常 樂(lè)，劉 硯，李 鈺

(成都理工大學(xué), 四川成都 610059)

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高架路二度噪聲對(duì)周邊建筑影響模擬研究

常 樂(lè)，劉 硯，李 鈺

(成都理工大學(xué), 四川成都 610059)

隨著時(shí)代的發(fā)展與進(jìn)步，城市道路越來(lái)越擁擠。相繼而來(lái)高架路作為一種解決公眾快速交通的道路而被設(shè)計(jì)與建造。大部分高架橋是在原有道路或道路交匯點(diǎn)上加建，在解決交通擁堵問(wèn)題時(shí)，其對(duì)周邊建筑也產(chǎn)生了一定的噪聲污染。文章以成都市二環(huán)高架路萬(wàn)年場(chǎng)路段為研究對(duì)象，試圖通過(guò)Cadna/A軟件模擬的方式分析噪聲類型，研究高架路的二度噪聲污染特性及其對(duì)周邊建筑的環(huán)境影響。

高架路； 噪聲； 環(huán)境

高架橋是路的豎向擴(kuò)展和延伸，是城市交通形式的擴(kuò)張。由于高架路落后于城市規(guī)劃而建設(shè)，這些高架橋大部分在原有道路或道路交匯點(diǎn)上加建，它對(duì)周邊建筑產(chǎn)生很大的噪聲污染，應(yīng)當(dāng)予以一定的關(guān)注與研究。這種噪聲污染類型不同于普通地面道路的噪聲污染。在研究方法上，Cadna/A軟件是德國(guó)所研發(fā)的一款道路噪聲預(yù)測(cè)軟件，其噪聲計(jì)算方法和我國(guó)聲傳播衰減的計(jì)算方法原則上是一致的，是我國(guó)現(xiàn)采用交通環(huán)境評(píng)估軟件之一。本文通過(guò)Cadna/A軟件模擬的方式研究其噪聲類型。經(jīng)過(guò)現(xiàn)場(chǎng)考察分析噪聲污染狀況及其社會(huì)影響，筆者選擇以成都市二環(huán)高架路萬(wàn)年場(chǎng)路段為研究對(duì)象，研究其高架路修建帶來(lái)的“二度噪聲”污染特性和其對(duì)周邊建筑的影響。

1 高架路二度噪聲的產(chǎn)生與概念

高架路是為提升行車速度、避免人流與車流動(dòng)線的交叉而建筑而在原有道路之上垂直構(gòu)架新的二層道路[1]。高架路的建成使得原有街道空間改變，高架橋與原水平道路之間出現(xiàn)空間——城市負(fù)空間。這個(gè)空間割裂了城市街道完整性、減弱了沿街商業(yè)氛圍、造成視線遮擋及產(chǎn)生廢氣污染和噪聲污染[2]。從聲學(xué)的視角來(lái)看，高架路新形成“負(fù)空間”，是橋上空間與和橋下空間的交集。由于空間上部限定、車速增快及大氣污染程度較高等原因，在高架與道路之間形成一個(gè)以高架路自身界面為基準(zhǔn)的新噪聲場(chǎng)，導(dǎo)致周邊建筑環(huán)境受到高架路橋下空間和橋上空間形成噪聲場(chǎng)的混合干擾與影響。這種由高架路的建成及使用而引起，通過(guò)兩個(gè)噪聲場(chǎng)對(duì)周邊建筑造成混合干擾的噪聲可稱之為高架路“二度噪聲”。

2 高架路二度噪聲的特性

成都市二環(huán)底層道路紅線寬為60 m，雙向8車道，底層限速60 km/h,高架限速80 km/h。根據(jù)GB 3096-2008《聲環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》，4車道一級(jí)公路能適應(yīng)將各種汽車折合成小客車的年平均日交通量15 000～30 000輛。在軟件模擬時(shí)，建立200 m長(zhǎng)的道路模型，底層道路類型為普通道路，車流量50 000 輛/天，限速60 km/h；高架路道路類型也為普通道路，車流量50 000 輛/天，限速80 km/h。分別模擬高架建成前后不同噪聲場(chǎng)對(duì)距離高架10 m、30 m及50 m外的兩棟樓的影響。這兩棟樓分別為高24 m的6層多層和高100 m的25層高層。在評(píng)價(jià)時(shí)，以《聲環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》中對(duì)城市主要道路噪聲規(guī)定的第4類標(biāo)準(zhǔn)為評(píng)價(jià)準(zhǔn)則執(zhí)行，即晝間噪聲不得大于70 dB(A)，夜間噪聲不得大于55 dB(A)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行評(píng)價(jià)[3]。

