雷学东，沈毅，晏晓林，尚晓东
（交通部公路科学研究院，北京100088）
摘要：在我国大力提倡以人为本，构建和谐社会、和谐交通的今天，作为世界最长跨海大桥——杭州湾跨海大桥宏伟主体工程采用何种配套的环保降噪声屏障措施必然倍受世人关注。该声屏障设计中因地制宜地进行了设计技术创新，提出了“功能复合型声屏障”建造形式，将主体交通安全设施和降噪环保设施进行了有机的结合，功能“合二为一”，创造性地提出了“安全、环保设施共用立柱”的新理念。这种设计的创新大大丰富了声屏障的设计理念，为声屏障工程复合交通安全防护功能提供了一定的设计经验。 关键字：杭州湾跨海大桥；功能复合型；声屏障设计
中图分类号：文献标识码：
Functional composite design of noise barrier on Hangzhou
Bay Bridge
Lei-Xuedong , Shen-Yi，Yan-Xiaolin，Shang-Xiaodong
鼓风式冷却塔
( Research institute of highway ministry of transport，Beijing 100088，China)
Abstract：Today, there is a strong proponent of people-centered with building a harmonious society and harmonious traffic in our country. As the world's longest cross-sea bridge - Hangzhou Bay Bridge, what supporting environmental protection measures on the grand main project to lower the noise will be paid inevitably much attention around the world. The noise barrier has been designed in line with local conditions and technological innovation. The construction of "functional composite " will be the main organic combination of functions "merged" on traffic safety facilities and environmental protection facilities for noise reduction, with putting forward the new ideas on sharing the Column of safety facilities and environmental protection facilities. The innovative design has greatly enriched the noise barrier design’s concept. There is provided a certain amount of design’s experience for the composite about noise barrier project and safety protection..
Key words：Hangzhou Bay Bridge; Functional composite; Noise Barrier Design
1引言
隧道喷浆
2008年5月1日，世界最长的跨海大桥――杭州湾跨海大桥正式通车。这座全长36公里的跨海大桥是一座由我国自行设计、自行管理、自行建造、自行投资的特大型交通设施。作为该项世界一流宏伟主体
工程配套的环保降噪措施——功能复合型声屏障也倍受世人关注，在设计中因地制宜地进行了技术创新，将主体交通安全设施和降噪环保设施进行了有机的结合，功能上“合二为一”，创造性地提出了“安全、环保设施共用立柱”的新理念。这种设计的创新大大丰富了声屏障的设计理念，为声屏障复合交通安全防护功能提供了宝贵的设计经验。同时也完美地体现“环境友好，资源节约”的现代绿交通主题。该项功能复合新型声屏障建造完成交付使用后取得了良好的社
收稿日期：修改日期：
作者简介：雷学东（1979-），男，四川乐山人，硕士研究生，工程师，从事公路路域环境保护工作。
Email：lexd@163 会、环境和景观效果。本文主要从该项功能复合新型声屏障的声学设计、结构设计、景观设计以及材料设计四方面入手进行阐述，对这种新型声屏障的设计理念和相关技术问题进行介绍和探讨。
8gggg2设计概述
根据《杭州湾公路大桥工程环境影响评价报告书》中该工程声环境评价中噪声治理的措施建议，并在我院声屏障设计项目组现场踏勘、资料收集的基础上，本着“经济效益、社会效益与环境效益相统一”
的方针，因地制宜地进行声屏障方案的设计工作，尽量做到技术可行，经济合理和效益显著。根据现行的国家噪声防护标准相关规定，结合项目所在地的实地地形及部分参考数据，充分考虑到建设业主确定的设计方案要求，对杭州湾跨海大桥工程的南北引线高速公路段的郑家埭村（左侧：桩号K49+135～K49+775；右侧：桩号K49+335～K49+755）、虹桥村（桩号K84+435~ K84+575）两处交通噪声污染严重的声敏感点进行噪声治理工程设计，声屏障工程全长1.2公里，全程高度
均为3米，屏体材料全部采用直立微弧型全吸声金属复合板[1，2]。
3功能复合型声屏障设计
3.1声学设计
(一)设计依据
设计主要依据《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）、《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）、《杭州湾公路大桥工程环境影响评价报告书》等法律法规和杭州湾公路大桥主体工程相关设计文件及现场勘察资料。
（二）设计指标
本次设计修建的声屏障工程主要是保护交通噪声污染严重的郑家埭村（左右两侧）、虹桥村两路段道路周边居民正常的生活，消减交通噪声对其的干扰影响。选择第一排房屋窗户前1米处为关键受声点。
（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，本声屏障设置在已有基础上。
（3）声屏障的高度
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。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。
