高速公路噪声预测及声屏障降噪效果分析

曾国平，陈志敏，刘威杰，文 奎

(中电建路桥集团有限公司，北京 100048)

1 引言

随着我国高速公路交通网络快速发展，高速公路交通新格局正在形成，而噪声污染问题逐渐成为制约公路交通的主要环境问题之一，其具有影响强度高、范围大等特点，也是整体环境噪声控制中的重难点。噪声实测分析[1]可获得准确噪声数据，对于建成后的高速公路噪声超限问题可进行有效评估，但对于规划设计及在建高速公路却无法做出有效评价，因此高速公路噪声预测成为高速公路规划建设与环境评价中需要解决的问题。针对目前应用广泛的FHWA交通噪声预测模型[2]、RLS90模型及延伸出来的Cadna-A噪声控制软件[3，4]，我国学者对此做了诸多研究。比如，结合我国实际地形概况及设计标准，主要采用《环境影响评价技术导则-声环境》(HJ2.4-2009)[5]推荐的噪声预测模式进行预测；针对声环境导则噪声预测公式，郭雨华[6]就高速公路声影区判别及噪声预测值修正进行探讨；吴琼等[7]对交通流各参数包含车流量、车速、车型、交通方向系数、交通饱和度因子的多因子相互作用与交通噪声的关系进行探讨；而范红兵等[8]针对导则内的噪声预测模型进行深入的核心内容推导及问题分析。因此，本文以广东某高速公路相关数据为基础，对高速公路两侧噪声影响范围及大小进行预测分析，而后在噪声预测模型中加入声屏障降噪因素，验证分析其降噪效果，进而提出相应公路侧区域规划建议及后续噪声处理措施，为环评工作者评价其他同类项目及其他公路工程建设中的噪声影响提供参考。

2 噪声预测模型

2.1 项目概况

广东某高速公路全长约86 km，设计速度120 km/h，双向六车道，路基宽度34.5 m，公路沿线某段一侧靠近居民聚集区，距公路边线最近距离为800 m，为避免项目通车后噪声过大影响周边居民生活环境质量，取项目相关数据进行高速公路噪声分析，分析其影响范围大小及相应处理措施效果。

2.2 预测模型取值

高速公路汽车不同运行工况(启动、加速、刹车)下噪声有所差异，可将其简化为沿路线整体均匀匀速前行的线声源进行预测，并充分考虑噪声传递过程中地面材料、坡度修正、空气吸声、地面吸声、声屏障缩减等因素影响。选取相关预测车流量、车型比数值为噪声预测基本数据进行计算，如表1所示。

表1 各车型昼夜车流量预测值 pcu/h

高速公路设计车辆速度为120 km/h，中车、大车速度作一定衰减。夜间行车受安全、视线范围等因素影响，车速取昼间80%，昼夜车速取值如表2所示。

表2 各车型速度取值 km/h

2.3 预测模型

2.3.1 预测标准

高速公路两侧评价范围执行《GB3096-2008声环境质量标准》条例，公路边线两侧35 m±5 m以内区域执行4 a类标准，范围以外区域根据其使用功能及环境要求执行相对应标准(表3)。

表3 声环境功能区噪声限值 dB

2.3.2 预测计算公式

根据实际工程特点及环境，选用适合于中国公路情况的《环境影响评价技术导则—声环境》(HJ2.4-2009)噪声预测公式进行计算。

(1)

LOEL=12.6+34.73lgVL

(2)

LOEM=8.8+40.48lgVM

(3)

LOEH=22.0+36.32lgVH

(4)

式(2)～(4)中：VL、VM、VH为各车型车辆运行速度，见表2取值。由此，即可通过公路运营预测车辆数据以及周边实际情况预测公路噪声值，以提供可靠预测数值为相关部门采取对应降噪措施提供参考。

