陳 浩，趙文文，王大鵬

（南京地鐵建設(shè)有限責任公司，江蘇 南京 210014）

0 引言

近年來，在“新基建”的熱潮下，軌道交通建設(shè)項目成為新風(fēng)口，為各地經(jīng)濟穩(wěn)步增長提供了新的支撐點。全國各大城市紛紛大力發(fā)展軌道交通建設(shè)，軌道交通施工噪聲成為影響城市環(huán)境的重要因素。過量的噪聲會影響周邊居民的工作效率，危害居民身心健康，嚴重影響他們的正常生活和工作。據(jù)統(tǒng)計，2019年全國噪聲污染舉報中，建設(shè)施工噪聲成為群眾關(guān)注焦點，舉報量占噪聲舉報的45.4%。由此可見，施工噪聲雖然時間短，污染面積小，但是已成為中國環(huán)境污染治理中的主要難點，嚴重干擾了居民正常生活，處理好這一問題是城鎮(zhèn)化建設(shè)的一項重要任務(wù)。因此，城市軌道交通施工噪聲污染防治工作在軌道交通建設(shè)中尤為重要。

1 施工機械噪聲污染研究

地鐵的修建是一個漫長的施工過程，需要使用各種大型工程機械長期作業(yè)，施工車輛進出場頻繁，產(chǎn)生的噪聲不免會對周邊環(huán)境產(chǎn)生持續(xù)的影響。高架線與車站施工所使用的施工機械主要有液壓成槽機、挖掘機、鉆孔機、裝載機、吊車、推土機、混凝攪拌機、空壓機、振搗棒、平地機等；地下線盾構(gòu)法施工使用的施工機械主要有推土機、空壓機、吊車、振搗棒、裝載車等[1]。本研究對地鐵施工的基坑開挖階段和主體結(jié)構(gòu)階段主要施工機械噪聲進行監(jiān)測。

1.1 施工噪聲監(jiān)測方案

本研究選取南京至句容城際軌道交通工程白水橋工區(qū)的施工場地進行施工機械噪聲現(xiàn)場監(jiān)測，各項監(jiān)測指標如表1所示。

表1 施工噪聲環(huán)境排放監(jiān)測指標Tab.1 Monitoring indexes of noise environmental emission in construction

本研究噪聲監(jiān)測采用杭州愛華AWA5688型多功能聲級計。為保證監(jiān)測結(jié)果的準確性，每次測量前必須在安靜環(huán)境下對測量儀器進行聲校準。頻率計權(quán)選擇A計權(quán)，時間計權(quán)選擇F擋，施工機械監(jiān)測方案見表2。

表2 施工噪聲監(jiān)測方案Tab.2 Construction noise monitoring scheme

1.2 噪聲監(jiān)測數(shù)據(jù)分析

表3 施工噪聲監(jiān)測樣本分布Tab.3 Distribution of construction noise monitoring samples

本研究共獲取監(jiān)測樣本75個，其中基坑開挖階段數(shù)據(jù)29個，主體結(jié)構(gòu)階段數(shù)據(jù)42個，施工場界監(jiān)測數(shù)據(jù)4個。為了增強樣本數(shù)據(jù)的可靠性，本研究剔除了各項指標中明顯偏大和明顯偏小的監(jiān)測樣本，分析所用數(shù)據(jù)均來自處理后的有效樣本。

1.2.1 施工噪聲監(jiān)測數(shù)據(jù)統(tǒng)計分析

本次監(jiān)測數(shù)據(jù)代表值如表4所示。

表4 各樣本監(jiān)測數(shù)據(jù)代表值Tab.4 Representative value of monitoring data of each sample

結(jié)合圖表，可以得到以下結(jié)論：

（1）從噪聲排放水平（圖1）來看，圓盤鋸、切割機、鼓風(fēng)機、風(fēng)鎬4種施工機械的排放水平較高，其次是攪拌機、空壓機、長臂挖機、挖土機和裝載機。

圖1 施工機械噪聲源的等效A聲級及其樣本偏差對比圖Fig.1 Comparison chart of equivalent A sound level of construction machinery noise source and its sample deviation

