吳秀琳，呂忠，吳曉林，余曉平，黃雪，石國(guó)兵

（1重慶市建筑科學(xué)研究院，重慶 400016；2重慶科技學(xué)院 建筑工程學(xué)院，重慶 401331）

0 引言

2011年3月，世界衛(wèi)生組織和歐盟合作研究中心公開(kāi)指出噪聲污染已成為僅次于空氣污染、影響人體健康的環(huán)境因素[1]。城市居住區(qū)的噪聲源主要有道路交通噪聲、建筑施工噪聲、工業(yè)生產(chǎn)噪聲以及社會(huì)生活噪聲等，其中交通噪聲是影響住宅聲環(huán)境的重要因素[2]。隨著城市快速車(chē)道、高架路橋和軌道交通等不斷增多，交通噪聲污染呈現(xiàn)出新的增長(zhǎng)趨勢(shì)，道路交通噪聲投訴事件逐年上升[3-4]。

城市軌道交通和公路高架線路的噪聲主要是輪軌噪聲和橋梁結(jié)構(gòu)二次噪聲，其中以低頻成分為主。低頻噪聲是指頻率在500Hz以下的聲音，其中對(duì)人類(lèi)影響較為明顯的主要為30～50Hz的頻率范圍，具有傳播距離遠(yuǎn)、穿透性強(qiáng)、隨距離衰減量小的特點(diǎn)[5]。人體內(nèi)器官固有頻率基本上在低頻和超低頻范圍內(nèi)，很容易與低頻聲音產(chǎn)生共振，所以人很容易受到低頻噪聲影響從而感到煩惱、不適[6]。

居住區(qū)聲環(huán)境是指住宅室內(nèi)、室外各種噪聲源，在住戶(hù)范圍內(nèi)形成的對(duì)居住者在生理、心理造成影響的聲音環(huán)境[7]。居住區(qū)聲環(huán)境是居住區(qū)環(huán)境的重要組成部分，也是評(píng)價(jià)建筑室內(nèi)聲環(huán)境質(zhì)量的重要因素。聲屏障是一種降低噪聲影響的方式，聲屏障的作用是阻止直達(dá)聲的傳播、隔離透射聲，并使衍射有足夠的衰減。對(duì)于道路沿線的住宅建筑來(lái)說(shuō)，應(yīng)用聲屏障能夠有效降低交通噪聲對(duì)居住區(qū)的影響。本文以重慶某毗鄰道路交通干線的住宅小區(qū)為例，測(cè)試并分析小區(qū)周?chē)煌ㄔ肼曈绊懛植?，探索通過(guò)聲屏障設(shè)計(jì)改善居住區(qū)周?chē)煌ㄔ肼暤闹卫矸椒ā?/p>

1 項(xiàng)目概況分析

圖1 A、C小區(qū)周邊道路平面圖

由圖1所示，該住區(qū)四面被道路所包圍，其中A小區(qū)占地面積約50000m2，規(guī)劃住宅為洋房、高層，小區(qū)西面臨近城市快速主干道和城市軌道交通。城市快速主干道為雙向6車(chē)道，設(shè)計(jì)時(shí)速80km/h，軌道交通車(chē)型為山地B型車(chē)，6節(jié)車(chē)廂，行駛速度大約70km/h，其中快速主干道道路中心線距離小區(qū)的敏感建筑約45m，A小區(qū)與交通干道存在20m高差，與軌道線存在5m高差。C小區(qū)占地面積約40000m2，規(guī)劃住宅為別墅、洋房，小區(qū)周邊多條城市主次干道，其中東側(cè)50m為城市快速主干道，高速雙向4車(chē)道，設(shè)計(jì)時(shí)速120km/h，噪聲影響較大。

隨著城市版圖不斷擴(kuò)張，交通的便利性成為驅(qū)動(dòng)購(gòu)房者購(gòu)買(mǎi)的主要因素之一，因此房地產(chǎn)開(kāi)發(fā)都十分重視項(xiàng)目的交通便利性。隨著城市軌道交通的發(fā)展，越來(lái)越多的住宅開(kāi)發(fā)項(xiàng)目建設(shè)在軌道交通和城市主干道附近，加之人們對(duì)居住環(huán)境的關(guān)注，交通噪聲問(wèn)題逐漸成為影響房地產(chǎn)開(kāi)發(fā)品質(zhì)的重要因素。該項(xiàng)目就是目前典型的輕軌站附近住宅開(kāi)發(fā)項(xiàng)目。由于該項(xiàng)目處于兩條主干道之間，道路交通噪聲影響更加明顯，因此選取該項(xiàng)目進(jìn)行住區(qū)道路交通噪聲的影響分析。根據(jù)項(xiàng)目環(huán)評(píng)報(bào)告數(shù)據(jù)顯示，A、C小區(qū)未達(dá)到二類(lèi)住宅區(qū)聲環(huán)境條件要求，需要重新進(jìn)行聲環(huán)境優(yōu)化設(shè)計(jì)。

