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环城高速公路增设声屏障工程方案研究与设计

2021-07-30

山东交通科技 2021年3期
关键词:环城屏障泡沫

刘 阳

(河北锐驰交通工程咨询有限公司,河北 石家庄 050000)

1 项目概述

唐山市环城高速东环公路途径开平区、路南区及丰南区等区域,沿线城区、村庄较多,车辆在高速行驶时,产生的噪声会干扰附近居民的正常生活。随着我国经济快速地增长,环城高速车流量会急剧增加,由此产生的噪音对高速公路沿线周围环境的影响越来越大。

随着唐山市“南拓东联”战略的深入实施,城市建设水平的提高、周边整体环境的打造、城市道路景观的提升,城镇及村庄的居民区也越来越繁华,而交通量仍会逐年增加,交通噪声对沿线居民产生的影响将会越来越严重,因此,人民群众居住环境的改善成为亟待解决的问题。

2 公路养护标准

2.1 环境噪声标准

根据《公路环境保护设计规范》(JTG B04—2010)规定,在高速公路两侧一定距离内的农村居民区交通噪声级能应符合《声环境质量标准》(GB 3096—2008)中规定的4 a 类区环境噪声值,即昼间70 dB,夜间55 dB。

高速公路两侧4a 类声环境功能区距离确定方法应根据《声环境功能区划分技术规范》(GB/T15190—2014)的要求:(1)相邻区域为1 类声环境功能区,距离为50±5 m;(2)相邻区域为2 类声环境功能区,距离为35±5 m;(3)相邻区域为3 类声环境功能区,距离为20±5 m。

2.2 技术标准

根据《公路环境保护设计规范》(JTG/B04—2010)的相关要求:声屏障高度一般为3~5 m,当噪声衰减需要声屏障高度超过5 m 时,可将声屏障的上部做成折形或弧形,将端部伸向公路,以增大有效高度;声屏障外延长度不宜小于受保护对象到声屏障距离的2 倍;当声屏障长度大于l km 时,应设紧急疏散口,疏散口不能过大,门扇应封闭,易开启。

3 工程现状

随着唐山市经济的发展,城区逐步向东南地区发展,环城高速两侧居民区会越来越繁华,对高速公路环境保护提出了更高要求。现环城高速沿线经过南王官营村、小六甲村、刘庄村、徐庄子村、鼓楼庄村、石泉庄村、聂各庄村、双坨村、稻地村等9 座村庄,均位于环城高速的两侧,距离高速10~35 m,高速上行驶的车辆产生的噪音干扰附近居民的正常生活,影响居民休息。

通过对敏感点交通噪声进行检测,根据《环城高速公路运营期声环境监测报告》(冀交环检声字〔005 号〕),各村庄昼夜间噪声值见表1。

表1 村庄昼夜间噪声值

南王官营村、小六甲村等9 座村庄环境噪声标准均为4a 类声环境功能区,噪声值为昼间70 dB,夜间55 dB。表1 检测数据表明:各村庄昼间噪声值均达标,夜间噪声值均不符合标准,超标值在2.1~5.4 dB 之间,因此,需对9 座村庄采取降噪措施,力争为环城高速沿线村民创造良好的生产生活环境。

4 备选方案选定

4.1 降噪措施方案对比

综合考虑高速公路沿线敏感点位置及功能要求,通常可采用种植绿化带、现有房屋搬迁、调整临噪声源一侧建筑物的使用功能、建造声屏障等措施来降低噪声的影响。(1)种植绿化带不仅能降低交通噪声的影响,还改善了路标的景观,但是该减噪措施需要有大量的土地建立绿化林带,显然不太实际。(2)搬迁现有房屋可永久性解决噪声污染问题,且具有显著的环境效益和社会效益,但是该减噪措施需重新征用土地进行开发建设,综合投资较大。(3)建筑物设置隔声设施也能减少公路交通噪声造成的影响,但由于窗户密闭,安装通风设施就成为必然,所以花费也较昂贵。(4)建造公路声屏障亦是一种切实可行的降噪措施,且施工方便、建设周期短的特点,近年被广泛采用,但是声屏障碍易使司乘人员产生压抑感。