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[3]。
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。计算菲涅耳数(Fresnel)。
N
工字钮
f
==⋅2
170
σ
λ
σ
式中: f—噪声的频率(Hz)，公路交通噪声取f=500Hz；σ—声程差，σ＝d1+d2-d
本设计取声源高度为0米，以车轮与地面摩擦噪声为主要声源，声源距声屏障的距离按下式计算：
r D D
N F
=⋅
式中： D N—声屏障至近车道的距离，米；透气盖
D F—声屏障至远车道的距离，米。
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[4]。
声屏障的以设计降噪指标为基准，并考虑一定的设计余量和各种声传播影响因素的修正经过计算，确定了各声屏障的技术指标，声屏障降噪效果分析示意图见附图所示。各声屏障设计设计规模见表3.1-1。
表3.1-1 声屏障声学设计规模
Table 2.1-2 The acoustic design of noise barrier
较强的反射及绕射性，实际降噪效果为5～10.0dB(A)，声屏障的理论插入损失量一般范围为5～15dB(A)左右。
3.2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
基本设计风速V10=39m/s计算；屏体吸声板的板厚为8cm，自重<33Kg/m2；安全系数≥2.0；基础抗倾覆系数大于1.5；地震基本烈度为6级；钢立柱可采用Q345D材质钢板（12mm厚）焊接加工而成，抗拉强度：345Mpa；抗压强度：470Mpa。
(三) 设计指标
（1）基础设计
根据本次现场初步勘察敏感点处地理环境和主体工程设计资料综合分析，本次设计的声屏障工程从地面单独建造声屏障基础可行性不大；同时由于主体工程道路两侧的防撞护栏底座砼路墩中布有通讯管线（4道管线），客观上不允许在已浇注好的砼路墩上进行植筋工艺安放声屏障的基础预埋件。因此，本设计方案建议利用现有的防撞护栏的立柱预埋件（标准间距
1.875m）作为声屏障工程的基础预埋件，声屏障工程的钢立柱兼做防撞护栏的立柱，因此建造声屏障工程的路段防撞护栏可安装在声屏障工程的钢立柱上，从而达到安保工程和噪音环境治理工程措施综合利用的功能。本项声屏障工程（两段）均处于高速公路桥梁段，设计声屏障基础采用预埋螺栓形式，与防撞栏杆底座有效的结合起来，立柱间距与护栏立柱预埋件间距一致，钢立柱直接与地脚螺栓拴接。
（2）上部结构设计
根据上部结构抗风载能力整体稳定性要求，同时也充分考虑抗车撞击偶然荷载的影响，本阶段设计确定，声屏障钢立柱采用Q345D材质钢板焊接成150×200H型钢状可以满足设计要求，屏体材料采用全吸声金属复合板，装配式插入钢立柱之间，2m的标准间距屏体为一独立结构单元，复合板结构强度和抗弯整体性能须满足相应的行业规范要求，确保屏体结构安全。
3.3景观设计
（一）屏障整体景观效果设计
结合本次跨海公路大桥主体项目特点，由于声敏感点均处于桥梁路段，屏障的建设空间相当有限，在对声屏障工程降噪效果、造价、景观效果、耐久性、安全性、材料、支承安装构造系统的合理性等综
合性能的充分评价的基础上，本次方案推荐结构强度高，重量轻，造型多样美观，吸隔声性能良好的全金属板型、上下吸声金属复合板中间透明型及下部吸声金属复合板上部型三种轻型的桥梁声屏障设计形式供业主和专家参考，最后一致同意采用全金属板型。（二）屏障彩设计
声屏障屏体部分彩的基本要求：一、要明朗美观；二、耐各种气候条件，以确保行车安全；三、尽可能与周围景观协调。结合材料生产工艺，并根据业主选择的颜生产。根据本项目跨海大桥工程的具体特点和彩组合的计算机电脑效果展示，本设计推荐屏体部分采用环保协调的浅灰颜。
声屏障钢立柱彩要求：颜与板材颜应协调一致，同时由于本声屏障与防护护栏共用钢立柱，所以为了保证主体工程整体景观的效果要求，本设计推荐建造声屏障段钢立柱颜与主体其它段的配一致，采用协调一致的彩组合。
3.4材料设计
声屏障屏体主要材料：
1)基础混凝土
声屏障工程底部基础采用C40的钢筋混凝土现浇而成，利用现有的防撞护栏底部混凝土基础（现已浇注完成），本工程不需单独建造。
2)屏体材料
声屏障屏体材料全部采用目前国内先进的全吸声板，标准尺寸规格为500×1950×90mm。吸声板面板用镀锌百页窗穿孔板，板料厚为 1.0mm，开孔率不小于25%。吸声板背面板面用镀锌板，板厚为1.0mm。吸声填料采用48kg/m3离心玻璃棉外包0.15mm的无碱憎水玻璃布。支撑钢龙骨镀锌钢板厚度 1.2mm，横向间距不得大于500mm，加工外形尺寸详见吸声板构造图。
3)钢立柱及钢配件
H型钢立柱采用采用Q345D材质钢板焊接成150×200H型钢，异型钢立柱采用Q345D钢板可在工厂加工焊接而成，等强度焊接，焊缝高度不得低于8mm。预埋件和螺栓、螺母等选用与主体工程防护护栏设计一致。
4)防腐材料
热镀锌。将钢立柱酸洗、脱脂后热浸镀锌。镀锌层厚度符合《高速公路交通工程钢构件防腐技术条件》(GB/T18226-2000)。所有的外露构件均需要热镀锌防腐处理。
4.结束语
建造完成后的杭州湾跨海大桥功能复合型声屏障实景图如图4-1所示。通过对本项声屏障工程设计方案的探讨，以及在杭州湾跨海大桥公路工程中的成功应用表明，这种既有良好吸隔音功能又具有安全防护功能，同时与周边环境景观协调的新型功能复合型声屏障在技术上是可行的，在经济上是合理的。这种功能复合型声屏障在建设费用、降噪性能、结构参数、景观效果等方面都具有巨大的潜力和优势，因此，是一种很值得推广的公路声屏障建设形式。
图4-1功能复合型声屏障实景图
Fig.4-1 The real map of the noise barrier
参考文献：
[1] 交通部公路科学研究院.北京中交国路环境景观园林工程技术有限公司.《杭州湾跨海大桥公路工程声屏障工程施工图设计》，北京：2007年5月.
[2] 浙江省环境保护科学设计研究院.《杭州湾公路大桥工程环境影响评价报告书》.浙江省：（2002.4）.
[3] JTJIT 006-98.公路环境保护设计规范[S].北京：人民交通出版社，1998-12-O1.
[4] HJ / T90-2004.声屏障声学设计和测量规[S].北京：中国环境出版社，2005-10-28.
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