綠色城市隧道聲環境優化研究初探

隨著“交通強國”戰略的實施，城市基礎設施建設量呈指數型增長，城市隧道工程也呈現出井噴式發展。城市隧道屬于半封閉的拱形結構，聲波在隧道內會發生不同方向的往復反射傳播且不易被吸收，疊加上隧道出入口的“喇叭效應”就形成了隧道內獨特的聲環境特性。噪聲通過橫向傳播和縱向傳播的疊加，也使得城市隧道的噪聲問題尤為突出。

根據不完全統計，2020 年全國 36 個直轄市、省會城市和計劃單列市道路交通噪聲晝間平均值(A，下同)為 68 dB，平均 27% 城市道路晝間交通噪聲平均值超過 70 dB[1]。有研究表明長期生活在 70 dB 以上噪聲環境的人，其心肌梗塞發病率將會增加 30% 左右。因此營造人民群眾滿意的生活環境，不斷提高人民群眾幸福感和安全感，加強交通噪聲污染防治和城市隧道聲環境治理工作已刻不容緩。

1 城市隧道聲環境研究現狀

1.1 城市隧道聲環境政策

推進交通噪聲污染防治制度建設和交通噪聲專項治理是宜居城市和美麗中國建設的重要抓手。為規范和指導交通噪聲污染防治工作，推進綠色城市隧道聲環境優化提升，國家和地方政府發布了一系列的法規、規章和文件（表1），文件中均涉及到交通噪聲防治的整治行動與技術措施。因此，重視綠色城市隧道聲環境頂層設計，開展綠色城市隧道政策制定和關鍵技術研發，能夠有效提升綠色城市隧道聲環境水平。

1.2 城市隧道噪聲控制標準

城市隧道噪聲環境控制標準的制訂依據是環境噪聲排放標準要求。我國現行國家標準為 GB 3096-2008《聲環境質量標準》和 GB 22337-2008《社會生活環境噪聲排放標準》兩大標準。前者適用于聲環境質量評價與管理，后者規定了環境噪聲排放限值和測量方法。城市隧道噪聲環境執行 4a 類（晝間≤70 dB 、夜間≤55 dB 限值要求）。此外，HJ 640-2012《環境噪聲檢測技術規范 城市聲環境常規監測》中對道路交通聲環境質量監測與評價做出規定，道路交通噪聲強度等級分為 5 個等級（表2），分別對應“好、較好、一般、較差和差”5 個評價水平。城市隧道噪聲排放強度可參考執行。

表2 道路交通噪聲強度等級劃分 單位：dB

近年來地方標準研究開始關注于城市隧道綠色性能提升。2016 年江蘇省頒布了 DGJ32/TJ 216-2016《城市隧道噪聲控制技術規程》，系統性提出城市隧道噪聲控制技術方法，也是我國第一部關于城市隧道噪聲控制的地方標準。此外，對于聲屏障專項技術標準，地方機構也陸續出臺了部分技術標準（表3），為綠色城市隧道聲屏障的設計、施工安裝、調試驗收及維護保養等提供技術指導。

表3 聲屏障設計相關標準

1.3 城市隧道降噪工程案例

城市隧道降噪技術應用方面，長沙三環線梅溪湖隧道在隧道南口安裝了 240 m 的全封閉聲屏障，以消音百葉、亞克力板隔音板和鋼結構為主，有效降低隧道周邊噪聲污染。上海新建路隧道采用全封閉隔音棚，并采用大小套結構，隔聲效果遠優于一般聲屏障[2]。南京玄武湖隧道在隧道東西引道段及中央路引道段設置穿孔鋁合金板，同時隧道內部采用樂思龍金屬吊頂板和側壁卡索板，可達到良好的降噪效果[3]。香港從 1990 年開始，新建道路沿途加設的隔音屏障和隔音罩累積長度已逾 115 km，并且低噪聲路面已普遍地應用在許多新建道路上。目前隧道工程中應用最廣泛的降噪措施為聲屏障，隨著低碳環保理念的深入推進低噪聲路面、聲屏障+低噪聲路面等綜合降噪方案也將穩步推廣使用。

