聚合物-粉煤灰陶粒聲屏障降噪效果檢測布點方法的研究

馮雪霖

（山西省交通環境保護中心站（有限公司），山西 太原 030032）

0 引言

20世紀60年代，日、美、法、德等一些發達國家就已經開始進行聲屏障理論方面的研究，逐步頒布了一些聲屏障設計、施工等技術規范，并推廣到了交通噪聲污染防治領域，積累了扎實的理論基礎和豐富的實踐經驗[1]。隨著公路聲屏障技術的不斷發展，多數國家采用低成本材料建造公路聲屏障，如采用普通混凝土和輕質混凝土建造隔聲和吸聲式聲屏障。許多國家在聲屏障建造中，除了考慮聲屏障本身的吸聲或隔聲效果外，還考慮了和環境的協調性，使聲屏障具有了生態景觀功能。

聚合物-粉煤灰陶粒聲屏障是以粉煤灰陶粒為輕骨料、聚合物（環氧樹脂）為黏合劑等制備的吸聲屏體[2-3]。本文以山西省域內某互通公路沿線聲屏障工程為例進行聚合物-粉煤灰陶粒聲屏障實際降噪效果規律和檢測布點方法的研究。

1 理論基礎

根據《聲屏障聲學設計和測量規范》（HJ/T 90—2004），“聲屏障的降噪效果一般用A計權等效聲級或最大A聲級的插入損失來評價”[4]。插入損失的測量分為直接測量法和間接測量法。該次研究的對象太祁高速清徐南互通公路沿線聲屏障工程已經建成并投入使用，因此擬選取等效參考點和受聲點的A計權等效聲級替代聲屏障安裝前的監測數據，即采用間接測量法的A計權等效聲級的插入損失來評價聲屏障的降噪效果。在進行間接測量時，充分考慮了聲源特性、地形地貌、周圍建筑物、氣象狀況等條件的等效。

采用間接法測量的聲屏障插入損失公式如式（1）：

式中：Lref,a為聲屏障安裝后參考點處的 A聲級，dB（A）（A）；Lref,b為在等效場所參考點處測量的聲屏障安裝前的A聲級，dB（A）（A）；Lr,a為聲屏障安裝后受聲點的 A聲級，dB（A）（A）；Lr,b為在等效場所受聲點處測量的聲屏障安裝前的A聲級，dB（A）（A）。

2 研究目的

該研究主要對運營期粉煤灰陶粒聲屏障進行現場實測，通過分析數據一是研究聚合物-粉煤灰陶粒聲屏障降噪效果的規律，二是通過規律總結出聲屏障降噪效果的檢測布點方法。

3 研究方法

3.1 研究對象

本文以山西省域內某互通公路沿線聲屏障工程作為研究對象，該工程總長度為183 m，其中路基段43 m（K0+600—K0+644），橋梁段140 m（K0+460—K0+600），采用直立式“粉煤灰陶粒散射型ECP板”聲屏障，橋梁段屏體高度為2 m、立柱間距為2 m（安裝在防撞墻外側上部）；路基段屏體高度為2.5 m、立柱間距為4 m，采用系梁鋼管樁基礎（安裝在護欄外2 m范圍內）。該工程于2020年12月10日竣工完成，現已運行6個月以上。

該公路沿線聲屏障采用聚合物-粉煤灰散射型ECP板聲屏障屏體，屏體為高強度水泥基屏體，采用粉煤灰陶粒、廢石料等作為骨料，板厚80 mm，面密度不超過68 kg/m2，隔聲量33 dB（A），采用真空高壓擠出成型工藝生產。屏體表面為條紋狀造型，形成聲波散射面，具有一定的隔聲降噪效果。

3.2 布點原則

本文中的檢測布點按照《聲屏障聲學設計和測量規范》（HJ/T 90—2004）、《公路聲屏障 第5部分：降噪效果檢測方法》（JT/T 646.5—2017）[5]、《建設項目竣工環境保護驗收技術規范公路》（HJ 552—2010）[6]進行，具體布點原則如下：

a）檢測點的布設要覆蓋整個聲屏障的水平方向，且點位間隔相同。檢測點斷面布點由聲屏障后方1 m處開始，間隔由小及大，至敏感點位置結束。

b）對照點與聲屏障端點檢測點之間距離大于100 m，斷面布點與檢測點相同，且同步檢測。

c）參考點位對聲源的檢測目的是檢測聲屏障安裝前后的聲源等效性。該次研究設置兩處參照點，由于該依托工程中聲屏障最近的車道中心線與聲屏障之間的距離D<15 m，因此一處參考點的位置設置在聲屏障上方，該點位離聲屏障最近的車道中心線與聲屏障頂端離聲屏障最近的車道中心線聯線夾角為10°[4]。

3.3 檢測布點

該次聲屏障降噪效果檢測選取38個點位，包括30個檢測點位、6個對照點位和2個參考點位。

檢測點分別布設于聲屏障后方1 m（檢測點a）、10 m（檢測點b）、20 m（檢測點c）、50 m（檢測點d）、80 m（檢測點e）、112 m（檢測點f，敏感點處），每組檢測點分別選擇5個點位，分布在平行于道路聲屏障的水平線上（選擇中間點、距兩端點50 m處、兩端點依次布點）。

對照點分別布設于無聲屏障開闊地帶距離公路路肩1 m（對照點1′）、10 m（對照點2′）、20 m（對照點3′）、50 m（對照點4′）、80 m（對照點5′）、112 m（對照點6′）處，對照點與聲屏障后測點之間距離大于100 m，應同步檢測。

一處參考點布設于聲屏障中部檢測點處屏體上方，且聲屏障最近的車道中心線與參考點、聲屏障頂端的聯線夾角為10°；另一處參考點布設于對照點處，與第一個參考點平行且高度一致。

