基于Cadna/A的铁路沿线新建住宅降噪设计方法研究

周静娜 （安徽省建筑科学研究设计院，安徽 合肥 230031）

0 前言

近年来，我国高铁快速发展，铁路里程逐年增长，导致的因铁路噪声引起的投诉也不断增多[1]，铁路沿线的住宅噪声影响受到广泛关注。

本文以合肥市某住宅小区项目为研究对象，利用Cadna/A软件，在考虑未来新增高铁线路的情况下，针对隔声窗、声屏障等技术在住宅中的应用效果进行预测分析，得出最优的降噪方案设计，有助于为今后工程设计提供参考依据，起到一定的指导作用。

1 项目概况

本项目为新建住宅小区，最近的住宅距离现状铁路约85m，如图1所示。本次研究范围为临近铁路的东地块最东侧的三列住宅，分别为 19#～21#、23#、25#～28#、32#、33#、35#，共 11 栋楼。其中19#～21#、23#、32#为高层住宅，地上25F～28F不等，剩余为洋房，地上6F～10F不等。

图1 本项目与现状铁路的相对位置

2 降噪方案设计

2.1 项目难点

①目前现状有两条铁路线，其中一条为高铁线，一条为普通铁路线，场地目前在建两条高铁线，未来项目东侧为四条铁路线。降噪方案不仅要考虑现状铁路的噪声影响，还要考虑未来新增铁路的噪声叠加影响。

②建设单位提供的隔声窗类型分别为方案A“内置百叶夹胶玻璃中空窗”（6+1.52pvb+6+19A+6）和方案 B“三玻两腔窗”（5+6A+5+6A+5），需要进行方案比选。

③需要细化隔声窗的安装范围，明确研究范围内具体哪些住宅楼栋和住户需要安装隔声窗。

2.2 解决方案

①先现场检测项目东地块边界昼间、夜间的环境噪声值，了解现状铁路对本项目的噪声影响。再进行室外声环境模拟，根据现场噪声检测结果，得出可靠的分析模型。最后在模型基础上增加新建高铁线，预测项目建成后的铁路噪声影响。

②依据室外噪声模拟结果，分别计算方案A和方案B条件下最不利房间的室内背景噪声，进而对比分析降噪效果。

③依据室外噪声模拟结果，分别计算研究范围内较不利的各楼栋各户的室内背景噪声，分析出隔声窗的具体安装范围。

2.3 标准要求

《民用建筑隔声设计规范》（GB50118-2010）对住宅的室内噪声级要求如表1所示。

室内允许噪声级 表1

3 现场检测

3.1 检测设备

ST-107积分声级计、AWA6021A声校准器、AWA6291实时信号分析仪、三脚架、Testo435-4多功能测量仪等。

3.2 检测点位置

现场检测点位置设于用地东南角，如图2所示。

图2 现场检测点位置

3.3 检测结果

检测参数包括背景噪声值、火车通过时噪声值、火车鸣笛时噪声值，检测结果如表2所示。

现场噪声检测结果列表 表2

4 室外噪声模拟

4.1 模拟软件

Cadna/A软件是一套基于ISO9613标准方法的噪声模拟预测和控制软件，在2001年获得原国家环保总局环境工程评估中心的环境影响评价软件认证证书[2]。利用Cadna/A软件进行铁路环境噪声的预测及降噪方案研究，方法具有合理性[3]。

4.2 模拟结果

考虑到火车鸣笛时间较短，频次较低，因此环境噪声按火车通过时的噪声现场检测值为准。经模拟计算，检测点的噪声模拟值与现场检测值一致，昼间均为76.9dB，说明模型可靠，模拟结果如图3所示。

图3 现状环境噪声（两条铁路线）

在模型中增加在建的两条高铁线，模拟结果如图4所示，由于铁路线之间距离较近，且普通铁路线噪声明显大于高铁线，因此新增两条高铁线对本项目影响较小。检测点的噪声值昼间由76.9dB仅增至77.0dB。

图4 预测环境噪声（四条铁路线）

4.4 设置声屏障

由于铁路侧噪声太大，仅靠采用隔声窗无法保证住宅的室内噪声级要求，因此项目应在铁路侧设置声屏障。依据经验值，一般声屏障可实现10dB的降噪效果。采用声屏障后的模拟结果如图5～图14所示。

图5 室外声环境分布图（昼间）

图6 室外声环境分布图（夜间）

图7 昼间北立面噪声分布图

图8 昼间东立面噪声分布图

图9 昼间西立面噪声分布图

图10 昼间南立面噪声分布图

图11 19#20#21#立面最大噪声

图12 23#25#26#立面最大噪声

图13 27#28#立面最大噪声

图14 32#33#35#立面最大噪声

模拟结果显示：地块最东侧的一列住宅噪声最大，立面最大噪声为昼间70dB，夜间60dB。噪声最不利点高层住宅约在10～23层最东侧的房间，洋房在顶层最东侧的房间。

考虑到28#住宅离铁路最近，取28#最东侧的卧室作为最不利点进行室内背景噪声计算，昼间噪声为70dB，夜间噪声为60dB。

考虑到21#住宅户型向东侧开窗，且开窗面积较大，户型本身较为不利，因此取21#最东侧的卧室作为最不利点进行室内背景噪声计算，昼间噪声为69dB，夜间噪声为59dB。

地块东侧第二列建筑中室外噪声最大为20#最东侧房间，昼间噪声为65dB，夜间噪声为55dB。其次是25#和33#最东侧房间，昼间噪声为63dB，夜间噪声为53dB。

