王 毅 ， 馬鵬飛 ， 李凌云 ， 陳軍鋒

(1.青海交通投資有限公司，青海 西寧 810003; 2.中交公路規(guī)劃設(shè)計(jì)院有限公司，北京 100088)

0 引 言

隨著中國交通建設(shè)步伐的穩(wěn)步加快，高速公路雖然使得公眾出行更加便捷，但其施工期間也給沿線居民帶來了噪聲污染。高速公路改擴(kuò)建施工階段的噪聲主要來源于2個(gè)方面：一是在施工過程中，由于使用挖掘機(jī)、推土機(jī)、裝載機(jī)、壓路機(jī)、攤鋪機(jī)以及各種建材運(yùn)輸車輛而產(chǎn)生的噪聲污染[1]；二是在舊通車路段的運(yùn)營過程中，汽車車體振動、發(fā)動機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)、輪胎與路面磨擦、鳴喇叭以及公路沿線提供各種服務(wù)的設(shè)施、設(shè)備產(chǎn)生的交通噪聲。這些噪聲在公路沿線形成一條噪聲帶[2-3]，對臨街生活區(qū)造成影響，尤其對公路兩側(cè)人口密度較大的敏感區(qū)域(學(xué)校、住宅區(qū)、商業(yè)區(qū)等)的干擾較為突出。

高速公路在改擴(kuò)建施工期間使用的施工機(jī)械種類繁多，不同建設(shè)階段與施工路段需要的機(jī)械不一樣；即使是在同一路段某一相同施工階段，各種施工機(jī)械的使用頻率及使用方式也不盡相同[4]。因此，在改擴(kuò)建施工期由于施工而產(chǎn)生的噪聲并無顯著的規(guī)律可循。在高速公路改擴(kuò)建整個(gè)項(xiàng)目的空間尺度上，施工產(chǎn)生的噪聲污染只存在于使用機(jī)械設(shè)備時(shí)的局部區(qū)域，并且隨著與施工場地距離的增加而衰減。通常情況下，單個(gè)施工機(jī)械的噪聲影響范圍在幾百米之內(nèi)，并且隨著施工的結(jié)束，噪聲污染也將消失。汽車運(yùn)行過程中產(chǎn)生的交通噪聲則分散于整個(gè)高速公路沿線區(qū)域，具有持續(xù)性，貫穿整個(gè)高速公路服役期，治理相對困難。雖然汽車運(yùn)營產(chǎn)生的交通噪聲明顯具有不確定性，但在一定的時(shí)間尺度內(nèi)，某一接收點(diǎn)的交通噪聲聲級呈現(xiàn)一定的規(guī)律[5]。

隨著地理信息系統(tǒng)(GIS)技術(shù)快速深入的發(fā)展，其功能持續(xù)完善，表現(xiàn)手法愈加豐富，結(jié)果展示也愈加直觀。由于噪聲數(shù)據(jù)擁有明顯的時(shí)空分布特征，運(yùn)用GIS強(qiáng)大的數(shù)據(jù)處理能力、空間分析能力以及圖形可視化能力來評價(jià)高速公路聲環(huán)境的研究已取得一定進(jìn)展，但其主要集中在噪聲分布規(guī)律及道路周圍離散點(diǎn)的噪聲預(yù)測評價(jià)[6-11]。如樊風(fēng)雷等[12]實(shí)測一處3棟臨街高層建筑城市噪聲數(shù)據(jù)，通過GIS的空間分析和地統(tǒng)計(jì)分析探究了城市噪聲在垂直空間上的分布規(guī)律；王建華等[13]針對單模型預(yù)測和評價(jià)噪聲的局限性，提出了一種基于GIS的利用多模型進(jìn)行道路噪聲預(yù)測和評價(jià)的方法。高速公路噪聲控制措施也受到越來越多學(xué)者的關(guān)注，主要有聲屏障、隔聲窗、綠化帶、環(huán)保搬遷、建筑物使用功能置換、房前修建加高圍墻等[14-18]。如宋帥[19]對比分析國內(nèi)外常見的各類聲屏障的降噪效果及其適用范圍，使高速公路敏感目標(biāo)處聲屏障選型有據(jù)可依；明雷[20]研究了道路林帶和3種典型綠籬對交通噪聲的衰減效果，并基于綠化帶的降噪特性歸納出了道路景觀降噪設(shè)計(jì)的優(yōu)化方案。如何利用基于GIS的噪聲環(huán)評結(jié)果，為高速公路改擴(kuò)建施工中的沿線敏感點(diǎn)選擇合理的降噪措施依舊是高速公路改擴(kuò)建的一大難題。

