高速公路声屏障设计方法研究

张湾

（中铁上海设计院集团有限公司，上海200070）

1 声屏障概述

声屏障可有效缓解高速公路交通噪声影响[1]，直立式声屏障一般用于低楼层敏感目标，降噪效果在3～6dB，声屏障的高度一般为混凝土挡板以上1～3m，应用在城市高架路上，考虑到风荷载较大，声屏障高度宜≤5m。封闭式声屏障一般用于直立声屏障不足以达到降噪效果的分布较集中、高层规模较大的敏感点，降噪效果在15～20dB，声屏障净空高度≥5m。

本文通过Cadna/A 声学预测软件，对广州某高速公路立交一处高层建筑进行多方案比选设计，要求在满足降噪效果的同时合理控制工程造价。

2 项目背景

广州某高速公路，主线车速80km/h，匝道车速40km/h。三联立交段附近的保利某住宅小区位于公路南侧、北绕线主线西侧。现状为18～33 层在建住宅。北面临路第一排建筑距离E 匝道33m，东面临路第一排距离主线最近距离110m。

3 方案设计

在条件具备的情况下，高速公路营运期交通噪声污染防治工程措施优先采取声屏障，如果单一声屏障措施不能达到噪声防治目标时，考虑加上隔声窗等组合防护形式。

3.1 声屏障声学设计

本项目沿线区域根据《广州市＜城市区域环境噪声标准＞使用区域划分》（穗府〔1995〕58 号）的要求，按照2 类声环境功能区执行，即昼间60dB、夜间50dB 的规定。该敏感点未纳入项目环评，经监测昼间52dB（A）、夜间43dB（A），在项目实施后昼夜增量均＞9dB（A）。拟通过采取声屏障措施使该处敏感点达标。

根据环保报告中2026 年中期交通量，昼间1 035 辆/h，夜间229 辆/h，利用Cadna/A 软件进行声场模拟，确定环境敏感点中期噪声贡献值，叠加现状监测值后计算得到敏感点措施前后的预测值。表1 为噪声预测交通量数据表。Cadna/A 建模图如图1 所示。

表1 噪声预测交通量数据表辆/h

图1 Cadna/A 软件进行声场模拟图

根据Cadna/A 声场模拟，对北侧及东侧临路第一排受声点进行分析。

主线全封闭声屏障+B 匝道折臂型声屏障+E 匝道折臂型声屏障：各楼层昼夜均达到2 类区标准。

主线全封闭声屏障+B 匝道全封闭声屏障：1#、2#、4#各楼层昼、夜均不达标；25#楼18 层以上昼、夜间均不达标，夜间超标在3dB（A）以内。

E 匝道全封闭声屏障：临主线第一排各楼层均不达标。

经过比选，该敏感点方案为：主线全封闭声屏障+B 匝道折臂型声屏障+E 匝道折臂型声屏障。

3.2 声屏障设置形式

具体来说，主线路基段、主线变宽桥均采用全封闭声屏障，主线等宽桥采用全封闭声屏障与B 匝道折臂型声屏障并线的形式，E 匝道则采用折臂型声屏障。

3.3 声屏障结构设计

全封闭声屏障钢结构主体为刚架、支撑、檩条，结构受力分析设计荷载主要考虑恒荷载和活荷载两种，根据广州地区基本风压取值为0.60kN/m2（百年一遇），层面附加恒载（含檩条）取值0.50kN/m2，屋面活载取值0.50kN/m2，主线路基采用H250mm×250mm×10mm×16mm 型钢梁柱，最大跨度25.53m+26.61m，基础采用D1000mm 钻孔灌注桩，桩长20m、桩距4m。主线变宽桥采用H250mm×250mm×10mm×16mm 型钢梁柱，最大跨度27.53m，主线等宽桥采用H250mm×200mm×6mm×12mm 型钢梁柱，跨度16.05m，B 匝道及E 匝道采用H250mm×200mm×8mm×12mm 型钢梁柱。钢框架材料Q355C，设计强度305MPa＞最大应力201MPa；柱脚采用M24 螺栓，设计强度400MPa＞最大应力282MPa。

钢结构设计使用年限50 年，所有钢结构外表面应进行防腐处理。桥梁段声屏方面，需要验算桥梁上部结构主梁，使之满足设置声屏障结构引起的附加荷载。

主结构安装完毕后（刚架、支撑、檩条），柱脚底板与防撞墙预埋件用高强摩擦螺栓固定。两侧的吸隔声屏体与透光屏体插在钢立柱槽中，顶部的隔声构件将固定在钢结构的檩条或钢梁上。

3.4 声屏障材料设计

公路声屏障材料宜选用多孔吸声材料，容重宜小，吸声材料及材枓背后的空气层厚度应适宜，护面板的穿孔率在满足结构要求的前提下应尽可能大，可采用金属吸声材料及透光材料组合[2]。

全封闭声屏高度主要受净空限制，声屏障两侧立柱为4m，屏体组成形式从下往上：1.0m 金属吸隔声屏体+1.5m 加筋亚克力+1.0m 金属吸隔声屏体+转角及顶部采用PC 板，声屏障净空控制为路面/桥面以上≥5.0m，交通标志牌不得侵占净空。设置全封闭声屏障区段，顶部通长自然排烟口的有效面积应≥该区间水平投影面积的5%。

金属屏体背板、面板采用5754 铝合金材料，厚度≥1.5mm，吸声板内包吸声材料采用超细玻璃棉，其容重≥48kg/m3；竖向隔声材料采用浇筑型抗UV，15mm 厚度加筋亚克力平均隔声量＞30dB，顶部及转角阳光板采用8mm 厚度PC 耐力板。

3.5 声屏障景观设计

声屏障的景观设计应在满足降噪功能要求的前提下，综合考虑声屏障的外观、色彩、材质等因素[3,4]。透光屏体的高度应与车窗等高，减少视觉压抑感。声屏障的颜色一般来说应选择中性偏向灰色的类似颜色，减少声屏障的突兀感。

外观设计上，金属吸隔声板推荐采用RAL CLASSIC 浅灰色RAL7032，铝压条、屏体金属外框、下罩，上盖板和H 型钢立柱推荐采用RAL CLASSIC 浅灰色CRAL7035。全封闭声屏障顶部PC 屏体采用透明蓝色与透明无色间隔布置，施工单位需注意路桥形式变化相关节点处透明天蓝色屏体的连贯性。全封闭声屏障效果图如图2 所示。

图2 全封闭声屏障效果图

4 结语

综上所述，通过采取全封闭+折臂式组合式降噪方案设计，可以使公路沿线敏感点声环境质量达标，在设计时应以结构安全为前提，结合项目所在环境因素，使其声学设计、材料设计、结构设计、景观设计更加规范化。