（2）從波動情況（圖2）來看，風(fēng)鎬、圓盤鋸表現(xiàn)出了較大的波動性，而大型施工機械波動性較小，可見手持工具噪聲波動性要普遍高于大型施工機械。波動情況也可以從F擋峰值和F擋谷值的差值上得到驗證。

圖2 施工機械噪聲源的F檔峰值和F檔谷值對比圖Fig.2 Comparison chart of peak value and valley value of F-gear of construction machinery noise source

2 施工噪聲傳播特征研究

2.1 衰減規(guī)律

由于施工現(xiàn)場有多個施工機械發(fā)出的噪聲源，因此預(yù)測點可能同時受到各噪聲源帶來的噪聲影響，可按照以下公式，計算多個噪聲源對預(yù)測點的疊加影響：

式中：LpT為n個噪聲源的噪聲在預(yù)測點疊加后的總的噪聲級；Lpi為第i個噪聲源單獨在預(yù)測點處的聲壓級。

施工現(xiàn)場的噪聲衰減主要為幾何發(fā)散引起的衰減。

施工機械的噪聲可近似視為點聲源處理，可按照以下公式，計算距離聲源不同距離處的噪聲值：

式中：Lp為距聲源r米處的施工噪聲預(yù)測值，dB（A）；Lp0為距聲源r0米處的噪聲參考值，dB（A）；

施工機械噪聲級L與距離r的變化關(guān)系如表5所示，由結(jié)果可知，施工機械的噪聲級隨著距離的增大而減小。

表5 施工機械噪聲距離衰減分析結(jié)果Tab.5 Analysis result of distance attenuation of mechanical noise in construction

2.2 達標距離

根據(jù)《建筑施工場界環(huán)境噪聲排放標準》（GB 12523—2011），晝間限值70 dB，夜間限值55 dB。

表6 施工機械噪聲達標距離Tab.6 Construction machinery noise standard distance

土石方階段的施工機械晝間達標距離為9～51 m，達標距離最大的是風(fēng)鎬，為51 m。挖土機、裝載機、長臂挖機和空壓機的達標距離在20 m以內(nèi)。因此土石方階段施工時，除風(fēng)鎬外的上述施工機械設(shè)備至少距離場界20 m以上施工，場界噪聲晝間才可能達標。風(fēng)鎬施工應(yīng)距離場界至少51 m以上，并考慮采取降噪措施。

結(jié)構(gòu)階段的晝間達標距離為62～93 m，施工設(shè)備在距離場界至少93 m以上，場界噪聲晝間有可能達標。

2.3 噪聲預(yù)測模型

圖3 施工機械不同階段噪聲距離衰減規(guī)律Fig.3 Attenuation law of construction noise distance at different stages：earthwork stage（a）；structural stage（b）

根據(jù)上節(jié)提出的噪聲預(yù)測模式，結(jié)合現(xiàn)場測量得到的數(shù)據(jù)，以白水橋站工區(qū)為例，采用Cadna/A預(yù)測軟件對施工噪聲影響進行模型預(yù)測，該軟件主要計算依據(jù)包括HJ2.4—2009、RLS90 JIS09613等標準，并采用專業(yè)領(lǐng)域內(nèi)認可的方法進行修正[2]，并已通過生態(tài)環(huán)境部環(huán)境工程評估中心評審認證，軟件可以三維模擬區(qū)域聲級分布[3]。

本研究進行施工噪聲環(huán)境排放模擬的基本思路是：將施工場界假定為平面，各施工機械的噪聲源強均來自實測，對晝夜施工工況分別進行模擬，晝間包含各類施工機械同時施工，夜間禁止使用大型高噪聲設(shè)備，如空壓機、挖土機和長臂挖機，各施工機械實測噪聲源強見表7。晝夜間施工噪聲排放水平模擬結(jié)果見圖4。

圖4 晝間夜間噪聲排放模擬對比圖Fig.4 Comparison chart of daytime and nighttime noise emission simulation

