福宁高速公路福鼎居民区声屏障设计

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1、福宁高速公路福鼎居民区声屏障设计周海燕(武中交第二公路勘察设计院，武汉430072)摘要以惠更斯-菲涅尔衍射理论为基础，针对福宁高速公路福鼎城关居民区敏感点的防护措施，重点对声屏障的声学设计、结构设计及景观设计等方面进行了探讨。提出了声屏障系统设计的思路。关键词：声屏障高速公路设计1引言声屏障在许多发达国家如美国、日本、德国、澳大利亚等得到广泛应用。道路声屏障作为一种控制交通噪声的有效措施，由于其构造简单、适用、可行，近年被逐步应用于我国公路环境保护事业中。在贵黄公路、成绵高速、深汕高速、福泉高速等多条公路上设置了声屏障，为道路声屏障设计提供了宝贵的经验。目前国内建成

2、的声屏障工程，在声学设计、结构设计、材料和景观设计等方面存在诸多不完善之处。因此，通过对公路声屏障的理论分析，衰减量的计算，结构、形状、材料、景观等因素的综合分析，探索出适合我国国情的公路声屏障，具有十分重要的意义。福鼎至宁德高速公路，是国家规划建设的同江至三亚国道的重要组成部分。路线全长110.46km。采用4车道高速公路标准，设计行车速度80km/h，整体式路基宽度24.5m。本项目属福建省重点建设项目，路线所经地区属山岭重丘区。根据环评报告对沿线学校、居民区、开发区等敏感点的预测，到2020年，昼间噪声在距道路50m内的区域超过Ⅳ类标准，最大超标为5.3dB(A

3、)；夜间噪声在距道路200m的范围内超过Ⅳ类标准，最大超标为12.1dB(A)，超标比较严重。因此，需在敏感点设置声屏障，从而将修建公路给沿线带来的声环境影响降低到最小限度。2声屏障降噪原理声屏障降噪的理论基础为惠更斯的波动理论，即在声源和受声点之间设立一个有足够面密度的板或墙，阻止直达声直接辐射到受声点处，从而使直达声改变为衍射声场。从惠更斯-菲涅尔衍射原理出发，采用菲涅尔半波带迭加法［1］，推导出声屏障绕射声衰减量公式。对于公路交通噪声（不相干线声源），当声屏障的声源为无限长线声源时，无限长声屏障其绕射声衰减为：，(1），式中，ΔLd—绕射声衰减值，db(A)；—

4、声波在空气中的传播速度，m/s；—声波频谱中第个中心频率值；—声程差，m；(2)式中，—声源至声屏障顶端的距离,m；—受声点至声屏障顶端的距离,m；—声源至受声点间的距离,m。3声屏障声学设计3.1有效高度的确定本噪声防治工程设计中的居民区等敏感点采用GB3096-93《城市区域环境噪声标准》中的Ⅱ类标准，即昼间60dB(A)、夜间50dB(A)。根据环评报告的预测结果，结合实际线位进行类比，福鼎城关居民区的噪声预测值见表1。表1福鼎城关居民区噪声预测值[dB(A)]预测点本底噪声2004年2010年2020年昼夜昼夜昼夜昼夜福鼎居民区52.343.563.152.3

5、65.857.168.961.1声屏障的插入损失目标值为7～8dB(A)。路线右侧新建的福鼎居民区第1排5层高楼房，距路基边缘最近为23.3m，最远为30.9m(见图1)，房屋平均高度为15m。根据声屏障设置的具体位置，按照噪声绕射衰减量的计算公式(1)及声屏障衰减量的理论值，可以反算出声屏障的高度(见表2)。经计算，声屏障高度选择5m，声屏障设置于路基边坡上，中心距路基边缘1m,边坡为1：1.5，声屏障高出路基边缘绝对高度为4.33m。表2不同声屏障高度的理论绕射衰减值敏感点位置声屏障高度(m)[dB(A)]125(Hz)250(Hz)500(Hz)1000(Hz)

6、2000(Hz)4000(Hz)3楼3.56.67.79.211.013.115.34.37.89.311.113.215.417.75.08.710.512.414.616.919.34楼3.55.76.47.48.910.612.64.36.88.09.611.513.615.85.07.89.411.213.215.517.85楼3.55.05.25.66.37.38.74.35.96.77.99.511.313.35.06.98.19.711.613.716.01)预测点指第1排建筑物窗外1m。图1福鼎居民区平面位置3.2有效长度的确定声屏障长度确定原则为［2

7、］：以声源通过声屏障末端传至接收点的声级值较由声源经声屏障顶端绕射后的声级值低10dB以上，即声源经过声屏障顶端绕射传至接收点的声级值远高于声源在声屏障范围以外传至接收点的声级值(见图2)。按照绕射损失ΔLd=Lp1－Lp2，其中d为绕射衰减量（dB），Lp1为无声屏障时由S’点传至R点的声级值(dB)，Lp2为有声屏障时由S’点传至R点的声级值(dB)。按照声屏障长度确定原则，有：Lp1≥Lp2+10(3)式中,Lp2—由S点通过声屏障端部传至R点的声级值，dB；Lp2—由S点通过声屏障端部传至R点的声级值，dB。此时，声屏障以外的线声源对于接受点