2.1 高架路建成前后噪聲場(chǎng)特性分析

模擬表明，當(dāng)建筑物為不大于24 m的多層時(shí)：

(1)未建成高架時(shí)道路所形成的噪聲場(chǎng)為：以地面道路為基點(diǎn)，在水平方向沿基點(diǎn)X軸正負(fù)各擴(kuò)展10 m，豎直方向向Y軸正向擴(kuò)展20 m的空間范圍內(nèi)產(chǎn)生7 dB的衰減區(qū)。如果理想的將道路噪聲源視為線性聲源，則出現(xiàn)以線性聲源截面為原點(diǎn)、Y軸方向正向拓展20 m、X軸方向正、負(fù)向各拓展10 m的橢球形的噪聲聲場(chǎng)(表1)。成都市二環(huán)路周邊建筑與二環(huán)距離大都于10～30 m之間，很少有超過(guò)50 m距離的建筑。模擬結(jié)果顯示，隨著建筑與道路之間距離的加大，由道路形成的噪聲場(chǎng)逐漸趨于完整，當(dāng)?shù)竭_(dá)50 m時(shí)其形態(tài)清晰可見(jiàn)。

(2)通過(guò)對(duì)高架建成后的情況進(jìn)行模擬，發(fā)現(xiàn)其聲場(chǎng)基點(diǎn)上移至高架路截面處，從30 m處的模擬數(shù)據(jù)可以看出：整個(gè)聲場(chǎng)基點(diǎn)在豎直方向抬高了10 m。這個(gè)數(shù)值和高架橋高度吻合，表明新聲場(chǎng)的形成是以高架路路面聲源點(diǎn)為基準(zhǔn)，并在高架抬高10 m的范圍內(nèi)噪聲衰減緩慢，由基點(diǎn)到路面衰減1 dB(表1)。此時(shí)橋下路面噪聲場(chǎng)受到道路與建筑物之間的距離影響最大。隨著距離的增大，路面聲場(chǎng)受到鄰近建筑物的噪聲反射干擾越少，噪聲場(chǎng)沿基點(diǎn)-X軸10 m區(qū)間的噪聲衰減速率越快。建筑與高架距離為10 m時(shí)聲場(chǎng)沿基點(diǎn)X軸衰減1 dB；距離為30 m時(shí)聲場(chǎng)從基點(diǎn)-X軸衰減5 dB；距離為50 m時(shí)聲場(chǎng)沿基點(diǎn)-X軸衰減8～9 dB。

(3)整體上來(lái)看，高架建成后的噪聲場(chǎng)與高架未建成時(shí)地面道路噪聲場(chǎng)噪聲衰減方式類似：隨著距離的增大，每10m區(qū)間內(nèi)噪聲衰減速率增大。高架建成后其噪聲場(chǎng)以高架高度為原點(diǎn)，Y軸負(fù)向10 m、正向20 m；X軸方向正向、負(fù)向各10 m的范圍內(nèi)形成特殊噪聲場(chǎng)。這個(gè)聲場(chǎng)噪聲污染最嚴(yán)重的是以地面道路為基準(zhǔn)，沿路寬20 m高20 m的空間，其中橋下10 m的范圍內(nèi)噪聲衰減最小，產(chǎn)生的污染最大。

表1 高架建成前后道路噪聲場(chǎng)對(duì)比

注：圖中聲線表示等效聲壓級(jí)線，其標(biāo)注的數(shù)字為該敏感點(diǎn)等效聲壓級(jí)，每個(gè)敏感點(diǎn)在水平軸X軸和垂直Y軸的間距都為10 m。

2.2 高架路建成前后高層建筑物噪聲模擬評(píng)估分析

模擬結(jié)果表明，當(dāng)高架鄰近建筑為高層建筑時(shí)，高架路“二度噪聲場(chǎng)”和鄰近建筑為多層時(shí)聲場(chǎng)類似。但高架路二度噪聲對(duì)高層的影響更顯著，這是由于高架路噪聲場(chǎng)基點(diǎn)的抬高，使整個(gè)聲場(chǎng)影響范圍發(fā)生了豎向的變化。通過(guò)對(duì)距離道路10 m、30 m及50 m的建筑物噪聲模擬評(píng)估，結(jié)果顯示如表2。

表2 高架建成前后建筑物噪聲評(píng)估

注：對(duì)高架鄰近建筑為高層建筑的噪聲評(píng)估時(shí)，其建筑高度為100 m，層高為4 m，樓板1.5 m處，距離外墻1 m處。圖上每個(gè)圓圈之間的Y軸距離為4 m。圓圈中數(shù)據(jù)為該敏感點(diǎn)等效聲壓級(jí)。

(1)建筑物距離道路10 m時(shí)：高架建成前，道路噪聲場(chǎng)對(duì)建筑的影響高度為40 m，其中距地面12 m范圍內(nèi)為主要噪聲污染區(qū)，底層噪聲可達(dá)到82 dB(A)，嚴(yán)重影響正常活動(dòng)；高架建成后，高架路二度噪聲對(duì)鄰近建筑影響高度為60 m，豎向影響范圍整體抬高20 m，其中距地面30 m的范圍是噪聲污染的嚴(yán)重區(qū)域，其范圍噪聲平均為83 dB(A)。