根據(jù)噪聲模擬計算結(jié)果，施工場界噪聲排放值見表8。

表8 施工場界噪聲排放值Tab.8 Noise emission value at construction site boundary

由結(jié)果可知，場界噪聲晝夜間最大為79.7 dB（A），最小為67.5 dB（A）。均超出建筑施工場界噪聲標準（GB12523—2011）規(guī)定的排放限值。需采取相應(yīng)的降噪措施，減少施工噪聲對周邊聲環(huán)境敏感點的影響。

3 施工期噪聲控制措施

3.1 源頭控制

施工場地應(yīng)采用低噪聲施工機械進行施工，專門安排人員定期對機械進行妥善保養(yǎng)和零件維護，及時更換損壞的常用零件，減少使用過程中的摩擦噪聲。對于體積不大，形狀固定的強噪聲源可考慮加裝隔聲罩，將聲源封閉在隔聲罩內(nèi)，可從源頭處有效減少施工機械噪聲，施工結(jié)束后及時關(guān)閉設(shè)備，從源頭上切斷噪聲影響。

3.2 傳播途徑控制

作為城市軌道交通工程，為方便城市居民出行，路線不可避免地穿越城市建成區(qū)。對于周邊分布有居住區(qū)的施工場地，施工單位在施工設(shè)備與敏感目標之間設(shè)置移動式聲屏障，阻擋直達聲的傳播，大大減少對施工場地周邊居民的噪聲影響。

3.3 接受者的防護

施工場地周邊敏感目標室內(nèi)噪聲主要是由窗戶傳進來的，當室外施工噪聲大到一定程度時，會對室內(nèi)居民正常生活產(chǎn)生干擾，可以通過給周圍住戶安裝隔聲窗的方式減少傳進房間的施工噪聲。由于施工現(xiàn)場周邊敏感點為既有建筑，本身無隔聲窗措施，因此，需要針對既有建筑進行外窗的隔聲改造，首先對施工場地周邊敏感點室外聲環(huán)境進行監(jiān)測，然后依據(jù)《民用建筑隔聲設(shè)計規(guī)范》（GB50118—2010）的要求計算能夠確保敏感點室內(nèi)能夠達標的外窗隔聲量，選取合適的隔聲窗，典型窗戶的空氣聲隔聲量[4]見表9。從表中可以發(fā)現(xiàn)，門窗的隔聲量取決于其窗框型材和玻璃構(gòu)造，因此可以通過優(yōu)化這兩點參數(shù)進行隔聲窗設(shè)計。

表9 窗戶的空氣聲隔聲量[單位：dB（A）]Tab.9 Air sound insulation of windows [unit：dB（A）]

圖5 加工棚Fig.5 Processing shed

圖6 移動式聲屏障Fig.6 Mobile sound barrier

圖7 移動式設(shè)備隔聲罩Fig.7 Movable sound insulation cover for equipment

圖8 攪拌機防護棚Fig.8 Protective shed of mixer

3.4 合理安排施工時間

可通過合理安排施工程序，避免設(shè)備同時施工等措施降低施工噪聲對周圍敏感點造成的影響。針對不同功能的敏感點選擇合適的施工時間，學(xué)校敏感點應(yīng)盡量選取在休息日學(xué)校無人的時間段開工，居住敏感點應(yīng)盡量選取在工作日晝間進行施工。夜間施工更容易對兩側(cè)敏感點處的聲環(huán)境質(zhì)量產(chǎn)生顯著影響（＞5dB（A）），特別是對夜間睡眠的影響較大。因此，施工期間應(yīng)禁止夜間（22：00—6：00）施工，避免夜間施工噪聲污染，以減輕施工對周邊居民生活的不利影響。如需夜間施工，需要向當?shù)厣鷳B(tài)環(huán)境局提出夜間施工申請。在獲得夜間施工許可后，方可在規(guī)定時間和區(qū)域內(nèi)進行夜間施工作業(yè)，并在施工前向附近居民公告施工時間。

