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公路声屏障设计及施工技术分析

刘桔昌
摘要：声屏障是公路隔声环保的重要设施，因其施工简便且隔声效果好，目前在公路工程中应用较为广泛。本文主要分析了公路声屏障的设计和施工技术，希望能为公路声屏障科学化设计、安全化施工提供参考意见。
关键词：公路；声屏障；设计原理；施工技术
引言： 随着车流量的增加，公路交通噪声污染对沿线居民正常生活、工作、学习、休息环境的干扰程度和范围也随之加剧和扩大。公路的噪声污染受到了越来越广泛的关注，控制公路噪声污染问题已经成为公路建设的重要任务，声屏障因其实用性和有效性在公路噪声防治方面得到了广泛的应用。因此，研究和分析公路声屏障设计及其施工技术具有非常重要的现实意义。
一、声屏障的设计原理
控制噪声的方法可分为两种：一种为从声源出发着手降低噪声；另一种为在传播途径中阻碍噪音的传播。本文主要讨论了第二种即声屏障的降噪方式。实际中声屏障是有限长的，声屏障无法完全阻碍声音的传播，声波遇到声屏障会发生反射、绕射和投射现象。
1、反射
声波遇到声屏障一部分被放射回来，当有双侧声屏障时会出现声波多次反射的情况。一部分反射的声波通过绕射仍旧会到达受声点，即使声屏障的材料有吸声特质，也无法吸收全部的反射波，因此降低了声屏障的降噪效果。
2、绕射
声波会越过声屏障顶端传播并在声屏障后面形成声影区，绕射声的声量级小于直达声的声量级，声量级之差称作声屏障绕射减噪量，并随着绕射角增大而增大。
3、透射
声波透射后到达受声点的声量小于直达声的声量，两者之差称为透射降低量。穿透声屏障的声能量与声屏障的面密度、入射角及声波的频率等因素有关。传声损失（隔声量）用来评价投射噪声的能力。透射降低量大说明声障有较大的插入损失，有更好的降噪效果。
二、公路声屏障设计
1、声学设计
（1）声屏目标值设计分析：对声屏障进行目标值设计时，应该全面考虑到保护区域环境的背景噪声值。当受声点的背景噪音值比区域环境的噪音标准低时，设计时便可采取由公路交通噪音值减去该区域的噪音标准的方法；当受声点的噪声值高于该区域的噪声标准时，就应该由公路交通噪声值与背景噪声值的差来确定；当仅仅采取声屏障措施无法满足设计目标值或者安全、经济需要时，可采取综合的噪声防护措施，可采取聲屏障与绿化、假路堑、全封闭等组合措施。
（2）声屏障的长度分析：一般而言，声屏障外延长度同单向声屏障外延长度与受声点到声屏障距离相同。但实际上，由此确定的声屏障往往达不到区域的隔声要求，所以设计时，可根据噪声末端衰减规律和降噪量来具体确定声屏障外延的长度。
（3）声源高度的设计：声源高度对于声屏障的设计非常重要，但是实际设计中往往不被重视。设计时应该结合保护区域行车的车型进行调查分析，然后再确定。通常情况下声源的高度在0.2～1.5m，但是如果全部采取统一值的话，可能不适用于全部公路段，尤其是具有特殊行车车型的公路。所以选择声源高度时应该考虑全面，充分结合公路车型的特点。
2、声屏障的材料及结构设计
（1）声屏障的材料选择：声屏障的材料根据声学性能分，可分为吸声材料和隔声材料，因为材料的吸声系数、隔声系数和透射系数不一样，声屏障又可分为吸声式、隔声式和反射式几种类型；声屏障的结构材料包括基础材料、支架体材料、结构框材料等。在实际设计中，可依据交通的声环境和和谐的原则来确定，还应该考虑交通安全性、经济价值、外观等因素。同时，还应该从声屏障材料的防腐、防潮和防老化、防火等要求来考虑。
