國(guó)外預(yù)制混凝土聲屏障的研究現(xiàn)狀

　　【提要】為減小交通運(yùn)輸產(chǎn)生的噪音，國(guó)外大都在道路兩側(cè)設(shè)置聲屏障。文章介紹聲屏障的類型和設(shè)計(jì)中應(yīng)注意的問(wèn)題。   

       【關(guān)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(yùn)輸產(chǎn)生的噪聲對(duì)沿線居民的干擾越來(lái)越大。國(guó)外高速公路和高速鐵路附近的居民根據(jù)交通噪聲防護(hù)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(biāo)準(zhǔn)。德國(guó)1976年制定了“鐵路沿線噪聲防治工程設(shè)施準(zhǔn)則”，1990年正式公布交通噪聲防護(hù)規(guī)則和測(cè)算方法。法國(guó)要求在高速鐵路初步設(shè)計(jì)時(shí)，就必須針對(duì)環(huán)境噪聲、振動(dòng)等問(wèn)題提出防護(hù)措施。瑞士1987年開始實(shí)施防噪聲法，規(guī)定既有線路噪聲的最高值，預(yù)計(jì)在此后的15年內(nèi)對(duì)近800km路段(約占全部路網(wǎng)線路總長(zhǎng)的20%)采取防噪措施，總投資達(dá)數(shù)億瑞士法郎。1990年英國(guó)運(yùn)輸部委托噪聲振動(dòng)研究所制定鐵路公路沿線噪聲隔離的國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)。

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(guó)使用特殊的輕質(zhì)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(chǎn)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(jí)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(zhì)、多孔、預(yù)制方向發(fā)展。預(yù)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(jiǎn)單反射的原理。這種聲屏墻具有一定的缺點(diǎn)，即噪聲由于反射，以更大的強(qiáng)度傳播到線路的另一側(cè)。同時(shí)它與光波不同，聲波不總是沿直線路徑反射，而是受風(fēng)向、風(fēng)速以及車輛的空氣壓力的影響而按曲折的途徑繞過(guò)聲屏障。反射式聲屏障的唯一優(yōu)點(diǎn)是價(jià)格較吸收式低廉。

　　德國(guó)的聲屏障大多根據(jù)高吸聲原理來(lái)制造。傳統(tǒng)的設(shè)計(jì)通常使用框架結(jié)構(gòu)式輕混凝土板或砌塊，能降低噪音5dB，斯圖加特工廠生產(chǎn)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(cè)修建高達(dá)4.5m的雙層防噪隔音墻?？紤]到建筑美學(xué)和今后使用橋梁檢查車，決定修建內(nèi)外兩層防噪隔音墻。外墻安裝在橋梁欄桿檐板上，內(nèi)墻安裝在梁上接觸網(wǎng)支柱的外側(cè)，外墻由輕質(zhì)鋼筋混凝土預(yù)制板(每塊板表面涂吸音層)拼裝而成。內(nèi)墻由鑲嵌在鋼支柱間的輕金屬板構(gòu)成。

　　德國(guó)還在沿長(zhǎng)200m一段整體道床設(shè)置試驗(yàn)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(dāng)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?；炷涟鍨橛形⒖捉Y(jié)構(gòu)，正面有厚6cm的吸音板，用螺栓固定。經(jīng)實(shí)測(cè)距線路25m遠(yuǎn)、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(shè)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(jí)為C24。在東海道新干線，聲屏墻采用柔性板結(jié)構(gòu)，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(shè)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(jì)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(nèi)側(cè)彎成直角;現(xiàn)場(chǎng)澆注鋼筋混凝土的直墻和頂棚彎折部分;采用工廠預(yù)制新型預(yù)應(yīng)力輕質(zhì)空心混凝土板代替原來(lái)的鋼筋混凝土板，使聲屏墻重量由原來(lái)10kN/m減少到3kN/m。此外還研制了用維尼綸制成的增強(qiáng)纖維混凝土聲屏板，每塊高2m、長(zhǎng)1m、厚10cm、重100～150kg。這樣拼裝組成的聲屏墻，其重量相當(dāng)于現(xiàn)場(chǎng)澆注的鋼筋混凝土板重量的1/8。

　　法國(guó)采用的聲屏墻，墻高2m，約可降低噪聲8～10dB。法國(guó)TGV東南線高速鐵路長(zhǎng)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(yù)制砌塊砌成的隔聲墻

　　3 聲屏墻的設(shè)計(jì)

　　聲屏墻的設(shè)計(jì)一方面要考慮采用合適的材料，達(dá)到吸音降噪效果，另方面要考慮建筑美學(xué)。

　　應(yīng)使使用者和受保護(hù)者看起來(lái)賞心悅目，同時(shí)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(qiáng)度，缺點(diǎn)是反光，易遭鳥類沖撞，或?qū)е氯藶槠茐暮屠匣屏?。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(yù)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(yù)制件，可以堆疊成聲屏墻(圖2)，在有的單塊預(yù)制件中還可以培土種植植物，增加吸聲降噪及美學(xué)效果。為了改善視覺(jué)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(shè)計(jì)，是根據(jù)所需的吸聲隔聲要求來(lái)選擇具有高吸聲性能的預(yù)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(yàn)所確定的。必要時(shí)聲屏板或墻的尺寸還要根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)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(wèn)題。首先金屬聲屏障易遭受有害物質(zhì)破壞，尤其在氯鹽的環(huán)境下，與基礎(chǔ)連接的部位更易遭受破壞。因此，金屬結(jié)構(gòu)的隔聲屏必須定期檢查。另外，金屬結(jié)構(gòu)的隔聲屏單元結(jié)構(gòu)連接處容易產(chǎn)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(jià)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(yáng)光照射易老化產(chǎn)生裂縫、褪色而很少采用。

　　控制噪聲的措施最好在工程設(shè)計(jì)階段明確提出。若在工程完成后再考慮，費(fèi)用將大大增加。