第33卷，第6期2008年12月
公路工程csmate
H ighway Engi n eering
V o.l 33,N o .6D ec.,2008
[收稿日期]2008 00 00
[作者简介]陈以建(1974 )，男，湖南湘潭人，工程师，主要从事土木工程研究与施工管理。
陈以建1
led外露灯，赵新飞2
，方坚宇
1
(1.湖南省常吉高速公路建设开发有限公司，湖南常德 415003; 2.湖南省交通科研院，湖南长沙 410015)[摘 要]详细综述了在常吉高速研发及应用的直梯形生态声屏障、复式隔音隔离墙、艺术隔音隔离墙等隔离隔音设施的机理、型式、人文、结构特点及适应范围。其中直梯形生态声屏障系国内第一次在高速公路得到应用，复式隔音墙在湖南率先得到应用，艺术墙体现了常吉高速独有的人文内涵。这些具有隔音、绿化、景观和与环境协调的新型隔音隔离设施的成功研发与应用，是常吉高速建设成为环境友好型项目的基础。 [关键词]环保设施；生态声屏障；环境友好[中图分类号]U 418.9
[文献标识码]B [文章编号]1002 1205(2008)06 0118 04
Research and Application of t he Ne w Type Barriers
i n H ighway Engi neering
CHEN Y ijian 1,ZHAO Xinfei 2,FANG J ianyu 1
(1.H unan Chagn jiExpress w ay Constructi o n&Developm ent Ltd .C o mpany ,Changde ,H unan 415003,Ch i n a ; 2.H unan Co mm un ications R esearch Institute ,Changsha ,H unan 410015,Ch i n a)
[K ey words]env ironm ental protecti o n fac ilities ;eco log ica l no ise barrier ;env ironm ental friend l y 建设 资源节约型和环境友好型!两型社会已经成为国家建设的指导方针，建设环境友好的两型交通正在逐步发展和完善。随着公路交通运输业的快速发展，我国公路交通噪声污染日趋严重，对环境的影响也更加明显。因此研究和解决公路交通噪声控制问题，是两型交通的具体体现。
当前国内较多地采用砼板墙、砖砌体墙等作为隔音的防噪设施来改善公路两旁的噪声环境。从使用效
果来看，虽可以起到隔音防噪的效果，但景观效果和与周围环境及人文特点协调不足，更不具备生态功能。本文结合湖南省常吉高速公路(简称 常吉高速!)沿线的工程、环境及人文等特点，对不同地段进行实地考察，针对性地从效果、型式、材料、结构进行充分的研究，达到隔音降噪与生态环境和人文的协调与统一。下面系统地论述常吉高速三种隔音设施研发的功能及适用范围。
1 生态声屏障
1.1 现有生态声屏障存在的问题及原因
生态声屏障是一种新型的隔音墙，两年前我们首次研发成功并应用在湖南衡枣高速和常张高速公
路上，总体运行效果良好。但在跟踪调查中，发现生态隔音墙中部绿化效果与上、下部效果存在有不均匀现象，影响总体观感和效果。产生上述问题的原因主要是弧形结构的隔音型式虽然隔音效果较直型好，但对生态隔音墙来说由于具有生态效果的绿植物主要靠天然雨水的提供而生长的，弧形中部的天然雨水比上下要少，因而绿化效果总体不均衡。1.2 常吉高速生态声屏障
为解决上述存在的问题，常吉高速改变了以前的生态声屏障型式，采用了直梯形的型式见图1。
图1 直梯形生态声屏障
第6期陈以建，等：高速公路新型隔音隔离设施研发与应用 该方案与以前方案相比，在型式、功能、结构、观等多方面具有显著的特，主要表现在:
