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铁路噪声治理措施中半封闭式声屏障的应用研究


所属分类:技术支撑    发布日期:2018-09-17    浏览: 次
  摘要:国内各大城市高层建筑越来越多,铁路穿越城区地段噪声问题越来越突出,本次以京张铁路中遇到的智学苑小区的噪声治理措施为切入点研究半封闭声屏障的应用情况。 
  关键词:铁路;高层建筑;声屏障;封闭式 
  中图分类号:TU97 文献标识码: A 文章编号: 
  一、引言 
  噪声对环境的污染已经成了一个世界性的问题。进行新世纪以来,随着我国经济建设的快速发展,铁路、公路的建设进入了一个新的发展高峰。与此同时,其带来的交通噪声危害也越来越明显,而铁路的高速化大大激化了交通噪声污染。经济要发展,土地要开发利用,居民的生活质量要提高,有效防治交通干线两侧的噪声污染不仅仅是一个重要的环境问题,也是一个倍受社会关注的热点问题。 
  国内各大城市高层建筑越来越多,铁路穿越城区地段噪声问题越来越突出,敏感建筑物距离铁路近,拆迁实施难度大、并且不利于城市发展和节约用地,因此对于铁路建设来说,对高层建筑较采用为合理的噪声治理措施显得极为重要,既可以达到节约设计成本,又能减少铁路建设与城市总体规划、用地规划、环保规划之间的矛盾,从而促进铁路环保事业的健康、有序发展。本次以京张铁路中遇到的智学苑小区的噪声治理措施为切入点研究。 
  二、国内外声屏障发展现状与趋势: 
  铁路噪声污染防治一般采用声源控制、声传播途径控制及受声点防护三种方式。声源控制主要有采用新型低噪音车型、设备、控制随机鸣笛、轨道减震降噪等措施;声传播途径控制有设置声屏障、种植绿化林带等措施;受声点防护有建筑物隔声防护及敏感点改变功能等措施。其中声源控制的各种要求在高速铁路领域很容易实现,受声点防护的实施有一定的局限性,尤其是在城市建成区不但投资数量巨大而且实施难度也很高,所以,目前国内外对穿过市区和居住区的高速铁路的两侧都普遍设置声屏障,实现了其它降噪手段所不能代替的效果。 
  目前的声屏障形式主要有直立式声屏障、折臂式或倾斜式声屏障、具有顶端降噪结构的声屏障、封闭式声屏障(分为半封闭式和全封闭式)等形式。我国已建成的铁路声屏障主要为直立式、折臂式;封闭式声屏障更多的是应用于公路与城市轨道交通领域,国内外成功的例子有很多,在日本、加拿大都已采用,在我国首次安装道路全封闭型声屏障是2003年,南京市惠民三期跨线桥上,到目前为止这类声屏障在我国已经得到普遍的应用,而且已经延伸到城市轨道交通领域,在北京地铁8号线、大兴线以及昌平线等项目的建设中都已得到应用。 
  封闭式声屏障能够成功的应用于公路与城市轨道交通领域首先是因为汽车与城轨的车厢尺寸小,所以其对声屏障设置高度的要求相对较低;其次是因为其运行速度低,其行驶时产生的气动力就小,所以采用全封闭声屏障不会对其行车安全产生影响;但是高速铁路则不同,首先车厢尺寸较大,采用架空接触网供电方式,其次其运行速度高,行驶时产生的气动力就大,同时声屏障设置方式需要满足现有梁型尺寸以及各种线界的要求,在这种情况下既要保证列车的安全运行又要保证声屏障结构的稳定性,而且封闭式声屏障,国内外在高速铁路这一领域应用的实例很少。 
  三、声屏障形式分析 
  1、敏感建筑受声情况分析 
  智学苑小区受影响范围内为5栋23层建筑,共计920户,敏感建筑距铁路外轨中心线30左右米,为路基形式。现场监测敏感建筑物现状噪声值昼间为50.5-64.6分贝,夜间48.2-56.5分贝。 
  根据已获得的声源源强的数据和各声源到预测点的声波传播条件资料,依据《声学 户外声传播的衰减 第2部分:一般计算方法》及44号文《铁路建设项目环境影响评价噪声振动源强取值和治理原则引导意见(修改稿)》所规定的方法及计算公式进行计算,计算出噪声从各声源传播到建筑物的声衰减量,由此计算出各声源单独作用在建筑物时产生的A声级。预测结果为昼间54.2-71.9分贝,夜间50.6-66.3分贝,根据所在区域的噪声标准值,超标量昼间1.9-3.8分贝,夜间3.7-9.1分贝,夜间超标严重。 
