云南思小高速公路生态型声屏障设计探讨
摘要: 本文主要介绍探讨了云南第一道高速公路生态型声屏障---思小高速公路生态型声屏障的设计理念和技术。生态型声屏障作为一种独特的新型防噪措施，具有高效的防噪性能、良好的视觉景观效果、绿色环保、经济实用等诸多优点，是一种很值得推广的治理公路噪声污染的措施。
关键词: 云南思小高速公路，生态型声屏障，设计
1.设计背景
昆明至曼谷国际大通道的核心路段——思茅至小勐养高速公路于2006年4月6日正式竣工通车，公路全长97.75公里，概算总投资39.95亿元。建成通车后，胡锦涛总书记亲自对公路全线进行了参观检查并做了重要指示，肯定了思小路作为一条生态之路 、人文之路、 人本之路 、和谐之路，注重公路沿线的环境保护和环境治理的科学工作理念。思小路建设过程中，在整体设计上引入了“宁桥勿填、宁隧勿挖”的理念，创造性提出了“建设一条人与自然和谐发展的生态环保高速公路”、“保护自然、回归自然、融入自然、享受自然”的工作思路，借鉴以往高速公路的成功经验，桥梁隧道建设服从、配合线路，减少开挖，保护周边环境，最终把思小路建设成了第一条真正意义上的生态、环保路。在公路噪声治理的措施方面，同样贯彻了“生态、环保路”指导方针，采用了绿色环保、经济实用的生态型声屏障措施方案。实践证明，思小高速公路生态型声屏障的实施，不仅发挥了其高效的防噪性能，大大降低了交通噪音对周围居民和学校的干扰，同时，它还具有良好的视觉景观效果，美化了路域环境。本文下面就从该道生态型声屏障的设计方面进行了阐述探讨。
2.生态型声屏障的设计
在日益重视环境保护的今天，自然生物生态型声屏障是声屏障研究发展的趋势。生态型声屏障设计的指导思路是指在声屏障上或旁边种植花草或树藤爬墙类植物，既绿化声屏障，又增加吸声和减噪功能；将声屏障外观设计成可种植绿色植物的生态形式，凸现绿色自然外表，符合公路建设“绿色环保路”的方向，可与公路沿线环境有机结合。
本次云南思小路的生态型声屏障主要从该声屏障的声学设计、结构设计、景观设计以及材料设计四方面入手进行了设计。
2.1 声学设计
(一)设计依据
本次设计主要是依据《中华人民共和国环境保护法》、《中华人民共和国噪声污染防治法》、《建设项目环境保护管理条例》、《交通建设项目保护管理办法》《城市区域环境噪声标准》（GB3096-93）及《城市区域环境噪声测量方法》（GB/T14623-93）、《关于公路建设环境影响评价中环境噪声适用标准有关问题的复函》、《公路建设项目环境影响评价规范》（JTJ005—1996）、《公路环境保护设计规范》（JTJ/T006—98）等法律法规文件和思小高速公路主体工程相关设计文件及现场实际勘察资料。
（二）设计指标
本道声屏障主要是保护思小路K42+225~K42+38段普文小学以及周边居民正常的生活，消减交通噪声对其的干扰影响。关键受声点选择普文小学第一排教学房窗户前1米处为关键受声点。思小路声环境敏感点现况见表2.1-1。
表2.1-1 思茅～小勐养高速公路重要敏感点一览表
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（1）屏障降噪设计指标
声屏障降噪量指在给定的噪声源在同一接收点设置声屏障前后测得的声级差，用以衡量声屏障对直达声的消减效果。同时考虑设置声屏障后各种影响因素的综合效应和修正。
（2）声屏障的位置
声屏障的位置和长度与敏感点所处位置的环境特征、窗户朝向、围墙高度和线形等因素有关。根据实际的地形情况，本段声屏障设置在已有基础上屏蔽噪声作用。
（3）声屏障的高度
在声源与接收点之间，插入一个有足够面密度的密实材料的板或墙，能使声波有一个显著的附加衰减量，这样的“障碍物”称为声屏障。在空气中传播的声波遇到声屏障时，会产生反射、透射和绕射现象（见图2.1-1所示）。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，会在声屏障的边缘产生绕射现象，而在屏障的背后形成“声影区”。位于“声影区”内的噪声级低于未设置声屏障时的噪声级，从而达到降噪目的。
 图2.1-1 声屏障的声绕射示意图 |
根据对车辆行驶噪声的频谱分析得到，车辆的噪声谱在250Hz和2000Hz之间最为显著，且能量基本分布于500Hz的附近，因此可以认为声屏障对交通噪声A声级相当于对500Hz声波的衰减。
