城市隧道噪声实测与降噪措施研究

１６４科技研究　ＤＯＩ：１０．１６７９９／ｊ．ｃｎｋｉ．ｃｓｄｑｙｉｈ．２０１６．０４．０５１　城市道桥与防洪　２０１６年０４月第０４期　城市隧道噪声实测与降噪措施研究　黄俊　，虞辰杰ｚ，张忠宇　，陈立平　，余剑威。　（１．苏交科集团股份有限公司，江苏南京２１００００；２．绍兴市柯桥区建筑工程安全质量监督站，浙江绍兴３１２０００；　３．南京大学物理学院，江苏南京２１００００）　摘　要：城市隧道内噪声对环境影响不容忽视，直接影响到人们的身心健康，需对其进行系统深入研究。选取了８座典型隧道进　行噪声实测，对隧道实际噪声、隧道单车噪声、噪声频谱特性和隧道混响时间等进行详细分析。主要结论如下：（１）隧道内噪声主　要是中低频噪声，隧道内噪声平均高于隧道外噪声８．６　ｄＢＡ，隧道长度、断面形式、车流量以及车速等对隧道内噪声影响较大。　（２）单车车速从４０　ｋｍ／ｈ增大到８０　ｋｍ／ｈ的过程中，车速每增加１　ｋｍ／ｈ，噪声值平均增加Ｏ．３５　ｄＢＡ。（３）隧道内中低频噪声的混响　时间最长（６　ｓ左右），中低频是隧道噪声的主要频段，这也是隧道内噪声偏高的主要原因之一，通过有效的降噪设计，隧道内噪声　可降低４～５　ｄＢ。　关键词：城市隧道；噪声实测；频谱特性；混响时间；降噪设计　中图分类号：Ｕ４５３．８￣２　文献标志码：Ａ　文章编号：１００９—７７１６（２０１６）０４—０１６４－０５　０引言　城市隧道是城市公路交通的重要组成部分，　通常周围人口比较密集。由此带来两方面问题，一　方面，隧道口对噪声的放大和扩散效应（又称喇叭　本文选取了几座典型隧道为研究对象，采用　现场实测的手段，首先对隧道内外噪声特性进行　研究，然后进一步对隧道噪声传播扩散规律及混　响时间进行分析，最后依据研究成果，对新建隧道　降噪方案进行设计并对降噪效果进行预测。　效应）对隧道出入口附近居民形成长期困扰；另一　方面，半封闭的隧道使噪音难以快速消散，并且经　壁面多次发射和叠加，产生相对于开放空间更大的　噪音值且混响时间长（音箱效应），极易使人产生烦　躁和紧张等情绪，严重影响交通环境和安全【　］，尤　其对于人车混行隧道，行人会较长时间暴露于高　噪声环境，有可能对听觉神经造成不可恢复的损　伤【６ｌｃ　当前我国城市隧道建设过程中因防火需求，　通常不考虑降噪设计，我国的《公路隧道设计规　范》也没有涉及到公路隧道建设的声学设计方面　的问题。但关于隧道降噪的研究一直都没有停止，　如通过实测手段对隧道内外噪声进行研究＿３ｌ，隧道　降噪新型材料及其声学特性研究ｌ　７，８ｌ。利用理论分　析的方法对隧道内噪声进行预测等【叫”。现有研究　大多针对公路隧道，而城市隧道断面形式更为多　样，周边环境更为复杂，噪声控制要求更高等这些　特征决定了需对城市隧道噪声进行专门研究。　收稿日期：２０１５—１２—２５　１隧道噪声及其频谱特性　城市隧道相比于山岭隧道结构形式更加多　变，暗埋段结构形式包括矩形断面、拱形断面、折　板拱断面、顶板开孔断面；敞开段结构形式包括ｕ　型直墙断面、斜墙断面、内凹型断面等，各种断面　形式的声反射各异，结构形式见图１。　顶板开孔断面　拱形断面　内凹型断面　基金项目：苏建计［２０１４１６４４号“降噪技术在城市隧道中的应用　２０１４ＺＤ０９”；苏建计［２０１５１３０２号《城市隧道降噪技术规程》　作者简介：黄俊（１９７９一），男，浙江金华人，博士，研究员级高级　工程师，从事隧道与地下工程设计、咨询和科研工作。　