城市快速路声环境影响分析和控制对策研究

陈作帅

（苏交科集团股份有限公司，江苏 南京 211112）

0 引言

随着城市的发展，市内交通量剧增，城市道路快速化改造成为解决市内交通拥堵的主要途径。与其他城市道路相比，快速路具有车速快、车流量大的特点[1]，且多采用高架或者隧道的形式穿越城市建成区，加上建成区的敏感点密集，新建小区多为高层建筑，道路快速化改造带来的噪声将会尤为明显。

1 工程概况

1.1 基本情况

本案例道路采用一级公路标准兼顾城市道路功能设计，主路为双向8车道，辅路结合用地情况采用双向4车道或双向6车道；主路设计速度为80 km/h、辅路设计速度为50 km/h。主路采用全高架形式，辅路设置于桥下，与多个市政道路平交。

1.2 交通量

为探讨快速路交通噪声对沿线敏感点的最大影响，本次交通量观测时间选择车流较多的高峰期，昼间选取上午8点30分至9点30分进行观测，夜间选取22点至23点进行观测。本案例的道路交通量情况见表1。

表1 道路观测交通量Tab.1 Road observation traffic volume

2 道路噪声源强

根据《公路建设项目环境影响评价规范》（JTGB03—2006）[2]，各类型车的平均辐射级LW，i，应按下列公式计算：

式中 ：LW，l、LW，m、LW，s分别表示大、中、小型车的平均辐射声级，dB；Vl、Vm、Vs分别表示大、中、小型车的平均行驶速度，km/h。

辐射声级计算公式适用车速条件为：

小型车：63～140 km/h

中型车：53～100 km/h

大型车：48～90 km/h

对于匝道和辅路，设计速度50 km/h，其小、中型车不满足《公路建设项目环境影响评价规范》（JTGB03—2006）[2]所要求的车速范围。因此辅路和匝道单车源强根据《环境影响评价技术原则与方法》[3]教材中的源强进行计算。

式中 ：LW，l、LW，m、LW，s分别表示大、中、小型车的平均辐射声级，dB；Vl、Vm、Vs分别表示大、中、小型车的平均行驶速度，km/h。

本案例主路设计速度为80 km/h，辅路为50 km/h，匝道为50 km/h，各阶段辐射声级计算结果见表2。

表2 各型车的平均辐射声级[单位：dB（A）]Tab.2 Average radiated sound level of each type of vehicle[unit：dB（A）]

3 噪声影响预测分析

3.1 噪声预测模型

本文采用德国公司DataKustik开发的Cadna/A噪声环境影响评价软件进行模型建立及预测，Cadna/A是根据《环境影响评价技术导则 声环境》（HJ2.4—2009）[4]、《公路建设项目环境影响评价规范》（JTGB03—2006）[2]等算法构建，基于GIS的三维噪声影响评价系统，软件综合考虑预测区域内所有声源、遮蔽物、气象要素等在声传播过程的综合效应，最终给出符合导则的计算结果。适用于工业项目、公路项目和铁路项目环境噪声的各级评价要求。

3.2 模型验证

选取道路沿线某高层小区进行现状监测和模型预测，监测的同时记录车流量。该小区位于案例高架的南侧，为30层高的住宅小区。首排距道路中心线60 m，高差11.7 m，第二排距道路中心线129 m，本文根据观测车流量进行预测，理论预测值与实际测量值的对比结果详见表3及图1、图2。

图1 敏感点预测与实测值对比结果（昼间）Fig.1 Comparison results of predicted and measured values of sensitive points（daytime）

图2 敏感点预测与实测值对比结果（夜间）Fig.2 Comparison results of predicted and measured values of sensitive points（at night）

表3 噪声理论预测值与实测值对比[单位：dB（A）]Tab.3 Comparison between theoretical predicted value and measured value of noise [unit：dB（A）]

根据对比结果可知，预测值与实际值存在0.1～2.7 dB（A）的差值，原因可能在于，本次预测是按路段限速进行考虑，实际上该路段分布有交叉路口和匝道，车辆行驶速度存在不稳定性。本次理论预测值与实际测量值的总体趋势基本一致。

3.3 预测结果

根据预测，该小区昼间和夜间均出现不同程度的噪声超标，4a类区最大超标出现在首排9层，昼间最大超标13.9 dB（A），夜间最大超标18.0 dB（A），2类区最大超标出现在第二排18层，昼间最大超标7.0 dB（A），夜间最大超标11.1 dB（A）。由此可见，该快速路造成的交通噪声对沿线高层敏感建筑的影响较大，噪声超标严重。

