陳智寅

(四川省公路規(guī)劃勘察設(shè)計(jì)研究院有限公司，成都 610041)

1 引 言

高速公路作為國(guó)家重要的戰(zhàn)略資源，對(duì)我國(guó)打贏脫貧攻堅(jiān)戰(zhàn)役，全面建成小康社會(huì)意義重大。近年來(lái)高速公路建設(shè)在四川省得到了迅速的發(fā)展，但同時(shí)也對(duì)沿線環(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[1]，聲屏障作為一項(xiàng)有效的噪聲防控技術(shù)在四川省高速公路領(lǐng)域得到了普遍應(yīng)用[2]，在改善高速公路沿線聲環(huán)境質(zhì)量方面起到了重要的作用，但同時(shí)也暴露出如設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單粗放、質(zhì)量良莠不齊、景觀效果差、環(huán)境友好性不足等諸多問(wèn)題，制約了技術(shù)和應(yīng)用的進(jìn)一步發(fā)展。在當(dāng)前我國(guó)實(shí)施生態(tài)文明建設(shè)的戰(zhàn)略背景下，民眾環(huán)保意識(shí)日益提高，聲屏障必然將在未來(lái)公路行業(yè)得到更為廣泛的應(yīng)用，巨大的市場(chǎng)機(jī)遇和挑戰(zhàn)并存。近年來(lái)交通運(yùn)輸部出臺(tái)的《關(guān)于實(shí)施綠色公路建設(shè)的指導(dǎo)意見》和《關(guān)于全面加強(qiáng)生態(tài)環(huán)境保護(hù)堅(jiān)決打好污染防治攻堅(jiān)戰(zhàn)的實(shí)施意見》，以及四川省交通運(yùn)輸廳印發(fā)的《關(guān)于進(jìn)一步加強(qiáng)公路水運(yùn)建設(shè)領(lǐng)域環(huán)境保護(hù)及污染防治工作的通知》，都從生態(tài)文明建設(shè)的高度對(duì)公路工程環(huán)境保護(hù)工作提出了全新的要求。在此背景下，對(duì)四川省20年來(lái)高速公路聲屏障技術(shù)應(yīng)用發(fā)展情況及存在的問(wèn)題進(jìn)行回顧分析，結(jié)合綠色發(fā)展的理念，提出未來(lái)聲屏障技術(shù)發(fā)展趨勢(shì)和方向顯得尤為重要。

2 聲屏障研究與應(yīng)用情況

2.1 應(yīng)用發(fā)展歷程

自1995年四川建成通車第一條成渝高速公路至2019年1月，四川省高速公路通車?yán)锍桃堰_(dá)7 238km，躍居全國(guó)第二，聲屏障在高速公路降噪工程中得到了大量廣泛的應(yīng)用。目前四川省高速公路投入運(yùn)營(yíng)聲屏障里程已逾72km，總投資超2億元?？偨Y(jié)四川省高速公路聲屏障應(yīng)用發(fā)展歷程，可以大致劃分為三個(gè)歷史階段。

2.1.1 首次應(yīng)用

四川省第一處高速公路聲屏障由四川省公路設(shè)計(jì)院于1998年設(shè)計(jì)完成，并于同年在成綿高速公路建成投入運(yùn)營(yíng)，實(shí)現(xiàn)了四川高速公路聲屏障應(yīng)用零的突破，對(duì)解決高速公路旁的八角中學(xué)噪聲污染問(wèn)題起到了良好的作用。聲屏障長(zhǎng)360m，高3.5m，采用砌體結(jié)構(gòu)，墻體砌筑空心槽，表面粘貼彩色多孔吸聲磚形成微孔共振吸聲結(jié)構(gòu)，見圖1。

圖1 四川省高速公路聲屏障工程首次應(yīng)用情況Fig.1 First application of highway noise barrier in Sichuan province

2.1.2 個(gè)別嘗試階段

圖2 二十一世紀(jì)初期四川省高速公路聲屏障工程應(yīng)用情況Fig.2 Application of highway noise barrier in Sichuan province in the early 21st century