2 噪聲影響分析

2.1 測(cè)量?jī)x器及方法

為了深入掌握交通噪聲對(duì)住區(qū)聲環(huán)境的影響，進(jìn)行了現(xiàn)場(chǎng)實(shí)測(cè)?，F(xiàn)場(chǎng)測(cè)試采用CESVA SC310型實(shí)時(shí)頻譜分析一級(jí)積分聲級(jí)計(jì)，配套使用CESVA CB006型一級(jí)聲校準(zhǔn)器和CESVA Capture Studio軟件（CCS）CCS噪音捕捉軟件。聲級(jí)計(jì)主要參數(shù)如表1所示。

表1 CESVA SC310型實(shí)時(shí)頻譜分析一級(jí)積分聲級(jí)計(jì)參數(shù)

現(xiàn)場(chǎng)選擇能反映該住區(qū)聲環(huán)境質(zhì)量特征的若干個(gè)檢測(cè)點(diǎn)進(jìn)行長(zhǎng)期定點(diǎn)監(jiān)測(cè)，結(jié)合項(xiàng)目環(huán)評(píng)報(bào)告書(shū)，根據(jù)A小區(qū)周邊道路情況，重點(diǎn)選擇地塊西側(cè)臨近道路的堡坎上中部位置作為監(jiān)測(cè)點(diǎn)，如圖1所示。利用A聲級(jí)計(jì)權(quán)模式，測(cè)試不同交通工況下的交通噪聲狀況，利用CCS軟件，在電腦上將聲級(jí)計(jì)測(cè)量模式設(shè)置SLM模式，采用1/1倍頻測(cè)量分析，并把三個(gè)測(cè)量指標(biāo)F1、F2、F3分別設(shè)置為L(zhǎng)AT、LAF和LApeak， 間隔時(shí)間T設(shè)置為1min、30min后結(jié)束測(cè)量。

2.2 噪聲的特性分析

利用測(cè)量?jī)x器測(cè)量無(wú)車(chē)輛通過(guò)時(shí)安靜的環(huán)境噪聲、軌道交通單獨(dú)通過(guò)時(shí)的噪聲值、大型貨車(chē)單獨(dú)通過(guò)時(shí)的噪聲以及20min內(nèi)等效連續(xù)A聲級(jí)的噪聲監(jiān)測(cè)，得到不同工況下的監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)，如表2所示，檢測(cè)期間噪聲分布時(shí)變化特征如圖2所示。

表2 不同工況下A聲級(jí)噪聲檢測(cè)數(shù)據(jù)

圖2 檢測(cè)期間的噪聲分布時(shí)變化曲線

不同交通情況下周邊交通噪聲中低頻噪聲瞬時(shí)數(shù)據(jù)如表3所示。

表3 低頻噪聲數(shù)據(jù)

由圖表可知，噪聲主要集中在2500Hz以下頻率，呈現(xiàn)中低頻噪聲特性，低頻成分豐富，峰值出現(xiàn)在63Hz頻率周?chē)?。在中低頻段各頻率噪聲水平線比較平穩(wěn)，主要為軌道交通噪聲、機(jī)動(dòng)車(chē)輛噪聲等所產(chǎn)生的低頻噪聲。通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)診斷，該住區(qū)噪聲超標(biāo)主要的噪聲源有以下兩方面：（1）城市軌道交通，這種聲音基本上屬于低音而且伴隨著振動(dòng)；（2）城市主干道、城市高速路，道路噪聲疊加。道路呈上坡趨勢(shì)，車(chē)輛越多（重型車(chē)輛居多）、車(chē)速越大其噪音就越強(qiáng)。

3 道路交通噪聲的控制

3.1 小區(qū)噪聲控制目標(biāo)