本文依托青海省扎麻隆至倒淌河高速公路改擴(kuò)建工程，選取高速沿線具有代表性的聲環(huán)境敏感點(diǎn)，對其降噪效果進(jìn)行實(shí)測；并根據(jù)敏感點(diǎn)周圍工程環(huán)境及噪聲污染的實(shí)際情況，結(jié)合施工階段噪聲污染的特點(diǎn)，對降噪措施的有效性及噪聲達(dá)標(biāo)情況進(jìn)行分析，提出有針對性的降噪措施，為高速公路改擴(kuò)建施工期環(huán)境保護(hù)提供技術(shù)支撐。

1 研究區(qū)概況

該高速公路地處青藏高原東部，東經(jīng)100°57′～101°27′，北緯36°23′～36°41′(圖1)。路線起點(diǎn)位于西寧市多巴鎮(zhèn)扎麻隆村附近，接國家高速公路西寧南過境段(西寧南繞城高速公路)，終點(diǎn)與京藏高速倒淌河至共和段相接，總體呈東北向西南走向，路線全長65.207 km，其中沿舊路加寬改建八車道里程為13.47 km，整幅新建四車道里程為51.737 km。扎麻隆至倒淌河公路改擴(kuò)建工程于2016年4月開工建設(shè)，目前尚處于主線路基土建階段，全線施工便道均已修筑完成，各標(biāo)段所屬涵洞均已開始修建，橋梁樁基施工均已展開。

2 監(jiān)測點(diǎn)位與方法

2.1監(jiān)測點(diǎn)位

本工程評價(jià)范圍內(nèi)分布有35處聲監(jiān)測目標(biāo)，其中學(xué)校7處，養(yǎng)老院1處，其余27處。依據(jù)《扎麻隆至倒淌河段公路環(huán)境影響報(bào)告書》制定該項(xiàng)目的沿線聲環(huán)境保護(hù)目標(biāo)?？紤]到施工過程對敏感點(diǎn)及重點(diǎn)保護(hù)目標(biāo)的影響，在5個(gè)敏感點(diǎn)分別布設(shè)5處監(jiān)測點(diǎn)，具體見表1。

2.2 監(jiān)測方法

由于噪聲監(jiān)測點(diǎn)全部位于地形平坦地區(qū)，下墊面基本一致，且所有監(jiān)測工作是在同一天實(shí)施完成的，監(jiān)測當(dāng)天天氣狀況良好，因此各處所采用的監(jiān)測方法相同。噪聲監(jiān)測儀器選用的是AWA5680型多功能聲級計(jì)，測量精度為0.1 dB，測量范圍為30～130 dB。儀器已經(jīng)過計(jì)量部門檢定，測量前以及測量后都需要使用AWA6221B型聲級校準(zhǔn)器進(jìn)行校準(zhǔn)，且前后兩次校準(zhǔn)的偏差不得超過0.5 dB。測量方法參照《聲環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》(GB 3096—2008)。測量結(jié)果用連續(xù)等效A聲級表示。在規(guī)定時(shí)間內(nèi)監(jiān)測一天，每個(gè)測點(diǎn)測量一次噪聲值，每次監(jiān)測20 min連續(xù)等效聲級Ld(A)。因本項(xiàng)目前期施工階段無夜間施工，故只對白天噪聲進(jìn)行監(jiān)測及評價(jià)。

表1 敏感點(diǎn)情況

3 降噪措施的選擇及效果分析

3.1 降噪措施

(1)聲屏障。聲屏障一般是指由各種隔聲或吸聲材料制作而成，設(shè)置在噪聲源和接收點(diǎn)中間的裝配。其功能是阻斷噪聲的直接傳播，并吸收噪聲使其衰減。隨著科技的不斷進(jìn)步與隔聲、吸聲材料種類的日益增多，設(shè)置聲屏障降噪基本可以達(dá)到所有常規(guī)交通降噪的需求，且占地小、強(qiáng)度高、自重輕、可裝配式施工、易維護(hù)，因此聲屏障成為了國內(nèi)外控制道路交通噪聲普遍認(rèn)可的方法。

