高架路二度噪聲對周邊建筑影響模擬研究

常 樂，劉 硯，李 鈺

(成都理工大學(xué), 四川成都 610059)

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高架路二度噪聲對周邊建筑影響模擬研究

常 樂，劉 硯，李 鈺

(成都理工大學(xué), 四川成都 610059)

隨著時代的發(fā)展與進步，城市道路越來越擁擠。相繼而來高架路作為一種解決公眾快速交通的道路而被設(shè)計與建造。大部分高架橋是在原有道路或道路交匯點上加建，在解決交通擁堵問題時，其對周邊建筑也產(chǎn)生了一定的噪聲污染。文章以成都市二環(huán)高架路萬年場路段為研究對象，試圖通過Cadna/A軟件模擬的方式分析噪聲類型，研究高架路的二度噪聲污染特性及其對周邊建筑的環(huán)境影響。

高架路； 噪聲； 環(huán)境

高架橋是路的豎向擴展和延伸，是城市交通形式的擴張。由于高架路落后于城市規(guī)劃而建設(shè)，這些高架橋大部分在原有道路或道路交匯點上加建，它對周邊建筑產(chǎn)生很大的噪聲污染，應(yīng)當(dāng)予以一定的關(guān)注與研究。這種噪聲污染類型不同于普通地面道路的噪聲污染。在研究方法上，Cadna/A軟件是德國所研發(fā)的一款道路噪聲預(yù)測軟件，其噪聲計算方法和我國聲傳播衰減的計算方法原則上是一致的，是我國現(xiàn)采用交通環(huán)境評估軟件之一。本文通過Cadna/A軟件模擬的方式研究其噪聲類型。經(jīng)過現(xiàn)場考察分析噪聲污染狀況及其社會影響，筆者選擇以成都市二環(huán)高架路萬年場路段為研究對象，研究其高架路修建帶來的“二度噪聲”污染特性和其對周邊建筑的影響。

1 高架路二度噪聲的產(chǎn)生與概念

高架路是為提升行車速度、避免人流與車流動線的交叉而建筑而在原有道路之上垂直構(gòu)架新的二層道路[1]。高架路的建成使得原有街道空間改變，高架橋與原水平道路之間出現(xiàn)空間——城市負空間。這個空間割裂了城市街道完整性、減弱了沿街商業(yè)氛圍、造成視線遮擋及產(chǎn)生廢氣污染和噪聲污染[2]。從聲學(xué)的視角來看，高架路新形成“負空間”，是橋上空間與和橋下空間的交集。由于空間上部限定、車速增快及大氣污染程度較高等原因，在高架與道路之間形成一個以高架路自身界面為基準的新噪聲場，導(dǎo)致周邊建筑環(huán)境受到高架路橋下空間和橋上空間形成噪聲場的混合干擾與影響。這種由高架路的建成及使用而引起，通過兩個噪聲場對周邊建筑造成混合干擾的噪聲可稱之為高架路“二度噪聲”。

2 高架路二度噪聲的特性

成都市二環(huán)底層道路紅線寬為60 m，雙向8車道，底層限速60 km/h,高架限速80 km/h。根據(jù)GB 3096-2008《聲環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準》，4車道一級公路能適應(yīng)將各種汽車折合成小客車的年平均日交通量15 000～30 000輛。在軟件模擬時，建立200 m長的道路模型，底層道路類型為普通道路，車流量50 000 輛/天，限速60 km/h；高架路道路類型也為普通道路，車流量50 000 輛/天，限速80 km/h。分別模擬高架建成前后不同噪聲場對距離高架10 m、30 m及50 m外的兩棟樓的影響。這兩棟樓分別為高24 m的6層多層和高100 m的25層高層。在評價時，以《聲環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準》中對城市主要道路噪聲規(guī)定的第4類標(biāo)準為評價準則執(zhí)行，即晝間噪聲不得大于70 dB(A)，夜間噪聲不得大于55 dB(A)標(biāo)準進行評價[3]。

