宋曉波, 李曉東, 王巧燕, 王亞晨

(1.上海浦東工程建設(shè)管理有限公司，上海 201210；2.中海環(huán)境科技(上海)股份有限公司，上海 200135)

0 引 言

近年來(lái)，隨著城市的不斷發(fā)展，交通需求不斷增長(zhǎng)。在城市用地日益緊張、建筑密集度不斷提升的背景下，“高架快速路+地面輔路”形式的復(fù)合道路越來(lái)越多。城市快速路在給人們的交通出行提供便利的同時(shí)，也帶來(lái)了嚴(yán)重的噪聲污染，“高架快速路+地面輔路”的復(fù)合道路結(jié)構(gòu)更是給噪聲治理工作帶來(lái)了新的挑戰(zhàn)。本文以上海市濟(jì)陽(yáng)路快速路改建工程為例，分析總結(jié)該項(xiàng)目在噪聲治理方面的創(chuàng)新實(shí)踐，為類(lèi)似城市快速路建設(shè)項(xiàng)目的噪聲治理提供參考。

1 項(xiàng)目概況

濟(jì)陽(yáng)路是上海市骨干道路網(wǎng)“一橫三環(huán)+十字九射”快速路系統(tǒng)的重要組成部分，也是“申”字形高架的組成部分，與南北高架和延安路高架共同構(gòu)成了上海市中心城區(qū)“十字”交通骨架。

濟(jì)陽(yáng)路于2003年與上海盧浦大橋同期建成，交通十分繁忙，改建前存在規(guī)模偏小、沿線(xiàn)出入口間距較小、局部路段主輔混流和全線(xiàn)輔道不貫通等諸多問(wèn)題，已不能適應(yīng)區(qū)域經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展的需求，急需改建。

濟(jì)陽(yáng)路快速路改建工程北起盧浦大橋引橋，南至浦東閔行區(qū)界，線(xiàn)路沿濟(jì)陽(yáng)路原走向，設(shè)計(jì)中心線(xiàn)以濟(jì)陽(yáng)路原設(shè)計(jì)中心線(xiàn)定位，全長(zhǎng)約7.1 km。項(xiàng)目主要建設(shè)內(nèi)容包括：新建或改建雙向6車(chē)道高架主線(xiàn)快速路及上下匝道；改建標(biāo)準(zhǔn)段6車(chē)道濟(jì)陽(yáng)路地面輔路。項(xiàng)目改建完成之后，濟(jì)陽(yáng)路將形成“高架快速路+地面輔路”的復(fù)合道路結(jié)構(gòu)，其中：主線(xiàn)高架設(shè)計(jì)車(chē)速為60 km/h；地面輔路設(shè)計(jì)車(chē)速為40～60 km/h。圖1為濟(jì)陽(yáng)路快速路改建工程典型斷面。

圖1 濟(jì)陽(yáng)路快速路改建工程典型斷面

2 敏感點(diǎn)噪聲影響分析

濟(jì)陽(yáng)路東側(cè)和東南側(cè)為城市建成區(qū)，分布有大片毗連的住宅、學(xué)校等敏感點(diǎn);濟(jì)陽(yáng)路西側(cè)待開(kāi)發(fā)區(qū)域較多，分布有少量住宅和學(xué)校等敏感建筑，以及商務(wù)區(qū)建筑群等。根據(jù)調(diào)研情況，沿線(xiàn)45%的敏感點(diǎn)距離濟(jì)陽(yáng)路邊界線(xiàn)不足30 m，受濟(jì)陽(yáng)路交通噪聲的影響較大。

濟(jì)陽(yáng)路交通較為繁忙，沿線(xiàn)敏感點(diǎn)的聲環(huán)境質(zhì)量不佳。根據(jù)監(jiān)測(cè)，除了個(gè)別較遠(yuǎn)的敏感點(diǎn)，大部分敏感點(diǎn)都存在不同程度的噪聲超標(biāo)現(xiàn)象，其中：4a 類(lèi)聲功能區(qū)敏感點(diǎn)噪聲晝間最大超標(biāo)3.6 dB(A)，夜間最大超標(biāo)13.8 dB(A)；2類(lèi)聲功能區(qū)敏感點(diǎn)噪聲晝間最大超標(biāo)8.8 dB(A)，夜間最大超標(biāo)15.7 dB(A)。項(xiàng)目沿線(xiàn)居民長(zhǎng)期受濟(jì)陽(yáng)路交通噪聲的影響，對(duì)該項(xiàng)目的噪聲治理工作十分關(guān)注，希望通過(guò)改建解決濟(jì)陽(yáng)路交通噪聲擾民的問(wèn)題。

