■ 謝 薿 XIE Ni 黃一如 HUANG Yiru

0 引言

隨著現(xiàn)代城市規(guī)模的逐漸擴(kuò)大，城市路網(wǎng)密度增加并趨向于立體化，高架道路穿越城市居民住宅區(qū)成為一種常見現(xiàn)象。各種機(jī)動(dòng)車輛行駛過程中會(huì)不可避免地產(chǎn)生交通噪聲，對(duì)高架道路沿線房屋居民的生活舒適性有較大影響。隨著國(guó)家大力推進(jìn)建設(shè)宜居城市，營(yíng)造健康住宅，高架道路沿線既有住宅的降噪處理和改造需要得到重視。

上海中心城區(qū)已有和規(guī)劃在建的高架及快速路大約200km，上海中心城區(qū)約70%的交通量集中在長(zhǎng)度僅占20%比例的主干道和快速路上[1]，2016年，上海晝間道路交通噪聲監(jiān)測(cè)結(jié)果顯示，56.7%的道路超標(biāo)[2]，機(jī)場(chǎng)、火車站周圍以及內(nèi)環(huán)、中環(huán)、外環(huán)等高架路段受到交通噪聲的影響較大。根據(jù)相關(guān)研究和調(diào)查[3]，內(nèi)環(huán)高架兩側(cè)環(huán)境噪聲平均值約為75～77dB(A)，《聲環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》（GB3096—2008）規(guī)定的4a類聲環(huán)境功能區(qū)，晝間≤70dB(A)，夜間≤55dB(A)。軌道交通2號(hào)線和3號(hào)線的噪聲測(cè)試結(jié)果表明[4]，當(dāng)列車以60~80km/h的速度行駛在高架線路上時(shí)，其噪聲連續(xù)等效聲級(jí)可達(dá)85～90dB(A)（單列車通過），同時(shí)還得出高架線路箱梁下的噪聲峰值為80～85dB(A)，高架線路的噪聲峰值一般超標(biāo)量為10～15dB(A)。

現(xiàn)階段，我國(guó)對(duì)城市交通噪聲的防治大多側(cè)重于噪聲源的控制。但實(shí)際應(yīng)用中，由于受經(jīng)濟(jì)成本和技術(shù)發(fā)展等方面的限制，僅靠降低室外噪聲的排量很難使住宅室內(nèi)噪聲符合規(guī)范要求，無法保證居民居住舒適性的要求，此時(shí)對(duì)受影響的目標(biāo)房屋采取一些被動(dòng)防護(hù)措施，如隔聲門窗等，也是一種很有效的方法。因此，如何科學(xué)地評(píng)估高架道路交通噪聲對(duì)沿線既有住宅的影響，針對(duì)受影響建筑的具體情況提出相應(yīng)的污染防治和處理對(duì)策，不僅是城市軌道交通領(lǐng)域和環(huán)境聲學(xué)領(lǐng)域需要解決的問題[5]，也是建筑學(xué)需要關(guān)注的課題。本文以上海市中心受交通噪聲影響的高架道路沿線居民住宅為研究對(duì)象，分析高架道路交通噪聲的特點(diǎn)及對(duì)沿線既有住宅的影響。選取受交通噪聲影響嚴(yán)重的南北高架沿線某一建筑為案例工程，通過軟件模擬和實(shí)地測(cè)試的方法，對(duì)其進(jìn)行了交通噪聲分析和降噪處理，并給出了高架道路沿線既有住宅降噪改造建議。研究可為城市高架道路沿線建筑的隔聲降噪處理等提供參考。

1 上海市高架道路交通噪聲特點(diǎn)及其沿線住宅分析

1.1 高架道路沿線住宅特點(diǎn)

受氣候條件的影響，為滿足采光和通風(fēng)的要求，上海市住宅樓整體呈現(xiàn)為南低北高的趨勢(shì)，在住宅平面布局中，常以南向優(yōu)先安排臥室和起居室，且多采用大面積開窗。高架沿線住宅類型豐富，目前受交通噪聲影響較為嚴(yán)重的既有住宅建筑類型主要為多層單元式、高層塔式住宅和高層單元式。

