绿色城市隧道声环境优化研究初探

随着“交通强国”战略的实施，城市基础设施建设量呈指数型增长，城市隧道工程也呈现出井喷式发展。城市隧道属于半封闭的拱形结构，声波在隧道内会发生不同方向的往复反射传播且不易被吸收，叠加上隧道出入口的“喇叭效应”就形成了隧道内独特的声环境特性。噪声通过横向传播和纵向传播的叠加，也使得城市隧道的噪声问题尤为突出。

根据不完全统计，2020 年全国 36 个直辖市、省会城市和计划单列市道路交通噪声昼间平均值(A，下同)为 68 dB，平均 27% 城市道路昼间交通噪声平均值超过 70 dB[1]。有研究表明长期生活在 70 dB 以上噪声环境的人，其心肌梗塞发病率将会增加 30% 左右。因此营造人民群众满意的生活环境，不断提高人民群众幸福感和安全感，加强交通噪声污染防治和城市隧道声环境治理工作已刻不容缓。

1 城市隧道声环境研究现状

1.1 城市隧道声环境政策

推进交通噪声污染防治制度建设和交通噪声专项治理是宜居城市和美丽中国建设的重要抓手。为规范和指导交通噪声污染防治工作，推进绿色城市隧道声环境优化提升，国家和地方政府发布了一系列的法规、规章和文件（表1），文件中均涉及到交通噪声防治的整治行动与技术措施。因此，重视绿色城市隧道声环境顶层设计，开展绿色城市隧道政策制定和关键技术研发，能够有效提升绿色城市隧道声环境水平。

1.2 城市隧道噪声控制标准

城市隧道噪声环境控制标准的制订依据是环境噪声排放标准要求。我国现行国家标准为 GB 3096-2008《声环境质量标准》和 GB 22337-2008《社会生活环境噪声排放标准》两大标准。前者适用于声环境质量评价与管理，后者规定了环境噪声排放限值和测量方法。城市隧道噪声环境执行 4a 类（昼间≤70 dB 、夜间≤55 dB 限值要求）。此外，HJ 640-2012《环境噪声检测技术规范 城市声环境常规监测》中对道路交通声环境质量监测与评价做出规定，道路交通噪声强度等级分为 5 个等级（表2），分别对应“好、较好、一般、较差和差”5 个评价水平。城市隧道噪声排放强度可参考执行。

表2 道路交通噪声强度等级划分 单位：dB

近年来地方标准研究开始关注于城市隧道绿色性能提升。2016 年江苏省颁布了 DGJ32/TJ 216-2016《城市隧道噪声控制技术规程》，系统性提出城市隧道噪声控制技术方法，也是我国第一部关于城市隧道噪声控制的地方标准。此外，对于声屏障专项技术标准，地方机构也陆续出台了部分技术标准（表3），为绿色城市隧道声屏障的设计、施工安装、调试验收及维护保养等提供技术指导。

表3 声屏障设计相关标准

1.3 城市隧道降噪工程案例

城市隧道降噪技术应用方面，长沙三环线梅溪湖隧道在隧道南口安装了 240 m 的全封闭声屏障，以消音百叶、亚克力板隔音板和钢结构为主，有效降低隧道周边噪声污染。上海新建路隧道采用全封闭隔音棚，并采用大小套结构，隔声效果远优于一般声屏障[2]。南京玄武湖隧道在隧道东西引道段及中央路引道段设置穿孔铝合金板，同时隧道内部采用乐思龙金属吊顶板和侧壁卡索板，可达到良好的降噪效果[3]。香港从 1990 年开始，新建道路沿途加设的隔音屏障和隔音罩累积长度已逾 115 km，并且低噪声路面已普遍地应用在许多新建道路上。目前隧道工程中应用最广泛的降噪措施为声屏障，随着低碳环保理念的深入推进低噪声路面、声屏障+低噪声路面等综合降噪方案也将稳步推广使用。