據(jù)預(yù)測(cè)，濟(jì)陽(yáng)路改建完成之后，隨著車(chē)道數(shù)的增加和車(chē)流量的增大，大部分敏感點(diǎn)的噪聲值將在原來(lái)的基礎(chǔ)上進(jìn)一步增大，在不采取措施的情況下，營(yíng)運(yùn)遠(yuǎn)期，沿線(xiàn)24處敏感點(diǎn)中有22處存在噪聲超標(biāo)現(xiàn)象，其中：晝間最大超標(biāo)約9.9 dB(A)，較現(xiàn)狀最大增加約10.7 dB(A)；夜間最大超標(biāo)約13.4 dB(A)，較現(xiàn)狀最大增加約7.8 dB(A)。

由主線(xiàn)高架、地面輔路和匝道對(duì)敏感點(diǎn)的噪聲貢獻(xiàn)值計(jì)算結(jié)果可知：

1)主線(xiàn)高架車(chē)流量較大，車(chē)速較高，對(duì)沿線(xiàn)敏感點(diǎn)，尤其是對(duì)高于高橋面的高層建筑的噪聲影響較大；

2)地面輔路上的大車(chē)占比較高，噪聲值較大，同時(shí)因地面輔路位于高架下方，車(chē)輛產(chǎn)生的噪聲易在地面道路與高架底部形成的半封閉空間內(nèi)反射形成混響聲場(chǎng)，使噪聲值進(jìn)一步增大，因此地面輔路對(duì)低樓層的噪聲影響較大；

3)匝道的車(chē)流量較小，其噪聲主要對(duì)距離匝道較近的敏感點(diǎn)有影響。

3 噪聲治理對(duì)策

由于項(xiàng)目沿線(xiàn)的噪聲值已超標(biāo)，且改建存在使噪聲進(jìn)一步增大的問(wèn)題，根據(jù)現(xiàn)有的技術(shù)和經(jīng)濟(jì)條件，確定該項(xiàng)目的噪聲治理目標(biāo)為：通過(guò)采取噪聲治理工程技術(shù)措施，明顯改善項(xiàng)目沿線(xiàn)敏感點(diǎn)的聲環(huán)境質(zhì)量，尤其是改善夜間的聲環(huán)境質(zhì)量。

由敏感點(diǎn)噪聲影響分析結(jié)果可知，若要解決敏感點(diǎn)的噪聲問(wèn)題，需同時(shí)對(duì)主線(xiàn)高架、地面道路和匝道采取降噪措施。

對(duì)于主線(xiàn)高架和匝道，根據(jù)現(xiàn)有的經(jīng)濟(jì)和技術(shù)條件，安裝聲屏障是公認(rèn)的性?xún)r(jià)比較高的降噪措施，可有效降低高架和匝道噪聲對(duì)敏感點(diǎn)的影響；對(duì)于地面道路，受橫向道路和地下管線(xiàn)等條件的制約，不具備聲屏障實(shí)施條件，因此地面道路的噪聲治理措施有限。為盡可能地降低交通噪聲的影響，采取綜合降噪措施，具體如下：

1)對(duì)高架和匝道采取聲屏障措施，并根據(jù)敏感點(diǎn)噪聲影響的特點(diǎn)對(duì)聲屏障進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)。

2)設(shè)置低噪聲路面。針對(duì)地面道路上大車(chē)較多的情況，采用強(qiáng)度較好的SMA瀝青低噪聲路面，這種路面相比普通瀝青路面具有1～3 dB的降噪效果；高架主線(xiàn)上以小型車(chē)為主，僅有少量大客車(chē)，采用降噪性能更優(yōu)的OGFC瀝青路面，這種路面相比SMA瀝青低噪聲路面能多降噪1～3 dB[1-2]。