2 綠色隧道聲環境降噪技術

2.1 隧道聲屏障技術

常見隧道聲屏障類型可分為直立型、折板型、半封閉型、全封閉型等，能夠實現不同程度的降噪效果（表4）。綠色城市隧道聲屏障優先采用全封閉聲屏障，隔聲效果可降低20～30 dB[4]，對降噪要求和景觀要求均較高的城市道路聲屏障設計，推薦采用全透明型聲屏障或金屬透明復合型聲屏障[5]。比較適宜戶外聲屏障使用的金屬材料有鋁纖維吸聲板、鋁泡沫吸聲板及新型復合微孔板。這些材質的吸聲材料不僅具有較好的吸聲性能（50～100 mm 空腔的降噪系數為 0.6～0.8），而且具有優異的物理力學性能。

表 4 不同聲屏障的降噪效果

2.2 隧道內壁吸聲板

隧道內壁吸聲板選擇主要考慮吸聲板的材料選擇和鋪設方式。城市隧道吸聲材料宜選用具有適當孔徑、孔隙率且孔洞開放、相互連通的多孔和纖維吸聲材料，且吸聲材料降噪系數 NRC 應大于 0.5。對于內壁降噪設計宜采用側墻吸聲結構+吊頂吸聲噴涂的方式，降噪量可達 5dB 左右[6]。此外隧道側墻連續布設 70% 長度的吸聲板即可達到較好的降噪效果，無須在 100% 范圍鋪設[7]。值得注意的是，吸聲板的選擇除了考慮吸聲效果，還應具有良好的耐候性，即要能經受起風吹雨淋太陽曬、耐水、耐熱、耐溶凍、防火及不會污染環境，使用壽命要達 15～20 a。

2.3 隧道低噪聲路面

低噪聲路面主要是通過采用不同路面材料的路面結構來控制輪胎路面噪聲。根據噪聲形成機理及降噪原理，低噪聲路面可以分為多孔隙瀝青路面、改善紋理的瀝青路面和改善粘彈性瀝青路面等[8]。城市隧道降噪路面推薦采用瀝青瑪蹄脂碎石混合料（SMA）和大空隙開級配排水式瀝青磨耗層（OGFC）。OGFC 路面是一種多孔的開級配排水式瀝青混合料路面，空隙率在 18%～25%，排水、吸聲、降噪功能突出，40～50 mm 厚的路面可降低 3～6 dB 的噪聲[9]。SMA 是一種間斷級配的瀝青混合料，具有優良的高溫抗車轍、低溫抗裂、疲勞抗裂、抗滑和耐久等特性，在一般情況下比常規密級配瀝青混凝土可降低噪聲 2 dB。

3 綠色隧道聲環境優化建議

3.1 拓展聲環境標準法規體系

目前綠色城市隧道聲環境標準體系較為單一，需要持續探索施行政策鼓勵和法規管控并舉的形式，推進綠色隧道聲環境標準體系的全面開花。通過建立全體系、多手段的綠色隧道聲環境標準法規體系，從頂層設計和落地實施雙層面推動綠色隧道聲環境優化。

3.2 探索新型吸聲材料研發應用

綠色隧道新型吸聲材料的研發應用將是隧道聲環境優化的主要路徑，如復合型吸聲材料、環保型吸聲材料和多功能吸聲材料等。通過不同吸聲材料的組合使用，提高新型吸聲材料的吸聲性能。同時吸聲材料研發應向實際應用和市場運營方向延伸，重點實現成本可控、產品優質、環境友好等性能。

3.3 推進軟硬結合綜合降噪措施

現有綠色隧道聲環境降噪措施多為工程性措施，雖然降噪效果比較明顯，但效益單一。隨著綠色交通理念深入人心，垂直綠墻降噪、綠化帶降噪等軟性聲環境優化技術也受到青睞。這些技術不僅能夠降低隧道噪聲，還可以凈化空氣質量，緩解司機視覺疲勞，綜合效益良好。綠色城市隧道降噪可采用軟性優化技術與硬性降噪措施的組合搭配，通過綜合降噪技術提高隧道降噪效果和綠色性能。

4 結 語

“雙碳”發展戰略下，城市隧道綠色建設急需進行理念重構，綠色隧道和人本需求導向促使隧道聲環境優化成為研究熱點。本文通過梳理綠色隧道相關理論研究，發現目前綠色隧道聲環境控制標準和工程案例均有一定基礎，下一步研究應重點關注政府層面對綠色隧道聲環境標準法規的完善及市場層面綠色隧道新型吸聲材料的研發，同時注重聲環境軟硬結合綜合降噪措施的應用，以更好地推動“綠色”隧道的發展。