(2)隔聲窗。為了確保高速公路沿線兩側(cè)建筑物的室內(nèi)聲環(huán)境滿足相應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)，將朝向公路一側(cè)建筑物的窗戶加裝隔聲窗是一種常用的方法。目前常見的是通風(fēng)消聲隔聲組合窗，它是由具有良好隔聲性能的雙層玻璃窗和具有消聲功能的通風(fēng)(氣)通道組合而成，適用于分布零散的敏感點(diǎn)。設(shè)計(jì)良好的隔聲窗的隔聲量一般可以達(dá)到20～30 dB(A)，適用于規(guī)格統(tǒng)一的公共建筑物，或者噪聲污染情況十分嚴(yán)重、建筑構(gòu)造良好的建筑物。雖然隔聲窗降噪的降噪程度顯著、費(fèi)用適中、適應(yīng)性強(qiáng)，但只能降低室內(nèi)噪聲，且需與居民溝通后才能實(shí)施。

(3)綠化帶。綠化帶并不能像聲屏障或隔聲窗那樣有效地隔離噪聲傳播，但是由于植物枝葉不平、層次多、表面柔軟，能夠引起亂反射從而減弱噪聲，吸聲能力勝過粗糙的墻壁，可以有效地減少噪聲的反射。綠化帶的植被種類、種植寬度、樹冠高度、枝葉密度以及季節(jié)變化等是影響其降噪效果的主要因素。在噪聲源與建筑物之間設(shè)置的綠化帶一般選擇葉片生長周期較短、四季常綠或落葉期短的喬木和灌木，綠化帶長度最好能夠覆蓋噪聲敏感目標(biāo)沿道路方向的長度。喬木盡量選擇枝葉茂密的高樹，枝干下部要低，灌木盡量與喬木高矮搭配。根據(jù)經(jīng)驗(yàn)，靠近噪聲源植樹比靠近敏感目標(biāo)植樹降噪效果更好。由于植被占地面積較多，綠化帶降噪對一些擁擠或窄小的路段并不適用。

3.2 降噪效果分析

降噪效果試驗(yàn)將噪聲監(jiān)測點(diǎn)布設(shè)在各降噪措施中部，各布設(shè)3個(gè)測點(diǎn)，同時(shí)在與測點(diǎn)附近環(huán)境條件相似的無降噪措施位置上設(shè)置對照點(diǎn)，如圖2所示。監(jiān)測方法與敏感點(diǎn)噪聲監(jiān)測相同，得到各點(diǎn)的等效連續(xù)A聲級，見表2。

圖2 綠化帶降噪效果試驗(yàn)現(xiàn)場監(jiān)測

從表2可以看出，3種降噪措施都能在一定范圍內(nèi)有效降低噪聲。本研究中，3種降噪措施的降噪效果對比試驗(yàn)所選擇的監(jiān)測點(diǎn)與對照點(diǎn)相距較近，下墊面基本類似，監(jiān)測期間除了施工機(jī)械產(chǎn)生的噪聲和交通噪聲以外，沒有其他噪聲聲源干擾。高速公路的車流量較大，聲源條件相對較好，降噪措施的插入損失普遍較好。統(tǒng)計(jì)結(jié)果顯示：隔聲窗降噪效果最好，平均插入損失在24～30 dB；聲屏障次之，平均插入損失在8～14 dB；綠化帶最弱，平均插入損失在4～6 dB。

表2 降噪效果監(jiān)測結(jié)果 dB

3.3 降噪措施的選擇

反距離權(quán)重(Inverse Distance Weighted，IDW)插值屬于空間確定性插值，是基于研究區(qū)域相近相似原理，由已知點(diǎn)來創(chuàng)建表面。本文應(yīng)用ArcGIS軟件的反距離權(quán)重法程序，對敏感點(diǎn)實(shí)測噪聲數(shù)據(jù)(表3)進(jìn)行空間分析，得到道路全線無降噪措施背景噪聲數(shù)據(jù)，如圖3所示。

表3 敏感點(diǎn)實(shí)測噪聲值

圖3 無降噪措施背景噪聲緩沖

根據(jù)《聲環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》(GB 3096—2008)，2類區(qū)域晝間的限值為60 dB，4a類區(qū)域晝間的限值為70 dB。ArcGIS反距離權(quán)重插值處理的敏感點(diǎn)噪聲數(shù)據(jù)顯示，研究區(qū)噪聲均未超過4a類標(biāo)準(zhǔn)極限，4.91%的區(qū)域噪聲超過2類標(biāo)準(zhǔn)極限，主要位于路線起點(diǎn)到東峽鄉(xiāng)路段區(qū)域。

