CN101581078B - 适用于城市主干道的大型声屏障 - Google Patents

Abstract

一种适用于城市主干道的大型声屏障，包括路侧路基段屏障、路侧桥基段屏障、路中路基端屏障和路中桥基段屏障，其特征为：基于城市主干道路幅宽、车流量大、噪声值高的特点，设置路侧和路中二道屏障进行降噪，其路侧路基段屏障的高度应不小于6.5米，路侧桥基段屏障的高度应不小于5.35m；其路中屏障的高度应不小于4.35m；并且屏障两端延伸长度应超过敏感点各70m；其路基段屏障基础采用骑马桩+承台+立柱+连系墙组合结构形式；其桥基段屏障的基础采用骑马件+对穿螺栓植胶固定在防撞墩上的结构形式；屏障材料采用珍珠岩、泡沫铝板或铝纤维板和微穿孔板组成；其屏障的结构形式采用直屏+顶部吸声筒的形式，且直屏段屏障根据噪声源及周围路况需要，采用单、双面泡沫铝板或单、双面铝纤维板吸声屏组合形式。

Description

适用于城市主干道的大型声屏障

技术领域

本发明属于道(公)路交通噪声治理技术，特别是一种适用于城市主干道的大型声屏，属环保工程领域。

背景技术

声屏障已常用于城市公路的交通噪声治理工程中，但对交通繁忙、路幅极宽、地下管线复杂、噪声污染严重的城市主干道，能否采用声屏障措施和采用什么样的声屏障才能有效治理交通噪声，是对目前我国大型声屏障设计与实践的挑战。例如上海外环线，为双向八车道，部分路段已改建成十车道，设计车速80～100公里/小时，日交通量为10～20万辆，大车型占50～60％，昼间超《城市区域环境噪声标准》(GB3096-93)的4类标准5dB左右，夜间超10～15dB。针对这样的城市主干线产生的噪声问题，如采用目前所有已公开的降低噪声的声屏障，由于设置形式上一般不考虑路幅宽度，仅设路侧一道屏障的形式；且存在屏障高度不够、基础结构形式与道路条件不符合、屏障材料组合和结构形式不适合于城市主干道的工况条件，已不能达到显著降低交通噪声的作用。

根据屏障声学设计研究表明：要实现噪声敏感点6～9dB降噪指标，关键是提高屏障高度和屏障两端的延伸长度。但是大多数城市屏障是在建成后的路段施工，路边已埋设复杂的管线等障碍物，需要避让，但又要求屏障有顺畅的曲线，这是一对矛盾。

另外对于沿海城市而言，上述大型屏障基础及结构上必须要安全可靠，能防御50年一遇的12级台风(取风速31.3m/s，风压0.55KN/m²)，必须有牢固的基础结构，但同时又要求基础结构经济上便宜，且能适应上述复杂条件下的施工，这又是一对矛盾。

因此，如何解决城市干道大型屏障的设计，使之既达到降低噪声敏感点6～9dB降噪指标，同时避免对施工路基下的已有管线损坏，并且具有较强的抗风能力和合理造价，已经成为城市主干道降噪设计施工中的一大课题。

发明内容

本发明的目的：旨在提出一种能有效降低城市主干道高分贝噪音的屏障(降噪效果不低于6～9dB)，将交通噪声降到允许的范围内，解决城市主干道普遍存在的交通噪声治理难的困境。

这种适用于城市主干道的大型声屏障，包括路侧路基段屏障A、路侧桥基段屏障B、路中路基段屏障C和路中桥基段屏障D，其特征在于：

1)基于城市主干道路幅宽、车流量大、噪声值高的特点，设置路侧和路中二道屏障进行降噪，所述的路侧路基段屏障A的高度应不小于6.5米，路侧桥基段屏障B的高度应不小于5.35m；所述的路中屏障(含路基段和桥基段)的高度应不小于4.35m；并且所述屏障两端延伸长度应超过敏感点各70m。