3)高架橋采用低噪聲伸縮縫，減小橋梁伸縮縫帶來(lái)的車(chē)輛撞擊聲，可降低車(chē)輛通過(guò)產(chǎn)生的噪聲2～3 dB[3]。

4)在主線(xiàn)高架涉及敏感目標(biāo)的路段的橋梁底部噴涂吸聲材料，減小橋下空間因橋梁反射而引起的混響，可降低噪聲約2 dB[4]。

5)對(duì)于采取聲屏障措施之后，受地面道路的影響噪聲仍超標(biāo)的敏感點(diǎn)，采取地面生態(tài)墻措施。

4 聲屏障優(yōu)化設(shè)計(jì)

4.1 聲屏障聲學(xué)設(shè)計(jì)

聲屏障可根據(jù)型式的不同分為直立型聲屏障和封閉式聲屏障，其中封閉式聲屏障又可分為全幅路面封閉聲屏障(以下簡(jiǎn)稱(chēng)“全封閉聲屏障”)和半幅路面封閉聲屏障(以下簡(jiǎn)稱(chēng)“半封閉聲屏障”)。全封閉聲屏障和半封閉聲屏障示意圖分別見(jiàn)圖2和圖3。

圖2 全封閉聲屏障示意圖

圖3 半封閉聲屏障示意圖

全封閉聲屏障對(duì)整個(gè)高架路面作封閉處理，可大幅減少高架的噪聲影響，降噪效果較好，是目前作為封閉式聲屏障推廣應(yīng)用的基本型式，其工程造價(jià)較高；半封閉聲屏障對(duì)靠近敏感點(diǎn)的半幅路面進(jìn)行封閉處理，可有效阻斷近側(cè)道路的噪聲，在一定條件下能達(dá)到良好的降噪效果，其工程造價(jià)相比全封閉聲屏障大幅下降，目前在國(guó)內(nèi)沒(méi)有應(yīng)用；直立式聲屏障一般設(shè)于高架橋路側(cè)和路中，聲學(xué)效果不及封閉式聲屏障，但其造價(jià)較低。為在科學(xué)降噪的同時(shí)降低工程造價(jià)，對(duì)3種型式聲屏障在典型樓層的降噪效果進(jìn)行對(duì)比，科學(xué)確定設(shè)計(jì)方案。

3種型式聲屏障在典型樓層的降噪量預(yù)測(cè)結(jié)果見(jiàn)圖4。由圖4可知：直立式聲屏障對(duì)3層和6層有良好的降噪效果，對(duì)10層的降噪效果較差；半封閉聲屏障相比直立式聲屏障，降噪量可提高4～8 dB(A)；全封閉聲屏障的降噪效果可在半封閉聲屏障的基礎(chǔ)上提高2～4 dB(A)。通過(guò)對(duì)不同樓層的降噪量進(jìn)行對(duì)比可知：直立式聲屏障和半封閉聲屏障對(duì)6層的降噪效果最好，10層因受對(duì)向車(chē)道的噪聲影響，其降噪效果下降，而全封閉聲屏障在10層依然有15 dB(A)以上的降噪效果。

圖4 3種型式聲屏障在典型樓層的降噪量預(yù)測(cè)結(jié)果

由于敏感點(diǎn)會(huì)受地面道路交通噪聲的影響，綜合考慮地面道路的噪聲影響之后，高架聲屏障對(duì)敏感點(diǎn)的實(shí)際綜合降噪量會(huì)有所下降。對(duì)于低樓層，主要聲源為地面道路上的交通噪聲，高架聲屏障對(duì)低樓層的降噪效果有限，可選用造價(jià)較低的直立式聲屏障；對(duì)于6層左右的樓層，高架噪聲的貢獻(xiàn)值比地面略大，封閉式聲屏障對(duì)該高度的降噪效果優(yōu)于直立式聲屏障，而半封閉聲屏障與全封閉聲屏障對(duì)該高度的降噪效果較為接近，因此可選用半封閉聲屏障；對(duì)于高層建筑，高架噪聲的貢獻(xiàn)值進(jìn)一步增大，同時(shí)受到對(duì)向車(chē)道噪聲的影響，只有采用全封閉聲屏障才能有效阻擋對(duì)向車(chē)道噪聲對(duì)敏感點(diǎn)的影響，因此選用全封閉聲屏障更為合理。由此，確定該項(xiàng)目聲屏障的總體設(shè)置方案如下：