2.1 高架路建成前后噪聲場特性分析

模擬表明，當(dāng)建筑物為不大于24 m的多層時：

(1)未建成高架時道路所形成的噪聲場為：以地面道路為基點，在水平方向沿基點X軸正負各擴展10 m，豎直方向向Y軸正向擴展20 m的空間范圍內(nèi)產(chǎn)生7 dB的衰減區(qū)。如果理想的將道路噪聲源視為線性聲源，則出現(xiàn)以線性聲源截面為原點、Y軸方向正向拓展20 m、X軸方向正、負向各拓展10 m的橢球形的噪聲聲場(表1)。成都市二環(huán)路周邊建筑與二環(huán)距離大都于10～30 m之間，很少有超過50 m距離的建筑。模擬結(jié)果顯示，隨著建筑與道路之間距離的加大，由道路形成的噪聲場逐漸趨于完整，當(dāng)?shù)竭_50 m時其形態(tài)清晰可見。

(2)通過對高架建成后的情況進行模擬，發(fā)現(xiàn)其聲場基點上移至高架路截面處，從30 m處的模擬數(shù)據(jù)可以看出：整個聲場基點在豎直方向抬高了10 m。這個數(shù)值和高架橋高度吻合，表明新聲場的形成是以高架路路面聲源點為基準，并在高架抬高10 m的范圍內(nèi)噪聲衰減緩慢，由基點到路面衰減1 dB(表1)。此時橋下路面噪聲場受到道路與建筑物之間的距離影響最大。隨著距離的增大，路面聲場受到鄰近建筑物的噪聲反射干擾越少，噪聲場沿基點-X軸10 m區(qū)間的噪聲衰減速率越快。建筑與高架距離為10 m時聲場沿基點X軸衰減1 dB；距離為30 m時聲場從基點-X軸衰減5 dB；距離為50 m時聲場沿基點-X軸衰減8～9 dB。

(3)整體上來看，高架建成后的噪聲場與高架未建成時地面道路噪聲場噪聲衰減方式類似：隨著距離的增大，每10m區(qū)間內(nèi)噪聲衰減速率增大。高架建成后其噪聲場以高架高度為原點，Y軸負向10 m、正向20 m；X軸方向正向、負向各10 m的范圍內(nèi)形成特殊噪聲場。這個聲場噪聲污染最嚴重的是以地面道路為基準，沿路寬20 m高20 m的空間，其中橋下10 m的范圍內(nèi)噪聲衰減最小，產(chǎn)生的污染最大。

表1 高架建成前后道路噪聲場對比

注：圖中聲線表示等效聲壓級線，其標(biāo)注的數(shù)字為該敏感點等效聲壓級，每個敏感點在水平軸X軸和垂直Y軸的間距都為10 m。

2.2 高架路建成前后高層建筑物噪聲模擬評估分析

模擬結(jié)果表明，當(dāng)高架鄰近建筑為高層建筑時，高架路“二度噪聲場”和鄰近建筑為多層時聲場類似。但高架路二度噪聲對高層的影響更顯著，這是由于高架路噪聲場基點的抬高，使整個聲場影響范圍發(fā)生了豎向的變化。通過對距離道路10 m、30 m及50 m的建筑物噪聲模擬評估，結(jié)果顯示如表2。

表2 高架建成前后建筑物噪聲評估

注：對高架鄰近建筑為高層建筑的噪聲評估時，其建筑高度為100 m，層高為4 m，樓板1.5 m處，距離外墻1 m處。圖上每個圓圈之間的Y軸距離為4 m。圓圈中數(shù)據(jù)為該敏感點等效聲壓級。

(1)建筑物距離道路10 m時：高架建成前，道路噪聲場對建筑的影響高度為40 m，其中距地面12 m范圍內(nèi)為主要噪聲污染區(qū)，底層噪聲可達到82 dB(A)，嚴重影響正?；顒?；高架建成后，高架路二度噪聲對鄰近建筑影響高度為60 m，豎向影響范圍整體抬高20 m，其中距地面30 m的范圍是噪聲污染的嚴重區(qū)域，其范圍噪聲平均為83 dB(A)。