本文從上海市南北向高架和東西向高架各選擇了一段具有代表性的路段，南北向選取南北高架，東西向選取中山北路內(nèi)環(huán)高架路，其中包括高架路和輕軌線共同經(jīng)過的復(fù)合交通道路。選取距離高架中心線100m范圍內(nèi)離主干道最近的一個(gè)住區(qū)作為調(diào)研對(duì)象。統(tǒng)計(jì)了住區(qū)住宅單元的形式，包括住宅樓層數(shù)、平面布局形式等基本情況，結(jié)果如圖1和圖2所示。圖1為南北向區(qū)域的情況統(tǒng)計(jì)，被調(diào)研對(duì)象合計(jì)23個(gè)住區(qū)，住宅以多層垂直獨(dú)立式居多，有13個(gè)小區(qū)，約占總數(shù)的56%。其余10個(gè)小區(qū)為高層住宅，約占43%，其中塔樓和垂直板式樓各占50%。圖2為東西向區(qū)域的情況統(tǒng)計(jì)，被調(diào)研對(duì)象合計(jì)23個(gè)住區(qū)，其中有8個(gè)小區(qū)是受高架道路和輕軌共同影響的住區(qū)。由圖2可知，東西向區(qū)域住宅以多層獨(dú)立式和高層塔樓居多，多層獨(dú)立式有7個(gè)小區(qū)，約占30%，高層有16個(gè)小區(qū)，約占70%。

根據(jù)調(diào)研統(tǒng)計(jì)，兩個(gè)區(qū)域的住宅受噪聲影響的房屋以高層居多，南北向區(qū)域內(nèi)約有50%的高層住宅，東西向區(qū)域內(nèi)有約56%為高層住宅，其中塔式占70%。研究選取該區(qū)域內(nèi)受高架道路復(fù)合交通噪聲影響的某一典型高層塔式住宅樓作為研究對(duì)象深入分析。

1.2 高架道路交通噪聲特點(diǎn)

在高架道路兩側(cè)，噪聲級(jí)隨時(shí)間的變化而變化，噪聲的傳播與道路的情況、交通量的大小有密切關(guān)系。高架道路交通噪聲能量主要集中在低頻，而地鐵交通噪聲的能量以中高頻為主，屬寬頻帶噪聲。由高架道路、輕軌等組成的高架道路復(fù)合道路交通噪聲對(duì)低樓層的影響基本呈現(xiàn)線聲源特征，對(duì)高層居民的影響有時(shí)更為嚴(yán)重。以南北高架實(shí)驗(yàn)的數(shù)據(jù)為例，共和新路路段兩側(cè)住宅受到地面交通、高架交通及軌道交通1號(hào)線的多重噪聲源影響，圖3所示為共和新路共康路地鐵站附近街道剖面圖。此外，由于道路兩側(cè)建筑物的影響，噪聲垂直分布特征復(fù)雜，圖4為通過軟件模擬高架道路復(fù)合交通噪聲在住宅邊界面發(fā)生的衍射情況。

在對(duì)高架沿線兩個(gè)住宅的調(diào)研中發(fā)現(xiàn)，高架道路兩側(cè)，在敏感區(qū)域，如醫(yī)院、住區(qū)等附近，都設(shè)置了聲屏障。在早期高架隔聲屏障設(shè)計(jì)及噪聲指標(biāo)檢測(cè)時(shí)，已經(jīng)將這些情況考慮在內(nèi)。如圖5所示，高架道路隔聲屏障的設(shè)計(jì)，對(duì)于6層及以下的住房，噪聲已經(jīng)被隔聲屏障所阻隔，所以受噪聲影響較為嚴(yán)重的是6層以上的住戶。

圖1 南北向住宅平面布局分類

圖2 東西向住宅平面布局分類

圖3 共康路段街道剖面圖

2 既有住宅降噪改造措施分析

圖4 聲音在住宅邊界發(fā)生的衍射圖

圖5 高架道路聲屏障設(shè)計(jì)圖

根據(jù)交通噪聲的傳播特點(diǎn)，對(duì)噪聲的控制主要分為聲源控制、傳聲途徑控制及敏感建筑物防護(hù)三方面。聲源控制通過對(duì)路面、車輛、軌道等的技術(shù)改善及相關(guān)法律措施來控制，傳聲途徑控制是在傳播途徑中加入聲屏障等阻隔來減緩噪聲的影響。對(duì)既有住宅最直接有效的措施，是通過敏感建筑物防護(hù)的方式，從建筑墻體、門窗、陽臺(tái)三個(gè)主要受聲點(diǎn)進(jìn)行改造[6]。結(jié)合高架道路周邊住宅特點(diǎn)，提出以下幾點(diǎn)措施。