隨著二十一世紀(jì)初期四川省高速公路建設(shè)的逐步提速，于成都繞城高速、成南高速、綿廣高速、內(nèi)宜高速、成都城北出口高速等項(xiàng)目進(jìn)行了個(gè)別點(diǎn)位的聲屏障推廣應(yīng)用嘗試，聲屏障總規(guī)模上升至約7km。由于技術(shù)儲(chǔ)備尚不成熟，聲屏障方案主要以借鑒省外案例為主，缺乏系統(tǒng)化設(shè)計(jì)。同時(shí)受該時(shí)期建設(shè)方理念和工程投資的制約，聲屏障大量采用中空陽(yáng)光板、薄PC板和夾膠玻璃等材料，使用至今破損、泛黃老化情況嚴(yán)重，影響了聲屏障應(yīng)有的聲學(xué)功能和景觀效果。此外部分聲屏障未經(jīng)專業(yè)設(shè)計(jì)，存在材料聲學(xué)性能不佳、總體空間尺寸不足等問(wèn)題，見圖2。

2.1.3 全面鋪開階段

自2011年起，四川省大量已通車高速公路的竣工環(huán)境保護(hù)驗(yàn)收工作全面開展，聲屏障應(yīng)用也得以全面鋪開。以西攀和攀田高速為先例，成仁、映汶、廣南廣巴、巴南、巴達(dá)萬(wàn)、達(dá)陜等20余個(gè)項(xiàng)目陸續(xù)開展了聲屏障設(shè)計(jì)建設(shè)，并順利通過(guò)了竣工環(huán)保驗(yàn)收，至今聲屏障總規(guī)模已超過(guò)72km。該階段的聲屏障設(shè)計(jì)應(yīng)用更為規(guī)范與合理，在嚴(yán)格聲學(xué)材料選用保證降噪功能的基礎(chǔ)上開始更加注重通透性景觀效果。該時(shí)期聲屏障總體采用標(biāo)準(zhǔn)輕型鋼結(jié)構(gòu)方案，大量運(yùn)用亞克力板和金屬吸聲屏，雖結(jié)構(gòu)形式更為美觀整齊，但也造成聲屏障樣式單一的問(wèn)題，景觀效果千篇一律。同時(shí)由于普遍工期緊、投資低，工程精細(xì)化程度不高，見圖3。

圖3 2011年至今四川省高速公路聲屏障工程應(yīng)用情況Fig.3 Application of highway noise barrier in Sichuan province since 2011

2.2 技術(shù)研究與發(fā)展

四川高速公路聲屏障設(shè)計(jì)和研發(fā)技術(shù)也隨著工程的推廣應(yīng)用得到了跨越式的發(fā)展，技術(shù)進(jìn)步的過(guò)程具有鮮明的時(shí)代特色，大致也可以分為3個(gè)階段(下表)。

2.2.1 摸索嘗試階段

從四川高速公路首次應(yīng)用的成綿高速八角中學(xué)聲屏障到二十一世紀(jì)初期的成都繞城高速、成南高速、南廣高速等聲屏障工程，四川公路聲屏障技術(shù)研究開始起步，以借鑒國(guó)內(nèi)外公路和鐵路先進(jìn)理念和技術(shù)為基礎(chǔ)進(jìn)行摸索和嘗試。該時(shí)期內(nèi)開展了《公路聲屏障設(shè)計(jì)技術(shù)研究》省級(jí)課題研究，首次較為全面地提出了四川公路聲屏障設(shè)計(jì)方法和思路，為后續(xù)聲屏障技術(shù)研究與發(fā)展做好了鋪墊，課題成果在2001年取得了四川省科技進(jìn)步三等獎(jiǎng)。同時(shí)期成綿高速八角中學(xué)聲屏障設(shè)計(jì)也獲得了四川省勘察設(shè)計(jì)“四優(yōu)”一等獎(jiǎng)，取得了相應(yīng)實(shí)用新型和外觀專利。但受制于當(dāng)時(shí)的公路建設(shè)發(fā)展現(xiàn)狀，環(huán)保理念不強(qiáng)，行業(yè)總體環(huán)保投入相對(duì)較少，技術(shù)成果難以實(shí)現(xiàn)持續(xù)的良好轉(zhuǎn)化應(yīng)用，該時(shí)期總體聲屏障技術(shù)仍不成熟。

表 四川省高速公路聲屏障技術(shù)研究與發(fā)展階段簡(jiǎn)述Tab. Research and development stage of noise barrier technology in highway of Sichuan