利用Soundplan噪聲預(yù)測(cè)評(píng)估軟件對(duì)小區(qū)周邊的噪聲邊界情況進(jìn)行模擬分析，如圖3和表4所示。

圖3 小區(qū)噪聲邊界模擬

表4 A、C小區(qū)噪聲邊界條件模擬情況（dB（A））

由模擬分析可知，A小區(qū)西面存在交通主干道和輕軌線路，噪聲情況最嚴(yán)重，晝間噪聲值最高為69.8dB（A），而其他三面的噪聲值則相對(duì)低一些，在61～65dB（A）之間。通過(guò)與實(shí)測(cè)的結(jié)果進(jìn)行對(duì)比，實(shí)際測(cè)量A小區(qū)西面晝間在20min時(shí)間內(nèi)等效連續(xù)A聲級(jí)為69.1dB（A），與模擬結(jié)果差異較小，說(shuō)明模擬結(jié)果可信。C小區(qū)該地塊四周為城市次干道，在地塊的東面存在一條城市快速通道，因此東面的噪聲最嚴(yán)重達(dá)到68.7dB（A），而其他三面的噪聲值則相對(duì)低一些，在57～64dB（A）之間。

考慮小區(qū)的實(shí)際地形情況，以晝間允許噪聲值作為設(shè)計(jì)降噪目標(biāo)，結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)聲環(huán)境實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)，可取A小區(qū)西側(cè)交通噪聲70dB（A），C小區(qū)東側(cè)交通噪聲65dB（A）。A小區(qū)西側(cè)軌道交通噪聲峰值高達(dá)75 dB（A），該路段軌道噪聲在夜間11:00停止運(yùn)營(yíng)，對(duì)住戶(hù)夜間休息影響不大，因此，夜間軌道噪聲的影響可不作考慮。降噪量設(shè)計(jì)計(jì)算表如表5所示。

表5 降噪量設(shè)計(jì)計(jì)算表

3.2 噪聲控制策略

該住區(qū)的環(huán)境噪聲主要包括軌道交通、高速路機(jī)動(dòng)車(chē)運(yùn)行時(shí)的噪聲、二次輻射噪聲及機(jī)械噪聲等。設(shè)置聲屏障是降低該住區(qū)噪聲的有效措施之一，如圖4所示。

圖4 聲屏障的聲繞射原理圖

在聲屏障背部形成一個(gè)“聲影區(qū)”，使位于“聲影區(qū)”內(nèi)的噪聲級(jí)低于未設(shè)置聲屏障時(shí)的噪聲級(jí)。降噪量的大小主要取決于聲源發(fā)出的聲波沿三條路徑傳播的聲能分配。聲屏障的作用就是阻擋直達(dá)聲的傳播，隔離透射聲，并使繞射聲有足夠的衰減。繞射聲衰減的大小與聲波的繞射角和聲波的波長(zhǎng)有關(guān)，隨著繞射角的增大而增大，隨著波長(zhǎng)的增大而減少。聲屏障設(shè)計(jì)中通常忽略聲屏障的透射聲影響，只考慮聲屏障邊緣的繞射作用，一般要求透射聲能比繞射聲能低得多，至少要求聲屏投射聲的傳聲損失比繞射聲能大于等于10dB。聲屏障隔聲效果如圖5所示。

圖5 A、C小區(qū)交通噪聲傳播分析圖

3.3 聲屏障設(shè)計(jì)計(jì)算

噪聲（線聲源）通過(guò)聲屏障繞射聲衰減△Ld是聲源、受聲點(diǎn)和聲屏障三者的幾何關(guān)系，其計(jì)算公式如下：

式中：f為聲波頻率，Hz；δ為聲程差，δ=a+b-d，m；c為聲速，m/s。

在A小區(qū)靠近輕軌和C小區(qū)鄰近主干道一側(cè)的建筑外分別選取5個(gè)噪聲接受處，具體的建筑位置如圖3所示，在A小區(qū)13#的1.2m、3.7m，14#的3.7m以及18#的1.2m、3.7m， 分別命名接收點(diǎn)1—5；在C小區(qū)56#的1.2m、3.7m ，58#3.7m，以及61#的1.2m、3.7m，分別命名接受點(diǎn)6—10。對(duì)各個(gè)接收點(diǎn)進(jìn)行隔聲降噪量，計(jì)算無(wú)限長(zhǎng)線聲源，無(wú)限長(zhǎng)隔聲屏障繞射聲衰減△Ld的計(jì)算結(jié)果如表6所示。

