馮雪霖

（山西省交通環(huán)境保護(hù)中心站（有限公司），山西 太原 030032）

0 引言

20世紀(jì)60年代，日、美、法、德等一些發(fā)達(dá)國(guó)家就已經(jīng)開(kāi)始進(jìn)行聲屏障理論方面的研究，逐步頒布了一些聲屏障設(shè)計(jì)、施工等技術(shù)規(guī)范，并推廣到了交通噪聲污染防治領(lǐng)域，積累了扎實(shí)的理論基礎(chǔ)和豐富的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)[1]。隨著公路聲屏障技術(shù)的不斷發(fā)展，多數(shù)國(guó)家采用低成本材料建造公路聲屏障，如采用普通混凝土和輕質(zhì)混凝土建造隔聲和吸聲式聲屏障。許多國(guó)家在聲屏障建造中，除了考慮聲屏障本身的吸聲或隔聲效果外，還考慮了和環(huán)境的協(xié)調(diào)性，使聲屏障具有了生態(tài)景觀功能。

聚合物-粉煤灰陶粒聲屏障是以粉煤灰陶粒為輕骨料、聚合物（環(huán)氧樹(shù)脂）為黏合劑等制備的吸聲屏體[2-3]。本文以山西省域內(nèi)某互通公路沿線聲屏障工程為例進(jìn)行聚合物-粉煤灰陶粒聲屏障實(shí)際降噪效果規(guī)律和檢測(cè)布點(diǎn)方法的研究。

1 理論基礎(chǔ)

根據(jù)《聲屏障聲學(xué)設(shè)計(jì)和測(cè)量規(guī)范》（HJ/T 90—2004），“聲屏障的降噪效果一般用A計(jì)權(quán)等效聲級(jí)或最大A聲級(jí)的插入損失來(lái)評(píng)價(jià)”[4]。插入損失的測(cè)量分為直接測(cè)量法和間接測(cè)量法。該次研究的對(duì)象太祁高速清徐南互通公路沿線聲屏障工程已經(jīng)建成并投入使用，因此擬選取等效參考點(diǎn)和受聲點(diǎn)的A計(jì)權(quán)等效聲級(jí)替代聲屏障安裝前的監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)，即采用間接測(cè)量法的A計(jì)權(quán)等效聲級(jí)的插入損失來(lái)評(píng)價(jià)聲屏障的降噪效果。在進(jìn)行間接測(cè)量時(shí)，充分考慮了聲源特性、地形地貌、周圍建筑物、氣象狀況等條件的等效。

采用間接法測(cè)量的聲屏障插入損失公式如式（1）：

式中：Lref,a為聲屏障安裝后參考點(diǎn)處的 A聲級(jí)，dB（A）（A）；Lref,b為在等效場(chǎng)所參考點(diǎn)處測(cè)量的聲屏障安裝前的A聲級(jí)，dB（A）（A）；Lr,a為聲屏障安裝后受聲點(diǎn)的 A聲級(jí)，dB（A）（A）；Lr,b為在等效場(chǎng)所受聲點(diǎn)處測(cè)量的聲屏障安裝前的A聲級(jí)，dB（A）（A）。

2 研究目的

該研究主要對(duì)運(yùn)營(yíng)期粉煤灰陶粒聲屏障進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)實(shí)測(cè)，通過(guò)分析數(shù)據(jù)一是研究聚合物-粉煤灰陶粒聲屏障降噪效果的規(guī)律，二是通過(guò)規(guī)律總結(jié)出聲屏障降噪效果的檢測(cè)布點(diǎn)方法。

3 研究方法

3.1 研究對(duì)象

本文以山西省域內(nèi)某互通公路沿線聲屏障工程作為研究對(duì)象，該工程總長(zhǎng)度為183 m，其中路基段43 m（K0+600—K0+644），橋梁段140 m（K0+460—K0+600），采用直立式“粉煤灰陶粒散射型ECP板”聲屏障，橋梁段屏體高度為2 m、立柱間距為2 m（安裝在防撞墻外側(cè)上部）；路基段屏體高度為2.5 m、立柱間距為4 m，采用系梁鋼管樁基礎(chǔ)（安裝在護(hù)欄外2 m范圍內(nèi)）。該工程于2020年12月10日竣工完成，現(xiàn)已運(yùn)行6個(gè)月以上。

