高速公路改扩建施工期降噪措施的有效性

王 毅 ， 马鹏飞 ， 李凌云 ， 陈军锋

(1.青海交通投资有限公司，青海 西宁 810003; 2.中交公路规划设计院有限公司，北京 100088)

0 引 言

随着中国交通建设步伐的稳步加快，高速公路虽然使得公众出行更加便捷，但其施工期间也给沿线居民带来了噪声污染。高速公路改扩建施工阶段的噪声主要来源于2个方面：一是在施工过程中，由于使用挖掘机、推土机、装载机、压路机、摊铺机以及各种建材运输车辆而产生的噪声污染[1]；二是在旧通车路段的运营过程中，汽车车体振动、发动机运转、轮胎与路面磨擦、鸣喇叭以及公路沿线提供各种服务的设施、设备产生的交通噪声。这些噪声在公路沿线形成一条噪声带[2-3]，对临街生活区造成影响，尤其对公路两侧人口密度较大的敏感区域(学校、住宅区、商业区等)的干扰较为突出。

高速公路在改扩建施工期间使用的施工机械种类繁多，不同建设阶段与施工路段需要的机械不一样；即使是在同一路段某一相同施工阶段，各种施工机械的使用频率及使用方式也不尽相同[4]。因此，在改扩建施工期由于施工而产生的噪声并无显著的规律可循。在高速公路改扩建整个项目的空间尺度上，施工产生的噪声污染只存在于使用机械设备时的局部区域，并且随着与施工场地距离的增加而衰减。通常情况下，单个施工机械的噪声影响范围在几百米之内，并且随着施工的结束，噪声污染也将消失。汽车运行过程中产生的交通噪声则分散于整个高速公路沿线区域，具有持续性，贯穿整个高速公路服役期，治理相对困难。虽然汽车运营产生的交通噪声明显具有不确定性，但在一定的时间尺度内，某一接收点的交通噪声声级呈现一定的规律[5]。

随着地理信息系统(GIS)技术快速深入的发展，其功能持续完善，表现手法愈加丰富，结果展示也愈加直观。由于噪声数据拥有明显的时空分布特征，运用GIS强大的数据处理能力、空间分析能力以及图形可视化能力来评价高速公路声环境的研究已取得一定进展，但其主要集中在噪声分布规律及道路周围离散点的噪声预测评价[6-11]。如樊风雷等[12]实测一处3栋临街高层建筑城市噪声数据，通过GIS的空间分析和地统计分析探究了城市噪声在垂直空间上的分布规律；王建华等[13]针对单模型预测和评价噪声的局限性，提出了一种基于GIS的利用多模型进行道路噪声预测和评价的方法。高速公路噪声控制措施也受到越来越多学者的关注，主要有声屏障、隔声窗、绿化带、环保搬迁、建筑物使用功能置换、房前修建加高围墙等[14-18]。如宋帅[19]对比分析国内外常见的各类声屏障的降噪效果及其适用范围，使高速公路敏感目标处声屏障选型有据可依；明雷[20]研究了道路林带和3种典型绿篱对交通噪声的衰减效果，并基于绿化带的降噪特性归纳出了道路景观降噪设计的优化方案。如何利用基于GIS的噪声环评结果，为高速公路改扩建施工中的沿线敏感点选择合理的降噪措施依旧是高速公路改扩建的一大难题。

本文依托青海省扎麻隆至倒淌河高速公路改扩建工程，选取高速沿线具有代表性的声环境敏感点，对其降噪效果进行实测；并根据敏感点周围工程环境及噪声污染的实际情况，结合施工阶段噪声污染的特点，对降噪措施的有效性及噪声达标情况进行分析，提出有针对性的降噪措施，为高速公路改扩建施工期环境保护提供技术支撑。

1 研究区概况

该高速公路地处青藏高原东部，东经100°57′～101°27′，北纬36°23′～36°41′(图1)。路线起点位于西宁市多巴镇扎麻隆村附近，接国家高速公路西宁南过境段(西宁南绕城高速公路)，终点与京藏高速倒淌河至共和段相接，总体呈东北向西南走向，路线全长65.207 km，其中沿旧路加宽改建八车道里程为13.47 km，整幅新建四车道里程为51.737 km。扎麻隆至倒淌河公路改扩建工程于2016年4月开工建设，目前尚处于主线路基土建阶段，全线施工便道均已修筑完成，各标段所属涵洞均已开始修建，桥梁桩基施工均已展开。