(2)對比道路與建筑的距離和道路噪聲場的耦合性關(guān)系發(fā)現(xiàn)：在高架路建成前，道路噪聲場對建筑物的豎向影響隨著距離的增大而減小，且其對建筑物的豎向影響范圍隨著距離的增大而升高。當(dāng)距離達到50 m時，其噪聲場影響范圍向上抬高5 m；高架建成后，當(dāng)建筑與高架距離為30 m時，高架路二度噪聲對建筑的影響最大，其道路噪聲場對鄰近建筑影響高度為100 m，豎向影響范圍整體抬高20 m，其中距地面60 m的范圍是噪聲污染的嚴重區(qū)域，其距地面5 m～20 m的范圍噪聲可達到84 dB(A)。

(3)對比高架建成后二度噪聲與建筑和道路距離的關(guān)系發(fā)現(xiàn)：高架路二度噪聲對鄰近建筑的影響與混合聲場和與道路的距離這兩個因子有關(guān)(圖1)。當(dāng)距離小于30 m時，聲場因子為主要影響因子，高架路建成后隨著距離的增大，高架路二度噪聲對建筑的豎向影響范圍先增高后減??；在當(dāng)距離為30 m時，高架路二度噪聲聲場對建筑的影響范圍達到最大；當(dāng)距離大于30 m時，道路與建筑的距離為主要影響因子，此時高架二度噪聲對建筑的豎直影響范圍下降，噪聲重污染區(qū)域開始逐漸抬高(表3)。

表3 高架路二度噪聲對不同距離鄰近建筑的豎向影響范圍

圖1 距離與高架路二度噪聲最高影響范圍折線圖

3 小結(jié)

(1)高架路二度噪聲聲場可以看作是以高架路為基準點向下拓展10 m，向上拓展20 m，垂直于高架路各拓展10 m的橢球狀聲場。其聲場整體可以分為兩個聲場的整合來研究：首先為高架橋與地面道路之間的聲場，這部分聲場是產(chǎn)生噪聲污染最嚴重的區(qū)域；再者為高架上空的噪聲場，這部分聲場和只有地面道路時的聲場類似。

(2)高架路二度噪聲對鄰近高層建筑比多層建筑噪聲污染程度要大，實際建筑與高架的距離常在20～40 m，噪聲主要對高層的臨街面造成影響。

(3)高架路二度噪聲對周邊建筑物的影響受道路與建筑的距離和噪聲場兩個大的因子影響，當(dāng)建筑與高架的距離達到30 m時噪聲對建筑物的影響范圍最大，其噪聲污染范圍可至整個高層建筑的表面，當(dāng)距離超過30 m時，噪聲污染面減少，豎直重點污染區(qū)域開始逐漸沿建筑立面抬升。

[1] 維基百科 https://zh.wikipedia.org/wiki/架空道路[OL].

[2] 楊蕊源.高架橋下空間的優(yōu)化模式探索——基于對成都市二環(huán)路街道空間的調(diào)研分析[J].城市建設(shè)理論研,2014(14).

[3] GB 3096-2008 聲環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準[S].

[4] 蓋磊,王亞平.快速高架復(fù)合道路近場交通噪聲垂向分布[J].環(huán)境工程學(xué)報,2014,8(4)：1687-1691.

[5] 劉釗.城市快速路高架橋建設(shè)噪聲影響分析[J].低碳世界,2015(9).

[6] 王兆光.郝秀明高架橋的噪聲污染防治對策[J].建材發(fā)展導(dǎo)向,2014(3).

[7] 馮繼勤,賈佳.淺談公路環(huán)評項目中的噪聲污染防治措施[J].新材料新裝飾,2014(10).

常樂(1994～)，男，本科，研究方向為建筑設(shè)計及其理論。

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[定稿日期]2016-05-28