4 噪声控制方法研究

城市道路常见的工程降噪措施包括绿化、隔声窗、声屏障等，其中绿化由于受到城市用地的限制，绿化带的设置宽度有限，稀疏的植物对声波的反射和吸收很小[5]，无法有效阻挡快速路交通噪声。隔声窗作为阻挡噪声的最后一道防线，对于降低室内噪声有明显作用，但无法消除外环境噪声，居民日常生活不可避免需要开窗通风，依旧会受到城市道路交通的噪声影响。因此，本文将重点讨论声屏障措施对降低外环境噪声的作用。

从声屏障的型式大致可分为直立式声屏障、半封闭声屏障和全封闭声屏障3种。

（1）直立式声屏障

房屋的高度在声屏障以下的楼面，由于受到的是透射噪声及绕射噪声的影响，尚未受到直达噪声的影响，可视作在声影区内，享有一定的降噪效果。但房屋高度超过声屏障高度的楼面，受到的主要是直达噪声影响，要想使整幢30层的居民住宅楼都在声影区内，单侧声屏障的高度要超过75 m，显然是不可能的。加上噪声的绕射因素，从噪声治理的技术角度分析，单侧的直立式声屏障在此道路已没有实施的价值。

（2）半封闭声屏障

半封闭声屏障比单侧声屏障的降噪效果有所提高，但路面较宽，要想使整幢住宅楼都不受车辆直达噪声的影响，或者说整幢住宅楼都能享有较大的降噪效果，半封闭声屏障的结构型式将接近全封闭声屏障，投资及施工难度也将和全封闭声屏障相同，实施的意义也不大。

（3）全封闭声屏障

全封闭声屏障将把整个路面都罩在声屏障内，经过该路面的车辆噪声和路面的反射噪声都被包罗在声屏障内。噪声向声屏障外的传播除了两端开口处的直接传播，只能通过隔声构件向外透射，对于道路桥一侧的居民住宅楼来说，受到的噪声影响仅仅是噪声通过隔声构件的透射部分，没有直达噪声和绕射噪声的影响，可取得最佳的隔声效果，降低噪声能达到10 dB（A）以上。

根据该路段实际情况，对于正对着高架的2座高层居民楼，在高架桥安装全封闭声屏障是降低交通噪声对这两座居民楼影响的唯一有效工程性治理措施，它可以把经过该路段的车辆噪声和路面反射噪声基本上隔离在声屏障内，最大程度地降低了车辆噪声对邻近居民住宅楼的不利影响。当然由于多种原因，全封闭声屏障的隔声结构将受到道路桥荷载的限制，需要在道路设计阶段与设计师充分沟通，将全封闭声屏障的荷载纳入设计文件中。

根据对安装全封闭声屏障的敏感点噪声进行预测，实施全封闭声屏障对于前排房屋具有明显降噪作用，能降低噪声约10 dB（A），低楼层（1～3层）和高楼层（20～30层）基本能够满足2类标准，对于中楼层（4～19层）还需要配合隔声窗措施，保证室内声环境达标。

5 结语

本研究基于实际观测的车流量和实测噪声值，运用噪声预测软件对快速路沿线的代表性高层敏感建筑所受的噪声影响进行了模拟分析，并与实测值进行对比验证。根据预测结果，重点探讨不同形式声屏障对于控制城市快速路交通噪声的适用性，对全封闭声屏障的降噪效果进行了分析，得出以下结论：

（1）通过模型预测，快速路南侧一栋30层高敏感建筑昼间和夜间均出现不同程度的噪声超标，4a类区最大超标出现在首排9层，昼间最大超标13.9 dB（A），夜间最大超标18.0 dB（A），2类区最大超标出现在第二排18层，昼间最大超标7.0 dB（A），夜间最大超标11.1 dB（A）。将预测结果与实测值进行对比，得出本次理论预测值与实际测量值的总体趋势基本一致。

（2）相较于直立式声屏障和半封闭声屏障，全封闭声屏障将把整个路面都罩在声屏障内，经过该路面的车辆噪声和路面的反射噪声都被包罗在声屏障内，降噪效果最好。

（3）运用模型预测实施全封闭声屏障的降噪效果，实施全封闭声屏障对于前排房屋具有明显降噪作用，能降低噪声约10 dB（A），低楼层（1～3层）和高楼层（20～30层）基本能够满足2类标准，对于中楼层（4～19层）还需要配合隔声窗措施，保证室内声环境达标。

本研究以我国南部某城市一城市快速路项目为例，通过噪声监测与预测，探究适宜城市快速路建设采用的降噪措施，为国内同类型城市快速工程建设项目的噪声控制提供宝贵经验。