A小區道路交通噪聲控制方案設計
摘要:介紹并(bing)分析了A小區(qu)的(de)聲環(huan)境狀(zhuang)況、噪聲源(yuan)特點，在對其(qi)的(de)聲學效果、經濟、安全以及可行性(xing)等因素進(jin)行論證的(de)基礎(chu)上，設計(ji)了一(yi)種理想的(de)噪聲控(kong)制(zhi)方(fang)案。
關鍵詞:交通噪聲,控制方(fang)案,聲環境(jing)
1 項目概述
A小(xiao)區(qu)(qu)位(wei)于北京某高新(xin)開發區(qu)(qu)內，小(xiao)區(qu)(qu)總戶數596戶。位(wei)于小(xiao)區(qu)(qu)旁邊(bian)的(de)西環北路(lu)是開發區(qu)(qu)重要(yao)的(de)貨運(yun)通(tong)(tong)道，根(gen)據2008年3月份交通(tong)(tong)流(liu)(liu)量調查，該路(lu)早高峰（8∶00～9∶00）雙向交通(tong)(tong)流(liu)(liu)量為(wei)3275輛(liang)/小(xiao)時(shi)，晚高峰（17∶00～18∶00）為(wei) 4095輛(liang)/小(xiao)時(shi)，其中貨車占30%。由于A小(xiao)區(qu)(qu)未(wei)采取任何(he)降噪(zao)措(cuo)施，道路(lu)交通(tong)(tong)噪(zao)聲嚴(yan)重干擾了居民(min)生(sheng)活(huo)。
該小(xiao)區位于西(xi)(xi)(xi)環北路(lu)(lu)東側(ce)，西(xi)(xi)(xi)北側(ce)路(lu)(lu)口為一3m高(gao)的橋(qiao)梁(liang)(liang)，西(xi)(xi)(xi)南側(ce)為路(lu)(lu)口。西(xi)(xi)(xi)環北路(lu)(lu)道路(lu)(lu)中心線距離(li)小(xiao)區的敏感建筑約(yue)(yue)48.5m，距離(li)小(xiao)區圍墻(qiang)約(yue)(yue)42.5m。西(xi)(xi)(xi)環北路(lu)(lu)在小(xiao)區中央位置處往北開始逐(zhu)漸(jian)升高(gao)至橋(qiao)梁(liang)(liang)高(gao)度（約(yue)(yue)3.5m高(gao)）。小(xiao)區現狀平面布置圖和實景圖參見圖1、圖2。
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2 噪聲源分析
機動(dong)車(che)輛噪聲源按與車(che)速、發(fa)動(dong)機轉(zhuan)速的相關(guan)性，可分為(wei)如下三類聲源：
（1）與車速相關的排氣噪聲、進(jin)氣噪聲、風扇噪聲、發(fa)(fa)(fa)動(dong)機表面輻(fu)射噪聲以(yi)及由發(fa)(fa)(fa)動(dong)機帶動(dong)的發(fa)(fa)(fa)電機、空(kong)氣壓(ya)縮機噪聲等。
（2）與發動(dong)機(ji)轉速相(xiang)關(guan)的傳動(dong)系(xi)統噪(zao)聲、輪(lun)胎-路面噪(zao)聲、車體振動(dong)及氣(qi)流噪(zao)聲等。
（3）機動車輛(liang)的鳴笛噪(zao)聲、剎車噪(zao)聲及其它通(tong)訊(xun)裝置產(chan)生的噪(zao)聲等。
根據(ju)現場實測情(qing)況，該小區西環北路(lu)的噪(zao)聲(sheng)源(yuan)主要來自(zi)機動車(che)(che)，晝間小區段車(che)(che)輛(liang)以(yi)小型(xing)(xing)車(che)(che)最(zui)多，其次是中型(xing)(xing)車(che)(che)，大(da)型(xing)(xing)車(che)(che)較少(shao)；夜間大(da)型(xing)(xing)車(che)(che)所(suo)占比例(li)明顯上(shang)升(sheng)，小區北段為橋(qiao)梁(liang)，發(fa)動機因加速爬坡(po)會產生十分(fen)明顯的排(pai)氣噪(zao)聲(sheng)。噪(zao)聲(sheng)頻譜(pu)以(yi)中低頻為主。
3 噪聲監測點的選擇及監測結果
3.1 噪聲監測點的選擇