2.2.2 規(guī)范化標(biāo)準(zhǔn)化階段

隨著國(guó)家“十一五”規(guī)劃和“十二五”規(guī)劃的全面實(shí)施，四川省高速公路迅速成網(wǎng)，通車?yán)锍?、在建里程和設(shè)計(jì)里程均實(shí)現(xiàn)了大幅度的提升，與此同時(shí)交通噪聲帶來(lái)的環(huán)境影響也逐漸引起了廣泛的社會(huì)關(guān)注和重視。在高速公路聲屏障工程大規(guī)模應(yīng)用的背景下，聲屏障設(shè)計(jì)和研發(fā)技術(shù)也得到了長(zhǎng)足發(fā)展。隨著《聲環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》(GB3096-2008)、《公路環(huán)境保護(hù)設(shè)計(jì)規(guī)范》(JTG B04-2010)和《聲屏障聲學(xué)設(shè)計(jì)和測(cè)量規(guī)范》(HJ/T90-2004)等系列標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范的施行，加之民眾環(huán)保意識(shí)的增強(qiáng)和行政管理的逐步嚴(yán)格，聲屏障設(shè)計(jì)建造技術(shù)更加的規(guī)范化正規(guī)化，帶來(lái)了良好的環(huán)境正效益。但由于該時(shí)期內(nèi)高速公路聲屏障需求呈爆發(fā)式增長(zhǎng)，早期的技術(shù)儲(chǔ)備和研發(fā)成果難以適應(yīng)快速、高效的聲屏障設(shè)計(jì)應(yīng)用現(xiàn)狀要求，故聲屏障設(shè)計(jì)技術(shù)走向了標(biāo)準(zhǔn)化發(fā)展方向。以住建部2009年發(fā)布的《國(guó)家建筑標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)圖集 城市道路聲屏障》(09MR603)為基礎(chǔ)進(jìn)行了聲屏障標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)計(jì)技術(shù)建設(shè)，開發(fā)了一套適宜于四川高速公路的聲屏障標(biāo)準(zhǔn)圖集，并在大量聲屏障設(shè)計(jì)中予以應(yīng)用，取得了良好的效果。其中西攀高速公路聲屏障設(shè)計(jì)了獲得四川省優(yōu)秀工程勘察設(shè)計(jì)“四優(yōu)”三等獎(jiǎng)。但隨著聲屏障應(yīng)用規(guī)模的不斷增大，千篇一律的外觀和材料對(duì)高速公路沿線景觀造成的影響也逐漸受到關(guān)注，這在一些穿越自然風(fēng)光優(yōu)美的山區(qū)公路上顯得尤為明顯。

2.2.3 環(huán)保景觀系統(tǒng)化階段

生態(tài)文明是當(dāng)代我國(guó)社會(huì)發(fā)展的主題。聲屏障作為一項(xiàng)環(huán)保工程在起到隔聲降噪作用的同時(shí)，其自身的生態(tài)環(huán)境友好性也不容忽視。Jorge P.Arenas[3]在其研究中指出聲屏障建成運(yùn)營(yíng)后對(duì)公路使用者和被保護(hù)者會(huì)產(chǎn)生不良視覺影響，同時(shí)可能增大公路兩側(cè)生態(tài)隔離作用。G.E.Bowker[4]證明單純的聲屏障存在會(huì)增大背后一定范圍內(nèi)的大氣污染物濃度。Susan M.Morgan[5]提出聲屏障材料生產(chǎn)、使用和廢棄過(guò)程中會(huì)對(duì)環(huán)境產(chǎn)生一定的污染。張靜[6]、葉穎[7]、范錦忠[8]等國(guó)內(nèi)學(xué)者也在近年提出了建設(shè)的生態(tài)型聲屏障的理念和景觀塑造方法。由此可見，兼具良好聲學(xué)功能和生態(tài)景觀友好性的新型聲屏障是當(dāng)前研究前沿和發(fā)展主流。四川省公路設(shè)計(jì)院承擔(dān)的交通運(yùn)輸部“西部高速公路生態(tài)型聲屏障技術(shù)應(yīng)用研究”課題從設(shè)計(jì)、建設(shè)、運(yùn)營(yíng)和廢棄的全生命周期角度開展了高速公路聲屏障生態(tài)環(huán)保性和景觀性的系統(tǒng)研究，構(gòu)建了西部高速公路生態(tài)型聲屏障評(píng)價(jià)指標(biāo)體系、編制了設(shè)計(jì)和施工技術(shù)指南，項(xiàng)目成果達(dá)到國(guó)內(nèi)領(lǐng)先水平，并獲得了中國(guó)公路學(xué)會(huì)科學(xué)技術(shù)三等獎(jiǎng)和實(shí)用新型專利一項(xiàng)?？蒲谐晒耐茝V應(yīng)用標(biāo)志著四川省高速公路聲屏障技術(shù)全面進(jìn)入了以“降噪為本、結(jié)構(gòu)安全；材料環(huán)保、造價(jià)適宜；設(shè)計(jì)科學(xué)、施工便捷；造型美觀、自然生態(tài)”為理念的環(huán)保景觀系統(tǒng)化階段，將生態(tài)環(huán)保理念貫穿聲屏障全生命周期，運(yùn)用先進(jìn)聲學(xué)分析、新型環(huán)保聲屏障材料研發(fā)、專項(xiàng)景觀塑造等系統(tǒng)性多元化手段，實(shí)現(xiàn)工程降噪與自然人文景觀和諧相融發(fā)展的目的，并建設(shè)了一批有代表性的示范工程，見圖4。