1)當(dāng)敏感建筑為低于6層的低層建筑時(shí)，在對(duì)應(yīng)的主線(xiàn)高架和匝道上設(shè)置直立式聲屏障；

2)當(dāng)敏感建筑為以6層為主的多層建筑時(shí)，在主線(xiàn)高架一側(cè)設(shè)置半幅全封閉聲屏障，并在匝道上設(shè)置全封閉屏障；

3)當(dāng)敏感建筑為高于6層的高層建筑時(shí)，在主線(xiàn)高架和匝道上設(shè)置全封閉屏障；

4)對(duì)于采取聲屏障措施之后，受地面道路的噪聲影響仍超標(biāo)的敏感點(diǎn)，有條件的路段采取地面生態(tài)墻措施。

4.2 封閉式聲屏障建筑景觀(guān)設(shè)計(jì)

該項(xiàng)目涉及全封閉聲屏障、半封閉聲屏障和直立式聲屏障建設(shè)，其中直立式聲屏障已在高架上得到廣泛應(yīng)用，建筑景觀(guān)設(shè)計(jì)基本成熟。相對(duì)而言，封閉式聲屏障雖然已在全國(guó)推廣使用，但其總體應(yīng)用還不夠廣泛，在景觀(guān)設(shè)計(jì)方面還存在著明顯的不足，主要表現(xiàn)在以下2個(gè)方面：

1)建筑景觀(guān)設(shè)計(jì)不足或缺失，構(gòu)筑物造型還處在滿(mǎn)足基本功能階段，在美觀(guān)性、藝術(shù)性和與城市景觀(guān)的融合等方面還存在不足；

2)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)主要考慮結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)本身和方便施工，缺少景觀(guān)方面的設(shè)計(jì)優(yōu)化，造成構(gòu)筑物給人的直觀(guān)感受是體量沉重、用材密集和結(jié)構(gòu)件尺寸過(guò)大等。

建設(shè)高架道路會(huì)造成城市空間割裂，景觀(guān)碎片化，給沿線(xiàn)居民帶來(lái)空間上的壓迫感，而在高架上安裝封閉式聲屏障會(huì)進(jìn)一步增大高架橋的空間尺寸，若沒(méi)有良好的景觀(guān)設(shè)計(jì)，很容易給人的視覺(jué)和心理帶來(lái)更強(qiáng)的沖擊。同時(shí)，封閉式聲屏障對(duì)路域上部空間的遮蓋度較高，易給駕乘人員帶來(lái)強(qiáng)烈的感官?zèng)_擊[5]。

為改善道路沿線(xiàn)的城市環(huán)境，形成良好的城市景觀(guān)，該項(xiàng)目在設(shè)計(jì)封閉式聲屏障時(shí)，在滿(mǎn)足交通、隔聲、排煙和防火等功能要求的前提下，結(jié)合周邊環(huán)境和地段的功能定位，對(duì)聲屏障的建筑外形進(jìn)行優(yōu)化，構(gòu)思出優(yōu)美的建筑外形，創(chuàng)造出嶄新的交通建筑景觀(guān)。

1)創(chuàng)新性地將聲屏障外圍護(hù)結(jié)構(gòu)分為內(nèi)、外2層，其中：內(nèi)層為聲學(xué)降噪層；外層為裝飾層。

(1)內(nèi)層由直立式金屬吸聲屏和頂部為弧形的透明PC板組成，其中：金屬吸聲屏能有效吸收聲能，降低封閉空間內(nèi)的混響聲能；頂部透明的PC板能有效降低封閉空間帶來(lái)的壓抑感，極大地提升聲屏障內(nèi)部的空間維度，提升駕乘人員視線(xiàn)的通透性。頂部PC板與直立式吸聲屏通過(guò)柔和的弧形條線(xiàn)相連，避免轉(zhuǎn)角處的呆板有生硬和突兀感。