根據小區(qu)(qu)實際情況(kuang)選定有代表性的(de)位置作為(wei)(wei)噪(zao)聲(sheng)(sheng)監(jian)(jian)測(ce)(ce)(ce)點(dian)(dian)，同時(shi)作為(wei)(wei)噪(zao)聲(sheng)(sheng)敏感點(dian)(dian)，所得數據為(wei)(wei)治理(li)方案的(de)設計依據。噪(zao)聲(sheng)(sheng)監(jian)(jian)測(ce)(ce)(ce)共設置12個點(dian)(dian)（見表1），因小區(qu)(qu)中部為(wei)(wei)道(dao)路和(he)物業用(yong)房，故未在小區(qu)(qu)正中部選取監(jian)(jian)測(ce)(ce)(ce)點(dian)(dian)。同時(shi)對小區(qu)(qu)同時(shi)進行了噪(zao)聲(sheng)(sheng)敏感點(dian)(dian)垂(chui)直監(jian)(jian)測(ce)(ce)(ce)。小區(qu)(qu)的(de)噪(zao)聲(sheng)(sheng)監(jian)(jian)測(ce)(ce)(ce)點(dian)(dian)①～⑧的(de)位置見圖3、圖4。
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3.2 噪聲監測結果
本次噪聲監測，進行了噪聲及噪聲衰(shuai)減(jian)監測，并(bing)同步記錄車流量，結果見表2。
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4 噪聲監測數據分析
4.1 敏感點噪聲監測數據分析
在12個監(jian)測點(dian)中(zhong)，有10個監(jian)測點(dian)為噪聲敏感點(dian)，晝(zhou)、夜(ye)全部(bu)超過《聲環(huan)境質(zhi)量(liang)(liang)標準(zhun)(zhun)》（GB3096－2008）中(zhong)4A類標準(zhun)(zhun)的規定。晝(zhou)間超標量(liang)(liang)在3.0～11.0dB（A）之(zhi)間，夜(ye)間超標量(liang)(liang)在1.0～9.0dB（A）之(zhi)間。
另外，由于(yu)西環北路竣(jun)工時間不(bu)長，監測結果所(suo)記錄的(de)車流量并沒有達到設(she)計車流量數據（晚高(gao)峰時達到 4095輛(liang)/小時），隨著來往車輛(liang)的(de)增多，噪聲危(wei)害將(jiang)會進一步加重。
4.2 垂直監測數據分析
從(cong)小區的(de)垂直監測數據(ju)可(ke)以看(kan)出，隨(sui)著高(gao)度的(de)增加，噪(zao)(zao)聲值呈減(jian)少趨勢。分析這一(yi)趨勢產生的(de)主(zhu)要原(yuan)因有：（1）小區圍(wei)墻(qiang)(qiang)較矮且(qie)為柵欄結構(gou)，對馬(ma)路噪(zao)(zao)聲起不不到阻擋作用，對低(di)層的(de)噪(zao)(zao)聲衰減(jian)沒有作用；（2）圍(wei)墻(qiang)(qiang)與道路之間的(de)區域所種(zhong)樹木低(di)矮稀疏，對低(di)層監測點(dian)，噪(zao)(zao)聲的(de)衰減(jian)作用不明(ming)顯；（3）高(gao)層敏感(gan)點(dian)距離馬(ma)路較低(di)層遠，噪(zao)(zao)聲自然衰減(jian)較低(di)層大(da)。基于上(shang)述三點(dian)原(yuan)因，可(ke)知在(zai)類似于小區的(de)地(di)形地(di)貌的(de)環境中，樓房的(de)高(gao)層噪(zao)(zao)聲要比低(di)層小。
5 噪聲治理方案聲學設計
5.1 方案的選擇
根(gen)據(ju)相關(guan)設計資料及工程案(an)例，本路(lu)段噪聲治理可以從以下三方面著手：
（1）從聲源方面入手的措施有：降低發動(dong)機噪聲、低速行使(shi)、設置(zhi)減速帶等。
（2）從受聲(sheng)源方面入手(shou)的措施有(you)：搬遷居民。
（3）從(cong)傳播(bo)途徑入手的措施有：采用(yong)隔(ge)聲設備包括隔(ge)聲屏、隔(ge)聲門(men)、隔(ge)聲窗等。