Ｕ型直墙断面　斜墙断面　图１不同暗埋段隧道断面形式　厘曾蜃孵　２０１６年０４月第０４期　城市道桥与防洪　６　科技研究１６７　４　２　Ｏ　有效降低隧道内混响噪声。　本次测试的意义一方面是对隧道噪声有了更　加清晰的认识，同时也为既有隧道降噪改造设计　方案的提出奠定了坚实基础。　４隧道降噪方案及其效果预测　在前文所得噪声分布特性的基础上，首先对　材料吸声参数进行分析，在此基础上对某隧道进　行降噪方案设计，并对降噪效果进行预测，见表２。　ｌＯ　８　６　唇　营４　墨　鬻　２　Ｏ　０　ｔ０００　２０００　３０００　４０００　５０００　频率ｍ　ｚ　清凉山隧道　０　１０００　２０００　３０００　４０００　５０００　频率／Ｈ　ｚ　玄武湖隧道　图８隧道混响时间　ｌ０Ｏｍ　㈣㈣０　ＩＩＩＩＩＩＩＩＩＩＩＩＩ　声　Ａ●　０ＩＩＩＩＩＩＩＩＩＩＩＩＩＩ￣ＩＩＩＩＩＩＩＩＩＩＩ１０　Ｃ●　图９玄武湖隧道混响时间测点布设　通过测试结果可以得到，隧道口的开敞环境，　使声能得以迅速衰减。采光窗可以视为吸声结构，　表２常用材料声学特性　由表２可知，不同材料的吸声特性差别较大，　既是同一种材料，不同频段吸声参数也不同。鉴于　前文分析结果，隧道内噪声主要为中低频，综合考　虑隧道内防火要求和光照要求，选取采用侧墙无　机发泡吸声砖＋吊顶吸声喷涂处理的方式进行降　噪设计，具体铺设方案见图１０。　防火吸声喷涂吊顶　防火吸声喷涂吊顶　图１０隧道降噪设计方案　Ｋ一１３Ｂ型防火喷涂可以有效的吸收５００　Ｈ　以上的声能，对于１　０００　Ｈ　的峰值噪声具有很好　１６８科技研究　城市道桥与防洪　６结论　２０１６年０４月第０４期　的效果。因此吊顶使用防火吸声喷涂处理，喷涂　要求不小于２５　ｍｍ厚，侧墙使用无机发泡吸声　砖，无机发泡吸声砖需要使用５０　ｍｍ厚度以上的　材料。后空腔预留２００　ｍｍ空气层，在全频带都有　着较高的吸声系数。无机发泡吸声砖的顶部不需　要增加封板，敞开的设计有利于其提高吸声系　数。　本方案的降噪量预计在５　０００　Ｈｚ时，降噪量　达到最大值，预计超过５　ｄＢ。同时，在低频８Ｏ　Ｈｚ　左右同样有着较高的降噪量。但在２００　Ｈｚ时有明　显的低谷，见图ｌ１。　（１）隧道内噪声主要是中低频噪声，隧道内噪　声平均高于隧道外噪声８．６　ｄＢＡ，隧道长度、断面　形式、车流量以及车速等对隧道内噪声影响较大。　（２）单车车速从４０　ｋｍ／ｈ增大到８０　ｋｍ／ｈ的过程　中，车速每增加１　ｋｍ／ｈ，噪声值平均增加０．３５　ｄＢＡ。　（３）隧道内中低频噪声的混响时间最长（６　Ｓ左　右），中低频是隧道噪声的主要频段，这也是隧道　内噪声偏高的主要原因之一，通过有效的降噪设　计，隧道内噪声可降低４～５　ｄＢ。　参考文献：　…１马文宁，黄俊，张忠宇，等．城市隧道降噪技术探讨［ＡＩ　２０１５年全　国公路隧道学术年会论文集［ｃ】．２０１５：５９—６７．　【２］陈兴，梁志坚，阙秀明．公路隧道噪声降噪案例研究【Ｊ１＿声学技术，　２００８，２７（２）：２４４—２４６．　【３］张锐，黄晓明，赵永利，等．隧道噪声的调查与分析［Ｊ】．公路交通科　技，２００６（２３）：２９—３２．　［４】师利明．高速公路隧道内交通噪声预测和降噪措施［Ｊ】．噪声与振　动控制，２０１０（２）：６６—６８．　【５］陈延训．城市地下隧道交通噪声环境及改善［Ｊ】＿环境工程，１９９０，　８（４）：３６—３８．　图１１方案降噪效果预测分析　［６陈立涛．６】结构声学灵敏度计算方法研究【Ｄ】．安徽合肥：合肥工业　大学，２０１３．　