圖4 新理念下四川省高速公路聲屏障設(shè)計(jì)研發(fā)和工程應(yīng)用情況Fig.4 Research,design and application of highway noise barrier in Sichuan province under the new concept

3 發(fā)展趨勢(shì)與展望

3.1 發(fā)展趨勢(shì)

推進(jìn)綠色發(fā)展是我國(guó)生態(tài)文明建設(shè)戰(zhàn)略的重要內(nèi)容，也是工程建設(shè)領(lǐng)域未來(lái)的發(fā)展方向和必然趨勢(shì)。在對(duì)四川省高速公路聲屏障技術(shù)和應(yīng)用歷程進(jìn)行回顧總結(jié)的基礎(chǔ)上，分析未來(lái)行業(yè)發(fā)展趨勢(shì)具有重要的意義。

3.1.1 全方位著手，系統(tǒng)化設(shè)計(jì)

設(shè)計(jì)是工程的核心，全方位系統(tǒng)化設(shè)計(jì)是創(chuàng)造優(yōu)質(zhì)工程的前提。公路聲屏障設(shè)計(jì)是一種多目標(biāo)多約束的工程技術(shù)問(wèn)題，既涉及對(duì)外環(huán)境的影響也涉及對(duì)自身及依托工程的作用，設(shè)計(jì)時(shí)需要綜合考慮權(quán)衡各方面因素。聲屏障作為降噪工程，設(shè)計(jì)的首要目標(biāo)是科學(xué)精準(zhǔn)的聲學(xué)分析，通過(guò)準(zhǔn)確建立還原空間三維模型，運(yùn)用專業(yè)聲學(xué)軟件進(jìn)行高精度計(jì)算，模擬聲屏障降噪效果并進(jìn)行優(yōu)化選型是未來(lái)聲屏障設(shè)計(jì)的必然趨勢(shì)；安全的結(jié)構(gòu)方案和良好的景觀效果是設(shè)計(jì)的另一項(xiàng)重要任務(wù)，要強(qiáng)化結(jié)構(gòu)創(chuàng)新，在保障安全的基礎(chǔ)上增加有效聲學(xué)高度，提升降噪效果。同時(shí)應(yīng)結(jié)合聲屏障所在地自然和人文環(huán)境特征，因地制宜進(jìn)行專項(xiàng)景觀設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)良好視覺效果；協(xié)調(diào)聲屏障的生態(tài)環(huán)保與經(jīng)濟(jì)效益是實(shí)現(xiàn)行業(yè)綠色發(fā)展的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，目前國(guó)內(nèi)外聲屏障研究發(fā)展的總體趨勢(shì)是強(qiáng)化綠化措施，提升聲屏障與周圍自然環(huán)境的生態(tài)融合度，運(yùn)用鄉(xiāng)土材料降低工程投資，合理利用和改造地形、地物，實(shí)現(xiàn)聲屏障“隱形”，在有條件的區(qū)域引入自然白噪聲對(duì)不利噪聲進(jìn)行聲學(xué)覆蓋，營(yíng)造“聲景觀”。

3.1.2 實(shí)施創(chuàng)新驅(qū)動(dòng)，著力環(huán)保材料

傳統(tǒng)的公路聲屏障材料以金屬、玻璃棉以及高分子材料等為主，同時(shí)涉及染色劑、涂料以及橡膠等輔料。這些材料在生產(chǎn)制備、使用以及廢棄過(guò)程中均會(huì)產(chǎn)生較為嚴(yán)重的環(huán)境污染，這不符合未來(lái)聲屏障發(fā)展的理念和趨勢(shì)。公路建設(shè)過(guò)程中會(huì)產(chǎn)生大量棄土棄石和拆遷建筑垃圾，通過(guò)技術(shù)攻關(guān)將其在聲屏障建設(shè)中進(jìn)行合理利用不僅可以消納一部分棄方，減少棄渣場(chǎng)占地規(guī)模，還能大幅度降低工程造價(jià)，實(shí)現(xiàn)環(huán)保和經(jīng)濟(jì)效益共贏。此外作為線性工程，公路沿線往往分布有工業(yè)廠礦和村落，對(duì)工業(yè)固廢和農(nóng)村秸稈廢棄物等進(jìn)行技術(shù)改性后也可用于聲屏障建設(shè)材料，還能帶動(dòng)沿線地區(qū)廢棄物資源化利用，實(shí)現(xiàn)生態(tài)環(huán)保效益的擴(kuò)大化。