前兩項措(cuo)施(shi)的(de)(de)實施(shi)難度很大，比較難實現。而且根據(ju)對某路的(de)(de)減速帶引起噪(zao)聲值(zhi)變化測(ce)試的(de)(de)結果顯示，對于大型貨車通行時(shi)，設(she)(she)置(zhi)減速帶，比不設(she)(she)置(zhi)減速帶A聲級(ji)會增加10dB（A）以上，因此(ci)設(she)(she)置(zhi)減速帶會誘(you)發(fa)新的(de)(de)突發(fa)噪(zao)聲，且瞬間的(de)(de)沖擊噪(zao)聲對居(ju)民的(de)(de)休息(xi)影響更大。
由于隔(ge)(ge)(ge)聲(sheng)屏是主要的(de)降噪措施(shi)(shi)，隔(ge)(ge)(ge)聲(sheng)門、隔(ge)(ge)(ge)聲(sheng)窗(chuang)可以配合隔(ge)(ge)(ge)聲(sheng)屏共同(tong)治理道路交(jiao)通噪聲(sheng)。因(yin)此(ci)，應從傳播途徑入手，即采用隔(ge)(ge)(ge)聲(sheng)屏的(de)治理措施(shi)(shi)。
5.2 隔聲屏障聲學設計
5.2.1 隔聲屏障降噪原理
隔聲(sheng)屏(ping)(ping)(ping)(ping)障(zhang)的降噪(zao)原理(li)主要(yao)是(shi)(shi)(shi)在(zai)(zai)道路聲(sheng)源(yuan)和受聲(sheng)點之間設置障(zhang)礙物，主要(yao)功能(neng)是(shi)(shi)(shi)阻擋聲(sheng)音的傳(chuan)播，將一(yi)部分聲(sheng)能(neng)反射回(hui)去(qu)(qu)，僅使(shi)部分聲(sheng)能(neng)繞(rao)射過去(qu)(qu)，在(zai)(zai)隔聲(sheng)屏(ping)(ping)(ping)(ping)障(zhang)背后形成一(yi)個聲(sheng)影區，從而使(shi)噪(zao)聲(sheng)降低。道路聲(sheng)源(yuan)輻射的噪(zao)聲(sheng)遇到隔聲(sheng)屏(ping)(ping)(ping)(ping)障(zhang)時將沿著三條(tiao)(tiao)途徑傳(chuan)播：首(shou)先聲(sheng)波是(shi)(shi)(shi)繞(rao)射至隔聲(sheng)屏(ping)(ping)(ping)(ping)障(zhang)聲(sheng)影區；第二條(tiao)(tiao)是(shi)(shi)(shi)聲(sheng)波直接透過隔聲(sheng)屏(ping)(ping)(ping)(ping)障(zhang)到達聲(sheng)影區；第三條(tiao)(tiao)是(shi)(shi)(shi)聲(sheng)波在(zai)(zai)隔聲(sheng)屏(ping)(ping)(ping)(ping)障(zhang)壁面(mian)上產生反射。隔聲(sheng)屏(ping)(ping)(ping)(ping)障(zhang)的降噪(zao)效果主要(yao)與屏(ping)(ping)(ping)(ping)障(zhang)的高度和長度及聲(sheng)源(yuan)與受聲(sheng)點的距離有關。其原理(li)見圖5。
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在(zai)(zai)噪聲(sheng)(sheng)傳播的(de)(de)三(san)(san)個途(tu)徑中(zhong)，繞(rao)(rao)射衰減量(liang)是最重要(yao)(yao)(yao)的(de)(de)設計指(zhi)標，因(yin)為在(zai)(zai)隔聲(sheng)(sheng)屏障的(de)(de)聲(sheng)(sheng)影(ying)區中(zhong)所能(neng)感(gan)受到的(de)(de)噪聲(sheng)(sheng)幾乎(hu)全部(bu)是繞(rao)(rao)射聲(sheng)(sheng)波(bo)(bo)。在(zai)(zai)決定隔聲(sheng)(sheng)屏障的(de)(de)降(jiang)噪性能(neng)時(shi)，一般只(zhi)對繞(rao)(rao)射聲(sheng)(sheng)波(bo)(bo)進行計算(suan)，根據所需降(jiang)噪量(liang)來確定隔聲(sheng)(sheng)屏障的(de)(de)高(gao)度(du)、長度(du)、材料以及(ji)結構和形狀。在(zai)(zai)具體(ti)設計時(shi)還(huan)要(yao)(yao)(yao)同時(shi)考慮其它三(san)(san)個途(tu)徑的(de)(de)影(ying)響，必要(yao)(yao)(yao)時(shi)要(yao)(yao)(yao)做一定修正。由于噪聲(sheng)(sheng)傳播時(shi)存(cun)在(zai)(zai)反射，一般隔聲(sheng)(sheng)屏障應(ying)具有吸聲(sheng)(sheng)功(gong)能(neng)。
