高等级公路高架桥梁噪声减缓措施设置原则研究

2016-07-25 02:16甘肃省交通规划勘察设计院有限责任公司甘肃兰州730030

中国新技术新产品 2016年11期

罗杰（甘肃省交通规划勘察设计院有限责任公司，甘肃兰州 730030）

罗杰
（甘肃省交通规划勘察设计院有限责任公司，甘肃兰州 730030）

摘要：本文以甘肃省多条高等级公路高架桥梁为背景模型，经过噪声衰减计算，对比噪声预测数据超标情况，分析高架桥梁与噪声敏感目标高差、水平距离和噪声衰减的关系，分类提出噪声减缓措施设置原则，为以后的高架桥梁噪声减缓措施设计提供了依据。

关键词：高架桥梁；高等级公路；噪声衰减量；超标量

1 概述

声屏障是现代高速公路减缓噪声污染最常见的措施之一，因其效果明显、性价比高、美观大方等特点被广泛应用于各个国家的公路环保措施中。高等级公路（高速公路）因其作为城际连接线的特殊性，经常需要采用高架桥梁的方式穿越一些特殊地形、区域，这些特殊地形、区域多是一些环境敏感区域，例如：江河、湖畔、山谷和村庄等。如果被穿越区域存在环境噪声保护目标，则高架桥梁的穿越对保护目标造成的噪声影响就不容忽视了，但是与其他路段不同，在高架桥梁形成的噪声影响区域内因其与地面高差大的特点势必存在声源与敏感目标之间较大的高差，在这种情况下桥面和护栏本身对指向敏感目标的声波传播就起到了相当于声屏障的阻挡作用，但其降低噪声量的效果是否能够满足敏感目标的声环境要求？是否还需要再设置声屏障等减缓噪声的措施？所以，在这种情况下如何设置声屏障需要考虑桥梁自身的影响因素。本文以甘肃省多条高等级公路为背景，结合环评报告的预测内容，对高架桥梁自身阻碍噪声的效果进行计算、分析，最终提出声屏障的设置原则。

2 问题的提出

随着日趋凸显的诸多环境问题对人类生活的负面影响，在国家高度重视环境保护的大背景之下，高速公路环保措施也逐步趋于完善，通过对新知识、新理论的汲取，对经验教训的不断总结，高速公路噪声防治措施设计、实施也早已同步进行。高架桥梁作为一种常见的穿越形式常见于很多高等级公路之上，穿山越河的路途中也不乏村庄、市镇，这些噪声敏感目标是否需要考虑降噪措施？在经过复杂的计算和大量监测后得到了这个答案，但是，是否可以根据高架桥梁在噪声传播中存在的特殊性简化这个计算过程？是否可以根据高架桥梁与敏感目标的高差提出一个分类的设置原则？

图1高架桥梁噪声传播图

3 声屏障降噪原理及噪声衰减量计算方法

声屏障的高度根据其设计的噪声衰减量、屏障与声源接收点之间的相对位置、公路线形等因素决定。声屏障降噪的途径主要是对噪声的吸收和屏蔽。声屏障设计原理为：根据噪声防护对象（居民房屋、学校教室等声环境敏感点）确定声屏障的长度、高度，并合理搭配吸、隔声屏体的布置位置，对近距离声源进行吸收与屏蔽，对远距离声源进行屏蔽。

声屏障噪声衰减量的计算：

由下式计算菲涅耳数（Fresnel）：

式中：

λ—声波波长；

δ—声程差，δ=d1+d2-d。

由下式计算声波波长λ：

式中：

f—噪声的频率（Hz），公路交通噪声取f=500Hz；

V—波速（声波波速V=340m/s）。

由声屏障引起的噪声衰减量（按声屏障为无限长屏障处理）为：

4 模型的建立及计算

针对高速公路等城际高等级公路沿线居民点、学校等噪声敏感点多为低层房屋的特点，在高架桥梁路段，因其与地面存在较大高差，桥面及混凝土护栏对于交通噪声源声波的传播形成了类似声屏障的阻隔作用。

根据图1所示声源点到护栏的桥面部分及护栏本可以产生类似声屏障的噪声阻隔效果，是噪声在传播到敏感点的过程中产生衰减。我们可以根据图中d1、d2、d1'、d2'等数据结合不同的H、L取值计算出噪声的衰减量，即可分析出高架桥梁高度H、桥梁中心到敏感点距离L和噪声衰减之间的关系，然后对比敏感点处的噪声超标值，就可以知道交通噪声对敏感点的影响、是否需要采取减缓措施。

现以甘肃省内10天高速、临渭高速为背景建立模型对高架桥梁自身的噪声阻隔效果和预测远期噪声超标量进行计算、对比。

表1噪声衰减量表

表2最大噪声预测值数据表

表3最大噪声预测值数据表

图2高差降噪量与超标量对比曲线图

4.1 桥梁自身的隔声效果计算

根据多个项目高架桥梁的高差调查，选用有代表性的高差10m、20m、 30m进行计算。

根据线性工程噪声敏感区范围（路线中心两侧200m范围）及声屏障的隔声降噪原理，分别计算桥梁与地面高差10m、20m、30m时，位于20m、40m、80m、100m、120m、140m、160m、180m、200m处屏障阻隔造成的噪声衰减量。

根据式（3）计算所得衰减量（dB）见表1。

4.2 敏感目标噪声超标量计算

对各个项目环评报告中噪声预测数据进行筛选后，选出每个项目预测噪声值最大的一组数据，见表2。

对比4a类、2类区噪声限值，计算出噪声超标量：

根据声环境功能区分区方法，对距路中心线20m和40m的数据采用4a类区噪声限值，对40m、80m、100m、120m、 140m、160m、180m、200m采用2类区噪声限值，用表2、表3中预测数据与噪声限值计算得到超标量。

4.3 噪声衰减量与超标量对比

经过对超标数据的分析，每个时段的噪声超标情况都是在远期预测的夜间最大，选取远期夜间超标量和桥梁自身降噪数据进行对比，如图2所示。

4.4 对比结果分析

根据不同项目曲线图对比，可以发现在桥梁与敏感目标高差在10m时，桥梁及护栏自身阻隔所造成的噪声衰减量要小于或等于远期夜间的预测噪声超标量，尤其在刚进入2类功能区范围内的100m范围内更为明显，此种情况下如果没有降噪措施，敏感目标处不达标；在桥梁高差为20m时，衰减量均大于超标量，但是临渭高速的两项数据都很接近；高差30m的情况下，噪声衰减量均大于噪声超标量。