沈彬

（上海申华声学装备有限公司，上海市 200070）

0 引 言

城市轨道交通的蓬勃发展给城市居民出行带来了便利，人们在享受这个便利的同时却也要承受地铁高架段运行时产生的噪声对沿线小区的影响。本文以宁波市轨道交通2号线二期地面高架段、过渡段及敞开段为例，以声环境现状为标准，结合实际情况提出以声屏障为主的噪声治理方案，使地铁运行后的环境噪声基本维持现状水平。相关方法和经验的总结可以为类似轨道交通声屏障工程深化设计提供参考[1，2]。

1 项目概况

宁波市轨道交通2号线二期工程线路长度约8.502 km，其中地下线约4.832 km，高架线长度约3.385 km，敞口U型槽约0.285 km。共设5座车站，其中地下站4座，高架站1座。

宁波市轨道交通2号线二期工程地面高架段、过渡段及敞开段两侧分布有住宅等敏感建筑物，为了基本维持轨道交通沿线两侧的声环境质量或满足声环境质量的标准要求，在线路两侧存在敏感建筑物地段采取了设置声屏障的降噪措施。

敏感点分布及声环境现状见表1。

2 设计原则及标准

（1）噪声治理原则

现状环境噪声达标的采取措施后预测超标的敏感点经治理后噪声达标。现状环境噪声已经超标的预测环境噪声又有增量的敏感点，采取有效的噪声治理措施，降低新增噪声源的贡献量，使环境噪声基本维持现状水平。

（2）景观设计原则

在满足功能要求的前提下，注重和轨道交通整体工程以及和城市景观的结合。

（3）噪声标准

声环境影响评价执行标准见上表“噪声敏感点分布以及声环境现状”，2类为60/50 dBA，4a类为70/55 dBA。

3 声屏障计算

3.1 隔声原理

3.1.1 封闭式隔声降噪结构

（1）单层匀质构件隔声量计算

考虑构件的劲度、吻合效应、阻尼和边界条件的影响，隔声量计算的经验公式为：

（2）双层构件隔声量计算

双层板构造的隔声量计算经验公式为：

式中：△R为空气层附加隔声量。

（3）频率f0、fc对隔声量的影响

无论是单层结构还是双层结构，其隔声特性受到共振和吻合效应的影响，通过设计，尽量使隔声所要求的频率避开共振频率f0和吻合效应频率fc。

表1 敏感点分布及声环境现状

3.1.2 吸隔声屏障

空气中传播的声波遇到屏障时，就会产生反射、透射和绕射现象。一部分越过屏障顶端绕射到达受声点；一部分穿透屏障到达受声点，一部分在屏障壁面产生反射。声屏障的插入损失主要取决于声源发出的声波沿着三条道路传播的声能分配。声屏障的作用就是阻挡直达声的传播，隔离透射声，并使绕射声有足够的衰减。当声波撞击到声屏障的壁面上时，会在声屏障边缘产生绕射现象，而在屏障背后形成“声影区”。我们所期待的声屏障的减噪效果就在“声影区”的范围内。与光影区相比较，由于声波波长比光波波长大的多，因此，这种“声影区”的边界并不明显，经过屏障边缘之外，声源发出来的声波可以直接到达的范围，叫做“亮区”。从亮区到声影区之间还有一小段“过渡区”。位于“声影区”内的噪声级低于未设置声屏障时的噪声级，这就是声屏障降噪的基本原理，见图1。

图1 声屏障的声绕射原理图

对于一个无限长声屏障、点声源的绕射声衰减为：

式中：N为菲涅尔数；λ为声波波长；d为声源与受声点间的直线距离；A为声源至声屏障顶端的距离；B为受声点至声屏障点端的距离。

从上式中可以看出，声屏障的绕射损失完全取决于菲涅尔指数N，即取决于声源和受声点之间的声程差，声程差A+B-d越大，λ声波波长越小（频率越高）则声屏障的绕射损失越大，也就是说声屏障的降噪效果越好，见图2。