下脖項(xiàng)緊鄰G109，施工便道借用了原有鄉(xiāng)鎮(zhèn)道路，實(shí)測噪聲值能達(dá)到61.7 dB。盡管實(shí)測數(shù)據(jù)中沒有超出噪聲限值70 dB，但是有理由相信在某一時(shí)段，距離施工便道更近的點(diǎn)實(shí)際噪聲值有超出4a類區(qū)域晝間限值的可能。若有大型車輛經(jīng)過時(shí)，該瞬時(shí)敏感點(diǎn)的噪聲值可能會遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過70 dB，因此該路段需采取降噪措施。評價(jià)范圍內(nèi)共82戶，隔聲窗安裝戶數(shù)較多，需與村民溝通后實(shí)施，有一定難度；居民房布置緊密，有圍墻，對噪聲起到了一定的衰減作用，聲屏障可達(dá)到較佳降噪效果。村莊距離公路84 m，有空地，還可以配合種植綠化帶輔以降噪。

響河村與東峽鄉(xiāng)緊鄰G109，響河村距離工程新建隧道口約80 m，這2處實(shí)測噪聲值也較高，實(shí)際情況與下脖項(xiàng)相似，也可選擇聲屏障來達(dá)到最佳降噪效果。

湟源敬老院距離施工區(qū)域較遠(yuǎn)，且湟源南互通高邊坡靠縣一側(cè)土方工程基本完成，沒有大型機(jī)械施工，其主要噪聲為經(jīng)過施便道的運(yùn)輸車輛。由于敬老院還在建設(shè)中，其規(guī)格統(tǒng)一，安裝隔聲窗不僅可最大程度地降低噪聲，而且沒有溝通障礙，因此推薦采用隔聲窗措施。

蒙古道村路右緊鄰湟倒一級路，路左靠近隧道，由于施工便道并未借用蒙古道村原有路，因此距離敏感點(diǎn)較遠(yuǎn)(54 m)，且施工便道的設(shè)置與敏感點(diǎn)平行，運(yùn)輸車輛的影響較小。若在該段設(shè)置聲屏障，兩幅路基中間需要設(shè)置2處，投資較高，且村莊被夾在聲屏障中間，該處村民視野受阻；評價(jià)范圍內(nèi)共141戶，不推薦采用隔聲窗；該段噪聲值低，且村莊與公路之間有可利用的土地，因此推薦采用綠化帶來降低噪聲。

綜上所述，在各敏感點(diǎn)采用推薦的降噪措施后，可以得到道路全線背景噪聲緩沖情況，如圖4所示?？臻g分析結(jié)果顯示，采用推薦降噪措施后，研究區(qū)噪聲均未超過標(biāo)準(zhǔn)極限，降噪措施有效、合理。

圖4 設(shè)置推薦降噪措施后的背景噪聲緩沖

4 結(jié) 語

本文依托青海省扎麻隆至倒淌河高速公路改擴(kuò)建工程，對施工期間的臨街噪聲進(jìn)行了實(shí)地監(jiān)測與分析，取得的成果和結(jié)論如下。

(1)噪聲監(jiān)測結(jié)果表明，隔聲窗的降噪效果最好，聲屏障次之，綠化帶最差，選擇合理的降噪措施將給高速公路臨街路段的住戶提供一個(gè)良好的生產(chǎn)生活環(huán)境。

(2)每種降噪措施都具有其特定的優(yōu)缺點(diǎn)與適用范圍，在敏感點(diǎn)設(shè)置降噪措施時(shí)，應(yīng)根據(jù)其所在區(qū)域及周圍情況、與路線的關(guān)系等，對各降噪措施的降噪效果、可行性、投資、占地等進(jìn)行綜合比選論證，選擇最合適的一種措施或幾種組合措施。

(3)由于高速公路改擴(kuò)建施工噪聲無規(guī)律且運(yùn)營噪聲具有持續(xù)性，應(yīng)加強(qiáng)高速公路沿線對敏感點(diǎn)噪聲的跟蹤監(jiān)測，驗(yàn)證噪聲防護(hù)措施的有效性。在公路運(yùn)營遠(yuǎn)期對沿線聲環(huán)境影響范圍擴(kuò)大的情況下，根據(jù)監(jiān)測結(jié)果及時(shí)采取進(jìn)一步的噪聲防治補(bǔ)充措施，確保公路沿線敏感目標(biāo)聲環(huán)境達(dá)標(biāo)。