某建筑施工场所噪声测量与防治研究

毛佳伟，宋欣译，陈晋，程健维

（中国矿业大学安全工程学院，江苏 徐州 221116）

1 引言

近年来，我国建筑业迅猛发展。而在施工中，噪声是最常见的污染问题之一，也是继尘肺病之后危险排名第二位的职业健康重要危害因素[1]。噪声会通过人耳作用于大脑的神经中枢，而大脑连接着人体各个器官，因此噪声不仅会对人耳产生影响，还会对人体保护机制带来潜在危害，甚至能诱发多种疾病[2]。噪声已成为危害人类健康及安全的重要因素，并被列为全球三大公害（空气污染、水污染和噪声污染）之一。噪声危害不仅仅只停留在健康危害层面，噪声的掩蔽效应使施工人员听不到安全信号或事故前兆声响，导致事故危险性增加，因而噪声控制和防治极为重要[3]。

据有关统计，2017年全国范围内患有职业性耳鼻喉口腔疾病的病例高达1608例，占各类职业病新病例的6.01%，而职业性噪声聋是职业性耳鼻口腔疾病中最严重的疾病（见表1、表2）。

据国家统计局发布的有关噪声污染情况报告指出，噪声已严重影响了人们正常的生活，且污染情况从2000年到2018年逐年加剧。其中城市施工建设产生的噪声污染已成为最主要的污染源之一，直接或间接影响了中国35%人口的工作和生活，所以研究噪声防治具有时代意义。我国2018年投资治理噪声项目的资金高达12 863万元，并呈逐年上升趋势，这表明国家对噪声污染防治的重视。

表1 不同性别噪声作业工人双耳高频平均听阈结果[4]

表2 不同企业性质噪声作业工人双耳高频平均听阈结果[4]

2 研究对象

该次调研的工程为：浦东新区祝桥镇3号地块动迁安置房项目，施工单位是南通新华建筑集团有限公司，其资质等级为特级。施工项目点共计92处，调研时处于施工状态的施工点共计33处。调研发现，主要噪声源为刨地机、钢筋调直切断机。故对此机械进行着重研究。

2.1 ok-300柴油刨地机

柴油刨地机的机体见图1。其工作时主要为工人手工推动；主体结构为常柴或常发柴油机、变速箱、转向系统、行走机构；外壳为合成金属；机架底部连接着用于清理作业的160片（八角刀片）钢爪。在工程上主要用于去除施工楼层地面涂层、油漆、各种建筑残料；将水泥地面拉毛，去除旧地坪表面，进行平整度处理；并对施工楼面铣刨清除，为室内精细施工做准备。其噪声的产生原因是刨地机刀片对建筑垃圾进行切割时摩擦释放的噪声，见图2。调研所用的刨地机通过人工控制对地面进行拉毛，机器的刀片在与楼层地面撞击时会产生巨大的噪声，并且刨地机的工作时长为8h/d，严重危害工人健康且污染居民区的环境。

图1 机体展示图

图2 主要噪声源

2.2 GQ40型—钢筋调直切断机

该机体如图3所示。其工作时仪器为固定，钢材连接入仪器内；主体结构为气源压力机、电控操作系统；外壳为合成金属；最大切割钢丝直径为40mm；可选用全自动钢筋切断模式或半自动钢筋切断模式。适用于建筑工程上常用的普通碳素钢、冷拨低碳钢丝、螺纹钢等材料，便于将铁丝转化为施工部位所需的各种几何形状，也可以缓解材料的压痕和缩径现象，大大改善钢材的抗疲劳强度，从而延长材料使用寿命。主要噪声源为钢筋在进行扭曲时，仪器内部气源压力机冲压产生的噪声，见图4。钢筋调直切断机是工程不可或缺的仪器，但其内部产生的噪声会损害工人的健康，影响周边居民。

图3 GQ40型—钢筋调直切断机机体展示图

图4 工程中主要噪声源（调直气压机、皮带传送轮）

3 现场数据测量

3.1 测量设备

频谱分析仪是主观性测量工具，具有模拟人耳遭遇各种频率的噪声后反应情况的功能[5]。其中噪声频谱分析仪采用数字检波技术，代替了传统声级机，稳定性和可靠性大大提高。其可以测量滤波器中心频率，也可直接测量噪声暴露量等。同时TES-1358E噪声频谱分析仪可以直接显示出噪声频率分析表。具体仪器参数见表3、表4，仪器外观见图5、图6。