2)所述路基段屏障的基础采用骑马桩+承台+立柱+连系墙组合结构形式；所述桥基段屏障的基础采用骑马件+对穿螺栓植胶固定在防撞墩上的结构形式。

3)所述屏障的材料采用珍珠岩吸声板1-4、泡沫铝板或铝纤维吸声板1-1板和微穿孔板构成，其中珍珠岩吸声板1-4采用干挂法施工于连系墙2上表面、吸声屏体采用泡沫铝板或铝纤维吸声板1-1插入H型钢立柱1-2中、设于屏障顶部的吸声筒9采用双层微穿孔板；所述的微穿孔板上的穿孔率在1～2.5％，其孔径应在0.8～1mm。

4)所述的屏障的结构形式采用直屏+顶部吸声筒的形式，其中直屏段屏障根据噪声源及周围路况需要，采用单面泡沫铝板或双面泡沫铝板的结构形式，或者是单面铝纤维吸声板、双面铝纤维板吸声板的吸声屏构成形式，并且在屏障的立面上采用吸声屏和透明屏间隔排布的组合形式；同时，对于采取双面泡沫铝板或双面铝纤维板吸声屏，应根据声源强的大小采用非对称空腔结构，使声源强大的一侧屏障空腔厚度大于声源强弱的一侧。

顶部的吸声筒9外形为圆筒状或蘑菇筒状，以增强对绕射声的降噪作用。

根据以上技术方案提出的这种适用于城市主干道的大型声屏障，不仅能对城市主干道的交通噪声有效降低6～9dB的降噪指标，而且也能有效地抵抗风荷载，避开地下管线，并保证屏障曲线顺畅，且造价相对便宜，是一种既科学、经济合理，又有较高抗风强度和适应较复杂境况的屏障结构。

附图说明

附图1为本发明声屏障主体示意图；

附图2为路基段声屏障标准断面示意图；

附图3为桥基段声屏障标准断面示意图；

附图4为屏障基础结构图；

附图5为防撞墙与上部屏障连接结构示意图；

附图6-1为一种实际使用的声屏障平面示意图(A型)；

附图6-2为图6-1的侧视图；

附图7-1为一种实际使用的声屏障平面示意图(B型)；

附图7-2为图7-1的侧视图；

附图8-1为一种实际使用的声屏障平面示意图(C型)；

附图8-2为图8-1的侧视图；

附图9-1为一种实际使用的声屏障平面示意图(D型)；

附图9-2为图9-1的侧视图；

附图10为声屏障屏体结构示意图。

图中：1-声屏障  1-1泡沫铝或铝纤维吸声板  1-2H型钢立柱  1-3透明屏体  1-4珍珠岩吸声板  1-5龙骨架  2-防撞墙或连系墙  3-骑马件4-8.8级紧固螺栓  5-水泥浆充填料  6-企口垫片  7-对穿螺栓  8-承台9-吸声筒  10-基础立柱  11-预制方桩  A-路侧路基段屏障  B-路侧桥基段屏障  C-路中路基段屏障  D-路中桥基段屏障

具体实施方式

如图所示的这种适用于城市主干道的大型声屏障，它是对现有传统道路消声降噪屏障的一种创造性改进。它包括路侧路基段屏障A、路侧桥基段屏障B、路中路基段屏障C和路中桥基段屏障D，其特征在于：

1)这种适用于城市主干道的大型声屏障，包括路侧路基段屏障A、路侧桥基段屏障B、路中路基段屏障C和路中桥基段屏障D，其特征在于：基于城市主干道路幅宽、车流量大、噪声值高的特点，设置路侧和路中二道屏障进行降噪，所述的路侧路基段屏障A的高度应不小于6.5米，路侧桥基段屏障B的高度应不小于5.35m；所述的路中屏障(含路基段和桥基段)的高度应不小于4.35m；并且所述屏障两端延伸长度应超过敏感点各70m。