該公路沿線聲屏障采用聚合物-粉煤灰散射型ECP板聲屏障屏體，屏體為高強(qiáng)度水泥基屏體，采用粉煤灰陶粒、廢石料等作為骨料，板厚80 mm，面密度不超過(guò)68 kg/m2，隔聲量33 dB（A），采用真空高壓擠出成型工藝生產(chǎn)。屏體表面為條紋狀造型，形成聲波散射面，具有一定的隔聲降噪效果。

3.2 布點(diǎn)原則

本文中的檢測(cè)布點(diǎn)按照《聲屏障聲學(xué)設(shè)計(jì)和測(cè)量規(guī)范》（HJ/T 90—2004）、《公路聲屏障 第5部分：降噪效果檢測(cè)方法》（JT/T 646.5—2017）[5]、《建設(shè)項(xiàng)目竣工環(huán)境保護(hù)驗(yàn)收技術(shù)規(guī)范公路》（HJ 552—2010）[6]進(jìn)行，具體布點(diǎn)原則如下：

a）檢測(cè)點(diǎn)的布設(shè)要覆蓋整個(gè)聲屏障的水平方向，且點(diǎn)位間隔相同。檢測(cè)點(diǎn)斷面布點(diǎn)由聲屏障后方1 m處開(kāi)始，間隔由小及大，至敏感點(diǎn)位置結(jié)束。

b）對(duì)照點(diǎn)與聲屏障端點(diǎn)檢測(cè)點(diǎn)之間距離大于100 m，斷面布點(diǎn)與檢測(cè)點(diǎn)相同，且同步檢測(cè)。

c）參考點(diǎn)位對(duì)聲源的檢測(cè)目的是檢測(cè)聲屏障安裝前后的聲源等效性。該次研究設(shè)置兩處參照點(diǎn)，由于該依托工程中聲屏障最近的車道中心線與聲屏障之間的距離D<15 m，因此一處參考點(diǎn)的位置設(shè)置在聲屏障上方，該點(diǎn)位離聲屏障最近的車道中心線與聲屏障頂端離聲屏障最近的車道中心線聯(lián)線夾角為10°[4]。

3.3 檢測(cè)布點(diǎn)

該次聲屏障降噪效果檢測(cè)選取38個(gè)點(diǎn)位，包括30個(gè)檢測(cè)點(diǎn)位、6個(gè)對(duì)照點(diǎn)位和2個(gè)參考點(diǎn)位。

檢測(cè)點(diǎn)分別布設(shè)于聲屏障后方1 m（檢測(cè)點(diǎn)a）、10 m（檢測(cè)點(diǎn)b）、20 m（檢測(cè)點(diǎn)c）、50 m（檢測(cè)點(diǎn)d）、80 m（檢測(cè)點(diǎn)e）、112 m（檢測(cè)點(diǎn)f，敏感點(diǎn)處），每組檢測(cè)點(diǎn)分別選擇5個(gè)點(diǎn)位，分布在平行于道路聲屏障的水平線上（選擇中間點(diǎn)、距兩端點(diǎn)50 m處、兩端點(diǎn)依次布點(diǎn)）。

對(duì)照點(diǎn)分別布設(shè)于無(wú)聲屏障開(kāi)闊地帶距離公路路肩1 m（對(duì)照點(diǎn)1′）、10 m（對(duì)照點(diǎn)2′）、20 m（對(duì)照點(diǎn)3′）、50 m（對(duì)照點(diǎn)4′）、80 m（對(duì)照點(diǎn)5′）、112 m（對(duì)照點(diǎn)6′）處，對(duì)照點(diǎn)與聲屏障后測(cè)點(diǎn)之間距離大于100 m，應(yīng)同步檢測(cè)。

一處參考點(diǎn)布設(shè)于聲屏障中部檢測(cè)點(diǎn)處屏體上方，且聲屏障最近的車道中心線與參考點(diǎn)、聲屏障頂端的聯(lián)線夾角為10°；另一處參考點(diǎn)布設(shè)于對(duì)照點(diǎn)處，與第一個(gè)參考點(diǎn)平行且高度一致。