在聲(sheng)源(yuan)高度的確定方(fang)面，因車(che)(che)輛行駛噪(zao)聲(sheng)主要由動力(li)噪(zao)聲(sheng)和輪(lun)胎噪(zao)聲(sheng)構成(cheng)，各類車(che)(che)輛的聲(sheng)源(yuan)高度不同，小(xiao)型車(che)(che)為(wei)(wei)0.2～0.5m；中型車(che)(che)為(wei)(wei)0.7～1.0m；大型車(che)(che)為(wei)(wei) 1.5m。為(wei)(wei)簡化計算(suan)，取三種車(che)(che)型的平均高度1m為(wei)(wei)聲(sheng)源(yuan)高度。
該小區西環(huan)北路為雙(shuang)向4車(che)道，在(zai)確定聲源與受(shou)聲點距(ju)(ju)離時，按等效距(ju)(ju)離計(ji)算(suan)，等效距(ju)(ju)離DE計(ji)算(suan)公式如下：
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其中(zhong)：DN—受聲(sheng)點至最近的車道中(zhong)心線距離，m； DF—受聲(sheng)點至最遠的車道中(zhong)心線距離，m。
（1）無限長線(xian)聲(sheng)源(yuan)，無限長隔(ge)聲(sheng)屏(ping)障繞射(she)聲(sheng)衰減
△Ld的計算公式
當聲源為(wei)一無限長不相(xiang)干線聲源時，其繞射聲衰減為(wei)：
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式(shi)中(zhong)：f—聲(sheng)波頻率，Hz；δ= A+B-d為聲(sheng)程差， m；c—聲(sheng)速，m/s。
（2）無限長(chang)線聲源及有限長(chang)隔(ge)聲屏障
△Ld仍由上述公式計算，然(ran)后根據圖(tu)6進行(xing)修正(zheng)。修正(zheng)后的△Ld取決(jue)于遮蔽(bi)角(jiao)β/θ。
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5.2.2 小區隔聲屏障聲學設計
根據相關工程經驗， 在現(xian)(xian)有監測數據上增(zeng)加(jia) 10dB（A）作為(wei)設(she)計降噪量，其中5～7dB（A）為(wei)噪聲(sheng)增(zeng)加(jia)值，3dB（A）作為(wei)設(she)計余量；另外，根據與(yu)業主溝通和現(xian)(xian)場實際情況(kuang)，綜合提出如(ru)下設(she)計方案：在小(xiao)區現(xian)(xian)有圍墻處設(she)置隔聲(sheng)屏(ping)障，長(chang)度(du)為(wei)367m，拆除現(xian)(xian)有小(xiao)區圍墻。隔聲(sheng)屏(ping)障平(ping)面布(bu)置圖見圖7，聲(sheng)學計算用圖見圖8。
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根(gen)據小區敏(min)感點所處(chu)位置(zhi)情況，擬使隔聲(sheng)屏障在北側(ce)(ce)拐彎(wan)處(chu)沿圍墻向東延(yan)伸30m，南(nan)側(ce)(ce)拐彎(wan)處(chu)沿圍墻向東延(yan)伸10m以與臨街建筑外墻相連(lian)。采用此布(bu)置(zhi)方案主(zhu)要是考慮到除西環北路(lu)外，小區南(nan)、北側(ce)(ce)外兩條城市次干道交通噪聲(sheng)也會對敏(min)感點產生(sheng)較(jiao)明顯的(de)影響(xiang)，此布(bu)置(zhi)方案可盡量減少(shao)主(zhu)、次干道對敏(min)感區域(yu)的(de)噪聲(sheng)影響(xiang)。