2 绿色隧道声环境降噪技术

2.1 隧道声屏障技术

常见隧道声屏障类型可分为直立型、折板型、半封闭型、全封闭型等，能够实现不同程度的降噪效果（表4）。绿色城市隧道声屏障优先采用全封闭声屏障，隔声效果可降低20～30 dB[4]，对降噪要求和景观要求均较高的城市道路声屏障设计，推荐采用全透明型声屏障或金属透明复合型声屏障[5]。比较适宜户外声屏障使用的金属材料有铝纤维吸声板、铝泡沫吸声板及新型复合微孔板。这些材质的吸声材料不仅具有较好的吸声性能（50～100 mm 空腔的降噪系数为 0.6～0.8），而且具有优异的物理力学性能。

表 4 不同声屏障的降噪效果

2.2 隧道内壁吸声板

隧道内壁吸声板选择主要考虑吸声板的材料选择和铺设方式。城市隧道吸声材料宜选用具有适当孔径、孔隙率且孔洞开放、相互连通的多孔和纤维吸声材料，且吸声材料降噪系数 NRC 应大于 0.5。对于内壁降噪设计宜采用侧墙吸声结构+吊顶吸声喷涂的方式，降噪量可达 5dB 左右[6]。此外隧道侧墙连续布设 70% 长度的吸声板即可达到较好的降噪效果，无须在 100% 范围铺设[7]。值得注意的是，吸声板的选择除了考虑吸声效果，还应具有良好的耐候性，即要能经受起风吹雨淋太阳晒、耐水、耐热、耐溶冻、防火及不会污染环境，使用寿命要达 15～20 a。

2.3 隧道低噪声路面

低噪声路面主要是通过采用不同路面材料的路面结构来控制轮胎路面噪声。根据噪声形成机理及降噪原理，低噪声路面可以分为多孔隙沥青路面、改善纹理的沥青路面和改善粘弹性沥青路面等[8]。城市隧道降噪路面推荐采用沥青玛蹄脂碎石混合料（SMA）和大空隙开级配排水式沥青磨耗层（OGFC）。OGFC 路面是一种多孔的开级配排水式沥青混合料路面，空隙率在 18%～25%，排水、吸声、降噪功能突出，40～50 mm 厚的路面可降低 3～6 dB 的噪声[9]。SMA 是一种间断级配的沥青混合料，具有优良的高温抗车辙、低温抗裂、疲劳抗裂、抗滑和耐久等特性，在一般情况下比常规密级配沥青混凝土可降低噪声 2 dB。

3 绿色隧道声环境优化建议

3.1 拓展声环境标准法规体系

目前绿色城市隧道声环境标准体系较为单一，需要持续探索施行政策鼓励和法规管控并举的形式，推进绿色隧道声环境标准体系的全面开花。通过建立全体系、多手段的绿色隧道声环境标准法规体系，从顶层设计和落地实施双层面推动绿色隧道声环境优化。

3.2 探索新型吸声材料研发应用

绿色隧道新型吸声材料的研发应用将是隧道声环境优化的主要路径，如复合型吸声材料、环保型吸声材料和多功能吸声材料等。通过不同吸声材料的组合使用，提高新型吸声材料的吸声性能。同时吸声材料研发应向实际应用和市场运营方向延伸，重点实现成本可控、产品优质、环境友好等性能。

3.3 推进软硬结合综合降噪措施

现有绿色隧道声环境降噪措施多为工程性措施，虽然降噪效果比较明显，但效益单一。随着绿色交通理念深入人心，垂直绿墙降噪、绿化带降噪等软性声环境优化技术也受到青睐。这些技术不仅能够降低隧道噪声，还可以净化空气质量，缓解司机视觉疲劳，综合效益良好。绿色城市隧道降噪可采用软性优化技术与硬性降噪措施的组合搭配，通过综合降噪技术提高隧道降噪效果和绿色性能。

4 结 语

“双碳”发展战略下，城市隧道绿色建设急需进行理念重构，绿色隧道和人本需求导向促使隧道声环境优化成为研究热点。本文通过梳理绿色隧道相关理论研究，发现目前绿色隧道声环境控制标准和工程案例均有一定基础，下一步研究应重点关注政府层面对绿色隧道声环境标准法规的完善及市场层面绿色隧道新型吸声材料的研发，同时注重声环境软硬结合综合降噪措施的应用，以更好地推动“绿色”隧道的发展。