國外預制混凝土聲屏障的研究現(xiàn)狀

　　【提要】為減小交通運輸產生的噪音，國外大都在道路兩側設置聲屏障。文章介紹聲屏障的類型和設計中應注意的問題。   

       【關鍵詞】高速 鐵路 公路 噪聲 聲屏障

　　1概述

　　隨著高速公路的發(fā)展和鐵路客貨列車速度的提高，交通運輸產生的噪聲對沿線居民的干擾越來越大。國外高速公路和高速鐵路附近的居民根據(jù)交通噪聲防護法規(guī)，要求公路、鐵路部門建造隔聲屏或隔聲墻，以減少高噪聲的干擾。

　　日本1975年公布了新干線鐵路噪聲的環(huán)境標準。德國1976年制定了“鐵路沿線噪聲防治工程設施準則”，1990年正式公布交通噪聲防護規(guī)則和測算方法。法國要求在高速鐵路初步設計時，就必須針對環(huán)境噪聲、振動等問題提出防護措施。瑞士1987年開始實施防噪聲法，規(guī)定既有線路噪聲的最高值，預計在此后的15年內對近800km路段(約占全部路網(wǎng)線路總長的20%)采取防噪措施，總投資達數(shù)億瑞士法郎。1990年英國運輸部委托噪聲振動研究所制定鐵路公路沿線噪聲隔離的國家標準。

圖1 直立式吸收型混凝土隔聲墻

　　聲屏障、隔聲墻的材料和型式是多種多樣的。一般采用的有混凝土類、塑料樹脂類、金屬板類和綠化帶類。日本一般在市區(qū)采用金屬系列或塑料系列，在郊區(qū)則采用混凝土系列。德國使用特殊的輕質多孔混凝土，制造了各式各樣的聲屏墻。斯圖加特一家公司生產了一種新的具有高吸聲性能的多孔混凝土聲屏墻，混凝土等級為C35，朝向噪聲源一面再加一層具有吸聲性能的礦物纖維板。

　　2聲屏墻的形式

　　聲屏墻材料以采用混凝土的為多，混凝土聲屏墻也朝著輕質、多孔、預制方向發(fā)展。預制的聲屏墻有三種基本型式:反射型，吸收型和高吸收型。反射型聲屏墻基于噪聲從固體表面簡單反射的原理。這種聲屏墻具有一定的缺點，即噪聲由于反射，以更大的強度傳播到線路的另一側。同時它與光波不同，聲波不總是沿直線路徑反射，而是受風向、風速以及車輛的空氣壓力的影響而按曲折的途徑繞過聲屏障。反射式聲屏障的唯一優(yōu)點是價格較吸收式低廉。

　　德國的聲屏障大多根據(jù)高吸聲原理來制造。傳統(tǒng)的設計通常使用框架結構式輕混凝土板或砌塊，能降低噪音5dB，斯圖加特工廠生產的多孔輕混凝土高吸聲性能的聲屏墻可降低噪聲8～10dB。聲屏墻通常是直立式(圖1)、直線式，還可根據(jù)具體環(huán)境和要求做成折紋式、波浪式、條式、塊式、孔洞式和格板盒式等。為降低新建高速線路格萊姆斯塔爾大橋的噪聲，在該橋兩側修建高達4.5m的雙層防噪隔音墻。考慮到建筑美學和今后使用橋梁檢查車，決定修建內外兩層防噪隔音墻。外墻安裝在橋梁欄桿檐板上，內墻安裝在梁上接觸網(wǎng)支柱的外側，外墻由輕質鋼筋混凝土預制板(每塊板表面涂吸音層)拼裝而成。內墻由鑲嵌在鋼支柱間的輕金屬板構成。

　　德國還在沿長200m一段整體道床設置試驗性的新型防噪聲墻。墻距線路中心約3m，墻與道床之間鋪有道碴，墻高出軌面1.5m，相當于客車座席高度，不影響旅客視線。墻體由混凝土板組成，安在工字鋼梁上。混凝土板為有微孔結構，正面有厚6cm的吸音板，用螺栓固定。經(jīng)實測距線路25m遠、高出軌面3.5m處的噪音降低了11～12dB。