声屏障的高度根据其设计的噪声衰减量、声屏障的长度、屏障与声源接收点之间的相对位置、公路线形等因素决定。设计原理见图2.1-2所示。
 图2.1-2 声屏障噪声衰减量计算原理图 |
根据无限长声屏障的噪声衰减量，再考虑有限长声屏障的修正，即可得到一定长度、不同高度的各声屏障对公路交通噪声的实际衰减量。
声屏障计算结果内容如下：
表2.1-2 思茅～小勐养高速公路生态型声屏障降噪设计指标
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其中计算结果为理论最佳衰减值，因为声波具有较强的反射及绕射性，实际降噪效果为5～7.0dB(A)，声屏障的插入损失量一般为8～10dB(A)左右。
2.2 结构设计
（一）设计依据
本次设计采用的技术规范包括《建筑结构荷载规范》（GBJ9-87）、《建筑地基基础设计规范》（GBJ7-89）、《混凝土结构设计规范》（GBJ10-89）、《钢结构设计规范》GBJ17-88、《公路环境保护设计规范》JTJ/T006-98等；如有上述标准未涉及到的项目，以相应现行国家标准及行业标准为依据。
（二）设计要点
a) 屏障结构设计技术参数：风荷载按风压（百年一遇）0.60 KN/m2计算；基础抗倾覆系数：1.721>1.5。
b) 屏障锚接于原有路沿混凝土挡土墙墙顶，屏体基础承载力满足强度要求。
c) 声屏障基本设计高度2.50m；屏体两端阶梯形的高度分别为2.00m 和1.50 m.
d) 每3.00m浇注一道钢筋混凝土构造柱，保证屏体整体的稳定性和抗倾力。
（三）设计指标
该段生态型声屏障工程设计规模如下表：
表2.2－1 思茅～小勐养高速公路生态型声屏障规模表
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2.3 景观设计
作为一道生态型的声屏障，本次在屏障的景观设计上主要体现了绿色、环保、美观的主题，从屏体的选材到外型设计都贯穿了这一思想。屏体材料采用当地取材的轻质墙体砖砌筑屏体，屏体前后表面满贴吸隔声文化石材料，既美观大方，又经济实用，同时还具有浓郁的乡土气息，与当地的景观融为一体。
屏体的外型设计采用了黄金分割尺寸的阶梯线形，从而使该段生态型声屏障自然、和谐地融入到周边的环境当中，与思小高速的整体设计思路完美统一。同时，为了让该道声屏障具有更强的立体感，我们在靠公路一侧每间隔6m设计种花砖花柱一道，既为屏体的绿化种植提供了平台，又为该道屏体增加了动感；最后，为了突出屏体的整体线形，我们在屏体顶部设计了麻面石压顶，在屏体底部沿路线走向建造25cm高花台，兼作屏体攀缘植物和装饰花草的种植平台。该段生态型声屏障的景观效果设计实景如图2.3-1所示。
 图2.3-1 思小路生态型声屏障景观设计实景图 |
2.4材料设计
思小路生态型声屏障屏体主要材料：
1）屏体主体材料
就地选用了项目所在地区生产的轻质墙体砖砌筑材料，构造柱钢筋选用直径10mm的一级钢，C20砼浇注。
2）吸隔声材料
吸隔声材料选用具有浓郁乡土文化气息的文化石吸隔声材料。该材料的基本参数如下：
（1）作为一种新型的吸隔声材料，文化石吸隔声板平均吸隔声量（材料实验室结果）≥30dB(125Hz～4000Hz，1/3倍频程)。
（2）文化石吸声板的面板厚度2.5~3.5cm。
3.种花砖和压顶材料
种花砖选用现场浇注的微颗粒垢物半圆体，半圆直径为40cm；屏体压顶采用40cm×20cm麻面石型材。
4. 结构胶
屏体基础植筋采用GM结构胶：极限强度，抗剪：18Mpa，抗拉：33Mpa。
3．结束语
 图3-1 思小路生态型声屏障实景图 |
参考文献：
1、交通部公路科学研究院，云南思小高速公路普文段声屏障工程施工图设计方案，2005年9月；
2、范锦忠，轻集料混凝土砌块绿色生态型声屏障发展概论，建筑砌块与砌块建筑，2003 年第5期；
3、刘银生等，生态声屏障方案研究及应用，中南公路工程，2005年3月；
4、中华人民共和国交通部.JTJIT 006-98公路环境保护设计规范.人民交通出版社，1998-12-O1
5、中华人民共和国国家环保局HJ / T90-2004.声屏障声学设计和测量规范.中国环境出版社，2005-10-28
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