图2 声屏障的绕射损失计算示意图

3.2 吸声原理及措施

噪声源设备周围设置了隔声围护降噪结构的内侧壁面上做必要的吸声处理，不但有效加强隔声围护结构的隔声量，而且可降低室内的混响声达5～8 dB（A），同时改善操作人员的操作环境，起到一定的劳动保护作用。

房间内做吸声处理后的最大吸声降噪量一般参照下式计算

房间内做吸声处理后的平均吸声降噪量一般参照下式计算

4 设计方案

4.1 声屏障形式

宁波市轨道交通2号线二期声屏障工程主要声屏障形式包括以下两种：

（1）全封闭式声屏障

声屏障立柱标准间距为2 m立柱通过与预埋螺栓连接方式固定于桥梁护栏板上。声屏障基本组成由下到上依次为：波浪吸声板、透明隔声窗、波浪吸声板、透视隔声聚碳酸酯板。顶部通长开口满足自然通风、排烟要求。

（2）U型槽全封闭声屏障

声屏障立柱标准间距为2 m立柱通过与预埋螺栓连接方式固定于桥梁护栏板上。声屏障由透视隔声聚碳酸酯板组成端部用聚碳酸酯板封堵。顶部通长开口满足自然通风、排烟要求。

4.2 声屏障设置方案

近期需要实施的声屏障方案见下表，声屏障长度以里程差计算。其中K28+550～NK28+655设置在一期工程桥梁上，部分U型槽全封闭声屏障根据运营安全要求设置，非声学用途，见表2、表3。

表2 近期沿线声屏障实施方案

5 声屏障效果模拟

5.1 模拟方法

预测采用德国Datakustik公司的Cadna/A环境噪声预测评价模拟软件系统。该软件主要依据ISO9613、RLS-90、Schall 03等德国、国际相关标准，并采用专业领域内认可的方法进行修正，计算精度通过德国国家环保局及德国公路、公路运输等部门检测；该软件计算在德国公路、铁路运输等部门应用得到好评。2000年通过我国国家环保总局环境工程评估中心评审认证。

5.2 模拟思路

根据声屏障工艺设计，选取3个典型屏障进行效果分析。分别为：

（1）单线桥全封闭声屏障；

（2）双线桥全封闭声屏障；

（3）U型槽全封闭声屏障。

5.3 声屏障效果分析

根据无声屏障等声级线图和采取全封闭声屏障等声级线图前后对比，以及表4的预测结果，敏感目标处的屏障效果为：单线桥全封闭声屏障效果约8.5～9.9 dB（A），双线桥全封闭声屏障效果约8.8～14.7 dB（A），U型槽全封闭声屏障效果约8.1～13.5 dB（A）。

表3《环评报告》措施与施工图声屏障措施对照表

表4 预测值与屏障效果汇总表

清水浦村营运中期等声级线图昼间1.5 m高度见图3，清水浦村营运中期单线桥全封闭声屏障等声级线图昼间1.5 m高度见图4。

图3 清水浦村营运中期等声级线图昼间1.5 m高度

图4 清水浦村营运中期单线桥全封闭声屏障等声级线图昼间1.5 m高度

结论：清水浦村敏感点经过噪声治理后，昼间满足2类区和4a类区要求。即：无声屏障措施本站第一排1-2F和第二排1-2F最大噪声值为57.8 dB（A）和58.0 dB（A），采取全封闭声屏障措施后第一排1-2F和第二排1-2F最大噪声值为48.6 dB（A）和48.2 dB（A），声屏障降噪效果在 8.5-9.9 dB（A）左右，满足昼间要求，小于60 dB（A）。

清水浦村营运中期等声级线图夜间1.5 m高度见图5，清水浦村营运中期单线桥全封闭声屏障等声级线图夜间1.5 m高度见图6。

图5 清水浦村营运中期等声级线图夜间1.5 m高度

图6 清水浦村营运中期单线桥全封闭声屏障等声级线图夜间1.5 m高度

结论：清水浦村敏感点经过噪声治理后，夜间满足2类区和4a类区要求，即，无声屏障措施本站第一排、第二排1F和2F最大噪声值为56.4 dB（A）和56.6 dB（A），采取全封闭声屏障措施后第一排、第二排1F和2F最大噪声值为47.2 dB（A）和46.7 dB(A)，声屏障降噪效果在 8.5-9.9 dB（A）左右，满足夜间要求，小于50 dB（A）。