  2、声屏障各形式方案优缺点比较: 
 。1)直立式、折臂式 
  优点:便于施工,技术、材料较成熟 
  缺点:对于高层建筑基本无降噪效果 
 。2)具有顶端降噪结构的声屏障 
  优点:便于施工,技术、材料较成熟 
  缺点:对于高层建筑降噪效果不明显 
 。3)半封闭式 
  优点:降噪效果较好,可很大程度降低铁路噪声对高层建筑的影响,同时对于列车运行风压要求相对小一些,声屏障材料的要求相对宽松。 
  缺点:施工难度大,缺相关规范标准支撑,可借鉴经验少。 
 。4)全封闭 
  优点:降噪效果好 
  缺点:但是对于高速铁路而言,列车通过时风压太大,对声屏障材料的各项要求比较高,目前国内各生产厂家所生产材料的各项指标很难满足要求,对行车安全造成很大隐患。缺相关规范标准支撑。 
  根据《声屏障声学设计和测量规范》(HJ/T90—2004)中规定的计算方法,对于声源和声屏障假定为无限长时,计算各类声屏障降噪效果。直立式、折臂式等声屏障降噪效果达不到铁路边界噪声限制要求,故不能采用,初步选定采用封闭式声屏障,根据公路及城市轨道交通的监测数据,封闭式声屏障可降噪10分贝以上。由于铁路交通的特殊情况,下面对于半封闭式(结构全封闭、板材半封闭)声屏障与全封闭式声屏障进行细致的对比,以确定声屏障形式。 
  3、半封闭式声屏障与全封闭声屏障的对比分析 
  全封闭与半封闭的主要差异在声屏障单元板的覆盖面积上,半封闭通常只封闭一侧和顶部的部分或全部,而全封闭声屏障在左右和顶部都封闭,形成一个类似隧道的空间。 
  首先全封闭式声屏障的投资比较高,对于智学苑敏感建筑物中仅线路单侧有高层建筑,另一侧并无距离很近的建筑物,采用半封闭式声屏障可以达到降噪要求,并没有达到必须采用全封闭式声屏障的必要条件,本着节约的原则,避免不必要的浪费,在设计中应优先选择半封闭声屏障。 
  对比半封闭声屏障,全封闭式声屏障存在着许多问题及明显的缺点。下面大家详细从多方面对两种形式的声屏障做一个对比。 
 。1)声学结构型式的差异 
  半封闭声屏障的高度主要受接触网的限制,同时不同高度和顶部不同的封闭宽度对声屏障实际的降噪效果都会产生不同的影响,特别的是顶部的遮蔽范围,直接影响到降噪效果、结构的荷载,以及整体的经济指标。从这个角度来看,全封闭声屏障的外部降噪效果会比较好,但是内部噪声会增大。 
  由上图可以看出,半封闭声屏障封闭侧噪声基本被阻隔,噪声只能从开口侧溢出,形成的衍射区域也很难影响到封闭侧,因此对封闭侧的降噪效果明显,特别适用于对近距离的高层建筑的噪声防护。 
  但是由于开口侧噪声的溢出,如果开口侧近处有较高的障碍物阻挡,形成放射面,则噪声会在障碍物表面反射到封闭侧,对降噪效果有一定影响。 
  全封闭声屏障的噪声全部封闭在内部,只有很少量的透射声溢出,以及少量结构噪声辐射,因此可以预期全封闭声屏障的降噪效果会更好,并且对道路两侧的近距离防护都比较好,但会造成内部噪声加大,影响乘车舒适性。 
 。2)脉动力荷载 
  高速铁路与普通铁路最大的区别就在于列车快速通过引起的脉动风作用力很大,因此线路两边的设施都应该考虑列车脉动力的影响。 
  封闭结构一侧完全敞开,不受脉动力影响,当列车进入声屏障区域时,屏障内部空间气体可以顺利的被列车排开,列车脉动力和声屏障结构的相互影响比全封闭结构要小,基本可以不考虑隧道效应。而全封闭结构的声屏障由于隔声需要墙体密闭,因此全封闭结构的墙体相当于密封墙体,则需要考虑隧道结构和列车高速运动气动力之间的影响。 
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