2.1 建筑關(guān)鍵構(gòu)件及室內(nèi)改造

采用實(shí)木門替代中空木板門，隔聲量會(huì)增加5dB左右；將單層玻璃改為夾層玻璃，或是雙層玻璃，其中17（lam）/12/10（laminated夾層玻璃，17mm厚夾層玻璃、12mm厚空氣層和10mm厚玻璃）的夾層玻璃厚度薄且效果最佳，針對(duì)復(fù)合交通噪聲中的地鐵噪聲比較有用[7]。在條件允許的情況下，還可采用自然通風(fēng)隔聲窗；地面材質(zhì)的隔聲效果不同：地毯（30dB）＞實(shí)木地板（20dB）＞地磚、花崗巖（5dB），在室內(nèi)裝修時(shí)，采用軟質(zhì)的材料利于隔聲，可采用實(shí)木地板或鋪設(shè)地毯。

2.2 外墻面改造

增加墻體厚度和采用面密度大的新型材料，對(duì)噪聲的控制比較有效。但墻體改造對(duì)住宅原有結(jié)構(gòu)影響大，在既有住宅改造中可行性不高，因此通常對(duì)外墻面進(jìn)行改造。通過對(duì)外墻涂抹多孔、顆粒涂料，或者采用立面綠化的形式，雖然實(shí)際隔聲效果不大，但可從視覺上降低噪聲的影響。除此之外，在不影響日照的情況下，可在原有立面外側(cè)加一層有吸聲材質(zhì)的立面，或采用穿孔金屬板等。

2.3 陽臺(tái)改造

陽臺(tái)改造主要是針對(duì)非封閉式陽臺(tái)。針對(duì)多層住宅，有研究表明[8]：陽臺(tái)頂部天花板的傾斜角度和降噪成正比。將天花板改成15°傾角且表面帶吸聲材質(zhì)，一般可降低4～8dB的噪聲。高層住宅不建議對(duì)陽臺(tái)頂部天花板進(jìn)行傾斜改造，但也可在表面增加吸聲材料。在欄板上加一層吸聲材質(zhì)也可降低噪聲。

2.4 整體環(huán)境治理

為營(yíng)造一個(gè)好的小區(qū)聲環(huán)境，不僅要在建筑受聲面提出噪聲的阻隔措施，還應(yīng)該注重住區(qū)內(nèi)環(huán)境的營(yíng)造。從外部到內(nèi)部可采用：外部高架綠化，沿街種植高大灌木；小區(qū)內(nèi)部采取喬灌混植，選擇常青或落葉期短的植物綠化等方式，對(duì)小區(qū)景觀進(jìn)行改造。利用視覺設(shè)計(jì)，降低噪聲對(duì)環(huán)境的影響。

3 既有住宅降噪隔聲改造案例

3.1 案例概況

本文研究的案例位于上海市南北高架旁。南北高架貫穿整個(gè)城市，是上海南北向的交通大動(dòng)脈。其中，在汶水東路以北為高架公路和軌道交通的混合體，地面三層為南北高架路，地面二層為軌道交通1號(hào)線北延伸段，地面為交通輔道。南北高架路雙向6車道，寬約20m；地面路幅最寬處約為50m，雙向8車道。調(diào)研的住區(qū)附近高架設(shè)有上下閘口，南北向車道均由3車道變?yōu)?車道。

圖6 小區(qū)基地平面圖

案例小區(qū)建于2003年，總建筑面積為1.8萬m2，總戶數(shù)為224戶。該小區(qū)不設(shè)地下停車，四個(gè)出入口中有三個(gè)是人車混行，小區(qū)北面出入口附近有學(xué)校，車流比較多。高架道路及小區(qū)的布置平面如圖6所示。小區(qū)居民反映，南北高架夜間的車流量大，一直受到交通噪聲的困擾，影響其生活的舒適性和睡眠質(zhì)量，其中高架沿線的公寓受影響尤其嚴(yán)重。經(jīng)現(xiàn)場(chǎng)調(diào)研發(fā)現(xiàn)，由于樓房的空間布局，該樓房型兩間臥室都朝南，即朝向高架方向，所以受高架交通噪聲的影響較嚴(yán)重。

該公寓共20層，層高為2.65m，建筑總高度約為50m。建筑每層有12戶居民，朝向西南側(cè)的有3戶居民，朝向南的有6戶居民，剩下3戶是朝向東南。從房間的布局形式來看，臥室都是朝南布置，廚房、餐廳和通道布置在北側(cè)，整體平面布置如圖7所示，圖左為臥室的分布區(qū)，圖右為廚房衛(wèi)生間分布區(qū)。