∀采用直梯形型式。该型式避免了弧形型式自然雨量分配不均的问题，使总体生态效果分布均衡，提高了植物的成活率以及有助于减少养护成本。
#降噪功能。在结构上根据声学原理设计生态声屏障表面，并在表面栽种植物，可更好的反射声波，达到良好的降噪效果。 ∃美化环境。将声屏障设计成可栽种花卉的形式，使声屏障四季常青，既减少噪声污染又可以美化环境。在花卉及灌木选择上，进行了适于植物生长的土的配方设计与试验，选用了一些耐旱、耐高温、常年生的植物；在种植上，将各种植物按照一定的图案组合种植，可在声屏障表面形成相应的绿化图案；为保证植物的存活和四季常青，在声屏障的结构设计上，进行了灌溉系统的设计，使声屏障上的植物能在缺乏养护的条件下，维持正常生长。
一个圆柱形玻璃容器%净化空气功能。在生态声屏障墙面种植的植物除能吸收二氧化碳等有害气体、吸附微尘、防止空气污染等作用外，同时又能吸纳声波、降低噪声、防眩和美化环境。
&隔离功能。生态声屏障高度达到3.0m，具有足够的强度，能抵抗建筑设计规范中要求的10级风力，也能抵御一定的外力破坏，兼具隔离墙、隔离栅等隔离设施的功能。
2 复式隔音隔离墙
2.1 复式隔音原理及背景
常吉高速沿线有一些对降噪要求很重要的地段如郑家驿、楠木铺学校等地段，如果用传统的隔音led视频处理器
(即采用音反射方式)将难以达到较大幅度的降噪
效果。鉴于此，在这些地段进行了组合降噪措施的研究和实施，采用了噪音反射、噪音吸收、再反射、再
吸收两重循环原理进行，极大幅度地降低了噪音效果。
2.2 复式隔音隔离墙构成及功能
复式隔音隔离墙由双层混凝土板组成(见图2、图3)，面板上有很多吸音小孔，背板为混凝土板，中间填有3c m 的吸音材料，这种形式每3m 为一个单元，高度为3.0m 。
该方案造型简洁，施工方便，降噪效果好。它结构上主要特是：采用吸声、隔声相结合的复合降噪结构，由三层吸声、隔声降噪结构组成，通过吸声、隔声、反射等多重环节，达到良好的隔音、降噪效果。
应用在对降噪有高要求的地段。
图2
复式隔音隔离墙剖面图
图3 复式隔音隔离墙立面图
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公路工程33卷
复式隔音隔离墙方案简洁大方流畅，彩协调，与周围环境协调性好。
标定板3 艺术隔音隔离墙
3.1 原设计现状
常吉高速原设计的混凝土墙侧重起隔离作用，因而其设计位置布设和景观要求难以达到隔音的要求，此次经变更后，对全线的隔离隔音进行了综合设计，既满足了隔离、隔音要求，又满足了景观和环境协调要求。在噪声敏感点距路面较远处或者有降噪要求而对降噪要求不高时应采用艺术隔音隔离墙。3.2 常吉艺术隔音隔离墙结构及人文内涵
湖南山清水秀，人杰地灵，底蕴深厚的湖湘文化，独具神韵的民俗风情，文明的历史和秀丽的河山，是我们最值得去回顾与表现的，追忆民族的历史风情，可以使设计富有文脉性，从而富有生命力。湖南常吉高速公路东有桃花源，西有吉首凤凰两大景点，是一条旅游线，是让世界了解湖南、弘扬中华民族文化的窗口，本次所设计方案均以表现本土文化为立足点，以简洁、大方、质朴为宗旨，使之既具有民族性又富有自然感。本次设计的艺术隔音隔离有土家图腾和凤凰印象2种。
∀土家图腾。土家图腾 傩文化，是中国古代农耕社会的一种原始信仰，是指导人们思想言行的一种 意识形态!。简而言之：从原始信仰的角度来说, 傩文化!就是 神农文化!。走进湘西，各种各样的傩面具给人一种神秘感，该方案用两条龙纹巧妙组成土家傩面具图案，简练的造型，朴实的方柱，展现了湘西人们象大山一般的胸怀。调单纯古朴，给人的印象是一种原始和力量之美(见图4)
。
图4 土家图腾方案效果图
#凤凰印象。以极其简练的笔画，表现2只孔雀竟相开屏的画面，用单纯，造型朴拙，具有汉代
