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新型环保隔音墙设计及其应用研究

作者：建筑中国建筑金属结构信息网网    
时间：2009-12-22 20:26:15 [收藏]

    摘 要：本文介绍了经交科院研发的新型环保隔音隔离墙的特点及应用范围。详细阐述了隔音机理、结构形式、以及在湖南邵怀高速公路的应用情况。通过研究、分析和应用，这种既有隔音功能又有绿化作用的新型隔音隔离墙，具有技术先进性和独创性，有较大的推广应用前景。
    　　关键词：艺术隔音隔离墙； 生态声屏障； 环保型隔音墙； 混合型隔音隔离墙； 复式隔音隔离墙
    　　
    　　随着经济的发展，公路基础设施建设将迅猛发展，在交通发展的同时，对环境的影响也更加明显。因此，坚持可持续发展的战略，已经受到了广泛的关注。
    　　近年来，随着我省高速公路建设事业的发展，隔离设施的应用及种类也得到了长足的发展，隔离设施在交通安全及环保方面也日益显示出了其重要作用。根据道路噪声研究成果，影响道路噪声的有速度、交通流量等十几个主要因素。其中噪声与速度成线形关系，速度每提高10km/h，噪声就增加1~1.5分贝。高速公路车速高，流量大，其沿线两侧的噪音可达70~80分贝，防止噪声污染是高速公路环境保护领域急需解决的问题。
    　　当前国内采用砼板墙、砖砌体墙铝合金以及彩钢复合棉板等作为隔音的防噪设施来改善公路两旁的噪声环境。从使用效果来看，虽可以起到隔音防噪的效果，但不具备净化空气、滤除灰尘、美化景观等功能。在城市高架桥上，已使用各种不同材质的彩钢复合棉板作为声屏障使用，防噪效果不错，但造价高，没有生态及绿化功能，难以与周围环境协调。因此，隔音隔离的设计需要从其材料、结构到形式进行充分的研究，达到隔音降噪与生态环境的协调与统一。

    国内对声屏障的研究始于20世纪80年代，在噪声控制原理、噪声预测数学模型以及声屏障轻质、多孔材料砌筑体声屏障等方面取得了许多成果。但对生态型声屏障内容的研究基本上处于空白。在日益重视环境保护的今天，既能隔音隔离，又能与周围大自然相融的生态型隔音墙，符合公路建设“绿色环保”的发展方向，可与公路沿线环境有机融合。
    　　隔音隔离墙是根据交通安全及环境保护等不同要求在不同的路段设置。为隔音降噪以及景观需要或重点禁入地段而设置。湖南省交通科学研究院对此进行了设计与研究，主要型式有以下几种；艺术隔音隔离墙、生态声屏障、混合型隔音隔离墙、复式隔音隔离墙。
    　　
    　　1艺术隔音隔离墙
    　　
    　　在噪声敏感点距路面较远（一般在100m左右）处或者有降噪要求而对降噪要求不高时采用艺术隔音墙。艺术隔音墙一般采用钢模预制钢筋混凝土，由板，立柱，基础及花池等组成。高2.5m，主柱间距3m，采用吊装施工。板的规格为300×250×8cm。立柱规格为330×15×15，此类设计方案在预制混凝板时，在靠公路一面设置优美的图案和植物种植池，在种植池内种植植物，植物与图案相互搭配，交互辉映，此类方案层次丰富，立体感强，视觉效果好。多采用流畅的自由曲线，有的配以大小不一的小圆点，使流畅的曲线产生动的韵律。波线的起伏自然流畅，变化丰富，形式优美。造型简单，多依靠色彩的对比来产生效果，明快的节奏产生极强的韵律感。该类方案结构简单，制作容易，施工方便，造价较低。为临长、潭邵高速所采用。
    　　
    　　2生态声屏障
    　　
    　　一种新型的隔音墙，为我省首次研究成功并应用在高速公路上。应用在衡枣高速公路K21+061~K21+191、K21+275~K21+359段的生态声屏障新产品是在进行多次试验之后，在高速公路工程现场进行试验安装，该生态声屏障与国内外原有的相同类型比较，在功能、结构、外观等多方面具有显著的特色，主要表现在：
    　　2.1降噪功能：在结构上根据声学原理，生态声屏障表面设计为内凹弧形，并在表面栽种植物，可更好的反射声波，达到良好的降噪效果。
    　　2.2美化环境及功能：将声屏障设计成可栽种花卉的形式，使声屏障四季常青，既减少噪声污染又可以美化环境。在植物选择上，选用了一些耐旱、耐高温、常年生的植物，在种植上，有意识的将各种植物按照一定的图案组合种植，可在声屏障表面形成赏心悦目的图案。并且为了保证植物的成活，在声屏障的结构设计上，特别加入了灌溉系统的设计，使声屏障上的植物能在一般养护的条件下，维持正常生长。
    　　2.3净化空气功能：在生态声屏障墙面种植的植物有意识的选择了一些具有净化空气效果的品种，既能吸收二氧化碳等有害气体，又有吸附微尘的作用，既能防止空气污染，同时又能吸纳声波、降低噪声、防眩和美化环境。
    　　2.4隔离功能：生态声屏障高度达到3.0m，具有足够的强度，能抵抗建筑设计规范中要求的10级风力，也能抵御一定的外力破坏，兼具隔离墙、隔离栅等隔离设施的功能。
    　　
    　　3环保型隔音墙
    　　
    　　常张高速公路是交通部规划的国家重点干线公路泉州至毕节线的一段，是省会长沙通往张家界旅游风景区公路干线的重要组成部分，是我省高速公路中的环保路和生态路，对隔音墙的设计也要达到生态和环保的要求。

