一、公路交通噪聲的危害
近年來隨著我國經(jīng)濟的飛速發(fā)展，高速公路的建設速度也明顯加快，伴隨著公路的建設，近年來，交通的噪聲污染問題也愈來愈嚴重，交通噪聲污染已經(jīng)成為人們面臨的一個突出環(huán)境問題，嚴重影響人們的正常工作、學習和休息。大量研究證明，連續(xù)噪聲可導致睡眠質(zhì)量下降、使人多夢，而突發(fā)噪聲可使人驚醒。
二、公路交通噪聲的防治措施
降低公路交通噪聲必須采取“預防為主”和“防治結合”的方針來綜合治理，主要包括公路合理選線和規(guī)劃布局、交通管理措施和噪聲防治技術。根據(jù)聲學原理，公路交通噪聲的防治可以從聲源、傳播途徑及受聲點3個關鍵環(huán)節(jié)采取多種措施來減少噪聲污染，改善聲環(huán)境質(zhì)量。目前對公路交通噪聲控制比較有效的措施主要有開發(fā)研制低噪聲車輛、建設低噪聲路面、綠化帶、聲屏障、隔聲門窗等。
經(jīng)過綜合的比較和國內(nèi)外多年的使用經(jīng)驗，道路聲屏障作為一種控制交通噪聲的有效措施，一般3～6m高的聲屏障，其聲影區(qū)內(nèi)降噪效果在5～12dB之間。三、聲屏障的聲學設計
3.1 聲學原理
當噪聲源發(fā)出的聲波遇到聲屏障時，它將沿著三條路徑傳播：一部分越過聲屏障頂端繞射到達受聲點；一部分穿透聲屏障到達受聲點；一部分在聲屏障壁面上產(chǎn)生反射。聲屏障的插入損失主要取決于聲源發(fā)出的聲波沿這三條路徑傳播的聲能分配。
3.1.1 繞射
越過聲屏障頂端繞射到達受聲點的聲能比沒有屏障時的直達聲能小。直達聲與繞射聲的聲級之差，稱之為繞射聲衰減，其值用符號△Ld表示。聲屏障的繞射聲衰減是聲源、受聲點與聲屏障三者幾何關系和頻率的函數(shù)，它是決定聲屏障插入損失的主要物理量。
3.1.2 透射
聲源發(fā)出的聲波透過聲屏障傳播到受聲點的現(xiàn)象。穿透聲屏障的聲能量取決于聲屏障的面密度、入射角及聲波的頻率。聲屏障隔聲的能力用傳聲損失TL來評價。TL大，透射的聲能??；TL小，則透射的聲能大，透射的聲能可能減少聲屏障的插入損失，透射引起的插入損失的降低量稱為透射聲修正量。用符號ΔLt表示。通常在聲學設計時，要求TL—△Ld≥10dB，此時透射的聲能可以忽略不計，即△Lt≈0。
3.1.3 反射
當?shù)缆穬蓚染ㄓ新暺琳希衣暺琳掀叫袝r，聲波將在聲屏障間多次反射，并越過聲屏障頂端繞射到受聲點，它將會降低聲屏障的插入損失，由反射聲波引起的插入損失的降低量稱之為反射聲修正量，用符號△Lr表示。
3.2 聲屏障聲學設計
聲屏障的聲學設計主要包括聲屏障高度、長度、厚度的確定。
3.2.1 聲屏障高度的確定
為了確定聲屏障的高度，應先確定噪聲衰減量目標值和聲程差，然后計算聲屏障的高度。
（1）衰減量確定
衰減量是由聲源到接收點的幾何衰減與接收點預期聲級之間的差值來確定的。公式如下：
式中δ——衰減量（dB）；δ0——源強（A聲級）（dB）；K——波數(shù)（點聲源取20，線聲源取10）；d——接收點距聲源的距離（m）；d0——聲源測試距離（m）；δc——接收點預期聲級（dB）
（2）聲程差確定①
式中a——聲源至聲屏障頂部的距離（m）；式中b——聲屏障頂部至接收點的距離（m）；式中c——聲源至接收點的距離（m）
（3）聲屏障高度確定
將②、③式代人①式中，因為h、L1、L2、Φ均為已知值，故可求出聲屏障的高度H。
3.2.2 長度的確定
（1）聲屏障端部長度確定
計算公式如下：
式中L’——聲屏障端部長度（m）；R——頂部繞射衰減量（dB）
（2）聲屏障總長度L