圖1 聲屏障降噪效果檢測(cè)點(diǎn)位示意

圖2 參考點(diǎn)布點(diǎn)示意圖

3.4 檢測(cè)時(shí)間及頻次

連續(xù)檢測(cè)3次，每次檢測(cè)20 min。

4 檢測(cè)結(jié)果及降噪效果分析

4.1 檢測(cè)結(jié)果

通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試，得到各檢測(cè)點(diǎn)等效連續(xù)A聲級(jí)數(shù)據(jù)，并取3次測(cè)量平均結(jié)果作為最終結(jié)果。根據(jù)檢測(cè)得到的各點(diǎn)位等效連續(xù)A聲級(jí)數(shù)據(jù)，計(jì)算得出各檢測(cè)點(diǎn)位的插入損失，見(jiàn)表1。

表1 太祁高速清徐南互通聲屏障工程檢測(cè)點(diǎn)位插入損失統(tǒng)計(jì)表 dB

4.2 降噪效果分析

4.2.1 聲屏障端點(diǎn)檢測(cè)點(diǎn)處降噪效果分析

根據(jù)表1聲屏障端點(diǎn)檢測(cè)點(diǎn)插入損失計(jì)算結(jié)果，可以看出：聲屏障兩端點(diǎn)等效連續(xù)A聲級(jí)插入損失較聲屏障中間側(cè)相對(duì)較小。聲屏障左端點(diǎn)檢測(cè)點(diǎn)，因其附近另有農(nóng)村道路，常有車輛經(jīng)過(guò)，等效連續(xù)A聲級(jí)噪聲測(cè)試值較大，插入損失多為負(fù)值；聲屏障右端點(diǎn)檢測(cè)點(diǎn)，除測(cè)點(diǎn)距離10 m處（垂直聲屏障）的插入損失值為8.9 dB外，其余距離插入損失均在0.3～2.7 dB（A）之間?？梢钥闯觯暺琳隙它c(diǎn)處降噪效果有限。

4.2.2 聲屏障非端點(diǎn)檢測(cè)點(diǎn)降噪效果分析

聲屏障非端點(diǎn)檢測(cè)點(diǎn)包括距左端點(diǎn)50 m處檢測(cè)點(diǎn)、聲屏障中間點(diǎn)、距右端點(diǎn)50 m處檢測(cè)點(diǎn)3組檢測(cè)點(diǎn)。每組檢測(cè)點(diǎn)均從聲屏障后側(cè)1 m、10 m、20 m、50 m、80 m、112 m處依次布點(diǎn)。80 m和112 m處的噪聲檢測(cè)值由于離聲屏障較遠(yuǎn)，受環(huán)境因素（居民生活噪聲）影響較大，因此選取聲屏障后側(cè)1～50 m測(cè)試數(shù)據(jù)進(jìn)行分析研究。

根據(jù)表1聲屏障非端點(diǎn)測(cè)點(diǎn)插入損失計(jì)算結(jié)果如圖3～圖5，可以得出：

圖3 距聲屏障左端點(diǎn)50 m處檢測(cè)點(diǎn)測(cè)試數(shù)據(jù)

圖4 聲屏障中點(diǎn)處檢測(cè)點(diǎn)測(cè)試數(shù)據(jù)

圖5 距聲屏障右端點(diǎn)50 m處檢測(cè)點(diǎn)測(cè)試數(shù)據(jù)

a）3組測(cè)點(diǎn)插入損失計(jì)算結(jié)果，均符合以下規(guī)律：插入損失隨著與聲屏障距離的增大而減小。從聲屏障后側(cè)1 m到50 m方向，距左端點(diǎn)50 m處檢測(cè)點(diǎn)插入損失值分別為16.6 dB（A）、10.7 dB（A）、6.0 dB（A）、4.2 dB（A）；聲屏障中間點(diǎn)檢測(cè)點(diǎn)插入損失值分別為10.7 dB（A）、6.7 dB（A）、2.7 dB（A）、1.1 dB（A）；距右端點(diǎn)50 m處檢測(cè)點(diǎn)插入損失值分別為14.6 dB（A）、8.3 dB（A）、7.7 dB（A）、6.8 dB（A）。可以得出，聲屏障后側(cè)區(qū)域距離聲屏障越近，降噪效果越好。