3.5 規(guī)范工人施工行為

工人在施工過程中，可能會由于施工不規(guī)范而造成施工噪聲，主要有：

（1）施工工人的呼喊聲

由于施工場地的施工設(shè)備多，面積大，施工人員的呼喊聲也是施工噪聲來源之一，施工人員有時還會利用喇叭來指揮施工。為了減少這類噪聲，施工單位應(yīng)定期開展施工教育，宣傳文明施工理念，提高施工人員的素質(zhì)，強化施工管理者和工人防止噪聲擾民的意識。

（2）車輛鳴笛聲

運輸車輛進出施工場地發(fā)出的交通噪聲和鳴笛噪聲會對周邊居民的正常生活產(chǎn)生干擾。應(yīng)要求施工車輛在進出施工場地時做到減速慢行、禁止鳴笛。

（3）材料的碰撞聲

施工時產(chǎn)生的材料碰撞聲也是施工噪聲的主要來源之一，例如鋼筋的碰撞聲就極其尖銳，聲強和音調(diào)都較高，影響較為嚴重。針對此類噪聲，可以在材料堆放處設(shè)置標語，提醒工人在進行材料裝卸和搬運時，應(yīng)該注意輕拿輕放，避免裝卸和搬運過程中產(chǎn)生刺耳的碰撞聲。

3.6 在線監(jiān)控系統(tǒng)

可參考南京至句容城際軌道交通工程的做法，在所有施工場地采用在線監(jiān)測技術(shù)對施工期間的環(huán)境噪聲進行24 h實時監(jiān)控測量。該系統(tǒng)對施工噪聲進行實時監(jiān)控，對噪聲數(shù)據(jù)進行采集、分析和處理，并將結(jié)果每分鐘上傳一次。一旦監(jiān)控到場界噪聲超出《建筑施工場界環(huán)境噪聲排放標準》（GB12523—2011）規(guī)定的相應(yīng)限制，管理者可立即采取有效措施，通過查看實時監(jiān)控，有效切斷噪聲污染源。

總結(jié)上述施工期噪聲防護措施，針對各個階段的不同噪聲源可采取適宜、科學(xué)有效、經(jīng)濟合理的降噪措施，具體策略總結(jié)見表10。

圖9 南京至句容城際軌道交通工程在線監(jiān)測系統(tǒng)Fig.9 On-line Monitoring System of Nanjing-Jurong Intercity Rail Transit Project

4 結(jié)語

城市軌道交通施工噪聲主要來源于施工機械噪聲、施工人員呼喊聲和材料轉(zhuǎn)移碰撞聲。本研究基于施工機械實測數(shù)據(jù)，分不同時段對基坑開挖和主體結(jié)構(gòu)的噪聲環(huán)境排放情況進行了模擬分析，從不同側(cè)面反映了地鐵施工噪聲的特點。

（1）圓盤鋸、切割機、鼓風(fēng)機和風(fēng)鎬4種施工機械的噪聲排放水平較高，其次是攪拌機、空壓機、挖土機、長臂挖機和裝載機。

（2）風(fēng)鎬、圓盤鋸表現(xiàn)出了較大的波動性，而大型施工機械波動性較小，手持工具噪聲波動性要普遍高于大型施工機械。

（3）基于環(huán)境排放類監(jiān)測數(shù)據(jù)，本研究分不同時段對基坑開挖和主體結(jié)構(gòu)的噪聲環(huán)境排放情況進行了模擬分析，從不同層面反映了地鐵施工噪聲的特點。由結(jié)果可知，場界噪聲晝夜間最高為79.7 dB（A），最低為64.9 dB（A）。均超出《建筑施工場界環(huán)境噪聲排放標準》（GB12523—2011）規(guī)定的排放限值。可以通過合理擺放施工機械、設(shè)置臨時聲屏障、合理安排施工時間等措施，減少施工噪聲對周邊聲環(huán)境敏感點的影響。

（4）對地鐵施工噪聲控制進行了研究。從噪聲源處理、傳播途徑的控制以及接受者防護三個方面對施工噪聲提出了一般性的防治方法。

本研究總結(jié)城市軌道交通工程施工過程中采取的一系列噪聲控制措施，包含管理措施和技術(shù)措施，為國內(nèi)同類型軌道建設(shè)項目的噪聲控制提供寶貴經(jīng)驗。