2)所述路基段屏障的基础采用骑马桩+承台+立柱+连系墙组合结构形式；所述桥基段屏障的基础采用骑马件+对穿螺栓植胶固定在防撞墩上的结构形式。

3)所述屏障的材料采用珍珠岩吸声板1-4、泡沫铝板或铝纤维吸声1-1板和微穿孔板构成，其中珍珠岩吸声板1-4采用干挂法施工于连系墙2上表面、吸声屏体采用泡沫铝板或铝纤维吸声板1-1插入H型钢立柱1-4中、设于屏障顶部的吸声筒9采用双层微穿孔板；所述的微穿孔板上的穿孔率在1～2.5％，其孔径应在0.8～1mm。

4)所述的屏障的结构形式采用直屏+顶部吸声筒的形式，其中直屏段屏障根据噪声源及周围路况需要，采用单面泡沫铝板或双面泡沫铝板的构成形式，或者是单面铝纤维吸声板、双面铝纤维板吸声板吸声屏的构成形式，并且在屏障的立面上采用吸声屏和透明屏间隔排布的组合形式；同时，对于采取双面泡沫铝板或双面铝纤维板吸声屏，应根据声源强的大小采用非对称空腔结构，使声源强大的一侧屏障空腔厚度大于声源强弱的一侧。

本发明所述的声屏障的设计原理如下：

根据屏障声学设计原理，对于城市主干道路幅宽、车量大、噪声值高的特点，要实现噪声敏感点6～9dB降噪指标，关键是提高屏障高度，路侧路基段屏障A高度需达6.5m以上，路侧桥基段屏障B受防撞墙强度限制，仍需达4.5m以上(含防撞墙高度0.85m后屏障总高度5.35m)，并且在路中也需设置声屏障。路中路基段屏障C的高度在4.35m以上，路中桥基段屏障D高度3.5m(含防撞墙高度0.85m后屏障总高度4.35m)。屏障前后延伸长度超过敏感点各70m，这样高大的声屏障大规模的工程实施在国内是罕见的。

要安全建成上述大型屏障，且能防御50年一遇的12级台风(取风速31.3m/s，风压0.55KN/m²)，必须有牢固的基础结构，但同时又要求基础结构经济上便宜，这是一对矛盾。考虑到屏障是在建成后的路段施工，路边已埋设复杂的管线，需要避让，但又要求屏障有顺畅的曲线，这又是一对矛盾。因此，大型声屏障的基础结构需要很好地解决上述矛盾，在多种方案比较研究的基础上，本屏障路基段基础采用骑马桩+承台+立柱+连系墙结构形式(附图4所示)；桥基段基础采用骑马件+对穿螺栓植胶固定在防撞墩上的结构形式(附图5所示)。这二基础结构形式，能有效抵抗风荷载，造价相对便宜，能避开地下管线，且保证屏障曲线顺畅，这种屏障基础形式是现有屏障没有的。

城市主干道一般噪声污染严重，噪声在各频谱(100～2000Hz)范围内声级都较高，因此材料的设计原则是在较大频谱范围内有良好的吸声作用，满足声学要求，经济适用，适应露天环境，适应行车安全需要，制作维护方便，材料本身要环保，以此原则本屏障设计选择三种吸声材料进行组合，分别为珍珠岩吸声板、泡沫铝(铝纤维)和微穿孔板，充分利用泡沫铝(铝纤维)在500Hz以下低频优良吸声性能(NRC0.75以上)和珍珠岩在500Hz以上优异吸声性能(NRC0.91以上)，以及穿孔板吸声频谱的可选择性，三种吸声材料有效组合，可以提高屏体整体吸声性能，在减少反射声的同时，也减少了绕射声。珍珠岩在国内城市主干道屏障是首次使用，这种材料的组合形式也其他屏障所没有的。

提高降噪效果的第三关键是屏障的结构设计，其原则是保证安全可靠，满足声学需要，经济合理，美观协调，便于检修，在这方面本屏障的创新点是：

①屏体顶部采用蘑菇形或圆形吸声筒9，减少噪声绕射，提高屏障有效高度。这种吸声筒采用双层微穿孔板制作，穿孔率在1～2.5％，可以提高降噪效果1～2dB。

②路中双面吸声屏障不对称空腔结构。当道路两侧均有敏感点时，路中屏障需双面吸声，并应根据声源强的大小采用非对称空腔结构，使声源强大的一侧屏障空腔厚度大于声源强弱的一侧，满足路中屏障更适应于两侧噪声源强弱不同的特点。