表6 A、C小區(qū)圍墻處不同高度隔聲屏障降噪量理論計(jì)算值（dB（A））

由于實(shí)際生活中隔聲屏以及道路不是無(wú)限長(zhǎng)的，故需要對(duì)表6中的△Ld進(jìn)行修正計(jì)算，根據(jù)相關(guān)工程經(jīng)驗(yàn)，對(duì)具有地面覆蓋物吸聲作用的居住區(qū)，將敏感點(diǎn)端部的噪聲標(biāo)準(zhǔn)降低3dB來(lái)確定聲屏障長(zhǎng)度，則有限長(zhǎng)聲屏障的降噪量可按下式計(jì)算：

式中：a為聲屏障對(duì)接受點(diǎn)的遮蔽角；△L為聲屏障頂部繞射衰減量，dB（A）；x為聲屏障側(cè)向延伸長(zhǎng)度與接受點(diǎn)至聲屏障的垂直距離之比值。

依據(jù)《聲屏障聲學(xué)設(shè)計(jì)和測(cè)量規(guī)范》中規(guī)定將依照下圖對(duì)△Ld進(jìn)行修正，修正后的△Ld取決于遮蔽角β/θ，修正后的△Ld如表7所示。

表7 A、C小區(qū)圍墻處不同高度隔聲屏障降噪量修正計(jì)算值（dB（A））

3.4 降噪效果分析

在A小區(qū)緊臨近軌道線一側(cè)設(shè)置聲屏障，A小區(qū)與交通干道存在高差，場(chǎng)地高于交通線路的高度有利于降噪；在C小區(qū)靠近高速路一側(cè)設(shè)置聲屏障。經(jīng)聲傳播路徑散射計(jì)算，降噪效果如表8所示。

表8 小區(qū)最不利區(qū)域降噪效果

根據(jù)以上數(shù)據(jù)分析，若在A小區(qū)緊鄰軌道線一側(cè)及小區(qū)圍墻均設(shè)置高度為6m的隔聲屏障，其晝間可滿(mǎn)足《聲環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》GB 3096-20082類(lèi)區(qū)聲環(huán)境標(biāo)準(zhǔn)。若在C小區(qū)靠城市快速路一側(cè)及小區(qū)圍墻一圈均設(shè)置高度為5m的隔聲屏障，其晝間、夜間的降噪效果均能滿(mǎn)足 《聲環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》GB 3096-20082類(lèi)區(qū)聲環(huán)境標(biāo)準(zhǔn)。

4 聲環(huán)境改善綜合策略

4.1 隔聲屏障設(shè)計(jì)

聲屏障的形狀設(shè)計(jì)。主聲屏障的形狀要包括直立型、折板型、彎弧型、頂部圓柱吸聲型、半封閉型及全封閉型等，如圖6所示。因小區(qū)的敏感點(diǎn)區(qū)域只從道路的單側(cè)上考慮降噪措施，故不存在完全封閉狀態(tài)。聲屏障的形狀選擇主要依據(jù)聲屏障的插入損失及現(xiàn)場(chǎng)條件決定。在一定高度的范圍內(nèi)，聲屏障的插入損失與等效高度成正比關(guān)系。直立型聲屏障的等效高速與聲屏障本身高度等同，而折板型和彎弧形聲屏障的有等效高度從理論分析要高于本身高度。綜合生產(chǎn)安裝難度、成本、視覺(jué)效果和降噪效果等，該住區(qū)隔聲屏障采用產(chǎn)生漸變過(guò)程的彎弧型吸隔聲屏障比較合理。

