聚合物-粉煤灰陶粒声屏障降噪效果检测布点方法的研究

冯雪霖

（山西省交通环境保护中心站（有限公司），山西 太原 030032）

0 引言

20世纪60年代，日、美、法、德等一些发达国家就已经开始进行声屏障理论方面的研究，逐步颁布了一些声屏障设计、施工等技术规范，并推广到了交通噪声污染防治领域，积累了扎实的理论基础和丰富的实践经验[1]。随着公路声屏障技术的不断发展，多数国家采用低成本材料建造公路声屏障，如采用普通混凝土和轻质混凝土建造隔声和吸声式声屏障。许多国家在声屏障建造中，除了考虑声屏障本身的吸声或隔声效果外，还考虑了和环境的协调性，使声屏障具有了生态景观功能。

聚合物-粉煤灰陶粒声屏障是以粉煤灰陶粒为轻骨料、聚合物（环氧树脂）为黏合剂等制备的吸声屏体[2-3]。本文以山西省域内某互通公路沿线声屏障工程为例进行聚合物-粉煤灰陶粒声屏障实际降噪效果规律和检测布点方法的研究。

1 理论基础

根据《声屏障声学设计和测量规范》（HJ/T 90—2004），“声屏障的降噪效果一般用A计权等效声级或最大A声级的插入损失来评价”[4]。插入损失的测量分为直接测量法和间接测量法。该次研究的对象太祁高速清徐南互通公路沿线声屏障工程已经建成并投入使用，因此拟选取等效参考点和受声点的A计权等效声级替代声屏障安装前的监测数据，即采用间接测量法的A计权等效声级的插入损失来评价声屏障的降噪效果。在进行间接测量时，充分考虑了声源特性、地形地貌、周围建筑物、气象状况等条件的等效。

采用间接法测量的声屏障插入损失公式如式（1）：

式中：Lref,a为声屏障安装后参考点处的 A声级，dB（A）（A）；Lref,b为在等效场所参考点处测量的声屏障安装前的A声级，dB（A）（A）；Lr,a为声屏障安装后受声点的 A声级，dB（A）（A）；Lr,b为在等效场所受声点处测量的声屏障安装前的A声级，dB（A）（A）。

2 研究目的

该研究主要对运营期粉煤灰陶粒声屏障进行现场实测，通过分析数据一是研究聚合物-粉煤灰陶粒声屏障降噪效果的规律，二是通过规律总结出声屏障降噪效果的检测布点方法。

3 研究方法

3.1 研究对象

本文以山西省域内某互通公路沿线声屏障工程作为研究对象，该工程总长度为183 m，其中路基段43 m（K0+600—K0+644），桥梁段140 m（K0+460—K0+600），采用直立式“粉煤灰陶粒散射型ECP板”声屏障，桥梁段屏体高度为2 m、立柱间距为2 m（安装在防撞墙外侧上部）；路基段屏体高度为2.5 m、立柱间距为4 m，采用系梁钢管桩基础（安装在护栏外2 m范围内）。该工程于2020年12月10日竣工完成，现已运行6个月以上。

该公路沿线声屏障采用聚合物-粉煤灰散射型ECP板声屏障屏体，屏体为高强度水泥基屏体，采用粉煤灰陶粒、废石料等作为骨料，板厚80 mm，面密度不超过68 kg/m2，隔声量33 dB（A），采用真空高压挤出成型工艺生产。屏体表面为条纹状造型，形成声波散射面，具有一定的隔声降噪效果。

3.2 布点原则

本文中的检测布点按照《声屏障声学设计和测量规范》（HJ/T 90—2004）、《公路声屏障 第5部分：降噪效果检测方法》（JT/T 646.5—2017）[5]、《建设项目竣工环境保护验收技术规范公路》（HJ 552—2010）[6]进行，具体布点原则如下：

a）检测点的布设要覆盖整个声屏障的水平方向，且点位间隔相同。检测点断面布点由声屏障后方1 m处开始，间隔由小及大，至敏感点位置结束。

b）对照点与声屏障端点检测点之间距离大于100 m，断面布点与检测点相同，且同步检测。

c）参考点位对声源的检测目的是检测声屏障安装前后的声源等效性。该次研究设置两处参照点，由于该依托工程中声屏障最近的车道中心线与声屏障之间的距离D<15 m，因此一处参考点的位置设置在声屏障上方，该点位离声屏障最近的车道中心线与声屏障顶端离声屏障最近的车道中心线联线夹角为10°[4]。

3.3 检测布点

该次声屏障降噪效果检测选取38个点位，包括30个检测点位、6个对照点位和2个参考点位。

检测点分别布设于声屏障后方1 m（检测点a）、10 m（检测点b）、20 m（检测点c）、50 m（检测点d）、80 m（检测点e）、112 m（检测点f，敏感点处），每组检测点分别选择5个点位，分布在平行于道路声屏障的水平线上（选择中间点、距两端点50 m处、两端点依次布点）。

对照点分别布设于无声屏障开阔地带距离公路路肩1 m（对照点1′）、10 m（对照点2′）、20 m（对照点3′）、50 m（对照点4′）、80 m（对照点5′）、112 m（对照点6′）处，对照点与声屏障后测点之间距离大于100 m，应同步检测。

一处参考点布设于声屏障中部检测点处屏体上方，且声屏障最近的车道中心线与参考点、声屏障顶端的联线夹角为10°；另一处参考点布设于对照点处，与第一个参考点平行且高度一致。