(2)外層設(shè)計(jì)為幕墻形式的金屬方通外裝飾層，對(duì)高架橋梁底部混凝土與聲屏障連接處的過(guò)渡界面進(jìn)行遮擋，使高架橋與聲屏障渾然一體，形成統(tǒng)一、美觀(guān)的整體建筑外觀(guān)。此外,在聲屏障頂部設(shè)置橢圓形圖案，形成光線(xiàn)明暗對(duì)比，增加聲屏障整體的韻律感和動(dòng)態(tài)感。外層裝飾層的創(chuàng)新設(shè)計(jì)使得高架橋整體建筑外觀(guān)與前灘商務(wù)區(qū)的建筑外裝飾風(fēng)格較為協(xié)調(diào)，形成了一道新的景觀(guān)。

2)在立面造型上，全封閉聲屏障采用對(duì)稱(chēng)整榀門(mén)式頂部弧形鋼架，相臨2榀鋼架的間距由傳統(tǒng)的2.0～2.5 m擴(kuò)大為4.0 m，在主鋼架鋼梁處設(shè)置整排橢圓形造型孔，營(yíng)造出輕盈、通透的視覺(jué)感受。中柱采用圓鋼管構(gòu)造成V字形斜撐造型，與屏體的弧形、橢圓孔等設(shè)計(jì)元素相互呼應(yīng)，打破大體量鋼架單調(diào)的縱橫排列模式，避免單調(diào)連續(xù)引起視覺(jué)疲勞，產(chǎn)生明快的動(dòng)態(tài)韻律感。圖5為全封閉聲屏障景觀(guān)效果圖。

a)外部視圖

3)半封閉聲屏障創(chuàng)造性地采用不對(duì)稱(chēng)半榀鋼架的建筑造型，屏體面向敏感點(diǎn)一側(cè)封閉，另一側(cè)完全開(kāi)放，中柱采用圓鋼管形式的連續(xù)V字形斜撐造型，與另一側(cè)排列整齊的豎向屏體形成對(duì)比，給人開(kāi)放、靈動(dòng)的駕乘視覺(jué)體驗(yàn)。半封閉聲屏障的造型充分考慮與全封閉聲屏障的銜接，從道路內(nèi)部觀(guān)察，二者間的過(guò)渡較為流暢。圖6為半封閉聲屏障景觀(guān)效果圖。

a)外部視圖

通過(guò)聲屏障的建筑景觀(guān)設(shè)計(jì)，使?jié)?yáng)路高架橋與前灘商務(wù)區(qū)的現(xiàn)代化建筑群相互呼應(yīng)，實(shí)現(xiàn)了功能性與美觀(guān)性的統(tǒng)一。

5 結(jié) 語(yǔ)

當(dāng)前的城市快速路通常設(shè)計(jì)為“主線(xiàn)高架快速路+地面輔道”形式的復(fù)合道路，立體化的道路結(jié)構(gòu)給交通噪聲治理帶來(lái)了新的挑戰(zhàn)。本文以濟(jì)陽(yáng)路快速路改建工程為例，對(duì)其噪聲治理進(jìn)行了以下創(chuàng)新實(shí)踐：

1)通過(guò)從高架、地面道路和匝道等多個(gè)角度對(duì)沿線(xiàn)敏感目標(biāo)進(jìn)行綜合分析，提出了綜合性治理對(duì)策，除了采用傳統(tǒng)的低噪聲路面和聲屏障以外，結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)情況創(chuàng)新性地提出了設(shè)置地面生態(tài)墻，由此降低地面交通噪聲對(duì)敏感點(diǎn)的影響；

2)根據(jù)敏感點(diǎn)的特點(diǎn)，結(jié)合聲學(xué)計(jì)算結(jié)果，提出了不同型式的聲屏障結(jié)構(gòu)，首次采用半封閉聲屏障，在滿(mǎn)足降噪要求的同時(shí)，大幅降低了工程造價(jià)；

3)從外形構(gòu)造和內(nèi)部結(jié)構(gòu)2個(gè)方面對(duì)封閉式聲屏障的建筑景觀(guān)進(jìn)行了優(yōu)化設(shè)計(jì)，使其與高架結(jié)構(gòu)融為一體，封閉空間內(nèi)部具有開(kāi)闊、輕盈、通透的特點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)了功能性與美觀(guān)性的統(tǒng)一。