根據(jù)實(shí)地測(cè)繪，此處高架的高度約為20m，住宅距離高架道路中心線約32m。本文選取該樓受噪聲影響反映最為強(qiáng)烈的一戶居民住戶作為研究案例，對(duì)其進(jìn)行噪聲模擬測(cè)算和實(shí)地噪聲測(cè)量。所研究的居民住戶布置及噪聲測(cè)點(diǎn)位置如圖8所示。

3.2 聲環(huán)境模擬

使用cadna/A軟件模擬該小區(qū)的聲環(huán)境情況。模擬分析中，首先要對(duì)高架和地面南北向交通以及輕軌線的交通流量進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析。由于該路段的交通流量比較復(fù)雜，本文采用現(xiàn)場(chǎng)視頻數(shù)據(jù)采集，以及網(wǎng)絡(luò)獲取沿小區(qū)主要道路交通擁堵情況，分析得出交通流量。選取測(cè)試路段兩側(cè)視野開闊的地點(diǎn)，進(jìn)行30min的現(xiàn)場(chǎng)視頻采集，時(shí)間選定在15:00～16:00的交通高峰時(shí)段，統(tǒng)計(jì)高架南向、北向，地面南向、北向的車輛數(shù)目（表1）。

將數(shù)據(jù)導(dǎo)入到cadna/A軟件中，得出公寓樓白晝聲壓級(jí)分布結(jié)果（圖9）?？梢钥闯?，建筑朝南的房間受噪聲影響最為嚴(yán)重，由于裙房起到隔聲屏障的作用，朝西南方向的三戶噪聲值反而相對(duì)低，噪聲值最低的是朝東南的三戶住宅，僅為38.8dB。

3.3 交通噪聲測(cè)量及分析

噪聲測(cè)量?jī)x器主要采用愛華AWA6228型多功能聲級(jí)計(jì)，分別測(cè)量室內(nèi)和室外的噪聲數(shù)據(jù)?？紤]到環(huán)境的因素和儀器的安裝難度，將雙層隔聲窗的隔聲性能測(cè)試地點(diǎn)選在西側(cè)臥室。測(cè)量?jī)x器布置安裝如圖10、11所示。測(cè)試時(shí)將兩個(gè)聲級(jí)計(jì)，一個(gè)通過桿件，在1m處安置探測(cè)器；另外一個(gè)通過三腳架固定，距地面1.2m、外窗2m、墻面1m處安裝儀器。噪聲測(cè)量分為兩次測(cè)試：第一測(cè)試是在隔聲門窗改造完成之后，室內(nèi)未裝修之前，主要檢測(cè)隔聲窗的效果；第二次測(cè)試是在室內(nèi)裝修完工之后，檢測(cè)室內(nèi)聲環(huán)境的變化。

3.3.1 裝修改造前測(cè)量及分析

圖7 公寓樓層平面圖

圖8 調(diào)研住戶位置及測(cè)點(diǎn)位置圖

表1 南北高架及共和新路路面交通流量統(tǒng)計(jì)表

對(duì)西側(cè)房間室內(nèi)外進(jìn)行聲壓級(jí)測(cè)量及頻譜分析，得到的不同頻率等效計(jì)權(quán)聲壓級(jí)如圖12所示。對(duì)裝修前室內(nèi)外的測(cè)量結(jié)果進(jìn)行倍頻程頻率分析，結(jié)果統(tǒng)計(jì)見表2。從表2中可知，在安裝隔聲窗之后，平均等效聲壓級(jí)LeqT降低了23.9dB(A)。對(duì)比室內(nèi)外不同聲壓級(jí)的百分比，由于測(cè)量的是外部交通噪聲，為非穩(wěn)定聲源，頻率波動(dòng)隨時(shí)間起伏較大，低頻部分波動(dòng)較大，從圖13中可以看出，該隔聲窗對(duì)中高頻噪聲有明顯的阻隔作用。

結(jié)合前文軟件模擬的結(jié)果，對(duì)比裝修改造前室外噪聲的實(shí)際測(cè)量值，即對(duì)比表2與圖9中顯示的分貝值，監(jiān)測(cè)點(diǎn)所得到的平均聲壓級(jí)LeqT數(shù)值為73.9dB，與軟件模擬值74.1dB，相差不到1dB。模擬結(jié)果和儀器測(cè)量結(jié)果基本一致。