　　日本新干線的聲屏墻以前是以直壁式為主。最初采用砌塊砌筑的聲屏墻高1.25m，每2m間隔設鋼筋混凝土墻柱，以后在東北新干線采用鋼筋混凝土聲屏墻，高出地面2m，比線路平面高出1.3m，厚16cm，混凝土等級為C24。在東海道新干線，聲屏墻采用柔性板結構，工字鋼按1.8～2.0m間距，用錨栓固定在道床板上，在工字鋼的上、中、下三處設橫撐，在橫撐上安裝柔性吸音板。為了提高降噪效果，在新干線沿線居民密集地段，廣泛采用了倒“L”形聲屏障，計有三種類型:用鋼板做成聲屏墻，垂直部分高2.2m，頂部向線路內側彎成直角;現(xiàn)場澆注鋼筋混凝土的直墻和頂棚彎折部分;采用工廠預制新型預應力輕質空心混凝土板代替原來的鋼筋混凝土板，使聲屏墻重量由原來10kN/m減少到3kN/m。此外還研制了用維尼綸制成的增強纖維混凝土聲屏板，每塊高2m、長1m、厚10cm、重100～150kg。這樣拼裝組成的聲屏墻，其重量相當于現(xiàn)場澆注的鋼筋混凝土板重量的1/8。

　　法國采用的聲屏墻，墻高2m，約可降低噪聲8～10dB。法國TGV東南線高速鐵路長度的10%靠近居民住宅地帶，都修建了形狀各異的聲屏墻。

　　瑞士新研制的聲屏墻，其上部向線路傾斜(傾角約30%)，外形類似雨棚，墻高2.1m。試用表明，新的聲屏墻與普通聲屏墻相比可使噪聲再降低一半。

圖2 用預制砌塊砌成的隔聲墻

　　3 聲屏墻的設計

　　聲屏墻的設計一方面要考慮采用合適的材料，達到吸音降噪效果，另方面要考慮建筑美學。

　　應使使用者和受保護者看起來賞心悅目，同時讓居民和旅游者能觀賞到周圍景色。為了不遮擋從車窗眺望的視線，還要保證聲屏墻的高度，墻的上半部分可采用由聚碳酸酯材料制成的透明卡普隆板，它具有良好耐候性、抗沖擊性和足夠強度，缺點是反光，易遭鳥類沖撞，或導致人為破壞和老化破裂。為了使直射到混凝土墻面的噪聲不直接反射，增大它的衰減，將墻面做成波浪形、曲面狀、格柵形、中空形，單塊預制件制成圓柱形、扁槽形、橢圓形、條格形，“U”形、“L”形等，用這些單塊預制件，可以堆疊成聲屏墻(圖2)，在有的單塊預制件中還可以培土種植植物，增加吸聲降噪及美學效果。為了改善視覺感受，可在混凝土隔聲屏上描繪圖案和顏色。

　　聲屏障的降噪設計，是根據(jù)所需的吸聲隔聲要求來選擇具有高吸聲性能的預制輕混凝土板或墻。板或墻的尺寸與聲頻噪聲的吸收量，是由大量試驗所確定的。必要時聲屏板或墻的尺寸還要根據(jù)現(xiàn)場條件改變，如變電站周圍的聲屏障(要吸收高頻噪聲)和高速公路旁采取的聲屏障就不一樣。

　　金屬的聲屏障存在不少問題。首先金屬聲屏障易遭受有害物質破壞，尤其在氯鹽的環(huán)境下，與基礎連接的部位更易遭受破壞。因此，金屬結構的隔聲屏必須定期檢查。另外，金屬結構的隔聲屏單元結構連接處容易產生噪聲泄漏。鋼化玻璃、丙烯酸玻璃、聚碳酸制成的卡普隆透明隔聲屏，可用于需要透明度的地方，但價格昂貴，且要經(jīng)常清洗沾染的環(huán)境臟物。塑料制品因受陽光照射易老化產生裂縫、褪色而很少采用。

　　控制噪聲的措施最好在工程設計階段明確提出。若在工程完成后再考慮，費用將大大增加。