式中L——聲屏障長度（m）；L”——接收點長度（m）
4.2.3 厚度的確定
聲屏障的聲學厚度可按下式確定：
式中T——聲屏障厚度（m）；f——聲波頻率（Hz）；r——材料的密度（kg/m3）
四、聲屏障的結構設計
由于聲屏障在高速公路上所設置的位置不同，要求控制交通噪聲的目標不同，而且考慮景觀等多種因素的影響，其形式也是多種多樣。
4.1 上部設計
目前，如無特殊景觀要求，聲屏障上部一般采用由立柱與隔聲（吸聲）材料板交替沿高速公路延伸方向排列的形式，立柱起到支撐的作用，隔聲（吸聲）材料板固定在兩立柱之間。立柱可根據(jù)實際要求采用鋼立柱或混凝土立柱，目前國內(nèi)外鋼立柱使用較為普遍。
計算荷載中除考慮構造物自身荷載外，應著重考慮項目所在地區(qū)的惡劣天氣對構造物產(chǎn)生的附加荷載的影響，如臺風、暴雨、暴雪等。
風荷載在全國的各個區(qū)域內(nèi)最為普遍，對聲屏障影響最大，因此在結構設計中應收集當?shù)亟?0年的氣象資料和歷史最大風速，根據(jù)50年一遇的頻率計算聲屏障所受的風荷載。
風荷載計算公式：
4.2 基礎設計
根據(jù)聲屏障在高速公路內(nèi)設置的位置不同，其基礎形式也存在較大差異。
（1）高速公路路基填方路段：聲屏障一般采用混凝土條形基礎，因為邊坡存在坡率，基礎埋深內(nèi)外沿深度不同，埋深要求基礎外沿埋入土中不小于80cm，混凝土基礎下設置鋼管樁，鋼管樁應穿透路基人工填土層，打入原狀土中。
（2）高速公路橋梁路段：高橋梁上部預應力混凝土簡支或連續(xù)板、箱梁為橋梁結構物的重要組成部分，因此不能破壞固定聲屏障。只能用混凝土防撞墩固定聲屏障，因此橋梁上的聲屏障不宜設置太高。在防撞墩身中鉆孔或預埋錨栓，將聲屏障錨固穩(wěn)定。施工時應注意不要破壞防撞墩下的橋面排水系統(tǒng)及橋梁伸縮縫。
（3）高速公路挖方邊坡或填方邊坡地勢平坦路段：高速公路挖方邊坡段，聲屏障應設置在碎落臺處，地勢平坦填方邊坡段，聲屏障應設置在排水溝外側，避免影響高速公路路面排水。這兩種情況，聲屏障基礎處土層基本上為原狀土或人工填土很薄，基礎可采用鋼筋混凝土擴大基礎，擴大基礎之間采用混凝土地梁相接。擴大基礎應設置在原狀土層處，土層承載力不應小于100KPa，若實際承載力達不到標準，可在基礎底換填一層中粗砂或碎石，增加其承載力。
5 聲屏障的安全設計
安全設計是只為防止高速公路設置聲屏障后，給高速公路行車、防火帶來的不安全因素或?qū)Ω咚俟繁旧碓O施產(chǎn)生破壞可能的設計和研究。
5.1 逃生門設計
聲屏障的設置可能在很長的區(qū)域內(nèi)是連續(xù)的，發(fā)生交通事故后，司乘人員滯留在高速公路行車道上，非常危險，容易發(fā)生二次交通事故，帶來嚴重的安全隱患。為了讓司乘人員在發(fā)生交通事故后迅速撤離危險區(qū)，應保持高速公路災害逃生的開放性，所以在較長的聲屏障設置中增加逃生門設計是非常必要的。為防患以未然，在聲屏障安全設計中應參考《公路隧道設計規(guī)范》，每100m內(nèi)設計一道逃生門。
5.2 排水設施設計
高速公路路面雨水一般通過邊坡流入排水溝，在設置聲屏障后，如果阻攔或防礙路面排水，沒有及時排除的雨水就會通過路面、邊坡縫隙滲入路基內(nèi)部，使路基土含水量過大，或使路基土部分溶入水流失，久而久之，引起路基下沉，路面開裂，影響行車安全。因此在聲屏障設計時，宜設置在排水溝外側，不影響其排水。聲屏障如必須設置在排水溝內(nèi)側，則應在聲屏障基礎上預留排水通道。
六、總結
聲屏障在高速公路建設應用時應靈活運用聲屏障降噪原理，不同的位置采用不同的聲屏障形式，同時注重聲屏障的安全設計。
