、d2'等數(shù)據(jù)結(jié)合不同的H、L取值計算出噪聲的衰減量，即可分析出高架橋梁高度H、橋梁中心到敏感點距離L和噪聲衰減之間的關(guān)系，然后對比敏感點處的噪聲超標值，就可以知道交通噪聲對敏感點的影響、是否需要采取減緩措施。

現(xiàn)以甘肅省內(nèi)10天高速、臨渭高速為背景建立模型對高架橋梁自身的噪聲阻隔效果和預測遠期噪聲超標量進行計算、對比。

表1噪聲衰減量表

表2最大噪聲預測值數(shù)據(jù)表

表3最大噪聲預測值數(shù)據(jù)表

圖2高差降噪量與超標量對比曲線圖

4.1 橋梁自身的隔聲效果計算

根據(jù)多個項目高架橋梁的高差調(diào)查，選用有代表性的高差10m、20m、 30m進行計算。

根據(jù)線性工程噪聲敏感區(qū)范圍（路線中心兩側(cè)200m范圍）及聲屏障的隔聲降噪原理，分別計算橋梁與地面高差10m、20m、30m時，位于20m、40m、80m、100m、120m、140m、160m、180m、200m處屏障阻隔造成的噪聲衰減量。

根據(jù)式（3）計算所得衰減量（dB）見表1。

4.2 敏感目標噪聲超標量計算

對各個項目環(huán)評報告中噪聲預測數(shù)據(jù)進行篩選后，選出每個項目預測噪聲值最大的一組數(shù)據(jù)，見表2。

對比4a類、2類區(qū)噪聲限值，計算出噪聲超標量：

根據(jù)聲環(huán)境功能區(qū)分區(qū)方法，對距路中心線20m和40m的數(shù)據(jù)采用4a類區(qū)噪聲限值，對40m、80m、100m、120m、 140m、160m、180m、200m采用2類區(qū)噪聲限值，用表2、表3中預測數(shù)據(jù)與噪聲限值計算得到超標量。

4.3 噪聲衰減量與超標量對比

經(jīng)過對超標數(shù)據(jù)的分析，每個時段的噪聲超標情況都是在遠期預測的夜間最大，選取遠期夜間超標量和橋梁自身降噪數(shù)據(jù)進行對比，如圖2所示。

4.4 對比結(jié)果分析

根據(jù)不同項目曲線圖對比，可以發(fā)現(xiàn)在橋梁與敏感目標高差在10m時，橋梁及護欄自身阻隔所造成的噪聲衰減量要小于或等于遠期夜間的預測噪聲超標量，尤其在剛進入2類功能區(qū)范圍內(nèi)的100m范圍內(nèi)更為明顯，此種情況下如果沒有降噪措施，敏感目標處不達標；在橋梁高差為20m時，衰減量均大于超標量，但是臨渭高速的兩項數(shù)據(jù)都很接近；高差30m的情況下，噪聲衰減量均大于噪聲超標量。

結(jié)論

綜上所述，在不設置聲屏障的情況下，高架橋梁與噪聲敏感點高差在20m以上的敏感點，其噪聲不存在超標現(xiàn)象，高差≤20m的可能存在噪聲超標情況，所以在預測噪聲值較高時，該區(qū)域仍需經(jīng)計算確定敏感目標是否超標；高差≤10m的橋梁不設置聲屏障的情況下在200m范圍能均可能出現(xiàn)超標現(xiàn)象。

所以在針對高架橋梁路段噪聲敏感點的減緩措施問題中，可以根據(jù)橋梁高差進行分類：

橋梁與敏感目標高差：

（1）H＞20m，可以不考慮減緩措施。

（2）H≤20m，根據(jù)實際情況進行計算。

（3）H≤10m，必須考慮減緩措施。

根據(jù)本次研究所的結(jié)論，可以將高等級公路高架橋梁路段噪聲敏感目標減緩措施設計時的計算范圍控制在橋梁高差H≤20m的高架橋梁。精確了敏感點的選取，優(yōu)化了噪聲減緩設施的設置原則，節(jié)省了設計工作的時間。

參考文獻

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中圖分類號：U44

文獻標識碼：A