3.3.2 降噪改造措施

圖9 公寓晝夜聲壓級(jí)分布圖

圖10 室內(nèi)儀器布置圖

圖11 室外儀器布置圖

圖12 倍頻程頻譜分析圖（裝修前室內(nèi)外測(cè)量）

圖13 倍頻程頻譜分析圖（裝修前后室內(nèi)測(cè)量）

既有住宅進(jìn)行隔聲改造，要避免對(duì)建筑主體結(jié)構(gòu)造成損害，所以，需要在不影響居民正常使用的前提下采用簡(jiǎn)單且方便的方式。通過對(duì)實(shí)際情況分析和前文經(jīng)驗(yàn)總結(jié)，根據(jù)該房間的情況，主要采取門窗更換和室內(nèi)裝修改造的方式。采用隔聲效果更好的鋼制隔聲門窗代替實(shí)木門；窗戶采用隔聲性能等級(jí)較高的雙層消聲通風(fēng)隔聲窗，開窗形式為外平開/內(nèi)推拉，玻璃形式為外夾層內(nèi)單片10.76（4+0.76+6）+空腔+8、雙層窗間距100mm；室內(nèi)裝修采用實(shí)木地板代替之前的瓷磚地面。

3.3.3 裝修改造后測(cè)量及分析

第二次測(cè)試在房間已經(jīng)完全裝修好的情況下進(jìn)行。從圖13的頻譜分析結(jié)果可知，噪聲降低部分主要集中在中高頻段，隔聲窗對(duì)該頻段作用較大。從表3的測(cè)試結(jié)果可知，室內(nèi)平均等效聲壓級(jí)LeqT從50dB(A)降低為41dB(A)，降低了 9dB(A)。

房屋進(jìn)行門窗改造和裝修之后，臥室噪聲值都有所減弱，但在裝修之前并未達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)。分析原因，一方面，是因?yàn)樵诘谝浑A段的聲音測(cè)量中，墻體部分施工還未完工，存在縫隙；另一方面，室內(nèi)的軟裝及家具的布置，對(duì)聲音有吸收的能力。但通過改造，臥室聲壓級(jí)已達(dá)到了《民用建筑隔聲設(shè)計(jì)規(guī)范》的要求：臥室、書房晝間允許噪聲級(jí)≤45dB(A)。

4 結(jié)語

交通噪聲對(duì)城市居民生活的影響正隨著人民生活需求的不斷提高而愈受關(guān)注。上海作為國(guó)際化大都市，隨著市區(qū)高架道路的不斷建設(shè)，快速干道出現(xiàn)車輛多、速度快、噪聲分貝值高、影響范圍大的現(xiàn)象，沿線住宅的噪聲控制問題必須得到重視和處理。高架道路沿線的噪聲形式復(fù)雜，受影響的既有住宅數(shù)量大。本文通過對(duì)上海市中心城區(qū)高架兩側(cè)住區(qū)特點(diǎn)的調(diào)研，發(fā)現(xiàn)東西向和南北向區(qū)域都以高層住宅為主，其中東西向區(qū)域的塔式住宅占高層住宅的70%。對(duì)高架道路噪聲的分析顯示，六層以上的住宅受交通噪聲影響較大。文中以上海市區(qū)高架道路沿線的實(shí)際房屋為案例，采用軟件模擬和實(shí)地噪聲測(cè)量的方法，對(duì)改造前后的室內(nèi)外噪聲進(jìn)行測(cè)量對(duì)比，試驗(yàn)結(jié)果表明，采用隔聲門窗更換及室內(nèi)裝修，噪聲得到了有效控制，房間室內(nèi)噪聲已達(dá)標(biāo)，中高頻段部分噪聲控制效果尤其明顯。

表2 各等效A計(jì)權(quán)聲壓級(jí)參量表（裝修前室內(nèi)外噪聲測(cè)量）

表3 各等效A計(jì)權(quán)聲壓級(jí)參量表（裝修前后室內(nèi)噪聲測(cè)量）

本文采取隔聲門窗更換和室內(nèi)改造的方式，在不破壞主體結(jié)構(gòu)、不影響居民正常使用的情況下，采取簡(jiǎn)單有效的措施，隔聲效果明顯。如果能結(jié)合外墻、陽臺(tái)以及小區(qū)整體環(huán)境的統(tǒng)一改造，可以在提升住區(qū)整體聲環(huán)境舒適度的同時(shí)，使居民的居住舒適度也得到改善。