圖6 不同類(lèi)型隔聲屏障等效高度對(duì)比

隔聲屏障的材料選取。金屬聲屏障的減噪效果與噪聲的頻率成分關(guān)系很大，對(duì)大于2000Hz的高頻聲比800～1000Hz左右的中頻聲的減噪效果要好，但對(duì)于25Hz左右的低頻聲，則由于聲波波長(zhǎng)比較長(zhǎng)而很容易從屏障上方繞射過(guò)去，所以效果就差。由于交通噪聲中低頻噪聲對(duì)居住區(qū)聲環(huán)境影響較大，在材料選取時(shí)要綜合進(jìn)行考慮，應(yīng)加入吸收低頻噪聲的材料。低頻噪聲的吸聲更多的是采用共振吸聲結(jié)構(gòu)，當(dāng)入射聲波的頻率與共振吸聲結(jié)構(gòu)的固有頻率一致時(shí)，共振吸聲結(jié)構(gòu)就會(huì)發(fā)生共振現(xiàn)象，由于低頻聲波比高頻聲波容易激發(fā)共振，因此共振吸聲結(jié)構(gòu)的主要吸聲頻帶在低頻[8]。采用鋁合金板作為聲屏障制作原材料，隔聲性能在30～35dB（A），為增加聲屏障板對(duì)交通噪聲中低頻的吸聲系數(shù)，可選擇容重高的多孔吸聲材料。在滿(mǎn)足隔聲要求的基礎(chǔ)上，也可在金屬聲屏障中部加透明屏體，選擇高透光率、便維護(hù)、壽命長(zhǎng)、安全系數(shù)高的PMMA板（亞克力板）。

4.2 聲景觀設(shè)計(jì)

聲屏障設(shè)在小區(qū)邊界處，屬于小區(qū)景觀設(shè)計(jì)的一部分，在設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)從視覺(jué)以及生態(tài)兩個(gè)方面對(duì)聲屏障進(jìn)行景觀設(shè)計(jì)。在視覺(jué)上，窗外的視野是否被遮蔽將極大地影響住戶(hù)的用戶(hù)體驗(yàn)，聲屏障的設(shè)置選用透明材料為佳。由于住區(qū)交通噪聲污染較為嚴(yán)重，將會(huì)做較長(zhǎng)的聲屏障，這樣勢(shì)必會(huì)使景觀環(huán)境產(chǎn)生單調(diào)以及不和諧的感覺(jué)，若將聲屏障與景觀綠植墻相結(jié)合，可與小區(qū)環(huán)境融合，減少壓抑感。隔聲屏障的長(zhǎng)度則應(yīng)使列車(chē)噪聲在隔聲屏障端部側(cè)向繞射影響盡量減少，同時(shí)也應(yīng)滿(mǎn)足建筑限界和其它設(shè)施位置的需要，盡可能與周?chē)ㄖ飬f(xié)調(diào)一致。

如圖7所示，結(jié)合景觀墻體+綠化種植+透明隔聲屏障（綠化隔聲屏障聲學(xué)效果：RW＞18dB，NRC＞0.5），三重隔聲措施相結(jié)合，最大程度地對(duì)住區(qū)聲環(huán)境起到隔聲降噪的效果，既能提升項(xiàng)目品質(zhì)，又可提高住戶(hù)居住舒適度。

圖7 景觀聲屏障剖面示意圖

此外，隔聲屏障位置的設(shè)置還應(yīng)滿(mǎn)足軌道線路安全距離、建筑限界和其它設(shè)施位置的需要，同時(shí)還應(yīng)盡可能與周?chē)ㄖ飬f(xié)調(diào)一致。設(shè)置隔聲景觀后，住區(qū)晝間交通噪聲影響基本滿(mǎn)足一類(lèi)居住區(qū)晝間不大于55 dB（A）的要求、夜間不大于45 dB（A）的要求。

5 結(jié)語(yǔ)

道路交通噪聲污染對(duì)住區(qū)聲環(huán)境影響較大，噪聲源不穩(wěn)定，噪聲成分復(fù)雜，主要為低頻噪聲，難以治理。針對(duì)交通噪聲影響的控制，既要分析噪聲源特點(diǎn)，又要結(jié)合因地制宜的思想，采取阻隔、吸收等措施減小噪聲對(duì)居住環(huán)境的影響。

隔聲屏障是改善交通噪聲的一個(gè)重要方法，應(yīng)用在交通噪聲的傳播過(guò)程控制中，通過(guò)分析噪聲的傳播途徑和噪聲特點(diǎn)，利用聲屏障加以控制和減弱。隔聲屏障的設(shè)計(jì)要根據(jù)實(shí)際的交通噪聲特點(diǎn)、影響范圍加以分析計(jì)算，在滿(mǎn)足住區(qū)聲環(huán)境質(zhì)量要求的基礎(chǔ)上，從住區(qū)整體環(huán)境入手，利用景觀隔聲墻、綠化種植等技術(shù)，滿(mǎn)足人們的審美和采光等需求，實(shí)現(xiàn)功能和環(huán)境的結(jié)合。