(2)對(duì)比道路與建筑的距離和道路噪聲場(chǎng)的耦合性關(guān)系發(fā)現(xiàn)：在高架路建成前，道路噪聲場(chǎng)對(duì)建筑物的豎向影響隨著距離的增大而減小，且其對(duì)建筑物的豎向影響范圍隨著距離的增大而升高。當(dāng)距離達(dá)到50 m時(shí)，其噪聲場(chǎng)影響范圍向上抬高5 m；高架建成后，當(dāng)建筑與高架距離為30 m時(shí)，高架路二度噪聲對(duì)建筑的影響最大，其道路噪聲場(chǎng)對(duì)鄰近建筑影響高度為100 m，豎向影響范圍整體抬高20 m，其中距地面60 m的范圍是噪聲污染的嚴(yán)重區(qū)域，其距地面5 m～20 m的范圍噪聲可達(dá)到84 dB(A)。

(3)對(duì)比高架建成后二度噪聲與建筑和道路距離的關(guān)系發(fā)現(xiàn)：高架路二度噪聲對(duì)鄰近建筑的影響與混合聲場(chǎng)和與道路的距離這兩個(gè)因子有關(guān)(圖1)。當(dāng)距離小于30 m時(shí)，聲場(chǎng)因子為主要影響因子，高架路建成后隨著距離的增大，高架路二度噪聲對(duì)建筑的豎向影響范圍先增高后減??；在當(dāng)距離為30 m時(shí)，高架路二度噪聲聲場(chǎng)對(duì)建筑的影響范圍達(dá)到最大；當(dāng)距離大于30 m時(shí)，道路與建筑的距離為主要影響因子，此時(shí)高架二度噪聲對(duì)建筑的豎直影響范圍下降，噪聲重污染區(qū)域開(kāi)始逐漸抬高(表3)。

表3 高架路二度噪聲對(duì)不同距離鄰近建筑的豎向影響范圍

圖1 距離與高架路二度噪聲最高影響范圍折線圖

3 小結(jié)

(1)高架路二度噪聲聲場(chǎng)可以看作是以高架路為基準(zhǔn)點(diǎn)向下拓展10 m，向上拓展20 m，垂直于高架路各拓展10 m的橢球狀聲場(chǎng)。其聲場(chǎng)整體可以分為兩個(gè)聲場(chǎng)的整合來(lái)研究：首先為高架橋與地面道路之間的聲場(chǎng)，這部分聲場(chǎng)是產(chǎn)生噪聲污染最嚴(yán)重的區(qū)域；再者為高架上空的噪聲場(chǎng)，這部分聲場(chǎng)和只有地面道路時(shí)的聲場(chǎng)類似。

(2)高架路二度噪聲對(duì)鄰近高層建筑比多層建筑噪聲污染程度要大，實(shí)際建筑與高架的距離常在20～40 m，噪聲主要對(duì)高層的臨街面造成影響。

(3)高架路二度噪聲對(duì)周邊建筑物的影響受道路與建筑的距離和噪聲場(chǎng)兩個(gè)大的因子影響，當(dāng)建筑與高架的距離達(dá)到30 m時(shí)噪聲對(duì)建筑物的影響范圍最大，其噪聲污染范圍可至整個(gè)高層建筑的表面，當(dāng)距離超過(guò)30 m時(shí)，噪聲污染面減少，豎直重點(diǎn)污染區(qū)域開(kāi)始逐漸沿建筑立面抬升。

[1] 維基百科 https://zh.wikipedia.org/wiki/架空道路[OL].

[2] 楊蕊源.高架橋下空間的優(yōu)化模式探索——基于對(duì)成都市二環(huán)路街道空間的調(diào)研分析[J].城市建設(shè)理論研,2014(14).

[3] GB 3096-2008 聲環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)[S].

[4] 蓋磊,王亞平.快速高架復(fù)合道路近場(chǎng)交通噪聲垂向分布[J].環(huán)境工程學(xué)報(bào),2014,8(4)：1687-1691.

[5] 劉釗.城市快速路高架橋建設(shè)噪聲影響分析[J].低碳世界,2015(9).

[6] 王兆光.郝秀明高架橋的噪聲污染防治對(duì)策[J].建材發(fā)展導(dǎo)向,2014(3).

[7] 馮繼勤,賈佳.淺談公路環(huán)評(píng)項(xiàng)目中的噪聲污染防治措施[J].新材料新裝飾,2014(10).

常樂(lè)(1994～)，男，本科，研究方向?yàn)榻ㄖO(shè)計(jì)及其理論。

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[定稿日期]2016-05-28