表3 TES-1358E噪声频谱分析仪

表4 TES1357噪声计分贝仪

图5 TES-1358E噪声频谱分析仪

图6 TES1357噪声计分贝仪

3.2 测量方法

根据调研对象噪声大、波动小、频率跨度范围大等具体情况，严格按照国家标准《工业企业厂界噪声测量方法》（GB 12349—2008），采用Leq等效连续声级测量法，并通过用途广泛的A计权网络进行听补偿，更好地模拟人耳对不同频率噪声的敏感度的差异。此外，主要选用了“慢”的时间加权，着重针对噪声波动小的情况。数据采集过程中，采用科学的测量方法，通过改变仪器与噪声源的距离，模拟操作工人及周围其他工人，远处路过的工人以及更远处的工人等对噪声源的不同反应。使用等效连续A声级测量方法，并按照要求给设备安装风罩，在无雨、无雪、风力为5.5m/s以下时进行测量，规避风、温度、湿度等大气环境的影响[6]。在选取测量点时，规避噪声反射体，并先进行背景噪声监测，预先排除无效、背景噪声干扰，使数据采集更加科学、有效。

具体测量方法：在距离噪声声源5m处运用上述等效连续A声级测量方法测量两周期数据，测量时间间隔为5s。具体测量点见图7、图8。

图7 刨地机现场测量简图 图8 钢筋调直切断机现场测量简图

4 数据处理分析

4.1 数据处理方法

经过数据测量与采集，对繁杂的数据进行了整理、分类与分析。由于人工操作失误、环境不确定因素等原因，个别数据震荡过大、缺失或表现出明显的异常。对此，进行了科学的数据清洗：对于缺失的数据，主要采用删除和Lagrange多项式插值法进行数据补差；对于异常的数据，在进一步分析其主要原因的前提下，做出以下应变方案：对于施工场地内部其他机械（例如叉车、塔吊、混凝土搅拌等），导致噪声强度陡增的情况，采取平均值修正的方法；对于测量仪器无意碰撞其他物体等导致噪声变大的情况，进行数据删除处理，为避免不同量纲带来的影响，对数据进行min-max标准化处理，转换函数如下：；最后将数据进行暴露时间法归并，如每隔5秒测量1次A声级，共测量20次，有12次是85dB（A）〔包括83～87dB（A）〕，4次是90dB（A）〔包括88～92dB（A）〕，4次是95dB（A）〔包括93～97dB（A）〕。

对于分贝仪采集的数据，首先运用等效连续A声级公式进行计算[7]。

方法一，基础公式如下：

式中：

Leq—等效A声级，dB（A）；

Li—倍频程或倍频程声压级，暴露周期内A声级的数值，dB（A）。

方法二，使用如下公式计算稳定噪声源：

式中：

T—不同A声级暴露的实践总量，min。

方法三，当噪声的测量数值不是连续间断时间时，即收集到非连续的离散点数值时：

式中：

ti—第i段时间，min；

Li—人耳接收到的第i个A声级噪声。

方法四，当运用n个声压级相加的总声压级计算方法计算倍频声压级与A声压级时，其公式为：

式中：

LP总—n个声压级相加的总声压级，dB（A）；

LPi—第n个频带声压级，dB（A）。

方法五，在工程上为了方便计算，还可以任选一个较小的数值作为参考声级L0，其公式为：

4.2 数据处理

经过周期性数据采集，噪声频谱分析仪中关于刨地机与钢筋调直切断机的数据可导出为具体数据图表和倍频率与等效A声级柱状图（见图9、图10，现场数据收集见表5、表6）。

以刨地机第一周期为例，计算等效连续A声级：根据式③和表5、表6的数据，已知：

图9 刨地机数据频谱分析柱状图

图10 钢筋调直切断机频谱分析柱状图

表5 ok-300柴油刨地机噪声监测记录表

表6 GQ40型—钢筋调直切断机噪声监测记录表

由机械噪音倍频率声压级与A声压级之间的关系，加以修正，确保调研严谨性，并计算出一组相应的修正声级，然后按式④求总的A声级，有：

取L0=99.5dB（A），由数据图表可将暴露时间内A声级的瞬时值归并为：

所以，带入⑤式计算有：

同理可得：刨地机第二周期，L0=100.0dB（A），Leq加权=102.44dB（A）；

钢筋调直切断机的第一周期，L0=66.0dB（A），Leq加权=67.73dB（A）；

钢筋调直切断机的第二周期，L0=56.5dB（A），Leq加权=60.52dB（A）。

4.3 与建筑行业国家噪声防治标准对比

据《建筑施工场界噪声标准》（GB 12523—90）和《中华人民共和国环境保护法》规定：在结构施工阶段，混凝土搅拌机振捣棒、电锯等声源，昼间噪声限值为70dB（A），夜间噪声限值为55dB（A）。