圖1 聲屏障降噪效果檢測點位示意

圖2 參考點布點示意圖

3.4 檢測時間及頻次

連續檢測3次，每次檢測20 min。

4 檢測結果及降噪效果分析

4.1 檢測結果

通過現場測試，得到各檢測點等效連續A聲級數據，并取3次測量平均結果作為最終結果。根據檢測得到的各點位等效連續A聲級數據，計算得出各檢測點位的插入損失，見表1。

表1 太祁高速清徐南互通聲屏障工程檢測點位插入損失統計表 dB

4.2 降噪效果分析

4.2.1 聲屏障端點檢測點處降噪效果分析

根據表1聲屏障端點檢測點插入損失計算結果，可以看出：聲屏障兩端點等效連續A聲級插入損失較聲屏障中間側相對較小。聲屏障左端點檢測點，因其附近另有農村道路，常有車輛經過，等效連續A聲級噪聲測試值較大，插入損失多為負值；聲屏障右端點檢測點，除測點距離10 m處（垂直聲屏障）的插入損失值為8.9 dB外，其余距離插入損失均在0.3～2.7 dB（A）之間?？梢钥闯?，聲屏障端點處降噪效果有限。

4.2.2 聲屏障非端點檢測點降噪效果分析

聲屏障非端點檢測點包括距左端點50 m處檢測點、聲屏障中間點、距右端點50 m處檢測點3組檢測點。每組檢測點均從聲屏障后側1 m、10 m、20 m、50 m、80 m、112 m處依次布點。80 m和112 m處的噪聲檢測值由于離聲屏障較遠，受環境因素（居民生活噪聲）影響較大，因此選取聲屏障后側1～50 m測試數據進行分析研究。

根據表1聲屏障非端點測點插入損失計算結果如圖3～圖5，可以得出：

圖3 距聲屏障左端點50 m處檢測點測試數據

圖4 聲屏障中點處檢測點測試數據

圖5 距聲屏障右端點50 m處檢測點測試數據

a）3組測點插入損失計算結果，均符合以下規律：插入損失隨著與聲屏障距離的增大而減小。從聲屏障后側1 m到50 m方向，距左端點50 m處檢測點插入損失值分別為16.6 dB（A）、10.7 dB（A）、6.0 dB（A）、4.2 dB（A）；聲屏障中間點檢測點插入損失值分別為10.7 dB（A）、6.7 dB（A）、2.7 dB（A）、1.1 dB（A）；距右端點50 m處檢測點插入損失值分別為14.6 dB（A）、8.3 dB（A）、7.7 dB（A）、6.8 dB（A）?？梢缘贸?，聲屏障后側區域距離聲屏障越近，降噪效果越好。

b）根據3組測點插入損失計算結果，隨著與聲屏障垂直距離的增大，檢測點插入損失值降低的比例逐漸減小。1 m處檢測點，3組測點插入損失值范圍為10.7～16.6 dB（A）；10 m處檢測點，3組測點插入損失值范圍為6.7～10.7 dB（A）；20 m處檢測點，插入損失值范圍為2.7～7.7 dB（A）；50 m處檢測點，3組測點插入損失值范圍為1.1～6.8 dB（A）。10 m處檢測點3組測點插入損失值最大值比1 m處降低35.54%；20 m處檢測點3組測點插入損失值最大值比10 m處降低28.04%；50 m處檢測點3組測點插入損失值最大值比20 m處降低11.69%.可以得出，隨著距聲屏障距離的增大，其降噪效果衰減的程度變小。

4.3 聲屏障降噪效果的檢測布點分析

4.3.1 聲屏障降噪效果規律分析

通過現場實測數據分析，掌握了聚合物-粉煤灰陶粒聲屏障降噪效果的基本規律。根據降噪效果規律，距聲屏障左、右端點50 m處、聲屏障中間、聲屏障后側1 m、10 m、20 m、50 m的等效連續A聲級插入損失較為明顯[1.1～16.6 dB（A）]，且成規律性遞減趨勢，說明聲屏障降噪效果明顯；聲屏障后側80 m、112 m處的插入損失值異常（0或負值），說明聲屏障在此處效用不明顯或無效。因此，對聲屏障降噪效果的檢測檢驗布點要設置在靠近聲屏障中部位置，且與聲屏障的垂直距離不大于50 m。

4.3.2 聲屏障降噪效果的布點方法

本文主要研究的是利用現場測量的方法對聲屏障降噪效果進行檢驗。在降噪規律分析的基礎上，形成具體布點方法如下：

a）聲屏障檢測點位應盡量靠近屏體中部區域，區域邊界距離屏體兩側端點的距離不得少于50 m。

b）聲屏障檢測斷面，最遠距離為50 m，以垂直屏體1～20 m為重點檢測區域，檢測數據可作為聲屏障降噪效果好壞的評判依據。

c）為了保證檢測數據的可行性和科學性，檢測斷面可分多組進行，最終取平均值。

4 結語

根據聲屏障降噪效果現場測試結果，可以發現以下規律：a）聲屏障兩端點等效連續A聲級插入損失較聲屏障中間側相對較小，聲屏障端點處降噪效果有限；b）聲屏障非端點測點插入損失值隨著與聲屏障距離的增大而減小，聲屏障后側區域距離聲屏障越近，降噪效果越好；c）隨著與聲屏障垂直距離的增大，檢測點插入損失值降低的比例逐漸減小，其降噪效果衰減的程度變小。在總結基本規律的基礎上得出聲屏障降噪效果的檢測布點方法：檢測點位布設在距離屏體兩側端點不少于50 m的中部區域，以垂直屏體1～20 m為重點檢測區域，最遠垂直檢測距離不超50 m，檢測數據取多組檢測的平均值。