通过搜集国内外研究资料,分析各降噪措施优缺点,表明建造声屏障的综合效益最好,因此,本路段优先考虑采用该降噪措施。

4.2 声屏障设计

各村庄昼间噪声值均符合规范规定,夜间噪声超标值在2.1~5.4 dB 之间,因此,设计降噪目标值为5.4 dB。通过已知数据,根据公式计算得出本项目声屏障所需高度为3 m。

4.3 声屏障方案比选

声屏障材料选用总体原则是降噪效果性能良好、结构安全可靠、材料价格经济、安装成本低、经久耐用、使用寿命长、景观协调、美观大方等方面。公路声屏障根据材料性能、施工方法、施工工艺的不同,分为高强水泥板声屏障、复合金属板声屏障、卡布隆板声屏障、泡沫铝声屏障,因此本项目对该四种方案进行比选。

4.3.1 高强水泥板声屏障

由非金属条孔板、吸声填料、阻尼层和非金属背板组成,吸声填料为48 kg/m3离心玻璃棉板,平均吸声系数为0.77。(1)优势是原材料绿色环保,无任何有害物质,板材具有耐酸侵蚀性强,良好的抗弯曲、抗冲击性,良好的吸隔声,防潮,防火的性能,实现了轻质高强,并增强了整体隔音效果。(2)劣势是单位面积过重,运输安装成本高,颜色单调不美观,后期维护成本较高。

4.3.2 复合金属板声屏障

由铝合金卷板、镀锌卷板组成,内包吸声玻璃棉,可选择多种色彩和造型进行组合,与周围环境相协调。(1)优势是施工简便,易维修,板材具有结构强度高,重量轻,造型多样美观,吸声性能突出的特点,防火性能高,抗腐蚀性能强,具有良好的抗老化、抗冲击性能。(2)劣势是材料环保效果较差,造价较高。

4.3.3 卡布隆板声屏障

由卡布隆板和龙骨组成,卡布隆板作为一种优良的塑料产品,应用范围广泛,整体外观非常美观。(1)优势是板材抗冲击性能极佳,拉伸强度好,抗弯性良好,耐温、耐候性强,具有透光效果好、隔声量高的特点,型式美观。(2)劣势是对强酸碱、苯类、氯化烃类和酯类的抵抗性能稍差,极易产生溶解、溶胀或分解的现象,易碎、易变形,造价成本高。

4.3.4 泡沫铝声屏障

由泡沫铝和金属板组成,泡沫铝是铝合金发泡生产的新型轻金属材料,广泛应用于道路声屏障、军工航天、轨道交通、舰船制造等尖端装备领域。优势是原材料密度小、强度大、绿色环保,使用寿命长,具有吸音隔音、吸能缓冲、阻燃防爆等诸多优异性能,有较好的耐热性、耐腐蚀性、耐候性,使用寿命长,可回收利用;劣势是造价非常高。

通过对四种不同类型声屏障的优劣势进行分析,发现泡沫铝声屏障吸隔声能力、使用寿命、环保能力等性能上均优于其他三种型式声屏障。泡沫铝技术材料性能稳定,综合降噪系数大于0.7,具有良好的隔音能力,使用寿命为30~50 a,100%可再生,循环利用,无色无味,对人体无害,综合使用效益最高,因此,本工程推荐使用泡沫铝声屏障。

5 结语

(1)经过综合分析及论证计算后,工程对南王官营村、小六甲村等9 处敏感点设置泡沫铝声屏障3.67 km,可使敏感点处于声影区之内,同时噪声值也能满足4a 类标准。泡沫铝声屏障屏体为泡沫铝吸声箱,吸声箱正面安装厚度为10 mm 的泡沫铝板,背面为镀锌钢板,中间为70 mm 厚空气层。(2)声屏障应设置在距土路肩边缘0.75 m 处,屏体高度为3 m,立柱间距为2 m,基础采用C25 现浇混凝土。施工过程中,为把施工期噪声对周围居民的影响减少到最低程度,建议根据施工要求和机械设备条件,尽可能选择噪声值较低的施工机械。施工前应制订详细的施工计划,合理安排施工时间。

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