2.4 噪声预测结果及分析

由图1可知，离高速公路边线35 m处昼间噪声76.8 dB，夜间噪声66.7 dB，超过4a类区域噪声限值；而周边居民生活敏感区域距离高速公路边线最近仅为650 m，该处昼间噪声62.5 dB，夜间噪声52.4 dB，高于2类声环境区域噪声限值；距高速公路边线950 m处昼夜噪声值满足2类声环境区域噪声限值要求，从距道路边线650 m-距道路边线950 m间300 m范围内敏感区域噪声超限。且随城市发展，高速公路沿线大片区域无法有效利用，因此应对该区域进行降噪处理，避免高速公路噪声对两侧产生不良影响。

图1 未加声屏障噪声预测结果

3 降噪措施研究及结果分析

3.1 降噪措施研究

噪声完整的传播过程包含三部分：声源、传播途径和接收点。从声源角度进行防治，可选择采用低噪材料路面、交通管制的方式，但低噪材料路面运营一定时间后降噪效果降低且增大高速公路造价。而进行交通管制能够最大限度降低噪声，但局部限速等措施将会影响整体路线通行能力，需谨慎采用。

而从传播途径方面来看，绿化降噪林、声屏障等方案可对噪声传播进行衰减，但降噪林方案需要时间供林木生长形成规模林带，才能产生一定降噪效果，应根据实际地形地貌及公路相关景观美化需求使用。而声屏障建成后可稳定有效降低高速公路噪声传播，抗干扰能力较强。

在接收点附近进行降噪处理，更多由于相关点位室外噪声超标，可通过采取隔声窗降低室内噪声大小，满足居民居住需要，但将一定程度上影响室内空气流通，造成干扰。

3.2 声屏障处理效果分析

根据相关降噪措施研究，在高速公路建设阶段选择声屏障方案对高速公路两侧噪声超限区域进行处理，在对应预测公式内部加入声屏障衰减项，预测处理后噪声值，结果见图2所示。

图2 加设声屏障噪声预测结果图

高速公路两侧加设声屏障后，见距高速公路边线35 m处昼间噪声低于65 dB，夜间噪声低于55 dB，满足4 a类声功能区噪声标准要求。而距高速公路边线650 m处，昼间噪声58.7 dB，夜间噪声48.6 dB，满足2类声环境区噪声限值要求。而距高速公路边线最近350 m处区域即可达到2类区域要求，不仅满足周围居民聚集区噪声要求，同时增大高速公路两侧可利用土地面积，有利于城市长期规划发展。

3.3 区域规划及降噪处理建议

高速公路两侧加设声屏障后，可满足现阶段居民生活噪声限值需求，但随城市未来发展，两侧大面积区域应进行合理开发利用，同时随高速公路运营发展，高速公路车流量将逐步增大，噪声量也将不断增大。为避免后续高速公路两侧噪声超限，在两侧区域合理开发的基础上，贴近于高速公路侧建设降噪绿化林带，或停车场、运动场等非噪声敏感性设施。而高速公路沿线相关的住宅房屋，应注意房屋、设计调整，将电梯间、厕所、厨房等功能区面向高速公路侧，卧室等噪声敏感区域处于背向噪声源侧。同时需确定噪声负责方义务，未来如果噪声超过限值标准，应负责加装隔声窗等措施进行降噪处理。

4 结论

噪声污染问题逐渐成为制约高速公路发展的主要环境问题之一，本文以广东省某高速公路相关数据为基础，采用声环境导则噪声预测公式对高速公路沿线两侧噪声影响范围及程度进行计算，分析路线临近敏感居民点噪声超限问题，主要结论如下：

(1)距高速公路边线950 m处噪声方可满足2类声功能区限值要求，对距高速公路边线650～950 m范围内居民生活区域造成一定影响。

(2)选用并验证了声屏障降噪处理效果，分析结果表明采用声屏障可有效降低噪声数值，且距高速公路边线350 m范围之外区域均可满足噪声限值标准。

(3)提出了相应高速公路侧区域规划建议及后续噪声处理措施，可为其他高速公路项目及类似公路工程建设中噪音分析与评价提供参考。