3.1.3 著眼全生命周期，實(shí)行全過(guò)程服務(wù)

聲屏障從設(shè)計(jì)、施工、運(yùn)營(yíng)維護(hù)到最終廢棄的各個(gè)環(huán)節(jié)均屬于專業(yè)化程度較高、涉及專業(yè)面較廣的系統(tǒng)性工作，任何一項(xiàng)出現(xiàn)問(wèn)題都會(huì)直接影響工程應(yīng)用效果。但在目前工程建設(shè)管理制度下，上述環(huán)節(jié)大多各自獨(dú)立，缺乏專業(yè)的過(guò)程管控，設(shè)計(jì)者的意圖和理念往往不能真正得以實(shí)現(xiàn)，這也對(duì)生態(tài)景觀型聲屏障的良性發(fā)展構(gòu)成了制約。在生態(tài)環(huán)保要求日趨嚴(yán)格和民眾環(huán)保意識(shí)逐漸提高的當(dāng)下，聲屏障作為一項(xiàng)環(huán)保工程具有巨大的市場(chǎng)發(fā)展?jié)摿?。隨著國(guó)家基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)投資主體的逐步轉(zhuǎn)變，相關(guān)聲屏障領(lǐng)域從業(yè)者可以探尋統(tǒng)籌管理的總承包模式，貫徹從規(guī)劃、設(shè)計(jì)、施工到運(yùn)營(yíng)養(yǎng)護(hù)和廢棄的全生命周期理念，執(zhí)行標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)計(jì)、施工和管理制度，提供全方面、全過(guò)程噪聲治理服務(wù)和優(yōu)質(zhì)的聲屏障工程，不僅能創(chuàng)造商業(yè)價(jià)值，更能促進(jìn)聲屏障技術(shù)應(yīng)用的良性發(fā)展，更好地服務(wù)于環(huán)保工作中。

3.2 展望

四川省通過(guò)多年來(lái)的高速公路聲屏障技術(shù)研究、設(shè)計(jì)和工程建設(shè)，掌握了成熟的技術(shù)，積累了豐富的經(jīng)驗(yàn)，創(chuàng)造了先進(jìn)的理念，但相較沿海發(fā)達(dá)地區(qū)及國(guó)外的總體發(fā)展和應(yīng)用水平仍較為滯后?？偨Y(jié)國(guó)內(nèi)外先進(jìn)的聲屏障發(fā)展經(jīng)驗(yàn)，今后應(yīng)重點(diǎn)著力制定聲屏障交通行業(yè)地方標(biāo)準(zhǔn)和團(tuán)體標(biāo)準(zhǔn)，發(fā)布四川高速公路聲屏障技術(shù)指南，明確技術(shù)要求和管理制度，進(jìn)一步規(guī)范四川省公路聲屏障的設(shè)計(jì)和建設(shè)，推創(chuàng)優(yōu)質(zhì)示范工程。

4 結(jié) 語(yǔ)

隨著四川省20年來(lái)高速公路建設(shè)的快速發(fā)展，聲屏障在交通噪聲污染防治領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用，相應(yīng)的設(shè)計(jì)研發(fā)技術(shù)得到了跨越式的發(fā)展，但同時(shí)也暴露出了許多問(wèn)題與不足。在實(shí)施生態(tài)文明建設(shè)戰(zhàn)略的當(dāng)下，聲屏障作為一項(xiàng)環(huán)保工程，其技術(shù)與應(yīng)用的發(fā)展更應(yīng)當(dāng)充分貫徹綠色發(fā)展理念和交通運(yùn)輸部建設(shè)綠色公路指導(dǎo)意見，從工程全生命周期的環(huán)境友好性角度出發(fā)開展系統(tǒng)的研究和實(shí)踐，推動(dòng)地方標(biāo)準(zhǔn)和行業(yè)規(guī)范制定，建立健全建設(shè)運(yùn)行管理制度，促進(jìn)行業(yè)可持續(xù)發(fā)展。