云南思小高速公路生態(tài)型聲屏障設計探討
摘要: 本文主要介紹探討了云南第一道高速公路生態(tài)型聲屏障---思小高速公路生態(tài)型聲屏障的設計理念和技術。生態(tài)型聲屏障作為一種獨特的新型防噪措施，具有高效的防噪性能、良好的視覺景觀效果、綠色環(huán)保、經(jīng)濟實用等諸多優(yōu)點，是一種很值得推廣的治理公路噪聲污染的措施。
關鍵詞: 云南思小高速公路，生態(tài)型聲屏障，設計
1.設計背景
昆明至曼谷國際大通道的核心路段——思茅至小勐養(yǎng)高速公路于2006年4月6日正式竣工通車，公路全長97.75公里，概算總投資39.95億元。建成通車后，胡錦濤總書記親自對公路全線進行了參觀檢查并做了重要指示，肯定了思小路作為一條生態(tài)之路 、人文之路、 人本之路 、和諧之路，注重公路沿線的環(huán)境保護和環(huán)境治理的科學工作理念。思小路建設過程中，在整體設計上引入了“寧橋勿填、寧隧勿挖”的理念，創(chuàng)造性提出了“建設一條人與自然和諧發(fā)展的生態(tài)環(huán)保高速公路”、“保護自然、回歸自然、融入自然、享受自然”的工作思路，借鑒以往高速公路的成功經(jīng)驗，橋梁隧道建設服從、配合線路，減少開挖，保護周邊環(huán)境，最終把思小路建設成了第一條真正意義上的生態(tài)、環(huán)保路。在公路噪聲治理的措施方面，同樣貫徹了“生態(tài)、環(huán)保路”指導方針，采用了綠色環(huán)保、經(jīng)濟實用的生態(tài)型聲屏障措施方案。實踐證明，思小高速公路生態(tài)型聲屏障的實施，不僅發(fā)揮了其高效的防噪性能，大大降低了交通噪音對周圍居民和學校的干擾，同時，它還具有良好的視覺景觀效果，美化了路域環(huán)境。本文下面就從該道生態(tài)型聲屏障的設計方面進行了闡述探討。
2.生態(tài)型聲屏障的設計
在日益重視環(huán)境保護的今天，自然生物生態(tài)型聲屏障是聲屏障研究發(fā)展的趨勢。生態(tài)型聲屏障設計的指導思路是指在聲屏障上或旁邊種植花草或樹藤爬墻類植物，既綠化聲屏障，又增加吸聲和減噪功能；將聲屏障外觀設計成可種植綠色植物的生態(tài)形式，凸現(xiàn)綠色自然外表，符合公路建設“綠色環(huán)保路”的方向，可與公路沿線環(huán)境有機結合。
本次云南思小路的生態(tài)型聲屏障主要從該聲屏障的聲學設計、結構設計、景觀設計以及材料設計四方面入手進行了設計。
2.1 聲學設計
(一)設計依據(jù)
本次設計主要是依據(jù)《中華人民共和國環(huán)境保護法》、《中華人民共和國噪聲污染防治法》、《建設項目環(huán)境保護管理條例》、《交通建設項目保護管理辦法》《城市區(qū)域環(huán)境噪聲標準》（GB3096-93）及《城市區(qū)域環(huán)境噪聲測量方法》（GB/T14623-93）、《關于公路建設環(huán)境影響評價中環(huán)境噪聲適用標準有關問題的復函》、《公路建設項目環(huán)境影響評價規(guī)范》（JTJ005—1996）、《公路環(huán)境保護設計規(guī)范》（JTJ/T006—98）等法律法規(guī)文件和思小高速公路主體工程相關設計文件及現(xiàn)場實際勘察資料。
（二）設計指標
本道聲屏障主要是保護思小路K42+225~K42+38段普文小學以及周邊居民正常的生活，消減交通噪聲對其的干擾影響。關鍵受聲點選擇普文小學第一排教學房窗戶前1米處為關鍵受聲點。思小路聲環(huán)境敏感點現(xiàn)況見表2.1-1。
表2.1-1 思茅～小勐養(yǎng)高速公路重要敏感點一覽表
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（1）屏障降噪設計指標
聲屏障降噪量指在給定的噪聲源在同一接收點設置聲屏障前后測得的聲級差，用以衡量聲屏障對直達聲的消減效果。同時考慮設置聲屏障后各種影響因素的綜合效應和修正。
（2）聲屏障的位置
聲屏障的位置和長度與敏感點所處位置的環(huán)境特征、窗戶朝向、圍墻高度和線形等因素有關。根據(jù)實際的地形情況，本段聲屏障設置在已有基礎上屏蔽噪聲作用。
（3）聲屏障的高度
在聲源與接收點之間，插入一個有足夠面密度的密實材料的板或墻，能使聲波有一個顯著的附加衰減量，這樣的“障礙物”稱為聲屏障。在空氣中傳播的聲波遇到聲屏障時，會產生反射、透射和繞射現(xiàn)象（見圖2.1-1所示）。聲屏障的作用就是阻擋直達聲的傳播，隔離透射聲，并使繞射聲有足夠的衰減。當聲波撞擊到聲屏障的壁面上時，會在聲屏障的邊緣產生繞射現(xiàn)象，而在屏障的背后形成“聲影區(qū)”。位于“聲影區(qū)”內的噪聲級低于未設置聲屏障時的噪聲級，從而達到降噪目的。
 圖2.1-1 聲屏障的聲繞射示意圖 |
根據(jù)對車輛行駛噪聲的頻譜分析得到，車輛的噪聲譜在250Hz和2000Hz之間最為顯著，且能量基本分布于500Hz的附近，因此可以認為聲屏障對交通噪聲A聲級相當于對500Hz聲波的衰減。