2 监测点位与方法

2.1监测点位

本工程评价范围内分布有35处声监测目标，其中学校7处，养老院1处，其余27处。依据《扎麻隆至倒淌河段公路环境影响报告书》制定该项目的沿线声环境保护目标。考虑到施工过程对敏感点及重点保护目标的影响，在5个敏感点分别布设5处监测点，具体见表1。

2.2 监测方法

由于噪声监测点全部位于地形平坦地区，下垫面基本一致，且所有监测工作是在同一天实施完成的，监测当天天气状况良好，因此各处所采用的监测方法相同。噪声监测仪器选用的是AWA5680型多功能声级计，测量精度为0.1 dB，测量范围为30～130 dB。仪器已经过计量部门检定，测量前以及测量后都需要使用AWA6221B型声级校准器进行校准，且前后两次校准的偏差不得超过0.5 dB。测量方法参照《声环境质量标准》(GB 3096—2008)。测量结果用连续等效A声级表示。在规定时间内监测一天，每个测点测量一次噪声值，每次监测20 min连续等效声级Ld(A)。因本项目前期施工阶段无夜间施工，故只对白天噪声进行监测及评价。

表1 敏感点情况

3 降噪措施的选择及效果分析

3.1 降噪措施

(1)声屏障。声屏障一般是指由各种隔声或吸声材料制作而成，设置在噪声源和接收点中间的装配。其功能是阻断噪声的直接传播，并吸收噪声使其衰减。随着科技的不断进步与隔声、吸声材料种类的日益增多，设置声屏障降噪基本可以达到所有常规交通降噪的需求，且占地小、强度高、自重轻、可装配式施工、易维护，因此声屏障成为了国内外控制道路交通噪声普遍认可的方法。

(2)隔声窗。为了确保高速公路沿线两侧建筑物的室内声环境满足相应标准，将朝向公路一侧建筑物的窗户加装隔声窗是一种常用的方法。目前常见的是通风消声隔声组合窗，它是由具有良好隔声性能的双层玻璃窗和具有消声功能的通风(气)通道组合而成，适用于分布零散的敏感点。设计良好的隔声窗的隔声量一般可以达到20～30 dB(A)，适用于规格统一的公共建筑物，或者噪声污染情况十分严重、建筑构造良好的建筑物。虽然隔声窗降噪的降噪程度显著、费用适中、适应性强，但只能降低室内噪声，且需与居民沟通后才能实施。

(3)绿化带。绿化带并不能像声屏障或隔声窗那样有效地隔离噪声传播，但是由于植物枝叶不平、层次多、表面柔软，能够引起乱反射从而减弱噪声，吸声能力胜过粗糙的墙壁，可以有效地减少噪声的反射。绿化带的植被种类、种植宽度、树冠高度、枝叶密度以及季节变化等是影响其降噪效果的主要因素。在噪声源与建筑物之间设置的绿化带一般选择叶片生长周期较短、四季常绿或落叶期短的乔木和灌木，绿化带长度最好能够覆盖噪声敏感目标沿道路方向的长度。乔木尽量选择枝叶茂密的高树，枝干下部要低，灌木尽量与乔木高矮搭配。根据经验，靠近噪声源植树比靠近敏感目标植树降噪效果更好。由于植被占地面积较多，绿化带降噪对一些拥挤或窄小的路段并不适用。

3.2 降噪效果分析

降噪效果试验将噪声监测点布设在各降噪措施中部，各布设3个测点，同时在与测点附近环境条件相似的无降噪措施位置上设置对照点，如图2所示。监测方法与敏感点噪声监测相同，得到各点的等效连续A声级，见表2。

图2 绿化带降噪效果试验现场监测

从表2可以看出，3种降噪措施都能在一定范围内有效降低噪声。本研究中，3种降噪措施的降噪效果对比试验所选择的监测点与对照点相距较近，下垫面基本类似，监测期间除了施工机械产生的噪声和交通噪声以外，没有其他噪声声源干扰。高速公路的车流量较大，声源条件相对较好，降噪措施的插入损失普遍较好。统计结果显示：隔声窗降噪效果最好，平均插入损失在24～30 dB；声屏障次之，平均插入损失在8～14 dB；绿化带最弱，平均插入损失在4～6 dB。