（2）声屏障的结构设计：首先声屏障应该具备基本的强度、刚度和稳定性。设计时应该考虑到屏体的强度和刚度；立柱与基础的稳定性与强度；声屏障各部件的连接牢固性。同时，由于声屏障处于道路两侧，所以应该尽量考虑到其防撞性；应该全面考虑声屏障对路基、桥梁结构、及行车安全的影响。
（3）声屏障金属构件的防腐设计：对于金属构件的防腐设计，可根据国家的相关规定和标准来确定。防腐层可分为单涂层、双涂层。
三、公路声屏障的施工技术
1、声屏障的施工
公路声屏障按外形分可分为直立形、倒L形，施工过程中，应该考虑到误差的纠正问题，安装应该牢靠，且要保证板柱之间的密封性，避免漏声。
（1）声屏障的制作与安装：声屏障可按照设计图纸的要求对材料进行选择和加工，加工时对折边成型的配件进行严格组装和固定，然后进行防腐处理；可采用机械与人工相互配合的方式进行安装。安装之前需要将隔声板处理干净。
（2）植筋的施工：对于原有高架桥施工时，应该对安全护栏进行切割，切割以后放样，打孔对螺栓植入。施工前还需要对锚栓的性能进行检测；在与新建高架桥同时施工时，可在防撞墙上部预留出声屏障的位置。
2、重点环节的施工质量控制
（1）基础预埋件的施工质量控制：钻孔时必须保证锚栓与钻头一致。施工之前还需要对锚栓进行强度和刚度试验，以保证力学其性能符合要求；对锚栓测试时，应该保证其允许荷载、间距、边距等参数在其限度之内；钻孔结束后，需要清孔处理，清孔时应该将钻孔内的尘土和浮灰完全清除，同时检查孔不存在积水。采用电钻旋入螺栓，不可直接敲打进入。
（2）立柱施工质量控制：连接钢板应该按照对应的设计要求与H型钢立柱进行可靠焊接，经过检验合格之后进行吊装作业。之后对钢板的连接稳定程度进行检查，排除其中可能存在的松动问题，否则需要重新安装。同时，还应该对水平面的水平程度进行检查，以每相隔2.5 m的距离来对钢板是否在同一中心线上进行检查。当立柱安装完成之后，应该用水平仪对之进行检查，确定其平行度之后在其底部用垫片进行垫实，然后用螺栓来进行紧固。最后，还需要对钢结构进行防锈处理，一般首先采用热浸镀锌的方式，镀锌层的厚度应该在80 μm以上，然后喷涂PE层，其厚度为60 μm以上。
3）声屏障板的安装：声屏障板的两端与H型钢板之间的空隙要保证均匀，可采用胶泥对外露部分封闭处理。声屏障板与立柱间需要采用统一规格的橡胶条进行填塞。安装屏板之前，可采用粘结剂将橡胶条固定在立柱上，粘结时要保证橡胶条与立柱的翼板边缘要整齐。对螺栓拧紧处理时，观察声屏板与H型钢立柱间的密封是否均匀；另外，在吊装和运输过程中要保护好声屏板，安装前需要对其进行无损检查。工程中不能使用受损、掉块和断裂的声屏板；声屏障施工完成后，需要对其整体性进行检查，确定声屏障与高架桥的线形是否一致，及时调整不合格部位，以保证其外观不存在扭曲、变形等质量问题。
四、结束语
公路的声屏障施工属于较为复杂的系统性工程，其中设计和施工每一环节的质量，都对声屏障的整体效果影响极大。因此，在声屏障的设计与施工过程中，必须秉承负责的态度，认真处理好每个工程细节，以保证声屏障能够完全符合降声标准，为人们创造一个宁静的生活居住条件。
参考文献
[1]戎翠.青银高速声屏障施工图设计技术要点[J].交通标准化，2010，24：97-98.
[2]何洋，胡彦杰.公路声屏障设计与施工若干关键技术问题探讨[J].公路，2011，2：176-179.
[3]何洋，胡彦杰.公路声屏障设计与施工若干关键技术问题探讨[J].公路.2011年2月.176～179

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