最后，根据城市主干道路幅宽的特点，增设路中屏障，改屏障单侧设置为双侧设置。这种设置形式也是其他屏障所没有的。

综上所述，本屏障技术上创新之处为：①大大提高了屏障的高度；②屏障基础结构形式有创新；③屏障材料组合有创新；④屏障结构也有创新点；⑤增设路中屏障，改屏障单侧设置为双侧设置。

本屏障的具体施工方式如下：

1、针对噪声敏感点现状和降噪指标，用屏障声学设计方法进行计算机预测，优化后决定屏障的高度、长度、设置位置等重要参数，然后进一步完成施工图。

2、首先进行土建施工，按施工图打桩、浇筑承台、立柱和连系墙。

3、在工厂制作屏体，制成后运至施工现场。

4、在连系墙2上树立H型钢立柱1-2，校正后用高强度螺栓与预埋件固定，然后插入屏体。

5、在连系墙上进行珍珠岩吸声板1-4干挂施工。

上海外环线噪声治理工程是目前我国最大规模的交通噪声治理工程，取得良好社会效益和公众认同。本屏障综合技术性能也得以充分检验，经上海环境监测单位降噪效果检测，屏障达到设计要求，降噪效果在6～9dB以上，详见下表。

表1  外环线一期噪声治理工程降噪效果表

有益效果

本大型屏障已得到大规模应用，以上海外环线一期为例：上海外环线是城市主干道，噪声污染非常严重，被国家环保局限期治理。外环线一期噪声治理工程投资1.3亿元左右，建成屏障长度12154m，高度为3.87～7m，现一期噪声治理工程已于2007年9月30日竣工，10月12日通过国家环保局环境保护验收，目前外环线二期噪声治理工程也即将开展。

Claims (1)

1.一种适用于城市主干道的大型声屏障，包括路侧路基段屏障(A)、路侧桥基段屏障(B)、路中路基段屏障(C)和路中桥基段屏障(D)，其特征在于：

1)基于城市主干道路幅宽、车流量大、噪声值高的特点，设置路侧和路中二道屏障进行降噪，所述的路侧路基段屏障(A)的高度应不小于6.5米，路侧桥基段屏障(B)的高度应不小于5.35m；所述的路中屏障的高度应不小于4.35m；并且所述屏障两端延伸长度应超过敏感点各70m；

2)所述路基段屏障的基础采用骑马桩+承台+立柱+连系墙组合结构形式；所述桥基段屏障的基础采用骑马件+对穿螺栓植胶固定在防撞墩上的结构形式；

3)所述屏障的材料采用珍珠岩吸声板(1-4)、泡沫铝板或铝纤维吸声板(1-1)和微穿孔板构成，其中珍珠岩吸声板(1-4)采用干挂法施工于防撞墙或连系墙(2)上表面、吸声屏体采用泡沫铝板或铝纤维吸声板(1-1)插入H型钢立柱(1-2)中、设于屏障顶部的吸声筒体采用双层微穿孔板；所述的微穿孔板上的穿孔率在1～2.5％，其孔径应在0.8～1mm；

4)所述的屏障的结构形式采用直屏+顶部吸声筒的形式，其中直屏段屏障根据噪声源及周围路况需要，采用单泡沫铝板或双面泡沫铝板的构成形式，或者是单面铝纤维吸声板、双面铝纤维吸声板的吸声屏构成形式，并且在屏障的立面上采用吸声屏和透明屏间隔排布的组合形式；同时，对于采取双面泡沫铝板或双面铝纤维板吸声屏，应根据声源强的大小采用非对称空腔结构，使声源强大的一侧屏障空腔厚度大于声源强弱的一侧；

5)屏障顶部采用能降低噪声绕射的圆筒形状或蘑菇形筒状的吸声筒(9)。 

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