表2 降噪效果监测结果 dB

3.3 降噪措施的选择

反距离权重(Inverse Distance Weighted，IDW)插值属于空间确定性插值，是基于研究区域相近相似原理，由已知点来创建表面。本文应用ArcGIS软件的反距离权重法程序，对敏感点实测噪声数据(表3)进行空间分析，得到道路全线无降噪措施背景噪声数据，如图3所示。

表3 敏感点实测噪声值

图3 无降噪措施背景噪声缓冲

根据《声环境质量标准》(GB 3096—2008)，2类区域昼间的限值为60 dB，4a类区域昼间的限值为70 dB。ArcGIS反距离权重插值处理的敏感点噪声数据显示，研究区噪声均未超过4a类标准极限，4.91%的区域噪声超过2类标准极限，主要位于路线起点到东峡乡路段区域。

下脖项紧邻G109，施工便道借用了原有乡镇道路，实测噪声值能达到61.7 dB。尽管实测数据中没有超出噪声限值70 dB，但是有理由相信在某一时段，距离施工便道更近的点实际噪声值有超出4a类区域昼间限值的可能。若有大型车辆经过时，该瞬时敏感点的噪声值可能会远远超过70 dB，因此该路段需采取降噪措施。评价范围内共82户，隔声窗安装户数较多，需与村民沟通后实施，有一定难度；居民房布置紧密，有围墙，对噪声起到了一定的衰减作用，声屏障可达到较佳降噪效果。村庄距离公路84 m，有空地，还可以配合种植绿化带辅以降噪。

响河村与东峡乡紧邻G109，响河村距离工程新建隧道口约80 m，这2处实测噪声值也较高，实际情况与下脖项相似，也可选择声屏障来达到最佳降噪效果。

湟源敬老院距离施工区域较远，且湟源南互通高边坡靠县一侧土方工程基本完成，没有大型机械施工，其主要噪声为经过施便道的运输车辆。由于敬老院还在建设中，其规格统一，安装隔声窗不仅可最大程度地降低噪声，而且没有沟通障碍，因此推荐采用隔声窗措施。

蒙古道村路右紧邻湟倒一级路，路左靠近隧道，由于施工便道并未借用蒙古道村原有路，因此距离敏感点较远(54 m)，且施工便道的设置与敏感点平行，运输车辆的影响较小。若在该段设置声屏障，两幅路基中间需要设置2处，投资较高，且村庄被夹在声屏障中间，该处村民视野受阻；评价范围内共141户，不推荐采用隔声窗；该段噪声值低，且村庄与公路之间有可利用的土地，因此推荐采用绿化带来降低噪声。

综上所述，在各敏感点采用推荐的降噪措施后，可以得到道路全线背景噪声缓冲情况，如图4所示。空间分析结果显示，采用推荐降噪措施后，研究区噪声均未超过标准极限，降噪措施有效、合理。

图4 设置推荐降噪措施后的背景噪声缓冲

4 结 语

本文依托青海省扎麻隆至倒淌河高速公路改扩建工程，对施工期间的临街噪声进行了实地监测与分析，取得的成果和结论如下。

(1)噪声监测结果表明，隔声窗的降噪效果最好，声屏障次之，绿化带最差，选择合理的降噪措施将给高速公路临街路段的住户提供一个良好的生产生活环境。

(2)每种降噪措施都具有其特定的优缺点与适用范围，在敏感点设置降噪措施时，应根据其所在区域及周围情况、与路线的关系等，对各降噪措施的降噪效果、可行性、投资、占地等进行综合比选论证，选择最合适的一种措施或几种组合措施。

(3)由于高速公路改扩建施工噪声无规律且运营噪声具有持续性，应加强高速公路沿线对敏感点噪声的跟踪监测，验证噪声防护措施的有效性。在公路运营远期对沿线声环境影响范围扩大的情况下，根据监测结果及时采取进一步的噪声防治补充措施，确保公路沿线敏感目标声环境达标。