    　在设计上将隔音墙设计成朴实的城墙式，再在隔音墙的前面栽种常绿爬藤植物，使其四季常青，生机勃勃，古朴大方，本方案采用轻质陶粒混凝土砌块筑墙，在其下部灰色槽内填土种植绿色植物，不仅声学性能好，且能与周围环境更好融合。具有施工方便，生态环保，耐高强度，耐火，耐腐蚀等性能。
    以上三种隔音隔离墙型式，是2002年以来我院在临长、潭邵、衡枣、常张等高速应用的主要类型，邵怀高速要求我们设计外型简洁、降噪效果好、占地面积小的新型隔音隔离墙，我院通过现场考察，结合邵怀实际情
    　　况，设计了混合型隔音隔离墙和复式隔音隔离墙两种型式。
    　　
    　　4混合型隔音隔离墙
    　　
    　　混合型隔音隔离墙为波浪形立体混凝土板结合攀缘植物的综合体，其外观设计见下图（正在邵怀高速公路施工的混合型隔音隔离墙照片）。
    　　这种形式每6.0m为一个单元，其中3.0m为彩色波浪形立体混凝土板，高度为3.0m，另外3.0m为混凝土预制墙体，高度也为3.0m，沿墙体纵向地面种植常春藤等常绿型爬藤攀援类植物，可在2~3年时间内形成绿篱形态，呈现绿色植物的生态外观。
    　　其特点是占地面积少，施工比较方便，植物存活比较容易，在3.0m高度和标准降噪技术条件下可降低噪声11分贝左右。但在建造初期有一定的管护费用，绿化面积为50%，与周围环境协调性好，其表面是波阵面，由于声波的传播过程实质上是声源辐射声能量的传递过程。声能量随声波波阵面的扩张而衰减。波浪形面板使声波的阻隔接触面增大，从而可更好的降低噪声。在墙面种植植物，使表面形成许多凸面。当声波传播遇到凸面界面，就会被分解成许多比较弱的反射声波，达到良好的降噪效果。再者间隔波阵面栽种爬藤攀援类植物，增加了墙面的粗糙度，有利于噪声衰减。
    　　该方案运用现代立体构成设计理念，简洁大方、富有韵律，将降噪原理与外观造型巧妙结合，以绿色为基调，与周围环境协调性好，给人以新颖独特的视觉感受，于潜移默化中体现着沿线优雅的环境景观。
    　　
    　　5复式隔音隔离墙
    　　
    　　复式隔音隔离墙由双层混凝土板组成，面板上有很多吸音小孔，背板为混凝土板，中间填有3cm的吸音材料，这种形式每3m为一个单元，高度为3.0m，造型简洁，施工方便，降噪效果好。它结构上主要特色是：采用吸声、隔声相结合的复合降噪结构，由三层吸声、隔声降噪结构组成，通过吸声、隔声、反射等多重环节，达到良好的隔音、降噪效果。应用在对降噪有高要求的地段。
    　　考虑到隔音隔离墙设计在邵怀高速的整体与协调，该方案也运用现代立体构成设计理念，使其简洁大方流畅，色彩协调，与周围环境协调性好。
    　　总之环保型隔音隔离墙体现了以下优势。
    　　① 注重公路隔音隔离墙与景观的协调设计，设计因地制宜建造隔音隔离墙，特别注重其造型与色彩设计。
    　　② 注重本土文化的体现，设计方案以表现本土文化为立足点，以简洁、大方、流畅为宗旨，使之既具有民族性又富有时代感。
    　　③ 注重生态环保，提倡在隔音隔离墙前种植爬藤植物，并注重植物的配植，使植物四季常青，达到吸收二氧化碳及有害气体、吸附微尘的作用，这样既减少噪声污染又可以美化环境。
    　　④ 注重结构的合理性、科学性。采用组合结构，可根据地形及防噪的需要，方便地按设计改变外形尺寸。集中预制，现场装配，施工方便。
    　　⑤ 注重隔音隔离墙的经济性，结构合理、施工方便降低了成本，节约了土地。
    　　⑥ 注重隔音隔离墙制作材料的选择，材料表面色彩柔和，并且呈亚光效果，不会产生反光和眩目现象。
    　　⑦ 设计中始终贯彻“以人为本”的宗旨，无论是造型、结构、色彩上都体现了这一点，非常注重司乘人员心理上、视觉上的愉悦性和舒适性。
    　　邵怀隔音隔离墙的设置，主要解决了防噪和高速公路景观单一的问题，设计中本着以人为本的原则，既充分考虑了高速公路司乘人员的安全性，又充分考虑了司乘人员视觉上的、心理上的愉悦性，并充分考虑了结构上的合理性、科学性，解决造型呆板、单一的问题，所有外观造型简洁大方流畅，色彩协调，与周围环境协调性好，能有效减轻司乘人员的视觉疲劳，使其在行车过程能产生一种轻松愉悦的心情；降噪效果好，还道路周边居民一个较好的居住环境，产生了极好的社会效益。
    　　
    　　 参考文献：
    　　[1] JTJ 005-96，公路建设项目环境影响评价规范（试行）[S].
    　　[2] JTJ/T 006-98，公路环境保护设计规范[S].
    　　[3] GBJ 118-88，民用建筑隔声设计规范[S].
    　　[4] 任文堂.交通噪声及其控制[M].北京:人民交通出版社，1984.
    　　[5] 张玉芬.道路交通环境工程[M]. 北京:人民交通出版社,2001.
    　　[6] 单福庆.公路建设环境保护研究[M].哈尔滨:东北林业大学出版社.
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