图1 声屏障降噪效果检测点位示意

图2 参考点布点示意图

3.4 检测时间及频次

连续检测3次，每次检测20 min。

4 检测结果及降噪效果分析

4.1 检测结果

通过现场测试，得到各检测点等效连续A声级数据，并取3次测量平均结果作为最终结果。根据检测得到的各点位等效连续A声级数据，计算得出各检测点位的插入损失，见表1。

表1 太祁高速清徐南互通声屏障工程检测点位插入损失统计表 dB

4.2 降噪效果分析

4.2.1 声屏障端点检测点处降噪效果分析

根据表1声屏障端点检测点插入损失计算结果，可以看出：声屏障两端点等效连续A声级插入损失较声屏障中间侧相对较小。声屏障左端点检测点，因其附近另有农村道路，常有车辆经过，等效连续A声级噪声测试值较大，插入损失多为负值；声屏障右端点检测点，除测点距离10 m处（垂直声屏障）的插入损失值为8.9 dB外，其余距离插入损失均在0.3～2.7 dB（A）之间。可以看出，声屏障端点处降噪效果有限。

4.2.2 声屏障非端点检测点降噪效果分析

声屏障非端点检测点包括距左端点50 m处检测点、声屏障中间点、距右端点50 m处检测点3组检测点。每组检测点均从声屏障后侧1 m、10 m、20 m、50 m、80 m、112 m处依次布点。80 m和112 m处的噪声检测值由于离声屏障较远，受环境因素（居民生活噪声）影响较大，因此选取声屏障后侧1～50 m测试数据进行分析研究。

根据表1声屏障非端点测点插入损失计算结果如图3～图5，可以得出：

图3 距声屏障左端点50 m处检测点测试数据

图4 声屏障中点处检测点测试数据

图5 距声屏障右端点50 m处检测点测试数据

a）3组测点插入损失计算结果，均符合以下规律：插入损失随着与声屏障距离的增大而减小。从声屏障后侧1 m到50 m方向，距左端点50 m处检测点插入损失值分别为16.6 dB（A）、10.7 dB（A）、6.0 dB（A）、4.2 dB（A）；声屏障中间点检测点插入损失值分别为10.7 dB（A）、6.7 dB（A）、2.7 dB（A）、1.1 dB（A）；距右端点50 m处检测点插入损失值分别为14.6 dB（A）、8.3 dB（A）、7.7 dB（A）、6.8 dB（A）。可以得出，声屏障后侧区域距离声屏障越近，降噪效果越好。

b）根据3组测点插入损失计算结果，随着与声屏障垂直距离的增大，检测点插入损失值降低的比例逐渐减小。1 m处检测点，3组测点插入损失值范围为10.7～16.6 dB（A）；10 m处检测点，3组测点插入损失值范围为6.7～10.7 dB（A）；20 m处检测点，插入损失值范围为2.7～7.7 dB（A）；50 m处检测点，3组测点插入损失值范围为1.1～6.8 dB（A）。10 m处检测点3组测点插入损失值最大值比1 m处降低35.54%；20 m处检测点3组测点插入损失值最大值比10 m处降低28.04%；50 m处检测点3组测点插入损失值最大值比20 m处降低11.69%.可以得出，随着距声屏障距离的增大，其降噪效果衰减的程度变小。

4.3 声屏障降噪效果的检测布点分析

4.3.1 声屏障降噪效果规律分析

通过现场实测数据分析，掌握了聚合物-粉煤灰陶粒声屏障降噪效果的基本规律。根据降噪效果规律，距声屏障左、右端点50 m处、声屏障中间、声屏障后侧1 m、10 m、20 m、50 m的等效连续A声级插入损失较为明显[1.1～16.6 dB（A）]，且成规律性递减趋势，说明声屏障降噪效果明显；声屏障后侧80 m、112 m处的插入损失值异常（0或负值），说明声屏障在此处效用不明显或无效。因此，对声屏障降噪效果的检测检验布点要设置在靠近声屏障中部位置，且与声屏障的垂直距离不大于50 m。

4.3.2 声屏障降噪效果的布点方法

本文主要研究的是利用现场测量的方法对声屏障降噪效果进行检验。在降噪规律分析的基础上，形成具体布点方法如下：

a）声屏障检测点位应尽量靠近屏体中部区域，区域边界距离屏体两侧端点的距离不得少于50 m。

b）声屏障检测断面，最远距离为50 m，以垂直屏体1～20 m为重点检测区域，检测数据可作为声屏障降噪效果好坏的评判依据。

c）为了保证检测数据的可行性和科学性，检测断面可分多组进行，最终取平均值。

4 结语

根据声屏障降噪效果现场测试结果，可以发现以下规律：a）声屏障两端点等效连续A声级插入损失较声屏障中间侧相对较小，声屏障端点处降噪效果有限；b）声屏障非端点测点插入损失值随着与声屏障距离的增大而减小，声屏障后侧区域距离声屏障越近，降噪效果越好；c）随着与声屏障垂直距离的增大，检测点插入损失值降低的比例逐渐减小，其降噪效果衰减的程度变小。在总结基本规律的基础上得出声屏障降噪效果的检测布点方法：检测点位布设在距离屏体两侧端点不少于50 m的中部区域，以垂直屏体1～20 m为重点检测区域，最远垂直检测距离不超50 m，检测数据取多组检测的平均值。