b）根據(jù)3組測(cè)點(diǎn)插入損失計(jì)算結(jié)果，隨著與聲屏障垂直距離的增大，檢測(cè)點(diǎn)插入損失值降低的比例逐漸減小。1 m處檢測(cè)點(diǎn)，3組測(cè)點(diǎn)插入損失值范圍為10.7～16.6 dB（A）；10 m處檢測(cè)點(diǎn)，3組測(cè)點(diǎn)插入損失值范圍為6.7～10.7 dB（A）；20 m處檢測(cè)點(diǎn)，插入損失值范圍為2.7～7.7 dB（A）；50 m處檢測(cè)點(diǎn)，3組測(cè)點(diǎn)插入損失值范圍為1.1～6.8 dB（A）。10 m處檢測(cè)點(diǎn)3組測(cè)點(diǎn)插入損失值最大值比1 m處降低35.54%；20 m處檢測(cè)點(diǎn)3組測(cè)點(diǎn)插入損失值最大值比10 m處降低28.04%；50 m處檢測(cè)點(diǎn)3組測(cè)點(diǎn)插入損失值最大值比20 m處降低11.69%.可以得出，隨著距聲屏障距離的增大，其降噪效果衰減的程度變小。

4.3 聲屏障降噪效果的檢測(cè)布點(diǎn)分析

4.3.1 聲屏障降噪效果規(guī)律分析

通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)分析，掌握了聚合物-粉煤灰陶粒聲屏障降噪效果的基本規(guī)律。根據(jù)降噪效果規(guī)律，距聲屏障左、右端點(diǎn)50 m處、聲屏障中間、聲屏障后側(cè)1 m、10 m、20 m、50 m的等效連續(xù)A聲級(jí)插入損失較為明顯[1.1～16.6 dB（A）]，且成規(guī)律性遞減趨勢(shì)，說(shuō)明聲屏障降噪效果明顯；聲屏障后側(cè)80 m、112 m處的插入損失值異常（0或負(fù)值），說(shuō)明聲屏障在此處效用不明顯或無(wú)效。因此，對(duì)聲屏障降噪效果的檢測(cè)檢驗(yàn)布點(diǎn)要設(shè)置在靠近聲屏障中部位置，且與聲屏障的垂直距離不大于50 m。

4.3.2 聲屏障降噪效果的布點(diǎn)方法

本文主要研究的是利用現(xiàn)場(chǎng)測(cè)量的方法對(duì)聲屏障降噪效果進(jìn)行檢驗(yàn)。在降噪規(guī)律分析的基礎(chǔ)上，形成具體布點(diǎn)方法如下：

a）聲屏障檢測(cè)點(diǎn)位應(yīng)盡量靠近屏體中部區(qū)域，區(qū)域邊界距離屏體兩側(cè)端點(diǎn)的距離不得少于50 m。

b）聲屏障檢測(cè)斷面，最遠(yuǎn)距離為50 m，以垂直屏體1～20 m為重點(diǎn)檢測(cè)區(qū)域，檢測(cè)數(shù)據(jù)可作為聲屏障降噪效果好壞的評(píng)判依據(jù)。

c）為了保證檢測(cè)數(shù)據(jù)的可行性和科學(xué)性，檢測(cè)斷面可分多組進(jìn)行，最終取平均值。

4 結(jié)語(yǔ)

根據(jù)聲屏障降噪效果現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試結(jié)果，可以發(fā)現(xiàn)以下規(guī)律：a）聲屏障兩端點(diǎn)等效連續(xù)A聲級(jí)插入損失較聲屏障中間側(cè)相對(duì)較小，聲屏障端點(diǎn)處降噪效果有限；b）聲屏障非端點(diǎn)測(cè)點(diǎn)插入損失值隨著與聲屏障距離的增大而減小，聲屏障后側(cè)區(qū)域距離聲屏障越近，降噪效果越好；c）隨著與聲屏障垂直距離的增大，檢測(cè)點(diǎn)插入損失值降低的比例逐漸減小，其降噪效果衰減的程度變小。在總結(jié)基本規(guī)律的基礎(chǔ)上得出聲屏障降噪效果的檢測(cè)布點(diǎn)方法：檢測(cè)點(diǎn)位布設(shè)在距離屏體兩側(cè)端點(diǎn)不少于50 m的中部區(qū)域，以垂直屏體1～20 m為重點(diǎn)檢測(cè)區(qū)域，最遠(yuǎn)垂直檢測(cè)距離不超50 m，檢測(cè)數(shù)據(jù)取多組檢測(cè)的平均值。