刨地机的噪声显然严重超标，远超国家关于建筑工地结构施工方面的相关标准，故实施噪声防治具有现实意义与价值。

5 降噪研究原理及方法

物理学上减弱噪声强度的3种应用原理为：1）在声源处减少振动来减缓噪声的产生（如机械换用气缸密闭性较好的发动机等）；2）在声音传播过程中增加声音的传播路程或阻断噪声的传播（如隔音棉的多次反射吸音等）；3）人耳降噪（耳塞、隔音面罩等）。

本文重点论述关于隔音墙、隔音砖等设备阻挡噪音的效果。

5.1 传播途径的原理

隔声材料主要指能够阻断或减弱声音的传播，或可经过多次反射，易于吸收和不透声的一类密实材料。主要性能有反射性强，密实无缝隙，吸音性能好，可作用于全频率噪声、宽温度限值噪声等。现市面常用隔声材料有：隔音板、地面减震砖、空心砖、玻璃砖、普通砖、高分子阻尼隔声毡等[8]。

目前，普遍采取在噪声源和接收者之间建立阻隔区（如设置阻隔墙），以达到阻止噪声传播的目的。常见的隔音方法有：将产生噪声的噪声源放入全部密闭的隔声间或隔声阻隔材料内，使噪声和接受者分离，达到降噪的效果；也可以让操作员进入隔音较好的隔间远程操作，达到减缓噪声对人体危害的目的。

5.2 防治方法

考虑到建筑行业成本效益问题，调研采用空心砖、地面减震砖作为主要的隔声材料（普通砖、1/4砖隔声效果有限，玻璃砖成本过高）。具体方法如下：在刨地机工作的房间内，事先在地面铺设地面减震砖，在房间四周的墙壁内铺设空心砖，形成一处近似施工居民楼房的内部实验地。再在周围建立两堵由空心砖砌成的隔音墙，厚度为190mm（无外层涂抹物）。

防治方法一，测量点1：距离声源处5m，隔音墙1：距离声源处3m；防治方法二，测量点2：距离声源处5m，隔音墙2：距离声源处4m；见图11。

图11 刨地机噪声防治简图

6 防治后的数据分析

研究对象：ok-300柴油刨地机（由于刨地机噪声过大，严重影响工人健康，特单独研究减噪办法）。

6.1 应用防治方法一

应用前述方法一可得数据，见表7。

表7 刨地机防治方法一噪声监测记录表

以刨地机防治后的第一周期为例，计算等效连续A声级：

由公式①、②、③、④、⑤可知：

防治方法一的第一周期，L0=74.0dB（A），Leq=76.21dB（A）。

防治方法一的第二周期，L0=75.0dB（A），Leq=77.34dB（A）。

因此可知，增设隔音墙隔音砖后刨地机的加权平均等效连续A声级为76.78dB（A），下降约24.29dB（A）。

6.2 应用防治方法二

应用前述方法二可得数据，见表8。

表8 刨地机防治方法二噪声监测记录表

以刨地机防治后第一周期为例，计算等效连续A声级：

由公式①、②、③、④、⑤可知：

防治方法二的第一周期，L0=68.0dB（A），Leq=69.13dB（A）；

防治方法二的第二周期，L0=64.0dB（A），Leq=66.36dB（A）。

因此可知，增设隔音墙隔音砖后刨地机的加权平均等效连续A声级为67.75dB（A），下降约33.3dB（A）。

6.3 防治前后噪声强度对比

将通过防治前后的噪声强度数据进行对比，见表9。

表9 刨地机前后噪声强度对比表（测量点距声源5m）

通过防治前后噪声强度的对比可知，噪声防治的重要性和实践结果的显著性。从隔声墙距离的远近对噪声强度的影响可知，在相同距离处测量同一噪声源，隔声墙较远安置可显著提高降噪水平。经过防治措施方案二的改善，能使噪声符合国家建筑行业噪声排放标准。

7 结语

通过对建筑施工场所的噪声进行调研、收集并分析数据，进而实施工地噪声防治措施，主要结论如下：

建筑工地使用的刨地机噪声强度达100dB（A）以上，远超出国家标准范围的70dB（A），并且工地在防治噪声方面投入的资金少，危险系数高。

刨地机在空心砖组成的隔声墙全包围下，降噪效果显著，且隔音墙距离声源的远近会影响噪声的防治结果。

目前噪声防治设计已可基本满足建筑行业噪声的整体要求和国家标准。部分施工区域局部噪声超标，可采用在局部区域建立隔声墙的措施进行降噪处理。