经过仿真分析，得到本方案最终降噪效果为　４．６　ｄＢＡ。城市隧道噪声实测方案需要通过测试、　模拟、再测试和再模拟的循环，结合数值分析进行　验证，以便在对不同结构形式的隧道进行预测分　析时得到预期的效果。当前城市隧道内及其洞口　附近噪声值普遍处于严重超标状态，城市隧道降　噪工作亟需开展。采取合理的降噪设计和降噪措　施不仅可以有效的降低噪声值，同时对消减混响　也会起到显著效果。　【７］钟祥璋，刘明明．吸声泡沫玻璃的吸声特性　．保温材料与建筑　节能，１９９８（３）：２７．　【８］余海燕．水泥一木梗纤维复合吸声材料的组成一性能及吸声模　型研究［ｚ］．中国建筑材料科学研究总院，２００６．　［９】Ｙａｎｇ　Ｌ，Ｓｈｉｅｌｄ　Ｂ　Ｍ．Ｔｈｅ　ｐｒｅｄｉｃｔｉｏｎ　ｏｆ　ｓｐｅｅｃｈ　ｉｎｔｅｌｌｉｇｉｂｉｌｉｔｙ　ｉｎ　ｕｎｄｅｒｇｒｏｕｎｄ　ｓｔａｔｉｏｎｓ　ｏｆ　ｒｅｃｔａｏｇｕｌａｒ　ＣｒＯｓｓ　ｓｅｃｔｉｏｎ［Ｊ］．Ｔｈｅ　Ｊｏｕｒｎａｌ　ｏｆ　ｔｈｅ　Ａｃｏｕｓｔｉｃａｌ　Ｓｏｃｉｅｔｙ　ｏｆ　Ａｍｅｒｉｃａ，２００１，１０９（１）：２６６－２７３．　［１Ｏ］师利明，罗德春，邓顺熙．公路隧道内噪声预测和降噪措施的理　论研究【Ｊ］．中国公路学报，１９９９（１２）：１０１—１０５．　［１１］吴硕贤，赵越酷．隧道声学系统的语言清晰度预测［Ｊ１．电声技　术，２００５（１）：１５—１７．　七七七七■　七七七七●■々■　七七七七七　々　七七七七七　七七年七七七七　七七七　七七七々七七七七七七七七七　七七　七七七七七十七七ｔ七七七七十七七｜七　七｜七■七’　七’七　七　（上接第１５６页）　ＮＣＡＴ　ｐｅｒｍｅａｍｅｔｅｒ　ｍｅｔｈｏｄｓ［Ｊ】．Ｊｏｕｒｎａｌ　ｏｆ　Ｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔａｌ　Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，２０１３（１　１８）：１４４—１５２．　【８】Ｙｏｎｇ　Ｃ　Ｆ，ＭｃＣａｒｔｈｙ　Ｄ　Ｔ，Ｄｅｌｅｔｉｃ　Ａ．Ｐｒｅｄｉｃｔｉｎｇ　ｐｈｙｓｉｃａｌ　ｃｌ０ｇｇｉｎｇ　ｏｆ　ｐｏｒｏｕｓ　ａｎｄ　ｐｅｒｍｅａｂｌｅ　ｐａｖｅｍｅｎｔｓ［Ｊ］．Ｊｏｕｒｎａｌ　ｏｆ　Ｈｙｄｍｌｏ￣，２０１３　［１Ｏ】蒋玮，沙爱民，肖晶晶，等．多孔沥青混合料的空隙堵塞试验研　究『Ｊ］．建筑材料学报，２０１３（１６）：２７１—２７７．　【１１】朱洪洲，黄晓明．沥青混合料疲劳性能关键影响因素分析［Ｊ］．东　南大学学报（自然科学版），２００４（３４）：２６０—２６３．　（４８１）：４８－５５．　【９】Ｃｏｌｅｒｉ　Ｅ，Ｋａｙｈａｎｉａｎ　Ｍ，Ｈａｖｅｒｙ　Ｊ　Ｔ，ｅｔ　ａ１．Ｃｌｏｇｇｉｎｇ　ｅｖａｌｕａｔｉｏｎ　ｏｆ　ｏｐｅｎ　ｇｒａｄｅｄ　ｆｉｃｔｉｒｏｎ　ｃｏｕｒｓｅ　ｐａｖｅｍｅｎｔ　ｔｅｓｔｅｄ　ｕｎｄｅｒ　ｒａｉｎｆａｌｌ　ａｎｄ　［１２］中华人民共和国交通运输部．公路沥青路面施工技术规范［ｓ】．　２０ｏ４．　【１３】中华人民共和国交通运输部．公路路基路面现场测试规程【ｓ］．　２００８．　ｈｅａｖｙ　ｖｅｈｉｃｌｅ　ｓｉｍｕｌａｔｏｒｓ【Ｊ］．Ｊｏｕｒｎａｌ　ｏｆ　Ｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔｌ　Ｅｎｇｉａｎｅｅｒｉｎｇ，　２０１３（１２９１：１６４—１７２．