地块东侧第三列建筑中室外噪声最大为32#最东侧房间，昼间噪声为64dB，夜间噪声为54dB。其次是19#最东侧房间，昼间噪声为63dB，夜间噪声为53dB。

5 室内背景噪声计算

5.1 室内背景噪声计算方法

①外墙外窗隔声量

外墙类型（自外至内）：聚合物抹面抗裂砂浆（5.0mm）+匀质防火保温板1（30.0mm）+水泥砂浆（20.0mm）+蒸压加气混凝土（B06）（200.0mm）+水泥砂浆（20.0mm）。

推荐使用经验公式：

式中，R—墙体隔声量；dB

f—入射波的频率；Hz

m—面密度；kg/m2

k—常数；-48

方案A外窗为“内置百叶夹胶玻璃中空窗（6+1.52pvb+6+19A+6）”；方案B外窗为“三玻两腔窗（5+6A+5+6A+5）”，该小区外窗原方案采用“普通中空玻璃窗（5+12A+5）”。依据厂家提供的隔声量参数进行计算。

②房间总吸声量A的确定

式中，A——房间总吸声量，m2；

αi——材料的吸声系数，在不同声音频率下的值不同；

Si——围护结构的面积，m2，包括墙、门窗、地板和天花板。

本项目地板的材质选定为木地板，内墙和天花板人为经过粉刷。

③组合墙有效隔声量计算

式中，τ——透声系数；

TL——构件隔声量，dB。

组合墙体的平均透声系数为：

式中，S1——外墙的面积，m2；

S2——外窗的面积，m2；

S——外墙和外窗的总面积，m2；

外墙构造 表3

外墙不同频率下隔声量 表4

外窗不同频率下隔声量 表5

内表面各材料的吸声系数 表6

τ1——外墙透声系数；

τ2——外窗透声系数。

在计算出组合墙体平均隔声量之后需要对其进行修正。

式中，R实——组合墙体实际隔声量，dB；

A——房间的总吸收声量，m2。

④室内背景噪声计算

用室外模拟的环境噪声值减去组合墙的有效隔声量，即为室内背景噪声。再按照声压级叠加规律把各频率下的房间噪声值进行叠加，计算出最终的室内背景噪声。

5.2 计算结果分析

按照以上公式计算得出各房间室内背景噪声如表7所示。

室内背景噪声计算结果 表7

由计算结果可知：

①无论采用方案A还是方案B均可满足《民用建筑隔声设计规范》GB50118-2010对住宅室内噪声级的低限要求。

②“内置百叶夹胶玻璃中空窗（6+1.52pvb+6+19A+6）”的隔声效果优于“三玻两腔窗（5+6A+5+6A+5）”。

③考虑到方案A和方案B造价不同，“内置百叶夹胶玻璃中空窗（6+1.52pvb+6+19A+6）”价格高于“三玻两腔窗（5+6A+5+6A+5）”，从成本角度考虑，建议南向和东西向外窗采用“内置百叶夹胶玻璃中空窗（6+1.52pvb+6+19A+6）”，在起到隔声作用的同时也兼顾了遮阳的要求，北向外窗采用“三玻两腔窗（5+6A+5+6A+5）”。

④地块东侧第二列住宅中只有20#若采用普通中空玻璃窗（5+12A+5），室内背景噪声大于规范的低限要求，其他住宅均满足规范要求，因此地块东侧第二列住宅中20#住宅应采用隔声窗，可采用“三玻两腔窗（5+6A+5+6A+5）”。

⑤地块东侧第三列建筑只有32#若采用普通中空玻璃窗（5+12A+5），室内背景噪声大于规范的低限要求，其他住宅均满足规范要求，因此地块东侧第三列住宅中32#住宅应采用隔声窗，可采用“三玻两腔窗（5+6A+5+6A+5）”。

6 结论

该项目采用噪声现场检测数据为基础，利用Cadna/A软件进行噪声预测模拟，进而根据模拟结果进行室内背景噪声计算，对降噪效果进行比较分析，最终得出沿铁路侧住宅最优的降噪设计方案。

①依据现场检测结果，距离普通铁路线85m的住宅在火车通过时昼间噪声可达到76dB以上，噪声较大，仅采用隔声窗难以保证住宅的室内噪声级要求，需在铁路侧设置声屏障。

②设置声屏障后，无论采用“内置百叶夹胶玻璃中空窗（6+1.52pvb+6+19A+6）”还是“三玻两腔窗（5+6A+5+6A+5）”，住宅室内均能满足《民用建筑隔声设计规范》（GB50118-2010）对住宅室内噪声级的低限要求。

③“内置百叶夹胶玻璃中空窗（6+1.52pvb+6+19A+6）”的隔声效果优于“三玻两腔窗（5+6A+5+6A+5）”，但是“内置百叶夹胶玻璃中空窗（6+1.52pvb+6+19A+6）”的价格高于“三玻两腔窗（5+6A+5+6A+5）”。从成本角度考虑，建议南向和东西向外窗采用“内置百叶夹胶玻璃中空窗”（6+1.52pvb+6+19A+6），在起到隔声作用的同时也兼顾了遮阳的要求，北向外窗采用“三玻两腔窗”（5+6A+5+6A+5）即可满足隔声要求。

④除了沿铁路最近一列的住宅需要安装隔声窗，第二列和第三列的住宅也需通过室内背景噪声计算结果判定隔声窗的具体安装范围。