临江小区营运中期等声级线图昼间1.5 m高度见图7，临江小区营运中期双线桥全封闭声屏障等声级线图昼间1.5 m高度见图8。

结论：临江小区敏感点经过噪声治理后，昼间满足2类区要求，即，无声屏障措施本站第一排2-9F和第二排2-6F最大噪声值为63.7 dB（A）和54.4 dB（A），采取全封闭声屏障措施后第一排2-9F和第二排2-6F最大噪声值为49.9 dB（A）和48.2 dB（A），声屏障降噪效果在 11.8-14.6 dB（A）左右，满足昼间要求，小于60 dB（A）。

图7 临江小区营运中期等声级线图昼间1.5 m高度

图8 临江小区营运中期双线桥全封闭声屏障等声级线图昼间1.5 m高度

临江小区营运中期等声级线图夜间间1.5 m高度见图9，图10临江小区营运中期双线桥全封闭声屏障等声级线图夜间1.5 m高度见图10。

图9 临江小区营运中期等声级线图夜间间1.5 m高度

图10 临江小区营运中期双线桥全封闭声屏障等声级线图夜间1.5 m高度

结论：临江小区敏感点经过噪声治理后，夜间满足2类区要求，即，无声屏障措施本站第一排2-9F和第二排2-6F最大噪声值为62.3 dB（A）和53.0 dB（A），采取全封闭声屏障措施后第一排2-9F和第二排2-6F最大噪声值为48.6 dB（A）和43.1 dB（A），声屏障降噪效果在 11.8-14.6 dB（A）左右，满足夜间要求，小于50 dB（A）。

虹桥村营运中期等声级线图昼间1.5 m高度见图11，虹桥村营运中期U型槽全封闭声屏障等声级线图昼间1.5 m高度见图12。

图11 虹桥村营运中期等声级线图昼间1.5 m高度

结论：虹桥村敏感点经过噪声治理后，昼间满足2类区和4a类区要求，即，无声屏障措施本站第一排1-2F和第二排1-2F最大噪声值为62.7 dB（A）和55.9 dB（A），采取全封闭声屏障措施后第一排1-2F和第二排1-2F最大噪声值为49.2 dB（A）和46.0 dB（A），声屏障降噪效果在 8.1-12.6 dB（A）左右，满足昼间要求，小于60 dB（A）。

图12 虹桥村营运中期U型槽全封闭声屏障等声级线图昼间1.5 m高度

虹桥村营运中期等声级线图夜间1.5 m高度见图13，虹桥村营运中期U型槽全封闭声屏障等声级线图夜间1.5 m高度见图14。

图13 虹桥村营运中期等声级线图夜间1.5 m高度

图14 虹桥村营运中期U型槽全封闭声屏障等声级线图夜间1.5 m高度

结论：虹桥村敏感点经过噪声治理后，夜间满足2类区和4a类区要求，即，无声屏障措施本站第一排1-2F和第二排1-2F最大噪声值为61.2 dB（A）和54.5 dB（A），采取全封闭声屏障措施后第一排1-2F和第二排1-2F最大噪声值为47.7 dB（A）和44.5 dB（A），声屏障降噪效果在 8.1-12.6 dB（A）左右，满足夜间要求，小于50 dB（A）。

结论根据声学计算及声学模拟，本项目的设计方案完全符合环评要求。

6 结 语

声屏障对轮轨噪声有明显的阻隔降噪作用，但无法降低二次结构声，轨道运营后列车通过时，敏感点将受到较大的二次结构声影响。因此，轨道交通项目整体降噪方案不仅要实施声屏障降噪措施，还要对地铁轨道做进一步的减振优化措施，如减振扣件、浮置板道床等等。