根據(ju)敏(min)感點噪(zao)(zao)(zao)聲監測數據(ju)，若使(shi)各噪(zao)(zao)(zao)聲敏(min)感點達到(dao)設計(ji)降(jiang)噪(zao)(zao)(zao)量的要求(qiu)，南、中和(he)北(bei)側隔聲屏障的降(jiang)噪(zao)(zao)(zao)量理論上應分別滿足大于等于20.33dB（A）、 18.85dB（A）和(he)18.42dB（A）。
按無限長線聲(sheng)(sheng)源、無限長隔(ge)聲(sheng)(sheng)屏障(zhang)(zhang)計算，不同高度(du)隔(ge)聲(sheng)(sheng)屏障(zhang)(zhang)的降噪(zao)效(xiao)果見(jian)表(biao)3、表(biao)4。
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5.3 A小區隔聲屏障聲學設計結論
根據以上計算(suan)結果，只有建(jian)(jian)無(wu)限長(chang)隔(ge)聲(sheng)屏(ping)障(zhang)(zhang)，且南、中和北側(ce)隔(ge)聲(sheng)屏(ping)障(zhang)(zhang)的(de)高(gao)度分別(bie)滿足大于等于 15m、13m、12m時(shi)才能達到(dao)降(jiang)噪(zao)要求。但根據該地區目(mu)前的(de)交(jiao)通狀況，建(jian)(jian)造無(wu)限長(chang)隔(ge)聲(sheng)屏(ping)障(zhang)(zhang)是(shi)不可行的(de)。另外，根據計算(suan)及工程(cheng)經驗，當隔(ge)聲(sheng)屏(ping)障(zhang)(zhang)達到(dao)一(yi)定高(gao)度以后，已經能大幅降(jiang)低噪(zao)聲(sheng)值，而再超過(guo)這一(yi)高(gao)度，降(jiang)噪(zao)效果提高(gao)則不是(shi)很(hen)明顯(xian)，并(bing)且隔(ge)聲(sheng)屏(ping)障(zhang)(zhang)的(de)造價會隨著高(gao)度的(de)增(zeng)加而出現一(yi)個明顯(xian)上升的(de)態勢。
綜(zong)合考(kao)慮安全、經濟(ji)以及(ji)現場可(ke)行性(xing)等因素，經與業(ye)主溝通，該(gai)小區(qu)噪聲(sheng)控(kong)制目標決定采用(yong)聲(sheng)環境改善標準，并(bing)對隔聲(sheng)屏障(zhang)的長度及(ji)高(gao)度予以修正。
按無限長(chang)線聲(sheng)(sheng)(sheng)源有(you)限長(chang)隔(ge)聲(sheng)(sheng)(sheng)屏障進行修正，隔(ge)聲(sheng)(sheng)(sheng)屏障的降(jiang)噪效果如表5所(suo)示。
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參照(zhao)《聲(sheng)環(huan)境質量標(biao)準》（GB3096－2008）和《城市區域環(huan)境噪聲(sheng)適用區劃分技術規(gui)范》（GB／T 15190）的規(gui)定，確定小區臨街建(jian)筑(zhu)室外設計目標(biao)如下：小區臨街住戶室外朝向西環(huan)北(bei)路(lu)一側參照(zhao)4A類標(biao)準，即晝間≤70dB（A），夜間≤55dB（A）。A小區道(dao)路(lu)交(jiao)通噪聲(sheng)控制方案(an)設計如下：
（1）圍(wei)墻處隔聲(sheng)屏障(zhang)；
（2）自(zi)小區中(zhong)部圍墻大(da)門(men)（平時不開啟）往南(nan) 130m及南(nan)側(ce)圍墻處設置屏障高度(du)為(wei)7m，自(zi)小區中(zhong)部大(da)門(men)往北197m及北側(ce)圍墻處設置屏障高度(du)為(wei)8m；
（3）原小區中部大門(men)改為隔(ge)聲門(men)。
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