画像砖的古朴厚重美。注重公路隔音隔离墙与景观
的协调设计，设计因地制宜建造隔音隔离墙，特别注重其造型与彩设计；注重本土文化的体现，设计方案以表现本土文化为立足点，以简洁、大方、流畅为宗旨，使之既具有民族性又富有时代感；注重结构的合理性、科学性。采用组合结构，板与板之间结合紧密，从而保证外墙装饰图案的完整性、连续性；又可根据地形及防噪的需要，方便地按设计改变外形尺寸。集中预制，现场装配，施工方便(见图5)。
图5 凤凰印象方案效果图
艺术隔音墙一般采用钢模预制钢筋混凝土，由板，立柱，基础等组成。高2.5~3.0m，主柱间距3m，采用吊装施工。此类方案层次丰富，立体感强，视觉效果好。主体纹样真实地突出墙面2c m 左右。具有良好的隔音隔离功能。顶部的高低变化形成流畅的曲线，高低起伏自然流畅，变化丰富，形式优美。造型原始单纯，明快的节奏产生极强的韵律感。该类方案结构简单，制作容易，施工方便，造价较低。
4 结语
综上所述，常吉高速隔离隔音方案体现了以下要点：注重与景观的协调、因地制宜、造型与彩设计；
注重本土文化的体现；注重生态环保；注重结构的合理性、科学性；注重经济性和结构的合理性；注重材料表面彩的柔和性等。解决了防噪降噪和景观单一的问题，设置中本着以人为本的原则，既充分考虑了高速公路司乘人员的安全性、司乘人员视觉上的和心理上的愉悦性，又考虑了结构合理性、造型呆板等问题。所有外观造型简洁大方流畅，彩协调，与周围环境充分协调，降噪效果明显，具有显著的社会效益。
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(上接第85页
)
图10 二衬施作后内力和位移
顶围岩自重。在整个施工和运营过程中，偏压荷载将通过各种支护结构传递至耳墙基础。耳墙不仅要
抵抗隧道结构的侧移，同时还要抵抗耳墙自身由偏压引起的倾覆趋势，因此耳墙基础的设计和施工是保证隧道结构施工和运营安全的关键，尤其是基础锚固钢筋束一定要有足够的抗拔力。
#横向管棚在施工过程中对于保证结构的安全稳定起到了至关重要的作用。从数值模拟的计算结果可以看出，二次衬砌和耳墙共同作用承担荷载。在耳墙施做之后，基本只承受回填土的压力和墙体本身自重，耳墙内力较小。随着墙顶横向管棚的施做，耳墙内力开始发生明显变化。隧道上部围岩的自重荷载和偏压荷载通过横向管棚传递到耳墙顶部，耳墙轴力和弯矩迅速增大，弯矩在20d 的时间内就达到了最后实测值的50%。边坡沉降的监测数据显示，在进行洞门翼墙基础开挖时边坡沉降较大，当横向管棚施作好并注浆后，沉降速度迅速减小，可见横向管棚起到很好的支护和控制地表沉降作用，和耳墙一起组成类似棚架的结构共同保持隧道围岩在施工和运营中的稳定。
∃由于对隧道顶部围岩的注浆加固和管棚的
作用，大部分的荷载由耳墙承担，主洞的开挖对耳墙内力的影响相对较小。从数值模拟结果看，主洞开挖对上、下台阶分界处的耳墙弯矩影响大一些。施工转换时的卸荷引起此处弯矩突然增大，开挖完成后又迅速恢复到开挖前的弯矩分布状态。
%二衬和仰拱施做后形成封闭的支护圈，开始与耳墙共同承担荷载。从数据看，耳墙轴力的增幅在二次衬砌、仰拱施做后并没有明显的减小，说明二衬和仰拱所起的承担顶部围岩自重的作用不大，这部分荷载仍然主要由耳墙承担。隧道支护结构和耳墙的共同作用体现在抵抗偏压引起的弯矩上，隧道支护结构施做完成后，耳墙弯矩增幅迅速减小。在耳墙底部弯矩由于二次衬砌和仰拱以及仰拱回填混凝土的整体作用而几乎没有增加，耳墙上部弯矩增幅最大的地方也只有40%，远小于隧道二次衬砌支护圈施做前的增幅。可见，隧道支护结构和耳墙共同抵抗山体的偏压荷载，并要保证边坡和耳墙自身
的稳定性。
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