聲屏障的高度根據(jù)其設計的噪聲衰減量、聲屏障的長度、屏障與聲源接收點之間的相對位置、公路線形等因素決定。設計原理見圖2.1-2所示。
 圖2.1-2 聲屏障噪聲衰減量計算原理圖 |
根據(jù)無限長聲屏障的噪聲衰減量，再考慮有限長聲屏障的修正，即可得到一定長度、不同高度的各聲屏障對公路交通噪聲的實際衰減量。
聲屏障計算結果內容如下：
表2.1-2 思茅～小勐養(yǎng)高速公路生態(tài)型聲屏障降噪設計指標
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其中計算結果為理論最佳衰減值，因為聲波具有較強的反射及繞射性，實際降噪效果為5～7.0dB(A)，聲屏障的插入損失量一般為8～10dB(A)左右。
2.2 結構設計
（一）設計依據(jù)
本次設計采用的技術規(guī)范包括《建筑結構荷載規(guī)范》（GBJ9-87）、《建筑地基基礎設計規(guī)范》（GBJ7-89）、《混凝土結構設計規(guī)范》（GBJ10-89）、《鋼結構設計規(guī)范》GBJ17-88、《公路環(huán)境保護設計規(guī)范》JTJ/T006-98等；如有上述標準未涉及到的項目，以相應現(xiàn)行國家標準及行業(yè)標準為依據(jù)。
（二）設計要點
a) 屏障結構設計技術參數(shù)：風荷載按風壓（百年一遇）0.60 KN/m2計算；基礎抗傾覆系數(shù)：1.721>1.5。
b) 屏障錨接于原有路沿混凝土擋土墻墻頂，屏體基礎承載力滿足強度要求。
c) 聲屏障基本設計高度2.50m；屏體兩端階梯形的高度分別為2.00m 和1.50 m.
d) 每3.00m澆注一道鋼筋混凝土構造柱，保證屏體整體的穩(wěn)定性和抗傾力。
（三）設計指標
該段生態(tài)型聲屏障工程設計規(guī)模如下表：
表2.2－1 思茅～小勐養(yǎng)高速公路生態(tài)型聲屏障規(guī)模表
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2.3 景觀設計
作為一道生態(tài)型的聲屏障，本次在屏障的景觀設計上主要體現(xiàn)了綠色、環(huán)保、美觀的主題，從屏體的選材到外型設計都貫穿了這一思想。屏體材料采用當?shù)厝〔牡妮p質墻體磚砌筑屏體，屏體前后表面滿貼吸隔聲文化石材料，既美觀大方，又經(jīng)濟實用，同時還具有濃郁的鄉(xiāng)土氣息，與當?shù)氐木坝^融為一體。
屏體的外型設計采用了黃金分割尺寸的階梯線形，從而使該段生態(tài)型聲屏障自然、和諧地融入到周邊的環(huán)境當中，與思小高速的整體設計思路完美統(tǒng)一。同時，為了讓該道聲屏障具有更強的立體感，我們在靠公路一側每間隔6m設計種花磚花柱一道，既為屏體的綠化種植提供了平臺，又為該道屏體增加了動感；最后，為了突出屏體的整體線形，我們在屏體頂部設計了麻面石壓頂，在屏體底部沿路線走向建造25cm高花臺，兼作屏體攀緣植物和裝飾花草的種植平臺。該段生態(tài)型聲屏障的景觀效果設計實景如圖2.3-1所示。
 圖2.3-1 思小路生態(tài)型聲屏障景觀設計實景圖 |
2.4材料設計
思小路生態(tài)型聲屏障屏體主要材料：
1）屏體主體材料
就地選用了項目所在地區(qū)生產的輕質墻體磚砌筑材料，構造柱鋼筋選用直徑10mm的一級鋼，C20砼澆注。
2）吸隔聲材料
吸隔聲材料選用具有濃郁鄉(xiāng)土文化氣息的文化石吸隔聲材料。該材料的基本參數(shù)如下：
（1）作為一種新型的吸隔聲材料，文化石吸隔聲板平均吸隔聲量（材料實驗室結果）≥30dB(125Hz～4000Hz，1/3倍頻程)。
（2）文化石吸聲板的面板厚度2.5~3.5cm。
3.種花磚和壓頂材料
種花磚選用現(xiàn)場澆注的微顆粒垢物半圓體，半圓直徑為40cm；屏體壓頂采用40cm×20cm麻面石型材。
4. 結構膠
屏體基礎植筋采用GM結構膠：極限強度，抗剪：18Mpa，抗拉：33Mpa。
3．結束語
 圖3-1 思小路生態(tài)型聲屏障實景圖 |
參考文獻：
1、交通部公路科學研究院，云南思小高速公路普文段聲屏障工程施工圖設計方案，2005年9月；
2、范錦忠，輕集料混凝土砌塊綠色生態(tài)型聲屏障發(fā)展概論，建筑砌塊與砌塊建筑，2003 年第5期；
3、劉銀生等，生態(tài)聲屏障方案研究及應用，中南公路工程，2005年3月；
4、中華人民共和國交通部.JTJIT 006-98公路環(huán)境保護設計規(guī)范.人民交通出版社，1998-12-O1
5、中華人民共和國國家環(huán)保局HJ / T90-2004.聲屏障聲學設計和測量規(guī)范.中國環(huán)境出版社，2005-10-28
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